Nâng cao khả năng chống mài mòn của bê tông sử dụng cát mịn làm mặt đường bê tông xi măng

BÊ TÔNG - VẬT LIỆU XÂY DỰNG 
26 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2018 
NÂNG CAO KHẢ NĂNG CHỐNG MÀI MÒN CỦA BÊ TÔNG SỬ DỤNG 
CÁT MỊN LÀM MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG 
TS. HOÀNG MINH ĐỨC, ThS. NGỌ VĂN TOẢN 
Viện KHCN Xây dựng 
Tóm tắt: Khác với bê tông cho kết cấu xây dựng, 
bê tông dùng cho mặt đường bê tông xi măng cần 
đáp ứng yêu cầu về khả năng chống mài mòn. Tuy 
nhiên, khi sử dụng cát mịn, để đảm bảo tính công 
tác cần tăng lượng nước trộn, khiến cường độ và 
khả năng chống mài mòn bị suy giảm. Bài báo này 
trình bày các kết quả nghiên cứu cải thiện khả năng 
chống mài mòn của bê tông sử dụng cát mịn, qua 
đó mở rộng ứng dụng cho bê tông làm đường. Kết 
quả nghiên cứu cho thấy thay thế 40% cát mịn bằng 
mạt đá vôi đã cải thiện được đáng kể khả năng 
chống mài mòn của bê tông. Sử dụng cát mịn có mô 
đun độ lớn từ 1,2 đến 1,9 phối hợp với mạt đá vôi 
cho phép chế tạo bê tông có độ mài mòn tương 
đương với bê tông sử dụng cát thô đáp ứng được 
yêu cầu làm đường bê tông xi măng tới cấp II. 
Từ khóa: Độ mài mòn, bê tông sử dụng cát mịn, 
mặt đường bê tông xi măng. 
Abstract: Unlike concrete for structural 
elements, the requirement of abrasion resistance for 
cement concrete pavement is essential. However, 
when fine sand is used, to keep the workability 
unchange we need to increase the water content, 
resulting in reducing of strength and abrasion 
resistance. This article presents the research results 
on improvement of abrasion resistance of concrete 
using fine sand, aiming to extend the application of 
fine sand in concrete pavement. The results showed 
that using crushed limestone waste to replace 40% 
find sand significantly improved abrasion resistance 
of concrete. It was found that the use of fine sand 
with fineness modulus from 1,2 to 1,9 in 
combination with crushed limestone waste could 
produce concrete meeting the requirement on 
abrasion resistance for grade II cement concrete 
pavement. 
Keywords: Abrasion resistance, concrete using 
fine sand, cement concrete pavement 
1. Đặt vấn đề 
 Sử dụng cát mịn tại chỗ trong chế tạo bê tông xi 
măng cho đường là giải pháp đem lại hiệu quả kinh 
tế xã hội cao cho nhiều địa phương ở nước ta. Tuy 
nhiên, đôi khi sử dụng cát mịn ảnh hưởng tiêu cực 
đến độ mài mòn của bê tông. Đó là do để duy trì 
tính công tác tương đương như khi sử dụng cát thô, 
cần tăng lượng nước trộn. Nếu giữ nguyên lượng 
dùng xi măng, điều này làm giảm tỷ lệ xi măng trên 
nước khiến cường độ và khả năng chống mài mòn 
bị suy giảm. Đối với bê tông mặt đường, độ mài 
mòn là một trong những chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng. 
Để bê tông được dùng làm mặt đường cao tốc, cấp 
I đến cấp III và cấp IV trở xuống độ mài mòn cần 
phải nhỏ hơn 0,3 g/cm² và 0,6 g/cm². 
 Các nghiên cứu [1, 2] đã chỉ ra một số yếu tố 
chính ảnh hưởng đến độ chịu mài mòn của bê tông, 
bao gồm: cường độ bê tông, tính chất cốt liệu, 
lượng dùng cốt liệu, phương pháp hoàn thiện bề 
mặt, điều kiện bảo dưỡng, điều kiện môi trường làm 
việc và các đặc tính cơ lý của bê tông khối đổ. 
Trong đó, các nghiên cứu [2, 3] nhấn mạnh ảnh 
hưởng của cường độ chịu nén, các nghiên cứu [4, 
5, 6] đề cập thêm ảnh hưởng của cường độ chịu 
kéo khi uốn của bê tông, còn một số nghiên cứu 
khác [7, 8] chỉ tập trung vào ảnh hưởng của cường 
độ chịu kéo khi uốn tới độ mài mòn của bê tông. Có 
thể thấy rằng, để duy trì đồng thời tỷ lệ X/N và tính 
công tác khi chuyển sang dùng cát mịn, cần phải sử 
dụng các biện pháp công nghệ như sử dụng hoặc 
tăng lượng dùng phụ gia giảm nước. 
 Theo nghiên cứu [7], mài mòn xảy ra do sự chà 
xát của vật liệu có độ cứng cao hơn lên bề mặt vật 
liệu có độ cứng nhỏ hơn và để lại các vết xước, phá 
hủy bề mặt. Nguyên nhân giảm khối lượng của vật 
liệu khi mài mòn là mất khối lượng do chà xát, xước 
và do bong tróc hạt vật liệu trên bề mặt. Do đó, có 
thể nói rằng độ mài mòn phụ thuộc chủ yếu tính 
chất của hạt cốt liệu, cường độ của đá xi măng 
cũng như liên kết giữa đá xi măng và cốt liệu. Mặc 
dù, cường độ của cát cao hơn cường độ của đá 
(thang độ cứng Mohs) nhưng khi chịu tác động của 
mài mòn, hạt cát liên kết với nền kém hơn so với 
hạt đá. Đó là do kích thước của hạt cát sử dụng 
trong bê tông so với hạt cát mài gần như nhau nên 
BÊ TÔNG - VẬT LIỆU XÂY DỰNG 
Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2018 27 
khả năng hạt cát bị cát mài tác động, đẩy tách ra 
khỏi nền đá xi măng cao hơn hạt cốt liệu lớn. Thành 
phần hạt của cát mịn thường bao gồm các hạt nhỏ 
hơn 1,25mm. Phối hợp loại cát này với đá dăm sẽ 
dẫn tới hỗn hợp cốt liệu có cấp phối gián đoạn, do 
thiếu các cấp hạt từ 5mm đến 1,25mm. Nhiều công 
trình nghiên cứu cho thấy có thể sử dụng hỗn hợp 
cốt liệu cấp phối gián đoạn với cát mịn để chế tạo 
bê tông chất lượng tốt. Đặc điểm của bê tông cấp 
phối gián đoạn là có khối lượng thể tích lớn hơn so 
với bê tông cấp phối liên tục [9] do chứa nhiều hơn 
cốt liệu lớn, lượng ngậm cát (tỷ lệ cát/cốt liệu) nhỏ 
hơn, hơn nữa cấp phối hạt tối ưu của hỗn hợp cốt 
liệu cấp phối gián đoạn còn phụ thuộc vào lượng hồ 
xi măng trong hỗn hợp bê tông [10]. Một đặc điểm 
khác của hỗn hợp bê tông sử dụng cấp phối gián 
đoạn với cát mịn là hỗn hợp này dễ lèn chặt hơn so 
với hỗn hợp bê tông cấp phối liên tục có cùng độ 
sụt [11]. Ngoài ra do xu hướng dễ phân tầng nên 
hỗn hợp bê tông cấp phối gián đoạn thường được 
chế tạo với độ sụt thấp [12]. Tuy nhiên các nghiên 
cứu về ảnh hưởng của cát mịn tới khả năng chống 
mài mòn của bê tông chưa được đề cập nhiều. Để 
nâng cao khả năng chống mài mòn cho bê tông sử 
dụng cát mịn có thể sử dụng mạt đá để bổ sung 
thêm các cỡ hạt lớn. 
 Mạt đá là phế thải của quá trình sản xuất cốt liệu 
lớn (nghiền đá). Trong khi cát nghiền có thành phần 
cỡ hạt gần tương tự với cát tự nhiên, đảm bảo các 
yêu cầu về tính chất cơ lý, hóa và có thể thay thế 
hoàn toàn hoặc một phần cát tự nhiên trong bê tông 
và vữa xây dựng [13] thì mạt đá có thành phần biến 
động do không được quản lý. Ưu điểm của cát 
nghiền so với cát tự nhiên là độ sạch, độ hút nước 
thấp hơn và độ bám dính cao. Cát tự nhiên có thể bị 
bao phủ bởi tạp chất sét mịn có khả năng tăng tính 
dẻo cũng như tính liên kết dẻo trong bê tông tươi 
tăng nhưng lại ảnh hưởng tiêu cực đến bê tông 
đóng rắn [14]. Theo nghiên cứu [13], nếu được 
nghiền từ cùng một nguồn, thì cát nghiền có khối 
lượng thể tích tương tự như cốt liệu lớn, nên độ 
tách vữa có phần được hạn chế. Thời gian đông kết 
của bê tông và vữa cũng bị ảnh hưởng bởi hàm 
lượng muối hòa tan và tạp chất hữu cơ có trong cốt 
liệu. Khi sử dụng cát nghiền cả hai hàm lượng này 
đều thấp vì vậy ít ảnh hưởng đến thời gian đông kết 
của bê tông. 
 Nghiên cứu ảnh hưởng của cát nghiền đến tính 
chất của bê tông, J.K.Kim [15] đã cho thấy cường 
độ chịu nén và chịu kéo khi uốn các mẫu có tỷ lệ 
N/X từ 0,4 đến 0,6 làm từ cát nghiền gần bằng các 
mẫu dùng cát tự nhiên. Cường độ chịu nén, và đặc 
biệt, cường độ chịu kéo khi uốn của mẫu bê tông sử 
dụng cát hỗn hợp (50% cát nghiền + 50% cát tự 
nhiên) lớn hơn mẫu sử dụng toàn bộ cát nghiền 
hoặc cát tự nhiên. Phát triển cường độ chịu nén, 
chịu kéo khi uốn ở các tuổi từ 3 ngày đến 90 ngày 
của bê tông dùng cát nghiền, cát nghiền + cát tự 
nhiên, cát tự nhiên về cơ bản là như nhau. 
 So với cát nghiền thì mạt đá có thành phần và 
tính chất phụ thuộc nhiều vào nguyên liệu và công 
nghệ sản xuất cũng như nhiều yếu tố khác và có sự 
biến động mạnh giữa các cơ sở sản xuất khác 
nhau, do đó cần có những biện pháp kiểm soát chặt 
chẽ chất lượng của mạt đá ở các cơ sở sản xuất 
đó, từ đó có thể đưa ra những quy định chung đối 
với loại vật liệu này nếu được áp dụng đại trà. Tuy 
nhiên, phân tích tính chất mạt đá vôi Hà Nam trong 
nghiên cứu cho thấy mạt đá có kích thước hạt thô 
hơn cát thô ở kích thước mắt sàng từ 0,63mm lên 
2,5mm và thành phần hạt nằm ngoài khoảng quy 
định đối với cát thô theo TCVN 7570:2006. Mặc dù 
bản thân mạt đá có thành phần hạt không thỏa mãn 
yêu cầu đối với cốt liệu nhỏ, nhưng khi phối hợp với 
cát mịn với tỷ lệ hợp lý, hoàn toàn có thể thu được 
hỗn hợp cốt liệu nhỏ thỏa mãn yêu cầu đối với cát 
thô. Mặt khác, khi thô hóa cát mịn bằng mạt đá, 
cũng có thể cải thiện khả năng chống mài mòn của 
bê tông sử dụng cát mịn. 
 Các nghiên cứu và phân tích trên cho thấy rằng 
cát mịn được bổ sung mạt đá vào thì cấp phối hạt 
trở nên liên tục, tỷ lệ diện tích bề mặt của hỗn hợp 
cốt liệu nhỏ giảm dẫn tới lượng cần nước của hỗn 
hợp bê tông giảm khiến lượng nước trộn của bê 
tông sử dụng cát mịn tương đương với cát thô cùng 
tính công tác cho trước. Do đó sử dụng hỗn hợp cát 
tự nhiên và mạt đá có thể nâng cao được cường độ 
chịu nén, chịu kéo khi uốn của bê tông so với khi chỉ 
sử dụng riêng mạt đá vôi hoặc riêng cát tự nhiên. 
Qua đó, có thể nâng cao khả năng chống mài mòn 
của bê tông. Nghiên cứu theo định hướng này được 
thực hiện tại Viện chuyên ngành Bê tông - Viện 
Khoa học công nghệ xây dựng (Bộ Xây dựng). 
Trong phạm vi nghiên cứu, đã tập trung vào đối 
tượng là bê tông xi măng cho đường cấp II, III, IV 
trở xuống và sân bãi thi công theo công nghệ dầm 
rung thông thường. 
2. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 
Xi măng sử dụng trong nghiên cứu là xi măng 
Nghi Sơn PCB40 đáp ứng được yêu cầu của TCVN 
BÊ TÔNG - VẬT LIỆU XÂY DỰNG 
28 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2018 
6260:2009 có khối lượng riêng 3,10 g/cm3, độ mịn 
(lượng sót trên sàng 0,09mm) 1,9 %, độ dẻo tiêu 
chuẩn 28,5 %, độ ổn định thể tích 1,0 mm, thời gian 
bắt đầu đông kết 130 phút, thời gian kết thúc đông 
kết 190 phút. Xi măng đạt cường độ chịu nén 30,1 
MPa ở tuổi 3 ngày và 49,7 MPa tuổi 28 ngày. 
 Cốt liệu lớn sử dụng trong nghiên cứu là đá dăm 
có kích thước hạt lớn nhất 20mm, được sản xuất từ 
mỏ đá vôi Đồng Ao - Hà Nam. Cốt liệu lớn có khối 
lượng thể tích xốp 1430 kg/m3, khối lượng thể tích ở 
trạng thái khô 2,72 g/cm3 và độ nén dập 9 %. 
 Cát sử dụng trong nghiên cứu là cát mịn (C1, 
C2, C3) khai thác ở Sông Hồng (Hà Nội) đã được 
phơi khô sàng loại bỏ các hạt trên 5 mm. Đồng thời, 
trong nghiên cứu cũng sử dụng mạt đá vôi Hà Nam 
(M) và cát thô (CV) Sông Lô. Thành phần hạt và 
tính chất của cát và mạt đá được nêu trong các 
bảng 1 và 2. 
Bảng 1. Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của cát mịn, cát thô và mạt đá 
Kích thước mắt sàng, mm Lượng sót tích lũy, % 
C1 C2 C3 CV M 
5 0 0 0 0 0 
2,5 0 0 0 6,7 28,7 
1,25 0 0 0 17,3 63,9 
0,63 19,5 23,4 33,1 46,5 81,6 
0,315 33,7 50,5 63,6 82,1 89,8 
0,14 71,6 82,3 88,3 96,3 94,4 
Sàng đáy -- -- -- -- -- 
Bảng 2. Các chỉ tiêu cơ lý của cát mịn, cát thô và mạt đá 
TT Chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị 
Kết quả thí nghiệm 
C1 C2 C3 CV M 
1 Khối lượng riêng g/cm3 2,63 2,64 2,66 2,67 2,76 
2 Khối lượng thể tích ở trạng thái bão hoà trong, khô bề mặt g/cm
3 2,61 2,62 2,64 2,65 2,75 
3 Khối lượng thể tích ở trạng thái khô g/cm3 2,60 2,61 2,62 2,64 2,73 
4 Khối lượng thể tích xốp kg/m3 1350 1370 1390 1410 1480 
5 Độ hút nước % 0,8 0,7 0,6 0,6 0,6 
6 Độ hổng % 48,1 47,5 46,9 46,6 45,8 
7 Lượng hạt lớn hơn 5mm % 0 0 0 0 0 
8 Hàm lượng bụi, sét % 1,2 1,1 0,9 0,8 0,4 
9 Tạp chất hữu cơ, (so với màu chuẩn) -- Sáng hơn 
Sáng 
hơn 
Sáng 
hơn 
Sáng 
hơn 
Sáng 
hơn 
10 Mô đun độ lớn -- 1,2 1,6 1,9 2,5 3,6 
Các kết quả trên cho thấy, mạt đá vôi sử dụng 
trong nghiên cứu có thành phần hạt nằm ngoài 
khoảng quy định với các loại cát theo TCVN 
7570:2006. Mạt đá vôi Hà Nam đã được sử dụng để 
thay thế một phần cát mịn nhằm tạo ra hỗn hợp cốt 
liệu nhỏ thỏa mãn yêu cầu tiêu chuẩn về thành phần 
hạt đối với cát thô. Trước khi phối trộn cả hai loại vật 
liệu này đều đã được phơi khô sàng loại bỏ các hạt 
trên 5 mm. Thành phần hạt và tính chất của hỗn hợp 
cát mịn với mạt đá được nêu trong các bảng 3 và 4. 
Bảng 3. Kết quả thí nghiệm thành phần hạt của hỗn hợp cát mịn và mạt đá 
TT Loại cát 
Tỷ lệ mạt 
đá thay 
thế, % 
Lượng sót tích lũy, % 
5mm 2,5mm 1,25mm 0,63mm 0,315mm 0,14mm Sàng đáy 
1 C2 20 0 5,0 13,8 22,9 57,1 92,4 -- 
2 C2 30 0 7,5 17,9 37,2 67,6 93,9 -- 
3 C2 40 0 8,8 23,2 38,4 72,7 95,1 -- 
4 C2 50 0 12,1 29,3 44,2 73,6 93,9 -- 
5 C2 60 0 15,7 37,8 52,6 76,8 94,3 -- 
6 C1 40 0 6,5 16,6 37,1 70,3 93,6 -- 
7 C3 40 0 12,5 31,8 41,6 75,5 96,7 -- 
BÊ TÔNG - VẬT LIỆU XÂY DỰNG 
Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2018 29 
Bảng 4. Các chỉ tiêu cơ lý của hỗn hợp cát mịn và mạt đá 
TT Chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị 
Loại cát và tỷ lệ mạt đá thay thế, % 
C2 C2 C2 C2 C2 C1 C3 
20 30 40 50 60 40 40 
1 Khối lượng riêng g/cm3 2,66 2,68 2,69 2,70 2,71 2,68 2,70 
2 KLTT ở trạng thái bão hoà 
trong, khô bề mặt 
g/cm3 2,65 2,66 2,67 2,69 2,70 2,67 2,68 
3 KLTT ở trạng thái khô g/cm3 2,63 2,65 2,66 2,67 2,68 2,65 2,66 
4 Khối lượng thể tích xốp kg/m3 1380 1400 1420 1430 1440 1410 1430 
5 Độ hút nước % 0,6 0,6 0,5 0,5 0,5 0,6 0,4 
6 Độ hổng % 47,5 47,2 46,6 46,4 46,3 46,8 46,2 
7 Lượng hạt lớn hơn 5mm % 0 0 0 0 0 0 0 
8 Hàm lượng bụi, sét % 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,8 0,5 
9 Tạp chất hữu cơ, (so với màu chuẩn) -- 
Sáng 
hơn 
Sáng 
hơn 
Sáng 
hơn 
Sáng 
hơn 
Sáng 
hơn 
Sáng 
hơn 
Sáng 
hơn 
10 Mô đun độ lớn -- 1,9 2,2 2,4 2,5 2,8 2,2 2,6 
Kết quả bảng 3 và 4 cho thấy, khi thay thế 40% 
cát mịn bằng mạt đá, ta có được hỗn hợp cốt liệu 
nhỏ đáp ứng yêu cầu đối với nhóm cát thô. Tỷ lệ 
này sẽ được sử dụng trong các nghiên cứu với bê 
tông. 
Trong nghiên cứu cũng sử dụng phụ gia siêu 
dẻo gốc naphthalene formaldehyde sulphonate của 
hãng SPEMAT Việt Nam, có tên thương phẩm 
Daltonmat-RDHP phù hợp với TCVN 8826:2011 và 
nước máy Hà Nội đảm bảo yêu cầu kỹ thuật theo 
TCVN 4506:2012. 
 Công tác chế tạo và thí nghiệm mẫu hỗn hợp bê 
tông và bê tông đều tuân thủ các yêu cầu của các 
tiêu chuẩn Việt Nam, tiêu chuẩn nước ngoài tương 
ứng và được tiến hành thực hiện nghiên cứu tại 
phòng thí nghiệm LAS-XD03 thuộc Viện Chuyên 
ngành Bê tông - Viện KHCN Xây dựng (Bộ Xây 
dựng). 
3. Kết quả và bàn luận 
 Để làm rõ hưởng của hệ số dư vữa đến các tính 
chất của hỗn hợp bê tông và bê tông sử dụng mạt 
đá thay thế một phần cát mịn, đã sử dụng tỷ lệ thay 
thế 40%. Các cấp phối bê tông được chế tạo với 
cùng loại xi măng, đá, phụ gia, nước và cùng tỷ lệ 
X/N=2,00. Các cấp phối thí nghiệm được thiết kế 
với hệ số dư vữa khác nhau. Trên cơ sở các mẻ 
trộn và khối lượng thể tích của hỗn hợp bê tông đã 
tính toán thành phần bê tông thực tế và trình bày 
trong bảng 5. 
Bảng 5. Thành phần cấp phối, tính chất của hỗn hợp bê tông nghiên cứu 
KH 
Lượng dùng vật liệu, kg/m3 Thông số cấp phối Tính chất hỗn hợp bê tông 
Xi 
măng 
Nước Mạt 
đá 
Cát Đá Phụ 
gia 
Mdl 
của 
cát 
mịn 
Mdl 
của 
hỗn 
hợp 
CLN 
Tỷ lệ 
mạt 
đá 
trong 
hh 
CLN 
Kdx 
KLTT, 
kg/m3 
Độ sụt, cm sau 
thời gian, min 
Bọt 
khí, 
% 
Độ 
tách 
nước, 
% 
Độ 
tách 
vữa, 
% 0’ 30’ 60’ 
C1M.1 349 175 215 323 1388 3,49 1,2 2,2 0,40 1,06 2440 14,0 13,0 12,0 1,3 0,0 0,0 
C1M.2 349 174 250 375 1295 3,49 1,2 2,2 0,40 1,22 2440 12,0 11,0 9,5 1,5 0,0 0,0 
C1M.3 348 174 280 420 1214 3,48 1,2 2,2 0,40 1,38 2430 10,0 9,0 8,0 1,7 0,0 0,0 
C1M.4 347 173 307 460 1141 3,47 1,2 2,2 0,40 1,54 2420 9,0 8,5 7,5 1,8 0,0 0,0 
C1M.5 346 173 330 495 1075 3,46 1,2 2,2 0,40 1,70 2410 7,5 6,5 5,5 1,9 0,0 0,0 
C2M.1 349 175 216 324 1388 3,49 1,6 2,4 0,40 1,06 2450 14,5 13,5 13,0 1,2 0,0 0,0 
C2M.2 349 175 251 377 1297 3,49 1,6 2,4 0,40 1,22 2440 12,5 11,5 10,5 1,4 0,0 0,0 
C2M.3 349 174 282 423 1217 3,49 1,6 2,4 0,40 1,37 2440 11,0 10,0 9,0 1,5 0,0 0,0 
C2M.4 348 174 309 463 1145 3,48 1,6 2,4 0,40 1,53 2430 10,0 9,5 8,0 1,6 0,0 0,0 
C2M.5 347 174 333 499 1081 3,47 1,6 2,4 0,40 1,68 2420 8,5 7,0 6,5 1,7 0,0 0,0 
C3M.1 350 175 217 325 1389 3,50 1,9 2,6 0,40 1,06 2450 16,0 15,5 14,0 1,0 0,0 0,0 
C3M.2 349 174 252 378 1297 3,49 1,9 2,6 0,40 1,22 2450 14,0 12,5 12,0 1,1 0,0 0,0 
C3M.3 349 174 283 425 1217 3,49 1,9 2,6 0,40 1,37 2440 13,0 12,0 11,0 1,3 0,0 0,0 
C3M.4 349 174 311 466 1147 3,49 1,9 2,6 0,40 1,52 2440 11,5 10,0 9,5 1,4 0,0 0,0 
C3M.5 348 174 334 502 1082 3,48 1,9 2,6 0,40 1,68 2430 10,5 9,5 8,5 1,6 0,0 0,0 
CV.1 349 174 -- 534 1385 3,49 2,5 -- -- 1,07 2440 16,0 15,5 14,5 1,7 0,0 0,0 
CV.2 348 174 -- 622 1294 3,48 2,5 -- -- 1,22 2440 15,5 15,0 14,0 1,8 0,0 0,0 
CV.3 347 174 -- 697 1212 3,47 2,5 -- -- 1,38 2430 14,5 14,0 13,0 1,9 0,0 0,0 
CV.4 345 172 -- 759 1134 3,45 2,5 -- -- 1,55 2410 13,5 12,5 11,5 2,1 0,0 0,0 
CV.5 342 171 -- 813 1064 3,42 2,5 -- -- 1,73 2390 13,0 12,0 11,0 2,3 0,0 0,0 
Chú thích: Kdx: Hệ số dư vữa thực tế của các cấp phối 
BÊ TÔNG - VẬT LIỆU XÂY DỰNG 
30 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2018 
Các kết quả thí nghiệm về tính chất của hỗn 
hợp bê tông thể hiện trong bảng 5 cho thấy, hiện 
tượng tách nước, tách vữa không xảy ra. Mô đun 
độ lớn của cốt liệu nhỏ (cát mịn, cát thô và cát mịn 
phối trộn mạt đá) có ảnh hưởng đáng kể đến tương 
quan giữa lượng nước dùng và độ sụt của hỗn hợp 
bê tông. Khi sử dụng cát càng mịn thì diện tích bề 
mặt tăng mức độ hấp thụ nước tăng do đó lượng 
nước trộn để đạt cùng độ sụt có xu hướng tăng dần 
theo chiều giảm mô đun độ lớn của cát mịn cũng 
như chiều giảm mô đun độ lớn của hỗn hợp cát mịn 
và mạt đá. 
 Các kết quả nghiên cứu trên cũng cho thấy với 
cùng lượng nước trộn và tỷ lệ phụ gia giảm nước, 
độ sụt của hỗn hợp bê tông nhìn chung có xu 
hướng giảm khi tăng hệ số dư vữa (hình 1). Điều 
này được lý giải là khi tăng hệ số dư vữa, lượng cát 
và mạt đá trong hỗn hợp bê tông tăng khiến lượng 
cần nước của hỗn hợp bê tông tăng theo, điều này 
khiến độ sụt của hỗn hợp bê tông bị suy giảm. Các 
thí nghiệm trên cho thấy khi hệ số dư vữa thấp từ 
1,06 lên 1,07 thì hỗn hợp bê tông khá rời rạc, 
thường vỡ côn khi xác định độ sụt, việc xác định độ 
sụt có ý nghĩa khi hệ số dư vữa ở các cấp phối còn 
lại ở bảng 5. 
 Mức độ suy giảm độ sụt theo thời gian sau 60 
phút khi sử dụng hỗn hợp cát mịn phối trộn mạt đá 
(có giá trị khoảng 2,0 cm) nhỏ hơn so với khi sử 
dụng riêng cát mịn (có giá trị khoảng 3,0cm) và ít 
chịu ảnh hưởng mô đun độ lớn của cát cũng như 
mô đun độ lớn của hỗn hợp cát mịn phối trộn mạt 
đá, đây là một ưu điểm khắc phục hạn chế của việc 
chỉ sử dụng riêng cát mịn trong hỗn hợp của bê 
tông.
Hình 1. Ảnh hưởng của hệ số dư vữa đến độ sụt của hỗn hợp bê tông 
Khối lượng thể tích của hỗn hợp bê tông ít chịu 
ảnh hưởng của chủng loại cát mà chỉ phụ thuộc vào 
mô đun độ lớn của cốt liệu nhỏ. Hàm lượng bọt khí 
của hỗn hợp bê tông sử dụng các loại cốt liệu nhỏ 
khác nhau với khoảng hệ số dư vữa nghiên cứu 
không chênh lệch nhiều. Hàm lượng bọt khí trong 
hỗn hợp bê tông trong trường hợp này phụ thuộc 
nhiều vào mức độ cuốn khí của phụ gia sử dụng. 
 Các cấp phối bê tông trong nghiên cứu với độ sụt 
ban đầu từ 7,5 cm đến 16,0 cm sau 60 phút mức độ 
sụt giảm độ sụt khoảng 2,0 cm, điều đó cho thấy 
hỗn hợp bê tông bị suy giảm độ sụt không đáng kể 
theo thời gian, với tính công tác này, các hỗn hợp 
bê tông vẫn có thể đáp ứng thi công cho mặt đường 
bê tông xi măng. Như vậy, thay thế 40% cát mịn 
bằng mạt đá đã cải thiện đáng kể mức độ suy giảm 
độ sụt theo thời gian đó là nhỏ hơn so với hỗn hợp 
bê tông chỉ sử dụng riêng cát mịn, điều này tác 
động tích cực tới tính công tác của hỗn hợp bê tông 
làm đường. 
 Thay thế 40% cát mịn bằng mạt đá thì độ tách 
vữa của hỗn hợp bê tông được cải thiện đáng kể 
so với chỉ sử dụng riêng cát mịn đó là trong cả hai 
trường hợp hỗn hợp bê tông sử dụng riêng cát 
mịn, sử dụng hỗn hợp mạt đá phối trộn cát mịn 
hiện tượng tách nước đều không xảy ra, tuy nhiên 
độ tách vữa khi sử dụng riêng cát mịn với hệ số 
dư vữa khác nhau có giá trị từ 1,9% đến 3,2%, 
còn độ tách vữa khi sử dụng hỗn hợp mạt đá phối 
trộn với cát mịn có giá trị 0% . Điều này có tác 
động tích cực đến khả năng chống mài mòn của 
bê tông, do đó việc sử dụng hỗn hợp mạt đá và 
BÊ TÔNG - VẬT LIỆU XÂY DỰNG 
Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2018 31 
cát mịn vào bê tông làm đường là một giải pháp 
tối ưu, khắc phục được nhược điểm của bê tông 
sử dụng chỉ riêng cát mịn, đồng thời cũng nâng 
cao được khả năng chống mài mòn cho bê tông 
sử dụng cát mịn tương đương với cát thô. 
 Trong nghiên cứu ảnh hưởng của hệ số dư vữa 
đến tính chất của bê tông sử dụng thay thế 40% cát 
mịn bằng mạt đá, đã tiến hành thí nghiệm cường độ 
chịu nén, cường độ chịu kéo khi uốn và độ mài mòn 
của bê tông (bảng 6). 
Bảng 6. Cường độ và độ mài mòn của bê tông sử dụng các loại cốt liệu nhỏ khác nhau 
KH Cường độ chịu nén, ở độ tuổi, ngày, MPa 
Cường độ chịu kéo khi uốn, ở độ tuổi, 
ngày MPa 
Độ mài mòn, ở độ tuổi, ngày, 
g/cm2 
 3 7 28 3 7 28 3 7 28 
C1M.1 19,7 35,7 41,6 4,29 5,34 6,55 0,36 0,33 0,25 
C1M.2 19,9 36,5 42,4 4,46 5,73 7,04 0,38 0,35 0,26 
C1M.3 21,3 38,8 43,7 4,70 5,94 7,62 0,34 0,32 0,24 
C1M.4 20,4 37,4 42,8 5,05 6,31 8,01 0,39 0,36 0,28 
C1M.5 19,1 35,3 40,7 4,76 6,15 7,80 0,40 0,38 0,29 
C2M.1 20,5 37,2 43,3 4,47 5,56 6,82 0,33 0,30 0,23 
C2M.2 20,8 38,1 44,2 4,65 5,97 7,36 0,34 0,32 0,24 
C2M.3 22,1 40,4 45,6 4,89 6,19 7,95 0,31 0,29 0,22 
C2M.4 21,2 38,5 44,5 5,21 6,57 8,35 0,35 0,33 0,26 
C2M.5 19,8 36,8 42,4 4,96 6,40 8,13 0,37 0,34 0,27 
C3M.1 21,3 38,7 45,5 4,64 5,78 7,10 0,25 0,23 0,20 
C3M.2 21,8 39,6 46,4 4,83 6,21 7,67 0,27 0,24 0,22 
C3M.3 23,2 42,1 47,8 5,09 6,43 8,25 0,24 0,21 0,18 
C3M.4 22,1 40,8 46,3 5,42 6,84 8,68 0,28 0,26 0,23 
C3M.5 20,6 38,3 44,1 5,16 6,65 8,45 0,29 0,28 0,25 
CV.1 20,7 39,6 45,1 4,56 5,32 6,31 0,41 0,38 0,34 
CV.2 21,9 41,3 46,2 4,86 5,65 6,97 0,42 0,39 0,36 
CV.3 22,8 43,1 47,7 4,95 5,98 7,50 0,39 0,37 0,32 
CV.4 22,1 42,5 46,6 5,20 6,29 7,72 0,43 0,40 0,37 
CV.5 20,5 39,1 44,9 5,10 6,05 7,60 0,44 0,43 0,38 
Các kết quả nghiên cứu ở bảng 6 cho thấy, 
khi hệ số dư vữa tăng từ 1,06 lên 1,38 thì cường 
độ chịu nén ở tuổi 3, 7 và 28 ngày có xu hướng 
tăng dần. Khi tiếp tục tăng hệ số dư vữa quá 1,38 
thì cường độ chịu nén có xu hướng giảm. Chênh 
lệch giữa giá trị cường độ chịu nén lớn nhất và 
nhỏ nhất không vượt quá 5 MPa. Nếu coi mức 
biến động cường độ chịu nén 2% là nằm trong 
phạm vi sai số thí nghiệm, thì cường độ chịu nén 
của bê tông có giá trị lớn nhất khi hệ số dư vữa 
thay đổi trong khoảng từ 1,24 đến 1,50. Khi hệ số 
dư vữa tăng từ 1,06 lên 1,54 thì cường độ chịu 
kéo khi uốn ở tuổi 3, 7 và 28 ngày có xu hướng 
tăng dần. Khi tiếp tục tăng hệ số dư vữa quá 1,54 
thì cường độ chịu kéo khi uốn giảm. Chênh lệch 
giữa cường độ chịu kéo khi uốn lớn nhất và nhỏ 
nhất không vượt quá 2 MPa. Nếu coi mức biến 
động cường độ chịu kéo khi uốn 2% là nằm trong 
phạm vi sai số thí nghiệm, thì cường độ chịu kéo 
khi uốn của bê tông có giá trị lớn nhất khi hệ số 
dư vữa thay đổi trong khoảng từ 1,45 đến 1,66. 
Khi hệ số dư vữa tăng từ 1,06 đến 1,70 thì độ mài 
mòn ở tuổi 3, 7 và 28 ngày có xung hướng tăng 
(hình 2, 3, 4). Tuy nhiên, độ mài mòn của bê tông 
sử dụng hỗn hợp cát mịn và mạt đá theo tỷ lệ 
thay thế 40% cát mịn bằng mạt đá có giá trị nhỏ 
hơn so với cát thô. Vì vậy, việc nâng cao khả 
năng chống mài mòn bằng cách bổ sung mạt đá 
vôi thô hóa cát mịn là một trong những giải pháp 
tối ưu đối với bê tông. 
BÊ TÔNG - VẬT LIỆU XÂY DỰNG 
32 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2018 
Hình 2. Ảnh hưởng của hệ số dư vữa đến độ mài mòn của 
hỗn hợp bê tông ở 3 ngày tuổi 
Hình 3. Ảnh hưởng của hệ số dư vữa đến độ mài mòn 
của hỗn hợp bê tông ở 7 ngày tuổi 
Hình 4. Ảnh hưởng của hệ số dư vữa đến độ mài mòn của 
 hỗn hợp bê tông ở 28 ngày tuổi 
 Qua kết quả nghiên cứu trên có thể thấy rằng 
khi tăng hệ số dư vữa thì độ sụt giảm, độ mài mòn 
tăng, cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo khi 
uốn đạt giá trị tối ưu nhất định. Trong đó mức tối ưu 
đối với cường độ chịu nén nhỏ hơn đối với cường 
độ chịu kéo khi uốn. Do đó, để lựa chọn hệ số dư 
vữa tối ưu khi thiết kế bê tông thì phải cân đối tất cả 
các yếu tố trên. 
 Như vậy, có thể nói rằng bê tông sử dụng hỗn 
hợp cát mịn và mạt đá theo tỷ lệ thay thế 40% cát 
mịn bằng mạt đá, thì khả năng chống mài mòn của 
bê tông được tăng lên đáng kể, giá trị độ mài mòn 
bê tông này tương đương với bê tông sử dụng cát 
thô có cùng mô đun độ lớn. Việc sử dụng mạt đá để 
thô hóa cát mịn đã nâng cao được khả năng chống 
mài mòn của bê tông sử dụng cát mịn đáp ứng 
được yêu cầu kỹ thuật của mặt đường bê tông xi 
măng. 
4. Kết luận 
Kết quả nghiên cứu cho thấy thành phần hạt của 
mạt đá không đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật đối 
với cát thô theo TCVN 7570:2006, nhưng khi phối 
hợp với cát mịn theo tỷ lệ thay thế 40% cát mịn 
bằng mạt đá có thể thu được hỗn hợp cốt liệu nhỏ 
thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật về thành phần hạt đối 
với cát thô. 
 Sử dụng hỗn hợp mạt đá vôi và cát mịn theo tỷ lệ 
thay thế 40% cát mịn bằng mạt đá có thể làm giảm 
lượng dùng nước của bê tông, độ tách nước, độ 
tách vữa không xảy ra. Khi hệ số dư vữa tăng làm 
suy giảm độ sụt, mức độ suy giảm độ sụt của hỗn 
hợp bê tông tương đương với sử dụng cát thô. 
 Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy rằng khi sử 
dụng hỗn hợp mạt đá phối hợp với cát mịn theo tỷ 
lệ thay thế 40% cát mịn bằng mạt đá thì có thể cải 
thiện được khả năng chống mài mòn hay làm giảm 
độ mài mòn của bê tông và đạt từ 0,18 g/cm2 đến 
0,29 g/cm2. 
 Kết quả đã chế tạo được bê tông sử dụng cát mịn 
có độ mài mòn nhỏ hơn 0,3 g/cm2, cường độ chịu 
kéo khi uốn lớn hơn 5,0 MPa đáp ứng yêu cầu đối 
BÊ TÔNG - VẬT LIỆU XÂY DỰNG 
Tạp chí KHCN Xây dựng - số 3/2018 33 
với mặt đường bê tông xi măng. Qua đó, có thể sử 
dụng cát mịn thay thế cát thô để chế tạo bê tông 
làm đường. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Tarun R. Naik, Shiw S. Singh and Mohammad M. 
Hossain (1994), Abrasion resistance of concrete as 
influenced by inclusion of flay ash, Cement and 
Concrete Research, Vol. 24, No. 2, pp. 303-312. 
2. Technical University of Szczecin, al. Piastów 50, 70-
311 Szczecin, Poland, Abrasion resistance of high-
strength concrete in hydraulic structures, Elżbieta 
Horszczaruk, Wear 259 (2005) 62-69. 
3. O.E. Gjǿrv, Abrasion resistance of high-strength 
concrete pavements, ACI Mater. J. 6 (1990) 45-48. 
4. Orhan Karpuz, Muhammet Vefa Akpinar, Metin Mutlu 
Aydin (2017), “Effects of fine aggregate abrasion 
resistance and its fineness module on wear resistance 
of Portland cement concrete pavements”, Revista de 
la construcción, Vol.16, No.1, pp.126-132. 
5. A.Mardani-Aghabaglou, H.Hosseinnezhad, 
O.C.Boyaci, Ӧ.Ariӧz, I.Ӧ. Yaman, K.Ramyar (2014), 
“Abrasion Resistance and Transport properties of road 
Concrete”, 12th International Symposium on Concrete 
Road 2014, September 23-26, Prague, Czech 
Republic, ID 171. 
6. László Gáspár, Zsolt Bencze (2015), “Theory and 
practice of cement concrete pavements in Hungary”, 
Journal of the Croatian Assocciation of Civil Engineers 
(GRAĐEVINAR), Vol. 6, No.1.pp.43-50. 
7. Cengiz Duran Atis., Okan Karahan, Kamuran An., 
Ozlem Celik Sola, and Cahit Bilim, “Relation between 
Strength Properties (Flexural and Compressive) and 
Abrasion Resistance of Fiber (Steel and 
Polypropylene) – Reinforced Fly Ash Concrete”, 
Journal of materials in civil engineering, Vol 21, No.8, 
August 1, 2009m pp.402-408. 
8. C.D.Atis and O.N.Celik (2002), “Relation between 
abrasion resistance and flexural stength of high 
volume fly ash concrete”, Meterials and structures, 
Vol.35, May, pp 257-260. 
9. Neville, A.M. (1995), Properties of concrete, Longman, 
Harlow, 844 pp. 
10. Kennedy, H.L . (1940), “Revised application of fineness 
modulus in concrete proportioning”, Proc. ACI, Vol. 36, 
pp.597-613. 
11. Dong Van An (1993), “Gap-graded concrete with an 
excess of fine sand”, Report 21.10.93.1.05, Faculty of Civil 
Engineering, Delft University of Technology. 
12. Li, Shu-t’ien and Ramakrishnan, V. (1974), “Gap-
graded concrete optimum mixture proportioning”, ACI 
SP-46, Detroit, pp. 65-72. 
13. Nguyễn Quang Cung và các cộng tác viên (2001), 
“Nghiên cứu cát nhân tạo sử dụng trong bê tông và 
vữa xây dựng”, Báo cáo tổng kết đề tài. Hà Nội, tháng 
9. 
14. ACI–Manual of concrete practice Part-1, 221.R-89-
Guide for use of normal weight aggregate in concrete 
(1990). 
15. J.K.Kim (1997) – The fracture charasteristies of 
crushed lime stone sand concrete – Cement and 
concrete research. Vol 27 No 11 page 1719-1729. 
Ngày nhận bài: 15/11/2018. 
Ngày nhận bài sửa lần cuối: 27/11/2018.