Sử dụng xỉ thép và phụ gia siêu dẻo thế hệ mới thiết kế bê tông ứng dụng trong các công trình thủy lợi

hất cơ lý đạt tiêu chuẩn dùng cho bê tông theo TCVN 7570:2006. 
 KHOA HC K THUT THuhoahoiY LI VÀ MÔI TRuchoaNG uhoahoiuhoahoiuhoahoi - S 62 (9/2018) 6 
+ Đá dăm: Đá dăm khai thác từ mỏ đá Phước 
Tân - Đồng Nai, lấy ở công trình xây dựng và 
được đưa về phòng thí nghiệm, đá dăm cỡ hạt 
(5-20) mm có thành phần hạt đạt tiêu chuẩn 
TCVN 7570:2006. Tính chất cơ lý của đá dăm 
được trình bày tại Bảng 7. 
Bảng 7. Tính chất cơ lý của đá dăm 
STT Chỉ tiêu thí nghiệm Đơn vị Kết quả thí nghiệm 
1 Khối lượng riêng g/cm3 2,71 
2 Khối lượng thể tích xốp g/cm3 1,66 
3 Hàm lượng bụi, bùn, sét % 0,05 
4 Hàm lượng thoi dẹt % 2,5 
5 Hàm lượng hạt mềm yếu % 1,05 
6 Độ hút nước % 0,45 
7 Thành phần hạt - Đạt 
Nhận xét: Đá dăm có các tính chất cơ lý đạt tiêu chuẩn dùng cho bê tông theo TCVN 7570:2006. 
2.1.7. Nước: 
Nước sử dụng để trộn và bảo dưỡng bê tông 
là nước sinh hoạt lấy tại phòng thí nghiệm, nước 
phù hợp tiêu chuẩn TCVN 4560:2012. 
2.1.8 Phụ gia hóa học: 
Để hỗn hợp bê tông có tính công tác và khả 
năng đầm chặt tốt thì hỗn hợp bê tông thiết kế 
không được phép xảy ra hiện tượng phân tầng 
và tách nước. Trong chế tạo bê tông sử dụng cốt 
liệu xỉ thép đã sử dụng phụ gia siêu dẻo giảm 
nước bậc cao gốc Polycacboxylate (PC). 
Đề tài sử dụng phụ gia siêu dẻo giảm nước 
bậc cao Grace ADVA 181 (phụ gia thuộc thế hệ 
3) với lượng dùng cần phải thí nghiệm để xác 
định tỷ lệ pha trộn hợp lý, đảm bảo tính công tác 
yêu cầu của hỗn hợp bê tông và mác bê tông 
thiết kế. 
2.2. Thiết kế cấp phối bê tông và kết quả thí nghiệm 
Đề tài nghiên cứu với bê tông sử dụng cho 
kết cấu chịu lực của các công trình Thủy lợi 
được thi công bằng phương pháp thủ công, chọn 
SN = 10±2cm, mác bê tông thiết kế ở tuổi 28 
ngày của mẫu đối chứng (cốt liệu thô là đá dăm 
và phụ gia khoáng là tro bay) đạt 30MPa. 
Sau khi tính toán được khối lượng các loại 
vật liệu cho 1m3 bê tông của mẫu đối chứng 
(CP1), đề tài thay đá dăm bằng xỉ thép (CP2) và 
thay thế tro bay bằng tro trấu (CP3) và Silica 
fume (CP4). Hàm lượng phụ gia khoáng tro bay 
thay thế xi măng là 25%, phụ gia khoáng tro trấu 
và Silica fume thay thế xi măng là 10%. Hàm 
lượng phụ gia siêu dẻo ADVA 181 là 0,8 lít/100 
kg CKD. Thành phần vật liệu cho các cấp phối 
bê tông thiết kế như trong Bảng 8. 
Bảng 8. Thành phần vật liệu cho 1 m3 bê tông thiết kế 
Cấp 
phối 
Xi 
măng 
(kg) 
Tro 
bay 
(kg) 
Tro 
trấu 
(kg) 
Silica 
fume 
(kg) 
Cát 
(kg) 
Nước 
(lít) 
Phụ gia 
ADVA 
181 
(lít) 
Đá dăm 
(kg) 
Xỉ thép 
(kg) 
CP1 262,5 87,5 - - 772 158 2,8 1142 - 
CP2 262,5 87,5 - - 825 158 2,8 - 1315 
CP3 315,0 - 35 - 825 158 2,8 - 1315 
CP4 315,0 - - 35 825 158 2,8 - 1315 
Kiểm tra độ sụt của các hỗn hợp bê tông theo 
TCVN 3106:2007, sau đó đúc các mẫu bê tông 
và bảo dưỡng trong điều kiện môi trường tiêu 
chuẩn để kiểm tra cường độ nén ở tuổi 28 ngày 
KHOA HC K THUT THuhoahoiY LI VÀ MÔI TRuchoaNG uhoahoiuhoahoiuhoahoi - S 62 (9/2018) 7
theo TCVN 3118:2012, mác chống thấm ở tuổi 
28 và 90 ngày theo TCVN 3116:2007. Kết quả 
thí nghiệm một số chỉ tiêu kỹ thuật của bê tông 
được thể hiện trên Bảng 9. 
Bảng 9. Kết quả thí nghiệm một số chỉ tiêu kỹ thuật của bê tông 
Cấp phối 
Độ sụt (cm) Cường độ nén R28 
(MPa) 
Mác chống thấm (at) 
Không 
PGSD Có PGSD 28 ngày 
90 ngày 
CP1 8,6 13,5 36,8 W8 W10 
CP2 7,3 10,5 43,5 W8 W10 
CP3 5,9 8,7 48,8 W10 W12 
CP4 5,5 8,2 49,6 W10 W12 
Từ các kết quả thí nghiệm về độ sụt, cường 
độ nén, mác chống thấm ở bảng 9 cho thấy: 
+ Về độ sụt: Các hỗn hợp bê tông thiết kế 
khi chưa có PGSD thì chỉ có hỗn hợp bê tông 
sử dụng đá dăm thỏa mãn yêu cầu thiết kế. Khi 
hỗn hợp bê tông có pha PGSD với hàm lượng 
hợp lý thì tất cả các cấp phối bê tông đều có độ 
sụt thỏa mãn yêu cầu thiết kế. Do đó, trong 
thiết kế thành phần bê tông sử dụng cốt liệu xỉ 
thép và phụ gia khoáng siêu mịn, nhất thiết 
phải sử dụng PGSD giảm nước bậc cao. 
+ Về cường độ nén: So với bê tông sử dụng 
cốt liệu đá dăm thì bê tông sử dụng cốt liệu thô 
là xỉ thép cho cường độ nén rất cao (Rn28 = 
43,5MPa; Rn28 = 48,8MPa; Rn28 = 49,6MPa, 
cao hơn mác bê tông đối chứng tương ứng 
18,2%; 32,6% và 34,8% khi sử dụng phụ gia 
khoáng lần lượt là tro bay, tro trấu và Silica 
fume). Điều này có thể giải thích như sau: xỉ 
thép có tính chất cơ học tốt hơn đá tự nhiên, vì 
xỉ thép có thành phần cấu trúc tinh thể đặc biệt 
mà thành phần chủ yếu là các khoáng chất 
tương tự thành phần của xi măng; xỉ thép nặng 
hơn, ma sát tốt hơn, độ bền cao hơn đá tự 
nhiên, do vậy bê tông sử dụng cốt liệu xỉ thép 
sẽ cho cường độ cao hơn. 
+ Tất cả các mẫu bê tông đều đạt mác chống 
thấm yêu cầu của bê tông dùng cho các công 
trình Thủy lợi. Trong thiết kế, để tăng mác 
chống thấm cho bê tông thiết kế, cần thiết phải 
điều chỉnh lượng phụ gia siêu dẻo một cách hợp 
lý nhất, nhằm giảm lượng nước trộn bê tông, 
tăng độ đặc chắc của bê tông và làm tăng mác 
chống thấm cho bê tông. Đặc biệt khi sử dụng 
phụ gia khoáng siêu mịn như tro trấu và Silica 
fume thay thế tro bay thì mác chống thấm tăng 
lên một cấp ở cả hai ngày tuổi là 28 và 90 ngày. 
3. KẾT LUẬN 
Từ các kết quả thí nghiệm về cường độ nén, 
mác chống thấm cho thấy bê tông khi sử dụng 
cốt liệu xỉ thép sẽ cho cường độ nén cao hơn so 
với bê tông sử dụng cốt liệu đá dăm tự nhiên. 
Sử dụng xỉ thép làm cốt liệu trong sản xuất bê 
tông mang lại rất nhiều hiệu quả về mặt kinh tế 
và môi trường. Đặc biệt bê tông khi sử dụng cốt 
liệu xỉ thép có cường độ nén cao, bê tông có khả 
năng chống mài mòn, rất hiệu quả với các công 
trình Thủy lợi. 
Pha phụ gia siêu dẻo thế hệ mới (phụ gia siêu 
dẻo giảm nước bậc cao) để giảm tỷ lệ nước/chất kết 
dính (N/CKD) đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật đặt ra 
của bê tông thiết kế. Việc sử dụng phụ gia siêu dẻo 
giảm nước bậc cao là vô cùng cần thiết, nó giúp bê 
tông đạt cường độ sớm, tính công tác cao, dễ thi 
công. Thêm vào đó, nó giúp giảm lượng nước trộn 
bê tông, tăng độ đặc chắc cho bê tông và tăng mác 
chống thấm, tăng độ bền cho bê tông. 
Hàng năm lượng xỉ quặng thải ra hàng triệu 
tấn, cần phải nghiên cứu sử dụng nguồn nguyên 
liệu này làm cốt liệu để sản xuất bê tông là tiết 
kiệm nguồn tài nguyên thiên nhiên, biến vật liệu 
thải thành nguồn nguyên liệu có giá trị, tiết kiệm 
chi phí xử lý chất thải và bảo vệ môi trường. 
Từ kết quả thí nghiệm cường độ nén và mác 
chống thấm của CP3 (PGK là tro trấu) và CP4 
(PGK là Silica fume) cho thấy có thể thay thế 
phụ gia khoáng siêu mịn Silica fume bằng tro 
trấu trong sản xuất bê tông dùng cho các công 
trình Thủy lợi là hoàn toàn có thể. Bên cạnh đó, 
sẽ chủ động được nguồn phụ gia khoáng siêu 
mịn này trong thực tế, khi đốt trấu để sản xuất 
tro trấu làm phụ gia khoáng cho bê tông. 
 KHOA HC K THUT THuhoahoiY LI VÀ MÔI TRuchoaNG uhoahoiuhoahoiuhoahoi - S 62 (9/2018) 8 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
Báo cáo Môi trường Quốc gia (2011), Chất thải rắn của Bộ Tài nguyên và Môi trường. 
Công ty TNHH Vật Liệu Xanh (2012), Dự án đầu tư nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng từ xỉ lò điện 
hồ quang tại Khu công nghiệp Phú Mỹ I, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu. 
Lê Ngọc Lan (2017), Thực trạng phế thải xây dựng và định hướng tái sử dụng phế thải xây dựng ở Việt 
Nam, Tạp chí xây dựng, Khoa Quản lý Xây dựng, Học viện AMC. 
Nguyễn Quang Phú, (2015), “Thiết kế cấp phối bê tông tính năng cao sử dụng Silica Fume và phụ gia 
siêu dẻo”, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Thủy lợi và Môi trường, Vol. 3, No. 50, 44-48, 9/2015. 
Nguyễn Quang Phú, (2018), “Sử dụng phụ gia siêu dẻo thế hệ mới và cốt liệu tái chế để thiết kế bê 
tông ứng dụng trong các công trình Thủy lợi”, Tạp chí Khoa học Lạc Hồng, Vol. 2, 6/2018. 
Dam Van Tom và các công sự (2012), Sustainable concrete pavements: A manual of practice, final 
report, National Concrete Pavement Technology Center, Iova State University. 
European Commission Report (1999), Construction and demolition waste management practices and 
their economic impacts. 
JBIC (2003), Environment improvement and Polution Prevention by Effective Recycling of Industrial 
and Domestic Waste in Vietnam, Draft Final Report 
Patrick J. Dolan và các công sự (1999), Concepts for Reuse and Recycling of Construction and 
Demolition Waste, USACERL Technical Report 99/58, US Army Corps of Engineers Construction 
Engineering Research Laboratories. 
Trịnh Hồng Tùng (2010), Sử dụng phế thải phế liệu để sản xuất Vật liệu Xây dựng, Bài giảng dành cho 
Cao học ngành Vật liệu Xây dựng, Trường Đại học Xây Dựng, Hà Nội. 
TCVN 2682:2009, Xi măng Pooc lăng - Yêu cầu kỹ thuật. 
TCVN 3105:1993, Hỗn hợp bê tông nặng và bê tông nặng - Lấy mẫu, chế tạo và bảo dưỡng mẫu thử. 
TCVN 3116:2007, Bê tông nặng - Phương phác xác định độ chống thấm nước. 
TCVN 3118:2012, Bê tông nặng - Phương pháp xác định cường độ nén. 
TCVN 4506:2012, Nước cho bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ thuật. 
TCVN 7570:2006, Cốt liệu dùng cho bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ thuật. 
TCVN 8827:2011, Phụ gia khoáng hoạt tính cao dùng cho bê tông và vữa - silicafume và tro trấu 
nghiền mịn 
Abstract: 
USING OF STEEL SLAG AND NEW SUPER-PLASTICIZER TO 
 DESIGN CONCRETE FOR HYDRAULIC WORKS 
Using the super-plasticizer Grace ADVA181 and steel slag to design the concrete of 43,5MPa; 
48,8MPa; 49,6MPa compressive strength at 28 days when using of mineral additives are fly ash, 
rice husk ash, silica fume and waterproof grades reach W10 to W12 (at), especially, the highly 
durable concrete is suitable for Hydraulic works. Using the source of industrial by-products 
(granulated blast furnace slag) as aggregates for concrete production are extremely necessary and 
useful, to solve the problem of scarcity about of the natural aggregates for concrete production, in 
order to bring about economic efficiency and contribute to environmental protection. 
Keywords: Concrete; Steel slag; Super-plasticizer; Waterproof 
Ngày nhận bài: 01/6/2018 
Ngày chấp nhận đăng: 18/6/2018