Kích thước hạt vật liệu xây dựng

? Cập nhật Bài Viết “Kích thước hạt vật liệu xây dựng” lần cuối ngày 06 tháng 12 năm 2022 tại Địa Điểm công ty TKT Company

Kích thước hạt vật liệu xây dựng là gì? Cần được quan tâm như thế nào trong xây dựng?

Đây là chủ đề ít người viết tới trong ngày vật liệu xây dựng tại Việt Nam. Do đó chúng tôi đã tổng hợp các kiến thức cơ bản nhất về kích thước hạt vật liệu xây dựng để bạn có thể hiểu được kích thước các loại cát, đá, bột đá nghiền, cát nhân tạo, sỏi, cốt liệu mịn, cốt liệu thô trong vữa đổ bê tông…

Kích thước hạt vật liệu xây dựng lại rất khác nhau giữa các hệ thống đo lượng như hệ mét, hệ quốc tế SI, hệ Anh, hệ Mỹ, hệ Nga… do đó có rất nhiều các khái niệm phức tạp. Do vậy chúng tôi đã tổng hợp các hệ thống chuyển đổi đơn vị đo lường giữa các hệ này.

1. Phân tích sàng là gì?

Phân tích sàng – Sieve analysis (hoặc thử nghiệm định cỡ – gradation test) là một phương pháp hoặc quy trình được sử dụng trong kỹ thuật dân dụng và kỹ thuật hóa học để đánh giá sự phân bố kích thước hạt (còn gọi là định cỡ – gradation) của vật liệu dạng hạt bằng cách cho vật liệu đi qua một loạt của các sàng có kích thước mắt lưới nhỏ dần và cân lượng vật liệu bị chặn lại bởi mỗi sàng như một phần của toàn bộ khối lượng.

Sự phân bố kích thước thường có tầm quan trọng đặc biệt đối với cách vật liệu hoạt động trong quá trình sử dụng chúng. Phân tích sàng có thể được thực hiện trên bất kỳ loại vật liệu dạng hạt hữu cơ hoặc phi hữu cơ nào bao gồm cát – sand, đá nghiền – crushed rock or stone, đất sét – clay, đá granit, fenspat, than – coal, đất soil, nhiều loại bột, ngũ cốc và hạt được sản xuất, với kích thước tối thiểu tùy thuộc vào về phương pháp chính xác.

Kỹ thuật định cỡ hạt đơn giản như vậy rất phổ biến nhất.

2. Quy trình phân tích sàng

Thử nghiệm định cỡ được thực hiện trên một mẫu cốt liệu trong phòng thí nghiệm. Một phân tích sàng điển hình sử dụng một cột sàng với tầng lọc lưới thép có kích thước mắt lưới được phân loại.

Mẫu được cân đại diện được đổ vào sàng trên cùng có lỗ sàng lớn nhất. Mỗi sàng thấp hơn trong cột có lỗ nhỏ hơn sàng trên. Ở chân đế là một cái chảo, được gọi là máy thu.

Cột thường được đặt trong một máy lắc cơ học, lắc cột, thường là trong một khoảng thời gian nhất định, để tạo điều kiện cho tất cả vật liệu tiếp xúc với các lỗ của màn hình để các hạt đủ nhỏ để lọt qua các lỗ có thể rơi xuống lớp tiếp theo. Sau khi lắc xong, vật liệu trên mỗi sàng được cân.

Khối lượng mẫu của mỗi sàng sau đó được chia cho tổng khối lượng để tính phần trăm mẫu còn lại trên mỗi sàng. Kích thước của hạt trung bình trên mỗi sàng sau đó được phân tích để có điểm giới hạn hoặc phạm vi kích thước cụ thể.

Mẫu được cân đại diện được đổ vào sàng trên cùng có lỗ sàng lớn nhất. Mỗi sàng thấp hơn trong cột có lỗ nhỏ hơn sàng trên. Ở chân đế là một cái chảo, được gọi là rây thu.

Kết quả của thử nghiệm này được sử dụng để mô tả các đặc tính của cốt liệu và để xem liệu nó có phù hợp với các mục đích kỹ thuật dân dụng khác nhau chẳng hạn như chọn cốt liệu thích hợp cho hỗn hợp bê tông và hỗn hợp nhựa đường cũng như kích thước của lọc giếng sản xuất nước.

Kết quả của kiểm tra này được cung cấp dưới dạng đồ họa để xác định loại phân cấp của tổng hợp. Quy trình hoàn chỉnh cho thử nghiệm này được nêu trong Hiệp hội Thử nghiệm và Vật liệu Hoa Kỳ (ASTM) C 136 và Hiệp hội Quan chức Giao thông và Đường cao tốc Tiểu bang Hoa Kỳ (AASHTO) T 27

3. Kích thước mắt lưới hay kích thước lỗ sàng

3.1. Chuỗi kích thước mắt lưới theo tiêu chuẩn

Mắt lưới là phép đo kích thước hạt thường được sử dụng để xác định sự phân bố kích thước hạt của vật liệu dạng hạt. Ví dụ, một mẫu từ xe tải chở đậu phộng có thể được đặt trên một lưới có lỗ 5 mm (mesh with 5 mm openings). Khi lưới bị rung, các mảnh vụn nhỏ và bụi lọt qua lưới trong khi toàn bộ hạt lạc được giữ lại trên lưới. Một người mua đậu phộng thương mại có thể sử dụng phép thử như thế này để xác định xem một lô đậu phộng có quá nhiều mảnh vỡ hay không.

Loại thử nghiệm này phổ biến trong một số ngành và để tạo điều kiện thuận lợi cho các phương pháp thử nghiệm thống nhất, một số chuỗi lưới tiêu chuẩn hóa đã được thiết lập.

Kích thước lỗ sàng (sieve sizes) có sẵn thường được quy định bởi các tiêu chuẩn. Những tiêu chuẩn được sử dụng phổ biến là ISO 565:1990 và ISO 3310-1:2000 (quốc tế), EN 933-1(Châu Âu) và ASTM E11:01 (Mỹ). Các tiêu chuẩn EN có sẵn với ‘huy hiệu’ quốc gia, vì vậy hãy xuất hiện dưới dạng BS EN, FR EN, DE, v.v.

Chuỗi kích thước mắt lưới International Test Sieve Series ISO 3310:2000 – British Standard Sieve Series BS.410:2000 cùng 1 tiểu chuẩn.

Wire Mesh Series	Wire Mesh Series
ISO 3310-1:2000 BS410-1:2000	ISO 3310-1:2000 BS410-1:2000
Nominal Aperture Sizes	Nominal Aperture Sizes
mm 125.00	microns 900
112	850
106	800
100	710
90	630
80	600
75	560
71	500
63	450
56	425
53	400
50	355
45	315
40	300
37.5	280
35.5	250
31.5	224
28	212
26.5	200
25	180
22.4	160
20	150
19	140
18	125
16	112
14	106
13.2	100
12.5	90
11.2	80
10	75
9.5	71
9	63
8	56
7.1	53
6.7	50
6.3	45
5.6	40
5	38
4.75	36
4.5	32
4	25
3.55	20
3.35
3.15
2.8
2.5
2.36
2.24
2
1.8
1.7
1.6
1.4
1.25
1.18
1.12
1

Chuỗi kích thước mắt lưới theo tiêu chuẩn Mỹ American Standard Sieve Series    ASTM E11:01

Wire Mesh Series	Wire Mesh Series
Designation	Designation
Standard	Alternative
mm	in
125	5.00 in
106	4.24 in
100	4 in
90	3½ in
75	3 in
63	2½ in
53	2.12 in
50	2 in
45	1¾ in
37.5	1½ in
31.5	1¼ in
26.5	1.06 in
25	1 in
22.4	7/8 in
19	¾ in
16	5/8 in
13.2	0.530 in
12.5	½ in
11.2	7/16 in
9.5	3/8 in
8	5/16 in
6.7	0.265 in
6.3	¼ in
5.6	No.3½
4.75	No.4
4	No.5
3.35	No.6
2.8	No.7
2.36	No.8
2	No.10
1.7	No.12
1.4	No.14
1.18	No.16
1	No.18
microns
850	No.20
710	No.25
600	No.30
500	No.35
425	No.40
355	No.45
300	No.50
250	No.60
212	No.70
180	No.80
150	No.100
125	No.120
106	No.140
90	No.170
75	No.200
63	No.230
53	No.270
45	No.325
38	No.400
32	No.450
25	No.500
20	No.635

3.2. Chuỗi kích thước mắt lưới sử dụng thực tế

Mặc dù thông tin đó chứa danh sách dài các kích thước sàng, nhưng trong thực tế, sàng thường được sử dụng nối tiếp trong đó mỗi sàng thành viên được chọn để cho các hạt có đường kính nhỏ hơn khoảng 1/√2 hoặc diện tích mặt cắt ngang nhỏ hơn 1/2 so với sàng trước đó.

• Sê-ri 80mm, 63, 40, 31.5, 20, 16, 14, 10, 8, 6.3, 4, 2.8, 2 mm thường có sẵn ở nhiều quốc gia Châu Âu
• Sê-ri có các bước lớn hơn 63, 31.5, 16, 8, 4, 2, 1 mm, 500 μm, 250, 125, 63 μm thường được sử dụng để phân loại cốt liệu trong ngành xây dựng.

Chuỗi như vậy phần nào bắt nguồn từ các nguyên tắc ban đầu do Renard thiết lập và hiện được gọi là chuỗi Renard. Một số người dùng thay thế một số sàng nêu trên bằng sàng 45, 22,4, 12,5, 11,2 và 5,6 mm, chủ yếu là do lịch sử sử dụng các cỡ sàng như vậy ở quốc gia hoặc ngành của họ.

Thuật ngữ có thể bạn chưa biết

Sàng (sieve), lưới lọc mịn (fine mesh strainer), hoặc rây (sift), là thiết bị để tách các nguyên tố mong muốn khỏi vật liệu không mong muốn hoặc để kiểm soát sự phân bố kích thước hạt của mẫu, sử dụng tấm màn như lưới dệt (woven mesh) hoặc lưới (net) hoặc vật liệu tấm đục lỗ (perforated).  Từ rây (sift) bắt nguồn từ sàng (sieve).

Trong nấu ăn, một cái rây sift được sử dụng để tách và phá vỡ các cục trong các nguyên liệu khô như bột mì, cũng như để sục khí và kết hợp chúng.

Trong khi đó, bộ lọc strainer là một dạng sàng được sử dụng để tách chất rắn lơ lửng khỏi chất lỏng bằng cách lọc.

Bảng tóm tắt Chuỗi số định cỡ lưới theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ

Phân tích sàng (hoặc thử nghiệm phân cấp) là một phương pháp hoặc quy trình được sử dụng (thường được sử dụng trong kỹ thuật dân dụng hoặc trầm tích) để đánh giá sự phân bố kích thước hạt (còn gọi là phân cấp) của vật liệu dạng hạt. Kích thước sàng được sử dụng kết hợp từ bốn đến tám sàng.

Chỉ định và lỗ sàng danh nghĩa

Tyler	Sieve	Sieve opening	Sieve opening
Tyler	Sieve	(in)	(mm)
—	5 inch	5.0	125
—	4.24 inch	4.24	106
—	4 inch	4.0	100
—	3+1⁄2 inch	3.5	90
2.97 inch	3.0 inch	3.0	75
—	2+1⁄2 inch	2.5	63
—	2.12 inch	2.12	53
2.10 inch	2 inch	2.00	50
—	1+3⁄4 inch	1.75	45
1.48 inch	1+1⁄2 inch	1.50	37.5
—	1+1⁄4 inch	1.25	31.5
1.05 inch	1.06 inch	1.06	26.5
—	1 inch	1.00	25.0
0.883 inch	7⁄8 inch	0.875	22.4
0.742 inch	3⁄4 inch	0.750	19.0
0.624 inch	5⁄8 inch	0.625	16.0
0.525 inch	0.530 inch	0.530	13.2
—	1/2 inch	0.500	12.5
0.441 inch	7⁄16 inch	0.438	11.2
0.371 inch	3⁄8 inch	0.375	9.5

4. Chuyển đổi kích thước mắt lưới và Số Mắt lưới (Mesh size vs mesh number)

4.1. Đơn vị mesh là gì?

The mesh number system is a measure of how many openings there are per linear inch in a screen. Sizes vary by a factor of √2. This can easily be determined as screens are made from wires of standard diameters, however, opening sizes can vary slightly due to wear and distortion.

US sieve sizes differ from Tyler Screen sizes in that thay are arbitrary numbers.

Đơn vị đo đường kính lỗ lưới (sieve size) thường là mm, micromet hoặc inch. Trong khi thực tế chúng ta thường nghe kích thước hạt là 100 mesh, 200 mesh. Vậy mesh là đơn vị gì? Hiểu như thế nào cho đúng? Tại sao các tiêu chuẩn khác nhau cùng đường kính lỗ lưới mà chuyển đổi ra đơn vị Mesh theo từng tiêu chuẩn lại khác nhau.

Hệ thống “số lỗ lưới” – Mesh number system là thước đo xem có bao nhiêu lỗ trên mỗi inch tuyến tính trong lưới lọc. Kích thước thay đổi theo hệ số √2. Điều này có thể dễ dàng được xác định vì lưới được làm từ dây có đường kính tiêu chuẩn, tuy nhiên, kích thước lỗ lưới có thể thay đổi một chút do hao mòn và biến dạng.

Số lỗ (Mesh number) = 1 inches / (đường kính 1 lỗ (mesh size or sieve size or opening) + bán kính sợi lưới (wire size)

Kích thước sàng của Hoa Kỳ khác với kích thước sàng của Tyler ở chỗ chúng là những con số tùy ý do có sự sai khác về tiêu chuẩn trong vật liệu làm lưới.

Các bề mặt kim loại được đánh bóng cơ học được chỉ định là có lớp hoàn thiện cơ học liên quan đến chất mài mòn được sử dụng.

Trước đây, nhiều kích thước mắt lưới (sieve sizes) được đưa ra theo số lượng lỗ trên mỗi inch; do chiều rộng của dây trong lưới, số lưới (mesh numbers) không tương ứng trực tiếp với kích thước phân số inch và một số hệ thống khác nhau được tiêu chuẩn hóa với các kích thước mắt lưới hơi khác nhau cho cùng một số lưới.

4.2. Bảng chuyển đổi đơn vị mm – inch – micromet – mesh

Kích thước mắt lưới trong thương mại và chuyển đổi sang số lỗ (mm – inch – micromet – mesh)

Sieve size	Opening	Opening	Standard Mesh	Standard Mesh	Tensile Bolting Cloth	Tensile Bolting Cloth	Tensile Bolting Cloth	Mill Grade	Mill Grade	Mill Grade	Market Grade	Market Grade	Market Grade
(mm)	(in)	(μm)	US	Tyler	Mesh	Opening	Wire	Mesh	Opening	Wire	Mesh	Opening	Wire
5.60	0.22	5600	3.5	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–
4.75	0.187	4750	4	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–
4.00	0.157	4000	5	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–
3.35	0.132	3350	6	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–
2.80	0.110	2800	7	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–
2.36	0.093	2360	8	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–
2.00	0.079	2000	10	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–
1.70	0.0661	1700	12	10	14	0.062	0.009	12	0.065	0.018	12	0.0603	0.023
1.40	0.0555	1400	14	12	16	0.0535	0.009	14	0.054	0.017	14	0.051	0.0204
1.18	0.0469	1180	16	14	18	0.0466	0.009	16	0.0465	0.016	16	0.0445	0.0181
1.00	0.0394	1000	18	16	22	0.0380	0.0075	18	0.0406	0.015	18	0.0386	0.0173
0.85	0.0331	850	20	20	24	0.0342	0.0075	20	0.0360	0.014	20	0.034	0.0162
0.71	0.0278	710	25	24	28	0.0282	0.0075	24	0.0287	0.013	24	0.0277	0.014
0.60	0.0232	600	30	28	34	0.0229	0.0065	30	0.0238	0.0095	–	–	–
0.50	0.0197	500	35	32	38	0.0198	0.0065	34	0.0204	0.009	30	0.0203	0.0128
0.47	–	470		–	40	0.0185	0.0065	36	0.0188	0.009	–	–	–
0.465	–	465		–	42	0.0183	0.0055	38	0.0178	0.0085	–	–	–
0.437	–	437		–	44	0.0172	0.0055	–	–	–	35	0.0176	0.0118
0.425	0.0165	425	40	35	46	0.0162	0.0055	40	0.0165	0.0085	–	–	–
0.389	–	389		–	48	0.0153	0.0055	–	–	–	40	0.0150	0.0104
0.368	–	368		–	50	0.0145	0.0055	–	–	–	–	–	–
0.355	0.0139	355	45	42	52	0.0137	0.0055	45	0.0142	0.008	–	–	–
0.310	–	310		–	60	0.0122	0.0045	50	0.0125	0.0075	–	–	–
0.300	0.0117	300	50	48	62	0.0116	0.0045	55	0.0112	0.007	–	–	–
0.282	–	282		–	64	0.0111	0.0045	–	–	–	50	0.0110	0.0090
0.270	–	270		–	70	0.0106	0.0037	–	–	–	–	–	–
0.260	–	260		–	72	0.0102	0.0037	–	–	–	–	–	–
0.250	0.0098	250	60	60	74	0.0098	0.0037	60	0.0102	0.0065	–	–	–
0.241	–	241		–	76	0.0095	0.0037	–	–	–	–	–	–
0.231	–	–	–	–	78	0.0091	0.0037	–	–	–	60	0.0092	0.0075
0.212	0.0083	212	70	65	84	0.0084	0.0035	–	–	–	–	–	–
0.193	–	–	–	–	90	0.0076	0.0035	–	–	–	–	–	–
0.180	0.0070	180	80	80	94	0.0071	0.0035	–	–	–	80	0.0070	0.0055
0.165	–	–	–	–	105	0.0065	0.0030	–	–	–	–	–	–
0.150	0.0059	150	100	100	120	0.0058	0.0025	–	–	–	100	0.0055	0.0045
0.125	0.0049	125	120	115	145	0.0047	0.0022	–	–	–	120	0.0046	0.0037
0.105	0.0041	105	140	150	165	0.0042	0.0019	–	–	–	150	0.0041	0.0026
0.090	0.0035	90	170	170	200	0.0034	0.0016	–	–	–	180	0.0033	0.0023
0.075	0.0029	75	200	200	230	0.0029	0.0014	–	–	–	200	0.0029	0.0021
0.063	0.0024	63	230	250	–	–	–	–	–	–	250	0.0024	0.0016
0.053	0.0021	53	270	270	300	0.0021	0.0012	–	–	–	270	0.0021	0.0016
0.044	0.0017	44	325	325	–	–	–	–	–	–	325	0.0017	0.0014
0.037	0.0015	37	400	400	–	–	–	–	–	–	400	0.0015	0.0010
0.025	0.0010	25	500	–	–	–	–	–	–	–	500	0.0010	0.0010

Particle Size – US Sieve Series and Tyler Mesh Size Equivalents

4.3. Giải thích sự khác nhau giữa các tiêu chuẩn về đơn vị Mesh

Sàng hoặc sàng lọc là một phương pháp tách hỗn hợp hoặc hạt hoặc hạt thành 2 phần hoặc nhiều hơn, các vật liệu có kích thước quá lớn bị mắc lại trên sàng, trong khi các vật liệu nhỏ hơn có thể đi qua sàng.

Các sàng có thể được sử dụng trong các ngăn xếp, để chia các mẫu thành các phân số kích thước khác nhau và do đó xác định phân phối kích thước hạt.

Sàng và lọc thường được sử dụng cho các vật liệu có kích thước hạt lớn hơn, tức là, lớn hơn khoảng 50 micron (0,050mm).

Hai thang đo được sử dụng để phân loại kích thước hạt là chuỗi mắt lưới Hoa Kỳ và Tyler, đôi khi được gọi là kích thước lưới Tyler hoặc chuỗi sàng chuẩn Tyler. Các kích thước mở lưới phổ biến nhất cho các thang đo này được đưa ra trong bảng dưới đây và cung cấp một dấu hiệu về kích thước hạt.

US Sieve Size	Tyler Equivalent	Opening	Opening
US Sieve Size	Tyler Equivalent	mm	in
–	2½ Mesh	8.00	0.312
–	3 Mesh	6.73	0.265
No. 3½	3½ Mesh	5.66	0.233
No. 4	4 Mesh	4.76	0.187
No. 5	5 Mesh	4.00	0.157
No. 6	6 Mesh	3.36	0.132
No. 7	7 Mesh	2.83	0.111
No. 8	8 Mesh	2.38	0.0937
No.10	9 Mesh	2.00	0.0787
No. 12	10 Mesh	1.68	0.0661
No. 14	12 Mesh	1.41	0.0555
No. 16	14 Mesh	1.19	0.0469
No. 18	16 Mesh	1.00	0.0394
No. 20	20 Mesh	0.841	0.0331
No. 25	24 Mesh	0.707	0.0278
No. 30	28 Mesh	0.595	0.0234
No. 35	32 Mesh	0.500	0.0197
No. 40	35 Mesh	0.420	0.0165
No. 45	42 Mesh	0.354	0.0139
No. 50	48 Mesh	0.297	0.0117
No. 60	60 Mesh	0.250	0.0098
No. 70	65 Mesh	0.210	0.0083
No. 80	80 Mesh	0.177	0.0070
No.100	100 Mesh	0.149	0.0059
No. 120	115 Mesh	0.125	0.0049
No. 140	150 Mesh	0.105	0.0041
No. 170	170 Mesh	0.088	0.0035
No. 200	200 Mesh	0.074	0.0029
No. 230	250 Mesh	0.063	0.0025
No. 270	270 Mesh	0.053	0.0021
No. 325	325 Mesh	0.044	0.0017
No. 400	400 Mesh	0.037	0.0015

Ở các phần trên chúng ta đã hiểu về kích thước của các loại hạt được nêu trong các tiêu chuẩn như mm, inches, cm, micromet, mesh…

Ở phần dưới chúng ta tiếp tục tìm hiểu các loại cốt liệu cho bê tông và vữa cũng như dùng trong xây dựng, đất đá có kích thước là bao nhiêu và chúng được định danh tên theo kích thước như thế nào.

5. Kích thước hạt cốt liệu vật liệu xây dựng

Chúng ta cùng phân tích và tìm tên gọi cho các loại cốt liệu vật liệu xây dựng như cát tự nhiên, cát nhân tạo (cát nghiền), cốt liệu đổ bê tông (cốt liệu mịn đổ bê tông, cốt liệu thô đổ bê tông), đá…

5.1. Phân loại cốt liệu theo kích thước hạt

Kích thước hạt có thể dao động từ rất nhỏ như hạt keo cho tới sét, bột, cát, sỏi (cuội) hay đá cuội.

Thành phần kích thước hạt (thành phần cơ học, cấu trúc đất) là hàm lượng tương đối của các hạt có kích thước khác nhau trong đất, đá hay các hỗn hợp nhân tạo, không phụ thuộc vào thành phần hóa học hay khoáng vật học của nó. Thành phần kích thước hạt là một thông số vật lý quan trọng, mà nhiều chức năng cũng như nhiều khía cạnh của sự tồn tại của đất là phụ thuộc vào nó, trong đó có độ phì nhiêu của đất.

Cũng căn cứ theo thành phần kích thước hạt mà người ta tiến hành phân loại và định tên các loại đá trầm tích cơ học.

Trong đất và đá có thể có các hạt với đường kính từ nhỏ hơn 0,001 mm tới lớn hơn vài cm. Để phân tích chi tiết toàn bộ khoảng có thể của các kích thước người ta chia nó ra thành các đoạn, được gọi là các phần. Không tồn tại một hệ thống phân loại kích thước hạt duy nhất.

Theo dòng lịch sử, hệ thống phân loại đầu tiên về kích thước hạt đã được Atterberg Alfred đưa ra năm 1912, và nó là cơ sở để nghiên cứu các tính chất cơ lý của các hỗn hợp đơn phần. Các phân tích đó chỉ ra sự khác nhau rõ nét về chất giữa các phần hạt, cụ thể là độ nhớt khi đạt tới các kích thước 0,002, 0,02 và 0,2 mm.

5.2. Các hệ thống phân loại Nga, Mỹ, Quốc Tế

Hiện nay tồn tại hai nguyên lý cơ bản trong xây dựng các hệ thống phân loại đất:

Trên cơ sở hàm lượng hạt sét tự nhiên với tính toán tới các phần chiếm ưu thế và kiểu hình thành đất: Do N.A. Kachinskii sáng tạo ra và được chấp nhận tại Nga.

Trên cơ sở hàm lượng tương đối của các phần cát, bột và sét theo Atterberg: Phân loại quốc tế, các phân loại của Hiệp hội các nhà thổ nhưỡng học (SSSA) và Hiệp hội các nhà nông học (ASSA) Hoa Kỳ. Để xác định tên gọi đất, người ta sử dụng tam giác Ferre.

Chuyển đổi đơn trị từ hệ thống phân loại này sang hệ thống phân loại kia là không tồn tại, nhưng có thể đặt tên gọi cho đất bằng cách sử dụng đường cong tích lũy để biểu diễn các kết quả về thành phần hạt theo cả hai kiểu phân loại.

Việc định danh tên gọi cho các loại đá trầm tích cơ học và đá cơ học – sét cũng được tiến hành tương tự như trên với sự khác biệt giữa trường phái Nga và Âu Mỹ.

5.2.1. Nga

Thang Atterberg là cơ sở của các hệ thống phân loại mới hơn tại nhiều quốc gia. Tại Liên Xô cũ, Nga và cả Việt Nam hiện nay, người ta chấp nhận hệ thống phân loại hơi khác một chút là hệ thống do N.A. Kachinskii đề ra.

Thang Kachinskii

Giá trị giới hạn, mm	Tên gọi hạt
Tới 0,001	Bột
0,001 – 0,005	Bụi nhỏ
0,005 – 0,01	Bụi trung bình
0,01 – 0,05	Bụi lớn
0,05 – 0,25	Cát nhỏ
0,25 – 0,5	Cát trung bình
0,5 – 1	Cát lớn

Bên cạnh đó, trong phân loại Kachinskii người ta còn phân ra các phần cát tự nhiên và sét tự nhiên, tương ứng với lớn và nhỏ hơn 0,01 mm. Kích thước trong phạm vi 1–3 mm là phần sỏi, còn lớn hơn 3 mm là phần đá trong đất.

5.2.2. Hoa Kỳ

Khoảng kích thước xác định các giới hạn của từng lớp được đặt tên trong thang đo Wentworth sử dụng tại Hoa Kỳ. Thang đo phi (φ) Krumbein, một sự sửa đổi từ thang đo Wentworth được W. C. Krumbein tạo ra năm 1934, là một thang đo lôgarit, được tính theo công thức:

varphi =-log 2(D/D0)

trong đó:

varphi: là giá trị của thang phi (φ) Krumbein,

D: là đường kính của hạt, tính bằng milimet,

D0: là đường kính tham chiếu, bằng 1 mm (để làm cho phương trình phù hợp về chiều).

Phương trình này có thể viết lại để tìm đường kính khi biết trước giá trị φ:

D=D0*2^(-varphi)

Thang phân chia theo logarit được nhiều nhà trầm tích học và thổ nhưỡng học trên thế giới công nhận và sử dụng rộng rãi hơn vì họ cho rằng sự phân bố thành phần các hạt trong tự nhiên tuân theo luật logarit chứ không phải hệ 10 như thang phân chia được áp dụng tại Nga.

Thang φ	Khoảng kích thước (hệ mét)	Khoảng kích thước (xấp xỉ theo inch)	Tên chung (lớp Wentworth)	Các tên khác
< −8	> 256 mm	> 10,1 in	Đá tảng
−6 đến −8	64–256 mm	2,5–10,1 in	Đá cuội
−5 đến −6	32–64 mm	1,26–2,5 in	Sỏi rất thô	Cuội
−4 đến −5	16–32 mm	0,63–1,26 in	Sỏi thô	Cuội
−3 đến −4	8–16 mm	0,31–0,63 in	Sỏi trung bình	Cuội
−2 đến −3	4–8 mm	0,157–0,31 in	Sỏi mịn	Cuội
−1 đến −2	2–4 mm	0,079–0,157 in	Sỏi rất mịn	Hạt mịn
0 đến −1	1–2 mm	0,039–0,079 in	Cát rất thô
1 đến 0	½–1 mm	0,020–0,039 in	Cát thô
2 đến 1	¼–½ mm	0,010–0,020 in	Cát trung bình
3 đến 2	125–250 µm	0,0049–0,010 in	Cát mịn
4 đến 3	62,5–125 µm	0,0025–0,0049 in	Cát rất mịn
8 đến 4	3,90625–62,5 µm	0,00015–0,0025 in	Bột
> 8	< 3,90625 µm	< 0,00015 in	Hạt sét
>10	< 1 µm	< 0,000039 in	Hệ keo

Trong một số sơ đồ thì người ta coi “sỏi” là những gì lớn hơn cát (>2,0 mm), và bao gồm cả “hạt mịn”, “cuội”, “đá cuội” và “đá tảng” trong bảng trên. Trong sơ đồ này, “cuội” có kích thước từ 4 đến 64 mm (−2 đến −6 φ).

Theo phân loại này các loại kích thước các hạt vật liệu xây dựng phổ biến bao gồm:

• Cát rất mịn: 63 –  125 micro met
• Cát mịn: 125 – 250 micro met
• Cát trung bình: 0.25 – 0.5 mm
• Cát thô:  0.5 – 1 mm
• Cát rất thô: 1 – 2 mm

Dưới 63 micro met hay 0.063 mm thì gọi là bột. Trên 2 mm được phân loại là sỏi hoặc đá. Cát nằm trong khoảng 0.063 – 2 mm.

5.2.3. Quốc tế ISO

ISO 14688-1:2002 thiết lập các nguyên tắc cơ bản để nhận dạng và phân loại đất trên cơ sở các đặc tính vật liệu và khối lượng thường được sử dụng nhất cho đất cho mục đích kỹ thuật. ISO 14688-1 có thể áp dụng cho đất tự nhiên tại chỗ (in situ), các vật liệu nhân tạo tương tự tại chỗ cũng như đất do con người tái tạo.

Tên		Tên	Tên	Khoảng kích thước (mm)	Khoảng cỡ (~ inch)
Đất rất thô		Đá tảng lớn	LBo	> 630	> 24,8031
		Đá tảng	Bo	200–630	7,8740–24,803
		Đá cuội	Co	63–200	2,4803–7,8740
Đất thô	Sỏi	Sỏi thô	CGr	20–63	0,78740–2,4803
		Sỏi trung bình	MGr	6,3–20	0,24803–0,78740
		Sỏi mịn	FGr	2,0–6,3	0,078740–0,24803
	Cát	Cát thô	CSa	0,63–2,0	0,024803–0,078740
		Cát trung bình	MSa	0,2–0,63	0,0078740–0,024803
		Cát mịn	FSa	0,063–0,2	0,0024803–0,0078740
Đất mịn	Bột	Bột thô	CSi	0,02–0,063	0,00078740–0,0024803
		Bột trung bình	MSi	0,0063–0,02	0,00024803–0,00078740
		Bột mịn	FSi	0,002–0,0063	0,000078740–0,00024803
	Sét	Sét	Cl	≤ 0,002	≤ 0,000078740

Sự tích tụ trầm tích cũng có thể được đặc trưng bằng sự phân bố kích thước hạt. Trầm tích có thể trải qua quá trình sắp xếp khi khoảng kích thước hạt bị loại bỏ bởi một trung gian như sông hoặc gió. Sự sắp xếp có thể được định lượng bằng cách sử dụng Độ lệch chuẩn Đồ họa Toàn bộ (IGSD).

Theo Iso thì kích thước hạt vật liệu phổ biến sẽ bao gồm:

• Cát mịn 0.063 – 0.2 mm (trong khi tiêu chuẩn của Mỹ là 0.125 – 0.25 mm)
• Dưới 0.2 mm thì gọi luôn là bột chứ không có lớp phân loại cát rất mịn như tiêu chuẩn Mỹ 0.063 – 0.2 mm
• Trên 2 mm cũng giống tiêu chuẩn Mỹ gọi là Sỏi và Đá.

Dưới 0.2 mm gọi là bột; Trên 2 mm gọi là sỏi và đá. Cát nằm trong khoảng 0.2 – 2 mm.

6. Ảnh hưởng của kích thước hạt tới tính chất của đất đá

Các hạt có kích thước nhỏ hơn sẽ có tỷ lệ bề mặt tiếp xúc cao hơn, và điều này có nghĩa là các đại lượng lớn hơn của dung lượng trao đổi cation, khả năng giữ nước, khả năng kết hợp tốt hơn, nhưng độ xốp nhỏ hơn. Các loại đất nặng có thể có vấn đề với khả năng chứa không khí còn các loại đất nhẹ là khả năng lưu giữ nước.

Các phần khác nhau thông thường được tạo ra từ các khoáng vật khác nhau. Ví dụ, trong các hạt lớn, thành phần chủ yếu là thạch anh còn trong các hạt nhỏ thì thành phần chủ yếu là caolinit, montmorillonit. Theo thành phần các hạt, người ta còn phân biệt khả năng tạo thành với mùn các hợp chất khoáng hữu cơ.

7. Kích thước hạt vật liệu xây dựng phổ biến tại Việt Nam

Tại Việt Nam áp dụng theo thang đo Kachinskii của Liên Xô và Nga.

7.1. Cát

Cát có khối lượng thể tích 1450 – 1650 kg/m3.

Cát theo thang Kachinskii từ 0.05 – 1 mm. Cát theo chuẩn Mỹ từ 0.063 – 2 mm. Cát theo chuẩn Iso từ 0.2 – 2mm;

Còn tại Việt Nam, phổ biến phân loại kích thước hạt vật liệu cát xây dựng từ 0.1 – 5 mm.

Theo cỡ hạt (mm) có các loại cát:

• Nhỏ: 0,10-0,25;
• Vừa: 0,25 – 0,50;
• To: 0,5 -1;
• Rất to: 1 – 5.

Nếu nhỏ hơn cát nhỏ thì gọi là bụi (0,005 – 0,10 mm) và hạt sét (< 0,005 mm). Bụi và hạt sét không dùng làm cốt liệu cho vữa và bê tông.

Cát là thành phần quan trọng trong thi công sàn bê tông mài, sàn bê tông đánh bóng để tạo độ đặc chắc cho sàn bên cạnh cốt liệu thô.

Trong thực tế người ta hay, phân cát làm cốt liệu ra hai loại: cát đen và cát vàng:

• Cát đen có cỡ hạt nhỏ (< 0,25 mm), lẫn nhiều bụi, đất, vỏ sò,… có khối lượng thể tích khoảng 1200 kg/m3. Cát đen có cỡ hạt < 0,10 mm chiếm > 35% thì gọi là cát mịn. Cát mịn chỉ dùng để lấp nền.
• Cát vàng có cỡ hạt từ vừa trờ lên (> 0,25 mm), màu vàng, sắc cạnh và sạch hơn cát đen, có khối lượng thể tích khoảng 1400 kg/m3.

Theo nơi khai thác thì có cát núi, cát sông, cát biển, cát cồn, cát, đụn:

• Cát núi ở khe, suối, ít bị mài mòn nên hạt sắc cạnh, nhám mặt, dùng để làm cốt liệu cho vữa hoặc bê tông đều rất tốt.
• Cát sông ở đầu nguồn thường là cát vàng, ở cuối nguồn thường là cát đen.
• Cát biển thường là loại hạt nhỏ
• Cát cồn và cát đụn thường là cát mịn.
• Ngoài ra còn cát nghiền do đá mạt nghiền ra. Cát nghiền là thành phần khá quan trọng trong sản xuất, thi công sàn bê tông, sàn terrazzo

7.2. Sỏi

Sỏi còn gọi là cuội nhỏ, thường có dạng tròn nhẵn, cũng có bốn loại theo cỡ viên (mm):

• Nhỏ: 5-20;
• Vữa: 20 – 40;
• To: 40 – 60;
• Rất to: 60 – 100.

Sỏi có khối lượng thể tích 1400 – 1700 kg/m3, có mac 200, 300, 400, 600, 800, 1000, 1200 và 1400, phụ thuộc vào mac đá gốc.

Sỏi tốt có màu vàng nhạt hoặc màu vỏ trứng, sỏi màu đen hoặc màu xám không tốt: mềm, giòn, hay tách lớp. sỏi ít nhẵn (bể mặt xù xì) tốt hơn sỏi nhẵn, vì bám dính tốt hơn với ximăng.

Sỏi phải đạt các yêu cầu cùa TCVN 1771 – 1987 (Đá dăm, sỏi và sỏi dăm dùng cho bê tông).

7.3. Đá dăm

Đá dăm được sản xuất từ các loại đá thiên nhiên. Đá dăm có độ nhám bề mặt cao nên độ bám dính với vữa xi măng cao hơn sỏi.

Đá dăm cũng có bốn loại theo cỡ viên: 10 X 20, 20 X 40, 40 X 60, 60 X 80 (mm) và có 8 loại mac như sỏi. Chúng thường có các tên gọi thông thường là đá 1×2, đá 2×4; đá 4×6; đá 3×4; Đá 6×8; Đá mi sàng; đá mi bụi (hay 0x4), đá hộc, đá chẻ

Khối lượng thể tích của đá dăm:

• Cỡ viên nhỏ: 1600 kg/m3;
• Các cỡ viên còn lại: 1550 kg/m3.

Đá dăm cỡ 10 X 20, 20 X 40 (mm) dùng thay sỏi làm bê tông (1), cỡ 40 X 60, 60 X 80 dùng trong bê tông lót móng, dùng lót mặt đường ôtô, chèn tà vẹt đường sắt,…

Những đá nhỏ hơn cỡ 10 X 20 (mm) gọi là đá mạt. Đá mạt nghiền nhỏ thành cát nghiền và bột đá. Cát nghiền tốt hơn cát bình thường. Bột đá kích thước nhỏ hơn cát nghiền dùng trong bê tông atphan để chống thấm (cách nước), làm đường,…

Đá dăm phải đạt các yêu cầu của TCVN 1771 – 1987.

7.4. Tảng lăn

Tảng lăn còn gọi là cuội lớn, tương tự như sỏi nhưng lớn hơn, cũng có bốn loại theo cỡ viên (mm):

• Nhỏ: 100 – 200;
• Vừa: 200 – 400;
•  To: 400 – 800;
• Rất to: > 800.

Mac và khối lượng thể tích của tảng lăn tùy thuộc đá gốc.

Tảng lăn dùng làm bê tông đá hộc (thay đá hộc).

7.5. Gạch vỡ

Dùng gạch đất sét nung vỡ (không dùng loại non lửa) đập thành cỡ 40 X 60 (mm) được gạch vỡ. Khối lượng thể tích của gạch vỡ khoảng 1350 kg/m3.

Gạch vỡ dùng làm bê tông gạch vỡ.

7.6. Xỉ

Ở nước ta thường dùng xỉ nhiệt điện, xỉ lò hơi, có thể cả xỉ lò cao. Xỉ được sàng bỏ các hạt (viên) lớn hơn 30 mm và nhỏ hơn 5 mm. Khối lượng thể tích của xỉ lò hơi khoảng 800 kg/m3, xỉ lò cao 550 kg/m3.

Xỉ được dùng làm cốt liệu cho bê tông (làm lớp cách nhiệt cho mái bằng, tường,… Xỉ hình tường là xỉ lò vôi (trạt vôi) trộn thêm sỏi, sạn, đất sét (tỷ lệ các chất trộn này không quá 50%) hoặc xỉ lò gạch.

Bê tông cách nhiệt, bê tông tạo độ rỗng, bê tông điều chỉnh độ dối mái bằng,…

Ngoài ra, đá hộc được dùng (thông thường) trong bê tông đá hộc

---

Trên đây các bạn đã có kiến thức sơ lược nhất về kích thước hạt vật liệu xây dựng tại Việt Nam và trên thế giới. Làm quen với các tiêu chuẩn, thang đo khác nhau như Mesh, mm, micromet, cm. Các Hệ Anh, Mỹ, Quốc Tế IS, Nga, Việt Nam thông qua hệ thống phân loại kích thước hạt.

Ở bài tiếp theo TKT Company sẽ cùng bạn tìm hiểu về chuyên sâu về …. Các bạn đón đọc nhé.

---

8. Kiến thức có thể bạn quan tâm

• Cát nhân tạo là gì?
• Tiêu chuẩn cát trộn bê tông
• Cốt liệu mịn đổ bê tông
• Cốt liệu cho bê tông và vữa
• Đá tự nhiên là gì? Phân loại
• Đá Granite là gì? 45 Câu Hỏi Thường Gặp
• Sàn đá Marble Cẩm Thạch là gì
• Sàn đá Terrazzo là gì
• Xi măng là gì? Đặc tính? Phân loại

Nguồn: công ty TKT Company