Đá cấp phối loại nào hợp tiêu chuẩn đường cao tốc?

Đá cấp phối là vật liệu quan trọng trong xây dựng đường cao tốc, đảm bảo độ bền, độ ổn định và khả năng chịu tải của nền đường. Với các dự án hạ tầng trọng điểm tại Việt Nam như cao tốc Bắc – Nam hay sân bay Long Thành, việc lựa chọn loại đá cấp phối phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật là yếu tố then chốt để đảm bảo chất lượng và tuổi thọ công trình. Bài viết này phân tích chi tiết các loại đá cấp phối, tiêu chuẩn kỹ thuật theo TCVN, yêu cầu cho đường cao tốc, các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng, giải pháp bền vững, và đề xuất loại đá cấp phối phù hợp nhất để đáp ứng các tiêu chí kỹ thuật, kinh tế và môi trường.

Tổng quan về đá cấp phối và vai trò trong xây dựng đường cao tốc

Hình ảnh đá cấp phối loại nào hợp tiêu chuẩn đường cao tốc

Định nghĩa đá cấp phối

Đá cấp phối (cấp phối đá dăm – CPĐD) là hỗn hợp đá dăm, cát và bụi đá được sản xuất từ đá tự nhiên (như granit, bazan, đá vôi) hoặc phế liệu xây dựng tái chế thông qua quá trình khai thác, nghiền và sàng lọc. Hỗn hợp này có tỷ lệ kích thước hạt được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo độ đặc, độ bền và khả năng chịu tải, phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của công trình xây dựng. Theo TCVN 8859:2011 – Cấp phối đá dăm dùng cho lớp móng đường ô tô – Yêu cầu kỹ thuật, đá cấp phối được chia thành hai loại chính: CPĐD loại I và CPĐD loại II, khác nhau về thành phần hạt, độ bền và ứng dụng.

Vai trò của đá cấp phối trong xây dựng đường cao tốc

Trong xây dựng đường cao tốc, đá cấp phối được sử dụng làm lớp móng trên (base) và lớp móng dưới (sub-base). Lớp móng trên chịu tải trọng trực tiếp từ mặt đường (bê tông nhựa hoặc bê tông xi măng), phân tán áp lực xuống lớp móng dưới và nền đất, đảm bảo độ ổn định và chống lún. Lớp móng dưới đóng vai trò làm lớp đệm, tăng cường khả năng chịu tải và thoát nước của nền đường.

Đường cao tốc tại Việt Nam, như cao tốc Bắc – Nam, được thiết kế để chịu tải trọng lớn từ xe tải nặng, xe container, và lưu lượng giao thông cao, với tốc độ thiết kế từ 80-120 km/h. Do đó, đá cấp phối cần đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về độ bền nén, độ mài mòn, độ đặc, và khả năng chống thấm, đồng thời tuân thủ các quy định về bảo vệ môi trường theo QCVN 16:2023/BXD và Quyết định 3257/QĐ-BTNMT về nhãn sinh thái.

Tầm quan trọng của tiêu chuẩn hóa

Tiêu chuẩn hóa đá cấp phối theo TCVN đảm bảo chất lượng đồng nhất, giảm rủi ro trong thi công và tăng tuổi thọ công trình. Các tiêu chuẩn như TCVN 8859:2011, TCVN 7570:2006 (Cốt liệu cho bê tông và vữa), và TCVN 7572:2006 (Phương pháp thử cốt liệu) cung cấp yêu cầu kỹ thuật về thành phần hạt, độ bền, độ mài mòn, và độ sạch. Các quy định môi trường khuyến khích sử dụng nguồn nguyên liệu bền vững, giảm thiểu bụi và chất thải, phù hợp với chiến lược Tăng trưởng Xanh 2021-2030 và mục tiêu Net Zero 2050 của Việt Nam.

Phân loại đá cấp phối theo TCVN

Hình ảnh các loại đá xây dựng thông dụng ở Việt Nam

Cấp phối đá dăm loại I (CPĐD loại I)

• Kích thước hạt: Hỗn hợp hạt từ 0-25 mm hoặc 0-37.5 mm, với phân bố kích thước chặt chẽ, đảm bảo độ đặc cao.
• Đặc tính kỹ thuật (theo TCVN 8859:2011):
  • Độ bền nén: ≥600 MPa (đối với đá gốc như granit, bazan).
  • Độ mài mòn Los Angeles: ≤30%.
  • Hàm lượng hạt dẹt: ≤15%.
  • Hàm lượng bụi, bùn, sét: ≤5%.
  • Chỉ số CBR (California Bearing Ratio): ≥100% (đo tại độ chặt tối đa).
  • Độ rỗng: ≤10%.
• Đặc điểm: Thành phần hạt đồng đều, độ bền cao, khả năng liên kết tốt khi nén chặt, phù hợp cho công trình chịu tải trọng lớn.
• Nguồn nguyên liệu: Đá granit, bazan, hoặc đá vôi cứng, với granit và bazan được ưu tiên do độ bền nén cao.

Cấp phối đá dăm loại II (CPĐD loại II)

• Kích thước hạt: Hỗn hợp hạt từ 0-40 mm, với tỷ lệ hạt lớn hơn CPĐD loại I.
• Đặc tính kỹ thuật:
  • Độ bền nén: ≥400 MPa.
  • Độ mài mòn Los Angeles: ≤35%.
  • Hàm lượng hạt dẹt: ≤20%.
  • Hàm lượng bụi, bùn, sét: ≤7%.
  • Chỉ số CBR: ≥80%.
  • Độ rỗng: ≤12%.
• Đặc điểm: Kích thước hạt đa dạng hơn, độ đặc thấp hơn CPĐD loại I, phù hợp cho lớp móng chịu tải trọng trung bình.
• Nguồn nguyên liệu: Đá vôi, sỏi sông, hoặc phế liệu xây dựng tái chế (bê tông vỡ, gạch vụn).

Tiêu chuẩn kiểm tra chất lượng

• Thành phần hạt: Phương pháp sàng khô (TCVN 7572-2:2006) xác định phân bố kích thước hạt.
• Độ bền nén: Kiểm tra bằng máy nén (TCVN 7572-4:2006).
• Độ mài mòn Los Angeles: Đánh giá khả năng chống mài mòn (TCVN 7572-11:2006).
• Hàm lượng tạp chất: Phương pháp rửa (TCVN 7572-10:2006) xác định bụi, bùn, sét.
• Chỉ số CBR: Đo lường khả năng chịu tải (TCVN 8859:2011).

Yêu cầu kỹ thuật của đá cấp phối cho đường cao tốc

Theo TCVN 9436:2012 – Nền đường ô tô – Thi công và nghiệm thu, đá cấp phối dùng cho đường cao tốc cần đáp ứng các yêu cầu sau:

• Độ bền nén: ≥600 MPa để chịu tải trọng lặp lại từ xe nặng, tránh lún hoặc nứt.
• Độ mài mòn: Los Angeles ≤30% để chống mài mòn từ áp lực giao thông.
• Chỉ số CBR: ≥100% (lớp móng trên), ≥80% (lớp móng dưới) để đảm bảo độ ổn định.
• Hàm lượng hạt dẹt: ≤15% để tăng khả năng liên kết và độ bền.
• Độ sạch: Hàm lượng bụi, bùn, sét ≤5% để đảm bảo độ bám dính.
• Khả năng thoát nước: Độ rỗng ≤10% (CPĐD loại I) để tránh tích tụ nước.
• Yêu cầu môi trường: Theo QCVN 16:2023/BXD, ưu tiên nguồn tái chế và hệ thống khử bụi.

Ứng dụng trong các dự án đường cao tốc

Trong dự án cao tốc Bắc – Nam, các đoạn như Mai Sơn – Quốc lộ 45 sử dụng CPĐD loại I từ đá granit cho lớp móng trên để đảm bảo độ bền và ổn định, trong khi lớp móng dưới sử dụng CPĐD loại II từ đá vôi để tiết kiệm chi phí.

So sánh các loại đá cấp phối cho đường cao tốc

Hình ảnh đá dăm sản xuất gạch không nung

Cấp phối đá dăm loại I

• Ưu điểm:
  • Độ bền nén ≥600 MPa, chỉ số CBR ≥100%, chịu mài mòn tốt (Los Angeles ≤30%).
  • Hình dạng hạt góc cạnh, hàm lượng hạt dẹt ≤15%, đảm bảo độ đặc và liên kết.
  • Đá granit và bazan chống ăn mòn hóa học, phù hợp với môi trường ven biển.
• Hạn chế:
  • Chi phí sản xuất cao (150.000-200.000 đồng/m³) do đá gốc cứng và dây chuyền nghiền hiện đại.
  • Tạo nhiều bụi mịn, yêu cầu hệ thống khử bụi để đáp ứng Quyết định 3257/QĐ-BTNMT.
• Ứng dụng: Lớp móng trên của đường cao tốc, như cao tốc Bắc – Nam hoặc đường dẫn sân bay Long Thành.

Cấp phối đá dăm loại II

• Ưu điểm:
  • Chi phí sản xuất thấp (100.000-150.000 đồng/m³) do sử dụng đá vôi hoặc phế liệu tái chế.
  • Nguồn nguyên liệu dồi dào ở Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Nam.
  • Phù hợp cho lớp móng dưới với chỉ số CBR ≥80%.
• Hạn chế:
  • Độ bền nén thấp (≥400 MPa), không phù hợp với lớp móng trên.
  • Hàm lượng hạt dẹt ≤20%, giảm độ đặc và khả năng chịu tải.
  • Đá vôi dễ bị ăn mòn trong môi trường axit.
• Ứng dụng: Lớp móng dưới hoặc các đoạn đường có tải trọng thấp.

Đánh giá tổng thể

• Lớp móng trên (base): CPĐD loại I từ đá granit hoặc bazan là tối ưu do độ bền cao và chịu mài mòn tốt.
• Lớp móng dưới (sub-base): CPĐD loại II từ đá vôi hoặc phế liệu tái chế phù hợp để tiết kiệm chi phí.
• Nguồn nguyên liệu: Đá granit và bazan cho CPĐD loại I; đá vôi hoặc phế liệu tái chế cho CPĐD loại II.

Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng đá cấp phối

Hình ảnh đá 4×6 thành phẩm được ứng dụng nhiều trong xây dựng

Nguồn đá gốc

• Đá granit: Độ cứng Mohs 6-7, độ bền nén 700-1.200 MPa, phù hợp cho CPĐD loại I. Nguồn cung từ Phú Thọ, Lào Cai, Tây Nguyên.
• Đá bazan: Độ cứng Mohs 5-6, độ bền nén 600-1.000 MPa, phù hợp cho cả CPĐD loại I và II. Nguồn cung từ Tây Nguyên, Quảng Ngãi.
• Đá vôi: Độ cứng Mohs 3-4, độ bền nén 200-400 MPa, phù hợp cho CPĐD loại II. Nguồn cung từ Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Nam.
• Phế liệu tái chế: Bê tông vỡ, gạch vụn dùng cho CPĐD loại II, cần kiểm soát chất lượng.

Công nghệ sản xuất

• Máy nghiền: Máy nghiền côn thủy lực phù hợp với đá cứng (granit, bazan); máy nghiền va đập thích hợp cho đá vôi.
• Sàng rung: Sàng rung đa tầng (3-4 tầng) đảm bảo phân loại kích thước hạt chính xác.
• Hệ thống khử bụi: Giảm 90% bụi mịn, đáp ứng Quyết định 3257/QĐ-BTNMT.

Quy trình kiểm soát chất lượng

• Kiểm tra thành phần hạt, độ bền nén, độ mài mòn, độ sạch, và chỉ số CBR theo TCVN 8859:2011 và TCVN 7572:2006.
• Sử dụng phòng thí nghiệm đạt chuẩn ISO/IEC 17025 để kiểm tra định kỳ.

Điều kiện địa phương

• Địa hình và khí hậu: Đá granit và bazan phù hợp với khu vực ven biển; đá vôi phù hợp với khu vực nội địa.
• Khoảng cách vận chuyển: Đặt dây chuyền nghiền gần mỏ đá hoặc công trường để giảm chi phí (30-40% tổng chi phí).
• Nguồn cung nguyên liệu: Tận dụng nguồn đá địa phương để tối ưu chi phí.

Tác động môi trường và giải pháp bền vững

Hình ảnh đá 2×4 thành phẩm ứng dụng nhiều trong xây dựng

Tác động môi trường

• Ô nhiễm bụi: Nghiền đá granit và bazan tạo bụi mịn (PM2.5, PM10), gây ô nhiễm không khí.
• Suy giảm tài nguyên: Khai thác đá tự nhiên làm cạn kiệt tài nguyên và ảnh hưởng cảnh quan.
• Chất thải rắn: Phế liệu từ quá trình nghiền cần xử lý để tránh ô nhiễm đất và nước.
• Tiêu thụ năng lượng: Nghiền đá cứng tiêu tốn nhiều năng lượng, tăng phát thải khí nhà kính.

Giải pháp bền vững

• Hệ thống khử bụi: Sử dụng khử bụi khô hoặc ướt, tích hợp cảm biến đo nồng độ bụi.
• Tái chế phế liệu xây dựng: Sử dụng bê tông vỡ, gạch vụn để sản xuất CPĐD loại II, giảm khai thác đá tự nhiên.
• Công nghệ tiết kiệm năng lượng: Máy nghiền côn thủy lực hoặc va đập giảm tiêu thụ điện 10-15%.
• Quản lý mỏ đá: Tuân thủ Nghị định 24a/QĐ-TTg, phục hồi môi trường sau khai thác.
• Phụ gia xanh: Kết hợp tro xỉ từ nhà máy nhiệt điện để tăng độ bền và giảm phát thải.

Tầm quan trọng của giải pháp bền vững

Áp dụng các giải pháp bền vững giúp giảm tác động môi trường, nâng cao uy tín doanh nghiệp, và tận dụng chính sách ưu đãi thuế, hỗ trợ vốn từ Chính phủ, phù hợp với mục tiêu Net Zero 2050.

Hiệu quả kinh tế và chi phí sản xuất

Chi phí sản xuất

• CPĐD loại I:
  • Chi phí: 150.000-200.000 đồng/m³ do đá gốc cứng và dây chuyền nghiền hiện đại.
  • Giá bán: 200.000-250.000 đồng/m³, lợi nhuận cao cho dự án cao tốc lớn.
• CPĐD loại II:
  • Chi phí: 100.000-150.000 đồng/m³, thấp hơn do đá vôi hoặc phế liệu tái chế.
  • Giá bán: 150.000-200.000 đồng/m³, phù hợp cho dự án tiết kiệm chi phí.

Hiệu quả kinh tế

• CPĐD loại I: Phù hợp với công trình chiến lược, đảm bảo chất lượng và tuổi thọ cao.
• CPĐD loại II: Lựa chọn kinh tế cho lớp móng dưới hoặc đường ít tải trọng.
• Thời gian hoàn vốn: Dây chuyền nghiền công suất 150-200 tấn/giờ hoàn vốn trong 2-3 năm.

Tối ưu hóa chi phí

• Đặt dây chuyền nghiền gần mỏ đá hoặc công trường.
• Tái chế phế liệu xây dựng để giảm chi phí nguyên liệu.
• Sử dụng máy nghiền tiết kiệm năng lượng và hệ thống khử bụi.

Đề xuất lựa chọn đá cấp phối cho đường cao tốc

Hình ảnh đá bê tông 1×2 thành phẩm của trạm nghiền đá cát nhân tạo Quảng Bình

Lớp móng trên (base)

• Loại đá đề xuất: CPĐD loại I, sử dụng đá granit hoặc bazan.
• Lý do:
  • Độ bền nén ≥600 MPa, chỉ số CBR ≥100%, độ mài mòn Los Angeles ≤30%.
  • Hình dạng hạt góc cạnh, hàm lượng hạt dẹt ≤15%.
  • Chống ăn mòn hóa học, phù hợp với môi trường khắc nghiệt.
• Ứng dụng: Cao tốc Bắc – Nam, đường dẫn sân bay Long Thành.

Lớp móng dưới (sub-base)

• Loại đá đề xuất: CPĐD loại II, sử dụng đá vôi hoặc phế liệu tái chế.
• Lý do:
  • Độ bền nén ≥400 MPa, chỉ số CBR ≥80%.
  • Chi phí thấp, nguồn nguyên liệu dồi dào.
• Ứng dụng: Đường dẫn phụ, đường liên tỉnh, khu vực nền đất yếu.

Kết hợp CPĐD loại I và II

Kết hợp CPĐD loại I cho lớp móng trên và CPĐD loại II cho lớp móng dưới tối ưu hóa chi phí và chất lượng, như được áp dụng trong dự án cao tốc Bắc – Nam.

Cấp phối đá dăm loại I từ đá granit hoặc bazan là lựa chọn tối ưu cho lớp móng trên của đường cao tốc nhờ độ bền nén cao, chỉ số CBR ≥100%, và khả năng chịu mài mòn tốt. Cấp phối đá dăm loại II từ đá vôi hoặc phế liệu tái chế phù hợp cho lớp móng dưới, giúp tiết kiệm chi phí. Doanh nghiệp cần đầu tư vào dây chuyền nghiền hiện đại, hệ thống khử bụi, và sử dụng nguồn nguyên liệu tái chế để đáp ứng TCVN 8859:2011, QCVN 16:2023/BXD, và mục tiêu phát triển bền vững. Việc lựa chọn đúng loại đá cấp phối đảm bảo chất lượng công trình, giảm chi phí, và góp phần xây dựng các tuyến đường cao tốc hiện đại, bền vững tại Việt Nam.

Bấm xem: Youtube Máy nghiền đá Đại Việt để xem nhiều hơn các video mới nhất cập nhật liên tục 

Bài viết cập nhật ngày: 08/07/2025. Đây là một bài viết tổng quan, thông tin mang tính chất tham khảo. Hãy liên hệ 0911.628.628 để được tư vấn chuyên sâu và chính xác hơn về Dây chuyền nghiền đá xây dựng!

Xem thêm các bài viết khác cùng chủ đề:

• Khai thác đá bền vững – Góc nhìn thiết bị và công nghệ sạch
• Phân loại đá sau nghiền theo TCVN – Ứng dụng cho từng loại công trình
• Đá xây dựng khan hiếm: Hướng đầu tư dây chuyền nghiền đá phù hợp