1. Tính cấp thiết của đề tài luận án
3.3.1. Nhóm đất hạt mịn (đất loại sét)
Trầm tích hạt mịn (đất loại sét) khi có hệ số tự nén chặt Kd0,25, độ sệt Is0,75 và có thành phần vật chất đáp ứng các tiêu chuẩn Quốc gia về vật liệu xây dựng được xếp vào nhóm sét xây dựng, bao gồm:
+ Sét nguyên liệu sản xuất gạch, ngói;
+ Sét nguyên liệu sản xuất clanke xi măng pooclăng; + Sét nguyên liệu sản xuất gốm sứ;
+ Sét nguyên liệu gia công dung dịch; + Sét sử dụng làm chất hấp phụ..
Kết quả phân tích thành phần khoáng hóa của đất hạt mịn (đất loại sét) được trình bày ở bảng 3.4.
Hình 3.2. Sơ đồ vị trí khảo sát, lấy mẫu phân tích chất lượng vật liệu khoáng xây dựng
Bảng 3.4. Thành phần khoáng vật vật liệu khoáng hạt mịn Đệ Tứ vùng nghiên cứu
Thành tạo vật Số mẫu Thành phần khoáng vật, %
liệu khoáng Thạch anh illit clorit montmorilonit kaolinit felspat gơtit
amQ13(1) 3 49-55 16-20 4-7 0-2 8-13 4-8 3-7 amQ13(2) 5 51-81 4-16 2-6 - 3-15 2-8 2-6 ambQ13(2) 3 34-60 11-27 3-6 1-5 9-21 2-6 2-6 abmQ21 2 36-54 14-30 3-6 - 13-18 3-8 2-6 abmQ22 2 52-54 16-18 4-6 - 12-14 2-4 4-6 amQ22 4 48-74 7-18 1-6 - 4-14 2-9 3-6 edQ(S1-O1 4 47-49 10-18 3-5 - 16-18 2-5 7-9 lđ)
Bảng 3.5. Thành phần hóa học các thành tạo vật liệu khoáng hạt mịn Đệ Tứ vùng nghiên cứu
Thành tạo Số Thành phần hóa học, %
vật liệu mẫu SiO
2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5
khoáng amQ13(1) 3 59,83-63,7 0,98-1,06 19,76-20,93 4,61-6,56 0,93-0,31 0,02-0,03 1,67-1,73 0,18-0,43 <0,01 2,95-3,14 0,05-0,07 amQ13(2) 5 60,34-84,95 0,58-1,18 8,56-20,09 1,62-6,45 0,13-0,88 0,01-1,17 0,45-1,17 0,03-0,18 0,01-0,03 0,84-2,91 0,03-0,14 ambQ13(2) 3 48,94-62,16 0,9-1,19 19,76-20,97 4,51-8,17 0,91-3,09 0,01-0,05 1,5-3,45 0,27-2,64 0,01-0,23 2,47-2,98 0,02-0,18 abmQ21 2 59,01-60,75 1,05-1,16 19,65-24,44 3,22-4,25 0,38-0,65 0,01-0,03 0,96-1,24 0,24-0,67 0,06-0,14 2,59-3,33 - abmQ22 1 58,36 0,86 17,66 7,44 1,7 - 1,99 0,47 0,11 2,31 - amQ22 4 61,92-68,26 0,92-1,48 14,78-26,08 3,6-7,15 0,49-1,21 - 0,82-1,94 0,21-0,51 0,01-0,49 1,68-2,8 - edQ 40 45,03-82,75 0,82-1,36 3,5-20,73 3,68-11,66 0,21-1,19 - 0,17-1,23 0,01-0,74 0,01-0,85 0,44-3,62 - (S1-O1 lđ)
Từ các kết quả trên, rút ra nhận xét:
Sét nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng (gồm gạch ngói, clinke xi măng) có thể khai thác từ tàn sườn tích (edQ) phong hóa đá gốc thuộc các hệ tầng Long Đại O1-S1 lđ, hệ tầng Tân Lâm D1 tl...) hoặc từ trầm tích Đệ Tứ xuất lộ trên mặt đất.
a) Sét nguyên liệu sản xuất gạch ngói
- Sét sản suất gạch ngói nguồn gốc edQ: sét thường chứa dăm sạn có hàm
lượng nhóm hạt >2mm chiếm 3,27-22,61%, trong đó hàm lượng nhóm hạt >10mm chiếm 2,54-14,06%. Thành phần hóa học: SiO2 = 45,03-82,75%; Al2O3 = 3,5- 20,73%; Fe2O3 = 3,68-11,66% và MgCO3+CaCO3 = 3,9%.
Đối chiếu TCVN 4353:1986: hàm lượng nhóm hạt >10mm vượt chuẩn 12% chiếm đến 75% số mẫu, oxit SiO2 nằm trong giới hạn chuẩn (58-72%) chỉ khoảng 70%, oxit Al2O3 - 75%, oxit Fe2O3 - 80% nằm trong giới hạn chuẩn tương ứng.
Như vậy, chất lượng đất không đáp ứng được yêu cầu làm nguyên liệu sản xuất ngói, đáp ứng yêu cầu sản xuất gạch.
- Sét sản xuất gạch ngói nguồn gốc trầm tích dưới nước Đệ Tứ
Nghiên cứu sinh đã lấy và gửi phân tích bổ sung 09 mẫu sét trầm tích dưới nước để phân tích các thành phần hạt, khoáng vật, hạt và cho kết quả như ở các bảng 3.6 và 3.7.
Ảnh 3.3. Điểm khảo sát và lấy mẫu sét Ảnh 3.4. Điểm khảo sát và lấy mẫu sét trầm tích (ĐC2) tại Quảng Trị trầm tích (ĐC5) tại Quảng Trị
Bảng 3.6. Thành phần hóa học của sét gạch ngói vùng nghiên cứu
Số Thành Tên chỉ tiêu
hiệu tạo SiO2 TiO2 Al2O3 FeO T- MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 Eh pHH2O MKN
mẫu Fe2O3 (mV) DC2 amQ22 64.71 1.48 14.78 1.21 7.15 0.06 0.82 0.25 <0.01 1.68 0.12 77.5 5.24 8.78 DC5 amQ22 67.50 1.18 14.55 0.88 4.35 0.01 0.97 0.16 <0.01 2.15 0.10 83.5 5.35 8.71 DC7 edQ 61.33 0.82 19.73 0.21 5.60 0.01 1.23 0.01 <0.01 3.62 0.02 99.4 4.66 7.28 DC8 amQ13(2) 76.77 0.75 14.95 0.06 2.61 0.01 0.49 0.02 <0.01 0.85 0.06 78.8 4.91 3.34 DC9 amQ22 61.92 0.92 16.82 0.77 6.46 0.05 1.94 0.51 0.49 2.57 0.16 94.6 4.87 7.84 DC10 amQ22 60.34 0.89 19.15 0.85 6.45 0.04 1.17 0.18 0.03 2.91 0.14 83.6 6.94 8.33 DC12 amQ22 68.26 0.93 15.75 0.97 3.93 0.02 1.15 0.33 0.10 2.35 0.13 45.9 5.24 6.73 DC14 amQ22 58.36 0.86 17.66 1.70 7.44 0.09 1.99 0.47 0.11 2.30 0.07 163.2 3.71 10.38 DC15 amQ22 60.75 1.05 19.65 0.65 4.25 0.02 1.24 0.24 0.06 2.59 0.06 46.6 5.81 9.77 DC18 amQ22 67.11 0.92 20.09 0.19 3.22 0.01 0.79 0.09 <0.01 1.95 0.04 43.7 5.40 5.63 DC19 edQ 71.60 0.88 17.85 0.15 3.47 0.02 0.45 0.03 <0.01 0.84 0.07 88.7 4.79 4.65 DC20 edQ 64.85 0.94 20.08 0.49 3.60 0.02 1.23 0.21 0.10 2.80 0.03 74.5 5.12 5.79
Bảng 3.7. Thành phần độ hạt của vật liệu sét gạch ngói vùng nghiên cứu
Thành phần hạt (%) Chỉ số
Số hiệu mẫu dẻo (%)
>10 10-2 2-0,005 <0,005 - DC2 0 0 65,5 34,5 - DC5 0 0 63,3 36,7 - DC7 0 1,78 73,62 24,6 - DC8 0 2,16 70,34 27,5 15,07 DC9 0 0 60,8 39,2 - DC10 0 0 64,6 35,4 - DC12 0 0 61,4 38,6 - DC14 0 0 62,8 37,2 - DC15 0 0 64,9 35,1 - DC18 0 0 61,7 38,3 - DC19 0 2,28 70,82 26,9 - DC20 0 2,12 71,58 26,3 -
Tiêu chuẩn gạch Không cho phép 12 - 22-32 -
Tiêu chuẩn ngói Không cho phép 2 - 34-54 -
Qua kết quả phân tích mẫu cho thấy hầu hết các mẫu có chỉ tiêu SiO2 đạt yêu cầu sản xuất gạch ngói (riêng mẫu ĐC8 cao hơn), các chỉ tiêu khác còn lại đáp ứng yêu cầu sản xuất gạch ngói (Bảng 3.6).
Sét làm nguyên liệu sản xuất gạch ngói có thể khai thác từ các trầm tích amQ22
và amQ13(2)
. Sét thuộc 2 đơn vị địa tầng nói trên có hàm lượng nhóm hạt > 2- 10mm nằm dưới chuẩn 12%; thành phần hóa học: SiO2 = 60,34-71,60%, Al2O2 =
14,55-26,08%, Fe2O3 = 3,22-7,15%, MgCO3+CaCO3 = 4,97%.
Theo TCVN 4353:1986: sét đáp ứng chất lượng nguyên liệu sản xuất gạch, đồng thời có thể sử dụng như là nguyên liệu phụ gia trộn với sét phong hóa tàn - sườn tích nhằm cải thiện chất lượng gạch nung từ sét phong hóa.
Để sản xuất ngói đảm bảo chất lượng, cần chọn 20% đất sét trầm tích có hàm lượng nhóm hạt >2-10mm dưới 2% và hàm lượng hạt <0,005mm (hạt sét) >32% làm nguyên liệu ngói nung.
Ngoài ra, theo kết quả phân tích thành phần hóa học tại bảng 3.6 cho thấy Na2O+K2O nằm trong khoảng từ 2-3% (một số mẫu như ĐC9, ĐC10, ĐC20 gần đạt
3%) nên không sử dụng để làm nguyên liệu xi măng hoặc gạch ceramit...
b) Đất sét nguyên liệu sản xuất clinke xi măng pooclăng
Tương tự sét sản xuất gạch ngói, sét nguyên liệu phụ gia xi măng cũng bao gồm sét nguồn gốc phong hóa và nguồn gốc trầm tích dưới nước thuộc các thành tạo Đệ Tứ xuất lộ trên mặt đất.
- Sét nguyên liệu sản xuất clinker xi măng nguồn gốc edQ
Sét nguyên liệu sản xuất clinke xi măng nguồn gốc edQ được Ngô Quang Toàn và nnk [67] đề cập có liên quan với trầm tích D1tl, D2-3cb ở Long Thọ, tỉnh
Thừa Thiên Huế.
Đất sét phong hóa từ đá bazan βN2-Q11 và βQ12 (Puzolan) Mỏ puzolan phát triển trong vỏ phong hóa bazan βN2-Q11
và βQ12
ở Gio Linh (Dốc Miếu) được Ngô Quang Toàn và đồng nghiệp phát hiện đầu tiên [96]. Mặt cắt vỏ phong hóa chứa sét puzolan bao gồm các đới từ trên xuống dưới như sau:
- Đới thổ nhưỡng: sét màu nâu đỏ, dày 0,3-1m. - Đới sét - puzolan nâu vàng, đỏ vàng, dày 10-25m. - Đới Saprolit của đá bazan.
Thành phần hóa học trung bình của sét puzolan phát triển trên đá bazan không khác nhau đáng kể và bao gồm các oxit SiO2 = 39-44%, Al2O2 = 16,35-20,4%, Fe2O3 = 9,8-14%. Độ hút vôi nguyên khai = 40-78 mgCaO/1 gram phụ gia puzolan.
Sét puzolan Dốc Miếu là nguyên liệu khoáng có tiềm năng và có thể khai thác cung cấp cho nhà máy xi măng ở khu vực.
Đất sét edQ trên vùng nghiên cứu phát triển trên 2 hệ tầng Long Đại và Tân Lâm, khi nghiên cứu chỉ có khoảng 60-70% số mẫu thí nghiệm có thể xếp vào đất sét sản xuất clinker xi măng pooclăng, còn 30-40% số mẫu còn lại không đạt chất lượng nguyên liệu này vì hàm lượng oxit các kim loại kiềm cao hơn 4%; SiO2, Al2O3 nằm ngoài tiêu chuẩn quy định (TCVN 6971:2013).
- Sét dùng sản xuất clinker xi măng nguồn gốc trầm tích dưới nước Đệ Tứ: Đã được Ngô Quang Toàn [67], Vũ Quang lân [34] phát hiện từ trầm tích sông - biển - đầm lầy (ambQ22-3
) ở đồng bằng ven biển Thừa Thiên Huế (Phú Thứ, Thủy Phương, Hương Thủy). Qua tìm hiểu, sét xi măng nguồn gốc trầm tích không liên
quan với trầm tích sông - biển - đầm lầy Holocen trung - thượng mà là thành tạo trầm tích sông biển Pleistocen thượng (amQ13(2)
) và Holocen trung (amQ22
). Thành phần hóa học của sét thuộc loại thành tạo trầm tích trên như sau: SiO2 = 60,34- 71,60%, Al2O2 = 14,55-26,08%, Na2O+0,658K2O = 2,91% (<4).
Đối chiếu TCVN 6071:2013, đất sét nguồn gốc trầm tích hỗn hợp sông biển Pleistocen thượng và Holocen trung, về cơ bản, đáp ứng chất lượng đất sản xuất clinker xi măng cả về hàm lượng SiO2, Al2O2 lẫn oxit các kim loại kiềm.