CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐÁ MẠT, CÁT NGHIỀN, GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ CễNG TRèNH BẢN MềNG
1.2. T ổng quan về cát nghiền
1.2.1. Tình hình nghiên cứu sử dụng cát nghiền trên thế giới
Cát được tạo ra trong quá trình gia công đá thuộc loại cát nhân tạo. Loại cát này có 2 loại khác nhau. Cát được tạo ra với những dự định trước, có tên là cát công nghiệp, cát nghiền hay cát gia công. Còn cát tạo ra không có dự định trước được gọi là đá mạt (thải phẩm của quá trình gia công đá). Giữa cát nghiền và đá mạt có những điểm giống nhau (đều sinh ra từ đá gốc) và những điểm khác nhau (thành phần hạt, hình dáng hạt…).
Tại những nước có nền công nghiệp phát triển như Mỹ, Anh, Pháp…cát nghiền được sản xuất khá nhiều, đặc biệt là ở những nơi thiếu hoặc không có cát thiên nhiên và ở hầu hết các cơ sở sản xuất đá xây dựng đều có công đoạn sản xuất đá, công đoạn cuối cùng để tận dụng tài nguyên và bảo vệ môi trường. Ở Bồ Đào Nha, Anh, Pháp, Italia, Vênêxuêla, cát nghiền đã là nguồn nguyên liệu chính thay cát thiên nhiên trong bê tông. Ở Bồ Đào Nha hiện có 75 cơ sở sản xuất cát nghiền với tổng công suất đến 800.000 T/năm, ở Anh với tổng công suất khoảng 700.000 T/năm, ở Bắc Irland với tổng công suất khoảng 4500.000 T.năm [27].
Trên thế giới cát nghiền đã được dùng trong xây dựng các đập nước lớn như đập Saguling ở Inđônêxia, đập Chonarit trên sông Lakhdar đông Manakesh, đập Jebha ở Nigieria, đập Grand Maison ở Pháp…
Các cơ sở sản xuất cát nghiền hiện nay đều ở mức cơ giới hóa và tự động hóa cao, không còn lao động thủ công. Toàn bộ hoạt động của dây chuyền sản xuất đều được khống chế trong phòng điều khiển. Cốt liệu lớn (5÷80mm) và cốt liệu nhỏ (<
5mm) đều được sản xuất trên cùng một dây chuyền. Cốt liệu nhỏ được chia ra làm 2 loại cỡ hạt: cỡ lớn (1,6÷5mm), cỡ nhỏ (< 1,6mm). Tùy theo yêu cầu sử dụng mà phối trộn 2 loại cỡ hạt trên theo tỷ lệ khác nhau. Các dây chuyền sản xuất đều có hệ thống rửa cát để tách bớt lượng hạt mịn (< 0,14mm) và tạp chất bẩn. Hàm lượng hạt bụi, bẩn (< 0,075mm) được giới hạn từ 5÷8%.
Các chỉ tiêu kỹ thuật của cát nghiền được giới thiệu trên bảng 1.3.
Bảng 1.3: Yêu cầu kỹ thuật của cát nghiền
TT Các chỉ tiêu TCVN (1)
7570-2006
ASTM C33-90
BS882- 1992
CSA- A23.1
1 % Lượng lọt sàng
10mm 100 100 100 100
5mm 90-100 95-100 70-100 95-100
2,5mm 80-100 80-100 25-100 80-100
1,25mm 55-90 50-85 15-45 50-90
0,63mm 30-80 25-60 5-25 25-65
0,315mm 10-30 10-30 3-20 10-35
0,15mm 0-10 2-10 0-25 2-10
0,075mm - 5-7 9-16 -
2 Hàm lượng Cl- (%) ≤ Không
chứa - 0,01-0,05 -
3 Co ngót khô (%) ≤ - - 0,075 -
4
Ôxyt kiềm hòa tan từ nguồn khác, ngoài xi măng (kg/m3 bê tông) ≤
- - 0,2 -
5 Hàm lượng SO3 (%) ≤ 1 - - 1
6 Ôxytsilic vô định hình ≤ 50mmol/l - - -
7 Độ nở (%) do phản ứng
ASR ở 6 tháng ≤ - 0,1 - 0,1
8 Lượng bùn, bụi, sét (%) ≤ 3 - - -
Qua khảo sát các đặc tính kỹ thuật của cát nghiền có thể nhận xét chung về tiêu chuẩn cát nghiều như sau:
- Giới hạn hạt 0,15÷5mm cho phép nằm trong một giải rộng, vì vậy các loại đá mạt có thể thỏa mãn yêu cầu này.
- Mức độ cho phép cỡ hạt mịn < 0,15mm khá lớn vì trong cát nghiền cỡ hạt này không phải là sét bụi mà là đá bị nghiền vụn. Điều này cũng phù hợp với thực tế về đá mạt ở nước ta.
- Tiêu chuẩn của các nước đều cho phép sử dụng hạt < 0,075mm. Điều này cũng rất phù hợp với thực tế về cát nghiền và đá mạt ở Việt Nam.
- Tiờu chuẩn cỏc nước đối với cỏt nghiền cú quy định rừ lượng ClP-P, SOR3RP-P kiềm hòa tan, Silic vô định hình (TCVN quy định chung chung).
1.2.2. Tình hình nghiên cứu sử dụng cát nghiền ở Việt Nam
Theo báo cáo quy hoạch VLXD [21], [22], tổng nhu cầu cát vàng ở những vùng thiếu cát vàng dùng cho bê tông, gạch không nung, năm 2000 là 700.000 mP3P và năm 2010 là 1.150.000 mP3P. Riêng cho công trình thủy điện Sơn La (với phương án cao 275m), tổng khối lượng bê tông sử dụng là 8.986.000 mP3P, trong đó bê tông đầm lăn là 5.200.000 mP3P. Lượng cốt liệu mịn của công trình là 8.145.000 mP3P. Với khối lượng cốt liệu mịn khổng lồ này, không thể vận chuyển từ nơi khác đến mà phải có nguồn cung cấp tại chỗ.
Từ trước tới nay ở những vùng thiếu cát tự nhiên thì nguồn cung cấp chính là vận chuyển từ nơi khác đến. Việc này đã và đang gặp nhiều khó khăn, chưa kể nguồn cát tự nhiên ngày càng trở nên khan hiếm. Nếu không có biện pháp khắc phục thì trong vòng 5 năm tới sẽ không đủ cát cung cấp cho xây dựng. Đứng trước tình hình khó khăn trên, ở một số nơi như Cao Bằng, Sơn La, Hà Giang đã bước đầu có những biện pháp khắc phục: xây dựng những trạm nghiền cát để phục vụ tại chỗ. Cát được nghiền từ đá dăm kích thước < 60mm. Công nghệ sản xuất đơn giản: chỉ sử dụng máy nghiền búa, có thể thêm công đoạn sàng để loại bỏ hạt > 5mm. Năng suất máy nghiền búa rất nhỏ (0,5÷2 T/giờ).
Ở nước ta ít có đề tài nghiên cứu kỹ, đầy đủ về công nghệ sản xuất và sử dụng cát nghiền cho bê tông và vữa xây dựng. Trong lĩnh vực này, đề tài xuất hiện đầu tiên năm 1998 là của TS Nguyễn Thanh Tùng [5]. Tiếp theo là đề tài của TS Nguyễn Quang Cung năm 2002 [2] ‘Nghiên cứu cát nhân tạo sử dụng trong bê tông và vữa xây dựng’.
Đây là một đề tài nghiên cứu khá đầy đủ về đặc tính của cát nghiền ở Việt Nam về công nghệ chế tạo cát nghiền và về ứng dụng nó trong công nghệ chế tạo bê tông và vữa xi măng. Trên cở sở kết quả của đề tài này Bộ xây dựng đã biên soạn ‘chỉ dẫn kỹ thuật chọn thành phần bê tông sử dụng cát nghiền’ dưới dạng tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 322:2004 [16]. Xác định thành phần bê tông cát nghiền theo chỉ dẫn này về nguyên tắc vẫn theo phương pháp thể tích tuyệt đối nhưng vì cát nghiền có một số đặc tính khác cát vàng nên trong quá trình tính toán có sự thay đổi giá trị của một số hệ số.
Trong khi đó, về đá mạt, thải phẩm của các xí nghiệp khai thác và gia công đá, còn tồn tại một khối lượng khá lớn, chiếm khá nhiều diện tích đất, gây ra ô nhiễm cho môi trường thì chưa có một đề tài nghiên cứu.
Nguồn nguyên liệu này nếu được nghiên cứu và sử dụng cho vữa và bê tông sẽ mang lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật không nhỏ.