Tài liệu Luận văn nghiên cứu lý thiết và công nghệ sản xuất cát nhân tạo, sử dụng cát nhân tạo trong bê tông xi măng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN ĐỖ MINH TÀI NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁT NHÂN TẠO SỬ DỤNG CÁT NHÂN TẠO TRONG CHẾ TẠO BÊ TÔNG XI MĂNG LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG MÃ SỐ : 8.58.02.01 Long An, ngày 19 tháng 9 năm 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN ĐỖ MINH TÀI NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁT NHÂN TẠO SỬ DỤNG CÁT NHÂN TẠO TRONG CHẾ TẠO BÊ TÔNG XI MĂNG LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG MÃ SỐ : 8.58.02.01 Long An, ngày 19 tháng 9 năm 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi.Các số liệu, và kết quả trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong các tạp chí khoa học và công trình nào khác. Các thông tin số liệu trong luận văn này đều có nguồn gốc và được ghi chú rõ ràng./. Tác giả ĐỖ MINH TÀI LỜI CẢM ƠN Xin cám ơn Thầy TS. Phạn Văn Hùng, Thầy đã đưa ra gợi ý đầu tiên để hình thành nên ý tưởng của đề tài và đã làm tôi mạnh dạn tiếp cận với hướng nghiên cứu đồng thời, thầy là người đã tận tụy giúp tôi hệ thống hóa lại kiến thức quản lý và định lượng phân tích và hiểu biết thêm về nhiều điều mới trong quá trình nghiên cứu luận văn này. Để hoàn thành đề cương luận văn này, ngoài sự cố gắng và nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ của tập thể và các cá nhân. Tôi xin tỏ lòng biết ơn đến tập thể và các cá nhân đã dành cho tôi sự giúp đỡ quý báu đó. Tôi xin chân thành cảm ơn Quý Thầy Cô thuộc Ban đào tạo Sau đại học, Khoa Xây dựng trường Đại Học Kinh tế Công nghiệp Long An đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình học và nghiên cứu khoa học tại đây. Đề cương Luận văn thạc sĩ đã hoàn thành trong thời gian quy định với sự nỗ lực của bản thân, tuy nhiên không thể không có những thiếu sót. Kính mong Quý Thầy Cô chỉ dẫn thêm để tôi bổ sung những kiến thức và hoàn thiện bản thân mình hơn. Xin trân trọng cảm ơn! Tác giả ĐỖ MINH TÀI TÓM TẮT LUẬN VĂN Trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng ngoài việc chú trọng nghiên cứu các vật liệu xây dựng mới, thì việc tận dụng và phát triển nguồn vật liệu sẵn có tại địa phương nhằm đáp ứng nhu cầu xây dựng ngày càng tăng trong khi nguồn vật liệu tự nhiên ngày càng khan hiếm cũng cần được quan tâm đúng mức. Việc sử dụng bê tông xi măng truyền thống theo tỷ lệ cấp phối hiện nay cần sử dụng một lượng cát lớn. Chính vì vậy, trong những năm gần đây, hiện tượng khai thác nguồn tài nguyên cát phục vụ sản xuất bê tông rất phức tạp và việc quản lý về hoạt động này vẫn còn hạn chế, lỏng lẽo, dễ gây ra các vấn đề về sạt lở bờ sông, sa bồi, thủy phá, tác động sấu tới môi trường. Bên cạnh đó, ở nước ta hiện nay việc sản xuất đá 1x2 dùng cho bê tông xi măng truyền thống là rất lớn do nhu cầu xây dựng ngày càng tăng. Từ thực tế đó, việc nghiên cứu đưa cát nhân tạo từ việc sản xuất đá 1x2 thành một nguồn vật liệu trong sản xuất bê tông là một vấn đề cần thiết nhằm giảm thiểu khối lượng tài nguyên cát khai thác hàng năm, góp phần đảm bảo được vấn đề môi trường, giảm giá thành sản xuất bê tông và chi phí cho các doanh nghiệp khai thác đá. Vì vậy việc thực hiện đề tài “Nghiên cứu lý thiết và công nghệ sản xuất cát nhân tạo, sử dụng cát nhân tạo trong bê tông xi măng ” là hết sức cần thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn rất cao. ABSTRACT SUMMARY In the world in general and in Vietnam in particular, in addition to focusing on researching new building materials, the utilization and development of locally available materials to meet the increasing construction demand while Natural resources increasingly scarce need to be paid attention. The use of traditional cement concrete at the present grading rate requires the use of large amounts of sand. Therefore, in recent years, the phenomenon of exploiting sand resources for concrete production is very complicated and the management of this activity is still limited, loose, easy to cause problems. landslides of river banks, alluvium, water banks, and impacts on the environment. Besides, in our country today, the production of 1x2 stone for traditional cement concrete is huge due to the increasing construction demand. From that fact, the study of making artificial sand from the production of 1x2 stone into a material source in concrete production is an essential issue to minimize the amount of sand resources exploited annually, contributing to ensure protect environmental issues, reduce concrete production costs and costs for businesses quarrying. Therefore, the implementation of the topic "Strict study and technology of artificial sand production" is very necessary, of great scientific and practical significance. PHẦN MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Bê tông và bê tông cốt thép đã và đang được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng và giao thông, phục vụ cho nhiều ngành kinh tế quốc dân. Trong đó bê tông là một trong những loại vật liệu xây dựng được sử dụng với khối lượng lớn nhất, chiếm trên 80% khối lượng công trình xây dựng. Theo thống kê của hiệp hội bê tông thì hàng năm trên thế giới sử dụng khoảng 2.5 tỷ m3 bê tông các loại. Cho đến nay bê tông vẫn là một loại vật liệu quý mà chưa có một loại vật liệu nào có thể thay thế hoàn toàn được bởi các tính năng ưu việt như: cường độ chịu lực cao, có độ bền cao trong các môi trường sử dụng, được sản xuất từ những nguyên liệu có sẵn dồi dào ở tất cả các vùng miền... Riêng ở Việt Nam, theo thống kê của hiệp hội xi măng nhu cầu sử dụng xi măng từ năm 2012 trở đi là trên 50 triệu tấn xi măng/năm. Để sử dụng hết 50 triệu tấn xi măng này thì chúng ta cần tới 100 triệu tấn cát (với tỷ lệ 1 xi măng:2 cát). Hệ quả của việc phát triển đó dẫn tới nguồn tài nguyên cát sử dụng cho bê tông ngày càng cạn kiệt. Hơn nữa chất lượng cát tự nhiên ngày càng kém không đáp ứng được các tiêu chí để sản xuất bê tông. Vì thế việc tăng cường sử dụng vật liệu mới, vật liệu thân thiện với môi trường và phát triển bề vững, áp dụng công nghệ thi công tiên tiến, mạnh dạn đưa các vật liệu thay thế các nguyên vật liệu truyền thống gây ô nhiễm môi trường, giá thành hợp lý, tiêu chuẩn kỹ thuật phù hợp với điều kiện cụ thể của từng địa phương là một xu hướng phát triển tất yếu. Trong những năm gần đây tỉnh Đồng Tháp có tốc độ phát triển kinh tế tương đối cao của khu vực. Nhu cầu xây dựng cơ sở hạ tầng kỹ thuật, hạ tầng giao thông là rất lớn cùng với các chương trình, chính sách an sinh của Nhà nước như chương trình xây dựng cụm tuyến dân cư, chương trình xây dựng nông thôn mới,…, các công trình xây dựng ngày càng nhiều. Trước kia nguồn vật liệu cát ở đây rất dồi dào, khai thác Cát từ các nhánh sông (huyện Cao Lãnh, Thanh Bình, Hồng Ngự, An Giang). Tuy nhiên, việc khai thác Cát không tuân thủ các yêu cầu về bảo vệ môi trường, khai thác tùy tiện, không khoa học dẫn đến nguồn tài nguyên này bị khai thác cạn kiệt, bờ sông bị xói lở nghiêm trọng, một số sông lớn đã bị cấm hoặc hạn chế khai thác cát. Điều này đã gây không ít khó khăn cho nhu cầu cát phục vụ trong xây dựng san lấp mặt bằng, làm đường và các công trình khác, vì nguồn vật liệu cát tự nhiên đạt chất lượng không đủ trữ lượng để cung cấp dồi dào và liên tục nữa. Xuất phát từ những lý do nêu trên để có một nguồn vật liệu thay thế cát tự nhiên và đáp ứng nhu cầu cho ngành xây dựng hiện nay học viên đã chọn đề tài “Nghiên cứu lý thuyết và công nghệ sản xuất cát nhân tạo, Sử dụng cát nhâ tạo trong chế tạo bê tông xi măng” nhằm đáp ứng nhu cầu xây dựng ở khu vực phía Nam đồng thời nâng cao giá trị sử dụng, giá trị kinh tế. Trang 1 Hình 1 : Hình ảnh khai thác cát Hình 2 : Hình ảnh sạt lở mái kênh do khai thác cát 2. Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu về lý thuyết cấp phối và cấu tạo tốt nhất của cát: tìm hiểu một số mỏ đá ở các tỉnh, An Giang, Tây Ninh, Bà Rịa Vũng Tàu, về cấu tạo hình học của vật liệu, cấp phối đá, cấu trúc đá, chất lượng sản phẩm cát tốt nhất, cường độ của đá đạt tiêu chuẩn cho phép. - Nghiên cứu về công nghệ sản xuất cát nhân tạo chất lượng cao: Khảo sát và nghiên cứu lý thuyết dây chuyền công nghệ sản xuất cấp phối đá để tạo ra cát nhân tạo ở một số mỏ đá của các tỉnh lân cận hiện nay sử dụng cho các lĩnh vực công trình xây dựng tốt nhất. Trang 2 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng: Luận văn nghiên cứu sử dụng cát nhân tạo thay thế cát sông sử dụng cho bê tông xi măng mác thông thường và bê tông mác cao Phạm vi nghiên cứu: Cát nhân tạo sử dụng trong công trình xây dựng dân dụng và khai thác từ các loại đá ở Miền Đông hay Miền Tây nam bộ. Hiện nay ở miền đông hay miền tây nam bộ có một số mỏ đá khai thác để nghiền đá làm cát nhân tạo như: mỏ đá cô tô tỉnh An Giang, Tây Ninh, Đồng Nai. - Vật liệu để sản xuất cát nhân tạo là đá các loại phù hợp sản xuất cát - Khu vực sản xuất cát nhân tạo tỉnh và ở đồng bằng sông cửu Long - Tính toán giá thành cho 1m3 cát, so sánh giá cát tự nhiên - Phạm vi ứng dụng trong tỉnh và ở đồng bằng sông cửu Long 4. Phƣơng pháp nghiên cứu - Sử dụng Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp thí nghiệm trong phòng, khảo sát, thí nghiệm ngoài hiện trường để đối chứng kết quả nghiên cứu rút ra kết luận nghiên cứu của đề tài. - Nghiên cứu về lý thuyết công nghệ dây chuyền nghiền sàn đá kết hợp nghiên cứu cấp phối của cát và các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cát, vật liệu đá nghiền để chế tạo cát nhân tạo chất lượng cao phù hợp tiêu chuẩn sử dụng của các loại vật liệu khác nhau Thí nghiệm trong phòng Thí nghiệm ngoài công trình 5. Ý nghĩa của đề tài Ý nghĩa khoa học: - Làm sáng tỏ cơ sở khoa học về vật liệu, lý thuyết cấp phối, cấu tạo hình học, các yếu tố ảnh hưởng khác đến chất lượng cát sử dụng cho các công trình xây dựng khác nhau. Góp phần hoàn thiện tiêu chuẩn cát nhân tạo cho công tác xây tô. - Cát sử dụng cho bê tông chịu uốn công trình dân dụng, cầu đường, chịu tải trọng lớn như : sàn nhà công nghiệp, dầm cầu, mặt cầu, sân bay. Mặt khác cát còn dùng cho bê tông nhựa mặt đường, dùng cho cấp phối đá dăm các công trình thủy công - Nghiên cứu hoàn thiện dây chuyền công nghệ sản xuất cát nhân tạo để giảm giá thành đảm bảo chất lượng theo tiêu chuẩn đề ra một số giải pháp cải tiến hoàn thiện hơn Ý nghĩa thực tiễn: Góp phần chống khai thác Cát ở các sông trong Đông Nam bộ, tạo trạng thái cân bằng tự nhiên bảo vệ môi trường, chống sạt lở mái kênh, tạo dòng chảy ổn định. Mặt khác tạo ra một loại vật liệu cát nhân tạo thay thế cát tự nhiên đảm bảo chất lượng, giá thành ổn định tốt nhất. Trang 3 6. Nội dung đề tài Nội dung đề tài gồm: Phần mở đầu, 4 chương, phần kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo và phần phụ lục. Phần mở đầu: Lý do chọn đề tài, mục đích nghiên cứu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài. Chương 1: Tổng quan về Nghiên cứu lý thuyết và công nghệ sản xuất cát nhân tạo. Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết, yêu cầu kỹ thuật và công nghệ nghiền đá làm cát nhân tạo. Chương 3: Nghiên cứu một số tính chất của cát nhân tạo Sử dụng cát nhâ tạo trong chế tạo bê tông xi măng Chương 4: Phân tích kết qủa thí nghiệm và đánh giá khả Sử dụng cát nhâ tạo trong chế tạo bê tông xi măng làm mặt đường bê tông xi măng Phần kết luận, kiến nghị Nhận xét, đánh giá và rút ra kết luận đồng thời đề nghị định hướng nghiên cứu tiếp sau nghiên cứu này. Trang 4 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁT NHÂN TẠO 1.1 Giới thiệu Cùng với sự phát triển khoa học kỹ thuật đất nước ta đang dần tiến tới một nước công nghiệp thì ngành công nghiệp xây dựng đã có những bước phát triển mạnh mẽ cho phép chúng ta tạo ra được nhiều công trình, dự án mang tính đột phá, những công trình thế kỷ góp phần ổn định và có ý nghĩa quan trọng trong các hoạt động kinh tế, xã hội, chính trị, an ninh quốc phòng... Trong công tác xây dựng bao giờ vật liệu cũng đóng vai trò chủ yếu. Vật liệu là một trong các yếu tố quyết định chất lượng, giá thành và thời gian thi công công trình. Thông thường chi phí về vật liệu xây dựng chiếm một tỷ lệ tương đối lớn trong tổng giá thành xây dựng: 75-80% đối với các công trình dân dụng và công nghiệp, 70-75% đối với các công trình giao thông, 50-55% đối với các công trình thủy lợi. Bê tông là một trong những vật liệu quan trọng hàng đầu, bởi sự hư hại của các công trình hầu hết xuất phát từ bê tông. Để nâng cao chất lượng của bê tông cho các công trình người ta phải chú ý rất kỹ lưỡng khâu lựa chọn nguyên vật liệu đầu vào. Lựa chọn nguyên vật liệu đầu vào có chất lượng tốt cùng với bài toán cấp phối và các điều kiện công nghệ thi công tốt sẽ cho ra sản phẩm bê tông đáp ứng được yêu cầu này. Trong bê tông cốt liệu là một trong những thành phần rất quan trọng, ngoài việc nó tạo ra một bộ khung chịu lực vững chắc còn có ý nghĩa kinh tế như giảm lượng xi măng, giảm tính co ngót...của bê tông. Do đó, việc sử dụng cát cho bê tông được người ta quan tâm đặc biệt, có sự kiểm tra chất lượng một cách nghiêm ngặt. Cát sử dụng cho bê tông phải có thành phần cấp phối hạt liên tục, hợp lý, thường sử dụng cát có mô đun lớn, hạn chế các tạp chất có hại như: hàm lượng mica, tạp chất bụi bùn sét, tạp chất hữu cơ, phản ứng kiềm-silic,... Chính tốc độ phát triển nhanh trong xây dựng và yêu cầu đòi hỏi cao về chất lượng nguyên vật liệu đầu vào cho sản xuất bê tông đã dẫn đến sự khai thác quá mức nguồn tài nguyên cát sông. Nguồn tài nguyên cát tự nhiên đạt chất lượng ngày càng khan hiếm vì thế đòi hỏi một sự quan tâm nghiên cứu các nguồn nguyên liệu thay thế cho sự phát triển bền vững này như một loại vật liệu nhân tạo. Trang 5 1.2 Tầm quan trọng của cốt liệu trong bê tông Cốt liệu thô và cốt liệu nhỏ (mịn) là thành phần cơ bản chiếm một thể tích và khối lượng lớn, chiếm đến 60-65% thể tích của hỗn hợp bê tông, có ảnh hưởng đến các tính chất của hỗn hợp bê tông, đến lượng cần nước của hỗn hợp, lượng dùng xi măng, các tính chất cơ lý đàn hồi của bê tông. Nguyên nhân chính của việc đưa cốt liệu vào thử nghiệm cùng với vữa xi măng để tạo hỗn hợp bê tông là: cốt liệu có giá thành rẻ hơn xi măng rất nhiều; cốt liệu giúp giảm co ngót, và ổn định thể tích cho bê tông; cốt liệu làm cho bê tông bền hơn. Cốt liệu thường dùng trong bê tông là cát, cuội, sỏi và đá nghiền. Cát và cuội sỏi là các sản phẩm từ sự xói mòn của các đá thiên nhiên, được dòng nước mang đi và tích tụ thành các lớp dưới chân núi, thung lũng hoặc trên sông. Tuy nhiên, cốt liệu có nguồn gốc thiên nhiên (cát, sỏi) có thể chứa các thành phần có hại khi được sử dụng trong bê tông và vữa. Hơn nữa, thành phần cấp phối hạt cũng đóng vai trò quan trọng đối với các tính chất của bê tông tươi và ảnh hưởng nhỏ hơn đến tính chất của bê tông đã đóng rắn. Hình dạng hạt và cấu trúc bề mặt của cốt liệu ảnh hưởng đến lượng nước dùng cho bê tông và ảnh hưởng đến mối liên kết giữa cốt liệu và vữa xi măng. Cốt liệu dùng cho bê tông phải đủ cứng để không vỡ trong quá trình thử nghiệm, đầm lèn. Khối lượng thể tích của cốt liệu có thể dùng để kiểm tra mức độ đặc chắc của thành phần cấp phối hạt cũng như hình dáng hạt của cốt liệu. Khối lượng thể tích và độ hút nước của cốt liệu còn tham gia vào quá trình tính toán thiết kế cấp phối bê tông. Hầu hết cốt liệu giúp bê tông chống co ngót. Một số ít cốt liệu có sự thay đổi thể tích khi làm ướt và làm khô làm cho bê tông có độ ổn định thể tích kém. Hệ số giãn nở vì nhiệt của bê tông phần lớn được xác định bởi thành phần cốt liệu. Cốt liệu nhẹ thường được dùng để sản xuất bê tông chống cháy. Hàm lượng hạt mịn vừa đủ giúp cho bê tông gắn kết và dễ hoàn thiện bề mặt. Tuy nhiên nếu quá nhiều sẽ làm tăng nhu cầu nước và có thể ảnh hưởng đến mối liên kết giữa cốt liệu và vữa xi măng. Vì vậy, cốt liệu thật sự ảnh hưởng đến các tính chất kinh tế, độ bền và tính ổn định của bê tông. Trang 6 1.3 Nhu cầu khai thác cát tự nhiên và sử dụng cát nhân tạo Khu vực Đồng Bằng sông Cửu Long có lượng cát rất dồi dào, ước tính lên tới 850 triệu m3, phân bố tập trung tại một số tỉnh như: Bến Tre (29,89%), Đồng Tháp (24,60%), Vĩnh Long (15,20%), An Giang (9,95%)... Ở nước ta, cát ở các vùng miền có các tính chất rất khác nhau. Cát ở miền Đông Nam Bộ và Đồng Bằng sông Cửu Long thường có mô đun độ lớn từ 1.0-2.0 có nhiều tạp chất bẩn. Do đó hiện nay cát ở khu vực ĐBSCL thường được dùng vào mục đích san lấp. Theo thống kê hàng năm nhu cầu khai thác cát tự nhiên phục vụ cho san lấp mặt bằng và các công trình khác khoảng 92 triệu m3, dự báo đến năm 2020 tăng lên 130 triệu m3, trong khi đó, tổng tài nguyên cát của Việt Nam chỉ ước tính khoảng 2,3 tỷ m3, đáp ứng 60-65% nhu cầu của các thành phố lớn. Với tốc độ xây dựng như hiện nay thì chỉ chưa đầy 15 năm nữa, nguồn cát các sông bị cạn kiệt không còn nhiều. Chính vì vậy, để bảo vệ nguồn tài nguyên khoáng sản và bảo vệ môi trường thì thị trường cần có một vật liệu khác thay thế cát tự nhiên đó là cát nhân tạo. Hình 0.2 Cát nhân tạo sẽ là vật liệu mới thay thế cát tự nhiên Trang 7 Hình 0.3 Dây chuyền sản xuất cát nhân tạo thay thế cát tự nhiên 1.4 Sự cần thiết phải nghiên cứu sử dụng cát nhân tạo trong chế tạo bê tông xi măng Để chế tạo bê tông có chất lượng tốt người ta thường sử dụng cốt liệu có chất lượng cao, cụ thể là cấp phối hạt có cấp phối hợp lý, ít tạp chất có hại, cốt liệu nhỏ là cát thô có mô đun độ lớn 2.6-3.5. Theo tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 “Cốt liệu cho bê tông và vữa – Yêu cầu kỹ thuật” thì cát dùng cho bê tông theo giá trị mô đun độ lớn được phân ra làm hai nhóm chính: Cát thô khi mô đun độ lớn trong khoảng từ lớn hơn 2.0 đến 3.3 Cát mịn khi mô đun độ lớn trong khoảng từ 0.7 đến 2.0 Thàn phần hạt của cát, biểu thị qua lượng sót tích lũy trên sàng, nằm trong phạm vi quy định trong bảng sau Cát thô có thành phần hạt như quy định trong bảng sau được sử dụng để chế tạo bê tông và vữa tất cả các cấp bê tông và mác vữa. Trang 8 Bảng 0-1 Yêu cầu về thành phần hạt của cát Lƣợng sót tích lũy trên sàng, % khối lƣợng Kích thƣớc lỗ sàng Cát thô Cát mịn 2.5 mm 0÷20 0 1.25 mm 15÷45 0÷15 630μm 35÷70 0÷35 315μm 65÷90 5÷65 140μm 90÷100 65÷90 <140μm 10 35 Cát mịn được sử dụng chế tạo bê tông và vữa như sau: Đối với bê tông, cát có mô đun độ lớn từ 0.7 đến 1 (thành phần hạt như bảng trên) có thể được sử dụng chế tạo bê tông cấp thấp hơn B15; cát có mô đun độ lớn từ 1 đến 2 (thành phần hạt như bảng trên) có thể được sử dụng chế tạo bê tông cấp từ B15 đến B25. Hàm lượng các tạp chất (sét cục và các tạp chất dạng cục, bùn, bụi và sét) trong cát được qui định trong bảng sau Bảng 0-2 Yêu cầu về hàm lƣợng các tạp chất trong cát Hàm lƣợng tạp chất, % khối lƣợng, không lớn hơn Tạp chất Sét cục và các tạp chất dạng cục Hàm lượng bụi, bùn, sét Bê tông cấp cao Bê tông cấp thấp hơn B30 hơn và bằng B30 Không được có 0.25 0.50 1.50 3.00 10.00 Vữa Trang 9 Tạp chất hữu cơ trong cát khi xác định theo phương pháp so màu, không được thẫm hơn màu chuẩn. Hàm lượng Clorua trong cát, tính theo ion Cl- tan trong axit, qui định trong bảng dưới Bảng 0-3 Yêu cầu về hàm lƣợng ion Cl trong cát Loại bê tông và vữa Bê tông dùng trong các kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước Bê tông dùng trong các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép và vữa thông thường Hàm lƣợng ion Cl-, % khối lƣợng, không lớn hơn 0.01 0.05 Chú thích: Cát có hàm lượng ion Cl- lớn hơn các giá trị quy định trong bảng trên có thể được sử dụng nếu tổng hàm lượng ion Cl- trong 1m3 bê tông từ tất cả các nguồn vật liệu chế tạo, không vượt quá 0.6kg. Cát được sử dụng khi khả năng phân tích kiềm – silic của cát kiểm tra theo phương pháp hóa học (TCVN 7572-14:2006) phải nằm trong vùng cốt liệu vô hại. Khi khả năng phản kiềm – silic của cốt liệu nằm trong vùng có khả năng gây hại thì cần thí nghiệm kiểm tra bổ sung theo phương pháp thanh vữa (TCVN 757214:2006) để đảm bảo chắc chắn vô hại. Cát được coi là không có khả năng xảy ra phản ứng kiềm – silic nếu biến dạng ở tuổi 6 tháng xác định theo phương pháp thanh vữa nhỏ hơn 0.1% Do đó trong những năm vừa qua tình trạng khan hiếm cát sông, cát hạt thô đạt chất lượng dẫn đến giá thành vật liệu cát tăng cao. Với 4 nguyên nhân cơ bản: chất lượng, trữ lượng, giá thành và nhu cầu cho nên việc nghiên cứu quy trình sản xuất cát nhân tạo có ý nghĩa rất lớn. Trong thực tế những năm qua cũng đã có một số công trình xây dựng sử dụng các nguyên liệu địa phương hay cát sông để chế tạo bê tông, tiết kiệm được chi phí xây dựng, tuy nhiên những ảnh hưởng của việc sử dụng cát mịn đến chất lượng của Trang 10 bê tông công trình cần phải được nghiên cứu kỹ lưỡng trước khi được ứng dụng rộng rãi. Trong đó, việc sử dụng cát không đủ tiêu chuẩn ít nói đến, ít ai đặt ra, chưa thành tài liệu thống kê để nghiên cứu. Mặc dù, nhà nước đã có quy định loại cát nào mới được sử dụng trong công trình, có những tiêu chuẩn đã được ban hành. Tuy nhiên nếu áp dụng theo tiêu chuẩn chất lượng xử lý sàng rửa cát, đá trước khi đưa vào sử dụng thì ít công trình thực hiện đúng quy định vì trên thị trường ít có nhà máy xử lý cát đạt tiêu chuẩn xây dựng, mà chỉ sử dụng trực tiếp cát lấy từ lòng sông, hồ, suối... sau đó sàng khô bằng thủ công hoặc bằng máy nhưng vẫn không bảo đảm sạch. Ngoài ra, để kiểm tra tại công trường là việc khó kiểm soát vì mỗi phương tiện khai thác cát từ lòng sông về có chất lượng khác nhau. Thực tế, nhiều công trình sử dụng vật liệu (trong đó có cát, đá) không đạt tiêu chuẩn chỉ vài năm đã có dấu hiệu xuống cấp, chủ đầu từ lại phải bỏ ra chi phí sữa chữa thường xuyên, gia cố...rất tốn kém, lãng phí. 1.5 Các dây chuyền sản xuất đá xay cải tiến ở Việt Nam - Hiện nay trên thế giới các nước đã nghiên cứu các công nghệ nghiền đá làm cát nhân tạo như: Nga, Anh, Pháp, Đức, Mỹ, Trung Quốc chủ yếu sản xuất hiện nay đều ở mức cơ giới hóa và tự động hoá cao, không còn lao động thủ công trên dây chuyền. Toàn bộ hoạt động của dây chuyền sản xuất được khống chế trong phòng điều khiển. Công đoạn nghiền chia làm 3 giai đoạn. + Nghiền sơ bộ: Máy nghiền hàm + Nghiền trung gian: Máy nghiền hàm, búa, côn + Máy nghiền mịn: Máy nghiền búa, côn, que (trong đó máy nghiền côn loại chất lượng cao đã có nhiều lợi thế và thay thế hoàn toàn máy nghiền que). Trang 11 Hình 0.4 Cát nhân tạo được tạo ra từ máy nghiền sử dụng công nghệ “Gối đệm không khí” Phạm vi ứng dụng của công nghệ này khá rộng rãi: ngoài sản xuất cát nhân tạo, nó còn được dùng để nghiền các loại quặng trong ngành công nghiệp khai thác khoáng sản, sản xuất gạch, sơn, kính và một số ngành công nghiệp khác. Hiện nay các thiết bị sử dụng công nghệ gối đệm đã được dùng phổ biến tại Liên Bang Nga, Cộng đồng các quốc gia độc lập và được xuất khẩu sang Tây Âu, thay thế dần thế hệ thiết bị sử dụng công nghệ vòng bi. Các nước trên thế giới đã nghiên cứu và ứng dụng thành công công nghệ nghiền đá thành cát nhân tạo để thay thế cho cát tự nhiên và đã rất thành công. Ngày nay, công nghệ này đã trở nên quen thuộc và phổ biến trên thế giới, nó vừa giải quyết tốt bài toán về vật liệu và cả bài toán về kinh tế. Trang 12 Hình 0.5 Máy nghiền roto trục đứng sử dụng công nghệ “Gối đệm không khí” do Nga chế tạo có thể có thể nghiền đá thành cát, tạo ra những hạt cát nhỏ hơn 5mm và có kích thước không đều Các công trình ở Việt Nam đã nghiên cứu và sử dụng cát nghiền để thay thế một phần hoặc toàn bộ cát tự nhiên như là đập thủy điện A Vương thay thế một phần cát tự nhiên, đập Sông Tranh 2, đập Sơn La thay thế toàn bộ cát tự nhiên bằng Trang 13 cát nghiền nhân tạo, đập Huội Quảng, đập Bản Chát, Đồng Nai 3 và 4... Ở các công trình này cũng đã có những nghiên cứu đánh giá trước khi đưa vào sử dụng. Tuy nhiên cát nghiền có những tính chất khác với cát tự nhiên, nó phụ thuộc rất nhiều vào thành phần đá gốc tạo thành cũng như công nghệ nghiền để tạo thành cát. Do đó vẫn cần phải có những nghiên cứu cụ thể và đánh giá kỹ hơn để đảm bảo các điều kiện về kỹ thuật cũng như giá thành, giúp cho công nghệ vật liệu này trở nên phổ biến.( đoạn này quan trọng cần nói kỹ) Dây chuyền nghiền đá ở phía nam hiện nay chưa hoàn chỉnh nên chất lượng chưa cao, nghiền cát chưa đảm bảo cấu tạo hạt hình khối, hạt còn quá dẹt, cấp phối chưa chuẩn, loại đá chưa phù hợp nên năng suất thấp, giá thành cao, vì vậy cần thiết có những nghiên cứu cải thiện công nghệ, chất lượng, giá thành sản xuất cát nhân tạo tốt hơn nữa để phục vụ phát triển kinh tế xã hội Hình 0.6 Máy nghiền đá ly tâm tạo cát nhân tạo tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu Trang 14