Nghiên cứu chế tạo bê tông thương phẩm cốt liệu cát nghiền thay thế cát tự nhiên, sử dụng phụ gia VMAT

232 Lượt xem

Cát là một vật liệu không thể thiếu được trong xây dựng để sản xuất bê tông, vữa xây dựng, gạch không nung… Theo dự báo số lượng cát được sử dụng sẽ ngày càng tăng cao hơn. Cụ thể, năm 2015 nhu cầu cát xây dựng là khoảng 92 triệu m3 và dự kiến đến năm 2020 là 130 triệu m3/năm. Theo thông tin chính thức từ Bộ Xây dựng “Với mức độ sử dụng như hiện tại thì đến năm 2020 hết không còn cát phục vụ công trình xây dựng. Số liệu thống kê Vụ vật liệu xây dựng tổng hợp”

Dự báo nhu cầu cát cốt liệu xây dựng cả nước đến năm 2020
Ở nước ta, trước kia cũng như hiện nay phần lớn chỉ dùng cát vàng (là cát hạt trung hoặc hạt lớn) để chế tạo bê tông xi măng, nhưng nguồn cát vàng chỉ có ở một số nơi trên các sông suối, nên vấn đề khai thác và vận chuyển cát vàng từ những nơi đó đến chân công trình là rất khó khăn và tốn kém. Hiện nay, cùng với việc siết chặt quản lý khai thác cát, nguồn cát tự nhiên đang ngày càng khan hiếm vì việc bồi lắng, tái tạo các mỏ cát ngày càng hạn chế do việc đầu tư các công trình thủy điện ở thượng nguồn. Đó là những nguyên nhân dẫn đến nguồn cát đang khan hiếm, đẩy giá cát liên tục tăng. Chính vì vậy việc tìm ra các nguồn vật liệu thay thế cát truyền thống để bình ổn thị trường và góp phần vào việc phát triển bền vững đang là vấn đề thời sự nóng và có tính cấp thiết cao.
Để giải quyết thực trạng nói trên, một giải pháp chính là sử dụng sâu rộng và tăng cường sản xuất cát nghiền, làm vật liệu xây dựng thay thế cát tự nhiên. Đây là biện pháp căn cơ, lâu dài để giải quyết vấn nạn thiếu hụt nguồn cung cát tự nhiên. Ưu điểm của cát nghiền là thành phần hạt đồng đều, có thể chủ động điều chỉnh Modul và tỷ lệ thành phần hạt theo từng cấp phối vật liệu cho các loại bê tông khác nhau.
Thực tế việc sử dụng cát nghiền đã có từ lâu, hầu hết các công trình thủy điện sử dụng hơn 90% cát nghiền là cấp phối bê tông. Vụ Vật liệu xây dựng (Bộ Xây dựng) cũng khẳng định, việc sử dụng các nguyên liệu thay thế cát đã được ứng dụng từ 10 năm nay. Điều đó chứng tỏ cát nghiền đã được các cơ quan chức năng công nhận về độ bền, chắc và sự kiên cố của các công trình thủy điện đã chứng minh những tính năng ưu việt.
Trên thực tế, khi so sánh với cát tự nhiên, cát nghiền có rất nhiều ưu điểm như:
– Hạt đồng đều, có thể điều chỉnh mô đun và tỷ lệ thành phần hạt theo yêu cầu cấp phối khác nhau. Kiểm soát được chất lượng sản phẩm.
– Không lẫn tạp chất, đồng nhất.
– Đáp ứng tiêu chuẩn cho tất cả các loại bê tông.
– Tiết kiệm xi măng, phụ gia, nhựa asphalts.
– Rút ngắn thời gian thi công, giảm chi phí giá thành: Cát nghiền thường được sản xuất tại chỗ hoặc phục vụ trong một phạm vi bán kính không quá lớn nên nhà thầu chủ động được khối lượng sản xuất cũng như đơn giá vận chuyển.
– Hạt cát nghiền gồ ghề nên độ bám dính với xi măng tốt hơn cát tự nhiên và làm tăng một chút cường độ bê tông.
Qua những vấn đề nêu trên, có thể thấy rằng việc sử dụng cát nghiền thay thế cát tự nhiên để chế tạo bê tông xi măng là hoàn toàn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của bê tông đồng thời cũng là một xu hướng tât yếu của ngành vật liệu xây dựng hiện nay và trong tương lại.
Từ những thực trạng và tính cấp thiết như trên, nhóm nghiên cứu với sự tham gia của ban chuyên gia công ty cổ phần VMAT bao gồm PGS.TS.Vũ Quốc Vương và TS.Hoàng Quốc Gia, kết hợp với tập đoàn Capital House đã nghiên cứu bê tông sử dụng cát nghiền thay thế cho cát tự nhiên với các cấp phối bê tông M30, M40, M60. Trong thiết kế thành phần bê tông có sử dụng phụ gia siêu dẻo VMAT PC 01 để đảm bảo tính công tác của hỗn hợp bê tông.
Việc tinh toán thiết kế thành phần bê tông ban đầu được tiến hành làm thí nghiệm sơ bộ tại phòng thí nghiệm kỹ thuật công trình và môi trường LAS XD 381 tại trường Đại học Thủy Lợi.

Thí nghiệm trộn bê tông và đúc mẫu trong phòng thí nghiệm
Sau khi có kết quả thí nghiệm sơ bộ đạt yêu cầu chất lượng, nhóm nghiên cứu đã đưa ra cấp phối tối ưu để tiến hành sản xuất bê tông thương phẩm tại trạm trộn bê tông Minh Tâm (Hoài Đức, Hà Nội). Kết quả cho thấy bê tông cốt liệu cát nghiền sử dụng phụ gia VMAT PC 01 đạt yêu cầu kỹ thuật và tối ưu hóa về giá thành. Dự kiến bê tông thương phẩm cát nghiền này sẽ sớm được đưa vào áp dụng tại các dự án xây dựng của tập đoàn Capital House trong thời gian sắp tới.

Trộn thử cấp phối tại trạm trộn bê tông Minh Tâm