Nhiều quốc gia, đặc biệt là các nước ở châu Âu và châu Á ven biển như Nhật Bản, Hà Lan, Singapore, Anh Quốc, và Trung Quốc, đã sử dụng cát biển làm vật liệu thay thế cho cát tự nhiên trong xây dựng. Việc sử dụng này thường đòi hỏi các quy trình xử lý nghiêm ngặt để đảm bảo chất lượng và độ bền của công trình.
Việc sử dụng cát biển là một xu hướng tất yếu nhằm giảm áp lực khai thác cát sông tự nhiên đang cạn kiệt, nhưng đòi hỏi quy trình xử lý kỹ thuật cao và tuân thủ các tiêu chuẩn xây dựng nghiêm ngặt của từng quốc gia.
Các phương pháp xử lý và ứng dụng cát biển
1. Xử lý cát biển
Thách thức lớn nhất khi sử dụng cát biển là hàm lượng muối (ion chloride) và vỏ sò, tạp chất hữu cơ cao, có thể gây ăn mòn cốt thép và ảnh hưởng đến tính chất của bê tông. Do đó, cát biển cần được xử lý:
Rửa bằng nước ngọt: Đây là phương pháp phổ biến nhất để giảm hàm lượng chloride xuống mức tiêu chuẩn cho phép (ví dụ: TCVN 7570:2006 tại Việt Nam).
Sàng lọc và phân loại cơ học: Quá trình này giúp loại bỏ các tạp chất lớn như vỏ sò và các vật liệu không mong muốn khác, đồng thời phân loại cát theo kích thước hạt phù hợp cho các mục đích sử dụng khác nhau.
Sử dụng công nghệ hóa học (ít phổ biến): Một số nghiên cứu cũng đã khám phá các phương pháp xử lý hóa học để trung hòa ion chloride.
2. Ứng dụng trong xây dựng
Cát biển đã qua xử lý (loại bỏ muối, tạp chất) được ứng dụng mạnh mẽ trong xây dựng (bê tông, vữa, nền móng, đường cao tốc), làm vật liệu thay thế cát sông đang cạn kiệt, nhưng cần công nghệ xử lý đạt chuẩn và chính sách pháp lý phù hợp để đảm bảo an toàn môi trường và chất lượng công trình, đặc biệt ở Đồng bằng sông Cửu Long.
San lấp mặt bằng và bồi đắp: Đây là ứng dụng rộng rãi nhất, đặc biệt là ở các quốc gia có nhu cầu mở rộng diện tích đất liền như Singapore và Sri Lanka.
Vật liệu đắp nền đường: Nhiều quốc gia, bao gồm Việt Nam, đã và đang thí điểm sử dụng cát biển để đắp nền cho các tuyến đường cao tốc và hạ tầng giao thông, cho thấy tính khả quan và đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật.
Sản xuất bê tông và vữa xây dựng: Cát biển đã khử mặn được sử dụng làm cốt liệu mịn trong sản xuất bê tông và vữa cho các công trình xây dựng thông thường và cả bê tông cốt thép, tuân thủ các tiêu chuẩn quốc gia cụ thể.
Sản xuất vật liệu xây dựng khác: Cát biển cũng có thể được dùng để sản xuất gạch và các cấu kiện đúc sẵn khác.
Ứng dụng cát biển thay thế một phần cát nhân tạo tại Việt Nam
Việc ứng dụng cát biển để thay thế một phần cát nhân tạo tại Việt Nam là một giải pháp tiềm năng và đang được thúc đẩy mạnh mẽ, đặc biệt trong bối cảnh nguồn cát sông tự nhiên ngày càng khan hiếm. Tuy nhiên, việc sử dụng này vẫn đối mặt với những thách thức về công nghệ xử lý và tiêu chuẩn kỹ thuật.
1. Tiềm năng và ứng dụng
Vật liệu san lấp: Cát biển đã cho thấy kết quả khả quan và được khuyến nghị sử dụng làm vật liệu đắp nền cho các công trình giao thông và san lấp mặt bằng, đặc biệt là ở các địa phương ven biển và Đồng bằng sông Cửu Long.
Sản xuất bê tông và vữa (có điều kiện): Các nghiên cứu và thử nghiệm đã chỉ ra khả năng sử dụng cát biển đã qua xử lý (tuyển rửa để giảm hàm lượng muối) như một cốt liệu thay thế cho cát sông trong sản xuất bê tông và vữa xây dựng.
Nguồn cung lớn: Việt Nam có đường bờ biển dài, nguồn cát biển dồi dào, là nguồn vật liệu thay thế bền vững, giúp giảm áp lực khai thác lên các dòng sông và bảo vệ môi trường sinh thái nội địa.
2. Thách thức
Hàm lượng muối: Thách thức lớn nhất là hàm lượng chloride trong cát biển, có thể gây ăn mòn cốt thép trong bê tông và ảnh hưởng đến độ bền công trình.
Công nghệ xử lý: Cần đầu tư lớn về công nghệ và thiết bị để tuyển rửa cát biển đạt tiêu chuẩn xây dựng. Hiện tại, việc khai thác và chế biến cát biển với mục đích làm cốt liệu cho bê tông chưa phổ biến tại Việt Nam.
Tiêu chuẩn kỹ thuật: Mặc dù đã có các tiêu chuẩn quốc gia như TCVN 12588-1:2018 về phụ gia cho vữa/bê tông sử dụng cát biển và nước biển, Bộ Xây dựng vẫn đang tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện thêm các tiêu chuẩn cho cát nhiễm mặn để đảm bảo an toàn và tuổi thọ công trình.
Định hướng và triển vọng
Chính phủ Việt Nam đang chủ trương thúc đẩy việc sử dụng cát biển như một giải pháp cấp bách, lâu dài để giải quyết "cơn khát" vật liệu xây dựng. Các Bộ, ngành đang phối hợp nghiên cứu, đánh giá cơ sở khoa học và thực tiễn để mở rộng phạm vi ứng dụng.
Việc sử dụng cát biển là một xu hướng tất yếu nhằm giải quyết tình trạng khan hiếm cát tự nhiên, nhưng cần tuân thủ chặt chẽ các tiêu chuẩn kỹ thuật và quy trình xử lý. Cát biển không thể thay thế cát nhân tạo một cách bừa bãi mà phải qua chế biến để đảm bảo chất lượng công trình.