Nghiên cứu sử dụng cát biển ở tỉnh phú yên để chế tạo bê tông xi măng trong xây dựng đường ô tô,luận văn thạc sĩ chuyên ngành xây dựng đường ô tô và đường thành phố

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Nghiên cứu sử dụng vật liệu cát biển ở tỉnh Phú Yên để chế tạo bê tông xi măng dùng trong xây dựng móng, mặt đường ô tô nhằm: - Nghiên cứu để tận dụng ngu

HUỲNH VĂN KHOA

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT BIỂN

Ở TỈNH PHÚ YÊN ĐỂ CHẾ TẠO BÊ TÔNG

XI MĂNG TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ

PHỤ LỤC

HUỲNH VĂN KHOA

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT BIỂN

Ở TỈNH PHÚ YÊN ĐỂ CHẾ TẠO BÊ TÔNG

XI MĂNG TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT

Thành phố Hồ Chí Minh - 2011

HUỲNH VĂN KHOA

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT BIỂN

Ở TỈNH PHÚ YÊN ĐỂ CHẾ TẠO BÊ TÔNG

XI MĂNG TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT

CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG ĐƯỜNG ÔTÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ

MÃ SỐ : 60 – 58 – 30

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS LÊ VĂN BÁCH

Thành phố Hồ Chí Minh - 2011

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận án này bên cạnh sự nỗ lực của bản thân, tác giả còn nhận được sự động viên giúp đỡ nhiệt tình của quý thầy cô, đồng nghiệp, bạn

bè và gia đình Cho phép tác giả gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến các thầy,

cô trong Bộ môn Đường bộ, khoa Công trình, Phòng Đào tạo Đại học và sau Đại học, Ban Giám hiệu Trường Đại học Giao thông Vận tải, Trường Đại học Giao thông Vận tải – cơ sở 2

Đặc biệt, tác giả bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến TS Lê Văn Bách, người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ hết sức tận tình trong suốt quá trình thực hiện luận án này

Với sự cố gắng của bản thân, đề tài đã được hoàn thành, nhưng do trình

độ của tác giả có hạn, nên đề tài không tránh khỏi những hạn chế nhất định, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của người đọc và các đồng nghiệp

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 5 

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT BIỂN CHẾ TẠO BÊ TÔNG XI MĂNG 11 

1.1 Khái quát lịch sử phát triển kết cấu bê tông trên thế giới và trong nước 11 

1.2 Các nghiên cứu về sử dụng cát biển để chế tạo bê tông xi măng 13 

1.2.1 Các nghiên cứu ở nước ngoài về sử dụng cát biển để chế tạo bê tông xi măng 13 

1.2.2 Các nghiên cứu ứng dụng bê tông xi măng làm đường ô tô và nghiên cứu sử dụng cát biển để chế tạo bê tông xi măng ở Việt Nam 14 

1.3 Các tính chất đặc trưng của cát biển 20 

1.3.1 Sơ lượt nguồn gốc của cát biển 20 

1.3.2 Các tính chất đặc trưng của cát biển 20 

1.4 Các nghiên cứu đã được công bố về ảnh hưởng của cát biển đến tính chất của bê tông xi măng 23 

1.4.1 Các nghiên cứu đã được công bố về ảnh hưởng của cát biển đến tính chất của bê tông xi măng ở nước ngoài 23 

1.4.2 Các nghiên cứu đã được công bố về ảnh hưởng của cát biển đến tính chất của bê tông xi măng ở Việt Nam 25 

1.5 Tình hình khai thác và sử dụng cát biển 28 

1.5.1 Tình hình khai thác và sử dụng cát biển ở trên thế giới 28 

1.5.2 Tình hình khai thác và sử dụng cát biển ở Việt Nam 30 

1.6 Vật liệu cát biển ở khu vực Nam Trung Bộ và khả năng áp dụng của bê tông xi măng ở khu vực 31 

1.6.1 Nguồn vật liệu cát biển ở khu vực Nam Trung Bộ 31 

1.6.2 Cát biển hạt mịn để chế tạo bê tông xi măng trong khu vực và khả năng ứng dụng của loại vật liệu này trong xây dựng nền, mặt đường ô tô 32 

Chương 2: NGHIÊN CỨU CÁT BIỂN Ở TỈNH PHÚ YÊN 36 

2.1 Khái quát đặc điểm tự nhiên, tình hình kinh tế - xã hội tỉnh Phú Yên 36 

2.1.1 Khái quát đặc điểm tự nhiên tỉnh Phú Yên 36 

2.1.2 Khái quát tình hình kinh tế - xã hội tỉnh Phú Yên 38 

2.2 Giới thiệu chung về cát biển tỉnh Phú Yên 41 

2.3 Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu cát biển ở tỉnh Phú Yên 43 

2.3.1 Thí nghiệm xác định thành phần hạt và mô đun độ lớn của cát

(TCVN 7572-2 : 2006) 44 

2.3.2 Thí nghiệm xác định khối lượng riêng của cát (TCVN 7572-4: 2006) 46 

2.3.3 Thí nghiệm xác định khối lượng thể tích xốp và độ hổng của cát (TCVN 7572-6 : 2006) 48 

2.3.4 Thí nghiệm xác định độ ẩm của cát (TCVN 7572-7 : 2006) 50 

2.3.5 Thí nghiệm xác định hàm lượng bụi, bùn, sét có trong cát (TCVN 7572-8 : 2006) 50 

2.3.6 Thí nghiệm xác định tạp chất hữu cơ trong cát (TCVN 7572-9 : 2006) 51 

2.3.7 Thí nghiệm xác định lượng clorua trong cát (TCVN 7572-15 : 2006) 52 

2.3.8 Thí nghiệm xác định hàm lượng mica có trong cát (TCVN 7572-20 : 2006) 53 

Chương 3: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM TRONG PHÒNG ĐỂ XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CHỦ YẾU CỦA BÊ TÔNG XI MĂNG DÙNG CÁT BIỂN Ở PHÚ YÊN 55 

3.1 Nguyên lý hình thành cường độ của bê tông xi măng 55 

3.1.1 Cấu trúc vi mô của bê tông 55 

3.1.2 Cấu trúc cốt liệu lớn 57 

3.1.3 Cấu trúc vi mô của đá xi măng 58 

3.1.4 Cấu trúc vùng tiếp giáp giữa hồ xi măng và cốt liệu 61 

3.1.5 Các giai đoạn hình thành cấu trúc vi mô của hỗn hợp bê tông 62 

3.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới yêu cầu cường độ của bê tông trên cơ sở cấu trúc vi mô 63 

3.2.1 Xét yếu tố cường độ ở dạng cấu trúc vi mô của bê tông 63 

3.2.2 Các hướng kỹ thuật làm tăng cường độ dính 65 

3.2.3 Các hướng kỹ thuật tăng cường độ vữa xi măng 67 

3.3 Cường độ của bê tông 67 

3.3.1 Xác định cường độ của bê tông 67 

3.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới cường độ của bê tông 69 

3.4 Nghiên cứu thực nghiệm trong phòng về việc sử dụng cát biển ở Phú Yên để chế tạo bê tông xi măng M150, M200, M250, M300 71 

3.4.1 Chuẩn bị vật liệu 71 

3.4.2 Tính toán thành phần vật liệu 72 

3.4.3 Tiến hành thí nghiệm 73 

3.5 Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý chủ yếu của bê tông xi măng dùng cát biển ở Phú Yên 74 

3.5.1 Thí nghiệm xác định cường độ nén của bê tông dùng cát biển ở Phú

Yên 75 

3.5.2 Thí nghiệm xác định cường độ chịu kéo khi uốn và kéo dọc trục của bê tông dùng cát biển ở Phú Yên 77 

3.6 Kết quả thí nghiệm 78 

3.7 Một số nhận xét 84 

Chương 4: KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ VÀ ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU, PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 87 

4.1 Kết luận 87 

4.1.1 Về vật liệu cát biển ở tỉnh Phú Yên 87 

4.1.2 Về cường độ bê tông xi măng 88 

4.1.3 Về mặt kinh tế 88 

4.1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án 90 

4.2 Kiến nghị 91 

4.3 Các hướng nghiên cứu tiếp theo 92 

TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 

PHẦN PHỤ LỤC (đính kèm)

MỞ ĐẦU

Việt Nam là một quốc gia đang trong giai đoạn phát triển và xây dựng đất nước theo hướng công nghiệp hoá, hiện đại hoá, xây dựng đời sống xã hội phát triển nhằm theo kịp các nước tiên tiến trong khu vực và trên thế giới Trong giai đoạn này, nhiệm vụ đặt ra là phải xây dựng hệ thống kết cấu hạ tầng kinh tế - xã hội hoàn chỉnh và đồng bộ Trong đó hạ tầng giao thông đường bộ là bộ phận quan trọng trong kết cấu hạ tầng xã hội nói chung và kết cấu hạ tầng giao thông nói riêng, cần được phát triển trước một bước để tạo tiền đề, làm động lực phát triển kinh tế xã hội, phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa của Đảng và Nhà nước, đáp ứng quá trình hội nhập khu vực

và quốc tế, góp phần đảm bảo an ninh, quốc phòng của đất nước

Hơn nữa, Đảng và Nhà nước ta đã khẳng định để phát triển kinh tế biển, ven biển phải triển khai xây dựng các khu kinh tế, các khu công nghiệp tập trung và khu chế xuất ven biển gắn với phát triển các khu đô thị ven biển là một trong năm lĩnh vực ưu tiên mang tính chiến lược để tạo đột phá cho sự phát triển kinh tế biển thời kỳ đến năm 2020 và xa hơn Do đó, công cuộc xây dựng cơ sở hạ tầng, nhất là cơ sở hạ tầng giao thông mang tính thiết yếu và cấp bách

Xây dựng cơ sở hạ tầng nói chung và xây dựng đường ô tô nói riêng cần khối lượng lớn vật liệu xây dựng Một trong những nguyên tắc cơ bản trong thiết kế đường ô tô là tận dụng vật liệu địa phương để xây dựng nền đường, móng, mặt đường nhằm giảm chi phí xây dựng công trình Trong đó, khối lượng vật liệu xây dựng như: đất, đá cần phải sử dụng để xây dựng nền đường, móng đường và mặt đường của các tuyến đường mới, tuyến đường nâng cấp, mở rộng là rất lớn Nếu tận dụng được nguồn vật liệu sẵn có tại địa phương thì sẽ giảm được giá thành vận chuyển vật liệu đến mức thấp nhất,

giảm chi phí xây dựng công trình một cách đáng kể

Bê tông và bê tông cốt thép là các loại vật liệu rất quan trọng được sử dụng trong xây dựng cơ bản như: xây dựng dân dụng, công nghiệp, giao thông, thủy lợi… và chiếm một khối lượng rất lớn Vật liệu xây dựng dùng để chế tạo bê tông xi măng thường dùng là đá, cát vàng (cát hạt trung hoặc hạt lớn), xi măng, Theo quy trình hiện hành và theo thói quen truyền thống người ta thường dùng cát vàng thỏa mãn các tiêu chuẩn qui định để chế tạo bê tông xi măng Tuy nhiên, do nhu cầu xây dựng ngày càng tăng, nên trữ lượng cát vàng (cát sông) ngày càng giảm đi, đồng thời việc khai thác cát vàng quá mức, bừa bãi làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sinh thái, gây sạt

lở bờ sông, ảnh hưởng đến các khu vực dân cư và các công trình dọc sông Hơn nữa, vấn đề vận chuyển cát vàng đến các công trình ở những địa phương ven biển và hải đảo (nơi rất khan hiếm cát vàng) là rất khó khăn và giá thành cao Trong khi nguồn cát biển của các địa phương ven biển ở nước ta nói chung và ở Nam Trung Bộ nói riêng là rất dồi dào và đa dạng, cát biển phân

bố trên diện rộng, lộ thiên, dễ khai thác và vận chuyển, giá thành rẻ, có thể khai thác lâu dài

Vật liệu cát biển dùng để chế tạo bê tông xi măng đã được nhiều nước trên thế giới và Việt Nam nghiên cứu ứng dụng từ lâu Kết quả cho thấy dùng cát biển trong chế tạo bê tông xi măng vào xây dựng nền, mặt đường ô tô, đường sân bay có một hiệu quả nhất định Việc nghiên cứu sử dụng cát biển thay cát vàng làm bê tông xi măng trong xây dựng đường ô tô có ý nghĩa rất lớn làm giảm giá thành xây dựng công trình, đảm bảo tiến độ thi công, giảm khó khăn trong khâu thai thác và vận chuyển (đặc biệt đối với các địa phương ven biển, hải đảo)

Hiện nay, ở các tỉnh ven biển của Việt Nam, cũng như ở tỉnh Phú Yên, nhu cầu sử dụng vật liệu bê tông xi măng để phục vụ nhu cầu xây dựng các

công trình giao thông, thủy lợi, xây dựng dân dụng và công nghiệp, quốc phòng ở ven biển và hải đảo ngày càng cao Tuy nhiên cũng xuất hiện một điều trái ngược là ở ven biển và hải đảo có một khối lượng rất lớn cát nhiễm mặn, nhưng loại cát này lại không được phép sử dụng để chế tạo bê tông xi măng Vấn đề này đã đặt ra cho các nhà khoa học, nhà quản lý một vấn đề:

“Nghiên cứu sử dụng cát biển để chế tạo bê tông xi măng”

Cát biển ở tỉnh Phú Yên được phân bố dọc theo bờ biển dài gần 200km, diện tích trên 10.000 ha, có trữ lượng lớn, lộ thiên, dễ khai thác và vận chuyển, giá thành rẻ Nếu đưa loại vật liệu cát biển ở tỉnh Phú Yên chế tạo bê tông xi măng trong xây dựng móng, mặt đường ô tô thay cho các loại vật liệu thường dùng trong xây dựng đường thì có thể hạ giá thành xây dựng, góp phần làm phong phú và đa dạng các loại vật liệu dùng trong xây dựng móng, mặt đường ô tô ở địa phương Hơn nữa, thực tế xây dựng đường cho thấy ở các khu vực chịu nhiều ảnh hưởng của mưa bão, lũ lụt thường xuyên như ở tỉnh Phú Yên nói riêng và ở miền Trung nói chung thì dùng bê tông xi măng

để xây dựng móng, mặt đường ô tô là một giải pháp kinh tế kỹ thuật có hiệu quả Nên việc lựa chọn, sử dụng loại vật liệu địa phương rẻ tiền để xây dựng các công trình mang tính ổn định lâu dài là hết sức cần thiết

Do vậy có thể nói nguồn vật liệu tại chỗ để chế tạo bê tông xi măng ở tỉnh Phú Yên hiện nay là rất dồi dào, cần phải được khai thác và sử dụng Điều đó nói lên việc nghiên cứu sử dụng cát biển hạt mịn ở tỉnh Phú Yên vào công tác chế tạo bê tông xi măng dùng trong xây dựng móng, mặt đường ô tô

là rất cần thiết và cấp bách, vừa có ý nghĩa thực tiễn, vừa có ý nghĩa khoa học

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu sử dụng vật liệu cát biển ở tỉnh Phú Yên để chế tạo bê tông

xi măng dùng trong xây dựng móng, mặt đường ô tô nhằm:

- Nghiên cứu để tận dụng nguồn tài nguyên sẵn có của địa phương làm

vật liệu xây dựng với trữ lượng lớn, khai thác, vận chuyển dễ dàng và giá thành thấp Hiện tại trữ lượng cát ở dọc bờ biển tỉnh Phú Yên là rất lớn nên việc nghiên cứu để sử dụng vào trong xây dựng móng, mặt đường ô tô là phù hợp

- Nghiên cứu công nghệ chế tạo bê tông xi măng sử dụng cát biển ở Phú Yên, là loại vật liệu sẵn có ở khu vực và ứng dụng loại vật liệu này trong xây dựng đường ô tô để giảm chi phí xây dựng công trình Điều này càng có

ý nghĩa hơn đối với các địa phương ven biển và hải đảo

- Cát biển ở tỉnh Phú Yên có đặc điểm nằm gần các tuyến giao thông nông thôn, tuyến giao thông liên xã, liên huyện, xen kẽ các khu dân cư, đồng ruộng Nên việc khai thác và sử dụng cát biển sẽ góp phần giải quyết hiện tượng cát bay, cát nhảy, lũ cát vào mùa mưa bão làm ô nhiễm môi trường, mất an toàn giao thông, lấp đồng ruộng Đây là vấn đề quan tâm rất lớn của các tỉnh duyên hải Nam Trung Bộ vào mùa mưa bão

Nội dung nghiên cứu của luận án:

Việc nghiên cứu và sử dụng vật liệu cát để chế tạo bê tông xi măng đã được nhiều nhà khoa học trong nước cũng như trên thế giới quan tâm từ lâu, đặc biệt là trong lĩnh vực xây dựng đường ô tô Nhưng đặt vấn đề nghiên cứu

lý thuyết cũng như thực nghiệm việc sử dụng vật liệu cát mịn ở bờ biển tỉnh Phú Yên để chế tạo bê tông xi măng dùng trong xây dựng nói chung và trong xây dựng đường ô tô nói riêng thì chưa được quan tâm Trong luận án này, với những hạn chế nhất định về mặt thời gian, chỉ đặt vấn đề nghiên cứu một

số nội dung chủ yếu mà theo tổng kết trên thế giới cũng như trong nước chưa

có tác giả nào đặt vấn đề, hoặc nghiên cứu chưa sâu về cát biển và bê tông xi măng sử dụng cát biển ở tỉnh Phú Yên, đó là:

- Nghiên cứu sử dụng vật liệu cát mịn ở bờ biển tỉnh Phú Yên (cát biển khu vực: Hòa Tâm, Tuy Hòa, An Hải và Sông Cầu) để chế tạo bê tông xi

măng trong phòng thí nghiệm, xác định một số chỉ tiêu chủ yếu sau:

+ Xác định thành phần hạt, tính chất cơ lý chủ yếu của cát mịn ở bờ biển tỉnh Phú Yên

+ Xác định các tính chất cơ lý chủ yếu của bê tông xi măng dùng cát biển hạt mịn ở bờ biển tỉnh Phú Yên theo các loại mác bê tông khác nhau: M150, M200, M250, M300 Đó là các chỉ tiêu: độ sụt bê tông, khối lượng thể tích, cường độ nén Rn (Rn: 03, 07, 14, 21, 28, 45, 60, 90), cường độ chịu kéo khi uốn Rku

(Rku28) Nghiên cứu quy luật phát triển cường độ của bê tông xi măng theo các ngày tuổi khác nhau: 03, 07, 14, 21, 28, 45, 60, 90 ngày

- Kết quả nghiên cứu thực nghiệm trong phòng là cơ sở để nghiên cứu sâu hơn và triển khai ứng dụng

Từ kết quả thực nghiệm trong phòng phân tích rút ra nhận xét, đánh giá, kết luận và kiến nghị phạm vi sử dụng, định hướng nghiên cứu, phát triển sâu hơn về sử dụng vật liệu cát hạt mịn ở bờ biển Phú Yên để chế tạo bê tông xi măng

Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp thống kê: Thông qua việc thu thập tài liệu, số liệu từ các kết quả của các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước, tiến hành tổng hợp, phân tích tài liệu, đề xuất các giải pháp sử dụng cát biển để chế tạo bê tông xi măng trong xây dựng đường ô tô

- Nghiên cứu lý thuyết nhằm có một cái nhìn tổng quan về sự hình thành, kiến tạo và biến đổi của vật liệu cát biển để chế tạo bê tông xi măng trên thế giới và trong khu vực

- Nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định tính chất vật liệu của hỗn hợp

bê tông, tính chất bê tông xi măng Trong thực nghiệm có dùng phương pháp đối chứng để so sánh một số chỉ tiêu của bê tông xi măng dùng cát biển

và bê tông xi măng dùng cát vàng thông thường

- Tổng hợp kết quả, phân tích, kết luận và đề xuất phạm vi ứng dụng và hướng nghiên cứu tiếp tục của bê tông xi măng sử dụng cát biển ở tỉnh Phú Yên nói riêng và Việt Nam nói chung

Phạm vi nghiên cứu của đề tài:

- Phạm vi nghiên cứu của đề tài chỉ mới giới hạn cho một số khu vực cát biển ở tỉnh Phú Yên mà chưa nghiên cứu các khu vực khác để khái quát cho toàn bộ cát biển ở tỉnh Phú Yên

- Đề tài chỉ mới đề cập đến các chỉ tiêu cơ lý cơ bản của cát biển Phú Yên và bê tông xi măng cát biển Phú Yên mà chưa đi sâu nghiên cứu các chỉ tiêu cơ lý khác của cát biển (như: hàm lượng các loại khoáng chất có trong cát biển, hàm lượng silic, khả năng phản ứng kiềm - silic,…) và các chỉ tiêu cơ lý của bê tông xi măng sử dụng cát biển ở Phú Yên (như: cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo khi uốn với thời gian lâu hơn; xác định mô đun đàn hồi, độ mài mòn, độ chống thấm nước, độ hút nước, độ co, …)

- Hạn chế của đề tài là chỉ dừng ở mức độ nghiên cứu trong phòng thí nghiệm

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁT BIỂN

CHẾ TẠO BÊ TÔNG XI MĂNG

1.1 Khái quát lịch sử phát triển kết cấu bê tông trên thế giới và trong nước

Lịch sử phát triển của kết cấu bê tông gắn liền với lịch sử phát triển của kết cấu công trình, vật liệu xây dựng và lịch sử phát triển của xã hội Sự phát triển của vật liệu xây dựng gắn liền với sự phát triển của tri thức và sự phát triển kinh tế xã hội của loài người Theo thời gian, với sự tiến bộ của khoa học và kỹ thuật xây dựng thì kết cấu bê tông cũng ngày càng phát triển

Từ giữa cuối thế kỷ thứ XIX, nền kinh tế tư bản chủ nghĩa đã có những bước tiến nhảy vọt thúc đẩy nhu cầu xây dựng cơ sở hạ tầng Trước nhu cầu xây dựng nhà máy, đường sá, cầu cống… ngày càng tăng cao, đòi hỏi phải có các loại vật liệu xây dựng mới bền chắc và rẻ tiền Trong thời kỳ này ngành công nghiệp sản xuất xi măng đã khá phát triển tạo điều kiện cho một loại vật liệu mới ra đời, đó là bê tông xi măng

Trong giai đoạn đầu tiên, kết cấu bê tông xuất hiện dưới dạng bản, cột hoặc dầm đơn giản Các cấu kiện này không hoàn thiện, được thiết kế một cách mò mẫm, các nguyên tắc tính toán và cấu tạo chưa rõ ràng, giá thành xây dựng còn cao Từ cuối thế kỷ XIX, nền công nghiệp phát triển một cách nhanh chóng càng làm gia tăng nhu cầu sử dụng loại vật liệu bê tông xi măng đắt tiền này Do đó, nhiều nhà khoa học đã đi sâu nghiên cứu các tính năng, tìm tòi cấu tạo và đề ra lý thuyết để tính toán Những tiêu chuẩn kỹ thuật đầu tiên về vật liệu và kết cấu bê tông xi măng đã được ban hành ở nhiều nước như: Pháp, Đức, Nga trong khoảng từ năm 1906 đến 1911 Đến đầu thế kỷ

XX, bê tông xi măng đã thực sự trở thành vật liệu xây dựng phổ biến

Đến nay, loài người đã đạt đến trình độ phát triển cao, do đó hiểu biết

của con người về bê tông xi măng cũng đã đạt đến trình độ cao Các nhà khoa học đã có nhiều nghiên cứu để nâng cao chất lượng và cải thiện các tính năng

kỹ thuật của bê tông xi măng Với những ưu điểm vốn có, bê tông xi măng ngày nay đã trở thành một loại vật liệu chủ yếu trong xây dựng cơ sở hạ tầng nói chung, trong xây dựng cơ sở hạ tầng giao thông vận tải nói riêng

Mặt đường bê tông xi măng xuất hiện vào cuối thế kỷ XIX, bắt đầu ở Anh vào những năm 1950, sau đó lan dần sang Pháp, Đức, Mỹ và Nga, … Mặt đường bê tông xi măng đã tiếp tục xây dựng và phát triển ở hầu hết các nước trên thế giới, tập trung nhiều nhất ở các nước có nền kinh tế phát triển như: Hoa Kỳ, Canada, CHLB Đức, Anh, Bỉ, Hà Lan, Australia, Trung Quốc,

… Mặt đường bê tông xi măng (mặt đường cứng) cùng với mặt đường mềm

là 2 loại hình mặt đường chính được sử dụng cho giao thông đường bộ và sân bay, đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành nên mạng lưới giao thông của các khu vực, lãnh thổ và xuyên quốc gia

Ở Việt Nam, các công trình về bê tông bắt đầu xuất hiện dưới thời Pháp thuộc, tuy nhiên còn rất ít ỏi và đơn giản Sau khi miền Bắc được giải phóng, bắt đầu công cuộc xây dựng đất nước, xây dựng cơ sở hạ tầng thì bê tông xi măng mới được phát triển nhanh chóng để đáp ứng nhu cầu xây dựng ngày càng cao Hiện nay, bê tông xi măng đang được sử dụng rộng rãi trong tất cả các ngành xây dựng như: giao thông, thuỷ lợi, xây dựng dân dụng và công nghiệp Trong lĩnh xây dựng giao thông, mặt đường bê tông xi măng có mặt trên tất cả các cấp đường giao thông đường bộ, từ địa phương, hệ thống tỉnh

lộ, quốc lộ, từ đường có lưu lượng xe thấp đến đường phố, đường trục chính, đường cao tốc Mặt đường bê tông xi măng cũng thường được sử dụng ở hầu hết các sân bay, bến cảng, các đường chuyên dụng và các bãi đỗ xe Việc nghiên cứu bê tông xi măng cũng đang được đẩy mạnh trong các trường Đại học, các Viện nghiên cứu khoa học,

1.2 Các nghiên cứu về sử dụng cát biển để chế tạo bê tông xi măng

1.2.1 Các nghiên cứu ở nước ngoài về sử dụng cát biển để chế tạo bê tông xi măng

Năm 1859, đèn biển cảng Said, Ai Cập được xây dựng bằng bê tông cát biển và vôi

Đầu thế kỷ XX, nhà khoa học người Anh K.Newman giới thiệu một số vấn đề khai thác vật liệu biển (cát, sỏi biển) làm cốt liệu cho bê tông, đồng thời Hội bê tông xi măng nước Anh cũng đã ra thông báo một chuyên đề về vật liệu cát, sỏi khai thác ở biển

Năm 1956, Hội quốc gia về cát ở Mỹ đã ra thông báo về việc sử dụng cát biển để chế tạo bê tông

Năm 1964, ở Ấn Độ, trong tạp chí bê tông đã bàn về việc dùng cát biển

và nước biển để chế tạo bê tông Trong đó đã trích dẫn nhiều ý kiến khác nhau về việc sử dụng các vật liệu này và rút ra được một số kết luận chung Năm 1965, ở Liên Xô cũ, hai nhà khoa học F.M Ivanov và V.C Glabkov đã công bố kết quả nghiên cứu dùng cát biển ở biển Đen để chế tạo

bê tông thủy công Đặc biệt đã nghiên cứu về ảnh hưởng của hàm lượng vỏ sò, hến trong cát biển đối với các tính chất của vữa và bê tông xi măng

Năm 1973, ở Hà Lan đã công bố tài liệu nghiên cứu dùng cát sỏi biển

để chế tạo bê tông xi măng

Về nước biển, ngay từ đầu thế kỷ XIX, người Mỹ đã công bố hàng loạt công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của nước biển dùng để chế tạo bê tông và

bê tông cốt thép Năm 1924, Duff Abrams – nhà nghiên cứu bê tông đầu tiên

ở Mỹ đã báo cáo kết quả nghiên cứu một số loại nước bẩn có nghi ngờ về chất lượng dùng cho bê tông, trong đó có nước biển

Trong chiến tranh thế giới lần thứ II, Mỹ đã xây dựng nhiều công trình bằng bê tông ở biển và hải đảo dùng cho mục đích quân sự

Năm 1949, tại Hội nghị quốc tế ở Lisbonne, nhà khoa học Pháp A.M.Fernandes trong báo cáo chung có đề cập đến vấn đề này Năm 1965, L.Duhoux tiến hành thí nghiệm trong 3 năm, rút ra được một số ưu và nhược điểm của việc dùng nước biển để trộn bê tông

Năm 1952, John G.Dempsay ở Viện nghiên cứu bê tông của Mỹ đã công bố kết quả nghiên cứu dùng san hô và nước biển để chế tạo bê tông Năm 1954, ở Anh, nhà khoa học D.LeeNarvar đã công bố kết quả bê tông phẩm chất tốt chế tạo bằng san hô và nước biển trong tạp san xây dựng công trình dân dụng

Năm 1959, H.J.Gil.Key trong quyển sổ tay xây dựng công trình của mình cũng nói đến ảnh hưởng của nước biển đối với bê tông cốt thép Shalon

và M.Raphael đã báo cáo kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của nước biển đối với cốt thép trong bê tông dưỡng hộ ở các môi trường khác nhau

Năm 1960, H.H.Strinor cũng phát biểu ý kiến về vấn đề nước dùng để trộn bê tông Sau đó 03 năm, năm 1963, Viện nghiên cứu bê tông của Mỹ (ACI) cũng đề cập đến vấn đề này

1.2.2 Các nghiên cứu ứng dụng bê tông xi măng làm đường ô tô và nghiên cứu sử dụng cát biển để chế tạo bê tông xi măng ở Việt Nam

1.2.2.1 Các nghiên cứu ứng dụng bê tông xi măng làm đường ô tô ở Việt Nam:

Trên thế giới nhiều nước đã sử dụng rộng rãi các kết cấu áo đường bằng vật liệu bê tông xi măng từ nhiều năm nay Hàng năm, những hội nghị tổng kết phổ biến kinh nghiệm và những nghiên cứu phát triển mới về loại hình mặt đường bê tông xi măng của thế giới vẫn được duy trì thường niên và phạm vi áp dụng của mặt đường bê tông xi măng ngày càng được mở rộng

Ở Việt Nam, việc nghiên cứu sử dụng bê tông xi măng để xây dựng mặt đường được bắt đầu vào những năm 1960 – 1961 Nghiên cứu sớm nhất vấn

đề này là bộ môn đường của Trường Đại học Bách khoa; Sau đó có nhiều cơ quan khác nghiên cứu như Viện Khoa học – Công nghệ Giao thông Vận tải, Viện Thiết kế Giao thông, Trường Đại học Giao thông Vận tải, Trường Đại học Xây dựng … Việc nghiên cứu đề tài này với quy mô ngày càng mở rộng Ngày nay, mặt đường bê tông xi măng vẫn luôn được các nhà nghiên cứu, các nhà quản lý quan tâm Hệ thống tiêu chuẩn ngày càng hoàn thiện và công nghệ xây dựng ngày càng phát triển đồng bộ và hiện đại Mặt đường bê tông

xi măng cốt thép được xây dựng tại đường Hùng Vương, Hà Nội năm 1975 Trên quốc lộ 2 đoạn Thái Nguyên - Bắc Cạn xây dựng 30km đường bê tông xi măng vào năm 1984, đường Nguyễn Văn Cừ (Bắc cầu Chương Dương) Tiếp theo là trên Quốc lộ 1A với tổng chiều dài các đoạn khoảng 30km vào năm

1999 tại các đoạn ngập lụt Đường Hồ Chí Minh nhánh phía Đông với chiều dài 86km, nhánh phía Tây với tổng chiều dài trên 300km Quốc lộ 12A Quảng Bình với chiều dài 12km Quốc lộ 70, đoạn thành phố Lào Cai Loại mặt đường bê tông xi măng cốt thép liên tục lần đầu tiên được ứng dụng 1km tại Quốc lộ 12A Quảng Bình và sau đó khoảng 500m tại trạm thu phí cầu Bãi Cháy Đa số đường giao thông nông thôn ở các địa phương sử dụng mặt đường bê tông xi măng với kết cấu đơn giản, đáp ứng nhu cầu giao thông ở địa phương với tải trọng nhỏ và lưu lượng thấp

Nhiều cơ quan, nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu về bê tông xi măng

và đã có kết quả nhất định như đề tài: “Bê tông cát đen” của Hoàng Phủ Lan,

đề tài “Vật liệu xây dựng bằng cát Sông Hồng” của Vũ Linh, đề tài “Vấn đề

sử dụng cát biển, đá biển và nước biển trong bê tông” của Võ Thới Trung, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng mặt đường bê tông xi măng ở Việt Nam trong điều kiện hiện nay” của PGS.TS Nguyễn Hữu Trí, ThS Lê Anh Tuấn, PGS.TS

Vũ Đức Chính, “Một số ý kiến về đường bê tông xi măng” của GS.TSKH Nguyễn Thúc Tuyên, TS Nguyễn Ngọc Sơn, ThS Nguyễn Tiến Trung, …

1.2.2.2 Các nghiên cứu sử dụng cát biển để chế tạo bê tông xi măng ở Việt Nam:

Ở nước ta, trong thời gian qua do yêu cầu phát triển và đầu tư các công trình cảng, công trình phòng hộ ven biển và hải đảo nên vấn đề dùng cát và nước biển cũng được đặt ra

Từ năm 1961, Viện Kỹ thuật Giao thông Vận tải (nay là Viện Khoa học Công nghệ Giao thông Vận tải) đã tổng quan một số tài liệu nghiên cứu chủ yếu của Pháp Sau đó, đã tiến hành thí nghiệm đúc mẫu bê tông xi măng sử dụng cát, đá và nước biển ở một số địa phương để kiểm tra cường độ của bê tông xi măng ở các độ tuổi từ 7 ngày cho đến 6 tháng Qua đó đã nêu lên một

số kết luận và kiến nghị bước đầu về sử dụng vật liệu này để chế tạo bê tông

xi măng Kết quả đã được giới thiệu trong tờ thông tin khoa học kỹ thuật ở Bộ Thuỷ Lợi và được báo cáo trong Hội nghị bê tông và bê tông cốt thép toàn miền Bắc lần thứ nhất (năm 1970)

Trong các năm 1968 – 1969, Viện Nghiên cứu Khoa học Thuỷ lợi và Trường Đại học Thuỷ lợi đã kết hợp với Cục Hải quân nghiên cứu dùng cát biển Quảng Ninh để chế tạo bê tông và vữa Do hoàn cảnh chiến tranh, thiết

bị phân tán, việc thí nghiệm gặp nhiều khó khăn nên chưa đạt được kết quả yêu cầu

Việc nghiên cứu sử dụng cát biển làm bê tông xi măng ở khu vực các tỉnh miền Trung để làm đường ô tô thì mới chỉ được sử dụng ở thời kỳ Pháp,

Mỹ xâm lượt Đó là các công trình sử dụng cát mịn biển gia cố xi măng, bi tum để làm móng mặt đường sân bay Phú Bài (Huế), sân bay Chu Lai (Quảng Nam) và dùng làm móng mặt đường bê tông nhựa trên Quốc lộ 1A (đoạn qua thị trấn Vĩnh Điện, Quảng Nam; đoạn qua huyện Mộ Đức, Quảng Ngãi) Qua thời gian khai thác, kết quả cho thấy các công trình sử dụng tốt

Trong thời gian qua, có nhiều đề tài nghiên cứu về sử dụng cát mịn, cát

biển, nước biển để chế tạo bê tông xi măng ở một số địa phương như: Vũng Tàu, Bình Thuận, Ninh Thuận, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Lăng Cô - Đà Nẵng, Quảng Bình, Quảng Trị, Quảng Ninh và nước nhiễm mặn ở cửa sông Sài Gòn,

cụ thể:

- Năm 2000, đề tài “Nghiên cứu sử dụng cát mịn biển Vũng Tàu làm bê tông xi măng trong xây dựng đường ô tô” của KS Lê Văn Bách – Trường Đại học Giao thông Vận tải; Báo cáo kết quả đề tài nghiên cứu khoa học cấp bộ của do PGS.TS.Trần Tuấn Hiệp - Trường Đại học Giao thông Vận tải chủ trì

về “Nghiên cứu sử dụng vật liệu địa phương vùng đồng bằng sông Cửu Long làm bê tông xi măng trong xây dựng đường ô tô”

- Năm 2001, đề tài nghiên cứu khoa học “Nghiên cứu sử dụng cát đỏ bờ biển tỉnh Bình Thuận làm bê tông móng mặt đường ô tô” của ThS.Lê Văn Bách - Trường Đại học Giao thông Vận tải

- Năm 2002, Đề tài “Nghiên cứu sử dụng cát biển và nước biển nhiễm mặn làm bê tông xi măng trong xây dựng đường ô tô và công trình phòng hộ ven biển vùng đồng bằng Nam Bộ” của TS Trần Tuấn Hiệp, ThS Lê Văn Bách và ThS Võ Xuân Lý – Đại học Giao thông Vận tải

- Năm 2004, đề tài “Nghiên cứu sử dụng cát biển Quảng Ninh làm bê tông xi măng trong xây dựng đường ô tô” của KS Tô Nam Toàn - Trường Đại học Giao thông Vận tải Cũng trong năm 2004, tại thành phố Hồ Chí Minh, đã có dự án “Công nghệ cải tạo cát nhiễm mặn, nước biển tạo thành cốt liệu cho vữa bê tông” do TS Nguyễn Hồng Bỉnh làm chủ nhiệm dự án Dự án

đã thực hiện xây dựng thí điểm một đoạn đê chắn sóng tại bờ biển ấp Đông Hoà, xã Long Hoà, huyện Cần Giờ làm bằng bê tông chế tạo từ cát biển và nước nhiễm mặn khai thác tại địa phương có sử dụng phụ gia CSSB (phụ gia

do nhóm nghiên cứu chế tạo) Công trình thí điểm đã được nghiệm thu và đánh giá là đạt chất lượng cao

- Năm 2005, đề tài “Nghiên cứu sử dụng cát trắng vùng Quảng Bình, Quảng Trị để chế tạo bê tông xi măng trong xây dựng đường ô tô giao thông nông thôn” của Võ Hồng Sơn;

- Năm 2006, đề tài “Nghiên cứu bê tông cát biển Vũng Tàu, Bình Thuận” của Th.S Lê Văn Bách - Trường Đại học Giao thông Vận tải; đề tài

“Nghiên cứu cát biển khu vực Lăng Cô và Đà Nẵng để chế tạo bê tông xi măng” của Phạm Bá Quốc Thùy; đề tài “Nghiên cứu cát biển khu vực Ninh Thuận, Bình Thuận để chế tạo bê tông xi măng” của Nguyễn Thanh Hiển; đề tài “Nghiên cứu cát biển khu vực Quảng Nam, Quảng Ngãi để chế tạo bê tông

xi măng” của Phạm Ngọc Thùy; đề tài “Nghiên cứu cát biển Cửa Lò – Nghệ

An để sản xuất bê tông xi măng” của Phan Nguyễn Quốc Khánh

- Năm 2007, đề tài “Nghiên cứu cát biển khu vực Hà Tĩnh chế tạo bê tông xi măng trong xây dựng đường ô tô” của Bùi Đức Đại

- Năm 2010, đề tài “Nghiên cứu chế tạo bê tông từ cốt liệu có hàm lượng sét và muối cao để sử dụng vào các mục đích khác nhau” của ThS.Khương Văn Huân – Viện Khoa học Thuỷ lợi miền Nam, tác giả nghiên cứu dùng cát biển để chế tạo bê tông xi măng (thử nghiệm trong môi trường nhiễm mặn, môi trường không khí, môi trường nước có các hàm lượng muối khác nhau) phục vụ xây dựng các công trình hạ tầng nông nghiệp và thủy lợi

Về nghiên cứu cát thiên nhiên hạt mịn làm vật liệu đắp nền đường ô tô, năm 2006, TS Nguyễn Văn Hùng – Trường Đại học Giao thông Vận tải, đã chủ trì đã nghiên cứu việc sử dụng cát thiên nhiên hạt mịn trong xây dựng nền đường đắp trên đất yếu ở khu vực phía Nam, tác giả đã nghiên cứu lý thuyết

và thực nghiệm hiện trường 500m trên tuyến đường Rừng Sác – Cần Giờ, thành phố Hồ Chí Minh Kết quả nghiên cứu cho thấy: Cát hạt mịn đang được khai thác và sử dụng tại Tp Hồ Chí Minh, Vĩnh Long và các nguồn cát tiềm năng (Bến Tre, Trà Vinh, Tiền Giang, Nhà Bè…) hoàn toàn có thể sử dụng

làm vật liệu đắp trong xây dựng nền đường Tuỳ thuộc vào trị số mô đun đàn hồi của cát hạt mịn, các thông số của nền đất yếu, chiều cao lớp cát cần đắp, cấp hạng kỹ thuật của đường và mục đích sử dụng mà có giải pháp sử dụng cát hạt mịn hợp lý Ngoài chức năng làm vật liệu đắp nền đường, cát hạt mịn đang được khai thác ở phía Nam có thể dùng làm tầng đệm cát chứa nước hoặc tầng đệm cát thoát nước – điều này phụ thộc vào chiều dài hành trình thấm, tốc độ lún của nền đắp và hệ số thấm của cát hạt mịn.

Việc triển khai xây dựng các khu kinh tế, các khu công nghiệp tập trung

và khu chế xuất ven biển gắn với phát triển các khu đô thị ven biển đã được Đảng và Nhà nước ta chọn là một trong năm lĩnh vực ưu tiên mang tính chiến lược để tạo đột phá cho sự phát triển kinh tế biển thời kỳ đến năm 2020 và xa hơn Do đó việc đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng cho các khu vực ven biển như: các công trình giao thông, thủy lợi, cơ sở hạ tầng các khu công nghiệp, các khu kinh tế, các khu du lịch, các công trình hải đảo, … sẽ ngày càng gia tăng, nên nhu cầu sử dụng vật liệu tại chỗ, vật liệu địa phương là rất lớn Vì vậy, vấn đề nghiên cứu sử dụng cát biển, nước biển để chế tạo bê tông xi măng là hoàn toàn phù hợp với thực tế Nếu được sử dụng cát biển và nước biển để làm bê tông xi măng xây dựng các công trình ven biển, hải đảo sẽ mang lại hiệu quả kinh tế xã hội rất lớn cho đất nước

Tóm lại, việc nghiên cứu cát biển để chế tạo bê tông xi măng đã được các nước trên thế giới và các nhà khoa học trong nước nghiên cứu một cách

có hệ thống và đã thu được những kết quả khả quan trong công tác xây dựng nền mặt đường ô tô Với nguồn gốc, tính chất và những đặc điểm riêng của cát biển ở tỉnh Phú Yên hy vọng cũng có thể sử dụng nó để chế tạo thành công bê tông xi măng không cốt thép dùng trong xây dựng đường ô tô, cũng như xây dựng các công trình dân dụng và thủy lợi khác

1.3 Các tính chất đặc trưng của cát biển

1.3.1 Sơ lượt nguồn gốc của cát biển

Bờ biển nước ta dài hơn 3.200km nên trữ lượng cát rất dồi dào và có nhiều vùng cát khác nhau Đó là sản phẩm trầm tích dạng sa thạch Đá này chịu tác dụng của ngoại lực đến một thời gian nhất định bị huỷ hoại và bị sóng cuốn vào bờ biển, thích nghi khi tập trung lại thành những vùng cát Quá trình hình thành này kéo dài phân thành từng lớp Ngoài ra trầm tích ở biển còn do các vật liệu ở lục địa mang ra do quá trình phong hoá đất đá; một phần

đá đó vẫn nằm tại chỗ, nhưng phần lớn bị cuốn ra biển Các vật liệu từ lục địa trôi ra hoặc những vật liệu do tác dụng mài mòn của biển đều đọng lại trong các vùng biển thành đá trầm tích

Trầm tích do các vật liệu từ lục địa trôi ra gọi là trầm tích lục nguyên (nguồn từ lục địa), trầm tích do những chất hoá học kết tụ lại gọi là trầm tích hoá học; cuối cùng là những di tích sinh vật, những phần cứng của xác các sinh vật cấu tạo từ cácbonát và oxit silic cùng lắng đọng thành trầm tích hữu

cơ Tất cả các loại đá trầm tích này là nguyên nhân tạo nên những vùng cát không tinh khiết (lẫn tạp chất, muối khoáng…) ở ven biển

Bờ biển nước ta dài 3.260 km nhưng không phải nơi nào cũng có cát như nhau Tuỳ theo độ dốc của bãi biển, trữ lượng vật liệu vụn vỡ và điều kiện thuỷ động học (cường độ và tính chất của sóng), các vùng cát được hình thành rải rác ở bờ biển Tuy nhiên tùy từng nơi, lượng muối NaCl trong cát có thể khác nhau Mô đun độ lớn, thành phần hạt và hàm lượng bụi, bùn, sét, tạp chất hữu cơ, hàm lượng mica, … cũng khác nhau

1.3.2 Các tính chất đặc trưng của cát biển

1.3.2.1 Hàm lượng muối

Cát biển ngậm nhiều muối vì tiếp xúc với nước biển Theo một tài liệu của Anh thì trong 01 lít nước biển có khoảng 20 – 35g muối, nhưng trong 01

lít cát sỏi biển chứa một lượng muối ít hơn nhiều Nếu tỉ lệ mặn của nước biển

là 5% thì độ mặn khái quát tối đa của cát sỏi biển chỉ chiếm 0,16%

Thông thường trong 01kg cát khô có khoảng 10 – 20mg NaCl Tuy nhiên, tuỳ từng nơi lượng muối NaCl trong cát sỏi biển có thể khác nhau Ở các bãi biển, lượng NaCl bằng khoảng 10mg trong 01 kg cát đã được nước mưa rửa sạch, còn ở các bãi cát trong vịnh, do nước bốc hơi nên lượng muối kết tinh và đọng lại trên cát nhiều hơn, có thể lên tới 1.300 mg trong 01kg cát Theo tài liệu của Hà Lan, cát ở cửa sông nước Anh có khoảng 0,004 – 0,01%

và cát biển ở Bắc Băng Dương có lượng NaCl khoảng 0,014 – 0,021%

Theo Viktorov, cát thường lẫn tinh thể thạch cao và NaCl Tiêu chuẩn của Hà Lan quy định lượng ion Cl- trong cát sỏi biển như sau:

- Cát sỏi dùng cho bê tông cốt thép Cl-: 0,05 – 0,01%

- Cát sỏi dùng cho bê tông dự ứng lực Cl-: 0,005 – 0,01 %

Từ năm 1958 – 1964, Viện Kỹ thuật Bộ Giao thông Vận tải (nay là Viện Khoa học Công nghệ Giao thông Vận tải) đã nghiên cứu nhiều loại cát vùng Quảng Ninh, Thái Bình, Tào Xuyên, Ninh Bình và thấy rằng lượng SO3

trong cát biển đều chưa vượt quá phạm vi cho phép của quy phạm Việt Nam Qua kết quả nghiên cứu của một số tác giả thì hàm lượng muối trong cát biển ở một số địa phương ở Việt Nam cũng rất khác nhau: Vũng Tàu 0,01%; Nghệ An 0,084 – 0,092%; Hà Tĩnh 0,013 – 0,026%; Quảng Ninh 1,30 – 1,64%; Ninh Thuận 0,028%

1.3.2.2 Thành phần cấp phối hạt và độ mịn

Cát biển hạt nhỏ được trôi từ sông ra Trong quá trình trôi theo dòng nước, phần lớn các hạt lớn lắng đọng ở đáy sông và khi chảy ra biển chỉ còn lại các hạt nhỏ

Ví dụ ở cửa sông nước Anh có lượng lọt sàng 0,3mm bằng 65 – 76% Ở nước ta, Viện Nghiên cứu Khoa học Thuỷ lợi đã thí nghiệm cát biển ở Quảng

Ninh và Hậu Giang, hai loại cát này đều nhỏ, có mô đun độ lớn nhỏ hơn 1 Ở nước ta, độ mịn của cát biển cũng thay đổi từ độ rất mịn giống như cát đen sông Hồng đến loại trung bình như cát vàng ở Việt Trì Mô đun độ lớn cát biển ở một số địa phương như sau: Quảng Ninh 1,79 – 1,96; Vũng Tàu 0,945; Bình Thuận 1,131; Đà Nẵng 1,72; Quảng Ngãi 1,67; Thừa Thiên Huế 1,84 Tất nhiên trong một loại cát ở một vùng biển nào đó có nhiều cỡ hạt khác nhau Hạt cát biển tròn, nhẵn vì bị nước mài mòn

Sỏi biển cũng có nhiều cỡ hạt, nhưng có đặc điểm mặt ngoài hình dạng tròn và nhẵn mặt

1.3.2.3 Hàm lượng vỏ sò hến

Theo Viktorov, vỏ sò hến là tạp chất rất phổ biến với hàm lượng lớn trong cát biển Nó sẽ tạo ra rất nhiều lỗ hổng ở trong vữa và bê tông khi dùng cát sỏi biển Từ đó sẽ làm giảm độ linh động, cường độ và các tính năng khác của bê tông

Ví dụ, trong cát sỏi biển ở Crum (Liên Xô cũ) có hàm lượng vỏ sò hến khoảng 7 – 8% (trong cát) và 2 – 3% (trong sỏi), có khi hàm lượng này lên tới 24% Ở vùng Odexa (Biển Đen) hàm lượng vỏ sò hến nhỏ hơn 5mm vào khoảng 24 – 45%

Các tiêu chuẩn của Liên Xô cũ OCT 8736 – 62 (tính chất cát trong xây dựng) và OTC 4797 – 56 (bê tông thuỷ công) quy định dùng cát không có vỏ

Cát ở bờ biển nước ta có ít vỏ sò hến, đó cũng là một đặc điểm cần chú

ý Hàm lượng vỏ sò hến trong cát biển: Hà Tĩnh 0,25 – 0,30%; Cửa Lò – Nghệ An 0,3%

Theo tài liệu của Viện Kỹ thuật Bộ Giao thông Vận tải nước ta (nay là Viện Khoa học Công nghệ Giao thông Vận tải) thì hàm lượng ngậm tạp chất hữu cơ bùn, bụi, đất sét trong cát biển không khác cát sông nhiều lắm Hàm lượng bụi, bùn, sét của cát biển ở một số địa phương như sau: Bình Thuận 0,67%; Vũng Tàu 0,457%; Đà Nẵng 1,03%; Thừa Thiên Huế 1,2%; Hà Tĩnh 0,5 – 0,6%; Nghệ An 0,98%

1.4 Các nghiên cứu đã được công bố về ảnh hưởng của cát biển đến tính chất của bê tông xi măng

1.4.1 Các nghiên cứu đã được công bố về ảnh hưởng của cát biển đến tính chất của bê tông xi măng ở nước ngoài

1.4.1.1 Ảnh hưởng do muối đến tính chất của bê tông

Theo tài liệu của Liên Xô cũ, vì cát biển lẫn tinh thể muối ăn không thể dùng được trong bê tông, vì nó ảnh hưởng xấu đến tính chất của bê tông và có khả năng gây ra xâm thực bê tông sau này Đối với bê tông cốt thép thì cát biển càng tuyệt đối không được sử dụng vì chất muối có trong cát biển sẽ gây

rỉ thép

Theo tài liệu của Anh, muối NaCl làm cho xi măng thuỷ hoá nhanh, nhiệt thuỷ hoá nhiều, nhưng nếu hàm lượng NaCl ít (0,5% khối lượng xi

măng) thì không ảnh hưởng đến cường độ của bê tông, còn nếu lượng NaCl lớn hơn thì cường độ mô đun đàn hồi của bê tông giảm đi Hội nghị khoa học

ở Anh năm 1970 thì chưa khẳng định được ảnh hưởng của CaCl2 đối với bê tông, nhưng lưu ý đến ảnh hưởng của các loại muối clorua đối với các tấm tường mỏng nằm trong không khí Các chuyên gia người Anh cho rằng có thể dùng cát biển và nước ngọt để trộn bê tông mà không gây ra trở ngại gì đáng

kể, vì không làm thay đổi tính năng cơ lý và sức bền của bê tông Tuy nhiên khi sử dụng cần lưu ý các vấn đề sau:

- Muối làm tăng rất nhanh tốc độ đông cứng của bê tông mà không cần phụ gia tăng nhanh cứng hóa vào bê tông

- Không nên dùng cốt liệu biển để chế tạo bê tông dự ứng lực vì muối

có khả năng làm han rỉ cốt thép và thép nhỏ dễ bị đứt

Cũng theo tài liệu của Anh, nhiều công trình dân dụng quan trọng ở miền Nam Uelse (Anh) đã dùng cát biển để chế tạo bê tông, trải qua nhiều năm vẫn không thấy hiện tượng hư hỏng và rỉ cốt thép vì bê tông được đầm chặt

Nếu trước khi dùng, cát sỏi biển được rửa bằng nước ngọt thì lượng muối sẽ giảm đi Có thể dùng phương pháp trải mỏng lớp cát sỏi biển để ngoài trời để nước mưa rửa trôi chất muối trong cát sỏi biển Hoặc có thể khai thác sớm cát sỏi biển rồi đổ đống một thời gian để nước mưa làm trôi một phần muối trong cát biển

Theo tài liệu ở Anh, khi dùng cốt liệu biển nếu dùng loại xi măng tốt thì vẫn có thể cho chất lượng bê tông đảm bảo

1.4.1.2 Ảnh hưởng của lượng vỏ sò hến đến tính chất của bê tông

Nói chung vỏ sò hến là chất Canxi Cácbonát CaCO3 có cường độ nhỏ hơn cát thạch anh và có ảnh hưởng đến độ độ linh động cũng như cường độ của bê tông Theo tài liệu của Liên Xô cũ thì lượng vỏ sò hến không được lớn

hơn 5% trong sỏi và 2% trong cát và nhất thiết phải sàng bỏ vỏ sò hến có đường kính lớn hơn 5mm Ngược lại, một tài liệu khác của Liên Xô cũ đã kết luận như sau:

- Trong cát ở Biển Đen, lượng vỏ sò hến chiếm 6% cũng không làm giảm cường độ của bê tông

- Khi hàm lượng vỏ sò hến trong cát đạt tới 4% vẫn có thể dùng cát đó

để chế tạo bê tông mác 600 mà không phải tăng thêm lượng xi măng

- Khi hàm lượng vỏ sò hến trong cát từ 2 – 4%, bê tông vẫn đạt được tính ổn định cao Từ kết luận này, Nhà máy sản xuất cấu kiện bê tông và bê tông cốt thép cường độ thuỷ lợi biển Đen đã chế tạo bê tông và mỗi năm tiết kiệm được 120.000 rúp Cát biển Đen có hàm lượng vỏ sò hến tới 8% khối lượng cát, chủ yếu là canxít

Theo 2 chuyên gia Bapman và Rôdơ, người Anh, vỏ sò hến vẫn có thể dùng lẫn trong cát biển, tuy nhiên vẫn phải loại trừ vỏ sò ốc rỗng ruột vì các loại này có thể làm rỗng bê tông hoặc để phát sinh các vết nứt trong khối bê tông khi chịu lực Cũng theo tài liệu của Anh, để hạn chế tác hại của vỏ sò rỗng và đặc, cần thiết kế cấp phối bê tông hợp lý sao cho các lỗ hổng tạo ra sẽ được xi măng lấp kín và bê tông được chắc chắn, có biện pháp thi công tốt (tăng cường trộn và đầm bê tông) cũng đảm bảo cường độ và tính bền cao Như vậy, theo các tài liệu thì lượng ngậm vỏ sò hến có ảnh hưởng ít nhiều đến tính chất cơ bản của bê tông

1.4.2 Các nghiên cứu đã được công bố về ảnh hưởng của cát biển đến tính chất của bê tông xi măng ở Việt Nam

1.4.2.1 Đề tài “Nghiên cứu sử dụng vật liệu địa phương vùng đồng

bằng sông Cửu Long làm bê tông xi măng trong xây dựng đường ô tô” do PGS.TS Trần Tuấn Hiệp–Trường Đại học Giao thông Vận tải; bài báo khoa học “Bước đầu nghiên cứu sử dụng cát biển Nam Bộ làm bê tông xi măng” và

đề tài “Nghiên cứu bê tông cát biển Vũng Tàu, Bình Thuận” của TS Lê Văn Bách–Trường Đại học Giao thông Vận tải thực hiện đã có một số kết luận về cát biển Vũng Tàu và Bình Thuận như sau:

- Cát biển Vũng Tàu, Bình Thuận là cát mịn có mô đun độ lớn bằng 0,945 – 1,131, cát ở đây khá sạch, hàm lượng sét, bụi bẩn rất bé: 0,004 – 0,67%, hàm lượng mi ca nhỏ 0,165 – 0,255%; Tổng lượng muối bằng 0,01%

- Cường độ bê tông xi măng dùng cát biển không thua kém bê tông xi măng dùng cát vàng nhiều Sau 28 ngày tuổi cường độ bê tông xi măng dùng cát vàng cao hơn bê tông xi măng dùng cát biển từ 5 – 15%

- Mô đun đàn hồi khi nén tĩnh của bê tông xi măng dùng cát biển Bình Thuận, Vũng Tàu đạt được từ 90,3 – 93,7 % so với bê tông xi măng dùng cát vàng thông thường, độ mài mòn của bê tông xi măng dùng cát biển Bình Thuận, Vũng Tàu lớn hơn bê tông xi măng dùng cát vàng thông thường 12 – 13%, độ không xuyên nước của bê tông xi măng dùng cát biển Bình Thuận, Vũng Tàu lớn hơn bê tông xi măng dùng cát vàng thông thường 10,7 – 11,2%

1.4.2.2 Đề tài “Nghiên cứu sử dụng cát biển Quảng Ninh chế tạo bê

tông xi măng trong xây dựng đường ô tô” của PGS.TS Trần Tuấn Hiệp và TS

Tô Nam Toàn–Trường Đại học Giao thông Vận tải thực hiện đã có một số kết luận về cát biển Quảng Ninh như sau:

- Cát biển Quảng Ninh là cát mịn có mô đun độ lớn bằng 1,79 – 1,96, hàm lượng bụi, bùn, sét: 0,01 – 1,56%, hàm lượng muối bằng 1,30 – 1,64%

- Cường độ bê tông xi măng dùng cát biển thấp hơn bê tông xi măng dùng cát vàng 5 – 10% Sau 28 ngày tuổi bê tông xi măng dùng cát biển vẫn tăng trưởng cường độ đáng kể, cường độ bê tông xi măng cát biển ở 60 ngày tuổi cao hơn 28 ngày tuổi 5 – 10%

1.4.2.3 Dự án “Công nghệ cải tạo cát nhiễm mặn, nước biển tạo thành

cốt liệu cho vữa bê tông” do TS Nguyễn Hồng Bỉnh – Hội Khoa học kỹ thuật

xây dựng Thành phố Hồ Chí Minh làm chủ nhiệm đã đưa ra một số kết luận như sau:

- Nguyên nhân phá hoại vữa, bê tông khi dùng vật liệu nhiễm mặn và sét và lẫn sét:

+ Với sét, trong cát ẩm và trong nước (có phù sa) hạt sét đã trương nở nên khi vữa khô sẽ co ngót gây rạn nứt

+ Với muối, trong nước NaCl phân ly thành Na+ và Cl- khi gặp xi măng trong đó có Fe2O3, MgO, Al2O3 cũng phân ly trong quá trình thuỷ hoá xi măng gây nên các thành phần Fe+++, Al+++ và Mg++ hút các ion Cl- tạo nên các phức tan Sắt Clorua, Magie Clorua tác dụng với nước thành các Hydroxid Fe(OH)3, Al(OH)3, Mg(OH)2 không bền, xốp và trương nở nhiều lần nên khi vữa khô sẽ bị nứt, còn Na+ kết hợp với nước tạo thành NaOH cản trở sự đông kết của vữa

- Chế tạo ra chất phụ gia CSSB dùng cho bê tông xi măng sử dụng cát biển và nước biển Đưa ra công nghệ MICLAYCO để chế tạo vữa bê tông xi măng sử dụng cát biển, nước biển có sử dụng phụ gia CSSB

1.4.2.4 Các đề tài nghiên cứu về sử dụng cát biển để chế tạo bê tông xi

măng như: đề tài “Nghiên cứu sử dụng cát trắng vùng Quảng Bình, Quảng Trị

để chế tạo bê tông xi măng trong xây dựng đường ô tô giao thông nông thôn” của Võ Hồng Sơn; đề tài “Nghiên cứu cát biển khu vực Lăng Cô và Đà Nẵng

để chế tạo bê tông xi măng” của Phạm Bá Quốc Thùy; đề tài “Nghiên cứu cát biển khu vực Ninh Thuận, Bình Thuận để chế tạo bê tông xi măng” của Nguyễn Thanh Hiển; đề tài “Nghiên cứu cát biển khu vực Quảng Nam, Quảng Ngãi để chế tạo bê tông xi măng” của Phạm Ngọc Thùy; đề tài

“Nghiên cứu cát biển khu vực Hà Tĩnh chế tạo bê tông xi măng trong xây dựng đường ô tô” của Bùi Đức Đại; đề tài “Nghiên cứu cát biển Cửa Lò – Nghệ An để sản xuất bê tông xi măng” của Phan Nguyễn Quốc Khánh Kết

quả nghiên cứu cho thấy:

- Cát biển ở các địa phương nghiên cứu nêu trên là có mô đun độ lớn bằng 0,954 – 2,16, tương đối sạch, các tạp chất thấp, hàm lượng bụi, bùn, sét

từ 0,084 – 1,02%, hàm lượng mi ca nhỏ 0,0 – 0,55%; hàm lượng muối từ 0,016 – 0,096%

- Có thể sử dụng cát biển để chế tạo bê tông xi măng không cốt thép dùng trong xây dựng Sau 28 ngày tuổi cường độ bê tông xi măng dùng cát vàng cao hơn bê tông xi măng dùng cát biển từ 3 – 12%

1.4.2.5 Năm 2010, đề tài “Nghiên cứu chế tạo bê tông từ cốt liệu có

hàm lượng sét và muối cao để sử dụng vào các mục đích khác nhau” của ThS Khương Văn Huân – Viện Khoa học Thuỷ lợi miền Nam, tác giả nghiên cứu dùng cát biển để chế tạo bê tông xi măng phục vụ xây dựng các công trình hạ tầng nông nghiệp và thủy lợi Kết quả nghiên cứu cho thấy sử dụng cát biển nhiễm mặn không ảnh hưởng đáng kể tới sự phát triển cường độ bê tông, tuy nhiên do cát biển là loại hạt mịn nên lượng xi măng dùng cao hơn thông thường Tác giả kiến nghị có thể dùng cát biển để chế tạo bê tông khi thỏa mãn tổng lượng ion clo không quá 1,9 kg/1m3 bê tông

1.5 Tình hình khai thác và sử dụng cát biển

1.5.1 Tình hình khai thác và sử dụng cát biển ở trên thế giới

Cát biển đã được nhiều nước trên thế giới tiến hành khai thác phục vụ cho xây dựng cơ sở hạ tầng từ nửa cuối thế kỷ XX

Các nước ở Châu Âu như Hà Lan, Anh, Đan Mạch, Đức, Pháp, … đã tiến hành khai thác cát, sỏi biển để chế tạo bê tông, san lấp mặt bằng… phục

vụ cho công tác xây dựng trong nước và cả cho xuất khẩu với khối lượng khai thác hằng năm lên đến hàng chục triệu tấn Trong đó, Hà Lan là quốc gia khai thác cát sỏi biển lớn nhất ở Châu Âu (xem bảng 1.1)

Bảng 1.1 Tổng lượng cát sỏi biển khai thác ở Châu Âu từ năm 1989-2005

Trong tương lai các nước ở Châu Âu vẫn tiếp tục khai thác một khối lượng lớn cát sỏi biển phục vụ cho các công trình xây dựng Cụ thể, theo dự báo nhu cầu khai thác cát, sỏi biển đến 2020, hàng năm Hà Lan cần khai thác khoảng 20 triệu tấn sỏi biển, 23 triệu tấn cát biển để chế tạo bê tông và 53 triệu tấn cát biển để san lấp mặt bằng…

Ngoài ra, một số nước khác như Ấn Độ, Đài Loan, Singapore,… cũng

đã tiến hành khai thác cát biển để phục vụ cho xây dựng cơ sở hạ tầng như đổ

bê tông, san lấp mặt bằng, …

1.5.2 Tình hình khai thác và sử dụng cát biển ở Việt Nam

Ở Việt Nam, cát biển cũng đã bắt đầu được khai thác để phục vụ cho xây dựng bắt đầu từ thời kỳ Pháp, Mỹ xâm lược và cai trị miền Nam, đó là việc sử dụng cát gia cố xi măng, bitum để làm móng mặt đường sân bay như

ở sân bay Phú Bài (Huế), sân bay Chu Lai (Quảng Nam - Đà Nẵng) và dùng làm móng mặt đường bê tông nhựa trên Quốc lộ 1A (đoạn qua thị xã Vĩnh Điện, tỉnh Quảng Nam, đoạn qua thị xã Mộ Đức tỉnh Quảng Ngãi)

Năm 2004, trong khuôn khổ Dự án “Công nghệ cải tạo cát nhiễm mặn, nước biển tạo thành cốt liệu cho vữa bê tông” của TS Nguyễn Hồng Bỉnh – Hội Khoa học kỹ thuật xây dựng Thành phố Hồ Chí Minh, nhóm nghiên cứu cũng đã khai thác cát biển và nước nhiễm mặn tại bờ biển Cần Giờ để chế tạo

bê tông xi măng có sử dụng phụ gia CSSB (phụ gia do nhóm nghiên cứu chế tạo) làm thí điểm một đoạn đê chắn sóng tại bờ biển ấp Đông Hoà, xã Long Hoà, huyện Cần Giờ, với khối lượng bê tông hơn 2.150 m3

Năm 2006, đề tài “Nghiên cứu việc sử dụng cát thiên nhiên hạt mịn trong xây dựng nền đường đắp trên đất yếu ở khu vực phía Nam” do TS Nguyễn Văn Hùng chủ trì Đã sử dụng cát thiên nhiên hạt mịn để xây dựng nền đường đắp trên đất yếu trong đoạn đường thực nghiệm hiện trường, dài 500m trên tuyến đường Rừng Sác – Cần Giờ, thành phố Hồ Chí Minh

Trong thời gian gần đây, ở nhiều địa phương ven biển ở nước ta đã tiến hành khai thác cát biển để san lấp mặt bằng nhằm hạ giá thành xây dựng và xuất khẩu: như Quảng Ninh, Vũng Tàu, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Quảng Ngãi, Sóc Trăng, Phú Yên… ở một số nơi người dân đã khai thác cát biển để xây dựng nhà ở, hoặc đúc gạch táp lô để xây nhà

Hiện nay, tỉnh Phú Yên đang triển khai thi công dự án tuyến đường đô

thị ven biển từ Nam cầu Hùng Vương đến Bắc cầu Đà Nông giai đoạn 2 cũng khai thác cát biển tại chỗ (điều phối đào đắp) để đắp nền đường với khối lượng là 179.000 m3

Năm 2009 – 2010, tỉnh Phú Yên đã triển khai thực hiện 02 dự án: Nạo vét bồi lấp cảng cá Tiên Châu – huyện Tuy An và Nạo vét cửa biển Đà Diễn – thành phố Tuy Hòa với tổng khối lượng cát biển nạo vét 1.170.000 m3 (Tiên Châu: 425.000 m3, Đà Diễn: 745.000 m3) Để bù đắp chi phí nạo vét, đơn vị thi công đã tận thu cát biển để xuất khẩu Hiện nay, dự án hạ tầng đô thị Nam thành phố Tuy Hòa đang triển khai thực hiện đầu tư với diện tích 380ha, dự kiến sẽ nạo vét khoảng 1,675 triệu m3 cát nhiễm mặn ở cửa sông Đà Diễn để san nền cho 128ha đất của dự án

1.6 Vật liệu cát biển ở khu vực Nam Trung Bộ và khả năng áp dụng của bê tông xi măng ở khu vực

1.6.1 Nguồn vật liệu cát biển ở khu vực Nam Trung Bộ

Với đặc điểm tình hình thực tế của khu vực, qua khảo sát điều tra cho thấy hầu hết các tỉnh Nam Trung Bộ, dọc theo ven biển có trữ lượng cát biển rất lớn, có chất lượng tốt, lộ thiên, dễ khai thác và vận chuyển Cát biển ở khu vực này là cát nhỏ, hạt mịn, màu trắng, xám trắng Cát này có trên diện rất rộng, chạy dài dọc theo ven biển các tỉnh Nam Trung Bộ, diện tích khoảng 200.000 ha, có khu vực cát mịn rộng hàng chục, hàng trăm hecta làm cho việc xây dựng các tuyến đường giao thông nông thôn, giao thông liên xã, giao thông liên huyện rất khó khăn Muốn xây dựng đường ô tô ở khu vực này phải vận chuyển đất, cát vàng, đá từ nơi khác đến để xây dựng nền, mặt đường Cự

li vận chuyển vật liệu xây dựng rất xa làm cho giá thành xây dựng đường tăng lên rất cao, đồng thời làm tăng lưu lượng xe trên các tuyến đường khác (do xe vận chuyển vật liệu thi công), giảm tuổi thọ và gây tốn kém tiền duy tu sửa

chữa đường của các tuyến đường đã có

Mặt khác, việc vận chuyển vật liệu thi công từ đất liền ra các hải đảo và thi công các công trình ven biển như đê chắn sóng, kè biển, công trình phòng

hộ ven biển là rất khó khăn và tốn kém

Qua phân tích nêu trên cho thấy việc nghiên cứu loại vật liệu mới cát biển ở các tỉnh Nam Trung Bộ nói chung và ở tỉnh Phú Yên nói riêng, để chế tạo bê tông xi măng dùng trong xây dựng móng, mặt đường ô tô hiện nay ở khu vực này có ý nghĩa khoa học và thực tiễn rất lớn Nếu đưa loại vật liệu cát biển ở tỉnh Phú Yên chế tạo bê tông xi măng trong xây dựng móng, mặt đường ô tô thay cho các loại vật liệu thường dùng trong xây dựng đường thì

có thể hạ giá thành xây dựng, góp phần làm phong phú và đa dạng các loại vật liệu dùng trong xây dựng móng, mặt đường ô tô ở địa phương

1.6.2 Cát biển hạt mịn để chế tạo bê tông xi măng trong khu vực và khả năng ứng dụng của loại vật liệu này trong xây dựng nền, mặt đường ô

tô

Việc nghiên cứu, sử dụng vật liệu cát biển để chế tạo bê tông xi măng dùng trong xây dựng đường sân bay và đường ô tô đã có từ những năm thực dân Pháp, Mỹ xâm lượt miền Nam Việt Nam Trong thời gian này, Pháp, Mỹ

đã dùng cát mịn làm bê tông xi măng để xây dựng đường sân bay ở Phú Bài thành phố Huế, đường sân bay Chu Lai ở Đà Nẵng và làm móng mặt đường

bê tông nhựa trên Quốc lộ 1A, đoạn đường đi qua thị xã Vĩnh Điện - tỉnh Quảng Nam, đoạn đi qua Mộ Đức - tỉnh Quảng Ngãi, đoạn đường ở thị xã Sông Cầu - tỉnh Phú Yên Kết quả sau nhiều năm sử dụng tuy chưa được tổng kết đánh giá nhưng thực tế cho thấy nền, mặt đường hiện nay vẫn sử dụng tốt Trong những năm 1993 – 1998, việc sử dụng cát mịn để xây dựng đường đã được quan tâm và chú ý như việc dùng cát trắng để xây dựng nền đường tôn cao và mở rộng đoạn đường Quốc lộ 1A qua khu vực Lệ Thủy,

tỉnh Quảng Bình theo thẩm định thiết kế bản vẽ thi công của Sở Giao thông Vận tải Quảng Bình Để tôn cao và mở rộng nền đường, người ta dùng cát mịn đắp nền đường, sau đó dùng lớp cấp phối đất đồi để gia cố, bảo vệ mái taluy và đắp lớp đất trên cùng của nền đường, sau đó thi công móng mặt đường thông thường lên trên Kết cấu và phương pháp thi công tương tự như trên cũng đã được tỉnh Quảng Trị áp dụng để xây dựng tuyến đường từ ngã tư Soòng đi cảng Cửa Việt Xây dựng đoạn đường vào khu công nghiệp lọc dầu Dung Quất, Quảng Ngãi Nhiều địa phương đã áp dụng phương pháp trên để thi công đường giao thông liên thôn, liên xã, liên huyện

Năm 2002, tỉnh Phú Yên đã triển khai dự án tuyến đường đô thị ven biển Hùng Vương dài 7,5km, chỉ giới đường đỏ 36m, nền đường tự nhiên hoàn toàn là cát biển Những đoạn nền đường đắp sử dụng cát biển đắp đến cao độ thiết kế, sau đó đắp lên trên 1 lớp cấp phối sỏi đỏ dày 50cm và thi công kết cấu móng, mặt đường, gia cố mái taluy Qua thời gian khai thác tuyến đường đến nay vẫn ổn định và sử dụng tốt Trong những năm gần đây, kết cấu nêu trên đã áp dụng cho các tuyến đường nội thị ven biển như: đường Trần Phú, đường Nguyễn Hữu Thọ, đường Độc Lập – Long Thủy, đường kè Bạch Đằng, đường kè bờ Nam thành phố Tuy Hòa, đường Bắc cầu An Hải –Gành Đá Đĩa và các tuyến đường giao thông nông thôn ven biển

Hiện nay, tỉnh Phú Yên đang triển khai thi công tuyến đường ven biển

từ Nam cầu Hùng Vương đến Bắc cầu Đà Nông giai đoạn 2 (thuộc quy hoạch tuyến đường bộ ven biển Việt Nam, đây là tuyến đường nằm ở phía Bắc của Khu kinh tế Nam Phú Yên – là một trong 15 Khu kinh tế ven biển đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt), dài 15,5 km, bề rộng nền đường 26m, được thiết kế và thi công với kết cấu nền đường như trên, sử dụng cát biển để đắp nền đường với khối lượng là 179.000 m3

Hình 1.1 Nền đường đắp bằng cát biển

của dự án Kè bờ Nam Tp Tuy Hòa

Hình 1.2 Thi công lớp cấp phối sỏi đỏ trên nền cát biển của dự án Nam cầu Hùng Vương đến Bắc cầu Đà Nông

Theo kết quả khảo sát thăm dò về nguồn tài nguyên khoáng sản của

miền Trung thì trữ lượng cát hạt nhỏ lên đến 957 triệu m3, tập trung chủ yếu ở vùng Nam Trung Bộ Riêng ở tỉnh Phú Yên cát biển được bố trí dọc theo các các huyện, thị xã, thành phố ven biển, với trữ lượng hàng trăm triệu mét khối Cát biển tập trung nhiều nhất ở một số khu vực như: khu vực xã Hòa Tâm, Hòa Hiệp Nam - huyện Đông Hòa; khu vực phường 9, xã Bình Kiến – thành phố Tuy Hòa; khu vực xã An Hải, An Chấn, An Ninh Đông – huyện Tuy An; khu vực các xã Xuân Hải, Xuân Hòa, Xuân Thịnh – thị xã Sông Cầu

Khu vực Nam Trung Bộ có đặc điểm địa lý tự nhiên rất phức tạp, trải dài theo dọc bờ biển, với chiều dài trên 1.000km bờ biển Các công trình xây dựng vùng ven biển chịu nhiều ảnh hưởng của mưa bão, lũ lụt thường xuyên Nên việc lựa chọn, sử dụng loại vật liệu địa phương rẻ tiền để xây dựng các công trình mang tính ổn định lâu dài là hết sức cần thiết và cấp bách Trong

đó việc nghiên cứu, khai thác cát biển ở tỉnh Phú Yên để chế tạo bê tông xi măng trong xây dựng đường ô tô là hoàn toàn khả thi, góp phần làm phong phú và đa dạng các loại vật liệu dùng trong xây dựng móng, mặt đường ô tô ở địa phương

Chương 2: NGHIÊN CỨU CÁT BIỂN Ở TỈNH PHÚ YÊN

2.1 Khái quát đặc điểm tự nhiên, tình hình kinh tế - xã hội tỉnh Phú Yên

2.1.1 Khái quát đặc điểm tự nhiên tỉnh Phú Yên

Phú Yên là tỉnh Duyên hải Nam Trung Bộ, nằm ở phía Đông dãy Trường Sơn Phía Bắc giáp tỉnh Bình Định, phía Nam giáp tỉnh Khánh Hòa, phía Tây giáp tỉnh Đắk Lắk và Gia Lai, phía Đông giáp biển Đông Cách thủ

đô Hà Nội 1.160km, cách thành phố Hồ Chí Minh 560km Đồi núi chiếm 70% diện tích, địa hình dốc từ Tây sang Đông và bị chia cắt mạnh Diện tích

tự nhiên: 5.060km2, dân số trung bình 863 nghìn người, có 9 đơn vị hành chính gồm: Thành phố Tuy Hòa, thị xã Sông Cầu, các huyện: Đông Hòa, Tây Hòa, Sông Hinh, Đồng Xuân, Sơn Hòa, Phú Hòa, Tuy An

Hình 2.1 Bản đồ khu vực Nam Trung Bộ Hình 2.2 Bản đồ hành chính tỉnh Phú Yên

Khí hậu nóng ẩm, nhiệt đới gió mùa, chịu ảnh hưởng của khí hậu đại dương và chia làm hai mùa rõ rệt Mùa khô từ tháng Giêng đến tháng 8; Mùa

mưa từ tháng 9 đến tháng 12; Tổng số giờ nắng trung bình từ 2.300 – 2.500 giờ/năm Nhiệt độ trung bình năm dao động trong khoảng từ 24,10C – 26,60C

Độ ẩm tương đối trung bình năm khoảng 80 – 82% Lượng mưa trung bình năm 1.930mm

Hệ thống giao thông thuận lợi: Nằm cạnh trục Quốc lộ 1A đi qua Phú Yên và trục đường sắt Bắc – Nam dài 120km Có Quốc lộ 25 và Quốc lộ 29 nối với các tỉnh Tây Nguyên

- Đường bộ: Toàn Tỉnh có 1.973,6km đường bộ (trong đó: đường Quốc

lộ dài 293,78km; đường Tỉnh dài 289,15km; đường Huyện dài 501,25km; đường xã, liên xã, thôn dài 864,72km; đường Đô thị dài 44,75km) Về chất lượng mạng lưới đường bộ: Đường bê tông xi măng 62km chiếm 3,14%; đường bê tông nhựa 307,1km chiếm 15,56%; đường láng và thấm nhập nhựa 178,7km chiếm 9,05%; đường đá dăm: 19,6km chiếm 0,99%; đường cấp phối đồi và đất: 1.406,3km chiếm 71,25%

- Đường sắt: Chiều dài đường sắt đi qua tỉnh 96km

- Đường thủy: Cảng Vũng Rô nằm về phía Đông Nam của Tỉnh

- Đường hàng không: Sân bay Tuy Hòa, hiện nay đang khai thác 02 tuyến đường bay Tuy Hòa – Tp Chí Minh và Tuy Hòa – Hà Nội

Đường bờ biển dài 189 km Hệ thống sông ngòi chính, bao gồm sông

Ðà Rằng (gọi là sông Ba) dài 350km với lưu vực 1.900 km2, sông Bàn Thạch dài 50km với lưu vực 590 km2

Phú Yên có nguồn khoáng sản dồi dào, trữ lượng lớn như: đá Granite

màu, Diatomite, Bauxit, Fluorit, nước khoáng, than bùn và vàng sa khoáng

Về khoáng sản làm vật liệu xây dựng thông thường chủ yếu ở tỉnh Phú Yên gồm: đá xây dựng, cát xây dựng và đất sét

- Đá xây dựng chủ yếu là đá bazan, granite Chất lượng đá rất tốt, cường

độ cao, đáp ứng về các yêu cầu về đá xây dựng thông thường như: đá dăm, cấp