Nghiên cứu đặc điểm cơ bản nguồn vật liệu xây dựng tự nhiên trong trầm tích đệ tứ vùng quảng trị thừa thiên huế và giải pháp quản lý, sử dụng

Trong quá trình thực hiện luận án, nghiên cứu sinh nhận được sự quan tâm, giúp đỡ, góp ý có hiệu quả của các thầy, cô giáo Khoa Địa lý - Địa chất, Phòng Đào tạo Sau đại học - Trường Đại

LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA CHẤT HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 GS TSKH NGUYỄN THANH

2 PGS.TS ĐỖ QUANG THIÊN

HUẾ, NĂM 2021

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Luận án với đề tài “Nghiên cứu đặc điểm cơ bản nguồn vật

liệu xây dựng tự nhiên trong trầm tích Đệ Tứ vùng Quảng Trị - Thừa Thiên Huế và giải pháp quản lý, sử dụng” là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nghiên cứu nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác

Thừa Thiên Huế, tháng 6 năm 2021

Tác giả

Đặng Quốc Tiến

Trong quá trình thực hiện luận án, nghiên cứu sinh nhận được sự quan tâm, giúp đỡ, góp ý có hiệu quả của các thầy, cô giáo Khoa Địa lý - Địa chất, Phòng Đào tạo Sau đại học - Trường Đại học Khoa học Huế; Trường Đại học Mỏ - Địa chất; Cục Kiểm soát hoạt động khoáng sản miền Trung - Tổng cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam; Đoàn Quy hoạch và Điều tra Tài nguyên nước 708; Sở Tài nguyên

và Môi trường các tỉnh Thừa Thiên Huế và Quảng Trị; Công ty cổ phần Tư vấn thiết kế giao thông Thừa Thiên Huế; Công ty cổ phần Đầu tư xây dựng SDC; một

số công ty về thăm dò, khai thác khoáng sản, tư vấn về công trình giao thông, dân dụng; các bạn đồng nghiệp; Tạp chí Địa chất; Viện Địa chất - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam; Trung tâm phân tích thí nghiệm địa chất… Nhân dịp này nghiên cứu sinh xin chân thành cám ơn sự quan tâm, giúp đỡ quý báu đó

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC BẢNG viii

DANH MỤC HÌNH ẢNH xi

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài luận án 1

2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài luận án 3

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu đề tài luận án 3

4 Nhiệm vụ của đề tài luận án 3

5 Phương pháp luận nghiên cứu đề tài luận án 4

6 Luận điểm bảo vệ của đề tài luận án 6

7 Những điểm mới của đề tài luận án 7

8 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 7

9 Cấu trúc đề tài luận án 7

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU, TÌM KIẾM, THĂM DÒ, KHAI THÁC VẬT LIỆU KHOÁNG XÂY DỰNG TỰ NHIÊN 8

1.1 Vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên 8

1.2 Tình hình nghiên cứu, tìm kiếm, thăm dò, khai thác và sử dụng vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên ở trên thế giới và Việt Nam 10

1.2.1 Trên thế giới 10

1.2.2 Ở Việt Nam 15

1.3 Tình hình cấp phép khai thác vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên vùng nghiên cứu 27

CHƯƠNG 2.ĐẶC ĐIỂM ĐỊA TẦNG ĐỆ TỨ VÙNG NGHIÊN CỨU 32

2.1 Vị trí địa lý vùng nghiên cứu trầm tích Đệ Tứ 32

2.2 Đặc điểm địa tầng Đệ Tứ vùng nghiên cứu 33

2.2.1 Lịch sử nghiên cứu 33

2.2.2 Thang địa tầng Đệ Tứ vùng nghiên cứu 35

2.2.3 Đặc điểm địa tầng Đệ Tứ 42

CHƯƠNG 3 ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA NGUỒN VẬT LIỆU KHOÁNG XÂY DỰNG TỰ NHIÊN VÙNG NGHIÊN CỨU 70

3.1 Đặc điểm phân bố vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên 71

3.1.1 Theo chiều sâu phân bố 72

3.1.2 Theo diện tích phân bố 72

3.2 Đánh giá tài nguyên dự báo và khả năng khai thác, sử dụng 79

3.2.1 Tài nguyên dự báo của các thành tạo vật liệu xây dựng vùng nghiên cứu 79

3.2.2 Khả năng khai thác, sử dụng vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên 81

3.3 Kết quả nghiên cứu chất lượng các vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên 82

3.3.1 Nhóm đất hạt mịn (đất loại sét) 82

3.3.2 Nhóm vật liệu khoáng xây dựng hạt thô 89

3.3.3 Phân bố vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên và tài nguyên xuất lộ có thể khai thác được 109

CHƯƠNG 4 MỘT SỐ GIẢI PHÁP QUẢN LÝ, SỬ DỤNG NGUỒN VẬT LIỆU KHOÁNG XÂY DỰNG TỰ NHIÊN TRONG TRẦM TÍCH ĐỆ TỨ VÙNG NGHIÊN CỨU 116

4.1 Phương pháp tiếp cận trong điều tra cơ bản, tìm kiếm - thăm dò và những tồn tại trong hoạt động khoáng sản 116

4.1.1 Phương pháp tiếp cận trong điều tra cơ bản, tìm kiếm, thăm dò khoáng sản 116

4.1.2 Một số tồn tại trong việc tiếp cận điều tra và quản lý khoáng sản 117

4.2 Hiện trạng quy hoạch nguồn vật liệu khoáng xây dựng vùng nghiên cứu118 4.3 Một số giải pháp quản lý, sử dụng vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên 126

4.3.1 Nhóm các giải pháp về cơ chế, chính sách 126

4.3.2 Nhóm các giải pháp về kỹ thuật 130 4.3.3 Nhóm các giải pháp về khai thác, sử dụng hợp lý và bảo vệ môi trường, phát triển bền vững 134 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 136 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 139 TÀI LIỆU THAM KHẢO 140

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trường

ĐCCT Địa chất công trình ĐCTV Địa chất thủy văn MTĐC Môi trường địa chất

JIS Tiêu chuẩn Nhật

KT -XH Kinh tế - xã hội KTKS Khai thác khoáng sản QLNN Quản lý nhà nước TPVC Thành phần vật chất TPKV Thành phần khoáng vật TCCL Tính chất cơ lý

TCXD Tiêu chuẩn xây dựng TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam UBND Ủy ban nhân dân

Wtn Độ ẩm tự nhiên

w Khối lượng thể tích tự nhiên

C Khối lượng thể tích khô

S Khối lượng riêng

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Phân cấp trữ lượng, tài nguyên khoáng sản của Liên hợp quốc 15

Bảng 1.2 Nguyên liệu khoáng mềm rời tự nhiên làm vật liệu xây dựng ở nước ta 18 Bảng 1.3 Phân cấp tài nguyên, trữ lượng khoáng sản rắn năm 1979 18

Bảng 1.4 Phân cấp trữ lượng và tài nguyên khoáng sản rắn 20

Bảng 1.5 Quy định thành phần hóa học đất loại sét sản xuất gạch 22

Bảng 1.6 Quy định về kích cỡ hạt đất loại sét sản xuất gạch 22

Bảng 1.7 Quy định các chỉ tiêu cơ lý đất loại sét sản xuất gạch 22

Bảng 1.8 Quy định thành phần hóa học đất loại sét sản xuất ngói 22

Bảng 1.9 Quy định chỉ tiêu cỡ hạt đất loại sét sản xuất ngói 23

Bảng 1.10 Quy định tính chất cơ lý đất loại sét sản xuất ngói 23

Bảng 1.11 Quy đinh thành phần hạt của cát tự nhiên sử dụng cho sản xuất bê tông 25

Bảng 1.12 Hàm lượng các tạp chất trong cát 26

Bảng 1.13 Hàm lượng ion Cl- trong cát mịn 26

Bảng 1.14 Tiêu chuẩn cát xây tô 27

Bảng 1.15 Bảng thống kê các mỏ vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế 28

Bảng 1.16 Bảng thống kê các mỏ vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên trên địa bàn tỉnh Quảng Trị 29

Bảng 2.1 Thực trạng nghiên cứu, phân chia địa tầng Đệ Tứ đồng bằng ven biển vùng nghiên cứu 37

Bảng 2.2 Thang địa tầng Đệ Tứ 41

Bảng 3.1 Tiềm năng, khả năng khai thác vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên trong trầm tích Đệ Tứ vùng nghiên cứu 70

Bảng 3.2 Độ sâu mái, bề dày các thành tạo vật liệu khoáng xây dựng Đệ Tứ vùng nghiên cứu 73

Bảng 3.3 Kết quả đánh giá tài nguyên dự báo các loại vật liệu khoáng xây dựng vùng nghiên cứu 80

Bảng 3.4 Thành phần khoáng vật vật liệu khoáng hạt mịn Đệ Tứ vùng nghiên cứu 84 Bảng 3.5 Thành phần hóa học các thành tạo vật liệu khoáng hạt mịn Đệ Tứ vùng nghiên cứu 84 Bảng 3.6 Thành phần hóa học của sét gạch ngói vùng nghiên cứu 86 Bảng 3.7 Thành phần độ hạt của vật liệu sét gạch ngói vùng nghiên cứu 87 Bảng 3.8 Thành phần hạt, hệ số độ hạt thành tạo vật liệu khoáng trầm tích Đệ Tứ 89 Bảng 3.9 Thành phần khoáng vật vật liệu khoáng hạt thô Đệ Tứ vùng nghiên cứu 90 Bảng 3.10 Thành phần hóa học các thành tạo vật liệu khoáng hạt thô Đệ Tứ vùng nghiên cứu 90 Bảng 3.11 Kết quả thăm dò cát cuội sỏi xây dựng vùng nghiên cứu 91 Bảng 3.12 Thành phần hạt các mẫu cát trầm tích biển Pleistocen thượng phần trên 92 Bảng 3.13 Kết quả phân tích thành phần khoáng vật các mẫu trầm tích biển Pleistocen thượng phần trên 93 Bảng 3.14 Thành phần hóa học các mẫu trầm tích biển Pleistocen thượng phần trên 94 Bảng 3.15 Kết quả phân tích cơ lý các mẫu cát biển Pleistocen thượng phần trên 94 Bảng 3.16 Tổng hợp giá trị tính chất công nghệ mẫu cát biển Pleistocen thượng phần trên 95 Bảng 3.17 Thành phần hạt các mẫu cát trầm tích biển Holocen trung 98 Bảng 3.18 Kết quả phân tích khoáng vật các mẫu cát trầm tích biển Holocen trung 99 Bảng 3.19 Thành phần hóa học các mẫu cát trầm tích biển Holocen trung 99 Bảng 3.20 Tính chất cơ lý các mẫu cát cát trầm tích biển Holocen trung 100 Bảng 3.21 Tổng hợp giá trị tính chất công nghệ các mẫu cát biển Holocen trung 101 Bảng 3.22 Thành phần hạt cát nguồn gốc hỗn hợp biển, biển gió Holocen thượng 102 Bảng 3.23 Kết quả phân tích trọng sa 5 mẫu cát biển, biển gió Holocen thượng 102 Bảng 3.24 Thành phần hóa học các mẫu cát biển, biển gió Holocen thượng 103

Bảng 3.25 Tính chất cơ lý các mẫu cát biển, biển gió Holocen thượng 103 Bảng 3.26 Tổng hợp tính chất công nghệ cát biển, biển gió Holocen thượng 104 Bảng 3.27 Thành phần hạt (%) cát xám trắng trầm tích biển Holocen trung ở một số

mỏ vùng nghiên cứu 105 Bảng 3.28 Thành phần hóa học và trữ lượng cát thủy tinh các mỏ 106 Bảng 3.29 Giá trị tổng hợp một số đặc trưng về tính chất xây dựng của đất rời vùng nghiên cứu 107 Bảng 3.30 Giá trị tổng hợp một số đặc trưng về tính chất xây dựng của đất dính và đất đặc biệt vùng nghiên cứu 108 Bảng 3.31 Kết quả tính toán tài nguyên dự báo các loại vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên xuất lộ trên mặt vùng nghiên cứu 114 Bảng 4.1 Các mỏ cát sỏi lòng sông quy hoạch khai thác, sử dụng đến năm 2020 ở tỉnh Quảng Trị 119 Bảng 4.2 Các mỏ cát sỏi lòng sông quy hoạch thăm dò, khai thác, sử dụng đến năm

2020 ở tỉnh Quảng Trị 120 Bảng 4.3 Quy hoạch thăm dò, khai thác, sử dụng cát sỏi trên địa bàn tỉnh Quảng Trị giai đoạn 2021 - 2030 120 Bảng 4.4 Quy hoạch thăm dò, khai thác cát xây dựng tự nhiên ở Thừa Thiên Huế 121 Bảng 4.5 Tài nguyên cát xây dựng nội đồng ở tỉnh Thừa Thiên Huế (2008) 122 Bảng 4.6 Các mỏ sét gạch ngói quy hoạch khai thác, sử dụng đến năm 2020 ở tỉnh Quảng Trị 123 Bảng 4.7 Các mỏ sét gạch ngói quy hoạch thăm dò khai thác, sử dụngđến năm 2020

ở tỉnh Quảng Trị 124 Bảng 4.8 Quy hoạch thăm dò, khai thác, sử dụng sét gạch ngói trên địa bàn tỉnh Quảng Trị giai đoạn 2021 - 2030 125 Bảng 4.9 Quy hoạch thăm dò, khai thác và sử dụng tài nguyên sét gạch ngói tỉnh Thừa Thiên Huế đến năm 2020 định hướng đến năm 2030 125

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Sơ đồ vị trí vùng Quảng Trị -Thừa Thiên Huế (Cục Đo đạc và Bản đồ

Việt Nam) 32

Ảnh 2.1 Ảnh viễn thám thể hiện địa hình bề mặt nghiên cứu (theo ảnh Landsat-8, năm 2015) 33

Hình 2.2 Quan hệ các chu kỳ băng hà, gian băng với quá trình hình thành, biến đổi trầm tích Đệ Tứ vùng nghiên cứu 36

Hình 2.3 Cột địa tầng tổng hợp N-Q đồng bằng ven biểnvùng nghiên cứu 42

Hình 2.4 Sơ đồ khái quát địa chất Đệ Tứ vùng nghiên cứu, tỉ lệ 1/200.000 thu nhỏ 44

Hình 2.5 Mặt cắt địa chất Đệ Tứ tuyến I-I’ 45

Hình 2.6 Mặt cắt địa chất Đệ Tứ tuyến II-II’ 46

Hình 2.7 Mặt cắt địa chất Đệ Tứ tuyến III-III’ 47

Hình 2.8 Mặt cắt địa chất Đệ Tứ tuyến IV-IV’ 48

Hình 2.9 Mặt cắt địa chất Đệ Tứ tuyến V-V’ 49

Hình 2.10 Mặt cắt địa chất Đệ Tứ tuyến VI-VI’ 50

Hình 2.11a Đối sánh địa tầng Đệ Tứ dải ven biển vùng Quảng Trị - Thừa Thiên Huế (mảnh 1) 51

Hình 2.11b Đối sánh địa tầng Đệ Tứ dải ven biển vùng Quảng Trị - Thừa Thiên Huế (mảnh 2) 52

Hình 2.11c Chú dẫn mặt cắt địa chất Đệ Tứ vùng nghiên cứu 53

Ảnh 2.2 Lỗ khoan LKPVHue, xã Vinh Mỹ, huyện Phú Vang, Thừa Thiên Huế 56

Hình 2.12 Biểu đồ phân tích khoáng vật mẫu LK1-HLQT độ sâu 40m 58

Hình 2.13 Biểu đồ phân tích khoáng vật mẫu LK2-TPQT độ sâu 33m 59

Hình 3.1 Sơ đồ các đường bờ biển cổ kỷ Đệ Tứ vùng nghiên cứu (tỉ lệ 1/200.000 thu nhỏ) 78

Ảnh 3.1 Cát trắng hạt mịn (cát nội đồng) tại Gio Linh, Quảng Trị 81

Ảnh 3.2 Nhà máy tuyển cát thải từ khai thác titan tại Vĩnh Linh, Quảng Trị 81

Hình 3.2 Sơ đồ vị trí khảo sát, lấy mẫu phân tích chất lượng vật liệu khoáng xây

dựng 83

Ảnh 3.3 Điểm khảo sát và lấy mẫu sét trầm tích (ĐC2) tại Quảng Trị 85

Ảnh 3.4 Điểm khảo sát và lấy mẫu sét trầm tích (ĐC5) tại Quảng Trị 85

Ảnh 3.5 Lấy mẫu cát vàng (ĐC1) tháng 4/2017 tại Quảng Trị 96

Ảnh 3.6 Lấy mẫu cát vàng (ĐC1) tháng 4/2017 tại Quảng Trị 96

Ảnh 3.7 Điểm khảo sát và lấy mẫu cát vàng tháng 5/2017 tại Thừa Thiên Huế 96

Ảnh 3.8 Điểm khảo sát và lấy mẫu cát vàng tháng 5/2017 tại Thừa Thiên Huế 96

Ảnh 3.9 Điểm khảo sát và lấy mẫu cát trắng xám tại Phú Lộc 97

Ảnh 3.10 Điểm khảo sát và lấy mẫu cát trắng xám tại Phú Lộc 97

Ảnh 3.11 Điểm khảo sát và lấy mẫu cát trắng xám tại Lăng Cô 97

Ảnh 3.12 Điểm khảo sát và lấy mẫu cát trắng xám tại Phú Bài 97

Ảnh 3.13 Điểm khảo sát và lấy mẫu cát trắng xám tại Phú Xuân 98

Ảnh 3.14 Điểm khảo sát và lấy mẫu cát trắng xám tại Phú Xuân 98

Hình 3.3 Sơ đồ phân bố vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên vùng nghiên cứu 110

Hình 3.4 Mô hình DEM vùng nghiên cứu 111

Hình 3.5 Sơ đồ phân vùng các vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên phổ biên xuất lộ trên mặt vùng nghiên cứu 112

Hình 3.6 Mô hình số 3D vùng nghiên cứu 112

Hình 3.7 Giao diện khoanh định các vùng đa giác để đánh giá trữ lượng thông qua công cụ Areal Interpolation Layer to Polygon 113

Hình 3.8 Khống chế điểm độ cao trung bình các đa giác khối VLKXDTT 113

Hình 3.9 Xuất kết quả tính toán trữ lượng dự báo vật liệu khoáng xâu dựng tự nhiên từ các đa giác khối 114

Ảnh 4.1 Điểm khai thác cát sỏi trên sông Thạch Hãn, xã Hải Lệ, thị xã Quảng Trị 119

Ảnh 4.2 Điểm khai thác cát sông Mỹ Chánh, xã Hải Hòa, huyện Hải Lăng, Quảng Trị 119

Ảnh 4.3 Khu vực khai thác cát xám trắng - vàng hạt trung tại xã Lộc Tiến, huyện Phú Lộc, Thừa Thiên Huế 121

Ảnh 4.4 Khu vực khai thác sông tại thôn Hạ, xã Thủy Bằng, Hương Thủy, Thừa Thiên Huế 121 Ảnh 4.5 Khu vực cát trắng hạt mịn (cát nội đồng) tại xã Phú Đa, huyện Phú Vang, Thừa Thiên Huế 122 Ảnh 4.6 Dây chuyền sản xuất cát nhân tạo từ đá granit mỏ Khe Đáy, thị xã Hương Trà, Thừa Thiên Huế 122 Ảnh 4.7 Khai thác đất gò đồi sản xuất gạch tại Hải Lăng, Quảng Trị 124 Ảnh 4.8 Khảo sát hố khoan sâu tại huyện Phú Vang, tỉnh Thừa Thiên Huế 132

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài luận án

Vùng Quảng Trị - Thừa Thiên Huế thuộc các tỉnh duyên hải miền Trung, nằm trong vùng Bắc Trung Bộ và hành lang kinh tế Đông - Tây Đây là địa bàn chịu sự tàn phá nặng nề của cuộc chiến tranh xâm lược khốc liệt, đời sống nhân dân còn nhiều khó khăn Nơi đây lại là địa bàn đặc biệt quan trọng với nhiều lợi thế trong chiến lược phát triển kinh tế - xã hội và đảm bảo an ninh quốc phòng đối với khu vực và cả nước

Vì vậy, sau khi thống nhất đất nước, Đảng và Nhà nước đã có nhiều chính sách định hướng phát triển kinh tế - xã hội ở vùng Bắc Trung Bộ này Ngay từ ngày

13 tháng 9 năm 1997, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số 761/TTg phê duyệt Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội vùng Bắc Trung Bộ thời kỳ 1996-2010 Ngày 09 tháng 7 năm 2013, Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế - xã hội vùng Bắc Trung Bộ và duyên hải miền Trung đến năm 2020 được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 1114/QĐ-TTg Theo đó, vùng Bắc Trung Bộ

và Duyên hải miền Trung là địa bàn chiến lược đặc biệt quan trọng về chính trị, kinh tế, xã hội, quốc phòng, an ninh; có ý nghĩa chiến lược và lợi thế quan trọng trong việc mở rộng giao lưu kinh tế, đồng thời là điểm trung chuyển hàng hóa với các tỉnh Tây Nguyên, Lào, Campuchia, Đông Bắc Thái Lan, Myanmar và cửa ra của tuyến hành lang kinh tế Đông - Tây nối đường hàng hải quốc tế và giao lưu hàng hóa với các quốc gia trên thế giới

Cùng với các lĩnh vực khác như xây dựng các đô thị, các tuyến đường giao thông, các công trình thủy lợi rất phát triển Trước tình hình đó, vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên là nhu cầu rất cần thiết

Để có nguồn vật liệu này, trong thời gian qua, công tác tìm kiếm, thăm dò, khai thác, sử dụng vật liệu xây dựng tự nhiên, kể cả vật liệu xây dựng liên quan với trầm tích Đệ Tứ vùng nghiên cứu đã được tiến hành và góp phần đáng kể trong việc cung cấp các chủng loại vật liệu khác nhau cho ngành xây dựng (cát cuội sỏi, đất sét gạch ngói, đất san nền ) Tuy nhiên, vẫn còn một số vấn đề tồn tại: mang

tính nhỏ lẻ, thiếu hệ thống, chưa quan tâm đến khâu quy hoạch, hạn chế trong khâu quản lý cấp phép khai thác, sử dụng vật liệu, nhất là vật liệu xây dựng liên quan đến các thành tạo Đệ Tứ vùng đồng bằng ven biển các tỉnh Quảng Trị, Thừa Thiên Huế Thời gian qua, công tác lập bản đồ địa chất tỷ lệ 1:200.000, 1:50.000 cũng như một số đề tài nghiên cứu trầm tích Đệ Tứ đã được triển khai ở vùng Quảng Trị - Thừa Thiên Huế Nhưng chưa thành lập được bản đồ địa chất Đệ Tứ chi tiết như là

cơ sở khoa học cho quy hoạch tìm kiếm, thăm dò vật liệu xây dựng mềm rời Đệ Tứ vùng nghiên cứu Mặt khác, do công tác tìm kiếm, thăm dò vật liệu thường nhỏ lẻ, thiếu quy hoạch, khối lượng và loại hình thí nghiệm thành phần vật chất, tính chất vật liệu còn ít nên chưa làm sáng tỏ được đặc điểm phân bố, chưa khoanh định được các loại hình vật liệu cũng như đánh giá chất lượng, tài nguyên dự báo vật liệu xây dựng trầm tích Đệ Tứ có độ tin cậy cần thiết Do vậy, khối lượng, chủng loại vật liệu xây dựng thăm dò đưa vào khai thác hàng năm thường quá thấp, không đảm bảo nhu cầu sử dụng (tỉnh Thừa Thiên Huế lượng cát sông khai thác được vào năm

2016 là 97.000m3 so với nhu cầu sử dụng là 1.455.000m3; năm 2017 là 114.337m3

so với nhu cầu sử dụng là 1.511.000m3, năm 2018 là 63.529m3 so với nhu cầu là 1.635.000m3, năm 2019 và năm 2020 không khai thác trong khi đó nhu cầu mỗi năm là 1.635.000m3; ở tỉnh Quảng Trị lượng cát khai thác năm 2016 là 58.510m3, năm 2017 là 63.529m3, năm 2018 là 77.052m3, năm 2019 là 109.207m3, năm 2020

là 80.000m3 so với nhu cầu sử dụng hàng năm là 420.000m3; đất sét năm 2016 là 46.018m3 ) Không ít mỏ vật liệu thăm dò xong nhưng do chất lượng không đảm bảo nên không khai thác, sử dụng được Tình trạng thiếu hụt nguồn cung cấp vật liệu xây dựng hàng năm nói trên cũng là nguyên nhân gia tăng hoạt động khai thác cát sỏi trái phép ở nhiều địa phương khác nhau

Công tác quản lý, vấn đề quy hoạch khai thác, sử dụng vật liệu cũng còn hạn chế, lãng phí tài nguyên khoáng sản Nhiều vùng quy hoạch cát trắng thủy tinh (nguyên liệu sản xuất thủy tinh chất lượng cao) vùng cát nội đồng ở Thừa Thiên Huế được sử dụng làm nền cho khu công nghiệp, quy hoạch khu mồ mả

Việc khai thác đất sét gạch ngói với khối lượng lớn dưới dạng chủ trương “cải tạo đồng ruộng” ở những vùng đất trũng thấp làm giảm diện tích trồng lúa cũng là

vấn đề cần tính toán, thay đổi Quy hoạch thăm dò, khai thác, sử dụng vật liệu xây dựng thông thường được phê duyệt trong khi quy hoạch về phát triển vật liệu xây dựng của tỉnh chưa thực hiện xong; quy hoạch khoáng sản làm vật liệu xây dựng thông thường thường do Sở Xây dựng lập trong khi cơ quan tham mưu cấp phép thăm dò, khai thác là Sở Tài nguyên và Môi trường dẫn đến chồng chéo về thực hiện, khâu quy hoạch thiếu tài liệu, việc khảo sát, thi công công trình khoan để đánh giá chiều dày ít được thực hiện, thí nghiệm đánh giá chất lượng chưa đầy đủ còn khá phổ biến Việc nghiên cứu tổng thể về trầm tích Đệ Tứ chưa được triển khai đầy đủ mà chủ yếu căn cứ vào tài liệu địa chất tỷ lệ 1:200.000 và 1:50.000 nên phần nào ảnh hưởng đến chất lượng các quy hoạch

Từ những luận giải và minh chứng về thực trạng bất cập trong nghiên cứu vật liệu khoáng xây dựng trong trầm tích Đệ Tứ vùng đồng bằng ven biển hai tỉnh

Quảng tri - Thừa Thiên Huế nên nghiên cứu sinh chọn đề tài "Nghiên cứu đặc điểm

cơ bản nguồn vật liệu xây dựng tự nhiên trong trầm tích Đệ Tứ vùng Quảng Trị - Thừa Thiên Huế và giải pháp quản lý, sử dụng” là cần thiết và có tính cấp thiết

2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài luận án

- Làm sáng tỏ các loại vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên có trong các thành tạo Đệ Tứ thuộc vùng ven biển Quảng Trị - Thừa Thiên Huế, khả năng khai thác sử dụng chúng trong xây dựng;

- Đề xuất giải pháp quản lý, sử dụng hợp lý nguồn vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên, phục vụ phát triển bền vững kinh tế - xã hội vùng nghiên cứu

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu đề tài luận án

- Đối tượng nghiên cứu: nguồn vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên (cát, sỏi xây

dựng, sét gạch ngói) liên quan trầm tích Đệ Tứ thuộc đồng bằng ven biển vùng Quảng Trị - Thừa Thiên Huế

- Phạm vi nghiên cứu: vùng đồng bằng ven biển và gò đồi kế cận (đến độ cao

+50m) thuộc các tỉnh Quảng Trị và Thừa Thiên Huế

4 Nhiệm vụ của đề tài luận án

Để hoàn thành mục tiêu đề tài luận án, các nhiệm vụ nghiên cứu bao gồm: 1) Tìm hiểu trên thế giới và ở Việt Nam về tình hình nghiên cứu, tìm kiếm -

thăm dò, khai thác và sử dụng các vật liệu khoáng tự nhiên cho xây dựng;

2) Nghiên cứu tiềm năng về nguồn vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên vùng ven biển Quảng Trị - Thừa Thiên Huế (các loại vật liệu; vị trí không gian phân bố, khả năng khai thác chúng; chất lượng các loại vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên); 3) Đề xuất đổi mới giải pháp quản lý, công tác xây dựng, triển khai quy hoạch tìm kiếm, thăm dò; đánh giá chất lượng, tài nguyên dự báo và đề ra giải pháp sử dụng hợp lý nguồn vật liệu xây dựng tự nhiên cho phát triển kinh tế - xã hội vùng Quảng Trị - Thừa Thiên Huế

5 Phương pháp luận nghiên cứu đề tài luận án

5.1 Phương pháp luận tiếp cận

Để thực hiện đề tài luận án, nghiên cứu sinh sử dụng phương pháp luận với hai quan điểm nghiên cứu sau đây:

- Quan điểm nghiên cứu tổng hợp: vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên trầm tích

Đệ Tứ có nguồn gốc, thời gian thành tạo, thành phần vật chất, tính năng xây dựng, đặc điểm phân bố biến động phức tạp theo không gian cũng như theo thời gian

Do đó, để đánh giá, dự báo có độ chính xác cao chất lượng, trữ lượng các thành tạo này cần triển khai quan điểm nghiên cứu tổng hợp bằng vận dụng nhiều phương pháp nghiên cứu khác nhau

- Quan điểm tiếp thu, kế thừa có chọn lọc tài liệu, số liệu điều tra nghiên cứu hiện có Vật liệu khoáng xây dựng trầm tích Đệ Tứ cấu tạo phần trên cùng vỏ Trái đất Đây cũng là đối tượng mà các nhà khoa học, kinh tế thuộc nhiều lĩnh vực chuyên môn khác nhau điều tra, nghiên cứu, khai thác, sử dụng từ lâu Đồng thời, những người đi trước đó cũng để lại một khối lượng tài liệu, số liệu đa dạng cho các thế hệ nghiên cứu về sau thừa kế, sử dụng có chọn lọc cho phù hợp với mục tiêu, nội dung nghiên cứu của mình

5.2 Các phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện mục tiêu và nhiệm vụ của luận án, nghiên cứu sinh sử dụng các phương pháp nghiên cứu:

- Tổng hợp và phân tích tài liệu

Nghiên cứu sinh đã tham khảo, thu thập và tổng hợp các tài liệu có liên quan

đến nội dung nghiên cứu của luận án bao gồm:

+ Các công trình đo vẽ địa chất và khoáng sản tỷ lệ 1:200.000; tỷ lệ 1:50.000 trong vùng nghiên cứu[17, 20, 36, 60, 71…];

+ Các đề án, đề tài và báo cáo chuyên đề về trầm tích, địa tầng, địa tầng phân tập, sa khoáng, vật liệu xây dựng [28, 43, 53, 65…];

+ Các công trình, bài báo chuyên sâu công bố trên các tạp chí [1, 9, 33, 69, 73 ]

+ Thu thập, kế thừa có chọn lọc tài liệu, số liệu hiện có ở trong và ngoài nước

có liên quan đề tài nghiên cứu và vùng nghiên cứu

+ Phân tích ảnh viễn thám: sử dụng ảnh vệ tinh để xác định diện phân bố trên mặt các đối tượng địa chất, các lòng sông cổ, các doi đê cát ven bờ… trong đó có thể nhìn khá rõ diện phân bố của chúng, từ đó định hướng cho công tác nghiên cứu Nghiên cứu sinh đã thu thập ảnh viễn thám ở vùng nghiên cứu để sử dụng cho nghiên cứu

- Phân tích hệ thống: đây là phương pháp sử dụng có hiệu quả khi nghiên cứu

các đối tượng mà sự hình thành và biến đổi của nó bị chi phối hay tác động tương

hỗ của nhiều quá trình, tác động khác nhau Vật liệu xây dựng trầm tích Đệ Tứ là đối tượng nghiên cứu có sử dụng phương pháp phân tích hệ thống

- Tương tự địa chất: một yếu tố địa chất nào đó có thể đánh giá, dự báo khi

nhà nghiên cứu có trong tay số liệu điều tra, quan trắc yếu tố địa chất đó ở khu vực khác có cùng điều kiện địa chất, địa hình địa mạo như khu vực nhà nghiên cứu cần

đánh giá yếu tố địa chất nào đó nói trên

- Chuyên gia: thực tế nghiên cứu cho thấy không ít đối tượng nghiên cứu, nhất

là các tai biến địa chất thường chịu tác động của nhiều nguyên nhân, yếu tố ảnh hưởng rất khác nhau mà nghiên cứu sinh không thể am tường hết nên cần có ý kiến

tham vấn chuyên gia thuộc nhiều chuyên môn khác nhau

- Lộ trình địa chất truyền thống: để thực hiện việc nghiên cứu phục vụ các

mục tiêu, nhiệm vụ đề tài luận án đặt ra, nghiên cứu sinh đã tổ chức 4 đợt khảo sát thực địa, nghiên cứu thực tế, trong đó có nghiên cứu các mỏ đang khai thác vật liệu xây dựng tự nhiên, các vùng phân bố vật liệu xây dựng cũng như lựa chọn vị trí để

lấy mẫu phân tích Các điểm khảo sát đã phân bố rộng khắp vùng nghiên cứu, các mẫu lấy mang tính đặc trưng cho các thành tạo cũng như các loại vật liệu nghiên cứu Kết quả đã lấy 35 mẫu trầm tích trên mặt và 10 mẫu trong lỗ khoan

- Thực nghiệm (trong phòng, ngoài trời): từ việc chọn vị trí và lấy mẫu,

nghiên cứu sinh đã gửi phân tích 31 mẫu trầm tích trên mặt và 10 mẫu trong lỗ khoan Các đơn vị phân tích mẫu như sau: thành phần hóa học cơ bản, bào tử phấn hoa tại Viện Địa chất - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam; mẫu khoáng vật phân tích tại Trung tâm Phân tích thí nghiệm địa chất và mẫu cơ lý tại Công ty TNHH Tư vấn khảo sát xây dựng Quang Đạt

- Toán xác suất - thống kê, công nghệ thông tin và GIS: trong quá trình nghiên

cứu đề tài luận án thì phương pháp toán xác suất thống kê và công nghệ thông tin được sử dụng để giải quyết khá nhiều nội dung từ việc xử lý số liệu đến tính toán tài nguyên dự báo, áp dụng phương pháp hiện đại để tính toán tài nguyên ở các thành tạo phân bố trên mặt đất, sử dụng phần mềm để vẽ và chỉnh lý các sơ đồ, mặt cắt

6 Luận điểm bảo vệ của đề tài luận án

- Luận điểm 1: các thành tạo Đệ Tứ vùng nghiên cứu có phạm vi phân bố rộng, chủ yếu là các thành tạo trầm tích dưới nước Mặt cắt trầm tích Đệ Tứ đa nhịp, trong từng nhịp được cấu tạo bởi trầm tích hạt thô bên dưới, hạt mịn bên trên với chiều dày các thành tạo không giống nhau, cùng với đó là sự phân bố đan xen trầm tích hạt thô với hạt mịn theo hướng từ Tây sang Đông Đây là hậu quả tương tác của quá trình biển thoái và biển tiến luân phiên đến môi trường địa chất, có liên quan với chu kỳ băng hà, gian băng hà, kể cả sự chi phối vận động tân kiến tạo kèm theo phun trào bazan, là cơ sở khoa học và tiền đề cho công tác tìm kiếm - thăm dò vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên vùng nghiên cứu

- Luận điểm 2: vùng nghiên cứu có nguồn vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên phong phú, có chất lượng đạt yêu cầu để sử dụng làm vật liệu xây dựng bao gồm cát cuội sỏi sử dụng cho bê tông và vữa tô trát, sét sản xuất gạch ngói nung, chúng thường phân bố đan xen ở các thành tạo Trong điều kiện hiện tại có thể khai thác vật liệu sét ở trầm tích amQ13(2), amQ2 , edQ; cát sỏi xây dựng ở trầm tích mQ13(2),

mQ2 , a,apQ2 , mvQ2 Đây là những thành tạo có vật liệu khoáng đạt chất lượng và

chiều sâu phân bố thuận lợi cho khai thác, sử dụng

7 Những điểm mới của đề tài luận án

1) Làm rõ đặc điểm nguồn gốc của một số thành tạo trầm tích Đệ Tứ, mối quan hệ giữa chúng, đã xác định được tài nguyên dự báo của một số loại vật liệu xây dựng tự nhiên và đề xuất giải pháp quản lý, sử dụng

2) Đánh giá được chất lượng các vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên có trong vùng nghiên cứu dựa vào các tiêu chuẩn, quy chuẩn Việt Nam, định hướng cho công tác nghiên cứu, tìm kiếm, thăm dò nguồn vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên phục vụ các lĩnh vực xây dựng khác nhau

8 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Góp phần hoàn thiện phương pháp nghiên cứu trầm tích Đệ Tứ gắn với định hướng điều tra, tìm kiếm thăm dò vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên;

- Kết quả nghiên cứu là nguồn tài liệu dùng tham khảo, sử dụng trong công tác tìm kiếm, thăm dò, khai thác vật liệu xây dựng tự nhiên trong các thành tạo Đệ Tứ phục vụ phát triển kinh tế - xã hội vùng Quảng Trị - Thừa Thiên Huế

9 Cấu trúc đề tài luận án

Chương 1 Tổng quan về nghiên cứu, tìm kiếm - thăm dò, khai thác và sử dụng vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên

Chương 2 Đặc điểm địa tầng Đệ Tứ vùng nghiên cứu

Chương 3 Đặc điểm cơ bản của nguồn vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên vùng nghiên cứu

Chương 4 Một số giải pháp quản lý, sử dụng nguồn vật liệu khoáng xây dựng

tự nhiên vùng nghiên cứu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU, TÌM KIẾM, THĂM DÒ,

KHAI THÁC VẬT LIỆU KHOÁNG XÂY DỰNG TỰ NHIÊN

1.1 Vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên

Vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên là những loại vật liệu tồn tại trong tự nhiên

có nguồn gốc địa chất và được xem như một loại tài nguyên khoáng sản phi kim loại, được sử dụng làm vật liệu trong xây dựng

Theo V.M Borjunov 1997: vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên là khoáng sản không kim loại hoặc khoáng sản công nghiệp (theo P.Beits) tự nhiên được sử dụng trực tiếp trong xây dựng hoặc qua chế biến thành vật liệu xây dựng [5, 59…]

Các vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên bao gồm: đá (làm cốt liệu cho bê tông,

đá xây) , đất dính (làm nền công trình, làm đất đắp, sản xuất gạch ngói, phụ gia sản xuất xi măng, dùng làm dung dịch khoan đất rời (cát, cuội, sỏi sử dụng sản xuất

bê tông, cát vữa xây, cát san lấp, làm cọc vật liệu rời )

Đá, cát, cuội, sỏi: trong xây dựng được sử dụng làm cốt liệu sản xuất các cấu kiện bê tông

Trong xây dựng nhà: đá được sử dụng làm cốt liệu trong các hạng mục như móng, sàn, dầm, cột tường chắn các tầng hầm, cọc bê tông của các nhà xây cao tầng, vỏ hầm các công trình ngầm Tùy thuộc mức độ quan trọng mà sử dụng các loại đá có chất lượng khác nhau

Trong xây dựng thủy công: đá sử dụng trong kết cấu cho thân đập (đập bê tông trọng lực, đập bê tông đầm lăn và nhiều hạng mục khác của đập

Trong xây dựng giao thông: tương tự như trong hai dạng xây dựng trên, chúng còn được sử dụng làm cọc (cọc cát, cọc đá dăm), làm cọc, trụ, mố cầu

Đất dính (đất sét, á sét): á sét được sử dụng làm vật liệu sản xuất gạch ngói, ngoài ra, có thể dùng san lấp, đất đắp bao Đất sét (mỏ đất sét) có thể dùng làm phụ gia trong sản xuất xi măng

Cát xây dựng tự nhiên ngoài việc dùng sản xuất các cấu kiện bê tông còn sử dụng làm vữa xây, vữa tô trát

Trên thế giới, khi nghiên cứu vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên, các nhà khoa học đã tiến hành phân loại chúng Hiện nay, có nhiều phương pháp phân loại khoáng sản hoặc vật liệu khoáng xây dựng dựa vào các tiêu chí (cơ sở khoa học) rất khác nhau:

- Phân loại theo trạng thái tồn tài trong tự nhiên (vỏ Trái đất và trên mặt đất) Khoáng sản thể rắn, khoáng sản thể lỏng (nước, dầu mỏ…) và thể khí (khí đốt và các khí)

- Phân loại theo nguồn gốc khoáng sản (phân loại Nigli, phân loại V.I Smirnov) [54]

- Phân loại khoáng sản theo tính chất, phương thức sử dụng khoáng sản (Vũ Xuân Độ)

- Phân loại công nghiệp các mỏ khoáng sản

+ Mỏ khoáng sản công nghiệp - Mỏ khoáng sản có nguồn gốc nào đó trong tự nhiên có chất lượng, trữ lượng và điều kiện địa chất, kỹ thuật cho phép khai thác, sử dụng làm nguyên liệu công nghiệp (V.I Crasnhicov) [26]

Đối với vật liệu khoáng xây dựng, phân loại thường dựa vào:

- Loại hình khoáng sản làm vật liệu xây dựng (I.F Romanovich);

- Mức độ khó dễ trong chế tác vật liệu xây dựng (M.B Grigorievich, 1966);

- Công dụng của vật liệu khoáng xây dựng như là nguyên liệu cho công nghiệp vật liệu xây dựng [5]

Grigorievich đã phân vật liệu khoáng công nghiệp xây dựng ra hai nhóm nguyên liệu công nghiệp xây dựng chủ yếu: nguyên liệu khoáng sử dụng làm vật liệu xây dựng trực tiếp gồm đá xây, đá ốp lát; cát cuội sỏi; đất loại sét; dăm sạn, cát, tuf, tro núi lửa… (cốt liệu nhẹ bê tông) và nguyên liệu khoáng cho sản xuất vật liệu xây dựng (chất kết dính, thủy tinh, gạch ngói, gốm xây dựng và sứ vệ sinh…) Khi nghiên cứu tổng quát (có tính khu vực phục vụ quy hoạch) về vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên cần làm sáng tỏ các thông số cơ bản của nó bao gồm: 1) Sự có mặt cũng như vị trí phân bố của các loại vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên trên vùng nghiên cứu;

2) Sơ bộ dự báo tài nguyên, trữ lượng thiên nhiên (trữ lượng tiềm năng) và trữ

lượng khai thác từng loại vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên;

Trữ lượng thiên nhiên: đây là trữ lượng hay tài nguyên có trong thiên nhiên ở giới hạn phạm vi nghiên cứu

Trữ lượng khai thác: là trữ lượng có thể huy động vào khai thác sử dụng, đáp ứng yêu cầu về kỹ thuật, chất lượng, kinh tế và môi trường

3) Sơ bộ đánh giá chất lượng các loại vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên theo từng mục đích sử dụng khác nhau được quy định theo các tiêu chuẩn Nhà nước và quốc tế

4) Kiến nghị các giải pháp quản lý, khai thác theo hướng hợp lý và bảo vệ môi trường địa chất

Với đề tài luận án chủ yếu là nghiên cứu vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên trong trầm tích Đệ Tứ, đây là các vật liệu bở rời, chưa đủ thời gian để gắn kết thành

đá Các loại vật liệu này gồm đất dính (đất sét, á sét) được sử dụng làm vật liệu sản xuất gạch ngói, ngoài ra, có thể dùng san lấp, đất đắp bao, đất sét có thể dùng làm phụ gia trong sản xuất xi măng và cát xây dựng tự nhiên ngoài việc dùng sản xuất các cấu kiện bê tông còn sử dụng làm vữa xây, vữa tô trát

1.2 Tình hình nghiên cứu, tìm kiếm, thăm dò, khai thác và sử dụng vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên ở trên thế giới và Việt Nam

1.2.1 Trên thế giới

Trong bối cảnh tiến bộ nhanh về khoa học công nghệ, công tác nghiên cứu, điều tra, tìm kiếm - thăm dò, khai thác, sử dụng vật liệu khoáng xây dựng đã phát triển từ thô sơ đến tinh vi, từ giản đơn đến phức tạp Công nghệ điều tra, khai thác, chế biến vật liệu khoáng xây dựng ngày càng hiện đại; loại hình vật liệu ngày mỗi

đa dạng và chất lượng chúng cũng được nâng cao hơn [5, 26, 51…]

Vào buổi bình minh của nhân loại, con người chỉ mới biết dùng đất, đá để xây cất nhà ở, nhà thờ, cung điện, đường sá, cầu cống… Những nơi xa núi đá, người xưa đã biết đúc gạch mộc thay đá, rồi dần dần sản xuất gạch ngói bằng đất nung Để gắn các viên đá, viên gạch với nhau, con người cũng sớm biết sản xuất, sử dụng đất sét, thạch cao, vôi và gudrong Khoảng 2000 năm trước Công nguyên, người Ba Tư

đã biết dùng asphalt thiên nhiên làm chất kết dính Tiếp đó, người La Mã còn mở

mang, xây dựng nhiều đường xá lớn Tuy vậy, ngoài các công trình “đơn sơ” vừa đề cập, người cổ xưa cũng đã sớm sáng tạo, xây cất được không ít công trình kiến trúc nổi tiếng và đồ sộ ở Ai Cập, Ba Tư, Trung Cận Đông, Ấn Độ, Trung Hoa Cổ đại…

đó là Kim Tự Tháp Ai Cập, Vạn Lý Trường Thành và nhiều đền đài, lăng mộ lần lượt được xây dựng trong suốt thời gian dài từ trước, sau Công nguyên đến thế kỷ

16, 17 Đến đầu thế kỷ 18, con người đã biết chọn vật liệu khoáng (đá vôi, thạch cao, puzolan) để chế biến chất kết dính xây cất trên cạn cũng như dưới nước Sang thế kỷ 19, bắt đầu sản xuất xi măng pooclăng Đến thời kỳ thịnh hành tư bản chủ nghĩa, do nhu cầu công nghiệp xây dựng phát triển ồ ạt và đa dạng, con người đã khám phá, sản xuất nhiều vật liệu xây dựng mới chịu lực cao (bê tông, cốt thép, bê tông cốt thép ứng lực trước…) cũng như phát triển vật liệu đá nhân tạo (gạch silicat, fibro xi măng, bê tông xỉ lò cao, vật liệu cách nhiệt…) Ngày nay, hàng năm ở các nước công nghiệp phát triển đã khai thác, sử dụng từ hàng nghìn đến chục nghìn triệu tấn khoáng sản, kể cả vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên trầm tích Đệ Tứ

Để thỏa mãn nhu cầu nguyên liệu khoáng cho công nghiệp và đời sống nói chung, chế biến, sản xuất vật liệu xây dựng mới đa dạng nói riêng, đòi hỏi công tác nghiên cứu, điều tra, tìm kiếm - thăm dò nguyên liệu khoáng cũng như từng bước phát triển tương ứng Văn bản đầu tiên đề cập khai thác, chế biến khoáng sản là công trình nghiên cứu của tu sĩ Agricola (George Boer) với tên gọi “Về khai thác

mỏ và luyện kim” (1553) Từ nửa sau thế kỷ 18 sang thế kỷ 19 đến đầu thế kỷ 20,

đã xuất hiện một số công trình nghiên cứu tìm kiếm - thăm dò khoáng sản có giá trị của các nhà khoa học Nga và thế giới như: In.A Bilidin, V.M Vernatski, V.I Smirnov, V.M Kreiter, D Krigel, J Materon, H Derwyise…[54] Nhờ đó, khoa học tìm kiếm - thăm dò khoáng sản đã chính thức trở thành chuyên ngành khoa học địa chất ứng dụng độc lập vào thập niên 30 thế kỷ trước [26] Cũng kể từ đây, đã có

đủ khả năng, điều kiện xây dựng hệ thống cơ sở khoa học, phương pháp luận và hệ phương pháp nghiên cứu, phát hiện, đánh giá các mỏ khoáng sản có hiệu quả nhất ở nhiều nước có nền kinh tế phát triển và khoa học địa chất hùng mạnh của thế giới

- Các khái niệm: khoáng sản, khoáng sản công nghiệp và vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên, mỏ, điểm và biểu hiện khoáng sản được đề xuất:

+ Khoáng sản - Tập hợp đá hoặc các khoáng vật thành tạo từ những quá trình

địa chất và có thể khai thác, sử dụng trực tiếp hoặc từ đó lấy ra các hợp chất, khoáng vật, kim loại… sử dụng trong nền kinh tế

+ Khoáng sản công nghiệp - Khoáng sản hình thành trong điều kiện địa chất nào đó, đáp ứng chất lượng, trữ lượng của khoáng sản công nghiệp (V.I Crasnhicov) [5, 26]

+ Vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên là khoáng sản không kim loại hoặc khoáng sản công nghiệp (theo P.Beits) tự nhiên được sử dụng trực tiếp trong xây dựng hoặc qua chế biến thành vật liệu xây dựng [5, 59…]

- Mỏ, điểm và biểu hiện khoáng sản

+ Mỏ khoáng sản - Tích tụ khoáng sản trong tự nhiên có thể khai thác, sử dụng trong hiện tại có lãi về kinh tế và đáp ứng yêu cầu kỹ thuật (A.E Kuriakun)

+ Điểm khoáng sản - Nơi có khoáng sản, nhưng quy mô rất bé, chất lượng thấp (sau điều tra)

+ Biểu hiện khoáng sản - Tích tụ khoáng sản tự nhiên chưa được đánh giá quy

mô, chất lượng, do đó, không thể là đối tượng khai thác hiện tại [51]

- Trình tự tìm kiếm - thăm dò vật liệu khoáng xây dựng

Khối lượng tìm kiếm - thăm dò không lớn, thời gian tiến hành điều tra khoáng sản vật liệu xây dựng không dài, nhưng ở nước ngoài, nhất là Liên Xô cũ, trình tự, phương pháp tìm kiếm thăm dò vật liệu khoáng xây dựng về tổng thể không khác biệt nhiều về trình tự, phương pháp tìm kiếm - thăm dò mỏ khoáng sản rắn khác nói chung Cụ thể là công tác tìm kiếm - thăm dò vật liệu xây dựng ở nước ngoài cũng thường tiến hành theo các giai đoạn nối tiếp nhau như sau [5, 59]:

+ Đo vẽ bản đồ địa chất, thăm dò địa vật lý với tỷ lệ từ 1:200.000 đến 1:50.000 nhằm phát hiện cấu trúc địa chất chung và triển vọng tìm kiếm khoáng sản trên địa bàn đo vẽ bản đồ;

+ Tìm kiếm khoáng sản trong 3 giai đoạn phụ: tìm kiếm sơ bộ trên toàn khu vực; tìm kiếm chi tiết ở địa bàn triển vọng và tìm kiếm đánh giá địa bàn triển vọng khoáng sản cùng với việc lập hồ sơ để tiến hành giai đoạn thăm dò sơ bộ;

+ Thăm dò sơ bộ khoáng sản có nhiệm vụ đánh giá sơ bộ triển vọng, quy mô

khác nhau và điều kiện kỹ thuật khác nhau bằng mạng lưới thăm dò và thí nghiệm mẫu thích hợp;

+ Thăm dò chi tiết được tiến hành trên khu mỏ triển vọng nhất đã chọn sau giai đoạn thăm dò sơ bộ nhằm thu thập đầy đủ số liệu về hình dạng, cấu tạo thân khoáng sản, tính chất cơ lý, tính chất công nghệ, điều kiện địa chất thủy văn, điều kiện khai thác mỏ để lập dự án khai thác tiền khả thi;

+ Thăm dò mở rộng trên khu vực có hàm lượng khoáng sản thấp hơn kế cận, vùng khoáng sản có quặng đuôi…;

+ Thăm dò khai thác là giai đoạn thăm dò bổ sung số liệu để chỉnh sửa dự án khai thác hoặc khai thác thử ở những mỏ khoáng sản có cấu tạo phức tạp

- Phương pháp tìm kiếm - thăm dò vật liệu khoáng xây dựng

Công tác nghiên cứu, tìm kiếm thăm dò khoáng sản có thể tiến hành trên mặt đất, trong không trung (bằng vệ tinh nhân tạo, máy bay, tàu vũ trụ) và dưới biển (tàu thủy, tàu lặn)

Tùy theo đối tượng khoáng sản hoặc vật liệu khoáng xây dựng, tiền đề và dấu hiệu tìm kiếm mà chọn tổ hợp phương pháp tìm kiếm - thăm dò [26, 52, 60] Trên thế giới trong công tác tìm kiếm - thăm dò khoáng sản thường sử dụng các phương pháp khác nhau như sau:

+ Đo vẽ bản đồ địa chất tỷ lệ 1:200.000 đến 1:2.000;

+ Phương pháp khoáng vật (vết lộ quặng, vành phân tán, quặng gốc);

+ Phương pháp địa hóa (thạch địa hóa, thủy địa hóa, khí địa hóa, sinh địa hóa); + Phương pháp địa vật lý (từ, trọng lực, địa chấn, điện, phóng xạ…);

+ Khoan đào thăm dò (khoan, hố đào, rãnh, dọn vết lộ, hầm, giếng thăm dò; + Công tác lấy mẫu thí nghiệm;

+ Thí nghiệm ngoài trời: Trong trường hợp gặp mỏ khoáng sản có điều kiện địa chất thủy văn, địa chất công trình phức tạp thì có thể tiến hành quan trắc dài hạn, chẳng hạn quan trắc trượt lở bờ mỏ, nước ngầm…;

+ Công tác phân tích thí nghiệm mẫu trong phòng (thạch học, vi cổ sinh, tuổi đồng vị, khoáng vật, địa hóa, hóa học, tính chất công nghệ…)

Phân cấp trữ lượng và tài nguyên khoáng sản và vật liệu khoáng xây dựng

Kết quả cuối cùng của công tác nghiên cứu, điều tra, tìm kiếm - thăm dò khoáng sản được các nhà địa chất ở các nước tiên tiến tính toán, phân cấp trữ lượng

và tài nguyên khoáng sản

- Khái niệm về tài nguyên, trữ lượng khoáng sản, tính toán trữ lượng và phân cấp trữ lượng, tài nguyên khoáng sản hoặc vật liệu khoáng xây dựng:

Tài nguyên khoáng sản - tích tụ tự nhiên của khoáng sản ở thể rắn, lỏng, khí ở trên hoặc trong vỏ Trái Đất có hình thái, số lượng, chất lượng đáp ứng yêu cầu tối thiểu cho phép khai thác, sử dụng có giá trị kinh tế hiện tại hoặc tương lai [40] Trữ lượng khoáng sản là phần tài nguyên có kích thước, số lượng, chất lượng

đã thăm dò, xác định có giá trị kinh tế và khai thác có lãi trong hiện tại

Tính trữ lượng khoáng sản hoặc vật liệu khoáng xây dựng là việc xác định trọng lượng của mỏ, thân khoáng sản hoặc vật liệu khoáng xây dựng bằng các phương pháp khác nhau khi đã có kết quả thăm dò, thí nghiệm xác định được hàm lượng trung bình của khoáng sản C, dung trọng khoáng sản d (T/m3) và thể tích của

mỏ hay thân, khối khoáng sản hoặc vật liệu khoáng xây dựng tính trữ lượng V (m3) Phân cấp trữ lượng và tài nguyên khoáng sản hoặc vật liệu khoáng xây dựng được hiểu là việc xếp thứ tự cấp trữ lượng và tài nguyên khoáng sản dựa vào hiệu quả kinh tế, mức độ điều tra địa chất và mức độ nghiên cứu công nghệ khai thác Các hệ thống phân cấp trữ lượng, tài nguyên khoáng sản hoặc vật liệu khoáng xây dựng: hiện nay trên thế giới đã công bố nhiều hệ thống phân cấp tài nguyên và trữ lượng khoáng sản rắn khác nhau và được phân ra 3 nhóm hệ thống phân cấp trữ lượng, tài nguyên khoáng sản sau đây:

+ Hệ thống phân cấp trữ lượng, tài nguyên khoáng sản Liên Xô cũ và các nước

tài nguyên, trữ lượng khoáng sản năm 1979 và năm 1996 Trong đó, đáng quan tâm

là hệ thống phân cấp trữ lượng, tài nguyên khoáng sản năm 1996 (Bảng 1.1)

Cơ sở của hệ thống phân cấp trữ lượng, tài nguyên khoáng sản vừa nói bao gồm: hiệu quả kinh tế (có 3 mức 1, 2, 3, tức là có hiện quả kinh tế, có tiềm năng kinh tế và chưa rõ hiệu quả kinh tế); mức độ khả thi về kinh tế - công nghệ (có 3 mức 1-khả thi, 2- tiền khả thi và 3- nghiên cứu bước đầu và mức độ thăm dò địa chất (gồm 4 mức 1-thăm dò tỉ mỉ, 2- thăm dò sơ bộ, 3-tìm kiếm và 4- thị sát)

Bảng 1.1 Phân cấp trữ lượng, tài nguyên khoáng sản của Liên hợp quốc

Đã lập nghiên cứu khả thi, nghiên cứu

sơ bộ kinh tế công nghệ  Thăm dò tỉ mỉ 

121 Thăm dò sơ bộ  122

Đã lập nghiên cứu khả thi, nghiên cứu

sơ bộ kinh tế công nghệ 

Thăm dò tỉ mỉ  221 Thăm dò sơ bộ  222 Chưa rõ

một khâu có ý nghĩa quan trọng về kỹ thuật và kinh tế, đồng thời có tác động lớn đến kế hoạch xây dựng công trình cũng như “nơi ăn, chốn ở” của cộng đồng cư dân đất nước trong quá trình phát triển lâu dài

Người Việt cổ từ xa xưa đã biết tìm kiếm, khai thác sử dụng vật liệu đất, đá, kim loại, đá quý và để lại dấu ấn ở các di chỉ khảo cổ thuộc các nền văn hóa nổi tiếng từ Hòa Bình, Bắc Sơn cho tới Ốc Eo; từ các trống đồng cổ tới các đến tháp Chăm Pa bằng gạch nung với các tượng đá cát kết tuyệt tác, đặc biệt là bản liệt kê hơn 150 mỏ qua các triều đại phong kiến đến đầu thế kỷ 19 Không ít học giả còn cho rằng khai khoáng ở nước ta có lẻ đã bắt đầu từ thời Hùng Vương và đã cung cấp đồng cho việc chế tác trống đồng cổ Dưới các triều đại phong kiến có khả năng xuất hiện các công trường khai thác khoáng sản quy mô nhỏ và được ghi lại trong một số tác phẩm địa lý của Nguyễn Trãi, Lê Quý Đôn như: quặng Fe, Cu, Au, được khai thác nhiều ở Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ Lê Quý Đôn đã đúc rút kinh nghiệm tìm quặng trong dân gian sau đây: “Trên núi có đan sa thì dưới núi ắt có vàng” hay “Ở đâu có chì ắt ở đó có vàng, bạc”

Mãi cho đến năm 1852, C.J Arnoux là người Pháp đầu tiên đặt mốc nghiên cứu địa chất Việt Nam và Đông Dương, những năm tiếp theo cuối thế kỷ 19, đầu thế kỷ 20 (đến tận năm 1945) là thời kỳ nghiên cứu địa chất, cổ sinh, khoáng sản do nhiều nhà địa chất Pháp nổi tiếng tiến hành kể từ khi Sở Địa chất Đông Dương được thành lập vào năm 1898 Nhờ đó các tờ bản đồ địa chất Đông Dương tỷ lệ 1:2.000.000 lần lượt được xuất bản Tuy nhiên, do chiến tranh thế giới lần thứ II, nhất là do chiến tranh xâm lược của thực dân Pháp và đế quốc Mỹ công tác nghiên cứu địa chất - khoáng sản bị gián đoạn cho đến năm 1975 Riêng ở miền Bắc Việt Nam sau ngày hòa bình lập lại năm 1954 công tác chỉnh biên bản đồ địa chất tỷ lệ 1:500.000 do các nhà địa chất Liên Xô cũ - Việt Nam dưới sự chỉ đạo của A.E Đovjikov thực hiện và xuất bản năm 1965 Sau ngày hòa bình lập lại, thống nhất đất nước năm 1975 công tác điều tra thành lập hàng loạt bản đồ chuyên môn khác nhau

tỷ lệ 1:500.000 ở lãnh thổ phía Nam được đẩy mạnh, trong đó có bản đồ khoáng sản

tỷ lệ 1:500.000 do Lê Văn Trảo chủ biên được hoàn thành năm 1981 Đến năm

1988 bản đồ địa chất toàn Việt Nam tỷ lệ 1:500.000 được xuất bản Mặt khác, vào

thập kỷ 80, 90 thế kỷ trước, ngoài việc triển khai đo vẽ lập bản đồ địa chất - khoáng sản tỷ lệ 1:200.000, 1: 50.000 phủ khắp lãnh thổ Việt Nam, còn thành lập bản đồ địa chất thủy văn 1:500.000 toàn Việt Nam do Trần Hồng Phú chủ biên và xuất bản vào năm 1987 Đồng thời tiến hành điều tra địa chất biển nông ven bờ tỷ lệ 1: 500.000 (vùng nước nông 0-30m) cũng như thăm dò địa chấn, khoan 419 giếng khoan tìm kiếm - thăm dò dầu khí thềm lục địa Việt Nam Trên đất liền công tác tìm kiếm - thăm dò, khai thác khoáng sản rắn, nước dưới đất, vật liệu khoáng xây dựng được đẩy mạnh với quy mô và tốc độ ngày mỗi gia tăng, thành tựu ngày càng rõ rệt hơn

1.2.2.2 Thành tựu chủ yếu về công tác tìm kiếm - thăm dò khoáng sản và vật liệu khoáng xây dựng ở Việt Nam

Kết quả điều tra khoáng sản và vật liệu khoáng xây dựng từ xa xưa đến tận ngày nay ở nước ta có thể đánh giá qua các thành tựu chủ yếu sau đây:

- Xây dựng, hoàn thiện lý thuyết về quá trình thành tạo khoáng sản có thành phần nguồn gốc, trạng thái tồn tại (rắn, lỏng, khí) cũng như quy luật phân bố khoáng sản (quy luật sinh khoáng) trên lãnh thổ, lãnh hải Việt Nam

- Tiếp thu, diễn giải khái niệm, xây dựng hệ thống thuật ngữ của Việt Nam về khoáng sản và các lĩnh vực khoa học địa chất liên quan

- Xuất bản chuyên khảo “Tài nguyên khoáng sản Việt Nam”, kèm theo bản đồ khoáng sản Việt Nam tỷ lệ 1:1.000.000 Trong đó, ngoài hàng nghìn mỏ, điểm khoáng sản rắn nguyên liệu công nghiệp khác nhau, đã phát hiện được 3.432 mỏ, điểm vật liệu khoáng xây dựng [83] gồm 1.904 mỏ đá nguyên liệu xi măng, đá ốp lát, trang trí và 1.528 mỏ sét sản xuất gạch ngói, gốm sứ, thủy tinh, cốt liệu bê tông

và vữa xây dựng (Bảng 1.2)

- Phân cấp trữ lượng, tài nguyên khoáng sản Việt Nam

Theo thời gian, tài nguyên khoáng sản Việt Nam được phân cấp theo các hệ thống phân cấp sau đây:

+ Hệ thống phân cấp trữ lượng, tài nguyên khoáng sản 1979 (phân cấp của Liên Xô trước đây) [40]:

Bảng 1.2 Nguyên liệu khoáng mềm rời tự nhiên làm vật liệu xây dựng ở nước ta

Đồng bằng sông Hồng

Đồi núi duyên hải Trung

Bộ

Tây nguyên

Đông Nam Bộ

Đồng bằng sông Cửu Long

Trữ lượng đã tìm kiếm, thăm dò Tài nguyên dự báo

Trong cân đối A

(1)*

B (1,2)

được dự báo theo 3 cấp P1, P2, P3 (Bảng 1.3) Theo tính khả thi về kinh tế người ta phân ra trữ lượng trong cân đối và trữ lượng ngoài cân đối

+ Các cấp trữ lượng và tài nguyên khoáng sản:

Cấp A: Cấp trữ lượng đã thăm dò chi tiết, xác định chính xác thế nằm, hình dạng thân khoáng, phân chia được chất lượng quặng tự nhiên, quặng công nghiệp, điều kiện khai thác và tính chất công nghệ nghiên cứu đầy đủ Sai số cho phép 10-15%

Cấp B: Cũng là cấp trữ lượng thăm dò chi tiết các nội dung như cấp A nhưng với sai số cho phép đến 15-25%

Cấp C1 được gọi là trữ lượng có khả năng sau thăm dò sơ bộ Các yếu tố hình học thân khoáng sản, chất lượng, tính chất công nghệ, khai thác đã được xác định với sai số cho phép 25-45%

Cấp C2 gọi là trữ lượng dự đoán Các yếu tố hình học, chất lượng khoáng sản mới được thăm dò qua một số công trình hạn chế và chủ yếu xác định theo tài liệu địa chất, địa hóa, địa vật lý Tính chất công nghệ, điều kiện khai thác chủ yếu dự đoán theo số liệu thăm dò vùng khoáng sản lân cận, do đó sai số cho phép tới 45-75%

Tài nguyên khoáng sản là trữ lượng viễn cảnh có 3 cấp P1, P2, P3 trong đó viễn cảnh P1 được dự báo với sai số 80-90%

Hệ thống phân cấp tài nguyên, trữ lượng khoáng sản của Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành năm 2017 để thống nhất áp dụng cho tất cả các mỏ trong cả nước [6]

+ Bảng phân cấp theo Thông tư số 60/2017/TT-BTNMT ngày 08 tháng 12 năm 2017 của Bộ Tài nguyên và Môi trường, trữ lượng và tài nguyên khoáng sản rắn được phân thành các cấp dựa trên phân cấp của thế giới như trình bày trong bảng sau (Bảng 1.4)

Ghi chú: Con số đầu là có hiệu quả kinh tế; thứ hai (khả thi, tiền khả thi, khái quát); thứ ba nghiên cứu địa chất (chắc chắn, tin cậy, dự báo và suy đoán)

Bảng 1.4 Phân cấp trữ lượng và tài nguyên khoáng sản rắn

đoán

Phỏng đoán

Có hiệu quả kinh tế

Trữ lượng

111  Trữ lượng

221 

Tài nguyên

222  Chưa rõ hiệu quả

333 

Tài nguyên 334a

Tài nguyên 334b

- Ban hành tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam

Để quản lý việc khai thác, sử dụng vật liệu khoáng xây dựng nói chung, đặc biệt là vật liệu khoáng xây dựng mềm rời đảm bảo chất lượng, tức là phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật đối với từng loại vật liệu khoáng để làm vật liệu xây dựng,trong đó có vật liệu xây dựng thông thường, Nhà nước đã ban hành nhiều tiêu chuẩn, quy chuẩn xây dựng khác nhau Một số Tiêu chuẩn xây dựng đã được bổ sung và ban hành đối với các loại vật liệu khoáng xây dựng mềm rời gồm:

+ Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7570:2006 - Cốt liệu cho bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ thuật [75]

+ Tiêu chuẩn Việt Nam - TCVN 10796:2015 - Cát mịn cho bê tông và vữa [78] + Tiêu chuẩn Việt Nam - TCVN 9036:2011 - Nguyên liệu để sản xuất thủy tinh cát - Yêu cầu kỹ thuật [80]

+ Tiêu chuẩn Việt Nam - TCVN 4344:1986 - Đất sét sản xuất gạch ngói nung

- Lấy mẫu [76]

+ Tiêu chuẩn Việt Nam - TCVN 4353:1986 - Đất sét sản xuất gạch ngói nung

- Yêu cầu kỹ thuật [77]

+ Tiêu chuẩn Việt Nam - TCVN 6300:1997 - Đất sét sản xuất gốm xây dựng - Yêu cầu kỹ thuật [79]

Từ những dữ liệu đã đề cập trong tổng quan về tình hình nghiên cứu, điều tra, tìm kiếm - thăm dò khoáng sản ở trên thế giới và tại Việt Nam dễ dàng nhận thấy, các nhà Địa chất thế giới và Việt Nam, bên cạnh việc khám phá, hoàn thiện cơ sở lý luận đồng bộ, hiện đại về quá trình thành tạo và quy luật phân bố các loại hình khoáng sản khác nhau trong những vùng miền cấu trúc - kiến tạo của vỏ Trái Đất, còn đề xuất, vận dụng hệ thống phương pháp tìm kiếm - thăm dò, phương pháp thí nghiệm khoáng sản và đất đá ngày một tinh vi để đánh giá chính xác chất lượng, trữ lượng các mỏ khoáng sản đã phát hiện

Nhìn chung, thành tựu nghiên cứu, điều tra các mỏ khoáng sản đã tạo cơ sở dữ liệu tin cậy cho việc tổ chức khai thác các loại khoáng sản khác nhau, cung cấp kịp thời một khối lượng lớn nguyên liệu ngày mỗi gia tăng cho sự phát triển kinh tế của thế giới cũng như nước ta

Tuy vậy, các công trình nghiên cứu, điều tra vật liệu khoáng xây dựng, tài liệu

số liệu liên quan đến tìm kiếm - thăm dò, thí nghiệm thành phần vật chất, tính chất công nghệ… của các mỏ khoáng sản làm vật liệu xây dựng đặc biệt là vật liệu khoáng xây dựng mềm rời còn hạn chế và ít được công bố

1.2.2.3 Các quy chuẩn, tiêu chuẩn sử dụng

Cơ sở để đánh giá chất lượng vật liệu khoáng xây dựng tự nhiên dựa vào:

- Các Tiêu chuẩn hiện hành của Việt Nam và có tham khảo các tài liệu của nước ngoài

- Thu thập các tài liệu đã có trên các mỏ đã được khai thác, các kết quả phân tích các mẫu bổ sung do nghiên sinh thực hiện

a) Đối với vật liệu sét

Nghiên cứu sinh sử dụng tiêu chuẩn Việt Nam 4353:1986 đất sét để sản xuất gạch ngói nung - Yêu cầu kỹ thuật để đánh giá chất lượng sét như sau:

- Đất sét dùng để sản xuất gạch đặc và ngói nung là đất sét dễ cháy, có nhiệt

độ nung thích hợp không lớn hơn 1050oC

- Đất sét chứa muối tan hoặc những tạp chất có hại khác phải được xử lí thích hợp

- Đất sét để sản xuất gạch đặc phải có thành phần hoá học quy định ở bảng 1.5, chỉ tiêu kích cỡ hạt ở bảng 1.6 và các chỉ tiêu cơ lý ở bảng 1.7

Bảng 1.5 Quy định thành phần hóa học đất loại sét sản xuất gạch

1 Hàm lượng silic dioxyt (SiO2) Từ 58,0 đến 72,0

2 Hàm lượng nhôm oxit (Al2O3) Từ 10,0 đến 20,0

3 Hàm lượng sắt oxit (Fe2O3) Từ 4,0 đến 10,0

4 Hàm lượng tổng các kiềm thổ quy ra cacbonat

Bảng 1.6 Quy định về kích cỡ hạt đất loại sét sản xuất gạch

2 Từ 2 đến 10 (hạt sỏi sạn), không lớn hơn 12

Bảng 1.8 Quy định thành phần hóa học đất loại sét sản xuất ngói

1 Hàm lượng silic dioxyt (SiO2) Từ 58,0 đến 68,0

2 Hàm lượng nhôm oxit (Al2O3) Từ 15,0 đến 21,0

4 Hàm lượng tổng các kiềm thổ quy ra cacbonat

Bảng 1.9 Quy định chỉ tiêu cỡ hạt đất loại sét sản xuất ngói

2 Từ 2 đến 10 (hạt sỏi sạn), không lớn hơn 2

b) Đối với vật liệu rời (cát xây dựng)

Cát xây dựng là loại vật liệu xây dựng quan trọng trong ngành công nghiệp xây dựng Cát xây dựng nói chung được dùng cho các mục đích khác nhau như sản xuất bê tông, vữa xây dựng, làm đường giao thông, làm vật liệu san lấp… Trong phạm vi đề tài luận án, nghiên cứu sinh trình bày liên quan đến cát dùng cho bê tông

và vữa xây dựng (cát tự nhiên)

Tiêu chuẩn cát xây dựng là những thông số yêu cầu kỹ thuật đối với cát xây dựng được nhà nước Việt Nam quy định như:

+ Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 10796:2015 về cát mịn cho bê tông và vữa xây dựng

+ Quy chuẩn Việt Nam 16:2019/BXD quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về sản phẩm, hàng hóa vật liệu xây dựng

+ Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7572:2006

+ TCVN 7570:2006 - Cốt liệu cho bê tông và vữa Yêu cầu kỹ thuật

Tuỳ theo nguồn gốc hình thành hay mục đích sử dụng, cát xây dựng có thể phân loại như sau:

- Phân loại theo nguồn gốc hình thành

Theo nguồn gốc hình thành, cát xây dựng có nguồn gốc tự nhiên là vật liệu dạng hạt rời, có kích thước cỡ hạt trong khoảng 75µm - 5mm, thu được từ quá trình phong hoá, xói mòn lớp vỏ trái đất và sa lắng tại các sông, suối hoặc hình thành các

mỏ cát Tuỳ thuộc điều kiện địa chất của từng khu vực mà hình thành các loại cát có thành phần cỡ hạt và tạp chất khác nhau

Thông thường, tại các khu vực đầu nguồn (thượng lưu) sông, suối thì cát có thành phần hạt thô, màu vàng, lẫn ít tạp chất bùn sét thường gọi là cát vàng Tại khu vực cuối dòng sông (hạ lưu) cát có hạt mịn, lẫn nhiều tạp chất bùn, sét thường được gọi là cát đen

Cát biển cũng có nguồn gốc từ tự nhiên; cát biển nhiễm mặn (có nhiều ion clo

- Cl-), có lẫn nhiều tạp chất

- Phân loại theo kích thước hạt

Theo TCVN 7570:2006 - Cốt liệu cho bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ thuật: hỗn hợp các hạt cốt liệu có kích thước chủ yếu từ 0,14mm - 5mm được gọi là cốt liệu nhỏ Cốt liệu nhỏ có thể là cát tự nhiên, cát nghiền và hỗn hợp từ cát tự nhiên và cát nghiền

Môđun độ lớn của cát là chỉ tiêu danh nghĩa đánh giá mức độ thô hoặc mịn của hạt cát Môđun độ lớn của cát được xác định bằng cách cộng các phần trăm lượng sót tích luỹ trên các sàng 2,5 mm; 1,25 mm; 630 m; 315 m;140 m và chia cho 100

Theo giá trị môđun độ lớn, cát dùng cho bê tông và vữa được phân ra hai nhóm chính: cát thô khi môđun độ lớn trong khoảng từ lớn hơn 2,0 đến 3,3 và cát mịn khi môđun độ lớn trong khoảng từ 0,7 đến 2,0

Theo TCVN 10796:2015 thì cốt liệu nhỏ có yêu cầu kỹ thuật sau:

+ Cát mịn có môđun độ lớn từ 0,7 đến 1,0 nên sử dụng để chế tạo bê tông cấp thấp hơn B15;

+ Cát mịn có môđun độ lớn từ 1,1 đến 1,2 nên sử dụng để chế tạo bê tông cấp đến B25;

+ Cát mịn có môđun độ lớn từ 1,73 đến 2 nên sử dụng để chế tạo bê tông cấp đến B45 hoặc cao hơn

Thành phần hạt của cát, biểu thị qua lượng sót tích luỹ trên sàng, được quy định tại Bảng 1.11

Bảng 1.11 Quy đinh thành phần hạt của cát tự nhiên sử dụng cho sản xuất bê tông

Kích thước lỗ sàng Lượng sót tích luỹ trên sàng, % khối lượng

Cát mịn được sử dụng chế tạo bê tông và vữa như sau:

- Đối với bê tông:

+ Cát có môđun độ lớn từ 0,7 đến 1 (thành phần hạt như bảng 1.11) có thể được sử dụng chế tạo bê tông cấp thấp hơn B15;

+ Cát có môđun độ lớn từ 1 đến 2 (thành phần hạt như bảng 1.11) có thể được

sử dụng chế tạo bê tông cấp từ B15 đến B25

- Đối với vữa:

+ Cát có môđun độ lớn từ 0,7 đến 1,5 có thể được sử dụng chế tạo vữa mác nhỏ hơn và bằng M5;

+ Cát có môđun độ lớn từ 1,5 đến 2 được sử dụng chế tạo vữa mác M7,5 Cát dùng chế tạo vữa không được lẫn quá 5% khối lượng các hạt có kích thước lớn hơn 5 mm

Hàm lượng các tạp chất (sét cục và các tạp chất dạng cục; bùn, bụi và sét) trong cát được quy định bảng 1.12

Tạp chất hữu cơ trong cát khi xác định theo phương pháp so màu, không được thẫm hơn màu chuẩn