Trong khi đó, ngành xây dựng đang khan hiếm các nguyên liệu sản xuất vữa xây dựng, bê tông. Bài báo này trình bày một số kết quả thực nghiệm xác định các tính chất cơ lý và hóa học của loại cát thải này, từ đó đánh giá khả năng sử dụng chúng vào lĩnh vực xây dựng. Mời các bạn tham khảo!
Trang 1ĐÁNH GIÁ HÂ NĂNG SỬ DỤNG CÁT THÂI TRONG QUÁ TRÌNH SÂN XUÇT CAO LANH TR N ĐÐA BÀN THÐ XÃ TÅN UY N VÀO
TRONG LÏNH VỰC XÅY DỰNG Phan Thành Nhân 1 , Trần Văn Phê 1
1.Trường Đại học Thủ Dầu Một
Tóm tắt
Ngành sản xuất cao lanh ở Bình Dương có quy mô phát triển tương đối lớn nhưng nguồn cát thải ra từ quá trình sản xuất chưa được tận dụng vào các sản xuất ngành khác Trong khi đó, ngành xây dựng đang khan hiếm các nguyên liệu sản xuất vữa xây dựng, bê tông Bài báo này trình bày một số kết quả thực nghiệm xác định các tính chất cơ lý và hóa học của loại cát thải này, từ đó đánh giá khả năng sử dụng chúng vào lĩnh vực xây dựng
1 Đặt vấn đề
Hiện nay, lĩnh vực xây dựng đang phát triển rất mạnh mẽ Quá trình này đòi hỏi một số lượng lớn vật liệu xây dựng cung cấp cho thị trường như xi măng, thép xây dựng, cát xây dựng,… Tuy nhiên, nguồn cung cấp cát sông cho lĩnh vực xây dựng đang ngày càng khan hiếm Trong UBND tỉnh Bình Dương, 2020) các tác giả đã đánh giá: “nguồn cát xây dựng của tỉnh Bình Dương ở hồ Dầu Tiếng và sông Sông Bé có trữ lượng là 2,5 triệu tấn, với trữ lượng này không đủ cung cấp cho thị trường, trong thời gian tới cần đẩy mạnh công tác tìm kiếm, thăm dò đánh giá trữ lượng cát trên các hệ thống suối lớn, đồng thời cần áp dụng công nghệ xay nghiền đá thành cát phục vụ nhu cầu xây dựng đang rất cao của tỉnh” Điều này đòi hỏi phải có những nghiên cứu tìm kiếm các nguồn vật liệu khác nhằm thay thế cho nguồn cát sông trong việc sản xuất vữa, bê tông Bên cạnh các nghiên cứu về sử dụng cát nghiền Vũ Hoàng Tùng, Hồ Thanh Sự, 2019; Hoàng Hồng Vân và nnk., 2018), các nghiên cứu sử dụng các nguồn cát khác cũng được thực hiện, có thể kể đến các nghiên cứu của tác giả Trần Đức Trung và các cộng sự 2013) trong bài báo
“Nghiên cứu sử dụng các mịn thay thế cát thô chế tạo bê tông tự lèn cường độ cao” về việc sử dụng cát mịn phối hợp với hỗn hợp phụ gia khoáng hoạt tính xỉ lò cao – tro trấu để chế tạo bê tông tự lèn có cường độ nén lớn hơn 60Mpa, “Nghiên cứu sử dụng cát đụn tại chỗ làm đường bê tông xi măng trên đảo Phú Quốc” của tác giả Hoàng Minh Đức và cộng sự (2017) trình bày về ảnh hưởng của tỷ lệ xi măng/nước và hệ số dư vữa tới tính chất của hỗn hợp bê tông và bê tông sử dụng các đụn Phú Quốc
Thị xã Tân Uyên, tỉnh Bình Dương là một trong các huyện, thị được quy hoạch phát triển ngành sản xuất cao lanh Theo UBND tỉnh Bình Dương, 2020), “cao lanh đang được khai thác tại 2 mỏ Đất Cuốc và Tân Lập huyện Tân Uyên với tổng trữ lượng khoảng 20,2 triệu tấn”. Quá trình tách chiết cao lanh từ khoáng sẽ thải loại một lượng vật liệu dạng hạt – được gọi là cát thải trong quá trình sản xuất cao lanh Lượng cát này chiếm khoảng 50%-60% khối lượng thể tích của khoáng Hiện nay, các doanh nghiệp sản xuất cao lanh thường sử dụng lượng cát này vào mục
Trang 2đích tái lập mặt bằng khai thác Cách làm này chưa tận dụng hết tiềm năng kinh tế của chủng loại cát này và làm chậm quá trình tái lập mặt bằng, có thể dẫn đến mất an toàn ở khu vực khai thác
Do đó, việc đánh giá khả năng sử dụng cát thải trong quá trình sản xuất cao lanh trên địa bàn thị
xã Tân Uyên vào lĩnh vực xây dựng sẽ giải quyết được một phần nguồn cung cát xây dựng, gia tăng lợi ích cho các doanh nghiệp sản xuất cao lanh Bài báo này đánh giá khả năng sử dụng cát thải trong quá trình sản xuất cao lanh trên địa bàn thị xã Tân Uyên vào lĩnh vực xây dựng trên các mặt tính chất hóa học và tính chất cơ lý của loại vật liệu này
2 Vật liệu và phương pháp
2.1 Vật liệu: Nghiên cứu này sử dụng cát thải từ quá trình sản xuất cao lanh của các doanh
nghiệp trên địa bàn thị xã Tân Uyên như: Công ty khoáng sản Bình Dương, Doanh nghiệp tư nhân khoáng sản Phước Nhân, Công ty TNHH MTV chế biến khoáng sản Nhật Tân Các doanh nghiệp này được khai thác tại mỏ khoáng sản Đất Cuốc – Tân Uyên – Bình Dương
2.2 Phương pháp thí nghiệm
a Về tính chất cơ lý: Trong nghiên cứu này, cát thải trong quá trình sản xuất cao lanh được
xác định 04 đặc tính cơ lý là: thành phần hạt, khối lượng riêng, khối lượng thể tích khô và khối lượng thể tích bão hòa nước Trong đó, thành phần hạt của vật liệu được xác định theo hướng dẫn của tiêu chuẩn TCVN 7572-2:2006 bằng cách xác định lượng sót tích lũy của vật liệu trên bộ sàng tiêu chuẩn; các đặc tính về khối lượng riêng, khối lượng thể tích và khối lượng thể tích bão hòa nước được xác định theo hướng dẫn của tiêu chuẩn TCVN 7572-4:2006
b Về tính chất hóa học: Trong nghiên cứu này, cát thải trong quá trình sản xuất cao
lanh được xác định hai đặc tính hóa học là phản ứng kiềm – silic và hàm lượng clorua có trong vật liệu Trong đó, đặc tính phản ứng kiềm - silic được xác định theo hướng dẫn của tiêu chuẩn TCVN 7572-14:2006 bằng phương pháp xác định hàm lượng silic đioxit hòa tan (Sc) và
độ giảm kiềm (Rc) Đặc tính hàm lượng clorua được xác định theo hướng dẫn của tiêu chuẩn TCVN 7572-15:2006 bằng cách xác định lượng kết tủa clorua hòa tan bằng một lượng bạc nitrat dư, chuẩn lượng bạc nitrat không phản ứng được xác định bằng amoni sunfoxyanua hoặc kali sunfoxyanua với chỉ thị sắt (III) amôni sunfat
3 Kết quả thí nghiệm
3.1 Kết quả xác định thành phần hạt
Bảng 1 Kết quả thí nghiệm xác định thành phần hạt (Trần Văn Phê và nnk., 2020)
Kích thước lỗ
sàn (mm)
sàn (%)
Trang 3Từ kết quả ở Bảng 1, biểu đồ thành phần hạt của vật liệu cát thải từ quá trình sản xuất cao lanh trên địa bàn thị xã Tân Uyên đƣợc thể hiện ở Hình 1
Hình 1 Biểu đồ thành phần hạt của vật liệu cát thải từ quá trình sản xuất cao lanh trên
địa bàn thị xã Tân Uyên (Trần Văn Phê và nnk, 2020)
Kết quả thành phần hạt của cát thải từ quá trình sản xuất cao lanh cho thấy hàm lƣợng hạt sót sàng 0,315mm là hơn 80%, hàm lƣợng hạt sót sàng 2,5mm là hơn 5% nên loại cát này
là loại cát có thành phần cỡ hạt thô và chỉ phù hợp để sử dụng làm cốt liệu nhỏ cho bê tông Nếu muốn sử dụng vật liệu này cho vữa xây dựng thì cần phải điều chỉnh lại thành phần hạt, tăng hàm lƣợng hạt mịn và giảm hàm lƣợng hạt thô
3.2 Kết quả xác định khối lượng riêng, khối lượng thể tích khô và khối lượng thể tích bão hòa nước
Bảng 2 Kết quả thí nghiệm xác định các chỉ tiêu cơ lý của cát thải trong quá trình sản xuất
cao lanh (Trần Văn Phê và nnk., 2020)
3.3 Kết quả xác định phản ứng kiềm – silic
Hình 2 Giản đồ phân vùng ảnh hưởng kiềm – silic của cốt liệu ( Trần Văn Phê và nnk., 2020)
Trang 4Từ giản đồ cho thấy, độ giảm kiềm của cát thải là 116mmol/L và hàm lượng SiO2 hòa tan có giá trị là 10,5mmol/L nên cát thải nằm trong vùng cốt liệu vô hại
3.4 Kết quả xác định hàm lượng clorua
Bảng 3 Kết quả thí nghiệm xác định các chỉ tiêu hóa học của cát thải trong quá trình sản
xuất cao lanh (Trần Văn Phê và nnk., 2020)
Hàm lượng clorua của cát thải có giá trị < 0,01% Có thể thấy rằng, hàm lượng clorua trong cát thải nhỏ hơn giá trị quy định tại TCVN 7570:2006 đối với bê tông dùng cho các kết cấu bê tông cốt thép (0,05%) và bê tông cốt thép ứng lực trước (0,01%)
4 Kết luận và kiến nghị
Tận dụng cát thải từ quá trình sản xuất cao lanh vào trong lĩnh vực xây dựng là một giải pháp hợp lý, đáp ứng được tình hình khan hiếm cát xây dựng hiện nay trên địa bàn thị xã Tân Uyên Cát thải có các chỉ tiêu cơ bản như tạp chất hữu cơ, hàm lượng Cl- , khả năng phản ứng kiềm – silic đều phù hợp với TCVN 7570:2006 Thành phần hạt của cát thải nằm trong miền giới hạn của tiêu chuẩn Tuy nhiên, hàm lượng bùn, bụi sét của cát thải cao (7,93%) nên có thể ảnh hưởng đến các đặc tính cơ học của vữa xây dựng và bê tông Do đó, để có thể sử dụng cát thải từ quá trình sản xuất cao lanh vào trong lĩnh vực xây dựng cần có các nghiên cứu ảnh hưởng của loại cát này đến cường độ kéo, nén của vữa và bê tông hoặc có các giải pháp nhằm làm giảm hàm lượng bùn sét còn tồn dư trong cát
TÀI LIỆU THAM HÂO
1 Hoàng Hồng Vân và các cộng sự 2018), “Nghiên cứu ảnh hưởng của hỗn hợp cát nhân tạo và cát thiên
nhiên đến tính chất cơ bản của bê tông”, Tạp chí khoa học Kiến trúc – Xây dựng, số 31,tr 90-97
2 Hoàng Minh Đức, Nguyễn Kim Thịnh 2017), “Nghiên cứu sử dụng cát đụn tại chỗ làm đường bê
tông xi măng trên đảo Phú Quốc”, Tạp chí Khoa học công nghệ Xây dựng, số 3, tr 37-43
3 Trần Đức Trung, Bùi Danh Đại, Lưu Văn Sáng 2013), “Nghiên cứu sử dụng các mịn thay thế cát
thô chế tạo bê tông tự lèn cường độ cao”, Tạp chí Khoa học công nghệ Xây dựng, số 15, tr 84-92
4 Trần Văn Phê, Lưu Hoài Nam, Cái Trung Tín (2020), “Đánh giá khả năng sử dụng cát thải trong
quá trình sản xuất cao lanh trên địa bàn thị xã Tân Uyên, tỉnh Bình Dương vào trong xây dựng
dựa trên tính chất cơ lý”, Báo cáo tổng kết Đề tài nghiên cứu khoa học
5 Trần Văn Phê, Nguyễn Văn Đợi, Lưu Hoài Nam (2020), “Đánh giá khả năng sử dụng cát thải
trong quá trình sản xuất cao lanh trên địa bàn thị xã Tân Uyên, tỉnh Bình Dương vào trong xây
dựng dựa trên tính chất hóa học”, Báo cáo tổng kết Đề tài nghiên cứu khoa học
6 Vũ Hoàng Tùng, Hồ Thanh Sự 2019), “Khảo sát hoạt tính cường độ của cát nghiền và ảnh hưởng
của nó đến tính chất vữa cát nghiền – xi măng OPC FiCO”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, số
133, tr 91-95