Xem mẫu
- b−íc ®Çu nghiªn cøu sö dông c¸t biÓn
nam bé lμm bª t«ng xi m¨ng
ThS. Lª v¨n b¸ch
Liªn Bé m«n C«ng tr×nh
C¬ së II - Tr−êng §¹i häc GTVT
Tãm t¾t: Bμi b¸o tr×nh bμy t×nh h×nh c¸t biÓn Nam Bé vμ mét sè kÕt qu¶ nghiªn cøu b−íc
®Çu vÒ sö dông c¸t biÓn Nam Bé lμm bª t«ng xi m¨ng.
Summary: The Southern sea sand situation and the initial research on using Southern
sea sand to manufacture cement concrete were presented in this.
i. ®Æt vÊn ®Ò
Tõ tr−íc ®Õn nay, vËt liÖu dïng ®Ó chÕ t¹o bª t«ng xi m¨ng trong c«ng t¸c x©y dùng d©n
dông còng nh− x©y dùng cÇu ®−êng th−êng dïng c¸t vµng cã thµnh phÇn h¹t ®−îc khèng chÕ,
nh−ng do nhu cÇu x©y dùng ngµy cµng ph¸t triÓn, nguån c¸t vµng ngµy cµng khan hiÕm, viÖc
khai th¸c c¸t vµng kh«ng theo quy ho¹ch lµm cho nguån c¸t vµng ®ang ngµy cµng c¹n kiÖt, lµm
¶nh h−ëng nghiªm träng ®Õn m«i tr−êng sinh th¸i. Trong khi nguån c¸t mÞn biÓn l¹i ®ang rÊt dåi
dµo, ch−a ®−îc sö dông. V× vËy viÖc nghiªn cøu sö dông c¸t mÞn biÓn vµo chÕ t¹o bª t«ng xi
m¨ng trong x©y dùng lµ rÊt cÇn thiÕt. HiÖn nay, bª t«ng ®−îc sö dông rÊt réng r·i trong x©y
dùng c«ng tr×nh ë n−íc ta còng nh− trªn thÕ giíi. Tuy mang nhiÒu tÝnh −u viÖt, nh−ng bª t«ng lµ
s¶n phÈm do nhiÒu vËt liÖu kh«ng ®ång nhÊt t¹o ra, do ®ã cho ®Õn nay viÖc dïng vËt liÖu ®Ó
chÕ t¹o bª t«ng xi m¨ng vÉn cßn nhiÒu vÊn ®Ò cÇn ph¶i ®i s©u vµ tiÕp tôc nghiªn cøu.
HiÖn nay, c¸c tØnh vïng Nam Bé rÊt khan hiÕm vËt liÖu c¸t ®¹t yªu cÇu quy chuÈn vÒ x©y
dùng. Ngoµi ra viÖc ph¸t triÓn hÖ thèng ®−êng s¸ phôc vô ph¸t triÓn kinh tÕ cña c¸c tØnh Nam
Bé ®ang ®Æt ra nh÷ng yªu cÇu cÊp thiÕt do ®Æc thï ®Þa lý khu vùc. Thùc tÕ x©y dùng ®−êng cho
thÊy viÖc dïng bª t«ng xi m¨ng ®Ó x©y dùng mãng mÆt ®−êng ë khu vùc nµy lµ mét gi¶i ph¸p kü
thuËt cã hiÖu qu¶.
§èi víi c¸c tØnh Nam Bé rÊt hiÕm c¸t vµng x©y dùng, c¸t ®¸ nhiÒu khi ph¶i vËn chuyÓn
hµng tr¨m km ®Õn n¬i tiªu thô, gi¸ thµnh cao. Trong khi ®ã víi bê biÓn vµ ®¶o tr¶i dµi cã s½n
hµng triÖu mÐt khèi c¸t biÓn lo¹i c¸t mÞn vµ mÆn mµ cho ®Õn nay ng−êi ta ch−a hÒ dïng ®Ó chÕ
t¹o bª t«ng xi m¨ng. VÊn ®Ò ®¹t ra lµ liÖu cã thÓ dïng lo¹i c¸t mÞn biÓn nµy nh− lµ mét lo¹i vËt
liÖu t¹i chç dåi dµo ®Ó chÕ t¹o bª t«ng xi m¨ng h¹ gi¸ thµnh x©y dùng? NÕu dïng c¸t biÓn ®Ó
chÕ t¹o bª t«ng xi m¨ng th× sù ¶nh h−ëng biÓu kiÕn qua mét sè chØ tiªu c¬ lý cña bª t«ng xi
m¨ng nh− thÕ nµo? Vµ cã thÓ sö dông h¹n chÕ ra sao?… Mét vÊn ®Ò n÷a ®−îc ®Æt ra lµ hiÖn
nay ®Ó x©y dùng mét sè c«ng tr×nh cã sö dông bª t«ng xi m¨ng trªn c¸c ®¶o, do c¸c ®Æc ®iÓm
nh− ®· ph©n tÝch, c¸c lo¹i vËt liÖu ph¶i chë tõ ®Êt liÒn ra ®¶o t¨ng lªn rÊt cao.
- HiÖn nay c¸c nghiªn cøu vÒ sö dông c¸t biÓn ®Ó lµm bª t«ng xi m¨ng dïng trong x©y dùng
trong n−íc còng nh− trªn thÕ giíi ®Òu ®· thÊy cã kh¶ n¨ng sö dông c¸t biÓn ®Ó chÕ t¹o bª t«ng
xi m¨ng, tuy nhiªn sè l−îng kh«ng nhiÒu vµ thiÕu hÖ thèng. ë ViÖt Nam trªn thùc tÕ ch−a cã
tr−êng hîp nµo ®−îc chÝnh thøc sö dông c¸t biÓn lµm bª t«ng xi m¨ng.
Trªn c¬ së ®ã, chóng t«i ®· tiÕn hµnh nghiªn cøu kh¶ n¨ng sö dông c¸t biÓn ë c¸c tØnh
Nam Bé (mµ chñ yÕu lµ tØnh B×nh ThuËn vµ Bµ RÞa - Vòng tµu) nh− lµ c¸c lo¹i vËt liÖu t¹i chç dåi
dµo ®Ó chÕ t¹o bª t«ng xi m¨ng lµm mãng mÆt ®−êng «t« vµ c¸c c«ng tr×nh phßng hé ven biÓn.
B−íc ®Çu nghiªn cøu b»ng thùc nghiÖm x¸c ®Þnh møc ®é ¶nh h−ëng cña c¸t biÓn ®Õn mét sè
chØ tiªu chÝnh cña bª t«ng xi m¨ng nh− kh¶ n¨ng kh¸ng nÐn, sù t¨ng tr−ëng c−êng ®é…
ii. mét sè chØ tiªu kü thuËt cña c¸t biÓn nam bé
Qu¸ tr×nh thÝ nghiÖm ®−îc tiÕn hµnh t¹i phßng thÝ nghiÖm Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn
t¶i c¬ së II vµ Trung t©m kü thuËt ®−êng bé thuéc Khu qu¶n lý ®−êng bé 7.
C¸c thÝ nghiÖm tiÕn hµnh víi c¸t biÓn Mòi NÐ (B×nh ThuËn), c¸t biÓn Vòng Tµu vµ c¸t vµng
th«ng th−êng cña s«ng §ång Nai. C¸c thÝ nghiÖm vÒ c¸t x©y dùng theo TCVN bao gåm:
- ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh thµnh phÇn h¹t vµ m« ®un ®é lín cña c¸t (TCVN 342 - 86).
- ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh khèi l−îng riªng cña c¸t (TCVN 339 - 86).
- ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh ®é Èm cña c¸t (TCVN 341 - 86).
- ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh hµm l−îng sÐt cã trong c¸t (TCVN 334 - 86).
- ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh hµm l−îng mi ca cã trong c¸t (TCVN 4376 - 86).
- ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh hµm l−îng chung bôi, bïn, sÐt cã trong c¸t (TCVN 343 - 86).
- ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh khèi l−îng thÓ tÝch vµ ®é xèp (TCVN 340 - 86).
- ThÝ nghiÖm x¸c ®Þnh tæng l−îng muèi trong c¸t mÞn biÓn (22TCN 61 - 84).
Sau ®©y lµ thèng kª kÕt qu¶ thÝ nghiÖm ®−îc theo b¶ng 1.
B¶ng 1. C¸c chØ tiªu c¬ b¶n cña c¸t vμng th«ng th−êng
c¸t biÓn Vòng Tμu vμ c¸t biÓn B×nh ThuËn
C¸t vµng C¸t biÓn C¸t biÓn
TT C¸c chØ tiªu
th«ng th−êng Vòng Tµu B×nh ThuËn
1 M« ®un ®é lín 2,514 0,945 1,131
3
2 Khèi l−îng riªng, g/m 2,703 2,612 2,640
3 §é Èm, % 3,83 0,258 0,367
4 Hµm l−îng sÐt, % 0,014 0,004 0,004
5 Hµm l−îng mi ca, % 0,88 0,255 0,165
6 Hµm l−îng bôi, bïn, sÐt, % 1,247 0,457 0,670
3
7 Khèi l−îng thÓ tÝch, g/m 1,483 1,391 1,391
8 §é xèp X0, % 45,1 46,7 47,3
9 Tæng l−îng muèi, % 0,00 0,01 0,01
- III. nghiªn cøu thùc nghiÖm x¸c ®Þnh mét sè chØ tiªu vÒ c−êng ®é cña bª
t«ng xi m¨ng dïng c¸t biÓn nam bé
1. Môc ®Ých
§óc mÉu, x¸c ®Þnh c−êng ®é chÞu nÐn vµ c−êng ®é kÐo uèn, sù t¨ng tr−ëng c−êng ®é cña
bª t«ng xi m¨ng øng víi c¸c lo¹i c¸t kh¸c nhau.
2. Cèt liÖu
- §¸ d¨m ®−îc khai th¸c ë Ho¸ An.
- C¸t biÓn: lÊy t¹i b·i biÓn Mòi NÐ – Phan ThiÕt vµ Vòng Tµu
- C¸t vµng s«ng §ång Nai
C¸t, ®¸ ®−îc thÝ nghiÖm trong phßng ®Ó x¸c ®Þnh c−êng ®é, thµnh phÇn h¹t, l−îng bôi bÈn,
hµm l−îng mi ca, hµm l−îng muèi trong c¸t biÓn…
3. N−íc
Dïng n−íc m¸y th«ng th−êng.
4. Xi m¨ng
Dïng xi m¨ng Hµ Tiªn PC30.
5. Thµnh phÇn hçn hîp bª t«ng xi m¨ng
§−îc x¸c ®Þnh theo quy tr×nh cña ViÖt Nam. Bao gåm c¸c lo¹i m¸c 250, 300 vµ 350.
6. Tuæi mÉu
MÉu ®−îc nÐn ®Ó x¸c ®Þnh c−êng ®é øng víi c¸c lo¹i ngµy tuæi 2, 7, 14, 28, 45, 60, 90 vµ
180.
7. KÝch th−íc mÉu
MÉu ®−îc chÕ bÞ víi khu«n 7,07 trªn bµn rung.
8. Nhãm nghiªn cøu
- ChØ ®¹o chung: ThS. Lª V¨n B¸ch, Gi¶ng viªn Liªn bé m«n C«ng tr×nh c¬ së II - §¹i häc
Giao th«ng VËn t¶i.
- C¸c sinh viªn thuéc líp CÇu ®−êng kho¸ 40 lµm nghiªn cøu khoa häc: Phan ChÝ C−êng,
Bïi Quang Duy, Lª §øc C«ng vµ NguyÔn Hoµi ©n.
9. Thêi gian vµ ®Þa ®iÓm thùc hiÖn
Tõ th¸ng 5/2002 ®Õn th¸ng 4/2003 t¹i phßng thÝ nghiÖm vËt liÖu x©y dùng cña Tr−êng §¹i
häc Giao th«ng VËn t¶i c¬ së II.
10. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm
Tõ kÕt qu¶ thÝ nghiÖm, tiÕn hµnh xö lý sè liÖu vµ tÝnh to¸n c−êng ®é cña bª t«ng xi m¨ng
dïng c¸c lo¹i c¸t vµ cho c¸c lo¹i m¸c kh¸c nhau theo c¸c ngµy tuæi (bao gåm tõ 3 ®Õn 180
ngµy tuæi). (Xem b¶ng tæng hîp c−êng ®é BTXM sau khi chuyÓn ®æi vÒ mÉu chuÈn – b¶ng 2).
- B¶ng 2. B¶ng tæng hîp c−êng ®é BTXM sau khi chuyÓn ®æi vÒ mÉu chuÈn cho c¸c lo¹i m¸c
C−êng ®é cña BTXM, R (kg/cm2)
Ngµy tuæi M.250 M.300 M.350
(Ngµy) C¸t C¸t ®á C¸t C¸t C¸t ®á C¸t C¸t C¸t ®á C¸t
vµng tr¾ng vµng tr¾ng vµng tr¾ng
0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
3 167.58 197.15 196.68 186.23 202.42 201.23 216.25 227.21 226.15
7 185.78 211.55 212.02 213.46 227.24 228.45 240.58 254.45 253.55
14 219.73 223.11 222.26 241.48 256.14 256.10 285.14 296.01 296.45
28 252.24 231.12 230.48 286.47 282.75 281.88 339.25 339.45 340.02
45 258.45 233.95 234.22 306.23 297.41 296.42 363.86 347.48 347.87
60 259.00 237.24 236.12 314.16 300.36 300.28 371.12 349.55 349.42
90 261.02 238.45 236.85 316.02 301.43 301.12 372.92 351.11 350.02
180 261.03 239.55 237.89 316.30 302.71 301.18 373.42 351.83 351.44
NhËn xÐt: Qua kÕt qu¶ tÝnh to¸n sau khi thÝ nghiÖm ta thÊy
ë nh÷ng ngµy ®Çu th× c−êng ®é cña bª t«ng lµm b»ng c¸t biÓn t¨ng lªn kh¸ nhanh (vÝ dô víi
mÉu M.300 th× ë tuæi 7 ngµy, c−êng ®é kh¸ng nÐn cña bª t«ng dïng c¸t vµng, c¸t ®á vµ c¸t tr¾ng
lÇn l−ît lµ 213.46, 227.24 vµ 228.45 kg/cm2 - b¶ng 2) nh−ng cµng vÒ sau th× c−êng ®é kh¸ng nÐn
cña bª t«ng xi m¨ng dïng c¸t ®á vµ c¸t tr¾ng t¨ng rÊt chËm, ®iÒu nµy th× ng−îc l¹i víi c¸t vµng.
§iÒu nµy hoµn toµn phï hîp víi lý thuyÕt vÒ sù h×nh thµnh c−êng ®é cña bª t«ng xi m¨ng, hµm
l−îng muèi ®ãng vai trß lµ chÊt xóc t¸c lµm t¨ng nhanh thêi gian ninh kÕt cña bª t«ng.
ë nh÷ng ngµy tuæi tiÕp theo (sau 28 ngµy) th× c−êng ®é cña bª t«ng lµm b»ng c¸t vµng sÏ
lín h¬n c−êng ®é cña bª t«ng lµm b»ng c¸t ®á vµ tr¾ng, cµng vÒ sau th× c−êng ®é cña bª t«ng
cµng æn ®Þnh. VÝ dô víi M.300 sau 45 ngµy tuæi th× c−êng ®é cña bª t«ng lµm b»ng c¸t vµng, c¸t
®á vµ c¸t tr¾ng lÇn l−ît lµ 306.23, 297.41 vµ 296.42 kg/cm2.
§Õn 180 ngµy tuæi th× c−êng ®é cña bª t«ng lµm b»ng c¸t vµng sÏ lín h¬n c−êng ®é bª
t«ng lµm b»ng c¸t ®á vµ c¸t tr¾ng lÇn l−ît lµ 13.59% vµ 15.12% víi M.300. Cßn c−êng ®é cña
bª t«ng dïng c¸t ®á vµ c¸t tr¾ng kh«ng sai kh¸c nhau nhiÒu (1.53%) (xem b¶ng 2.).
KÕt luËn: Víi bª t«ng ®−îc lµm b»ng c¸t ®á vµ c¸t vµng th× c−êng ®é cña nã trong thêi gian
®Çu võa míi chÕ t¹o (kho¶ng tõ tr−íc 20 ngµy tuæi) sÏ t¨ng rÊt nhanh, sau ®ã c−êng ®é ph¸t
triÓn chËm l¹i vµ ®Õn mét thêi gian nµo ®ã sÏ ph¸t triÓn kh«ng ®¸ng kÓ.
Sau thêi gian 28 ngµy vµ nh÷ng ngµy tiÕp theo th× c−êng ®é cña bª t«ng lµm b»ng c¸t vµng
sÏ cao h¬n c−êng ®é cña bª t«ng lµmb»ng c¸t ®á kho¶ng tõ 10 – 15%.
X¸c ®Þnh c−êng ®é chÞu kÐo khi uèn cña bª t«ng xi m¨ng
ThÝ nghiÖm cho bª t«ng xi m¨ng dïng 3 lo¹i c¸t kh¸c nhau: c¸t vµng s«ng §ång Nai, c¸t
®á biÓn B×nh ThuËn vµ c¸t tr¾ng biÓn Vòng Tµu.
M¸c bª t«ng cÇn thÝ nghiÖm: 250, 300 vµ 350.
Mçi tæ hîp lµ 3 mÉu. Tuæi bª t«ng cÇn thÝ nghiÖm: 28 ngµy tuæi.
MÉu bª t«ng dïng ®Ó thÝ nghiÖm c−êng ®é chÞu kÐo uèn lµ mÉu dÇm 10 x 10 x 40 cm.
KÕt qu¶ thÝ nghiÖm: Sau khi xö lý sè liÖu vµ tÝnh to¸n c−êng ®é kÐo uèn cña bª t«ng xi
m¨ng m¸c 250, 300 vµ 350 dïng c¸c lo¹i c¸t kh¸c nhau sau 28 ngµy tuæi, kÕt qu¶ ®−îc tr×nh
bµy ë biÓu ®å h×nh 1.
NhËn xÐt: Sau 28 ngµy tuæi th× c−êng ®é chÞu kÐo khi uèn cña bª t«ng m¸c 250 khi dïng
c¸t tr¾ng Vòng Tµu, c¸t ®á B×nh ThuËn sÏ ®¹t ®−îc 88,9% vµ 92,9% so víi c¸t vµng §ång Nai;
cßn víi m¸c 300 vµ 350 lÇn l−ît lµ 93,4%, 93,8% vµ 90,0%, 91,7%. Nh− vËy, còng gièng nh−
c−êng ®é kh¸ng nÐn, c−êng ®é chÞu kÐo khi uèn cña bª t«ng xi m¨ng dïng c¸t tr¾ng Vòng Tµu,
c¸t ®á B×nh ThuËn sÏ thÊp h¬n c−êng ®é chÞu kÐo khi uèn cña bª t«ng xi m¨ng dïng c¸t vµng
§ång Nai kho¶ng 10%.
- 40
Cöôøng ñoä, kG/cm2
30
20
10
0
1 2 3
26.23 30.14 33.25
Caùt traéng VT
27.41 30.92 34.04
Caùt ñoû BT
29.5 32.28 37.1
Caùt vaøng ÑN
H×nh 1. BiÓu ®å c−êng ®é kÐo uèn cña bª t«ng xi m¨ng sau 28 ngμy tuæi
trong ®ã: 1, 2, 3 lÇn l−ît lμ BTXM M.250, 300 vμ 350
VT – Vòng Tμu, BT – B×nh ThuËn, §N - §μ N½ng
iv. kÕt luËn
C¸c tØnh Nam Bé nãi riªng vµ c¶ n−íc nãi chung, c¸c b·i biÓn, ®¶o vµ quÇn ®¶o chøa mét
l−îng c¸t biÓn khæng lå hÇu nh− ch−a ®−îc khai th¸c. §Æc biÖt lµ vïng bê biÓn Nam Bé rÊt hiÕm
nguån c¸t vµng dïng cho x©y dùng. Do ®ã thµnh c«ng b−íc ®Çu trong viÖc nghiªn cøu sö dông
c¸t biÓn ®Ó chÕ t¹o bª t«ng xi m¨ng ®· më ra mét tiÒm n¨ng to lín cho ngµnh x©y dùng, ®Æc
biÖt lµ x©y dùng h¹ tÇng c¬ së nh− ®−êng s¸, c¸c c«ng tr×nh phßng hé ven biÓn…
C¸t bê biÓn, h¶i ®¶o ë ViÖt Nam cã nhiÒu lo¹i: c¸t vµng, c¸t ®en, c¸t tr¾ng, c¸t ®á,… nh−ng
do ®iÒu kiÖn h¹n chÕ nªn chóng t«i míi chØ giíi h¹n nghiªn cøu víi c¸t ®á ë vïng biÓn Mòi NÐ,
Phan ThiÕt cña tØnh B×nh ThuËn vµ ë Vòng Tµu. KÕt qu¶ cho thÊy c¸t biÓn ë ®©y cã m« ®un ®é
lín kh¸ nhá b»ng 0,933; hµm l−îng bôi bÈn kh¸ nhá tõ 0,004 – 0,084%; hµm l−îng muèi còng
kh«ng nhiÒu (
nguon tai.lieu . vn
