- Trang Chủ
- Môi trường
- Đặc điểm cát nội đồng ở vùng ven biển tỉnh Quảng Trị và tiềm năng làm vật liệu xây dựng thay thế cát sông
Xem mẫu
- Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu cơ bản trong “Khoa học Trái đất và Môi trường”
DOI: 10.15625/vap.2019.00092
ĐẶC ĐIỂM CÁT NỘI ĐỒNG Ở VÙNG VEN BIỂN TỈNH QUẢNG TRỊ VÀ
TIỀM NĂNG LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG THAY THẾ CÁT SÔNG
Nguyễn Văn Canh 1, Hồ Trung Thành 1, Lê Duy Đạt 1
1
Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế
Email: nvcanh.dhkh@gmail.com
TÓM TẮT
Bài báo giới thiệu đặc điểm phân bố, thành phần khoáng vật, hóa học, thành phần hạt và tính
chất cơ lý của một số thành tạo cát nội đồng khu vực đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Trị (cát vàng
hệ tầng Phú Xuân và cát xám trắng hệ tầng Nam Ô), từ đó đánh giá tiềm năng thay thế cát sông
trong chế tạo bê-tông và vữa xây dựng. Kết quả cho thấy cát ở đây có diện phân bố rộng (gần 200
km2), phần lớn là cát hạt trung đến mịn, kết cấu xốp đến chặt; thành phần khoáng vật chủ yếu gồm
thạch anh, khoáng vật nặng chiếm không đáng kể. Đặc điểm thành phần hạt và một số tính chất vật
lý như modul độ lớn của cát bước đầu cho thấy chúng có tiềm năng trong chế tạo bê-tông mác vừa
và thấp, vữa xây; tuy nhiên cần có các đánh giá chi tiết cũng như có các nghiên cứu khả năng làm
việc của vật liệu ở các tỉ lệ phối trộn với cát sông nhằm định hướng sử dụng tối ưu cho các thành
tạo cát khu vực này.
Từ khóa: Cát nội đồng, Quảng Trị, vật liệu xây dựng.
1. GIỚI THIỆU
Các nghiên cứu cát nội đồng, cát sa mạc làm nguồn vật liệu thay thế cát sông gần đây cho thấy
bê tông và vữa xây chế tạo từ một phần cát biển (ở Sri Lanka [6]) có độ bền nén và khả năng làm việc
tốt nhất ở tỉ lệ phối trộn 50 % cát biển hoặc cát sa mạc và 50 % cát sông [1, 2]. Cát sa mạc cũng có
khả năng thay thế cát sông làm vữa trát tường mà không cần qua rây sàng do mức độ chọn lọc hạt tốt
[2]. Ở Việt Nam, hầu hết các nghiên cứu cát nội đồng cũng nhận định: bằng các phương thức phối
trộn hoặc kết hợp với các loại phụ gia thông thường khác nhau hoàn toàn có thể sử dụng cát nhiễm
mặn, cát mịn làm vật liệu cho bê tông và vữa xây [5, 7].
Quảng Trị có dải đồng bằng ven biển được tạo bởi các trầm tích Đệ tứ nhiều loại hình cát
khác nhau và có trữ lượng khá lớn (Hình 1). Cho đến nay, nguồn cát, cuội sỏi xây dựng hầu như chỉ
khai thác trầm tích sông hiện đại (aQ23) ở các sông Bến Hải, sông Hiếu, sông Thạch Hãn (mỏ cát
An Đôn, mỏ cát cuội sỏi Hải Lệ, …). Nhằm giảm tải lượng cát sông đang thiếu hụt trầm trọng ở khu
vực, bài báo này giới thiệu một số đặc điểm của cát nội đồng vùng đồng bằng ven biển tỉnh Quảng
Trị làm cơ sở ban đầu cho việc đánh giá khả năng thay thể cát sông trong vật liệu bê tông và vữa
xây dựng ở khu vực nghiên cứu.
2. KHU VỰC NGHIÊN CỨU
Khu vực nghiên cứu thuộc phần diện tích đồng bằng của các huyện Vĩnh Linh, Gio Linh,
Triệu Phong và Hải Lăng, tỉnh Quảng Trị (Hình 1). Đặc điểm chung của khu vực này là hình thành
trên đới sụt lún ven Biển Đông nên được lấp đầy bởi các thành tạo địa chất Đệ Tứ đa dạng về nguồn
gốc, gồm các thành tạo: sông - sông lũ tuổi Pleistocen giữa - muộn (a, apQ12-3), cuội sỏi, cát lần bột
sét màu vàng tuổi Pleistocen muộn (a, am, mQ13), basalt olivin cấu tạo đặc sít và lỗ hổng tuổi
Holocen sớm (βQ21), cát, sét màu xám vàng, xám trắng, xám đen tuổi Holocen giữa (am, mQ22),
cát, cuội sỏi lẫn bột sét màu xám vàng tuổi Holocen giữa - muộn (am, mQ22-3), cát, bột, sét tuổi
Holocen muộn (a, am, amb, m, mvQ23). Trong đó, đối tượng cát nội đồng trong bài báo này phân bố
trong hai thành tạo: cát nguồn gốc biển tuổi Pleistocen muộn hệ tầng Phú Xuân và cát nguồn gốc
biển tuổi Holocen giữa hệ tầng Nam Ô.
77
- Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2019
3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Công tác khảo sát thực địa được tiến hành
nhằm xác minh ranh giới trên mặt kết hợp lấy
mẫu trên mặt và dưới sâu bằng phương pháp
khoan tay (Hình 1). Thành phần hạt và tính chất
cơ lý được phân tích tại Phòng thí nghiệm Địa
kỹ thuật, Trường Đại học Khoa học Huế theo
tiêu chuẩn TCVN 4198-1995. Thành phần
khoáng vật và trọng sa được phân tích tại Viện
Địa chất và Khoáng sản Việt Nam bằng phương
pháp soi nổi dưới kính hiển vi Optika. Thành
phần hóa học cơ bản của cát được xác định bằng
phương pháp hóa silicat theo tiêu chuẩn TCVN
1837-2008 tại Trung tâm Phân tích thí nghiệm
địa chất.
Hình 1. Sơ đồ địa chất khu vực đồng bằng ven
biển Quảng Trị (biên tập theo [4]).
4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Trên cơ sở thu thập tài liệu các công trình khoan khảo sát địa chất công trình, kết hợp khảo sát
thực địa và kết quả các phân tích thành phần vật chất, đồng thời với tính chất bước đầu nghiên cứu
tìm nguồn vật liệu thay thế cát sông trong bê tông và vữa xây, nhóm tác giả tập trung vào hai loại
hình cát trầm tích biển Pleistocen thượng phần trên của hệ tầng Phú Xuân và trầm tích biển Holocen
trung hệ tầng Nam Ô trong khu vực nghiên cứu.
4.1. Đặc điểm phân bố
Các thành tạo cát nguồn gốc biển tuổi Pleistocen thượng hệ tầng Phú Xuân khu vực đồng bằng
ven biển Quảng Trị phân bố chủ yếu ở phía Bắc huyện Vĩnh Linh với diện lộ khoảng 40 km2, một ít
lộ ở phía Tây Nam huyện Hải Lăng (diện lộ chỉ khoảng 4,5 km2). Trong khi đó, cát biển hệ tầng
Nam Ô có diện lộ khá rộng với hơn 140 km2, chiếm phần lớn diện tích dải cát ven biển hai huyện
Triệu Phong - Hải Lăng và Tây Bắc huyện Gio Linh (Hình 1).
Về độ sâu phân bố, các lỗ khoan tay và tài liệu thu thập cho thấy trầm tích Pleistocen hệ tầng
Phú Xuân đạt tới độ sâu từ 8 m đến 32 m; trầm tích Holocen hệ tầng Nam Ô có chiều dày thay đổi
phức tạp, dao động 1-3 m đến 5-10 m, chỗ sâu nhất đạt tới 30,5 m (LK3QT).
4.2. Đặc điểm thạch học - khoáng vật
Hệ tầng Phú Xuân: Cát hệ tầng Phú Xuân khu vực đồng bằng ven biển tỉnh Quảng Trị thuộc loại
cát màu vàng nghệ. Thành phần khoáng vật gồm thạch anh 79-88 %, hydromica 2-8 %, kaolinit 2-8 %,
felspat 1-4 %, gơtit 1-4 %. Khoáng vật nặng chiếm không đáng kể, chủ yếu gồm: pyrit, ilmenit,
limonit, zircon, amphibol, anatas, rutil, tremolit, disten, silimanit... Hóa thạch tìm thấy chủ yếu là các
bào tử phấn hoa thực vật, Foraminifera và tảo tuổi Pleistocen muộn.
Hệ tầng Nam Ô: Cát hệ tầng này gồm có 3 dạng: cát bụi xốp, cát nhỏ xốp - chặt vừa và cát
vừa chặt vừa trắng xám. Trong điều kiện phân bố xen kẹp với các thành tạo trầm tích hạt mịn loại
sét màu tốt, cát trắng xám Nam Ô bị biến đổi màu phức tạp. Khoáng vật chủ yếu của cát gồm thạch
anh 97-99 %, còn lại là các khoáng vật nặng như ilmenit, zircon, rutil, anatas, leucoxene, ... Trầm
tích mQ22 nghèo di tích cổ sinh, ở phần thấp của mặt cắt thường gặp sò hến.
78
- Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu cơ bản trong “Khoa học Trái đất và Môi trường”
4.3. Thành phần hóa học
Hệ tầng Phú Xuân: Thành phần hóa học cát vàng nghệ bao gồm SiO2: 76,77-90,03 %, TiO2:
0,37-0,75 %, Al2O3: 3,25-14,95 %, Fe2O3: 1,50-2,61 %, FeO: 0,06-0,13 %, CaO: 0,02-0,05 %,
MgO: 0,09-0,63 %, Na2O < 0,01 %, K2O: 0,16-1,47 % (Bảng 1).
Hệ tầng Nam Ô: Thành phần hóa học cát xám trắng Nam Ô tương đối đồng đều, chiếm ưu thế
là hàm lượng oxit silic với khoảng thay đổi trong phạm vi nhỏ 98,12-99,24 %, oxit nhôm
0,06-0,22 %, oxit sắt 0,04-0,06 %, hàm lượng MKN 0,09-0,24 %, các oxit còn lại chiếm hàm lượng
không đáng kể (Bảng 1).
Bảng 1. Thành phần hóa học (trung bình) cát hệ tầng Phú Xuân và Nam Ô, Quảng Trị (%).
Hệ tầng SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 Na2O K2O CaO MgO MKN
Cát vàng nghệ Phú Xuân 83,40 9,10 0,56 2,15
- Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2019
Bảng 2. Tính chất cơ lý cát hệ tầng Phú Xuân và Nam Ô, Quảng Trị
Thành phần hạt (%) theo các nhóm đường kính hạt (mm)
2,0- 0,5- 0,25- 0,10-
SHM Hệ tầng Vị trí Mô tả
0,5 0,25 0,1 0,05
Phú Tây Nam Hải Cát hạt trung màu vàng nâu kết cấu
DC8 15,1 42,7 16,8 25,4
Xuân Lăng chặt vừa
Tây Nam Hải Cát hạt mịn màu trắng (độ sâu 0.6
DC3 Nam Ô 4,0 33,1 19,2 43,7
Lăng m) kết cấu chặt vừa
Ven biển Triệu Cát hạt trung màu xám trắng (độ
DC48 Nam Ô 12,3 46,7 20,7 20,4
Phong sâu 0.5 m) kết cấu chặt vừa
Ven biển Triệu
DC122 Nam Ô 0,9 65,4 12,8 20,9 Cát hạt trung màu trắng kết cấu chặt
Phong
DC135 Nam Ô Ven biển Hải Lăng 0,1 60,9 17,8 21,2 Cát hạt trung màu trắng kết cấu rời
Tính chất vật lý
Dung Hệ số Hệ số
Độ ẩm Dung trọng Góc Độ
trọng Tỷ Hệ số Góc
SHM tự nhiên tự nhiên nghỉ rỗng rỗng chặt
khô trọng rỗng nghỉ ướt
W (%) (T/m3) khô lớn nhất nhỏ nhất D
(T/m3)
DC8 3,8 1,514 1,459 2,66 0,823 28053’ 31015’ 0,979 0,687 0,50
0 0
DC3 2,9 1,510 1,467 2,67 0,820 24 13’ 30 30’ 0,928 0,676 0,40
0 0
DC 48 5,2 1,540 1,464 2,66 0,817 27 10’ 29 04’ 0,918 0,666 0,40
0 0
DC122 5,4 1,631 1,547 2,66 0,719 26 18’ 30 37’ 0,932 0,662 0,79
0 0
DC135 3,3 1,501 1,453 2,66 0,831 23 43’ 28 12’ 0,904 0,664 0,31
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Al-Harthy A.S., Halim M.A., Taha R., Al-Jabri K.S., (2007). The properties of concrete made with fine
dune sand. Construction and Building Materials, 21(8), 1803-1808.
[2]. Benabed B., Azzouz L., Kadri E., Kenai, Belaidi A.S.E., (2014). Effect of fine aggregate replacement
with desert dune sand on fresh properties and strength of self-compacting mortars. Journal of Adhesion
Science and Technology, 28(21), 2182-2195.
[3]. Bộ Khoa học và Công nghệ, 2006.Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7570: 2006 Cốt liệu cho bê tông và vữa -
yêu cầu kỹ thuật. Hà Nội.
[4]. Vũ Mạnh Điển, Vũ Quang Lân, (1997). Báo cáo địa chất - khoáng sản đô thị Đông Hà tỷ lệ 1: 25.000.
Lưu trữ Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam. Hà Nội.
[5]. Trần Tuấn Hiệp, Võ Xuân Lý, Lê Văn Bách, (2000). Nghiên cứu sử dụng vật liệu địa phương vùng đồng
bằng Nam Bộ làm bê tông xi-măng trong xây dựng đường ôtô. Báo cáo kết quả đề tài KHCN cấp Bộ,
Trường ĐH Giao thông vận tải.
[6]. Jayawardena U.S. and Indratilaka H. M. L., (2014). Use of Dune Sand as an Alternative for River Sand
for Construction Industry in Sri Lanka. Engineering Geology for Society and Territory, 5, 1277-1280.
[7]. Ngọ Văn Toản, (2012). Nghiên cứu chế tạo bê tông cường độ cao sử dụng cốt liệu cấp phối gián đoạn
với cát mịn. Tạp chí khoa học Công nghệ xây dựng, 3(41).
80
nguon tai.lieu . vn
