Trong bối cảnh nguồn cát sông tại Việt Nam ngày càng khan hiếm, việc tìm kiếm vật liệu thay thế là cần thiết nhằm đáp ứng nhu cầu xây dựng hạ tầng. Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu thực nghiệm trên bê tông sử dụng cát biển khai thác tại khu vực Phan Rang (tỉnh Ninh Thuận cũ). Kết quả cho thấy bê tông sử dụng cát biển Phan Rang có khả năng đạt được cường độ nén và cường độ kéo phù hợp với các mác bê tông thông dụng. Kết quả nghiên cứu khẳng định tiềm năng ứng dụng của cát biển Phan Rang như một giải pháp thay thế bền vững cho cát sông trong sản xuất bê tông tại khu vực miền Trung Việt Nam.
Trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu trên thế giới đã tập trung vào việc đánh giá tính khả thi của việc sử dụng cát biển và nước biển trong sản xuất bê tông nhằm giải quyết tình trạng khan hiếm cát sông và hướng tới phát triển bền vững. J.Xiao và cộng sự [1] đã chỉ ra rằng bê tông chế tạo từ cát biển và nước biển có khả năng phát triển cường độ sớm nhanh, đồng thời đạt được cường độ dài hạn tương đương bê tông thường, nhưng vấn đề ăn mòn cốt thép do ion chloride là thách thức lớn cần được khắc phục.
Nghiên cứu của Dhondy và cộng sự [2] cho thấy việc sử dụng cát biển và nước biển trong bê tông mang lại tính bền vững, đồng thời có thể cải thiện các đặc tính cơ học. Tuy nhiên, vấn đề ăn mòn cốt thép là không thể tránh khỏi khi dùng bê tông cát biển và nước biển. Giải pháp thay thế là sử dụng cốt sợi polymer không gỉ, giúp giảm chi phí sửa chữa, nâng cao hiệu quả xây dựng và ứng phó với tác động của biến đổi khí hậu. Bên cạnh đó, Miren Etxeberria [3] đã kiểm chứng sản xuất thực tế các khối kè tại cảng Barcelona bằng bê tông sử dụng cốt liệu tái chế, xỉ thép và nước biển.
Kết quả cho thấy hỗn hợp 50% cốt liệu tái chế thô và 50% xỉ thép cho tính chất tối ưu, trong khi nước biển giúp rút ngắn thời gian đông kết, giảm độ rỗng, tăng khả năng chống thấm và cải thiện cường độ nén ở tuổi sớm, đồng thời có thể áp dụng cho các dự án quy mô lớn. Về độ bền lâu dài, Yin Huiguang và cộng sự [4] cho thấy độ bền của bê tông cát biển phụ thuộc mạnh vào thời gian dưỡng hộ, loại cát, lượng nước tiêu thụ và tỷ lệ nước/xi măng; trong đó thời gian dưỡng hộ là yếu tố quan trọng nhất, và việc kéo dài dưỡng hộ, giảm lượng nước và giảm tỷ lệ nước/xi măngsẽ giúp hạn chế xâm nhập ion chloride, nâng cao độ bền của bê tông.
Ngoài ra, các nghiên cứu trong nước như nghiên cứu của tác giả Trương [5] cho thấy cát biển và nước biển tại Hà Tiên là nguồn vật liệu thay thế khả thi cho sản xuất bê tông geopolymer, giúp tiết kiệm nước ngọt và tài nguyên cát sông, đồng thời có thể đạt được cường độ cơ học phù hợp (có thể đạt mức tương đương hoặc cao hơn tùy công thức).
Tác giả Hoàng Quốc Gia [6] đã phân tích khả năng thay thế cát sông bằng cát biển. Kết quả nghiên cứu cho thấy cát biển có thành phần hạt và khoáng vật phù hợp để dùng trong xây dựng nếu được xử lý loại bỏ muối và tạp chất. Cát biển sử dụng trong nghiên cứu được thu thập từ khu vực ven biển Phan Rang, tỉnh Khánh Hòa (tỉnh Ninh Thuận cũ).
Sau khi xử lý, cát được đưa vào thực nghiệm nhằm đánh giá khả năng sử dụng làm cốt liệu nhỏ thay thế cho cát sông trong bê tông xi măng. Các nội dung nghiên cứu chính của bài báo bao gồm:
- Các chỉ tiêu cơ lý và hóa học của cát biển;
- Cường độ chịu nén; mối quan hệ giữa cường độ chịu nén và
thời gian;
- Cường độ chịu kéo khi uốn;
- Độ mài mòn ở trạng thái bão hòa và trạng thái khô.
Dựa vào các kết quả thực nghiệm được phân tích ở trên có thể đưa ra một số kết luận như sau:
- Cát biển sau rửa có thể dùng làm cốt liệu cho bê tông để sử dụng trong các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép và vữa thông thường.
- Cường độ chịu nén, cường độ chịu kéo khi uốn của các cấp phối bê tông phát triển theo thời gian. Bê tông sử dụng cát biển sau khi đã xử lý có cường độ tương đương bê tông cát sông, trong khi đó bê tông sử dụng hỗn hợp 50% cát biển và 50% cát sông có cường độ kém nhất.
- Với BTCB, độ mài mòn tỷ lệ nghịch với giá trị cường độ chịu nén, độ kháng mài mòn của BTCB gần tương đương với BTCS - BTCB đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật về cường độ chịu kéo khi uốn và độ mài mòn theo TCCS 40:2022/TCĐBVN để làm mặt đường cho ô tô cấp III trở xuống.
Xem chi tiết Bài nghiên cứu TẠI ĐÂY:
Build.Data
