Trước áp lực ngày càng gia tăng về nhu cầu cát xây dựng, trong khi nguồn cung cát tự nhiên ngày càng hạn chế và hoạt động khai thác gây ra nhiều tác động tiêu cực đến môi trường, việc nghiên cứu sử dụng cát nhân tạo (cát nghiền) đang trở thành một hướng đi có ý nghĩa đối với ngành vật liệu xây dựng. Đặc biệt, ứng dụng cát nghiền trong chế tạo vữa chuyên dụng phục vụ thi công cọc Micropile có thể góp phần đa dạng hóa nguồn vật liệu đầu vào, giảm phụ thuộc vào cát tự nhiên và nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên khoáng sản.
Ứng dụng cát nghiền trong chế tạo vữa chuyên dụng phục vụ thi công cọc Micropile góp phần giảm phụ thuộc vào cát tự nhiên
Cát nhân tạo là sản phẩm được chế biến bằng phương pháp nghiền từ đá tự nhiên, có khả năng chủ động kiểm soát thành phần hạt và chất lượng thông qua công nghệ sản xuất. Việt Nam có tiềm năng phát triển loại vật liệu này nhờ địa hình đồi núi chiếm tỷ trọng lớn, với nguồn đá gốc tương đối phong phú. Nếu được sản xuất và kiểm soát theo các yêu cầu kỹ thuật phù hợp, cát nghiền có thể thay thế một phần hoặc toàn bộ cát tự nhiên trong nhiều ứng dụng xây dựng.
Trong lĩnh vực xây dựng nền móng, cọc Micropile (thường có đường kính nhỏ, không quá 300 mm) được sử dụng phổ biến trong các giải pháp gia cố nền đất, xử lý móng và tăng cường khả năng chịu lực cho công trình hiện hữu. Loại cọc này đặc biệt phù hợp với những công trình cải tạo, nâng cấp, công trình cổ hoặc công trình nằm trong khu vực có mặt bằng thi công chật hẹp. Nhờ thiết bị thi công nhỏ gọn, khả năng hạn chế rung động và giảm ảnh hưởng đến các công trình lân cận, Micropile được xem là một giải pháp kỹ thuật có tính linh hoạt cao trong điều kiện đô thị.
Vữa sử dụng cho cọc Micropile thường được chế tạo từ xi măng và nước, với tỷ lệ nước/xi măng (N/X) khoảng 0,4–0,5. Hỗn hợp vữa cần đáp ứng đồng thời yêu cầu về cường độ chịu nén và tính công tác để có thể bơm, phun hoặc đưa vào thân cọc thuận lợi. Theo các yêu cầu kỹ thuật được đề cập trong nghiên cứu, cường độ chịu nén ở tuổi 28 ngày thường đạt 30–40 MPa, trong khi độ chảy xòe nằm trong khoảng 18–20 cm.
Nhằm đánh giá khả năng thay thế cát tự nhiên trong loại vữa này, nhóm tác giả đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm sử dụng cát nhân tạo nghiền từ đá granite có nguồn gốc tại Ninh Thuận. Các cấp phối được thiết kế với những tỷ lệ nước/xi măng khác nhau nhằm xác định khả năng đáp ứng các chỉ tiêu về cường độ và tính lưu động của hỗn hợp vữa. Qua đó, nghiên cứu tập trung làm rõ tính phù hợp của cát nghiền đối với yêu cầu chế tạo vữa cọc Micropile, một ứng dụng đòi hỏi vật liệu phải có khả năng thi công tốt và đảm bảo chất lượng sau khi đóng rắn.
Kết quả thực nghiệm cho thấy, vữa cọc Micropile sử dụng cát nghiền granite có thể đạt cường độ chịu nén 46,3 MPa tại tỷ lệ N/X = 0,43. Độ chảy xòe trung bình của hỗn hợp vữa đạt 22,6 cm. Các kết quả này cho thấy cấp phối sử dụng cát nhân tạo không chỉ đáp ứng mà còn vượt các mức chỉ tiêu cường độ và độ chảy xòe tham chiếu được nêu trong nghiên cứu.
Từ những kết quả trên, nhóm nghiên cứu đánh giá cát nhân tạo nghiền từ đá granite có tiềm năng ứng dụng trong chế tạo vữa cọc Micropile, góp phần mở rộng phạm vi sử dụng cát nghiền trong các lĩnh vực xây dựng có yêu cầu kỹ thuật cao. Đây cũng là cơ sở thực nghiệm quan trọng để nghiên cứu, phát triển các cấp phối vữa sử dụng nguồn cốt liệu thay thế, hướng tới giảm áp lực khai thác cát tự nhiên.
Tuy nhiên, để đưa vào ứng dụng thực tế trên diện rộng, cần tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần hạt, hàm lượng hạt mịn, đặc tính hút nước của cát nghiền cũng như độ ổn định thể tích, khả năng bơm và độ bền lâu của vữa. Đồng thời, cần kiểm soát chặt chẽ chất lượng cát đầu vào và lựa chọn cấp phối phù hợp với điều kiện địa chất, thiết kế và phương pháp thi công từng công trình.
Nghiên cứu mở ra triển vọng sử dụng cát nhân tạo không chỉ trong sản xuất bê tông, vữa xây dựng thông thường mà còn trong các ứng dụng chuyên biệt như vữa cọc Micropile. Đây là hướng tiếp cận phù hợp với định hướng sử dụng hiệu quả tài nguyên, phát triển vật liệu xây dựng thay thế và giảm thiểu những tác động môi trường từ hoạt động khai thác cát tự nhiên.
Xem chi tiết Bài nghiên cứu TẠI ĐÂY:
Build.Data
