Thông tin kết quả nhiệm vụ KH&CN

Nghiên cứu sử dụng cát nghiền thay thế một phần cát tự nhiên trong sản xuất bê tông phục vụ thi công các công trình ven biển (16/10/2023)

Được triển khai nghiên cứu tại Trường Đại học Hải Phòng trong thời gian từ tháng 10/2021 đến tháng 3/2023, đề tài Nghiên cứu sử dụng cát nghiền thay thế một phần cát tự nhiên trong sản xuất bê tông phục vụ thi công các công trình ven biểncủa nhóm tác giả Trường Đại học Hải Phòng do PGS.TS Phạm Toàn Đức làm chủ nhiệm, được Hội đồng tư vấn đánh giá, nghiệm thu kết quả thực hiện vào tháng 2/2023 tại Sở Khoa học và Công nghệ. Công ty Cổ phần liên doanh bê tông Thành Hưng thực hiện thi công, ứng dụng tại một số công trình trên địa bàn thành phố.

Cát sử dụng trong nghiên cứu nằm trong vùng cấp phối tốt, gồm 03 loại: cát tự nhiên (cát sông Lô), cát nghiền từ đá cát kết Quảng Ninh và cát nghiền từ đá vôi Hà Nam, đảm bảo các Tiêu chuẩn: TCVN 7570:2006 - Cốt liệu cho bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ thuật; TCVN 7572-2:2006 - Xác định thành phần hạt của cát; TCVN 9205:2012 - Cát nghiền cho bê tông và vữa.

Thử độ sụt của bê tông mác M500.

Nghiên cứu sản xuất thử nghiệm bê tông sử dụng cát nghiền chỉ ra có 08 cấp phối tối ưu đối với bê tông mác từ M300 đến M600 (mỗi mác 02 cấp phối tối ưu ứng với việc sử dụng 02 loại cát nghiền). Trong phạm vi nghiên cứu, nhóm sản xuất thử nghiệm 04 cấp phối tối ưu (mỗi mác một cấp phối). Mác M300 và M500 sử dụng cát nghiền Hà Nam, mác M400, M600 sử dụng cát nghiền Quảng Ninh. Mỗi cấp phối được sản xuất 03 mẻ khác nhau, hỗn hợp bê tông được lấy mẫu để xác định cường độ chịu nén ở tuổi 28 ngày. Kết quả sản xuất thử nghiệm cho thấy, cường độ bê tông tại các mẻ trộn thử có tăng cao hơn so với bê tông trộn tại phòng thí nghiệm và tất cả đều đạt mác thiết kế do bê tông được trộn tại trạm trộn Công ty đồng đều hơn, phụ gia nhanh chóng được phân tán và phát huy tác dụng nhanh và tốt hơn do nguyên lý trộn cưỡng bức của trạm trộn. Từ thực tế sản xuất thử nghiệm, nhóm nghiên cứu hoàn thiện quy trình sản xuất bê tông sử dụng cát nghiền với việc xác định lại chính xác độ ẩm của cát, đá. 

Việc thi công thử nghiệm được thực hiện với hạng mục thi công là cột, vách, dầm sàn tầng 9 công trình Hoàng Huy Commerce đường Võ Nguyên Giáp, Lê Chân, Hải Phòng. Bê tông mác M500 sử dụng cát tự nhiên và cát nghiền Hà Nam thay thế 55% mang lại hiệu quả tốt. Nhóm nghiên cứu cũng đề xuất giải pháp tăng cường sản xuất và sử dụng cát nghiền gồm các giải pháp về kỹ thuật và cơ chế chính sách.

Đánh giá chất lượng bê tông sàn của công trình thi công thử nghiệm.

Từ những nghiên cứu trên, nhóm Ban chủ nhiệm kết luận, có thể sử dụng cát nghiền thay thế một phần cát tự nhiên trong sản xuất bê tông phục vụ thi công các công trình ven biển đạt cả hiệu quả về kinh tế và kỹ thuật. Lượng dùng cát nghiền tối ưu sẽ tùy thuộc vào mác bê tông và loại cát nghiền. Cụ thể, với cùng tỷ lệ thay thế, những cấp phối sử dụng cát nghiền Hà Nam cho kết quả cường độ nén cao hơn cấp phối sử dụng cát nghiền Quảng Ninh. Lượng dùng cát nghiền tối ưu sẽ tùy thuộc vào mác bê tông và loại cát nghiền. Cụ thể là, những cấp phối mà cát nghiền sử dụng với liều lượng thấp, cường độ bê tông sử dụng cát nghiền sẽ ngang bằng hoặc cao hơn cường độ bê tông chỉ sử dụng cát tự nhiên (trừ bê tông mác cao M600); cát nghiền sử dụng với liều lượng cao, cường độ bê tông và độ chống thấm nước, độ sụt giảm đi, độ thấm ion clo tăng dần. Nhóm nghiên cứu cũng nhận thấy, có thể thay thế cát tự nhiên bằng cát nghiền Hà Nam (từ 45-70%) và cát nghiền Quảng Ninh (từ 35-65%) để chế tạo bê tông cho các công trình ven biển có mác M300 đến M600. Về hiệu quả kinh tế khi sử dụng cát nghiền trên mỗi m³ đối với bê tông mác M300 là 63 nghìn đồng, mác M400 là 55 nghìn đồng, mác M500 là 45 nghìn đồng và mác M600 là 34 nghìn đồng.

Là địa phương không có nguồn cát vàng xây dựng, chỉ có nguồn cát đen hoặc cát bị nhiễm mặn dùng cho san lấp, cát vàng xây dựng được cung cấp chủ yếu từ các tỉnh Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Hà Nam có giá từ 380-400 nghìn đồng/m³, thành công của đề tài có giá trị thực tiễn, đồng thời góp phần bảo vệ môi trường thành phố Hải Phòng. 

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài tại Trung tâm Thông tin, Thống kê khoa học và công nghệ Hải Phòng./.