Sở Xây dựng Thanh Hóa: Nghiên cứu thành công vật liệu thay thế cát tự nhiên

Sở Xây dựng Thanh Hóa vừa nghiên cứu thành công việc sử dụng vật liệu thay thế cát tự nhiên cho xây dựng trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa.

Hệ thống sàng rung phân tách liệu đầu ra của máy nghiền phản kích.

Thanh Hóa là một trong các tỉnh có nguồn cát, sỏi tự nhiên dồi dào, chất lượng tốt. Theo Quy hoạch thăm dò, khai thác khoáng sản cát làm VLXD của tỉnh đến năm 2025 định hướng 2035, kết quả xác định được 123 mỏ cát, sỏi làm VLXD, tổng trữ lượng còn khoảng 20 triệu m3, chỉ đáp ứng được nhu cầu xây dựng khoảng 7 - 10 năm tới. Trong khi cát tự nhiên không thể tái tạo, nếu khai thác nhiều sẽ gây sạt lở đất, biến đổi dòng chảy các sông, ảnh hưởng đê điều, tác động xấu đến sản xuất, sinh hoạt của người dân. Thêm nữa, do các công trình thủy điện đầu nguồn hoạt động đã khiến khả năng bồi lắng trữ lượng hàng năm trên các sông thấp, dẫn đến nguồn nguyên liệu này ngày càng khan hiếm và có nguy cơ cạn kiệt.
Trước thực trạng đáng báo động trên, để sử dụng tiết kiệm, hiệu quả nguồn cát, sỏi tự nhiên, Sở Xây dựng Thanh Hóa đã tham mưu cho Chủ tịch UBND tỉnh ban hành Chỉ thị số 18/CT-UBND ngày 25/10/2007 về tăng cường công tác quản lý, sử dụng tiết kiệm, hiệu quả cát, sỏi trong xây dựng. Theo đó yêu cầu các chủ đầu tư, nhà thầu thi công chỉ được sử dụng cát tự nhiên vào mục đích sản xuất bê tông, xây tô, trát; không sử dụng vào việc san lấp mặt bằng, đắp đường; khuyến khích sử dụng cát nghiền từ đá (nếu đủ tiêu chuẩn kỹ thuật) để sản xuất bê tông và vữa. Cùng với đó, để tìm nguồn vật liệu thay thế cát, sỏi tự nhiên, Sở Xây dựng đã báo cáo UBND tỉnh cho thực hiện đề tài nghiên cứu sản xuất cát nghiền từ đá. Ngày 27/4/2018, UBND tỉnh Thanh Hóa đã phê duyệt danh mục và cấp kinh phí thực hiện nhiệm vụ KH&CN cấp tỉnh đợt III, trong đó giao Sở Xây dựng thực hiện Đề tài nghiên cứu sử dụng vật liệu thay thế cát tự nhiên cho xây dựng trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa.
Triển khai nhiệm vụ, ngay đầu tháng 5/2018 Sở Xây dựng đã bắt tay vào thực hiện Đề tài khoa học này với sự tham gia của 6 thành viên, gồm: Giám đốc Sở - KTS Đào Vũ Việt làm chủ nhiệm Đề tài; kỹ sư Nguyễn Trường Tam, Trưởng phòng Quản lý VLXD - quản lý đề tài; kỹ sư Nguyễn Hữu Đức - Phó trưởng phòng Quản lý VLXD - thư ký Đề tài; cử nhân Nguyễn Thị Thu Hằng - kế toán Đề tài; kỹ sư Lê Văn Đồng - Phó trưởng phòng Quản lý VLXD, thạc sĩ Lương Trọng Năm và kỹ sư Lê Văn Hoàng (cán bộ Trung tâm Kiểm định chất lượng xây dựng) là thành viên tham gia.
Từ tháng 5 - 11/2018, nhóm thực hiện Đề tài đã tiến hành khảo sát, lựa chọn vùng nguyên liệu thử nghiệm, lựa chọn công nghệ sản xuất. Qua đó đã chọn 48 vùng nguyên liệu đá vôi tại địa bàn 23 huyện, thị, đại diện cho 168 mỏ đá vôi được quy hoạch; đã thực hiện xay nghiền khoảng 1.924m3 đá hộc, cho ra được 1.601,7m3 cát nghiền. Qua phân tích, đánh giá, kết quả cho thấy cả 48 mỏ đá vôi trên đều đạt chất lượng sản xuất cát nghiền, đảm bảo theo quy định của Tiêu chuẩn kỹ thuật TCVN 9205:2012; sản phẩm cát nghiền đạt yêu cầu cho sản xuất bê tông, vữa trát. Theo đó, kết quả tại các điểm mỏ đã được khai thác mẫu đá phục vụ nghiên cứu đều rất tốt, với các thông số, chỉ số kỹ thuật của một số mỏ đại diện cụ thể như sau: Tại mỏ đá xã Sơn Lư, huyện Quan Sơn, đã khai thác 40m3 đá hộc, kích thước <500mm, khối lượng cát nghiền 33,5m3. Kết quả mẫu cát nghiền cơ lý: khối lượng thể tích 1.612kg/cm3; khối lượng riêng 2,69 g/cm3; độ hổng 40,1%; hàm lượng hạt sét 1,05%; hàm lượng hạt < 75mm: 4,32%; hàm lượng ion CL<0,01%; phản ứng kiềm - si lích: vô hại; mô dun độ lớn: 2,814. Kết quả mẫu cấp phối bê tông: độ sụt hỗn hợp của bê tông: SN = 14,7cm; cường độ nén ở tuổi 28 ngày: R 28 = 334,0 daN/cm2 (đạt Mác thiết kế); khối lượng thể tích 2.430 kg/m3. Kết quả mẫu vữa: cường độ mẫu ở tuổi 28 ngày: R28 = 83,9 daN/cm2 (đạt Mác thiết kế); khối lượng thể tích: 2.180 kg/m3. Kết luận: Chất lượng cát nghiền từ đá huyện Quan Sơn phù hợp với Tiêu chuẩn kỹ thuật TCVN 9205:2012.
Cũng tương tự như mỏ đá Quan Sơn, tại 47 mỏ đá còn lại trên địa bàn các huyện Mường Lát, Quan Hóa, Bá Thước, Đông Sơn, Thọ Xuân, Cẩm Thủy, Ngọc Lặc, Thạch Thành, Nga Sơn… qua nghiên cứu, phân tích đều cho kết quả phù hợp với Tiêu chuẩn kỹ thuật TCVN 9205:2012; đảm bảo chất lượng cát nghiền thay thế cát tự nhiên. Quá trình thực hiện các công đoạn xay, nghiền, lấy kết quả để phân tích, đánh giá mẫu đá dùng cho sản xuất cát xây dựng trên được tiến hành tại một số đơn vị, trong đó có Cty TNHH Thương mại Phú Sơn (trụ sở tại xã Nga An, huyện Nga Sơn). Đây là 1 trong 3 DN của tỉnh đã và đang sản xuất cát nhân tạo thay cát tự nhiên, sản phẩm làm ra đã được thử nghiệm sản xuất bê tông cấu kiện, phục vụ các công trình giao thông và hạ tầng kỹ thuật trên địa bàn tỉnh, bước đầu cho kết quả tốt. Cùng với đó, việc lựa chọn đơn vị (sản xuất thử nghiệm) phục vụ quá trình nghiên cứu Đề tài cũng đồng thời gắn với công tác lựa chọn công nghệ và địa điểm sản xuất cát nghiền nhân tạo (mục tiêu của Đề tài). Qua so sánh, tìm hiểu về công nghệ, thiết bị sản xuất cát nghiền trên thế giới và trong nước, nhóm nghiên cứu Đề tài đã lựa chọn công nghệ - thiết bị phù hợp (chế tạo trong nước), có giá thành không quá cao và đảm bảo chất lượng. Theo công nghệ này, quá trình sản xuất cát nhân tạo được chia làm 2 công đoạn chính: Đá sau khi khai thác được đưa vào dây chuyền sản xuất, gồm các hệ thống thiết bị gồm máy nghiền kẹp hàm, máy nghiền phản kích, máy nghiền ly tâm trục đứng cùng hệ thống sàng rung, băng tải. Sau đó sản phẩm cát chưa làm sạch được chuyển qua hệ thống băng chuyền, máy sàng rung, máy rửa, làm sạch và vắt khô để cho ra sản phẩm chính của dây chuyền sản xuất cát nhân tạo.
Cùng với việc lấy mẫu thử nghiệm, nhóm nghiên cứu Đề tài cũng đã tiến hành khảo sát, đáng giá trữ lượng các mỏ khoáng sản trên địa bàn. Theo kết quả khảo sát và quy hoạch thăm dò, khai thác khoáng sản đá làm VLXD thông thường tỉnh Thanh Hóa đến năm 2020 định hướng 2030 được UBND tỉnh phê duyệt, 168 điểm mỏ đá trên 23 huyện, thị, có trữ lượng khoảng 601 triệu m3, hoàn toàn đủ đáp ứng nhu cầu sản xuất cát nghiền thay thế cát sỏi tự nhiên cả trước mắt cũng như lâu dài.
Song song với kết quả trên, nhằm sớm đưa Đề tài vào ứng dụng trong thực tế, nhóm cũng đã nêu ra các giải pháp trong công tác quản lý nhà nước và phương án sử dụng kết quả của Đề tài. Trong đó, chú trọng đến công tác xem xét, cấp phép khai thác mỏ, phương án bảo vệ, thăm dò, khai thác mỏ, hỗ trợ đầu tư, khuyến khích, tạo điều kiện cho các DN khai thác, sản xuất cát nghiền, chuyển giao kết quả cho các đơn vị, địa phương có nhu cầu sản xuất loại vật liệu mới này.
Như vậy, sau 7 tháng triển khai nghiên cứu, đề tài khoa học “Nghiên cứu sử dụng vật liệu thay thế cát tự nhiên cho xây dựng trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa” đã hoàn thiện, đạt kết quả tốt để đưa vào sản xuất, phục vụ nhu cầu xây dựng trên địa bàn tỉnh đang ngày càng tăng. Qua đó, góp phần vào sự nghiệp phát triển kinh tế - xã hội, bảo vệ tài nguyên, môi trường, từng bước làm giảm thiểu và loại trừ hoàn toàn vấn nạn “cát tặc” đang diễn ra trên địa bàn Thanh Hóa nói riêng và cả nước nói chung hiện nay.

Nguyễn Trường Tam 
Trưởng phòng Quản lý VLXD, Sở Xây dựng Thanh Hó