Cát nhân tạo và quy trình sản xuất cát nhân tạo đạt chuẩn

Tạ Thị Thuỷ Tiên

Cát nhân tạo ra đời là giải pháp giải quyết vấn đề các nguồn nguyên vật liệu tự nhiên đang ngày càng khan hiếm. Sau khi nghiên cứu, cát nhân tạo được phát triển và ứng dụng thực tế rất thành công. 

Khái niệm cát nhân tạo

Cát nhân tạo xuất hiện và đưa vào sử dụng ở nhiều quốc gia phát triển ngành thi công, xây dựng từ nhiều năm trước. Tại Việt Nam, cát nhân tạo hiện nhận được sự quan tâm lớn từ người tiêu dùng do sự khan hiếm ngày càng đáng lo của vật liệu cát tự nhiên.

Thành phần cát nhân tạo

Cát nhân tạo (cát nghiền) có thành phần chính là cát được nghiền từ các loại đá xây dựng. Hiện nay trên nhiều quốc gia, cát nhân tạo đang được thay thế dần cho vật liệu đá tự nhiên. Không chỉ thế, cát nhân tạo sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội so với các loại vật liệu khác. Hạt cát nhân tạo to, tròn đều, dễ kiểm soát modul để phù hợp với nhu cầu sử dụng cũng như yêu cầu sản xuất bê tông, bao gồm bê tông nhựa, bê tông xi măng, bê tông mác cao...

Các loại đá tự nhiên có thành phần đa dạng, đáp ứng đủ yêu cầu cường độ đều có thể dùng sản xuất đá nhân tạo. Các nguyên vật liệu làm thành phần chính trong quá trình sản xuất đá nhân tạo bao gồm: đá cuội, đá vôi, sỏi sông, sỏi đồi, đá granite, mi sàng, mi bụi…

can-cat-nhan-tao-o-dau-01-1651260125.jpg
Cát nhân tạo có thành phần chính là cát được nghiền từ các loại đá xây dựng

Tiêu chuẩn cát nhân tạo

  • Cát nhân tạo ít tạp chất, tính thẩm thấu cao và kích thước hạt khá dày, đảm bảo độ kết dính trong hỗn hợp vữa, bê tông.
  • Cát nhân tạo phải đảm bảo tiêu chuẩn được quy định nghiêm ngặt, chính xác tại TCVN 9205:2012 của Viện vật liệu xây dựng soạn thảo. Các thông số kỹ thuật của cát nhân tạo chia cát nhân tạo thành hai loại chính là cát mịn sử dụng trong chế tạo vữa và cát thô chế tạo bê tông.
  • Kích thước cát thô dao động ở mức 2mm đến 3,3mm trong đó kích thước đối với cát mịn là khoảng 0,7mm đến 2mm.
  • Bên trong cát nhân tạo, hàm lượng thành phần đát sét không được vượt quá 2%, hàm lượng clorua tan trong axit phải bằng hoặc dưới 0,01% đối với bê tông cốt thép dự ứng lực và thấp hơn hoặc bằng 0,05% đối với bê tông cốt thép truyền thống.
  • Cát nhân tạo vạn chuyển đến công trường bằng các phương tiện như ô tô, tàu hoà, sà lan, các phương tiện vận chuyển an toàn, ổn định để đảm bảo tính chất hoá học, vật lý của cát không bị ảnh hưởng. Cần bảo quản, bọc cẩn thận đá nhân tạo tránh pha lẫn tạp chất.
8-2-1651260125.jpg
Cát nhân tạo ít tạp chất, tính thẩm thấu cao

Ưu nhược điểm của đá nhân tạo

Cát là loại vật liệu quan trọng hàng đầu trong công trình thi công, xây dựng. Tận dụng những ưu điểm của cát nhân tạo và khắc phục những yếu điểm, còn hạn ché có thể giúp cát nhân tạo được ứng dụng rộng rãi hơn, thay thế cho vấn đề khan hiếm cát tự nhiên ngày càng nghiêm trọng.

Ưu điểm của cát nhân tạo

  • Kích thước có thể được kiểm soát, điều chỉnh dễ dàng tùy theo tính chất công trình xây dựng hoặc nhu cầu người sử dụng. Cát nhân tạo không chứa các hợp chất hoà tan, hợp chất hữu cơ nên sử dụng ekets hợp với xi măng không ảnh hưởng đến tính chất của xi măng, duy trì cường độ ổn định của bê tông.
  • Cát nhân tạo không dính bụi, không chứa tạp chất như đất, đất sét, đảm bảo tính liên kết với cốt liệu, xi măng trong các hỗn hợp xi măng, bê tông, đảm bảo độ bền, chất lượng xi măng, bê tông.
  • Cát nhân tạo có bề mặt nhất quán, đồng đều, mịn phù hợp với mọi công trình xây dựng, có khả năng lấp đầy khoảng trống giữa các nguyên vật liệu đa dạng, phù hợp sản xuất bê tông cường độ cao.
  • Cát nhân tạo tăng khả năng chịu lực của bê tông trong điều kiện môi trường khắc nghỉ, chống ăn mòn cốt thép hiệu quả bằng phản ứng đóng bằng và giảm độ thấm ẩm.
  • Sử dụng cát nhân tạo trong quy trình trộn bê tông giúp tiết kiệm nước, tiết kiệm thời gian trộn bê tông, tăng hiệu suất công trình xây dựng.

Nhược điểm, hạn chế của cát nhân tạo

Trọng lượng cát nhân tạo khá nặng, khiến độ linh động bị giảm, cần sử dụng phụ gia hỗ trợ trong quá trình sử dụng.

gia-cat-nhan-tao-co-re-hon-cat-tu-nhien-khong-1651260125.jpg
Trọng lượng cát nhân tạo khá nặng

So sánh cát tự nhiên và cát nhân tạo

  • Độ tinh khiết của cát nhân tạo cao hơn cát tự nhiên do sản xuất cát nhân tạo tuân theo quy trình tỉ mỉ, cẩn thận, được kiểm soát chặt chẽ
  • Tỷ lệ hao hụt khi sử dụng cát nhân tạo ít hơn cát tự nhiên do hạt cát được lọc kỹ ngay trong khâu sản xuất, tránh tình trạng không đồng đều, kích thước chênh lệch.
  • Dùng cát nhân tạo tiết kiệm chi phí sàng lọc, làm sạch hơn so với cát tự nhiên
  • Cường độ bê tông, vữa được sản xuất bằng cát nhân tạo cao hơn cát tự nhiên
  • Chỉ cần dùng lượng nhỏ xi măng kết hợp với cát nhân tạo để tạo ra vữa xi măng cường độ cao
  • Độ bền và khả năng chống xâm thực của cát nhân tạo cao hơn cát tự nhiên
  • Độ thân thiện với môi trường của cát nhân tạo cao hơn cát tự nhiên
  • Thành phần cát nhân tạo ít tạp chất hơn cát tự nhiên
  • Khả năng tăng tuổi thọ công trình của cát nhân tạo tốt hơn cát tự nhiên
  • Độ co ngót của cát nhân tạo thấp hơn cát tự nhiên
  • Giá thành cát nhân tạo thấp hơn cát tự nhiên

Quá trình sản xuất cát nhân tạo

Mỗi công ty lại áp dụng dây chuyền sản xuất đá nhân tạo khác nhau. Tuy nhiên, quy chuẩn chung về cách sản xuất đá nhân tạo tuân theo một số bước dưới đây:

Bước 1: Thu thập, chuẩn bị các nguyên liệu đá, sỏi... đưa nguyên vật liệu vào máy nghiền, máy cấp nguyên vật liệu... để tiến hành nghiền nhỏ nguyên vật liệu, thu được các hạt cát nhỏ đồng đều có kích thước từ 0 đến 4mm.

Bước 2: Cho toàn bộ hạt cát đi qua sàng rung với lỗ rung được thiết kế phù hợp nhu cầu sử dụng, những hạt cát đạt chất lượng, tiêu chuẩn sẽ thu được về chuyển tới bộ phận làm sạch. Các hạt cát không đạt tiêu chuẩn chất lượng sẽ tiếp tục tiến hành nghiền lại thêm một lần. Quy trình khép kín và lặp lại. Cát nhân tạo sẽ dần trở thành loại vật liệu thay thế và khắc phục vấn đề khan hiếm của cát tự nhiên. Đây được xem là bước tiến, giải pháp sáng tạo trong ngành xây dựng.

9-3-1651260125.jpg
Mỗi công ty lại áp dụng dây chuyền sản xuất đá nhân tạo khác nhau

Lưu ý trong khi sản xuất cát nhân tạo

  • Thành phần đá vôi và cát đen có giá trị tương đương trong sản xuất cát nhân tạo
  • Đá vôi với thành phần chất lượng, ổn định, giá thành rẻ, dễ tìm, có độ cứng phù hợp trong sản xuất cát với công nghệ nghiền, ít tiêu hao nguyên vật liệu trong quá trình sản xuất.
  • Đá vôi thường tinh khiết, ít lẫn tạp chất, có chất lượng cao, phù hợp với các công trình có nhu cầu sử dụng bê tông chất lượng cao như nhà máy thuỷ điện...
  • Cát hình thành từ sỏi cuội, sỏi sông có giá trị tương đương cát vàng
  • Quá trình phong hoá sỏi trong thời gian dài tạo ra cát tự nhiên. Khi gặp các tác động ngoại lực, sỏi vỡ vụn, giảm kích thước, khi dùng sỏi qua công nghệ nghiền thu được cát nhân tạo có kích thước đáp ứng nhu cầu sử dụng như các loại cát trát tường, cát bê tông... 
  • Sỏi là loại vật dụng thường lẫn nhiều tạp chất, phải được làm sạch trước khi đưa vào máy nghiền. Các viên sỏi có kích thước không đều nhau, thường phải trải qua lớp sàng lọc để phân loại. Các viên sỏi có kích thước phù hợp sẽ đưa vào dây chuyền sản xuất. Các viên sỏi có kích thước quá lớn sau khi sàng lọc sẽ đưa vào máy nghiền để giảm kích thước sau đó sử dụng như sỏi đạt chuẩn.

Phân loại các công nghệ sản xuất cát nhân tạo

Công nghệ VSI nghiền khô cát nhân tạo

  • Công nghệ sản xuất này đòi hỏi nguồn nguyên liệu sản xuất cát nhân tạo phải được làm sạch trước khi sản xuất. Hệ thống sản xuất sẽ tiến hành tách lớp bột và cát. Công nghệ này đòi hỏi chi phí, ngân sách cao, quá trình sản xuất phức tạp, nghiêm ngặt và còn tồn tại nhiều hạn chế. Bên cạnh đó, công nghệ VSI nghiền khô vẫn chưa phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam, tính ứng dụng tại các tỉnh vẫn còn chưa rộng rãi.

Công nghệ ướt

  • Công nghệ ướt sản xuất cát nhân tạo của Phần Lan Metso Barmac VSI tạo ra nhiều hiệu quả vượt trội:
  • Dầu bôi trơn của hãng đáng tin cậy
  • Sở hữu công nghệ truyền động kép và truyền động đai V
  • Duo Factor kiên cố, chắc chắn, dễ sử dụng được làm từ thép cứng cáp.
  • Sử dụng trục thép và giá bệ bằng hợp kim kiên cố, rắn chắc
  • Chi phí tiết kiệm, cạnh tranh tốt với những công nghệ nghiền truyền thống
  • Dễ cài đặt, sử dụng cùng kết cấu cơ bản
  • Có cửa kiểm tra để truy cập vào các bộ phận trong kết cấu giúp quá trình bảo dưỡng, bảo trì
  • Chi phí hao mòn, chi phí bảo dưỡng bảo trì thấp, ít tiêu thụ điện năng cho mỗi lần hoạt động
  • Yên tĩnh, thân thiện với người dùng, thân thiện với môi trường
  • Có bộ phận kiểm soát tầng, đổi kích thước cánh quạt, tốc độ cánh quạt giúp kiểm soát kích thước sản phẩm
  • Tạo ra hạt cát hình lập phương, đẩy nhanh hiệu quả sàng lọc.
6-3-1651260125.jpg
Độ tinh khiết của cát nhân tạo cao hơn cát tự nhiên

Hy vọng những thông tin chi tiết, đầy đủ trên đây về cát nhân tạo và những công nghệ hàng đầu trong sản xuất cát nhân tạo sẽ giúp quý khách hàng thêm hiểu rõ về vật liệu này cũng như có những lựa chọn phù hợp trong mua bán, sử dụng.