Khi cải cách và phát triển ngày càng sâu rộng, ngành xây dựng của nước này phát triển ổn định, thúc đẩy nhu cầu cát ngày càng tăng. Tuy nhiên, việc khai thác quá mức đã làm cạn kiệt cát tự nhiên, gần như không đáp ứng được nhu cầu của các dự án - tạo ra nhu cầu cấp thiết về vật liệu xây dựng thay thế cát sỏi truyền thống.

Trước nhu cầu này, cát nhân tạo (được sản xuất bằng dây chuyền sản xuất cát nhân tạo) đã trở thành một giải pháp thay thế khả thi. Bài báo này nghiên cứu ứng dụng cát nhân tạo trong bê tông (trộn bằng máy trộn bê tông), nhằm mục đích cung cấp tài liệu tham khảo cho ngành xây dựng về công tác bê tông.

Hiểu đúng về vai trò của bột đá trong cát nhân tạo

Sự khác biệt cốt lõi giữa cát nhân tạo và cát tự nhiên nằm ở bột đá được tạo ra trong quá trình vận hành dây chuyền sản xuất cát nhân tạo. Bột đá là các hạt nhỏ hơn 80μm sau khi loại bỏ đất—dữ liệu cho thấy ở Trung Quốc, bột đá từ dây chuyền sản xuất cát nhân tạo thường có kích thước hạt trên 0,016mm, gấp bốn lần kích thước hạt bùn.

Không giống như bùn độc hại trong cát nhân tạo, một lượng bột đá thích hợp sẽ cải thiện hiệu suất bê tông: nó bù đắp cho độ dẻo kém của cát nhân tạo và nâng cao chất lượng bê tông trộn trong máy trộn bê tông. Tiêu chuẩn của Trung Quốc quy định hàm lượng bột đá tối ưu trong cát nhân tạo là 3%–7%, mặc dù các thông số cụ thể phụ thuộc vào nhu cầu của nhà cung cấp và sự khác biệt về tính chất của cát nhân tạo theo từng khu vực. Quan trọng là, bột đá khác với bùn — bùn làm giảm hiệu suất tổng thể của bê tông, do đó hàm lượng của nó phải được kiểm soát chặt chẽ trong quá trình sản xuất cát nhân tạo và trước khi trộn vào máy trộn bê tông.

Ý tưởng thiết kế điều chỉnh tỷ lệ trộn bê tông

Vì cát nhân tạo khác với cát tự nhiên, nên thiết kế hỗn hợp bê tông (dùng cho máy trộn bê tông) cũng phải khác. Hầu hết các công thức trộn bê tông cát nhân tạo đều cho thấy việc tăng tỷ lệ nước/xi măng thêm 0,05 sẽ tối đa hóa cường độ. Các nhà nghiên cứu cũng đã cải tiến một phương pháp: sử dụng bột đá từ cát nhân tạo để thay thế tro bay. Ví dụ, việc thay thế một tỷ lệ nhỏ tro bay bằng bột đá từ cát nhân tạo giúp cải thiện khả năng làm việc, giảm hiện tượng chảy nước và tăng tính lưu động của bê tông trộn trong máy trộn bê tông.

Do đó, trong quá trình thiết kế hỗn hợp bê tông cát nhân tạo, công nhân phải nắm rõ đặc tính của từng thành phần - bao gồm cả cách bột đá cát nhân tạo tương tác với các vật liệu khác - để tạo ra các phương án hiệu quả. Điều này đảm bảo hiệu suất tối ưu khi trộn trong máy trộn bê tông và hỗ trợ thi công trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.

Do đặc tính của cát nhân tạo, chẳng hạn như hình dạng hạt, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bê tông (và do đó là chất lượng xây dựng cuối cùng), việc lựa chọn thiết bị cho dây chuyền sản xuất cát nhân tạo có thể sản xuất cát nhân tạo với hình dạng hạt tối ưu, chẳng hạn như máy nghiền va đập, là rất quan trọng. Một dây chuyền sản xuất cát nhân tạo được cấu hình tốt không chỉ nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn đảm bảo cát nhân tạo đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng cần thiết để trộn trong máy trộn bê tông, vì cát nhân tạo chất lượng cao là nền tảng cho hiệu suất bê tông ổn định trong máy trộn bê tông.

Để giải quyết những vấn đề này, cần có các biện pháp cụ thể: thứ nhất, phát triển các thiết kế cấp phối hợp lý, phù hợp với bê tông cát nhân tạo, đảm bảo tính tương thích với cả đặc tính của cát nhân tạo từ dây chuyền sản xuất cát nhân tạo và quy trình trộn của máy trộn bê tông; thứ hai, thiết lập sự hiểu biết đúng đắn về vai trò của bột đá - nhận thức rằng hàm lượng bột đá phù hợp (một sản phẩm phụ của dây chuyền sản xuất cát nhân tạo) có thể cải thiện khả năng làm việc của bê tông trong máy trộn bê tông; thứ ba, thúc đẩy nghiên cứu có hệ thống về tối ưu hóa dây chuyền sản xuất cát nhân tạo và hiệu suất của cát nhân tạo trong máy trộn bê tông. Những nỗ lực này sẽ thúc đẩy sự phát triển lành mạnh của các ứng dụng cát nhân tạo trên khắp các khu vực.