Tìm kiếm vật liệu thay thế cát: [Bài 3] Tiềm năng cát nhân tạo

Cát nhân tạo, với những ưu điểm vượt trội, đang được xem là một trong những giải pháp hàng đầu. Để làm rõ hơn về loại vật liệu này, phóng viên Báo Nông nghiệp và Môi trường đã có cuộc trao đổi với TS. Nguyễn Văn Nguyên, nguyên Phó Cục trưởng Cục Địa chất Việt Nam.

Xin ông cho biết, cát nhân tạo được hiểu là gì và có đặc điểm như thế nào để có thể thay thế cát tự nhiên?

Cát nhân tạo, hay còn gọi là cát nghiền, là sản phẩm được sản xuất nhằm thay thế cho cát tự nhiên, khai thác từ sông, hồ, biển. Nó được sản xuất theo công nghệ va đập ở tốc độ cao, làm cho đá bị vỡ ở mặt cắt yếu nhất. Quá trình này tạo ra sản phẩm hạt luôn có dạng hình tròn, gần giống hạt cát tự nhiên và có độ ma sát thấp. Kích thước của hạt cát có thể được điều chỉnh để đạt tiêu chuẩn như phân loại cát tự nhiên. Các loại đá có đặc tính vật lý tốt và thành phần ổn định như cát kết, cát kết dạng quarzit đá granit, đá basalt... thường được sử dụng để nghiền thành cát nhân tạo.

Trong tự nhiên, có nhiều tập đá cát kết có mức độ gắn kết yếu, chúng ta chỉ cần dùng lực phun từ vòi nước để tách các hạt cát ra khỏi xi măng, sau đó qua các sàng có kích thước như cát tự nhiên để thu được sản phẩm là cát có chất lượng cao.

Vậy, việc khai thác và sử dụng cát nhân tạo có những ưu điểm, nhược điểm gì, thưa ông?

Trên thế giới, điển hình như ở Trung Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản, Châu Âu có Cộng hòa Séc, Anh và đặc biệt là Hoa Kỳ, gần đây cát nhân tạo đang được dùng nhiều để thay thế cát tự nhiên. Nhiều công trình nghiên cứu đã chỉ ra và kiểm nghiệm thực tế những ưu điểm của loại vật liệu này. Đầu tiên, hạt cát nhân tạo đồng đều hơn, và chúng ta có thể dễ dàng điều chỉnh kích thước hạt, thành phần vật chất theo các mô-đun cấp phối cho các loại bê tông khác nhau. Điều này đặc biệt quan trọng trong xây dựng, nơi yêu cầu độ chính xác cao.

Hơn nữa, nhiều kết quả nghiên cứu cũng cho thấy việc sử dụng cát nhân tạo trong xây dựng giúp tiết kiệm xi măng, nhựa đường và tăng tuổi thọ công trình. Lý do là cát nhân tạo sạch, ít lẫn sét hoặc các khoáng vật khác như felspat, giúp bê tông đạt chất lượng cao hơn. Nhiều nước hiện nay đã có những quy định tiêu chuẩn cho việc sản xuất cát nhân tạo, trong đó có những quy định về mô-đun theo tiêu chuẩn có tính linh hoạt, đảm bảo chất lượng bê tông, có hình dạng, độ tròn, độ mịn cần thiết và không lẫn tạp chất hữu cơ.

Về nhược điểm, việc sử dụng cát nhân tạo cho mục đích san lấp, đắp nền cao tốc có thể bị hạn chế do yếu tố kinh tế. Giá thành sản xuất cao là một rào cản lớn. Về mặt kỹ thuật, việc sử dụng cát nhân tạo trong đắp đường cao tốc vẫn có thể được thực hiện, nhưng điều này còn phụ thuộc vào kết quả nghiên cứu chuyên sâu và thí nghiệm của các nhà khoa học thuộc Bộ Xây dựng.

Đặc biệt, việc cụ thể hóa Nghị quyết 57 của Bộ Chính trị nhằm sớm có cơ chế phù hợp hỗ trợ doanh nghiệp đầu tư nghiên cứu, chuyển giao các máy móc, thiết bị khai thác và chế biến cát nhân tạo tiên tiến, hiện đại. Đồng thời, cần tạo điều kiện để sản phẩm cát nhân tạo khi đáp ứng yêu cầu kỹ thuật trong xây dựng hạ tầng giao thông, nhà ở... được sớm đưa vào sử dụng, qua đó đánh giá rõ ưu và nhược điểm so với cát tự nhiên.

Mặt khác, Bộ Nông nghiệp và Môi trường cần sớm có dự án điều tra, đánh giá triển vọng tài nguyên các loại đá như cát kết, cuội kết, đá magma (granit, basalt..), phối hợp với với Bộ Xây dựng nghiên cứu các mẫu công nghệ, từ đó tạo ra cơ sở khoa học và thực tiễn để các doanh nghiệp tư nhân tiếp cận đầu tư.

Theo ông, tại Việt Nam, hoạt động khai thác và sử dụng cát nhân tạo hiện đang như thế nào?

Ở Việt Nam, nhiều đơn vị bê tông lớn như Hùng Vương, Cường Thịnh, Trần Gia, Công ty cổ phần Xây dựng Ninh Thuận... đã sử dụng cát nhân tạo trong sản xuất bê tông. Tại Lâm Đồng, nhiều mỏ khai thác kaolin theo yêu cầu của Bộ Tài nguyên và Môi trường trước đây (nay là Bộ Nông nghiệp và Môi trường) đã thăm dò thêm cát đi kèm được khai thác từ đá cát kết bị phong hóa. Loại cát này có giá trị rất cao và chất lượng tốt. Nhiều nơi ở các tỉnh phía Bắc như Lai Châu, Điện Biên, người dân hoặc công ty xây dựng đã nghiền trực tiếp từ đá granit có thành phần axit (giàu thạch anh) bị phong hóa để làm cát vữa và cát xây.

Khả năng vật liệu để sản xuất cát nhân tạo ở Việt Nam là rất tiềm năng. Chúng ta có nhiều loại đá có nguồn gốc khác nhau như trầm tích, magma và biến chất như tập cát kết (thành phần độ hạt được chọn lựa tốt, thành phần chủ yếu là thạch anh, ít tạp chất), các đá granit, đá basalt có các tuổi khác nhau với khối lượng lớn, tập trung ở nhiều nơi trên đất nước, điển hình như các tỉnh Tây Bắc và Tây Nguyên, khu vực Đồng Nai, Bình Dương.

Thậm chí, cát kết là bãi thải từ khai thác than ở Quảng Ninh, Thái Nguyên, Lạng Sơn, Quảng Nam (Đà Nẵng mới) cũng có thể đáp ứng tiêu chí để đưa vào nghiền, tạo ra cát nhân tạo. Do đó, có thể khẳng định khả năng phát triển loại vật liệu này ở Việt Nam là rất lớn.

Trân trọng cảm ơn ông!