Thay thế cát tự nhiên bằng cát nhân tạo là nhu cầu tất yếu

Hiện nay, trong các công việc xây dựng đường xá, toà nhà, đập lớn, công  trình ngầm… thì bê tông xi măng đóng vai trò vô cùng quan trọng. Bê tông chính là đá nhân tạo do con người tạo ra từ việc cứng hoá hôn hợp được thiết kế trước gồm: vật liệu vĩnh cửu (Cát và đá, sỏi), chất kết dính và nước. Hỗn hợp này trước khi hoá cứng được gọi là hỗn hợp bê tông. Cát, đá là cốt của bê tông. Như vậy chất lượng bê tông chính là do chất lượng của hỗn hợp bê tông tạo ra. Nó được tạo ra bởi sự hiểu biết sâu sắc quá trình sản xuất, vật liệu và tỷ lệ tối ưu cho từng thành phần. Một quy trình phù hợp lựa chọn, phối hợp, và hoá cứng sẽ tạo ra cấu trúc bê tông bền vững nhất, chi phí hợp lý nhất.
Cát với modun phù hợp có thể đạt được những yêu cầu trên. Hiện nay, Cát tự nhiên, cát sông là nguồn cát rẻ nhất vì chi phí khai thác đơn giản, phí thuế tài nguyên không cao.  Nhưng cát tự nhiên không phải là nguồn tài nguyên vô tận.

Theo dự báo của nhiều chuyên gia, cả nước đến năm 2015 nhu cầu sử dụng cát xây dựng là 131 – 140 triệu m3/năm, năm 2020 khoảng 200 triệu m3/năm. Với nhu cầu sử dụng cát như vậy đến nay nguồn tài nguyên cát dần cạn kiệt chủ yếu còn lại cát mịn có mô đun độ lớn (Mn) từ 0.7 – 2.0. Với tốc độ xây dựng như hiện nay nguồn tài nguyên cát bị khai thác một cách cạn kiệt, đã đến mức báo động thiếu cát cho xây dựng một cách trầm trọng. Hiện tượng khai thác tài nguyên cát quá mức dẫn đến sói mòn và sạt lở sông ngòi, làm mất cân bằng sinh thái.

Nguồn cát trên sông đang cạn kiệt một cách nhanh chóng do các đập thuỷ điện được xây dựng, ngăn cát di chuyển từ đầu nguồn xuống.  Đồng thời sự tăng nhu cầu xây dựng cũng đóng góp vào việc giảm lượng cát tự nhiên nhanh chóng.

Ngoài ra, Cát tự nhiên còn có chất lượng không đồng đều và lẫn nhiều tạp chất.  Cát là sản phẩm của quá trình lắng tụ, khoáng chất, than, hoá thạch và các tạp chất hữu cơ khác xuất hiện trong cát. Sự tăng hàm lượng các tạp chất này sẽ làm giảm chất lượng cát và đồng thời chất lượng cát cũng không đồng đều. Hai xe cát bao giờ cũng có chất lượng khác nhau. Do đó, đối với những công trình quan trọng, để bảo đảm chất lượng sẽ phải kiểm tra từng xe cát.
Cát ở các lòng sông rất thô và chứa nhiều tạp chất như sét, phù sa là nguyên nhân gây giảm cường độ của bê tông. Tỷ lệ hạt mịn dưới 600 micron đạt được từ 30-50% cho cát tốt. Cát sông hiện nay không đạt được tiêu chuẩn này.

Để có được mô đun cát nhỏ thì phải sàng cát có sẵn. Lượng hao phí khi lấy cát mô dun nhỏ có thể lên đến 35% hoặc hơn.

Các kỹ sư xây dựng, Kiến trúc sư, nhà xây dựng, Nhà thầu đều cho rằng cát tự nhiên hiện tại không đủ phẩm chất trên nhiều phương diện. Nó không chứa các hạt mịn, tỉ lệ thích hợp theo yêu cầu. Sự hiện diện của các tạp chất khác như than đá, xương, vỏ, mica và bùn, sét, các chất hữu cơ khác.. vv làm cho nó kém hơn trong ứng dụng làm bê tông. Sự phân huỷ của các thành phần này, do tác động của thời tiết, khí hậu sẽ rút ngắn tuổi thọ của công trình.

Khai thác cát từ lòng sông sẽ ảnh hưởng đến môi trường, ảnh hưởng đến tầng nước ngầm, làm sói mòn các vùng đất lân cận khi khai thác quá mức.

Hiện nay, Chính phủ đã hạn chế và  cấm khai thác Cát từ các  dòng sông. Việc hút, khai thác cát, từ lòng sông làm giảm nước đầu nguồn, do đó giảm nước mưa thấm xuống mặt đất, dẫn đến mực nước ngầm thấp hơn. Dẫn đến  khô hạn, cây không có nước cung cấp.

Trong trường hợp không có cát chảy cùng nước sông, nước sẽ bị bốc hơi nhiều do ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp. Nước mưa chảy vào sông sẽ chứa nhiều tạp chất. Khi đi qua cát, nó sẽ được lọc. (Thông thường nước chỉ lọc qua cát) Nếu không có cát trên bờ / lòng sông, nước sẽ không được lọc. Do giảm mực nước trong lòng đất, dẫn đến nước cạn, thậm chí khan hiếm nước. Nhiều vùng gần đây đã bị hạn hán, do đó Chính phủ phải cung cấp nước bằng téc. Rõ ràng là cái giá đắt hơn so với tiền thu được từ việc khai thác cát.

Vì những lý do này, để đáp ứng được nhu cầu cao về cát thì vật liệu thay thế đã được tìm kiếm. Vật liệu phù hợp nhất chính là đá được nghiền nhỏ để thay thế cát. Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, chất lượng đá nghiền đã được cải thiện đáng kể, đảm bảo kích cỡ, hình dáng cũng như chất lượng bề mặt của hạt. Những nước tiên tiến như Mỹ, Hàn Quốc, Ấn độ… thì họ đã sử dụng cát nhân tạo. Đó là những hạt đá hình khối mịn với kích thước nhỏ hơn 4.75 mm được sử dụng thay thế cho cát. Và tất cả đều chứng minh cát nhân tạo – Cát nghiền ưu điểm hơn hẳn so với cát tự nhiên nếu lựa chọn đúng quy trình công nghệ sản xuất.