Định nghĩa
Cát xây dựng là vật liệu cốt liệu mịn có kích thước hạt nhỏ hơn 5 mm (theo TCVN 7570:2006), được sử dụng làm thành phần cốt liệu trong bê tông, vữa xây, vữa tô trát và các ứng dụng san lấp mặt bằng. Đây là một trong những vật liệu xây dựng phổ biến nhất, đóng vai trò lấp đầy khoảng trống giữa các cốt liệu thô và tạo bộ khung hạt cho hỗn hợp bê tông hoặc vữa.
Nguồn gốc và thành phần khoáng vật
Cát xây dựng có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo. Cát tự nhiên được hình thành do quá trình phong hóa và bào mòn cơ học của đá gốc (granit, thạch anh, bazan) qua tác động của nước, gió và nhiệt độ qua hàng triệu năm. Thành phần khoáng vật chủ yếu là thạch anh (SiO₂) chiếm 70–95%, ngoài ra có fenspat, mica và các khoáng vật sét với tỷ lệ nhỏ.
Cát nhân tạo (cát nghiền) được sản xuất bằng cách nghiền đá cứng (đá granit, đá vôi, đá bazan) qua máy nghiền hàm và máy nghiền côn, sau đó phân loại theo cỡ hạt. Thành phần khoáng vật phụ thuộc vào loại đá gốc được sử dụng.
Phân loại theo nguồn gốc
Cát sông được khai thác từ lòng sông và bãi bồi, có hạt tròn, nhẵn, hàm lượng Cl⁻ thấp dưới 0,01%, modun độ mịn Mk thường đạt 2,0–3,0. Đây là loại phổ biến nhất tại Việt Nam, được dùng rộng rãi cho bê tông và vữa xây dựng.
Cát biển khai thác từ vùng ven bờ và thềm lục địa, hạt tròn đều nhưng có hàm lượng Cl⁻ cao (0,1–0,5%), cần rửa xuống dưới 0,05% trước khi sử dụng. Cát núi hoặc cát thung lũng có hạt góc cạnh hơn, lẫn nhiều tạp chất sét, cần sàng lọc kỹ.
Phân loại theo modun độ mịn
Modun độ mịn (Mk) là chỉ tiêu phân loại cát theo độ thô mịn, tính bằng công thức: Mk = (tổng % tích lũy giữ trên các rây 0,14; 0,3; 0,6; 1,18; 2,36; 4,75 mm) ÷ 100. Theo TCVN 7570:2006, cát mịn có Mk từ 1,5 đến 2,0; cát trung có Mk từ 2,0 đến 2,8; cát thô có Mk từ 2,8 đến 3,3.
Modun độ mịn ảnh hưởng trực tiếp đến lượng nước nhào trộn, lượng xi măng cần thiết và cường độ của hỗn hợp bê tông hoặc vữa. Cát quá mịn (Mk < 1,5) làm tăng nhu cầu nước và xi măng; cát quá thô (Mk > 3,3) gây khó thi công và giảm tính đồng nhất của hỗn hợp.
Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản theo TCVN 7570:2006
Tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 quy định các chỉ tiêu kỹ thuật bắt buộc cho cát xây dựng. Hàm lượng bụi, bùn, sét không được vượt quá 3% đối với cát dùng bê tông và 10% đối với cát dùng vữa thông thường. Hàm lượng ion clorua (Cl⁻) ≤ 0,05% để bảo vệ cốt thép khỏi ăn mòn. Hàm lượng SO₄²⁻ ≤ 1% để tránh phản ứng sulfat làm nứt bê tông.
Khối lượng thể tích xốp của cát xây dựng thông thường đạt 1400–1700 kg/m³. Phương pháp thử nghiệm áp dụng theo TCVN 7572:2006 gồm 18 phần, trong đó phần 2 kiểm tra thành phần hạt, phần 4 xác định khối lượng riêng, phần 8 xác định hàm lượng bùn sét, phần 9 kiểm tra tạp chất hữu cơ và phần 15 xác định hàm lượng Cl⁻.
Vai trò trong công trình xây dựng
Trong bê tông, cát đóng vai trò cốt liệu mịn lấp đầy khoảng trống giữa các hạt đá dăm, giảm thể tích rỗng, tiết kiệm xi măng và tăng tính dễ thi công (workability) của hỗn hợp. Tỷ lệ cát trong bê tông thường chiếm 600–800 kg/m³ tùy mác bê tông.
Trong vữa xây và vữa tô trát, cát là thành phần cốt liệu chủ yếu chiếm 60–75% thể tích vữa, cùng với xi măng hoặc vôi tạo ra hỗn hợp có tính dẻo, khả năng bám dính và cường độ phù hợp. Trong san lấp nền, cát tạo lớp đệm thoát nước, phân phối tải trọng đều và cải thiện điều kiện nền móng.
Tiêu chuẩn kiểm tra và phương pháp thử
Việc kiểm tra chất lượng cát xây dựng được thực hiện theo bộ tiêu chuẩn TCVN 7572:2006. Trước khi sử dụng, cần lấy mẫu đại diện theo TCVN 7572-1:2006, tiến hành phân tích thành phần hạt bằng rây tiêu chuẩn, xác định hàm lượng bùn sét bằng phương pháp lắng, và kiểm tra hàm lượng Cl⁻ bằng phương pháp chuẩn độ Volhard hoặc điện cực chọn lọc ion.
Đối với công trình quan trọng, cần bổ sung thử nghiệm phản ứng kiềm-silic (alkali-silica reaction — ASR) theo TCVN 7572-14:2006 để đánh giá nguy cơ nứt nở bê tông do phản ứng giữa kiềm trong xi măng và SiO₂ phản ứng trong cốt liệu.
Giá tham khảo
Giá cát xây dựng tại Việt Nam năm 2024 dao động tùy loại và khu vực: cát vàng (cát sông chất lượng cao) 200–350 nghìn đồng/m³; cát đen (cát mịn nhiều bùn sét) 100–200 nghìn đồng/m³; cát nhân tạo (cát nghiền đá) 250–400 nghìn đồng/m³. Giá trên là tham khảo, chưa bao gồm chi phí vận chuyển và có thể thay đổi theo thị trường địa phương.