Cát xây dựng bị nhiễm mặn xử lý thế nào? Rửa cát đến Cl⁻ <0,05%

Cát nhiễm mặn có hàm lượng ion clorua (Cl⁻) vượt ngưỡng cho phép — tiêu chuẩn TCVN 7570:2006 quy định Cl⁻ không quá 0,05% theo khối lượng cốt liệu khô đối với bê tông cốt thép. Xử lý rửa bằng nước ngọt là phương pháp duy nhất thực tế hiện nay có thể đưa Cl⁻ xuống đạt yêu cầu.

1. Tại sao Cl⁻ trong cát lại nguy hiểm cho bê tông?

Ion Cl⁻ phá hủy lớp màng thụ động bảo vệ cốt thép trong bê tông, kích hoạt quá trình ăn mòn điện hóa. Cốt thép bị gỉ nở thể tích 2–6 lần, gây nứt vỡ bê tông bảo vệ. Hư hỏng có thể xuất hiện sau 5–15 năm với bê tông dùng cát vượt ngưỡng Cl⁻.

2. Cát sông bình thường có nhiễm mặn không?

Cát sông khai thác xa cửa biển thường có Cl⁻ rất thấp (<0,01%), không cần xử lý. Cát sông gần cửa biển hoặc vùng bị nhiễm mặn theo thủy triều có thể đạt 0,03–0,10%. Cát biển tự nhiên có Cl⁻ 0,1–0,5%, luôn cần xử lý trước khi dùng cho bê tông cốt thép.

3. Cách nhanh nhất để biết cát có nhiễm mặn không?

Thử nghiệm đơn giản tại hiện trường: lấy mẫu cát 50 g, pha với 100 ml nước cất sạch, lắc kỹ và nhỏ vài giọt dung dịch AgNO₃ (bạc nitrat) vào nước lọc. Nếu xuất hiện kết tủa trắng (AgCl), cát chứa Cl⁻. Thử nghiệm chính xác cần phòng thí nghiệm theo TCVN 7572-15:2006.

4. Quy trình rửa cát nhiễm mặn cơ bản?

Quy trình 3 bước: (1) Đổ cát vào bể hoặc vũng chứa, cho nước ngọt ngập 30–50 cm trên mặt cát, khuấy đảo và ngâm 4–6 giờ. (2) Xả nước bẩn, lặp lại lần 2–3 tùy mức độ nhiễm mặn. (3) Lấy mẫu nước rửa cuối kiểm tra Cl⁻ — nước rửa đạt <0,02 g/l thì cát thường đã đạt ngưỡng an toàn. Luôn kiểm tra cát bằng phòng thí nghiệm trước khi đưa vào dùng.

5. Cần bao nhiêu nước ngọt để rửa 1 m³ cát biển?

Thực tế thi công cho thấy cần 1,5–3 m³ nước ngọt để rửa 1 m³ cát biển, chia làm 3–4 lần rửa. Lần rửa đầu tiên tiêu tốn lượng nước nhiều nhất và thải ra nước mặn đậm đặc nhất. Hiệu quả rửa phụ thuộc vào kích thước hạt — cát hạt mịn cần nhiều nước hơn do diện tích bề mặt lớn hơn.

6. Rửa cát bằng nước biển loãng có được không?

Không hiệu quả. Rửa cát cần nước ngọt (nước sông, nước máy hoặc nước mưa sạch) để tạo chênh lệch nồng độ Cl⁻ giữa nước rửa và cát, từ đó Cl⁻ khuếch tán ra khỏi cát. Nước biển loãng vẫn chứa Cl⁻ và không tạo được gradient nồng độ cần thiết.

7. Thời gian ngâm lý tưởng là bao lâu mỗi lần rửa?

Mỗi lần ngâm rửa nên kéo dài 4–8 giờ, khuấy đảo cát trong 30 phút đầu và sau đó để yên. Ngâm quá ngắn (<2 giờ) Cl⁻ chưa khuếch tán đủ ra nước; ngâm quá dài (>24 giờ) không mang lại thêm lợi ích nhưng tốn diện tích bể và thời gian. Nước nhiệt độ cao hơn giúp khuếch tán nhanh hơn.

8. Sau khi rửa, cần phơi khô trước khi dùng không?

Không nhất thiết phải phơi khô hoàn toàn, nhưng cần để ráo đến độ ẩm bề mặt bão hòa ổn định (SSD condition). Cát còn ướt làm thay đổi tỷ lệ nước/xi măng — cần đo độ ẩm thực tế và hiệu chỉnh lượng nước trộn bê tông. Tốt nhất để cát ráo tự nhiên 12–24 giờ trước khi trộn.

9. Có thể dùng cát đã rửa để xây tường không?

Cát đã rửa đạt Cl⁻ <0,05% có thể dùng xây tường, trát và đổ bê tông không cốt thép. Với bê tông có cốt thép, ngưỡng Cl⁻ phải đạt đúng 0,05% — cần có kết quả thử nghiệm phòng thí nghiệm xác nhận, không chỉ dựa vào ước tính thực địa.

10. Nước rửa cát mặn thải ra xử lý như thế nào?

Nước rửa cát mặn thải ra cần tránh xả trực tiếp vào ruộng lúa, ao nuôi thủy sản hoặc nguồn nước ngọt. Ở khu vực ven biển, có thể thải ra khu vực không ảnh hưởng nông nghiệp. Dự án lớn cần xử lý nước thải đúng quy định môi trường địa phương.

11. Cát nhân tạo (nghiền từ đá) có bị nhiễm mặn không?

Cát nghiền (cát nhân tạo) từ đá granite hoặc basalt không bị nhiễm mặn — Cl⁻ trong đá mẹ rất thấp. Tuy nhiên nếu cát nghiền được vận chuyển qua vùng biển, bảo quản không che đậy, hoặc trộn nhầm với cát biển, vẫn có nguy cơ nhiễm mặn. Kiểm tra Cl⁻ là yêu cầu bắt buộc bất kể nguồn gốc cát.

12. Xây dựng tại đảo, vùng ven biển khan hiếm nước ngọt thì làm gì?

Một số giải pháp thay thế: (1) Dùng cát nhân tạo nghiền từ đá địa phương, không cần rửa mặn. (2) Đặt mua cát sông từ đất liền vào, chi phí cao hơn nhưng đảm bảo chất lượng. (3) Dùng bê tông không cốt thép hoặc kết cấu thép mạ kẽm/inox cho công trình nhỏ. Không dùng cát biển chưa xử lý cho bê tông cốt thép dù tình huống nào.

13. Cát bị nhiễm mặn nhẹ (Cl⁻ 0,05–0,10%) có dùng được không sau khi rửa 1 lần?

Thường chưa đủ. Một lần rửa giảm được khoảng 50–70% Cl⁻ ban đầu. Cát ban đầu có Cl⁻ 0,08% sau 1 lần rửa còn khoảng 0,03–0,04% — có thể đạt nhưng cần kiểm tra. Cát biển tự nhiên Cl⁻ 0,2–0,5% cần tối thiểu 3–4 lần rửa và thường vẫn không đạt ngưỡng <0,05%.

14. Hàm lượng muối trong cát ảnh hưởng đến vữa xây tường như thế nào?

Muối trong cát gây hiện tượng “nở hoa” (efflorescence) — muối di chuyển ra bề mặt tường cùng nước bay hơi, tạo lớp phấn trắng. Nặng hơn, muối nở thể tích khi kết tinh gây phá vỡ mạch vữa và bong tróc lớp trát. Công trình ven biển cần cát có Cl⁻ thấp ngay cả với kết cấu xây tường không cốt thép.

15. Tiêu chuẩn Cl⁻ cho cát trong từng ứng dụng là bao nhiêu?

Theo TCVN 7570:2006: cát dùng cho bê tông cốt thép Cl⁻ ≤ 0,05%; cát dùng cho bê tông thường (không cốt thép) Cl⁻ ≤ 0,10%; cát dùng cho vữa xây trát Cl⁻ ≤ 0,10%. Tiêu chuẩn bê tông cốt thép dự ứng lực nghiêm ngặt hơn, thường yêu cầu Cl⁻ ≤ 0,02% theo khuyến cáo kỹ thuật bổ sung.

Tham khảo: TCVN 7570:2006 (Cốt liệu cho bê tông và vữa), TCVN 7572-15:2006 (Xác định hàm lượng clorua), TCVN 4506:2012 (Nước trộn bê tông).