1. Vật liệu vô cÆ¡ và sá»± hóa Ä‘á 
2. Polymer hóa vô cÆ¡ là cÆ¡ chế gì?
3. Lựa chọn cơ chế

1. Vật liệu vô cÆ¡ và sá»± hoá Ä‘á

1.1- Chất kết tinh

Từ 300 năm đến nay, người ta kết dính vật liệu bở rời thành Ä‘á bằng má»™t chất liên kết thuá»· lá»±c, mang tên là xi măng CPA (ví dụ: xi măng Hà Tiên). Chất Ä‘ó được nung trong lò đến 1450⁰c, kết hợp 90% Ä‘á vôi vá»›i 10 % đất sét, thành các thỏi clinker. Đem nghiền clinker thành bá»™t, trá»™n vá»›i cát sạch, vá»›i nÆ°á»›c lã, nó khiến cho bụi vôi nung, kết dính vá»›i bụi đất sét nung, làm hoá cứng vữa hố vá»›i cát. Sau khi phÆ¡i khô 28 ngày (thá»±c tế là 3 ngày), má»™t thứ Ä‘á cát được hình thành, gọi là bê tông.

Sá»± hoá Ä‘á này được làm bằng má»™t cÆ¡ chế, gọi là sá»± kết dính. Tuỳ tá»· lệ pha xi măng CPA vá»›i cát sạch, ta có Ä‘á»™ cứng gọi là mác: 1 xi măng/ 3cát là mác cứng chắc nhất, tạo bê tông mác 300; 1 xi măng/ 6 cát là mác mềm nhất, thường dùng cho công trình cấp thấp, thuá»™c mác 100. Sá»± kết dính tạo ra 3 loại khoáng vật, thuá»™c nhóm silicat vôi, gọi là: alite (1 calcit), belite (2 calcit) và celite (3 calcit). Càng nhiều calcit chừng nào bêtông càng cứng chừng ấy. Sá»± kết tinh của silicat vôi hút nÆ°á»›c rất nhiều. Đó là má»™t đặc tính của sá»± hoá Ä‘á.

Đá vôi chỉ tập trung ở miền Bắc Việt Nam. Đó là thiên Ä‘àng của các nhà máy xi măng CPA. NhÆ°ng cát sạch lại hiếm, càng ngày càng ít Ä‘i. Ta phải tiết kiệm cát sạch và xi măng CPA cho xây dá»±ng Ä‘ô thị và cần tìm ra má»™t kiểu hoá Ä‘á cho nông thôn.

Đó là lập má»™t công nghệ nông thôn, hợp 4 Ä‘iều kiện thành má»™t.

1. Có cÆ¡ sở khoa học vững chắc,
2. Dá»… làm, có chất lượng chấp nhận được, không va chạm môi trường,
3. Có vật liệu sẵn ở nông thôn (đất tạp),
4. Và rẻ hÆ¡n xi măng CPA (để dành cho Ä‘ô thị).

Nếu được má»™t công nghệ nhÆ° thế há»— trợ, nhà nông sẽ phát triển nông thôn tạo môi trường vệ sinh, giúp nông thôn có bề mặt sạch đẹp và trật tá»±. Đó là Æ°á»›c mÆ¡ của chúng ta vào cuối thế ká»· 20, mà đến đầu thế ká»· 21 ta má»›i bắt tay vào việc.

1.2- Chất polymer hoá

1.2.1- loại hữu cơ

1.2.2- loại vô cÆ¡

Từ năm 1960, người ta Ä‘ã khám phá ra má»™t vài chất vô cÆ¡ Ä‘ã được thiên nhiên polymer hoá, thông qua nguồn nhiệt cá»±c lá»›n. Đó là Ä‘á thuá»· tinh (obsidian) trong núi lá»­a, và ngọc (kiểu cẩm thạch) của nhóm huy khoáng (pyroxene). Từ Ä‘ó, suy ra thuá»· tinh nhân tạo, gọi là kính, cÅ©ng là má»™t thứ Ä‘á thuá»· tinh (nhân tạo) qua xá»­ lý nhiệt. XÆ°Æ¡ng và gá»— của sinh vật cÅ©ng là pôlime, má»™t cái có nguồn vô cÆ¡ (xÆ°Æ¡ng) và má»™t cái có nguồn hữu cÆ¡ (gá»—), không thông qua xá»­ lý nhiệt. Đến năm 1970, Hoa Kỳ là nÆ°á»›c tạo ra pôlime lÆ°u huỳnh (S), bằng cách nung lÆ°u huỳnh đến 140⁰c. Từ Ä‘ó sá»± pôlime hoá vô cÆ¡ được khoa học khẳn định. Đó là má»™t cuá»™c cách mạng của địa hoá học, vì cho tá»›i ngày Ä‘ó, sá»± pôlime hoá chỉ dành cho vật liệu hữu cÆ¡ mà thôi. Sá»± pôlime hoá vô cÆ¡ ngày càng tạo ra sản phẩm Ä‘a dạng.

Từ năm 1970 trở về sau, nhiều phÆ°Æ¡ng pháp Ä‘iều chế chất kết dính bằng pôlime hoá vô cÆ¡ Ä‘ã ra đời. Nhiều phÆ°Æ¡ng pháp chế ra được pôlime vô cÆ¡, nhÆ° thuá»· tinh, trÆ°á»›c còn mÆ¡ hồ, nay ai cÅ©ng biết Ä‘ó là sá»± pôlime hoá vô cÆ¡ cao nhiệt. Ở việt nam các hoá chất biến đất thành Ä‘á cÅ©ng được giá»›i thiệu, nhÆ°ng đắt quá không phổ biến được, nhÆ°: CON-AID, SA44/ LS40, PZ: 2XX, DESBONCO, ECOCURE21v.v…chính vì vậy, ta phải có hợp chất riêng chế biến trong nÆ°á»›c để có thể sá»­ dụng rẻ tiền ở nông thôn việt nam.

Sá»± pôlime hoá đẩy hết nÆ°á»›c Ä‘i nÆ¡i khác, cho nên phải tạo khô cho vật liệu, khác vá»›i sá»± kết tinh là cần nÆ°á»›c.

2. polymer hoá vô cÆ¡ là cÆ¡ chế gì?

2.1- cÆ¡ chế polymer hóa trá»±c tiếp:
Đó là má»™t cÆ¡ chế dá»±a trên từ tính của vật liệu. Gs. Plattfort Ä‘ã biến khoáng vật sét kaolinite thành hạt nam châm.

Số là kaolinite có cấu trúc hai lá, má»—i lá đều có từ tính âm (-). Nếu dùng má»™t dung dịch chứa Na+ quậy và Ä‘un má»™t chất kaolinite thì má»™t trong hai lá ấy sẽ có tính dÆ°Æ¡ng (+). Vì vậy, khoáng vật sét kaolinite thành má»™t nam châm tí hon, vá»›i má»™t đầu âm và má»™t đầu dÆ°Æ¡ng. Chúng kết dính lại vá»›i nhau, và vá»›i đất trá»™n trÆ¡ chung quanh, thành Ä‘á. Đó là má»™t composite vô cÆ¡.

2.2 cÆ¡ chế polymer hóa gián tiếp

 

Cation kim loại là ca²⁺ Mg²⁺, hay Fe³⁺, Al³⁺… . Các hạt gá»— của con mối, sau khi tiêu hóa hết chất cenluloz rồi, cÅ©ng là các cation cá»±c mạnh, nhÆ°ng có nguồn hữu cÆ¡. Hạt gá»— được xem nhÆ° cation tổng hợp, làm ra polyme tổng hợp hay composite tổng hợp giá rất thấp.

3. Lá»±a chọn cÆ¡ chế: CÆ¡ chế polymer hóa gián tiếp

3.1 vì giá rẻ

Vì nhà nông Ä‘òi hỏi công trình có giá thấp hÆ¡n xi măng CPA, nên chúng ta cần có má»™t công thức má»›i cho công nghệ pôlime nói trên. Ta không thể dùng pôlime trá»±c tiếp được vì giá quá cao. Do vậy chúng ta chọn pôlime gián tiếp để có giá rẻ. Tuy giá thấp, công nghệ pôlime gián tiếp được Æ°a dùng trên thế giá»›i, nhờ chá»— cái gì xi măng CPA làm được, công nghệ này làm được. Cái gì xi măng CPA làm không được, công nghệ này vẫn làm được. Nó không chê bai đất mặn, đất phèn, đất hữu cÆ¡, nên rất vừa tầm sá»­ dụng của nhà nông. Nó cÅ©ng không chê đất cát đồi, đất bÆ°ng : gần nhÆ° không chê đất nào cả

3.2 vì dá»… làm, không Ä‘á»™c

TrÆ°á»›c nhất các hóa chất rất dá»… làm theo công thức:

P = f (M + m)tnp

Gồm có : P là sá»± pôlime hóa, M là đất pha Mg2+, Ca2+, Fe3+, m là mủ cứng nhanh, t là trá»™n đều, n là nén mạnh và p là phÆ¡i hay sấy. Công thức này được tìm ra suốt 10 năm qua và được áp dụng thành công trong 4 năm nữa : tất cả là 14 năm. Các chất sá»­ dụng là các loại muối, lập nên dung dịch rẻ tiền, không Ä‘á»™c đối vá»›i môi trường.

Đất pha Ca2+, Mg2+ chỉ chiếm từ 1-5%, tối Ä‘a là 10% là vật liệu không Ä‘á»™c. Còn m Ä‘ã pha sẵn cÅ©ng chẳng Ä‘á»™c, có tác dụng làm Ä‘ông cứng nhanh, để sau Ä‘ó Ä‘ông cứng từ từ, kết thúc sá»± Ä‘ông cứng trong vòng 300 ngày, có thể mác từ 100-200

3.3 cách thức polymer hóa gián tiếp

3.3.1 thành phần đất tại chá»—

Trong polymer hóa gián tiếp, ta dùng đất tại chổ. Đất gồm có 2 phần : phần trÆ¡ và phần pôlime hóa được. Nếu đất chỉ có thành phần trÆ¡ nhÆ° cát giồng, đất đỏ bazan, thì ta phải thêm chí ít 20% đất sét vào, nếu đất gồm toàn thành phần polyme hóa được, nhÆ° đất sét và nhÅ©, ta phải thêm 30% cát tạp vào để polymer bền chắc, chịu ma sát cao. Phần trÆ¡ (cát và bùn) làm cốt. Còn phần polymer hóa ( sét và nhÅ© của keo silic) thì làm thịt. Thịt quấn lấy cốt (xÆ°Æ¡ng) khiến cho sá»± hóa Ä‘á đạt kết quả tốt.

Đất lý tưởng gồm 50% cốt trÆ¡ và 50% thịt (hóa Ä‘á).

3.3.2 đất bở rời nước ta

gần nhÆ° đất tại chá»— gồm có 90% là pôlime hóa được, và 10% đất phải pha sét hay pha cát để có kết quả tốt. NÆ°á»›c ta là má»™t thiên Ä‘àng của đất sét. Đất sét vá»›i hạt bé là đất tại chá»— pôlime hóa được. Còn đất pôlime hóa khác cÅ©ng có nhiều thứ, hoạt hóa má»™t cách tá»± nhiên.