1. Vật liệu vô cơ và sự hóa đá 
2. Polymer hóa vô cơ là cơ chế gì?
3. Lựa chọn cơ chế

1. Vật liệu vô cơ và sự hoá đá

1.1- Chất kết tinh

Từ 300 năm đến nay, người ta kết dính vật liệu bở rời thành đá bằng một chất liên kết thuỷ lực, mang tên là xi măng CPA (ví dụ: xi măng Hà Tiên). Chất đó được nung trong lò đến 1450⁰c, kết hợp 90% đá vôi với 10 % đất sét, thành các thỏi clinker. Đem nghiền clinker thành bột, trộn với cát sạch, với nước lã, nó khiến cho bụi vôi nung, kết dính với bụi đất sét nung, làm hoá cứng vữa hố với cát. Sau khi phơi khô 28 ngày (thực tế là 3 ngày), một thứ đá cát được hình thành, gọi là bê tông.

Sự hoá đá này được làm bằng một cơ chế, gọi là sự kết dính. Tuỳ tỷ lệ pha xi măng CPA với cát sạch, ta có độ 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, thuộc mác 100. Sự kết dính tạo ra 3 loại khoáng vật, thuộc 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. Sự kết tinh của silicat vôi hút nước rất nhiều. Đó là một đặc tính của sự hoá đá.

Đá vôi chỉ tập trung ở miền Bắc Việt Nam. Đó là thiên đàng của các nhà máy xi măng CPA. Nhưng cát sạch lại hiếm, càng ngày càng ít đi. Ta phải tiết kiệm cát sạch và xi măng CPA cho xây dựng đô thị và cần tìm ra một kiểu hoá đá cho nông thôn.

Đó là lập một công nghệ nông thôn, hợp 4 điều kiện thành một.

1. Có cơ sở khoa học vững chắc,
2. Dễ 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 hơn xi măng CPA (để dành cho đô thị).

Nếu được một công nghệ như thế hỗ trợ, nhà nông sẽ phát triển nông thôn tạo môi trường vệ sinh, giúp nông thôn có bề mặt sạch đẹp và trật tự. Đó là ước mơ của chúng ta vào cuối thế kỷ 20, mà đến đầu thế kỷ 21 ta mới bắt tay vào việc.

1.2- Chất polymer hoá

1.2.1- loại hữu cơ

1.2.2- loại vô cơ

Từ năm 1960, người ta đã khám phá ra một vài chất vô cơ đã được thiên nhiên polymer hoá, thông qua nguồn nhiệt cực lớn. Đó là đá thuỷ tinh (obsidian) trong núi lửa, và ngọc (kiểu cẩm thạch) của nhóm huy khoáng (pyroxene). Từ đó, suy ra thuỷ tinh nhân tạo, gọi là kính, cũng là một thứ đá thuỷ tinh (nhân tạo) qua xử lý nhiệt. Xương và gỗ của sinh vật cũng là pôlime, một cái có nguồn vô cơ (xương) và một cái có nguồn hữu cơ (gỗ), không thông qua xử lý nhiệt. Đến năm 1970, Hoa Kỳ là nước tạo ra pôlime lưu huỳnh (S), bằng cách nung lưu huỳnh đến 140⁰c. Từ đó sự pôlime hoá vô cơ được khoa học khẳn định. Đó là một cuộc cách mạng của địa hoá học, vì cho tới ngày đó, sự pôlime hoá chỉ dành cho vật liệu hữu cơ mà thôi. Sự pôlime hoá vô cơ ngày càng tạo ra sản phẩm đa dạng.

Từ năm 1970 trở về sau, nhiều phương pháp điều chế chất kết dính bằng pôlime hoá vô cơ đã ra đời. Nhiều phương pháp chế ra được pôlime vô cơ, như thuỷ tinh, trước còn mơ hồ, nay ai cũng biết đó là sự pôlime hoá vô cơ cao nhiệt. Ở việt nam các hoá chất biến đất thành đá cũng được giới thiệu, nhưng đắt quá không phổ biến được, như: CON-AID, SA44/ LS40, PZ: 2XX, DESBONCO, ECOCURE21v.v…chính vì vậy, ta phải có hợp chất riêng chế biến trong nước để có thể sử dụng rẻ tiền ở nông thôn việt nam.

Sự pôlime hoá đẩy hết nước đi nơi khác, cho nên phải tạo khô cho vật liệu, khác với sự kết tinh là cần nước.

2. polymer hoá vô cơ là cơ chế gì?

2.1- cơ chế polymer hóa trực tiếp:
Đó là một cơ chế dựa trên từ tính của vật liệu. Gs. Plattfort đã biến khoáng vật sét kaolinite thành hạt nam châm.

Số là kaolinite có cấu trúc hai lá, mỗi lá đều có từ tính âm (-). Nếu dùng một dung dịch chứa Na+ quậy và đun một chất kaolinite thì một trong hai lá ấy sẽ có tính dương (+). Vì vậy, khoáng vật sét kaolinite thành một nam châm tí hon, với một đầu âm và một đầu dương. Chúng kết dính lại với nhau, và với đất trộn trơ chung quanh, thành đá. Đó là một composite vô cơ.

2.2 cơ chế polymer hóa gián tiếp

 

Cation kim loại là ca²⁺ Mg²⁺, hay Fe³⁺, Al³⁺… . Các hạt gỗ của con mối, sau khi tiêu hóa hết chất cenluloz rồi, cũng là các cation cực mạnh, nhưng có nguồn hữu cơ. Hạt gỗ được xem như cation tổng hợp, làm ra polyme tổng hợp hay composite tổng hợp giá rất thấp.

3. Lựa chọn cơ chế: Cơ chế polymer hóa gián tiếp

3.1 vì giá rẻ

Vì nhà nông đòi hỏi công trình có giá thấp hơn xi măng CPA, nên chúng ta cần có một công thức mới cho công nghệ pôlime nói trên. Ta không thể dùng pôlime trực 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 ưa dùng trên thế giới, nhờ chỗ 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 cơ, nên rất vừa tầm sử dụng của nhà nông. Nó cũng không chê đất cát đồi, đất bưng : gần như không chê đất nào cả

3.2 vì dễ làm, không độc

Trước nhất các hóa chất rất dễ làm theo công thức:

P = f (M + m)tnp

Gồm có : P là sự pôlime hóa, M là đất pha Mg2+, Ca2+, Fe3+, m là mủ cứng nhanh, t là trộn đều, n là nén mạnh và p là phơi 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 sử dụng là các loại muối, lập nên dung dịch rẻ tiền, không độc đối với môi trường.

Đất pha Ca2+, Mg2+ chỉ chiếm từ 1-5%, tối đa là 10% là vật liệu không độc. Còn m đã pha sẵn cũng chẳng độc, có tác dụng làm đông cứng nhanh, để sau đó đông cứng từ từ, kết thúc sự đông 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 chỗ

Trong polymer hóa gián tiếp, ta dùng đất tại chổ. Đất gồm có 2 phần : phần trơ và phần pôlime hóa được. Nếu đất chỉ có thành phần trơ như cát giồng, đất đỏ bazan, thì ta phải thêm chí ít 20% đất sét vào, nếu đất gồm toàn thành phần polyme hóa được, như đất sét và nhũ, ta phải thêm 30% cát tạp vào để polymer bền chắc, chịu ma sát cao. Phần trơ (cát và bùn) làm cốt. Còn phần polymer hóa ( sét và nhũ của keo silic) thì làm thịt. Thịt quấn lấy cốt (xương) khiến cho sự hóa đá đạt kết quả tốt.

Đất lý tưởng gồm 50% cốt trơ và 50% thịt (hóa đá).

3.3.2 đất bở rời nước ta

gần như đất tại chỗ gồm có 90% là pôlime hóa được, và 10% đất phải pha sét hay pha cát để có kết quả tốt. Nước ta là một thiên đàng của đất sét. Đất sét với hạt bé là đất tại chỗ pôlime hóa được. Còn đất pôlime hóa khác cũng có nhiều thứ, hoạt hóa một cách tự nhiên.