1. Sá»° HOÁ ĐÁ

Đó là má»™t phÆ°Æ¡ng cách bình thường của thiên nhiên, khiến cho vật liệu vô cÆ¡ nhÆ° đất tạp bở rời kết dính lại vá»›i nhau theo 5 yếu tố: vật liệu + xi măng + nén ép + nung + thời gian.

Muốn biến hiện tượng thiên nhiên này thành má»™t phÆ°Æ¡ng cách nhân tạo, thì phải có đủ các yếu tố trên. NhÆ°ng muốn dùng phÆ°Æ¡ng cách này, cần đổi thời gian địa chất (Ä‘Æ¡n vị triệu năm) thành thời gian con người (Ä‘Æ¡n vị năm).

Trong thế ká»· 17, người ta Ä‘ã chế ra xi măng Portland (CPA) nhÆ° xi măng Hà Tiên còn dùng đến ngày nay. Yếu tố thời gian chỉ còn 28 ngày, nhÆ°ng sau 7 ngày, Ä‘á nhân tạo (chủ yếu là Ä‘á cát) Ä‘ã dùng được rồi: Đó là cát sạch + CPA.

Cuối thế ká»· 20, cÆ¡ chế hoá xi măng bằng sá»± kết tinh Ä‘ã được thay thế bằng sá»± pôlime hoá nhờ Ä‘iện tích. Đó là má»™t khám phá khoa học làm rung chuyển ngành hoá học cổ Ä‘iển, vì nó Ä‘ã cho rằng không bao giờ vật liệu vô cÆ¡ được pôlime hoá ở nhiệt Ä‘á»™ bình thường, dù có sá»± nén ép chen vào.

2. CƠ BẢN KHOA HỌC

2.1 CÆ  CHẾ Cá»” ĐIỂN: KẾT TINH HOÁ

Muốn cho những hạt cát rời rạc được kết dính vào nhau để tạo ra má»™t Ä‘á cát nhân tạo, người ta trá»™n 20% - 30% xi măng Portland vào cát sạch vá»›i nÆ°á»›c. Xi măng Portland (CPA) là má»™t silicat vôi, được xay mịn (mesh = 100) silicat má»™t bên và vôi má»™t bên, cả hai đều được hoạt hoá ở 14500C trong lò nung dạng Æ°á»›t hay khô.

Hình 1: CÆ¡ chế hoá Ä‘á cổ Ä‘iển: Sá»± kết tinh của ximăng CPA

Hình 2: CÆ¡ chế hoá Ä‘á má»›i - Sá»± pôlime hoá của đất sét cao lanh

Hình 3: CÆ¡ chế hoá Ä‘á má»›i - Sá»± pôlime hoá của đất sét tạp

Cái lợi trÆ°á»›c tiên là việc tạo hình cho khối Ä‘á, khi nó còn là vật liệu bở rời. Sau Ä‘ó, sá»± kết tinh xảy ra dÆ°á»›i nÆ°á»›c, nên không đợi khô má»›i cứng, mà cứng trong nÆ°á»›c. Thời gian hoá Ä‘á xảy ra trong 28 ngày; có thể sá»­ dụng vật liệu từ 7 ngày.

Cái hại của phÆ°Æ¡ng cách là phải dùng cát sạch vá»›i xi măng hoặc cát vật liệu sạch, ròng khác (Ä‘á dăm). Xi măng không hợp vá»›i đất có bùn và sét, nhất là tạo ra nứt nẻ trong sét. Ngoài ra, nó chịu Ä‘á»±ng đất phèn, mặn rất kém, dù vá»›i tỉ lệ cao.

Cuối cùng giá thành còn cao, khó sá»­ dụng tại nông thôn, miền núi, vì không dùng đất tạp tại chá»— được (Ä‘em cát từ nÆ¡i khác đến).

2.2. CÆ  CHẾ ĐẤT HOÁ ĐÁ MỚI

2.2.1 CÆ¡ chế đất hóa Ä‘á trá»±c tiếp

Bằng cách dung dịch chứa Na+ hoặc tÆ°Æ¡ng Ä‘Æ°Æ¡ng, người ta huá»· cÆ¡ cấu của lá nhôm, biến Ä‘iện tích âm của nó làm Ä‘iện tích dÆ°Æ¡ng. Tinh thể kaolinite còn lại, có 2 đầu âm dÆ°Æ¡ng đối nghịch nhau nhÆ° má»™t hạt nam châm cá»±c nhỏ. Chúng tá»± Ä‘á»™ng kết nối lại vá»›i nhau (hình 3), đầu âm (-) vá»›i đầu dÆ°Æ¡ng (+), tạo ra má»™t phân tá»­ sợi dài vô tận, lá»›n bằng 10.000 lần phân tá»­ làm nên kaolinite, gọi là má»™t pôlime vô cÆ¡ – Si – O – Al - .

Đây là Ä‘iều mà ngành hoá học cổ Ä‘iển không hiểu được và không chấp nhận được. Về chất lượng, sá»± hoá Ä‘á tạo ra Ä‘á»™ cứng không thua gì cát và xi măng. Cái lợi của nó là dùng đất tạp tại chá»— vừa cát bùn, vừa đất sét, dùng đất này thế cho xi măng Portland (cần trên 20% sét cao lanh tạp). Nếu thiếu sét, có thể cho thêm sét nÆ¡i khác vào để giữ tá»· lệ 1 sét + 4 đất tạp cho vữa hồ.

Do sá»± phát minh dá»±a trên má»™t khoa học cÆ¡ bản má»›i, tức kết nối bằng Ä‘iện tích, không phải bằng kết tinh, nên nó được công nhận là má»™t công nghệ má»›i trong xây dá»±ng, giao thông, y tế, công nghiệp. Giá thành lại rẻ, dùng cho nông thôn.

2.2.2 CÆ¡ chế đất hóa Ä‘á gián tiếp

Đây cÅ©ng là má»™t phát minh, dá»±a trên cÆ¡ sở khoa học của từ lá»±c, má»™t lá»±c rất mạnh của thiên nhiên,cùng khắp, do ruá»™t đất tạo ra, không tốn tiền mua, làm đất bở rời thành Ä‘á cứng. Do Ä‘ó, người ta gọi nó là má»™t công nghệ, má»™t sá»± pôlime hoá gián tiếp, do cầu nối cation tạo ra các chuá»—i pôlime vô cÆ¡.

Đối vá»›i loại hoá Ä‘á này, các tác giả dùng má»™t lá»±c tổng hợp cho đất gồm:

• Lá»±c kết dính do sá»± kết tinh, đối vá»›i cát và bùn (bằng xi măng Portland),
• Lá»±c kết dính trá»±c tiếp và gián tiếp bằng Ä‘iện tích, đối vá»›i đất sét và hạt bé (bằng hoá chất vi lượng) trong đất tạp.

Nhờ Ä‘ó hạ được giá thành, tăng chất lượng, có thể dùng ở nông thôn miền núi. Sức mạnh của các cách hoá Ä‘á này là làm ở nhiệt Ä‘á»™ bình thường, tức là không nung nhÆ° đồ gốm.

3. Ý NGHĨA CỦA Sá»° PÔLIME HOÁ - ĐẤT HÓA ĐÁ

3.1. MỘT CÔNG NGHỆ XANH - CÔNG NGHỆ ĐẤT HÓA ĐÁ

NhÆ° trên Ä‘ã nói, quả thật Ä‘ây là má»™t công nghệ, vì nó Ä‘i từ má»™t qui luật cÆ¡ bản của ngành vật lý: sá»± kết hợp pôlime thành Ä‘á do nối ráp Ä‘iện tích trá»±c tiếp từ các tinh thể, hay gián tiếp từ các vật liệu có Ä‘iện tích âm trong đất.

Sá»± ráp này từ trÆ°á»›c đến giờ không ai nghÄ© đến được, vì qui luật hoá học vô cÆ¡ không dạy được Ä‘iều Ä‘ó. Cho đến khi Plattfort phá được lá nhôm của khoáng vật kaolinite bằng phản ứng của cation Na+ vá»›i hydroxyt nhôm, làm lòi ra má»™t Ä‘iện tích dÆ°Æ¡ng và biến hạt kaolinite dài 10 A0 thành má»™t nam châm cá»±c nhỏ và cá»±c mạnh. Đó là cÆ¡ chế pôlime hoá trá»±c tiếp.

Trong cÆ¡ chế gián tiếp, dùng 1 cation có 2 Ä‘iện tích dÆ°Æ¡ng hay hÆ¡n, nhÆ° Mg²⁺, Ca²⁺, Fe³⁺, sau khi Ä‘ã hoạt hoá bằng H₂SO₄, để làm cầu nối giữa hai hạt sét (má»™t anion có nhiều Ä‘iện tích âm), hoặc giữa má»™t hạt sét và má»™t hạt bé, hoặc giữa 2 hạt bé của keo silic, thì tạo ra pôlime vô cÆ¡ và hoá Ä‘á. Phản ứng hoá Ä‘á xảy ra rất lâu. Muốn phản ứng xảy ra nhanh, nên dùng lignin (chất gá»—) để hoá Ä‘á, vừa rẻ lại vừa hợp vá»›i đời sống con người, tức vài ngày. Chất gá»— có thể lấy ra từ sá»± cô đặc của mủ chuối hay tÆ°Æ¡ng Ä‘Æ°Æ¡ng.

NhÆ° vậy đất tạp cho chúng ta có phản ứng pôlime hoá mà ngày xÆ°a ông bà ta Ä‘ã làm (mà không biết) bằng vôi tôi và nÆ°á»›c ót (MgCl₂). Ngày nay con cháu khám phá ra rằng, đất tạp chia ra làm bốn phần: trong Ä‘ó có 2 phần trÆ¡ và 2 phần pôlime hoá được:

• Phần trÆ¡: cát, bùn làm cốt cho Ä‘á,
• Phần pôlime hoá: đất sét và keo silic, làm thịt hoá Ä‘á.

Các phần không bằng nhau, nhÆ°ng đất pôlime hoá được có phần trÆ¡ dÆ°á»›i 50% và có phần pôlime hoá là trên 50%. Muốn tăng keo silic lên, ta thêm H2SO4, muốn tăng phần trÆ¡, ta thêm cát tạp vào, hay bùn Ä‘en nhão vào. Cứ thêm nhÆ° thế để có tá»· lệ 50% và 50%. Đó là má»™t loại sét pha tá»± nhiên, Ä‘êm đến kết quả tốt. Ngoài ra công thức hoá Ä‘á còn phải có 3 yếu tố Ä‘i kèm là trá»™n, nén và phÆ¡i, má»›i đạt thành quả tối Ä‘a. Nói chung, công thức là:

P = f(M + m) tnh

Trong Ä‘ó P là sá»± pôlime hoá, f là hàm số của M đất tạp pha sét, m là vi lượng phụ gia, t là trá»™n đều, n là nén và h là phÆ¡i hay hong. Nén chỉ cần 2 – 3 kg/cm² là đạt, còn phÆ¡i dÆ°á»›i ánh nắng mặt trời Ä‘òi hỏi 2 ngày. Do vậy nên làm công trình trong mùa nắng. Giá thành của phÆ°Æ¡ng pháp pôlime hoá chỉ tốn 60 – 70% của giá thành làm vá»›i xi măng CPA cùng chất lượng và tỉ lệ. Đó là má»™t thắng lợi lá»›n cho nông thôn. Sá»± pôlime hoá gián tiếp chấp nhận đất giàu hữu cÆ¡, phèn, mặn mà xi măng CPA không chịu được.

3.2 MỘT CÔNG NGHỆ Há»®U ÍCH CHO NÔNG THÔN - CÔNG NGHỆ ĐẤT HÓA ĐÁ TẠI CHá»–

Đất hóa Ä‘á - Làm kênh mÆ°Æ¡ng dẫn nÆ°á»›c ná»™i đồng cho nông thôn

Tuy nhiên, má»™t công nghệ nông thôn còn nhiều yếu tố khác, ngoài việc phù hợp vá»›i nông thôn:

• Giá thành thấp và rất thấp
• Chất lượng chấp nhận được
• Giản dị khi thá»±c hiện, nhà nông có thể tá»± làm được,
• Không Ä‘òi hỏi đầu tÆ° cao, không cần năng lượng tập trung.

Do vậy, sá»± hoá Ä‘á ở nhiệt Ä‘á»™ thấp là má»™t cuá»™c cách mạng kinh tế xã há»™i vậy.

3.3 ĐẤT HÓA ĐÁ - MỘT BƯỚC NGOẶC VỀ XÂY Dá»°NG

3.3.1 Xây dá»±ng nhỏ

Đất hóa Ä‘á - Làm ruá»™ng muối cho nông thôn.
 

Công trình liên gia hay liên xã đều có thể làm tập trung được. Ở Ä‘ây, vần công là cách tốt nhất để thá»±c hiện công việc má»™t cách hoàn chỉnh. Ba ngày cho má»™t công trình không lá»›n lắm. Việc làm nền Ä‘áy ao là khó hÆ¡n hết, nhÆ°ng dùng thủ công rất tốt. Nó có thể Ä‘òi hỏi thời gian lâu hÆ¡n, vá»›i công việc tỉ mỉ hÆ¡n. Còn Ä‘ê đập thì dá»… hÆ¡n.

3.3.2. Xây dá»±ng lá»›n

Vá đường, vá kè đều giản Ä‘Æ¡n vá»›i đất tại chá»— và phụ gia hoá Ä‘á. Ở nÆ¡i Ä‘âu nên có toán sá»­a chữa thủ công vài ba người cho Ä‘ôi Km là đủ, không cần cÆ¡ giá»›i.

4. KẾT LUẬN: KHI NÀO BẮT ĐẦU Ở NƯỚC TA?

4.1 GIAI ĐOẠN ĐI CHUNG VỚI XI MĂNG CPA

Trong thế ká»· 20, chúng ta cam chịu Ä‘i theo đường lối cổ Ä‘iển vá»›i vôi và xi măng CPA. Chúng đắt tiền, khó dùng, tốn kém, chỉ nên dành cho thành thị. Ở nông thôn, dần dần chúng ta chuyển từ xi măng CPA qua đất sét pôlime hoá được chừng nào hay chừng ấy, nhÆ°ng cÅ©ng nên dùng chung vá»›i xi măng để tránh mọi thay đổi Ä‘á»™t ngá»™t, vì xi măng còn cần cho cát và bùn trong đất. Điều Ä‘ó cÅ©ng có nghÄ©a là má»™t bÆ°á»›c phát triển từ từ, Không gây xáo trá»™n cho ngành xi măng CPA, đợi đến khi nào ngành xi măng CPA tá»± Ä‘á»™ng chuyển sang ngành pôlime vô cÆ¡ hãy hay.

4.2. GIAI ĐOẠN ĐỘC LẬP VỚI XI MĂNG

Đến bÆ°á»›c cuối cùng là chế biến đất sét thành má»™t chất kết dính dùng nhÆ° xi măng, vá»›i tá»· lệ hoá Ä‘á là 20% lượng đất tại chá»— (1/5). Nhờ không cần nhà máy nhÆ° xi măng CPA vá»›i đầu tÆ° khổng lồ, má»™t mỏ đất sét và má»™t ít hoá chất từ nÆ°á»›c ót đủ làm nhiệm vụ hoá Ä‘á dá»… dàng.

4.3. ƯU TIÊN PHÁT TRIỂN

4.3.1. Mặt bằng

Nền nhà và sân phÆ¡i là 2 yếu tố hàng đầu, rồi má»›i đến đường Ä‘i và Ä‘ê kè. Tuy nhiên, không phải lúc nào cÅ©ng có Æ°u tiên Ä‘ó, vì có những địa phÆ°Æ¡ng cần kè hÆ¡n đường Ä‘i, hay đường Ä‘i cần hÆ¡n sân phÆ¡i hoặc sàn nhà. Cho nên cần sắp xếp thứ tá»± theo đầu vào. Khi Ä‘ã có Æ°u tiên rồi, hãy tính tá»›i sá»± thá»±c hiện ở đầu ra.

4.3.2. Gạch ngói không nung

Cuối cùng, có thể làm vách tiền chế để lắp ráp các căng nhà nông thôn, theo kiểu Ä‘ã định sẵn, để tiết kiệm gá»—. Có nhiều cách làm nhiều vật liệu nhẹ.

4.3.3. Gạch trang trí ná»™i thất - Gạch không nung - đất hóa Ä‘á

Trang trí ná»™t thất tuỳ theo sáng tạo của các nhà xây dá»±ng, từ các hoa văn cho đến các gạch lót nền, lát vách, lát cá»™t, lát trần. Thường có thể làm vật liệu tiền chế. Đặc biệt có thể làm gạch trang trí. cần có má»™t công thức, theo Ä‘ó Ä‘á»™ cứng chắc tăng cao hÆ¡n và thời gian hoá cứng cÅ©ng nhanh hÆ¡n. Công thức này sẽ được định khi đất Ä‘ã được chọn. Pôlime hoá trá»±c tiếp là phản ứng tốt nhất.

Gạch trang trí làm bằng công nghệ đất hóa Ä‘á
 

Đối vá»›i mọi loại trang trí, nên có đề án tính toán giá thành. Nếu giá này rẻ hÆ¡n giá cổ Ä‘iển khoảng 10% thì thị trường trở thành khá rá»™ng. Đây là loại vật liệu cần chất lượng và rẻ, đẹp và Ä‘á»™c Ä‘áo, không cần thiết là phải thật rẻ, Ä‘iều có thể làm hÆ° chất liệu.

Việc cho màu vật liệu Ä‘ôi khi cần tính toán để vật liệu mang tính hấp dẫn. màu mang tính vô cÆ¡, thật mịn và không chống phản ứng pôlime. Ở nhiệt Ä‘á»™ thường rất nhiều gam màu đủ Ä‘áp ứng nhu cầu.

4.3.4. Vật liệu mỹ thuật, Ä‘iêu khắc - Gốm không nung