L ỜI CẢ M ƠN
2.1.2.4. Cấu trúc vi mô của Geopolymer từ tro bay
Trong hỗn hợp Geopolymer, tồn tại hàng loạt những hạt tro bay dạng hình cầu, với nhiều kích thước khác nhau. Những khối cầu này thường rỗng, đôi khi bên trong chúng lại chứa những khối cầu khác có kích thước nhỏ hơn. Tác động của dung dịch kiềm alkali và quá trình dưỡng hộ nhiệt lên những thành phần này tạo thành sản phẩm ở trạng thái gel. Sản phẩm dạng gel này lại liên kết với sản phẩm dạng gel ở những phần tử khác.
22
Kết quả là tạo thành sản phẩm có tính dính kết. Mặt khác có những phần tử
tro bay chưa phản ứng và được bao bọc bởi sản phẩm của quá trình phản ứng, làm những phần tử tro bay này phản ứng rất chậm.
Trong Geopolymer tồn tại một lượng nhỏ vật liệu Zeolitic. Điều này có lợi vì
ảnh hưởng đến cường độ cơ học và thường xuất hiện trong những lỗ trống. Tuy nhiên nếu Zeolitic hình thành với lượng lớn sẽảnh hưởng xấu đến sản phẩm gel nói trên. Khi thủy tinh lỏng (Natri silicat) được sử dụng, sự có mặt của silic oxit thường làm chậm sự hình thành Zeolitic.
Mô hình quá trình hoạt hóa của dung dịch kiềm alkali đối với tro bay được minh họa như sau:
Hình 2.10: Cấu trúc vi mô của Geopolymer [27].
Phản ứng hóa học này xảy ra đầu tiên tại một điểm trên bề mặt của hạt tro bay, sau đó mở rộng ra tạo thành những lỗ lớn hơn trên bề mặt làm lộ cấu trúc bên trong hạt tro bay, rỗng hoặc một phần chứa những phần tử nhỏ hơn. Từđó, sự tác
23
ngoài. Do đó, sản phẩm của phản ứng này được sinh ra cả bên trong lẫn bên ngoài lớp vỏ của hạt tro bay. Cùng lúc đó, dung dịch kiềm alkali cũng đi vào cấu trúc rỗng của hạt tro và phản ứng với những phần tử nhỏ hơn bên trong hạt tro lớn. Kết quả là không gian rỗng bên trong được lấp đầy bằng sản phẩm của phản ứng.
Kết quả của quá trình tích tụ sản phẩm phản ứng là tạo thành lớp sản phẩm bao bọc một phần những hạt cầu tro bay. Lớp sản phẩm này ngăn cản phần tro bay bên trong tiếp xúc với dung dịch alkali. Các phản ứng kế tiếp tạo thành sản phẩm kết nối lớp sản phẩm trên, xảy ra đồng thời với tác động của môi trường pH qua lớp sản phẩm của tro bay đã phản ứng. Phần tro bay nằm nên dưới lớp sản phẩm trên có thể không bị tác động bởi môi trường pH cao, điều này phụ thuộc vào chất hoạt hóa
được sử dụng. Trong trường hợp này, chất hoạt hóa giữ vai trò chủ đạo trong quá trình khuếch tán hóa lý. Các mức độ phản ứng ở nhiều thời điểm khác nhau tạo ra sản phẩm có độ thấm khác nhau.
Quá trình được mô tả trên không thay đổi trong toàn bộ gel tạo thành nhưng sẽ khác biệt tại điểm này so với điểm khác trong cấu trúc, phụ thuộc vào kích thước phần tử phản ứng và hoạt động hóa học. Nói chung, nó là một hệ thống bao gồm: các phần tử chưa phản ứng, phần tửđã bị tấn công bởi dung dịch alkali nhưng vẫn giữ nguyên hình dạng cầu và sản phẩm của quá trình phản ứng.
Sự có mặt của thủy tinh lỏng trong dung dịch hoạt hóa giữ vai trò quan trọng trong sự phát triển của cấu trúc vi mô giống như cấu trúc của xi măng. Cấu trúc này không thay đổi, không hình dạng. Cấu trúc này chỉ bị gián đoạn khi có mặt những phần tử tro bay không phản ứng. Thành phần Na và Si trong cấu trúc này thường nhiều hơn khi chỉ được hoạt hóa bởi NaOH. Tuy nhiên, cấu trúc vi mô tạo ra khi có mặt thủy tinh lỏng thường tương tự cấu trúc được hoạt hóa bởi dung dịch kiềm và dưỡng hộ nhiệt trong thời gian lâu hơn.