2.
2.2.2.1. Cơ chế hóa học của công nghệ geopolymer tro bay:
Theo định nghĩa về công nghệ của Davidovits, bất kỳ một nguyên vật liệu nào trong đó có chứa dioxide silic và oxide nhôm đều có thể sử dụng để tạo ra vật liệu geopolymer [13]. Cơ chế đóng rắn của tro bay cũng tuân theo quy luật và các phản ứng của công nghệ geopolymer được trình bày ở trên.
Trong công nghệ geopolymer tro bay thì tốc độ phản ứng kích hoạt cũng như các vi cấu trúc và thành phần hóa học của các sản phẩm phản ứng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, cụ thể là sự phân bố kích thước hạt và thành phần khoáng chất của tro bay ban đầu, dung dịch kích hoạt và thời gian hằng nhiệt [16].
(a) (b) (c)
Hình 2. 9 Hình ảnh SEM các trạng thái vi hạt tro bay: (a) tro bay ban đầu,
(b) tro bay được kích hoạt với Sodium Hydroxit (c) tro bay được kích hoạt với Sodium Silicat [24].
Quan sát hình 2.9. ta thấy hình ảnh vi cấu trúc của tro bay được thể hiện rõ ràng qua phương pháp SEM (Scanning Electron Microscope). Hình 2.9a thể hiện hình thái đặc trưng ban đầu của tro bay trước phản ứng, là những tinh thể hình cầu
Trang34
có kích thước khác nhau, cấu trúc thường rỗng và có thể chứa những hạt nhỏ hơn trong nó. Hình 2.9b và 2.9c là những thay đổi trong vi cấu trúc của tro bay dưới tác dụng của dung dịch kiềm và thời gian hằng nhiệt, ta thấy kết quả của phản ứng là một loại gel gốc Sodium-Silicat mới hình thành qua quá trình đóng rắn các hạt tro bay và dung dịch kiềm. Tuy nhiên phản ứng không xảy ra hoàn toàn nhanh chóng, vẫn còn một số thành phần tro bay phản ứng rất chậm.
Quan sát hình 2.10 là mô hình hạt tro bay khi bị kích hoạt kiềm. Bắt đầu bằng sự kiềm hóa một điểm nhỏ trên bề mặt của hạt tro bay, sau đó dần lan rộng tạo thành lỗ lớn, rồi tiếp tục phản ứng với những hạt nhỏ hơn ở bên trong (hình 2.9a). Phản ứng tiếp tục được duy trì và phát triển nhanh hơn theo hai chiều từ ngoài vào vào trong và ngược lại (hình 2.9b). Phản ứng tiếp tục xảy ra cho đến khi hạt tro bay được kiềm hóa hoàn toàn (hình 2.9c). Cơ chế của phản ứng ở giai đoạn này là cơ chế hòa tan, gắn kết các hạt nhỏ hơn bên trong các hạt lớn hơn, gắn kết với nhau tạo thành ma trận dày đặc. Quá trình được mô tả là không thống nhất giữa các gel tạo thành, tùy thuộc và sự phân bố kích thước hạt và nồng độ của dung dịch tại từng vị trí.
Hình 2. 10 Mô hình miêu tả kích hoạt kiềm tro bay (Fernandez Jimanez et al. 2005)[24]
Trang35