CHƢƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.2 Cơ chế hóa học của cơng nghệ geopolymer trobay
Theo định nghĩa về công nghệ của Davidovits, bất kỳ một nguyên vật liệu nào trong đó có chứa dioxide silic và oxide nhơm đều có thể sử dụng để tạo ra vật liệu GPC. Cơ chế đóng rắn của tro bay cũng tuân theo quy luật và các phản ứng công nghệ Geopolyer đƣợc trình bày ở trên. Cơng nghệ GPC có tốc độ phản ứng kích hoạt cũng nhƣ các vi cấu trúc và thành phần hóa học của các sản phẩn phản ứng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, cụ thể là sự phân bố kích thƣớc hạt và thành phần khống chất của tro bay ban đầu, dung dịch kích hoạt và thời gian hằng nhiệt [28].
(b) (c)
(a)
16 (a) Tro bay ban đầu
(b) Tro bay đƣợc kích hoạt vớiNaOH (c) Tro bay đƣợc kích hoạt vớiNa2SiO3
Hình 2.4 thể hiện hình ảnh vi cấu trúc của tro bay đƣợc thể hiện rõ qua phƣơng pháp SEM. Hình 2.4a thể hiện hình thái đặc trƣng ban đầu của tro bay trƣớc phản ứng, là những tinh thể hình cầu có kích thƣớc khác nhau, cấu trúc thƣờng rổng và có thể chứa những hạt nhỏ hơn trong nó .Hình2.4b và 2.4c là những thay đổi trong vi cấu trúc của tro bay dƣới tác dụng của dung dịch kiềm và thời gian hằng nhiệt, kết quả phản ứng là một loại gel Natri-Silicat mới hình thành qua q trình đóng rắn các hạt tro bay và dung dịch kiềm. Tuy nhiên phản ứng không xảy ra nhanh chóng, vẫn cịn một số thành phần tro bay phản ứng chậm.
Hình 2-5: Mơ hình miêu tả kích hoạt kiềm tro [29]
Hình 2.5 là mơ hình hạt tro bay khi bị kích hoạt kiềm. Bắt đầu bằng sự kiềm hóa một điểm nhỏ trên bề mặt hạt tro bay, sau đó lan rộng tạo thành lỗ lớn, rồi tiếp tục phản ứng với những hạt nhỏ hơn ở bên trong (hình 2.5a). Phản ứng tiếp tục đƣợc duy trì và phát triển nhanh hơn theo hai chiều từ ngoài vào trong và ngƣợc lại
17
(hình 2.5b). Phản ứng tiếp tục xảy ra cho đến khi hạt tro bay đƣợc kiềm hóa hồn tồn (hình 2.5c). Cơ chế 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 đƣợc mơ tả khơng thống nhất giữa các gel tạo thành, tùy thuộc vào sự phân bố kích thƣớc hạt và nồng độ dung dịch tại từng vị trí.