CHƢƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Công nghệ Geopolymer
2.1.3 Cơ chế phản ứng
Theo Glukhovsky, cơ chế q trình kiềm hoạt hóa bao gồm các phản ứng phân hủy nguyên liệu dạng cấu trúc ổn định thấp và phản ứng nội tại. Đầu tiên khi độ pH của dung dịch kiềm tăng lên gây bẻ gãy các liên kết cộng hóa trị Si-O-Si và Al-O-Si. Sau đó nhóm nguyên tố này chuyển sang hệ keo, xảy ra sự tích tụ sản phẩm bị phá hủy với phản ứng nội tại tạo ra cấu trúc ổn định thấp và cuối cùng sẽ thành cấu trúc đông đặc.
Hình 2.3 Metakaolin (a) và tro bay (b) với NaOH 8M
n 2 z 2 n 2
Granizo đã nghiên cứu chất kết dính Metakaolin hoạt hóa kiềm và cho rằng có 2 phản ứng khác nhau khi chất kiềm hóa chỉ là NaOH hoặc thủy tinh lỏng. Ở trƣờng hợp thứ nhất, sau khi hòa tan một thời gian, các sản phẩm phá hủy bắt đầu tích tụ. Trong trƣờng hợp thứ 2, ngay sau khi xảy ra sự hòa tan sẽ sảy ra quá trình trùng hợp. Palomo.et.al cũng có cùng quan điểm này khi cho rằng, có 2 kiểu hoạt tính kiềm có thể sảy ra, kiểu thứ nhất xảy ra khi chất kích hoạt của xỉ lị cao (Si+Ca) là dung dịch kiềm yếu, sản phẩm chủ yếu sẽ là CSH. Kiểu thứ 2 đối với chất hoạt hóa kiềm của Metakaolin là dung dich kiềm từ trung bình đến mạnh. Sản phẩm cuối cùng có dạng mạch trùng hợp và có cƣờng độ cơ học cao. Với trƣờng hợp đầu tƣơng tự nhƣ quá trình hình thành Zeoloite (khống Nhơm).
Cịn với chất hoạt hóa kiềm của tro bay xảy ra sự tỏa nhiệt trong quá trình hịa tan, phân tách các liên kết cơng hóa trị Si-O và Al-O-Al. Nhìn chung các sản phẩm tùy thuộc vào sự phá vỡ cấu trúc của tro bay trong khoảng thời gian đầu và cuối cùng là quá trình ngƣng kết tạo cấu trúc chuỗi một cách có trật tự tạo ra sản phẩm có cƣờng độ cơ học cao.
Davidovist cho rằng dung dich kiềm có thể sử dụng để phản ứng với Silic và Nhơm trong nguồn vật liệu khống hoặc trong vật liệu phế thải tro bay, tro trấu để chết tạo chất kết dính. Bởi vì phản ứng hóa học xảy ra trong trƣờng hợp này là quá trình trùng hợp cho nên ơng gọi là Geopolymer. Thơng số chính quyết định đến tính chất và dạng sử dụng của một loại Geopolymer là tỷ lệ Si/Al, với vật liệu xây dựng tỷ lệ Si/Al khoảng xấp xỉ 2 [1].
Hình 2.4 Sự hoạt hóa vật liệu aluminosilicate