Ông tổ công nghệ đất hóa đá

image002

GS.TS TRẦN KIM THẠCH 

Tiến sĩ của Đại Học Reading (Vương quốc Anh) năm 1964. Được công nhận chức danh Giáo sư ngành Địa chất học năm 1980. Viện sĩ Viện Hàn Lâm Khoa Học New York (Hoa Kỳ) năm 1993. 

GIỚI THIỆU: CÔNG NGHỆ ĐẤT HÓA CHẤT

            Nhờ có khoa học nano, tức là của vật liệu cực mịn đo bằng đơn vị nanomet (mm) bằng một phần tỉ của mét, người ta mới khám phá ra rằng vật liệu chia ra làm hai giới âm và dương. Các vật kiệu âm là các hidroxit phi kim, cực mịn, như đất xét, đất điatomit, đất silic hóa nhũ; các vật liệu dương là các oxit hay hiđroxit kim loại, như oxit Fe, oxit Mg, oxit Al, oxit Na…

            Chúng hít lẫn nhau theo từ lực, tức là lực nam châm của quả đất. Sức liên kết là khổng lồ: càng mịn chừng nào chúng càng tạo từ lực mạnh chừng nấy, đa số độ mịn dưới 100 nanomet.

            Nhờ có sự khám phá ra từ lực ảnh hưởng vào các vật liệu nên gần 30 năm qua, khoa học đã hình thành nhiều loại xi măng kiểu đó. Người ta gọi chúng là xi măng pôlime, vì chúng hóa cứng vật liệu nhờ cấu tạo ra các chuỗi từ, mang tên là cao phân tử hay pôlymer, dài bằng 10.000 lần một phân tử xi măng Portland. Pha xi măng pôlime với vật liệu trơ thô hơn như cát, bụi, đá, nó tạo ra bêtông pôlime cứng hơn cả bêtông Portland pha với cát.

            Cuối thế kỷ 20, người ta phát hiện nơi nó nhiều tính năng ưu việt, nên cả thế giới đổ xô vào chế biến bêtông pôlime và các dòng sản phẩm của nó, dùng độc lập hay dùng chung với bêtông Porland. Các điểm vượt trội giúp nó được sử dụng rộng khắp trên thế giới trong đầu thế kỷ 21 là:

            Ÿ Kinh tế: giá đầu tư và giá thành rẻ, nhà máy không đòi hỏi tài chính lớn, vì không phải xây lò nung; vật liệu hóa cứng không cần nung;

            Ÿ Chất lượng cao: bêtông pôlime có mác 400-500; nếu thêm phụ gia, như tro bay, hay đất điatômit, còn có thể nâng mác lên nữa, bêtông pôlime còn chịu được nước mặn, mà bêtông Portland không làm được;

            Ÿ Tiện dụng: bêtông pôlime dùng nơi nào cũng được, có rất nhiều dòng sản phẩm cho vật liệu xây dựng, vật liệu trang trí, vật liệu làm đường bộ, vật liệu chắn sóng tại các bờ biển.

            Ÿ Môi trường: dùng đất hóa chất, không dùng củi lửa, xây trong nước mặn, là chất liệu thân thiện với môi trường, bảo vệ môi trường.

            Với các ưu điểm như thế, xi măng pôlime dần dần thay thế từng phần hoặc toàn phần bêtông Porland vốn khó làm, sợ nước mặn và đắt tiền hơn. Nhất là dùng nó cho công trình đe bao ngăn sóng biển trong khắp nơi có hiện tượng mực biển dâng ở nước ta.

            Đây là loại xi măng cho thể kỷ 21 này vậy.

                                                                                                GS.TS. TRẦN KIM THẠCH

                                                                VS Viện Hàn Lâm Khoa Học NewYork

(Nguồn tài liệu: nhantai.thv.vn)

 

 

CƠ CHẾ CỦA SỰ HÓA ĐÁ NHÂN TẠO

            1. XI MĂNG VÀ BÊTÔNG PORTLAND

            Vào đầu thập kỷ 5 của thế kỷ 17 vừa qua người Anh đã phát minh ra một chất kết dúng vô cơ là xi măng Portland bằng cách nung 10% đất sét với 90% đá vôi CaCo3 để tạo ra một chất Chinker ở 14500C với công thức Sio3Ca. Chinker đem nghiền mịn, cộng với cát sạch xây dựng, hóa cững để tạo ra bêtông Portland là một đá cát dùng cho xây dựng cho tới ngày hôm nay.

            Ximăng Portland hóa cứng trong môi trường bão hòa nước, cứng dưới nước, nên cần nước để kết tinh. Ta gọi đó là sự kết tinh trong môi trường ướt. Khi nó đang cứng trong 1 ngày, ta bão dưỡng nó bằng cách tưới thêm nước cho đủ 28 ngày mới đạt 100% sự kết tinh.

            2. XI MĂNG VÀ BÊ TÔNG PÔLIME

            Vào cuối thập kỷ 90 của thế kỷ 20 vừa qua, một phát minh làm chấn động giới khoa học của vật liệu mới. GS Plattfort của Đại học Bluxelles của Bỉ đã tạo ra một xi măng vô cơ, như xi măng Portland, bằng đất sét với sét, một chất kết dính SiO3Na2, mà không cần nung đến 14500C: chỉ trộn nguội hai thứ vật liệu với nhau trong thời gian qui ước là 28 ngày như xi măng Portland.

            Một điều lạ là ximăng Pôlime nầy tạo ra các phân tử, gọi là pôlime (polymer), trong môi trường khô (độ ẩm = 0%). Càng khô bao nhiều càng cứng bấy nhiêu, không rả trong nước nữa.

            Vì công thức của nó không chứa vôi Ca nên một đặc điếm đáng ghi nhớ là nó chấp nhận nước mặn và làm với vật liệu mặn (cát cồn gió bờ biển, cát giống, cát cửa sông, có lượng rất lớn ở nước ta), gọi là bến Aulfat, mà xi măng Portland không tạo được.

            Plattfort gọi đó là MIP (mineral polymer) vì thời đó chưa có khái niệm “khoa học nano” để giải thích như ngày nay, mặc dù ông dùng vật liệu nano như đất sét và các dung dịch hóa chất như xut NaOH để lấy ra các ion Na, bêtông pôlime là tương đương với Composite, một chất keo dính hữu cơ, rút từ chất cặn của dầu khí mà loài người phát minh từ năm 1920 của thế kỷ trước và xây dựng ngành chất dẻo vĩ đại.

            Cũng như bêtông pôlime, compositeddi từ cái cực nhỏ đến việc tạo sản phẩm cực lớn, trái với một dòng chế tạo khoa học khác, đi từ cái cực lớn đến cái cực nhỏ(từ transister đến con chip).

3. NGUYÊN LÝ CỦA XIMĂNG PÔLIME

Với nước lã chiếm đến 70% ximăng khô ta trộn xút NaOH (một ví dụ) với đất sét mịn. Dùng máy trộn giống như với ximăng Portland là đủ. Đất sét ở đây là sét cao lanh (sét 2 lá) và phải dè dặt có sét bentônit (sét 3 lá) lẫn vào.

Sét cao lanh được thử như sau: lấy một muỗng sét mịn đổ vào một ly nước mưa hay nước tinh khiết rồi lắc mạnh. Mười phút sau nước sẽ có một trong 2 dạng; nước sẽ trong, sét sẽ lắng xuống đáy ly, cho thấy sét là loại cao lanh; hoặc nước sẽ đục như sữa, cho thấy sét là loại bentônit, phải xử lý. Việc xử lý nầy sẽ được trình bày trong một báo cáo sau.

Sau khi quậy xút và đất cao lanh ta có một ximăng pôlime, sẵn sàng pha với cát hay một vật thô nào khác, như bụi đá, sỏi (đường kính dưới 20mm) để làm ra bêtông.

Công thức làm ximăng pôlime được tóm tắt như sau:

            X = M + m

Trong đó X là ximăng pôlime M là xut (phần dương) và m là đất xét (phần âm). M kết với m là tự lực (lực nam châm) của 2 thứ.

4. NGUYÊN LÝ CỦA BÊTÔNG VỚI PÔLIME

Ximăng pôlime, trộn nguội với những vật liệu vô cơ trơ (vì mất từ tính của vật liệu nano) như cát, sạn, đá dặm bụi, thì sẽ tạo ra bêtông pôlime, như ximăng portland pha cát sạch tạo ra bêtông Portland. Công thức của nó còn đòi hỏi thêm 3 tính vật liệu khác là trộn, nén và phơi.

B = (X + Q) tnp              (2)

Trong đó B là bêtông pôlime, X là xi măng pôlime, Q là vật liệu trơ, t lad trộn đều, n là nén và p là phơi nắng. Bê tông portland cũng đòi hỏi một qui trình như vậy.

Trộn: Làm cho hóa chất và sét (hoặc tương đương) nằm cạnh bên nhau và hít lẫn nhau khi hít lẫn nhau, các vật liệu có từ tính âm dương sẽ kết các vật liệu vô cơ trơ vào nhau, hóa ra một bê tông khi môi trường trở nên khô ráo.

 Nén: làm cho nước tẩm xuất đi, kể cả nước bao vật liệu, dầy 0,2 micromet, mà vật liệu ướt thường có, tạo môi trường khô để hóa cứng. Sức nén đi từ nhỏ nhất, bằng 2 đầu ngón tay bóp lại, đến cả ngàn kilogam/cm2. Tại sao phải có lực nén nhỏ như vậy? Là vì trộn x nén x phơi là cấp số nhân với nhau, nếu một cái triệt tiêu thì sẽ làm 2 cái khác cũng triệt tiêu luôn.

Phơi: Bàn nước tẩm mau xuất đi, tạo điều kiện cứng nhanh. Nhiệt độ tối ưu là giữa 420C và 600C, không hơn không kém, đủ cho nước tẩm bốc hơi mà không gây cong vênh, nứt nẻ. Thời gian phơi là 28 ngày, nhưng dùng gấp chỉ là 7 ngày. Trong sản xuất có khuynh hướng dùng sản phẩm 7 ngày; trong thực tế, sản phẩm chỉ bán sau 28 ngày vì không bán nhanh do nhu cầu thấp.

5. NGUYÊN LÝ CỦA SẢN PHẨM:

Bêtông pôlime là một cái phôi. Nó cần đưa vào một cái khuôn khi phôi còn ướt, mềm, tức là chưa thành đá.

Khuôn tạo hình có 2 loại. Loại khuôn bằng gỗ hay nhựa dẻo dùng cho cách tạo hình là máy rung nhẹ, gọi là bàn rung. Đó là một cái bàn 1x2m bề mặt, rung một lần 10 hay 20 cái khuôn nhựa có chứa đầy phôi bêtông pôlime chỉ cần rung 10 phút (rung là nén nhẹ) là đủ. Sau đó đưa khuôn nhựa đi phơi 7 ngày là giải phóng khuôn. Có nhiều thỉa thuật mau cứng trong 1 hay 2 ngày, gọi là hybride (tổng hợp) sẽ bàn sau.

Với khuôn giải phóng nhanh, nhà sản xuất sẽ có nhiều lợi thế tài chánh, vì ít hao khuôn.

Loại tạo hình thứ hai là máy nén nhỏ hay lớn, máy nén nhỏ dùng con đội xe tải, loại 3-5 tấn, tạo hình sản phẩm từ 10cm bề cạnh trở lại. Máy nén lớn dùng con đội là cầu thủy lực, thường thấy nơi xe ben. Phải có thợ chuyên ráp các máy nén thủy lực nầy để tạo các viên gạch ngói có đường cạnh dài đến 30 x 30 x 3cm. Khi sản xuất, sẽ bàn về các loại máy nén nhỏ và lớn nầy.

Có rất nhiều dòng sản phẩm được sản xuất từ các thiết bị nêu trên với bê tông pôlime, từ vật liệu xây dựng (gạch ngói), đến lòng đường (bêtông nhựa) đến đê chắn sóng bờ biển. Sẽ bàn về từng loại sản phẩm đó. Chúng đều có giá bán cạnh tranh cao, so với bêtông portland.

                                                                                                            GS.TS. TRẦN KIM THẠCH

                                                                VS Viện Hàn Lâm Khoa Học NewYork

(Nguồn tài liệu: nhantai.thv.vn)

 


MỘT VÀI CÔNG NGHỆ VỀ XIMĂNG PÔLIME

            1. CÔNG NGHỆ PLATTFORT: SÔĐA VÀ ĐẤT SÉT

            Ximăng gồm có soda ash (gọi là xôđa hay xút) do Plattfort đề nghị vào đầu thập niên 1990 với đất cao lanh trắng (sét 2 lá ròng) là lần đầu tiên công nghệ pôlime vô cơ có một qui trình khả thi tạo ra bêtông pôlime với các chất độn trơ như cát, đá dăm hay đất tạp, công nghệ không được phổ biến ra xã hội.

            Bêtông pôlime nầy làm một phôi giống như bêtông Porttland, tạo ra ít nữa là 4 dòng sản phẩm như: a. Vật liệu xây dựng, b. vật liệu trải lòng đường, c. Kè và kênh mương nội đồng và d. Vật liệu trang trí và mỹ nghệ. Cái gì bêtông Porttland làm được, bêtông pôlime của Plattfort đều làm được. Vì dụ bêtông pôlime của Plattfort bền sulfat mà bêtông Portland thì không. Đó là một ưu điểm kinh tế rất lớn. Ximăng pôlime của Plattfort không cần đất sét và chất độn tro có độ như nước trời mưa, mà dùng đất sứt và chất độn trơ là cát cồn biển, cửa sông, bãi thủy triều, giồng. Vật liệu nầy rất dồi dào và rẻ tiền, mà làm bên bêtông rất bền chịu các loại vật liệu của nước lạt. Giá bán của chúng lại rẻ hơn trong thị trường.

            2. CÔNG NGHỆ PLATTFORT: XUT VÀ ĐẤT SÉT.

            Ximăng làm bằng hóa chất xút NaOH trộn với đất sét cao lanh, trắng hay màu rồi pha với đất trơ là cát (mặn hay lạt tùy thích và tùy giá mua). Bêtông tạo một phôi tốt, dùng khuôn đúc hay xe lu làm được 4 dòng sản phẩm như: a. vật liệu xây dựng, b. Lòng đường nông thôn hay đô thị; c. Đê chắn sóng và các loại kè, d. Các vật liệu trang trí và mỹ nghệ.

            Muốn đạt độ cứng tốt, nên trộn thêm 3 lần nước thủy tinh SiO3Na2 và sấy khô ở 600C Mác sẽ vượt hơn 300.

            Đây là phương cách làm phôi rẻ nhất. Tuy nhiên, dùng xút và nước thủy tinh có độ nhớt tay, rất khó chịu, cần phơi lâu hơn.

            Đây là phương cách làm lòng đường các cấp tốt nhất và có giá cạnh tranh nhất. Bê tông nhựa cho đồ thị có sức bền vượt bậc.

            3. CÔNG NGHỆ RANGAN, THAY ĐẤT SÉT BẰNG TRO BAY.

            Trong các nước công nghiệp phát triển, ở Châu Au, Châu Mỹ và Châu Uc, đất cao lanh có tìm và đắt, người phu quay ra dùng tro bay để thay thế. Tro bay là bụi than đốt trong lò cao, trong lò luyện thép, trong lò phát điện. Nó là chất phế thải. GS Rangan của Uc đã đề nghị thay thế đất cao lanh bằng tro bay.

            Xét NaOH được trộn với nước thủy tinh rồi quậy tro bay vào. Ximăng pôlime trở nên một dung dich có màu đen kịt. Dùng cát (mặn hay lạt) trộn vào ximăng, tạo ra một ximăng pôlime có mác 400-450, ngày càng bền chắc từ 28 đến 300 ngày.

            Cả 4 dòng sản phẩm: a. Vật liệu xây dựng; b. Lòng đường nông thôn lẫn đô thị; c. đê chắn sóng và các loại kè; d. Vật liệu trang trí và mỹ nghệ đều thực hiện được. Giá thành rất rẻ, nhất là ở các nước công nghiệp khá đắt đỏ và giới hạn ở nước ta. Ở đây, có thể dùng tro trấu trắng của thóc: cứ 1000 kg thóc thì sản xuất được 100kg tro trắng. Tro trắng có giá cao hơn tro đen, nhưng thấp hơn tro bay ở thị trường Việt Nam.

            Bêtông pôlime kiểu nầy là một geopolymer của Davidovitj.

            4. CÔNG NGHỆ TRUYỀN THỐNG VIỆT NAM

            Ông bà ta có một bêtông pôlime bằng vôi, đất cao lanh và nước ót. Trộn với cát (mặn hay lạt) nó tạo ra một thứ đá cứng dùng cho nông thôn (vật liệu xây dựng, đường bộ, đề nhỏ) rất ích lợi cho người dân.

            Vơôi là vôi tôi, ở dạng bột ướt làm bằng nung đá vôi thành vôi nung sôi đem tôi với nước (coi chừng nhiệt độ lên đến 3000C, làm sôi nước). Đất cao lanh mặn hay lạt có mặt tại nông thôn. Nếu gặp đất bentonit, cần có một xử lý khác sẽ bàn sau.

            Nước ót là một tập hợp gồm: MgCl­2, KOH, So4Ca và các loại còn sót lại của nước biển. Nó được bán ở thị trường như một dung dịch có 30% chất khô và 70% nước lã. Ở tại ruộng muối, nước ót có thể khai thác khi muối mặn đã trầm tủa xong rồi, còn lại nước ót phải đổ ra biển trở lại.

            Khi trộn ximăng pôlime với cát biển, cát cồn hay cát giống, ta có một bêtông pôlime nông thôn giá rẻ cho bà con miệt biển. Nếu khác tay, bêtông sẽ có mác 50-100.

            Một qui trình có số liệu đong đo, đóng đếm chi tiết có thể đạt được cho mỗi loại công trình. Bà con không có được qui trình đó mà chỉ áng chừng vật liệu mà thôi. Qui trình đúng sẽ cho hiệu quả kinh tế cao.

            5. CÔNG NGHỆ ĐÁ ONG NHÂN TẠO.

            Bã bauxit ở Tây nguyên là vật liệu đã được lấy đi nhôm ở dạng Al203 (tuiức alumin). Còn lại là 30% hyđroxid sắt và 20% gồm có đất sét và sulic cực mịn, silic nằm ở thể nano nên có cơ hội làm một đá ong (latorite) nhana tạo, làm sản phẩm xây dựng và giao thông nông thôn. Đặc biệt là mày đỏ tự nhiên của bã làm gạch ngói rất đẹp.

            Ximăng pôlime dùng xút NaOH tăng cường bằng nước thủy tinh SiO3Na2 đưa và trộn với 10 lần đất bã bauxit pha với nước, thật đều, trong 1 giờ tạo ra ximăng pôlime.

            Ximăng đó được trộn 20 hay 40 lần với bã bauxite ấy bay với cát thô để làm nên một phôi, gọi là bêtông pôlime có màu đỏ, dùng cho vật liệu xây dựng (gạch ngói không nung màu đỏ)hoặc làm lòng đường giao thông (đường đất đỏ) đây là sản phẩm rẻ nhất vì bã bauxite được biếu không, vì là chất phế phải của công nghiệp huyện nhôm, có nguy cơ làm ô nhiễm môi trường và không khí (có nhiều chất sắt quá gây độc hại cho thảm thực vật, và có màu đỏ ô nhiễm cảnh quang.

            6. CÔNG NGHỆ ĐẤT SỨ KHÔNG NUNG

            Sành sứ là đất sét nung trên 14000C trong lò rắn chắc, rất tốn kém. Giờ đây tạo một sành sứ không nung (không dùng lò, đúc nguội) với đất sét pha hóa chất (có giá thành thấp hơn) quả rất có giá cạnh tranh.

            Ximăng pôlime gồm có MgO và Cl2Mg pha với nước lã và trộn với đất cao lanh mịn và trắng. Quậy đều trong 30 phút. Đó là một ximăng có màu trắng như sữa bột. Muốn làm bêtông pha thêm từ 7 đến 10 lần cát vào, cát cùng có màu trắng của cồn biển như ở Bà Rịa, Phan Thiết, Cam Ranh, Quảng Nam v.v…cát có màu sẽ phá hư màu trắng sữa của phôi.

            Đưa phôi vào đúc khuôn sẽ làm nên sản phẩm có màu trắng như sứ, với độ chịu tải tương đương với sứ nung.

            Muốn có màu sữa cứng, nên thêm cát, nhất là cát mịn. Những dòng sản phẩm đa dạng sẽ xuất hiện với các thợi lành nghề.

            Nếu có máy nghiên sét và cát cực mịn, sản phẩm sẽ dùng làm men nguội, phủ lên xương men bằng bêtông pôlime xấu. Sau khi phủ men nguội lên bêtông pôlime có dạng như sư pôlime. Có khả năng trộn men với mày và phủ lên xương men thô, để tạo sản phẩm bắt mắt, giá thành rất cạnh tranh về chất lượng lẫn về màu sắc.

            Đây là sản phẩm không kén giá.

                                                                                                GS.TS. TRẦN KIM THẠCH

                                                                VS Viện Hàn Lâm Khoa Học NewYork

(Nguồn tài liệu: nhantai.thv.vn)

GEOPOLYMER LÀ GÌ VÀ ỨNG DỤNG

            Vừa qua, vào tháng 3/2008 GS Davidoviz cho xuất bản quyển “Geppolymer, Hóa học và ứng dụng” dày 586tr tóm thu hết khái niệm về pôlime, trong đó có phần của plattfort, và tìm cách ứng dụng khái niệm nầy. Theo ông, một số lớn vật liệu thiên nhiên và nhân tạo đều có cơ chế hóa cứng kiểu pôlime, dưới điều kiện trộn lẫn, nén và nung trong môi trường địa lý (hiện tại) và môi trường địa chất (trên cả vài trăm năm hay hơn), tạo ra vô số khoáng vật và đá. Từ “geo” cho thấy vấn đề thời gian không đặt nặng ở đây. Môi trường cũng không nói rõ khô hay ướt.

            Davidoviz là viện trưởng Viện Geppolymer của Pháp, một giáo sư đã có nửa thế kỷ để nghiên cứu pôlime địa chất, nên quyển sách toát ra hiểu biết hàn lâm vô cùng thuyết phục, nhất là đã đi sâu vào hóa học của các vật liệu như:

Đặc biệt có các loại tương đương của Gropolymer nằm trong đá thiên nhiên như đá trầm tích, đá  macma, đá biến chất. Trong các tương đương nhân tạo, ta thấy nói đến loạt gốm sứ nung và không nung, thủy tinh các loại (vô định hình), vữa cao cấp.

Với chiều dầy 4/5 quyển sách, phần hàn lâm làm cho người nắm cơ bản vừa bối rối, vừa hài lòng. Tác giả nói đến công nghệ của người Ai Cập khi xây Kim Tự Tháp, công nghệ của người Trung Hoa khi xây Vạn Lý Tường Thành, công nghệ của người La Mã khi xây đế quốc của họ. Còn lại 1/5 quyển sách trình bày một ít ứng dụng, từ cách làm phôi đến làm sản phẩm.

Tác giả không hề đá động đến giá thành sản phẩm, giá thành vật liệu pôlime. Tuy có so sánh độ cứng với ximăng Portland, mà cơ cấu là tinh thể kết tinh không phải pôlime; tác giả cũng không nói rõ là pôlime có nhiều cái bền sulfat hơn ximăng Portland, là một ưu việt hơn ximăng Portland, nhờ đó mà có các loại ximăng pôlime tốt và rẻ tiền. (Tác giả giải thích sự hóa cứng bằng hóa trị của vật liệu bỏ rời, khác với Plattfort bằng từ lực).

Trong lúc Plattfort cổ xúy cho việc dùng xút (hay tương đương) với cao lanh trắng hay mày tự nhiên thì Davidovitz cổ xúy cho việc dùng xút (hay tương đương) với các tro silica có độ mịn từ 0,05 đến 0,1 micromet, tức 50 đến 100 nanomet (thuộc về khoa học nano) khiến cho sự ứng dụng bị gò bó trong công  nghiệp nung đốt than đá và than trấu, lẩn quẩn trong các quốc gia đã phát triển, hơn là các quốc gia đang phát triển. Điều đó nói lên tại sao công nghệ pôlime phát triển chậm lại một cách đáng tiếc. Ximăng Portland được dùng khắp các quốc gia, không hề phân biệt đang hay đã phát triển.

Từ thế kỷ 17 đến nay, ximăng Portland được nghiên cứu chuyên sâu, hơn 300 năm. Bao nhiêu sửa sai, bổ sung đã kéo dài dường ấy thời gian. Ximăng pôlime, và geopôlime mới có 30 năm kinh nghiệm, nên quyển sách gợi ý cho biết bao nhiêu vấn đề phải nghiên cứu thêm nữa. Cho nên tương lai còn nhiều hứa hẹn. Nhưng chỉ cần tư duy gọn, nhẹ, thiết thực với đời sống, có nền kinh tế  nghèo nông nghiệp của Plattfort, là đã cho ra một công nghệ bổ ích cho một quốc gia mà người mua sản phẩm vẫn chú tâm vào TỐT, ĐẸP, BỀN, RẺ.

Cũng như trong báo cáo của Plattfort, không có nói đến qui trình nào khả thi, chỉ nói đến cảnh phối hợp của hóa chất đất sét và vật liệu trơ để làm nên bêtông. Quyển sách của Davidovitz cũng thế: không có một qui trình nào thực tế cả đế chế các loại geopôlime lý thuyết.

Năm 1990, Plattfort đã trình bày sản phẩm của mình trước hội nghị khoa học ở TP.HCM và Long Xuyên, nhưng giữ kín qui trình. Tôi đã mầy mò cái qui trình đó và lập nên cơ bản làm bê tông pôlime kiểu Plattfort, gần 10 năm ròng  rã mới nắm được qui trình cụ thể. Plattfort cho biết ông đã mầy mò 29 năm trong một nhà cất xe (garage) cạnh phòng khách của nhà ông dùng làm phòng thí nghiệm.

Tìm kiếm qui trình thực tế là một tốn kém của khoa học, mà nếu không có các mạnh thường quân vui long giúp đỡ, thì khó vượt qua được các trở ngại dẫy đầy trên con đường nghiên cứu.

                                                                                                GS.TS. TRẦN KIM THẠCH

                                                                VS Viện Hàn Lâm Khoa Học NewYork

(Nguồn tài liệu: nhantai.thv.vn)

 

 

DÒNG SẢN PHẨM VẬT LIỆU XÂY DỰNG CỦA BÊTÔNG PÔLIME

            1. CÁI LỢI CỦA BÊTÔNG PÔLIME TRONG VLXD:

            Khi đưa bêtông Pôlime (B.P) ta được mấy điều lợi sau đây:

            a. Cũng như bêtông Porland (B P d) ta chế biến sản phẩm không cần nung chỉ cần trộn, nén và phơi là đủ, nén tùy mức độ ta muón sản phẩm gì, có độ cứng (mac) bao nhiêu.

            b. Hơn cả BPd, BP không cần chế chinker ở nhiệt độ 14500C và nghiền mịn chinker ấy ra thật mịn: chỉ cần trộn hóa chất với đất sét và quậy mịn là đủ;

            c. Hơn cả BPd, BP bền sulfat, có nghĩa là chế biến bằng nước mặn, dùng vật liệu mặn là chất hoạt hóa (như đất sét) hay chất độn trơ (cát, sạn) ;

            d. Và hơn cả BPd, BP có giá thành thấp nếu đồng chất lượng;

            e. Ngoài ra nó còn có màu thiên nhiên của đất mà BPd không có được.

            2. VLXD CÓ MÁC THẤP

            Với vật liệu có mác từ 30 đến 100, BP được thực hiện với tỉ lệ chất độn trơ cao, và có lực nén thấp như bàn rung hay con đội ô tô. Phôi đưa vào khuôn nhựa và rung từ 10 đến 15 phút. Đầu tư rất thấp cho dây chuyền công nghệ, nhất là làm những thủ thuật để giải phóng khuuon trong vòng 12 hay 24 giờ .

            Mặt khác phôi được làm bằng ximăng pôlime pha với 4 lần, 5 lần vật liệu độn trơ như cát, bụi đá hay tương đương tăng hoặc giả tỉ trọng của phôi. Khi vật liệu trơ tăng thì mác (kg/cm2) sẽ giảm theo yêu cầu của người tiêu dùng, giá thành sản phẩm cũng sẽ giả.

            Sản phẩm sản xuất ở điều kiện nầy gồm có gạch ngói xây tường hoặc xây nóc là vật liệu chấp nhận độ chịu tải thấp mà giá thành lại rẻ Gạch ngói tunnel có mác 50-70 là yêu cầu tối đa của thị trường. Vậy không nung tạo được chất lượng như vậy là đạt rồi.

            Các tương đuơng về mác như vậy cũng chấp nhận được ví dụ gạch trang trí nội ngoại thất.

            3. VLXD CÓ MÁC VỪA VÀ CAO.

            Có 2 cách tạo VLXD có mác vừa và cao. Thứ nhất là bớt tỉ lệ chất độn trơ như cát và bụi đá. Cát có thể dùng ximăng pôlime không có vôi Ca, đặc biệt là dùng ximăng có Na, Mg. Hai là nén thủy lực với độ nén ở 100-150kg/cm2 trên sản phẩm. Hai cách đều có khuynh hướng nâng giá thành lên.

            Gạch lát sân nhà, lát sân, lát vỉa hè đều có mác từ 150 đến 250, có chiều dầy từ 3-4cm trở lên. Nếu gạch có mác cao hơn thế thì chiều dầy đó từ 5 đến 10 cm. Lát gạch mỏng hay dầy tùy theo yêu cầu của người tiêu dùng và tùy loại công trình đã đặt ra. Ví dụ gạch tàu lát sân chỉ có bề dầy 1,5cm, nhưng đòi hỏi nén 150-200kg/cm2.

            Còn gạch lát nền nhà đòi hỏi một sức nén 250-300 kg/cm2 đối với sản phẩm.

            Có nhiều loại màu giúp cho nâng cao sản phẩm, cũng có loại màu hạ mac của sản phẩm. Nên cẩn thận dùng màu, mặc dù chúng đều là vô cơ cả.

            Thiết bị cho mác vừa và cao dùng pittông thủy lực, có bán sẵn. Giá vào khoản 50 triệu đồng trở lên là dùng được, trong khi áy nén con đội có giá đến 10 triệu đồng là cùng. Máy nén nào cũng có khuôn đi cùng là khuôn thép. Còn máy rung chỉ đòi hỏi khuôn nhựa rẻ hơn.


4. CÁC CÔNG NGHỆ DÙNG CHO VLXD

            4.1 Công nghệ soda- đất sét, ximăng pôlime dùng soda Co3Na2 và đất sét cao lanh (hay đất bentômit đã xử lý) và nuớc quậy đều. Sau đó làm BP với cát mặn (hoặc tương đương). Với tỉ lệ là 4-9 lần tùy theo mác muốn có. Nén nhẹ hay nén mạnh tùy mác muốn đạt của sản phẩm và cũng tùy thiết bị. Đẻ phơi nắng từ 7 ngày đến 11 ngày rồi sử dụng.

            4.2 Công nghệ xut – đất sét: Xi măng pôlime dùng xút nước/loại pha sẵn có 70% nước lã và hơi lâu (30 – 60 phát). Dung dịch xút trở thành một chất keo sềnh sệch: đó là xi măng pôlime.

            Thêm cát mặn hay tương đương nó sẽ thành một bê tông pôlime BP rất dễ dùng. Tuy nhiên công nghệ nầy gây ra sự nhớt tay nên công nhân cần dùng bao tay cao su (loại mỏng) khi tiếp xúc với xut NaOH.

            4.3 Công nghệ Vôi – Đất sét. Bã vôi tôi được quậy đều trong nước lã tạo ra một loại sửa trắn (OH)2 Ca. Đưa đất sét cao lanh vào và quậy mạnh thêm 30 phút nữa, khiến cho ximăng là một chất keo đục nhờn. Sau đó đưa cát lạt vào trộn thành BP không bền sulfat. Đó là vật liệu rẻ tiền để làm gạch ngói. Nếu có máy rung, hay nén nhẹ (con đội) thì vật liệu sẽ sắc nét và đẹp hơn.

            Cũng có thể dùng máy đùn và cắt nếu lắp đặt loại máy nén xay vòng của than tổ ong.

            Đây là công nghệ có giá thành sản phẩm thấp nhất. Sức bền chắc của vật liệu, theo thời gian càng cao.

            4.4 Công nghệ Manhê – Đất sét. Công nghệ nầy có giá thành rất cao, cao hơn cả ximăng Portland nên phải chọn sản phẩm có đầu ra chắc chắn, không kén giá bán, ví dụ như gạch ngói đắt tiền, gạch trang trí, chai lọ bằng sành sứ không nung.

            Ưu điểm của pôlime nầy là cứng nhanh (12giờ) không nén, không nung. Máy rung là quá đủ.

                                                                                                GS.TS. TRẦN KIM THẠCH

                                                                VS Viện Hàn Lâm Khoa Học NewYork

(Nguồn tài liệu: nhantai.thv.vn)


BÊTÔNG PÔLIME TỈ TRỌNG THẤP

            Xi măng có khả năng tạo các phôi có tỉ trọng thấp, nếu cho ra các sản phẩm nhẹ. Xi măng Portland vốn có tỉ trọng cao, gắn với 3, nên phải có những thủ thuật rườm rà, đắt tiền mới tạo ra phôi nhẹ, khiến cho phải đầu tư cao.

            Bê tông nhẹ pôlime được chế biến bằng nguyên lý mà Alttfort đã đưa ra là trộn phôi pôlime với vật liệu nhẹ có được trong thiên nhiên hay trong công nghiệp (phế phẩm từ các dây chuyền) và đưa vào khuôn tạo mẫu.

            1. CÁC NGUYÊN VẬT LIỆU

            1.1 Nguyễn vật liệu tự nhiên. Ở nước ta, dùng nguyên vật liệu tự nhiên sẽ không bị vướng mắc vì nhập khẩu dây chuyền công nghiệp. Vật liệu có tỉ trọng thấp được biết đến ở dạng bở rời, mịn gồm có:

            - Đất điatomit

            - Xơ dừa băm nhỏ

            - Mạc cửa

            - Bụi cây tre

            - Vỏ hạt cứng đã lấy ruột v.v…

            Và còn nhiều thứ khác sẽ tìm ra.

            Chúng được xem như vật liệu trơ, nên có kích thước đến 10mm đường kính, nên dễ đi chung với pôlime như một chất kết dính (ximăng pôlime nguội rất tiện).

            1.2 Nguyên vật liệu công nghiệp: Chúng được dây chuyền tạo ra và thành chất phế thải sau khi đã được dùng được. Từ vật liệu rất nhẹ đến vật liệu nặng hơn đã được dùng như chất độ trơ, gồm có:

            - Xốp trắng xay mịn

            - Chất dẻo cứng (không phải là composite)

            - Xỉ hang lỗ..

Và còn nhiều chất nữa.

            Loại vật liệu nầy làm chất độn trơ với bê tông pôlime, nên có thể đạt kích thước 10mm khi xay mịn, một điều không khó thi hành. Nếu xay mịn quá, tỉ trọng của vật liệu sẽ tăng cao, bất lợi cho việc chế biến.

            2. CHẤT LƯỢNG

            Với cách pha trộn xi măng pôlime với vật liệu thiên nhiên và nhân tạo như nói trên, chất lượng có giảm so với bêtông pôlime với cát và bụi đá. Mac của sản phẩm chỉ đi từ 30 đến 100. không thể mong ước cao hơn nữa. Đây là loại mac phù hợp với gạch ngói của vật liệu xây dựng. Không thể làm gạch lát sàn, lát nền nhà hay lát nền đường đều được.

            Tuy nhiên nhờ tỉ trọng thấp (gạch pha móp xốp nổi trên nước), sức nặng của công trình giảm đáng kể là nền móng. Đó là một mục đích kinh tế, do kỷ thuật đem đến.

            Nhiều sản phẩm như trần nhà, vách ngăn, mặt bàn đều có thể dùng gạch nhẹ thay gỗ hay các vật liệu nặng khác.

                                                                                                GS.TS. TRẦN KIM THẠCH

                                                                VS Viện Hàn Lâm Khoa Học NewYork

(Nguồn tài liệu: nhantai.thv.vn)

    

CÔNG NGHỆ PÔLIME LÀM ĐƯỜNG BỘ

1. KHẢ NĂNG LÀM ĐƯỜNG BỘ:

Công nghệ pôlime làm đường bộ nông thôn và đô thị làm đường bộ nông thôn chỉ làm nền hạ để trần, miễn sao mùa mưa không lầy lội, mùa nắng không có bụi hơn hẳn đường cấp phối. Tải trọng của đường bộ là thấp, dùng cho người đi bộ, cho xe gắn máy (và xe đạp) và cho máy cày nhỏ. Đường có bề ngang từ 3 mét trở lại , cá biệt có thể là 4 mét. Chiều dày đạt dưới 5cm. Chịu được nước mặn và nước lộ và làm bằng vật liệu nước mặn.

Đường bộ đô thị có 2 lớp. Một lớp ở dưới là nền hạ. Tùy yêu cầu về xe tải mà có chiều dầy 10cm, 20cm, 30cm v.v…Một lớp bên trên trán nhũ tương tạo dáng đẹp và chắc chắn cho con đường. Chiều dầy của lớp đó gia  giảm tùy tải trọng của con đường đối với loại xe cho phép. Tối thiểu là 3 cm nhủ tương ngào với đá mi. Tối đa 5cm nhũ tương ngào với đá dăm.

Cả hai loại đều khả thi: Thay bêtông Portland bằng bêtông pôlime với sự chắc chắn bảo đảm và với giá thành thấp hơn.

Công nghệ geopôlime của Davidovitz quảng cáo trên mạng về độ mau khô:” 1 ngày cho người đi bộ; 3 ngày cho xe tải; 7 ngày cho máy bay”

2. CÔNG NGHỆ VÔI ĐẤT SÉT:

2.1 Công nghệ nông thôn. Với yêu cầu đơn giản nông thôn, công nghệ nầy có thể thực hiện bằng thủ công.

Trước hết dùng hóa chất là vôi tôi pha nước và quậy mạnh đất sét vào đó để làm thành một gel đục để làm ximăng pôlime. Sau đó thêm cát nước lạt vào, hay đất tạp tại chỗ, tạo ra bêtông pôlime.

Muốn cho bêtông kết dính, ta có thể tạo môtk sức nén nhẹ bằng cách đầm, bằng đầm sắt hay đầm gỗ, hay lăng ống cống nặng lên mặt đường, theo chiều rộng 3, hay 4m rồi phơi nắng 1-2 ngày và đừng đi bộ hay đi xe máy. Nên làm vào mùa nắng, công nhân đỡ vất vả hơn. Sau 3 ngày phơi nắng công trình sẽ hoàn tất cho sử dụng.

Một cách làm đường nông thôn là lát gạch có kích cỡ 40x40x4cm, bằng vôi-đất sét nén nhẹ hay rung, đợi 2-3 ngày tháo khuôn và đưa đi phơi nắng 28 ngày rồi hãy đưa ra sử dụng. Làm gạch mùa mưa, chất trong kho có mái che 10 ngày rồi đưa ra phơi nắng phơi mưa trong 20 ngày là đạt yêu cầu đưa ra lát đường. Không cần nén hay lu gì cả.

            Nền hạ thành nầy có giá thành hạ. Dùng lâu nó trở nên chắc chắn như ximăng Portland.

            2.2 Công nghệ đô thi. Đây là công nghệ dùng cho ôtô con, có bề rộng giữa 2 lề là từ 4 đến 8 mét. Đường có 2 lớp.

            Lớp đáy dầy 10cm, là nền hạ, làm bằng phôi bêtông vôi-đất sét trộn cát hay bụi đá. Nó được làm bằng 2 lượt, mỗi lượt dầy 5cm. Người ta trộn phôi và rãi dầy 5cm, có độ ẩm 8% rồi cho xe lu nặng 2-4 tấn lu qua lu lại 10 lần. Có thể dùng xe lu 4 tấn dùng bánh thép lu trước, rồi sau dùng xe lu 2 tấn có bánh cao su để làm láng hai lần lu cộng chung là 10 lần (5+5 lần)

            Lu xong phơi dưới trời nắng 3 ngày và đưa ra sử dụng. Càng để pôlime lâu, càng tăng độ chịu tải lên.

            Không dùng công nghệ nầy cho xe tải có độ nén trên 3 tấn trở lên.

            Muốn cho con đường chắc chắn hơn, nên trả một lớp nhũ tương lên. Nhũ tương là một keo hữu cơ màu đen, một pôlime của cặn dầu khí. Một mặt đừong 3cm chiều dầy sẽ tạo cho con đường phẩm chất của một bêtông nguội bằng ximăng portland. Đó là lớp mặt công nghiệp của đường bộ nhỏ, đường hẻm ở đô thị, rất bắt mắt và vệ sinh, với một lớp nhủ tương đắp lên, con đường có thể dùng cho xe tải 5 tấn.

            3. CÔNG NGHỆ XÚT – ĐẤT SÉT

            Công nghệ nầy tuy có giá thành thấp hơn bêtông Protland mà cũng dùng một loại thiết bị như bêtông Portland, nhưng không thể dùng cho nông thôn, mà chỉ dùng cho đô thị với 2 lớp. Còn để lót đường nông thôn, nên dùng công nghệ nầy lót đường cho người đi bộ hay đi xe máy. Gạch lát đường đi có kích thước 40x40x2-4vm: làm vào mùa mưa và lót vào mùa nắng. Lót xong là đi ngay.

            Đối với đô thị, bêtông pôlime sẽ làm nền hạ của con đường, dầy 10cm, hay 20cm, 30cm tùy theo dùng cho xe con, xe tải nhẹ và xe tải nặng, xe con đòi hỏi 10cm, và xe tải nhẹ cùng xe tải nặng đòi hỏi 20cm, và 30cm.

            Sau nền hạ đã lu xong, trải lên nó 3-5cm nhũ tương, ngào bụi đá hay đá mi có 10mm đường kính.

            Như đã nói, công nghệ nầy dùng tro bay thay thế cho đất sét, nhờ tro bay cho nền đường, ăn màu với nhũ tương, là cho con đường có mày mạnh, mặc dù nóng chảy dưới ánh sáng mặt trời.

            4. CÔNG NGHỆ XÚT – BÃ BAUXIT

            Bã bauxit rất quí để làm VLXD và vật liệu đường giao thông nông thôn (1 lớp đỏ) và ven đô của thị xã (2 lớp, gồm 1 lớp đỏ và 1lớp đen).

            Lớp đỏ làm nền hạ. Bêtông pôlime làm với xút, bã bauxit và cát. Thiết bị có thể làm thủ công (nông thôn) hay công nghiệp (ven đô) giống như của bêtông Portland.

            Khi lu xong mặt bằng của lớp nền hạ, trải lên một lớp nhũ tương dầy 3cm ngào với đá mi 10mm đường kính hay bụi đá mịn hơn.

       Độ ẩm của đất làm đường là 8%, không phải làm nước tươm ta dưới xe lu.

            5. CÔNG NGHỆ KHÁC:

            Các công nghệ khác đều dùng được, với chất lượng nêu trên đây. Nhưng giá thành của nó đắt hơn bêtông Portland, chỉ dùng ở những công trình đặc biệt, như đường băng cho sân bay, kè cho bên cảng. Sẽ được bàn đến sau.

                                                                                                GS.TS. TRẦN KIM THẠCH

                                                                VS Viện Hàn Lâm Khoa Học NewYork

 (Nguồn tài liệu: nhantai.thv.vn)




Tin mới hơn:
Tin cũ hơn: