Tìm hiểu về polymer vô cơ và ứng dụng của nó trong công nghệ hóa đá nhân tạo

Mục Lục
Lời mở đầu 3
Chương 1 Giới thiệu chung về polymer và hợp chất cao phân tử 4
1.1 Polymer và hợp chất cao phân tử 4
1.2 Phân loại polymer 5
Chương 2 Polymer vô cơ 6
2.1 Lịch sử phát hiện và nghiên cứu về polymer vô cơ 6
2.2 Cơ chế polymer vô cơ 7
2.2.1 Trực tiếp 7
2.2.2 Gián tiếp 8
2.2.3 Cơ chế polymer hóa các chất vô cơ và cơ sở tạo ra chất kết dính polymer
vô cơ

9
Chương 3 Công nghệ hóa đá nhân tạo 10
3.1 Vật liệu vô cơ và sự hóa đá 10
3.1.1 Chất kết tinh 10
3.1.2 Chất polymer 11
3.1.3 Cơ chế polymer hóa vô cơ 12
3.2 Cơ chế của sự hóa đá nhân tạo 13
1
3.3 Công nghệ sản xuất gạch không nung bằng phương pháp Polymer hóa khoáng
(đất hóa đá) 16
3.3. 1 Công nghệ gạch không nung của thế giới 16
3.3.2 Nhu cầu gạch xây nước ta và một số vấn đề xung quanh công tác sản
xuất gạch xây bằng phương pháp nung 17
3.3.3 Gạch không nung là gì? 18
3.3.4 Thành phần sản xuất gạch không nung 19
3.4 Ứng dụng công nghệ hóa đá-phương pháp thay thế hữu hiệu 19
Kết luận 21
Phụ lục

Một số hình ảnh về ứng dụng của công nghệ đất hóa đá ở Việt Nam.
Tài liệu tham khảo 25
2
LỜI MỞ ĐẦU
Polymer vô cơ là một polymer hẳn còn mới lạ với chúng ta so với các loại polymer
hữu cơ khác. Thực ra polymer vô cơ được Thế giới biết đến từ thập niên bảy mươi của
thế kỷ 20. Ở nước ta polymer vô cơ mới chỉ thực sự được chú ý đến cách đây chừng
mười năm. Đó là một điều đáng tiếc bởi giá trị của polymer vô cơ là vô cùng to lớn. Như
hiện nay nó đặc biệt có giá trị trong ngành xây dựng, đó là công nghệ hóa đá nhân tạo.
Trong tương lai không xa, với công nghệ hóa đá nhân tạo vùng nông thôn sẽ có những
con đường sạch đẹp mà chi phí bỏ ra so với lợi ích nó đem lại là rất nhỏ.
Vì thấy polymer vô cơ giá trị to lớn như vậy nên nhân cơ hội được học tập môn Hóa học
hóa lý polymer tôi xin tìm hiểu về polymer vô cơ và ứng dụng của nó trong công nghệ
hóa đá nhân tạo. Với hy vọng một ngày nào đó với công nghệ này chúng ta sẽ làm được
nhiều việc có ích cho đất nước
Vì đây là một công nghệ mới nên về sự hiểu biết bị hạn chế và giới hạn. Trong tương lai
polymer vô cơ sẽ còn tiếp tục phát triển mạnh mẽ. Vì thế nên bài tiểu luận còn hạn chế
về nội dung. Mong Cô và các bạn đóng góp ý kiến.
Sinh viên
Nguyễn Lương Thiện
3
Chương 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ POLYMER VÀ HỢP CHẤT CAO
PHÂN TỬ
1.1 Polymer và hợp chất cao phân tử.
Các hợp chất hữu cơ có khối lượng phân tử lớn thường được gọi là những hợp
chất cao phân tử hay polymer, đã tạo ra thành trong thiên nhiên ngay từ những ngày
đầu tồn tại của trái đất. Chẳng hạn xenlulozơ-thành phần chủ yếu của của tế bào
sống-đều là những hợp chất cao phân tử quan trọng trong đời sống loài người.
Từ thời xưa người ta đã biết sử dụng các vật liệu polymer tự nhiên như sợi

bông , tơ tằm, sợi gai, sợi len làm quần áo, da sinh vật để làm giày, giấy da để viết.
Người Ai Cập đã biết dung giấy polymer để viết thư cho đến khi tìm ra phương
pháp điều chế hợp chất cao phân tử mới là giấy. Công trình này đã mở đầu cho các
quá trình gia công các vật liệu polymer thiên nhiên và bắt đầu nghiên cứu về các
hợp chất polymer.
Polyme (tiếng Anh: "polymer") là khái niệm được dùng cho các hợp chất có khối
lượng phân tử lớn và trong cấu trúc của chúng có sự lặp đi lặp lại nhiều lần những
mắt xích cơ bản. Các phân tử tương tự nhưng có khối lượng thấp hơn được gọi là
các oligome.
Danh từ hợp chất cao phân tử hay có khi gọi là polymer cao phân tử, chỉ
chung cho những hợp chất có khối lượng phân tử lớn của mạch phân tử, bởi vì
những phân tử có khối lượng phân tử lớn, có cấu trúc phức tạp nhưng không phải do
lặp đi lặp lại những đơn vị cấu tạo monomer thường không được gọi là polymer.
Monome: là những hợp chất thấp phân tử chứa lien kết ngắn hoặc là những
hợp chất vòng không bền, hoặc là những chất chứa những nhóm chức có khả năng
4
phản ứng cao(không ít hơn hai nhóm chức). Các hợp chất này tạo thành polymer
bằng phản ứng trùng hợp, trùng ngưng hoặc những dạng phản ứng khác.
1.2 Phân loại Polymer.
Polymer được phân loại theo nhiều cách khác nhau.
- Theo nguồn gốc: có polymer thiên nhiên( như xenlulozơ, cao su, tinh bột,
protit…) và polymer tổng hợp.
- Theo thành phần hóa học của mạch chính phân tử polymer: như polymer mạch
carbon, polymer dị mạch, polymer vô cơ.
- Theo cấu trúc mạch: đầu-đuôi, đuôi-đuôi, đầu-đầu.
Trong bài tiểu luận này chúng ta cùng tìm hiểu về polymer vô cơ.
5
Chương 2
POLYMER VÔ CƠ
1.1 Lịch sử phát hiện và nghiên cứu về polymer vô cơ.

Polymer vô cơ đã được thế giới biết đến từ thập niên 70 của thế kỷ 20, khi con
người đã biết được vài thứ khoáng như pyroxen, hay vài thứ đá thiên nhiên như đá vỏ
chai, đều là các polymer, tức cao phân tử, chứ không phải phân tử cơ bản của tinh thể
khoáng vật. Một pôlime vô cơ như vậy gồm những phân tử dài đến 10.000 lần một
phân tử khoáng vật. Pôlime vô cơ còn có xương sống làm bằng phân tử silic, khác
với pôlime hữu cơ, cô lập từ quặng dầu hoả, đã được dùng từ sau Thế Chiến Thứ II,
có xương sống làm bằng nguyên tố C.
Hình 1: polymer vô cơ
Năm 1970, thế giới mới thật sự làm một polymer vô cơ, bằng cách nung bột lưu
huỳnh (S) bở rời thành sợi dài, sợi polymer, bằng cách đun bột lưu huỳnh lên 140 độ
C. Đó là công đóng góp đầu tiên của các nhà bác học Hoa Kỳ, tạo ra một cuộc cách
6
mạng trong giới hoá học, mà quan niệm cổ điển là không bao giờ con người làm
được polymer vô cơ.
Đến thập niên 1990, GS. Plattfort của khoa Địa chất Đại học Bruxelles (Bỉ) đã
sang Việt Nam giới thiệu công trình nghiên cứu của ông, là biến sét cao lanh thành
đá vô cùng cứng rắn. Bằng cách thêm xút vào với tỷ lệ thích hợp, ông biến các tinh
thể khoáng kaolinit thành những hạt nam châm chỉ có bề dài 10A
0
. Cát hạt nam châm
này hút nhau, thành các sợi polymer dài ngoằn ngoèo, làm cho đất sét cứng thành đá,
thành bêtông.
Cuối thập niên 90 của thế kỷ 20, và trong các năm đầu của thập niên 1 của thế
kỷ 21, nhiều phát minh mới về polymer vô cơ, khiến cho người ta chia ra hai hướng:
hướng vô cơ trực tiếp, như ta đã thấy nơi hạt lưu huỳnh (đơn nguyên tử) hay kaolinit
(đơn phân tử) không có cầu nối nào khác hơn là nguyên tử và phân tử ròng một thứ;
hướng gián tiếp có một hạt bé với một cầu nối, như hạt đất sét kết với hạt vôi và một
hạt đất sét thứ hai.
Cơ chế kết nối vật liệu là dựa trên luật âm dương, với một lực rất mạnh, gọi là
từ lực. Một vật liệu âm dính chặt với vật liệu dương như đất sét (lực âm) dính với vôi

(lực dương), làm ra một polymer. Cát là vật liệu trơ, không có lực âm, nên không làm
ra polymer với vôi được. Từ lực có một tương lai to lớn, sáng chói mà chúng ta chưa
sờ đến được, vì polymer vô cơ chỉ được biết mươi năm trở lại đây, một tụt hậu rất
đáng kể.
1.2 Cơ chế polymer vô cơ.
1.2.1 Trực tiếp
Từ trước 5000 năm, người ta gọi thủy tinh, pha lê là một chất rắn trong suốt mà
con người chế tạo được. Vào thế kỷ 19 khi kính hiển vi phân cực ra đời, soi thủy tinh
lên kính, nó là vật thể không kết tinh, gọi là vô định hình. Mãi đến khi có kính hiển
vi điện tử rọi lớn trên 10000 lần, mới thấy thủy tinh là sự bện chặt của những sợi dây
7
mà sau đó được xác định là polymer. Vậy, nhờ nung nóng, cát trở thành thủy tinh,
cứng, trong và là một polymer vô cơ cao nhiệt ( 1200 độ C – 1400 độ C).
Vào thập kỷ 70 của thế kỷ 20, các nhà khoa học Mỹ biến bột lưu huỳnh (S) thành
sợi nhờ nung nóng nó ở 140
0
C, thay vì ở 1400
0
C như thủy tinh. Đây là lần đầu tiên
con người tạo polymer vô cơ ở nhiệt độ thường. Sau này, cuối thập kỷ 90, nhà khoa
học Plattfort tạo được các hạt nam châm tí hon bằng cách trộn cao lanh với sođa.
Chúng hít mạnh với nhau và biến cao lanh thành đá. Đó là một polymer trực tiếp. Rồi
còn nhiều phát minh nữa ở dạng như vậy, khiến cho vật liệu xây dựng trở nên dồi
dào hơn, và nhất là rẻ hơn. Đó là cốt lỏi của cuộc cách mạng hóa học ở thế kỷ 21 :
khoa hóa học của các chất nano.
1.2.2 Gián tiếp.
Trong thập niên 50 của thế kỷ 20, các nhà khoa học lập lại sự kết cứng của vôi
tôi với đất sét. Họ nhận thấy rằng dưới kính hiển vi điện tử, đất sét hóa đá nhờ bên
trong đất sét hiện ra những sợi cực mảnh, đan bện nhau, mà họ gọi là entolime. Về
sau, vào thế kỷ 21, ta mới nhận ra đó là những sợi polymer đất sét –vôi -đất sét-vôi

dài độ 10000 lần phân tử đất sét. Sự hóa cứng là một sự polymer hóa vô cơ ở nhiệt
độ thường. Nó xảy ra trong suốt 300 ngày nhào trộn và chỉ xuất hiện polymer đầu
tiên khi sét bị đẩy đi hết nước tẩm bên trong. Nó chấm dứt với sét khô gỏ bon bon
như ngói và không hề hóa nhão trong nước nữa. Vậy sự polymer hóa của đất sét
ngược lại với sự kết tinh hóa của ximăng CPA là : polymer hóa đẩy nước đi ra ngoài,
còn sự kết tinh hoá hút nước vào làm nước kết tinh bên trong.
Vậy đẩy nước tẩm xảy ra làm sao? Giữa hạt sét và hạt vôi, có hai màng mỏng
nước dày 0,2 micromet. Khi màng mỏng nước này bị vứt đi, hạt đất sét và hạt vôi
vốn là từ tính âm (đất) và từ tính dương (vôi), kết dính lại nhau thêm 30% sức mạnh
nữa, làm thành polymer (entroline).
Muốn đẩy nước tẩm đi khỏi hạt bé, cần có lực nén (cao chừng nào tốt chừng ấy) và
có việc phơi khô hay sấy.
8
1.2.3 Cơ chế polymer hóa các chất vô cơ và cơ sở tạo ra chất kết dính polymer
vô cơ.
Quá trình polyme hoá vô cơ (hay còn gọi là polymer hoá khoáng vật) là phản
ứng hoá học (phản ứng thế) diễn ra rất nhanh trong các môi trường kiềm của các
khoáng vật silic – nhôm. Kết quả của phản ứng là mạch polymer ba chiều và cấu trúc
chuỗi bao gồm bộ khung Si-O-Al-O. Thành phần hoá học của polyme vô cơ tương tự
như các vật liệu zeolit tự nhiên, nhưng cấu trúc của chúng lại ở dạng vô định hình.
Cho đến nay, cơ chế chính xác của quá trình ninh kết và rắn chắc của chất kết dính
polymer vô cơ vẫn chưa được làm sáng tỏ. Tuy nhiên, sự hình thành sản phẩm
polyme vô cơ có thể được giải thích bằng công thức sau :
Như vậy, hai thành phần chủ yếu để chế tạo chất kết dính polyme vô cơ là các
vật liệu khoáng giàu silíc (Si) và nhôm (Al) và các loại dung dịch kiềm. Các vật liệu
khoáng giàu Si-Al có thể là kaolanh, các loại đất sét, thậm chí các loại chất thải như
tro bay nhiệt điện, muội silic, xỉ, tro trấu, v.v Các dung dịch kiềm có thể được sử
dụng là hydroxit của natri hoặc kali. Để đạt hiệu quả polyme hoá cao NaOH hoặc
KOH thường được kết hợp sử dụng với Na
2

SiO
3
hoặc K
2
SiO
3
.
Trong quá trình polyme hoá và rắn chắc, chất kết dính polyme vô cơ có tính dính và
có khả năng liên kết các vật liệu chất độn rời rạc thành một khối rắn chắc.
9
Chương 3
CÔNG NGHỆ HÓA ĐÁ NHÂN TẠO
3.1 Vật liệu vô cơ và sự hóa đá.
3.1.2 Chất kết tinh:
Từ 300 năm đến nay, người ta kết dính vật liệu bở rời thành đá bằng một chất
liên kết thuỷ lực, mang tên là xi măng CPA (ví dụ: xi măng Hà Tiên). Chất đó được
nung trong lò đến 1450
0
C, kết hợp 90% đá vôi với 10 % đất sét, thành các thỏi
clinker. Đem nghiền clinker thành bột, trộn với cát sạch, với nước lã, nó khiến cho
bụi vôi nung, kết dính với bụi đất sét nung, làm hoá cứng vữa hố với cát. Sau khi
phơi khô 28 ngày (thực tế là 3 ngày), một thứ đá cát được hình thành, gọi là bê tông.
Sự hoá đá này được làm bằng một cơ chế, gọi là sự kết dính. Tuỳ tỷ lệ pha xi
măng CPA với cát sạch, ta có độ cứng gọi là mác: 1 xi măng/ 3cát là mác cứng chắc
nhất, tạo bê tông mác 300; 1 xi măng/ 6 cát là mác mềm nhất, thường dùng cho công
trình cấp thấp, thuộc mác 100. Sự kết dính tạo ra 3 loại khoáng vật, thuộc nhóm
silicat vôi, gọi là: alite (1 calcit), belite (2 calcit) và celite (3 calcit). Càng nhiều calcit
chừng nào bêtông càng cứng chừng ấy. Sự kết tinh của silicat vôi hút nước rất nhiều.
Đó là một đặc tính của sự hoá đá.
Đá vôi chỉ tập trung ở miền bắc việt nam. Đó là thiên đàng của các nhà máy xi

măng CPA. Nhưng cát sạch lại hiếm, càng ngày càng ít đi. Ta phải tiết kiệm cát sạch
và xi măng CPA cho xây dựng đô thị và cần tìm ra một kiểu hoá đá cho nông thôn.
Đó là lập một công nghệ nông thôn, hợp 4 điều kiện thành một.
- Có cơ sở khoa học vững chắc,
- Dễ làm, có chất lượng chấp nhận được, không va chạm môi trường,
- Có vật liệu sẵn ở nông thôn (đất tạp),
- Và rẻ hơn xi măng CPA (để dành cho đô thị).
10
Nếu được một công nghệ như thế hỗ trợ, nhà nông sẽ phát triển nông thôn tạo
môi trường vệ sinh, giúp nông thôn có bề mặt sạch đẹp và trật tự. Đó là ước mơ của
chúng ta vào cuối thế kỷ 20, mà đến đầu thế kỷ 21 ta mới bắt tay vào việc.
3.1.2 Chất polymer.
- Loại hữu cơ.
Từ khi ngành dầu mỏ xuất hiện trên trái đất, thì ngành hoá dầu cũng xuất
hiện. Chất plastic (dẻo) được ra đời, nhờ biết tận dụng phế liệu của cặn dầu thô.
Phế liệu này tạo ra các cao phân tử, gọi là polymer, rút ra được trong chất cặn
đó. Trước hết các cao phân tử tạo ra keo, rồi sợi, là những phân tử khổng lồ
được nối kết với nhau. Từ các vật liệu thô đó, người ta làm ra sản phẩm tinh vi
hơn, tràn ngập thị trường, thay cho kim loại, gỗ, kính và nhiều thứ khác. Cộng
với các chất cứng rắn, chịu tải, chịu ma sát mạnh, polymer làm thành composit
gốc hữu cơ.
- Loại vô cơ.
Từ năm 1960, người ta đã khám phá ra một vài chất vô cơ đã được thiên
nhiên pôlime hoá, thông qua nguồn nhiệt cực lớn. Đó là đá thuỷ tinh (obsidian)
trong núi lửa, và ngọc (kiểu cẩm thạch) của nhóm huy khoáng (pyroxene). Từ
đó, suy ra thuỷ tinh nhân tạo, gọi là kính, cũng là một thứ đá thuỷ tinh (nhân
tạo) qua xử lý nhiệt. Xương và gỗ của sinh vật cũng là polymer, một cái có
nguồn vô cơ (xương) và một cái có nguồn hữu cơ (gỗ), không thông qua xử lý
nhiệt. Đến năm 1970, Hoa Kỳ là nước tạo ra polymer lưu huỳnh (S), bằng cách
nung lưu huỳnh đến 140

0
C. Từ đó sự polymer hoá vô cơ được khoa học khẳng
định. Đó là một cuộc cách mạng của địa hoá học, vì cho tới ngày đó, sự
polymer hoá chỉ dành cho vật liệu hữu cơ mà thôi. Sự polymer hoá vô cơ ngày
càng tạo ra sản phẩm đa dạng.
Từ năm 1970 trở về sau, nhiều phương pháp điều chế chất kết dính bằng
pôlime hoá vô cơ đã ra đời. Nhiều phương pháp chế ra được pôlime vô cơ, như
thuỷ tinh, trước còn mơ hồ, nay ai cũng biết đó là sự pôlime hoá vô cơ cao
nhiệt. Ở việt nam các hoá chất biến đất thành đá cũng được giới thiệu, nhưng
giá thành cao nên không phổ biến được.
11
3.1.3 Cơ chế polymer hóa vô cơ.
- cơ chế trực tiếp:
Đó là một cơ chế dựa trên từ tính của vật liệu. Gs. Plattfort đã biến khoáng
vật sét kaolinite thành hạt nam châm.
Vì kaolinite có cấu trúc hai lá, mỗi lá đều có từ tính âm (-). Nếu dùng một
dung dịch xút và đun một chất caolanh thì một trong hai lá ấy sẽ có tính dương
(+). Vì vậy, khoáng vật sét kaolinite thành một nam châm tí hon, với một đầu
âm và một đầu dương. Chúng kết dính lại với nhau, và với đất trộn trơ chung
quanh, thành đá. Đó là một composit vô cơ.
Lượng xút chiếm tỷ lệ 4%, còn lượng kaolinite trong đất chiếm tỷ lệ 25%.
Đó là một phương pháp có cơ chế từ tính toàn diện và trực tiếp, ta gọi đó là sự
polymer hóa trực tiếp.
- cơ chế gián tiếp:
Đất mịn hạt và vật liệu mịn hạt như đất sét trở xuống chỉ có điện tích âm
trên toàn hạt, đó là các anion thiên nhiên. Nếu đưa vào đó các điện tích dương
kim loại, gọi là cation, thì cation sẽ nối các anion lại với nhau, và đất bở rời hóa
đá. Cùng lúc, nó tạo ra sự kết dính bằng cách thu nạp thêm các cation thô hơn
vào. Chuỗi anion-cation-anion… là một polyme vô cơ hay tổng hợp ( vô cơ +
hữu cơ).

Cation kim loại rẽ nhất là vôi Ca
2+
. Ta có thể thay vôi bằng Mg
2+
, hay Fe
3+
,
Al
3+
… với điều kiện chịu tăng giá thành. Các hạt gỗ của con mối, sau khi tiêu
hóa hết chất cenluloz, cũng là các cation cực mạnh, nhưng có nguồn hữu cơ.
Hạt gỗ và vôi được xem như cation tổng hợp, làm ra polymer tổng hợp hay
composite tổng hợp giá rất thấp.
3.2 Cơ chế của sự hóa đá nhân tạo.
- Xi măng và bê tông Portland.
12
Vào đầu thập kỷ 5 của thế kỷ 17 vừa qua người Anh đã phát minh ra một chất
kết dính vô cơ là xi măng Portland bằng cách nung 10% đất sét với 90% đá vôi
CaCO
3
để tạo ra một chất Chinker ở 1450
0
C với công thức SiO
3
Ca. Chinker đem
nghiền mịn, cộng với cát sạch xây dựng, hóa cứng để tạo ra bê tông 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.
- Xi măng và bê tông polymer.
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 SiO
3
Na
2
,
mà không cần nung đến 1450
0
C: 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 Polymer này tạo ra các phân tử, gọi là 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 xút NaOH để lấy ra các ion Na, bêtông polymer 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 polymer, composit đi 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).
- Nguyên lý của xi măng polymer.
13

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.
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 xút (phần dương) và m là đất xét (phần âm). M
kết với m là tự lực (lực nam châm) của 2 thứ.
- Nguyên lý của bê tông với polymer.
Ximăng polymer, 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 polymer, 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 polymer, X là xi măng polymer, Q là vật liệu trơ, t là
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/cm
2

. 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: Làn nước tẩm mau xuất đi, tạo điều kiện cứng nhanh. Nhiệt độ tối
ưu là giữa 42
0
C và 60
0
C, 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.
14
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.
- Nguyên lý của sản phẩm.
Bêtông polymer 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 chính, 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 này.
Có rất nhiều dòng sản phẩm được sản xuất từ các thiết bị nêu trên với bê tông

polymer, 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.
3.3 Công nghệ sản xuất gạch không nung bằng phương pháp Polymer hóa
khoáng(Đất hóa đá)
3.3.1 Công nghệ gạch không nung của thế giới.
Cách đây khoảng 5000 năm Công nghệ Polymer đã được ứng dụng để
xây dựng Kim Tự Tháp Ai Cập nổi tiếng thế giới, một công trình tuyệt tác
trường tồn với thời gian đến ngày nay. Ngày nay, các nhà khoa học đã nghiên
cứu tổng hợp và hệ thống cơ chế đóng rắn này thành công nghệ hiện đại để sản
xuất loại sản phẩm gạch không nung.
Để phát triển kinh tế và nâng cao mức sống, loài người đã nghiên cứu,
sáng tạo ra nhiều chủng loại vật tư, vật liệu. Trong trào lưu khoa học công nghệ
phát triển vào những năm 70 của thế kỷ 20, các nhà khoa học trên thế giới đã
15
nghiên cứu, ứng dụng nhiều loại sản phẩm trong ngành xây dựng dưới dạng xi
măng hay keo kết dính, được giới thiệu với những thương hiệu độc quyền thuộc
khu vực Châu Âu, Châu Mỹ. Các sản phẩm này được sử dụng trong lĩnh vực
như: Gạch xây dựng, bê tông cường độ cao, tấm Pano cách nhiệt đến những sản
phẩm Composit chịu lửa bền hóa học.
Năm 1978 Davidovit (nhà khoa học người Pháp) giới thiệu một loại vật
liệu Polymer được tổng hợp từ các khoáng Aluminosilicate thành phần của vật
liệu này giống với zeolite, nhưng về cấu trúc biểu hiện là một cấu trúc vô định
hình đến nửa kết tinh trong suốt quá trình tổng hợp lại với nhau tạo thành một
khối cứng rắn như khối đá tự nhiên.
Trên các nước đang phát triển, công nghệ Polymer được ứng dụng rộng rãi
vào phát triển giao thông, thủy lợi xây dựng… các loại Gạch không nung loại
bê tông siêu nhẹ bằng công nghệ phối bọt hoặc sinh khí loại gạch thứ hai là
dựng vật liệu từ đất và … sạn sỏi, tro bay…ở Ấn Độ, Pháp, Mỹ, Đức, Bỉ, Nam
Phi

Đặc biệt công nghệ Polymer đã phát triển tới tầm cao dùng làm một số bộ
phận có tính chịu lực trong các thiết bị máy móc (máy bay của hãng Boing)
Cho đến nay sản phẩm Polymer dưới nhiều dạng khác nhau đã được giới
thiệu và ứng dụng trong các ngành xây dựng và công nghiệp gốm sứ ở nhiều
nước trên khắp các châu lục.
Ở Đức đã phát minh ra công nghệ RRP, là một hợp chất của Axits Sunfuro
phối trộn vào đất tạo ra một sự liên kết giữa các ion âm của đất với cation Na
+
,
K
+
,Mg
2+
, Fe
2+
. Quá trình phối trộn ….đạt tới K95, K98 rồi thành con đường
hoàn hảo, tốt đẹp có sự liên kết bền chắc.
Ở Mỹ đã có hợp chất SA44/LS 40, cũng tương tự như hợp chất RRP ở
Đức. Hợp chất SA44/SL 40 đã được đưa vào sử dụng ứng dụng làm đường. Ở
một số nước phát triển trên thế giới như: Pháp,Mỹ, Đức, Bỉ và Nam phi đã sử
dụng khoảng 70% - 80% nhu cầu gạch xây dựng của họ bằng công nghệ này.
3.3.2 Nhu cầu gạch xây nước ta và một số vấn đề xung quanh công tác sản
xuất gạch xây bằng phương pháp nung.
Gạch xây là một bộ phận cấu thành quan trọng của ngôi nhà hoặc một
công trình kiến trúc. Một năm, với sự phát triển mạnh mẽ của ngành xây dựng,
16
cả nước ta tiêu thụ từ 20-22 (tỉ viên), nếu cứ với đà phát triển này, đến năm
2020 lượng gạch cần cho xây dựng là hơn 40 tỉ viên, một số lượng khổng lồ, để
đạt được mức này, lượng đất sét phải tiêu thụ vào khoảng 600 triệu m
3

đất sét
tương đương với 30.000 ha đất canh tác. Không những vậy, gạch nung còn tiêu
tốn rất nhiều năng lượng: Than, củi, đặc biệt là than đá, quá trình này thải vào
bầu khí quyển của chúng ta cơ bản là khí độc không chỉ ảnh hướng tới môi
trường sức khỏe của con người mà còn làm giảm tới năng suất của cây trồng,
vật nuôi. Có thể lấy một ví dụ điển hình về một làng nghề chuyên sản xuất gạch
ngói nung ở huyện Bình Xuyên, tỉnh Vĩnh Phúc để chúng ta có thể thấy sự tàn
phá thiên nhiên của nghề nung gạch ngói này.
Với những vấn đề trên, gạch nung đang dần là một điểm yếu về công nghệ
quan trọng trong công nghiệp xây dựng ở nước ta và rất cần được quan tâm.
Chính vì vậy theo Quyết định số 115/2001/QĐ-TTg về việc quy hoạch tổng thể
ngành công nghiệp vật liệu xây dựng đến năm 2020 và định hướng đến 2020 đã
được thủ tướng Chính phủ phê duyệt ngày 01/08/2001, phải phát triển gạch
không nung thay thế gạch đất nung từ 10 đến 15% vào năm 2005 và 25% đến
30% vào năm 2010, xóa bỏ hoàn toàn gạch đất nung thủ công vào năm 2020.
Nghị định 121/2008-TTG của Viện vật liệu xây dựng – Bộ xây dựng trình
thủ tướng đã phê duyệt đưa ra lộ trình đưa gạch không nung vào thay thế vật
liệu nung quy hoạch tới năm 2020.
Công văn 2383/BXD – VLXD ngày 27/11/2008 của Bộ xây dựng gửi các
Sở xây dựng các tỉnh thành phố phát triển vật liệu xây, gạch không nung thay
thế cho gạch ngói nung để giảm ô nhiễm môi trường.
3.3.3 Gạch không nung là gì?
Gạch không nung là loại gạch xây sau khi được tạo hình thì tự đóng rắn
đạt các chỉ số về cơ học: Cường độ nén, uốn, độ hút nước mà không cần qua
nhiệt độ. Có nhiều loại gạch không nung hiện nay đang sử dụng như: Gạch
papanh: Gạch không nung được sản xuất từ phế thải công nghiệp: Xỉ than, vôi
bột được sử dụng lâu đời ở nước ta. Gạch có cường độ thấp từ 30-50kg/cm2 chủ
yếu dùng cho các loại tường ít chịu lực. Gạch Block: Gạch được hình thành từ
đá vụn, cát, xi măng có cường độ chịu lực cao có thể xây nhà cao tầng. Nhược
17

điểm của loại gạch này là nặng, to, khó xây, chưa được thị trường chấp nhận
rộng rãi. Gạch xi măng - cát: Gạch được tạo thành từ cát và xi măng: Gạch
không nung tự nhiên: Từ các biến thể và sản phẩm phong hóa của đá banzan.
Loại gạch này chủ yếu sử dụng ở các vùng có nguồn puzolan tự nhiên, hình
thức sản xuất tự phát, mang tính chất địa phương, quy mô nhỏ
Như vậy, gạch không nung hiện nay có nhiều chủng loại, nhưng vẫn chưa
đưa vào thực tế một cách rộng rãi do các nguyên nhân.
Để sản xuất gạch không nung từ đất. Theo công nghệ "đất hóa đá" nguồn
đất để sản xuất gạch chiếm 50-70% phần nguyên liệu, sử dụng đa dạng các loại
đất từ miền núi, đồng bằng, trung du và các vùng hải đảo đồng thời tận dụng
được các nguồn phế thải xây dựng và công nghiệp góp phần cải thiện môi
trường xanh, sạch, đẹp.
Trên cơ sở những vấn đề trên Công ty Cổ Phần Công nghệ thương mại
Huệ Quang thuộc Viện nghiên cứu hỗ trợ phát triển nông thôn đã đưa ra dự án:
"Ứng dụng công nghệ sản xuất gạch không nung bằng công nghệ "đất hóa đá",
từ nguyên liệu là các loại đất và phế thải công nghiệp, xây dựng được hình
thành.
3.3.4 Thành phần nguyên liệu sản xuất gạch không nung.
Nguyên vật liệu chủ yếu là tất cả các loại đất (trừ đất mùn), tận dụng các
nguồn đất xấu,ít có giá trị kinht tế như đất đồi (các loại) tại các vùng trung du
và miền núi, các loại đất sen pha ven sông, đất tải từ cá công trình đào móng
nhà, hầm lò, ao hồ, các loại đất, đá phế phẩm tại các công trường khai thác
quặng
Sử dụng vật liệu độn bằng các vật liệu trơ từ các nguồn phế thải rắn (không
độc) như vật liệu xây dựng như bê tông, gạch vỡ, át, đá sỏi, xỉ lò, các bã thải
quặng bê tông hóa rác thải.
Nguyên liệu đầu vào: Đất hỗn hợp, cát, phế liệu xây dựng sử dụng để sản
xuất: phế thải rắn trong trong xây dựng, đất đồi trung du-miền núi, tro bay.
3.4 Ứng dụng công nghệ hóa đá-phương pháp thay thế hữu hiệu.
Sản xuất gạch không nung từ nguyên liệu đất và phế liệu công nghiệp là một

công nghệ xanh được áp dụng trong lĩnh vực sản xuất vật liệu xây dựng tại nước ta
18
trong thời kỳ hội nhập. Phương pháp này giúp những người sản xuất tận dụng được
nguồn đất ít có giá trị kinh tế như đất đồi cằn cỗi tại các vùng trung du, đất sét pha
ven sông, đất thải từ các công trình đào móng nhà, hầm lò, ao hồ, các loại đất, đá tại
các công trường khai thác quặng,… Công nghệ “đất hóa đá” cũng giúp chủ đầu tư sử
dụng các nguồn phế thải rắn như bê tông, gạch vỡ, cát, đá sỏi, xỉ lò, các bã quặng bô
xít… Sử dụng công nghệ này sẽ tận dụng triệt để nguồn phế liệu tại chỗ, giảm thiểu
chi phí vận chuyển, bỏ hoàn toàn sự nung đốt, không thải khí CO2 ra môi trường.
So với phương pháp sản xuất gạch bằng lò nung thủ công thì công nghệ “đất
hóa đá” đạt bước tiến mới về quy mô và tác phong sản xuất công nghiệp – thay từ “lò
gạch” thành “nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng”. Đầu tư cho một nhà máy công
suất 2 vạn viên/1 ca ( có thể làm 2 ca để đạt năng suất 4 vạn viên/ngày), sản xuất trên
diện tích 1ha với số vốn đầu tư chỉ bằng 2/3 tiền đầu tư một lò gạch kiểu đứng liên
tục. Điều đặc biệt, độ cứng của viên gạch không nung gần gấp 2 lần viên gạch nung,
các chỉ tiêu về kỹ thuật và an toàn vật liệu đều đạt và vượt TCVN, giá thành mỗi viên
gạch không nung bằng công nghệ “đất hóa đá” chỉ bằng 2/3 viên gạch nung thủ công.
Viên gạch không nung được ép với máy thủy lực trên 150 tấn nên bề mặt viên gạch
nhẵn và đồng đều tuyệt đối, từ đó công xây dựng giảm, có thể không cần vữa trát
tường, xây đến đâu hoàn thiện đến đó nên giảm một khoản chi phí đáng kể đối với
một căn nhà. Rõ ràng, bài toán kinh tế có lợi cho người tiêu dùng khi sử dụng gạch
không nung bằng công nghệ “đất hóa đá”.
Theo ước tính, mỗi năm nước ta tiêu thụ khoảng 20 tỉ viên gạch. Với đà phát
triển này, đến năm 2020, lượng gạch cần cho xây dựng là hơn 40 tỉ viên. Để đạt
được mức đó, lượng đất sét phải tiêu thụ tương đương với 30.000 ha đất canh tác.
Điều này ảnh hưởng lớn tới vấn đề an ninh lương thực trong tương lai. Với những
ưu điểm của mình, phương pháp sản xuất gạch không nung bằng công nghệ “đất
hóa đá” sẽ thay thế lò gạch thủ công, là lời giải cho bài toán thực hiện Quyết định
số 115/2001/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ, xóa bỏ hoàn toàn lò gạch thủ
công vào năm 2020.

19
KẾT LUẬN
Qua bài tiểu luận trên có thể thấy Polymer vô cơ nói chung và công nghệ đất hóa
đá nói riêng có một tiềm năng vô cùng to lớn tới sự phát triển cơ sở hạ tầng của nước ta.
Với polymer vô cơ có thể tận dụng các vật liệu có sẵn ở nước ta: phế thải rắn trong xây
dựng, tro bay nhiệt điện, các loại đất có sẵn…để làm vật liệu xây dựng với chất lượng
cao.
Vật liệu polymer vô cơ có giá trị về nhiều mặt:
- 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 tự hóa rắn mà không cần nung.
- Bảo vệ môi trường: Dùng hóa chất dễ xử lý và ít độc hại, thân thiện với môi
trường, bảo vệ môi trường.
- Chất lượng cao: Có những tính chất của vật liệu xây dựng thông thường và thêm
nhiều tính chất tốt mà vật liệu thường không có.
- Tiện dụng: Dùng nơi nào cũng được, sử dụng nguyên liệu tại chỗ.
Các nghiên cứu về chất kết dính polymer vô cơ và vật liệu polymer vô cơ đã được
triển khai ở một số nước trên thế giới và đã đạt được những thành tựu khả quan. Tuy
nhiên polymer vô cơ là một đề tài còn khá mới mẻ ở Việt Nam, đặc biệt là trong lĩnh
vực xây dựng. Vì vậy cần có sự quan tâm đúng mức để hoàn thiện công nghệ sản xuất
và tiến tới ứng dụng rộng rãi vật liệu polymer vô cơ ở Việt Nam trong thời gian tới.
20
Phụ lục
Một số hình ảnh về ứng dụng của công nghệ đất hóa đá ở Việt Nam
Hình 2-Gạch lát nền pôlime vô cơ từ đất tạp được sử dụng lót sân cho một vila ở Thủ
Dầu Một - Bình Dương.
Hình 3-Sử dụng lát nền Đế Quan Miếu (chùa Ông) - thị trấn Lái Thiêu, Bình Dương
21

Hình 4-Trụ tiêu làm bằng đất được triển khai áp dụng ở một hộ trồng tiêu thuộc ấp
Lộc Hoà, xã Bình Giã huyện Châu Đức - Bà Rịa Vũng Tàu.

Hình 5-Gạch trang trí - được chế tác bằng công nghệ pôlime vô cơ hiện đại.
22
Hình 6-Một địa chỉ triển khai đường giao thông làm từ đất bằng công nghệ đất hóa
đá tại chỗ tại Khu phố 5 phường Trung Mỹ Tây, quận 12, tp. Hồ Chí Minh.
Hình 7-Mặt đường sau khi được bêtông pôlime hóa đất tại chỗ, chất lượng tương
đương với bêtông làm bằng ximăng Portland.
23
Tài liệu tham khảo
1. PGS.TS Thái Doãn Tĩnh-Hóa học các hợp chất cao phân tử, nxb Khoa học và Kỹ
thuật.
2.
3. />name=News&opcase=detailsnews&mid=1340&mcid=204&menuid=
4. />thon-dat-hoa-da.html
5. huequang.vn
6. GS.TS. TRẦN KIM THẠCH VS Viện Hàn Lâm Khoa Học NewYork (Nguồn tài
liệu: nhantai.thv.vn).
7. Đào Văn Đông (2009). Vật liệu “xanh” và bền vững – xu hướng để phát triển xây
dựng, Tạp chí Khoa học công nghệ Xây dựng.
24