VỮA VÀ BÊ TÔNG “XANH”
SỬ DỤNG CHẤT KẾT DÍNH POLYME VÔ CƠ TS. ĐÀO VĂN ĐÔNG
KS. NGUYỄN NGỌC LÂN
Bộ môn Vật liệu Xây dựng - Viện KHCN & XDGT
Trường Đại học Giao thông Vận tải
NGUYỄN DŨNG MẠNH
VẦY VĂN HỒNG
Lớp Vật liệu & Công nghệ Xây dựng GT - K46
Trường Đại học Giao thông Vận tải
NGUYỄN QUỐC PHẨM
Ủy ban An toàn Giao thông – Bộ Giao thông Vận tải
LƯ THÀNH ĐỒNG
Thành phố Cần Thơ
Tóm tắt: Bài báo trình bày tổng quan về lịch sử hình thành của chất kết dính và vật liệu
polyme vô cơ – một loại vật liệu mới được nghiên cứu ở một số nước phát triển trong khoảng
30 năm gần đây, tuy nhiên còn khá mới mẻ ở Việt Nam. Vật liệu polyme vô cơ sử dụng chất kết
dính polyme vô cơ, loại chất kết dính được polyme hoá trong môi trường kiềm của các vật liệu
khoáng vật giàu Si-Al, không chỉ đạt được các tính chất tương tự hoặc tốt hơn so với các vật
liệu có sử dụng các chất kết dính truyền thống, mà còn là một giải pháp hữu hiệu trong tận
dụng chất thải và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Bài báo còn trình bày những kết quả nghiên
cứu bước đầu về vữa và bê tông polyme vô cơ sử dụng các vật liệu sẵn có ở Việt Nam.
Summary: This paper presents general reviews of inorganic polyme binder and
inorganic polyme material – a novel material has been investigated around 30 recent years in
developed contries but has not been paid attentions and researches in Vietnam. Inorganic
polyme material used inorganic polyme binder, a binder is polymerized under alkali
conditions of mineral materials that are rich Si-Al, obtains not only at least similar properties
as materials bond by traditional binders but also it is a potential solution to utilize wastes and

Các nghiên cứu về chất kết dính polyme vô cơ và vật liệu polyme vô cơ đã được triển khai
ở một số nước trên thế giới và đã đạt được những thành tựu khả quan. Tuy nhiên, vấn đề này
vẫn còn mới mẻ ở Việt Nam, đặc biệt là trong lĩnh vực vật liệu xây dựng. Bài báo này giới thiệu
một cách tổng quan về vật liệu polyme vô cơ, những nghiên cứu bước đầu về chất kết dính
polyme vô cơ và bê tông polyme vô cơ tại Trường Đại học Giao thông Vận tải và khả năng ứng
dụng để sản xuất các vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường trong điều kiện tận dụng các
vật liệu sẵn có ở Việt Nam.
CT 2
II. CƠ CHẾ POLYME HOÁ CÁC CHẤT VÔ CƠ VÀ CƠ SỞ TẠO RA CHẤT KẾT
DÍNH POLYME VÔ CƠ
Quá trình polyme hoá vô cơ (hay còn gọi là polyme hoá khoáng vật) là phản ứng hoá học
(phản ứng thế) diễn ra rất nhanh trong các môi trường kiềm của các khoáng vật silíc – nhôm.
Kết quả của phản ứng là mạch polyme 3 chiều và cấu trúc chuỗi bao gồm bộ khung Si-O-Al-O
[2]. 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 polyme 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 [3]:

n(Si
2
O
5
Al
2
O
2
) + 2nSiO
2
+ 4nH
2

⏐ ⏐ ⏐ ⏐
(OH)
2
O O O
⏐ ⏐ ⏐
(Bộ xương polyme vô cơ)
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 silíc,
xỉ, tro trấu, v.v Các dung dịch kiềm có thể được sử dụng là hydroxít 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
[2, 3, 4].
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.
III. NHỮNG NGHIÊN CỨU BƯỚC ĐẦU VỀ VỮA VÀ BÊ TÔNG POLYME VÔ CƠ TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
Với mục đích chế tạo thử nghiệm vữa và bê tông polyme vô cơ trên cơ sở sử dụng các vật
liệu sẵn có ở Việt Nam, nghiên cứu đã tiến hành thực hiện các nội dung sau:
Vật liệu và tỷ lệ thành phần
và ở 60
o
C sau 24 giờ. Sau 14 và 28 ngày các mẫu thử được thí nghiệm để kiểm tra cường độ. Hình 1a. Mẫu dầm vữa polyme vô cơ,
kích thước 40
×
40
×
160 mm
Hình 1b. Mẫu bê tông polyme vô cơ,
kích thước 100
×
200 mm
Kết quả thí nghiệm cường độ
Kết quả thí nghiệm cường độ mẫu vữa và bê tông polyme vô cơ ở 14 và 28 ngày tuổi được
thể hiện trong hình 2a và hình 2b.
0
10
20
30
40
50
0 7 14 21 28
Tuổi, ngày
Cường độ, MP
a

qua cơ chế dính bám tốt hơn giữa chất kết dính polyme vô cơ với bề mặt cốt liệu so với chất
lượng dính bám của xi măng. Các nghiên cứu sâu hơn để giải thích chi tiết về khía cạnh này
đang được tiếp tục triển khai. Kết quả này mở ra triển vọng nâng cao khả năng chịu kéo khi uốn
của kết cấu sử dụng chất kết dính polyme vô cơ so với sử dụng xi măng poóclăng.
Cường độ chịu nén của bê tông polyme vô cơ đạt trên 24 MPa và 30 MPa ở 7 và 28 ngày
tuổi (hình 2b). Các thử nghiệm đang được tiếp tục triển khai nhằm nâng cao cường độ chịu nén
của loại bê tông này lên trên 50 MPa.
IV. NHỮNG LỢI ÍCH CỦA VỮA VÀ BÊ TÔNG POLYME VÔ CƠ
Các kết quả thí nghiệm bước đầu cho thấy cường độ của vữa và bê tông polyme vô cơ có
thể đạt được tương tự như các loại vữa và bê tông xi măng truyền thống. Hơn nữa, tuỳ thuộc
vào tỷ lệ thành phần hỗn hợp được lựa chọn, thiết kế; tuỳ thuộc vào phương pháp dưỡng hộ có
thể áp dụng mà chất lượng của sản phẩm thu được có thể biến đổi trong một phạm vi rộng, từ
vài MPa đến hàng trăm MPa. Do vậy, các sản phẩm này có triển vọng so sánh với các loại bê
tông, từ cường độ thấp đến cường độ cao, để ứng dụng trong xây dựng.
Toàn bộ quá trình công nghệ chế tạo vữa và bê tông polyme vô cơ tương tự như đối với
vữa và bê tông xi măng truyền thống. Do vậy hoàn toàn có thể sử dụng các công nghệ và trang
thiết bị máy móc hiện hữu của ngành xây dựng để thi công.
Hơn nữa, do chất kết dính polyme vô cơ sử dụng tro bay nhiệt điện nên đây sẽ là một bước
đột phá trong sản xuất vật liệu xây dựng thân thiện môi trường. Sử dụng tro bay nhiệt điện sẽ
thu được lợi ích kép. Một mặt, vữa và bê tông polyme vô cơ không sử dụng xi măng poóc lăng
nên mỗi tấn xi măng được loại bỏ là đã cắt giảm được khoảng 1 tấn khí gây hiệu ứng nhà kính
[6]. Một mặt việc sử dụng tro bay nhiệt điện sẽ tận dụng được nguồn chất thải công nghiệp
khổng lồ đã và đang phát thải ra với khối lượng tăng dần.
CT 2
V. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Căn cứ vào những phân tích lý thuyết và các kết quả thử nghiệm bước đầu đã và đang được
tiến hành tại Trường Đại học Giao thông Vận tải, các kết luận sau có thể được rút ra: