TÓM TẮT
Luận văn là sự kế thừa và phát huy trên cơ sở nghiên cứu của các tác giả đi
trước với mục đích chính là tìm ra nguồn vật liệu xây dựng “xanh” cho tương lai trước
bối cảnh các nguồn tài nguyên đang dần bị khai thác cạn kiệt.
Báo cáo này sử dụng phương pháp Taguchi để đánh giá mức độ ảnh hưởng với
ba cấp độ của năm yếu tố: Nồng độ dung dịch sodium hydroxide (12, 14, 16 mol), tỷ lệ
dung dịch hoạt hóa – tro bay (0,4, 0,5, 0,6), tỷ lệ sodium silicate – sodium hydroxide
(1,5, 2, 2,5), thời gian (4, 6, 8 giờ) và nhiệt độ dưỡng hộ (600C, 900C, 1200C) đến các
chỉ tiêu về cường độ chịu nén, chịu kéo gián tiếp và giá thành từng cấp phối. Trên cơ
sở đó dựa vào lý thuyết quy hoạch thực nghiệm để tính tốn nhằm tìm ra cấp phối tối
ưu cho từng yếu tố đầu ra và cuối cùng là hướng đến một cấp phối thỏa mãn nhiều tiêu
chí cùng lúc.
Kết quả thực nghiệm cho thấy: Cường độ chịu nén đạt 42,12 MPa ở cấp phối tối
ưu CMNaOH = 16mol, AL/FA=0,4, SS/SH=2,0, thời gian dưỡng hộ 8 giờ và nhiệt độ
dưỡng hộ 1200C. Cường độ chịu kéo gián tiếp đạt 4,102 MPa ở cấp phối tối ưu
CMNaOH = 12mol, AL/FA=0,5, SS/SH=2,5, thời gian dưỡng hộ 8 giờ và nhiệt độ dưỡng
hộ 1200C. Giá thành thấp nhất ở cấp phối tối ưu CMNaOH = 12mol, AL/FA=0,4,
SS/SH=1,5, thời gian dưỡng hộ 4 giờ và nhiệt độ dưỡng hộ 600C.
Từ các cấp phối tối ưu nêu trên, báo cáo kết hợp phân tích quan hệ xám (Grey
Relational Analysis) và phương pháp Taguchi để tối ưu hóa đa mục tiêu cho phép tối
ưu hóa được tồn diện hơn và cho kết quả tốt hơn. Kết quả kiểm nghiệm cho thấy các
thông số: CMNaOH = 12 mol, AL/FA = 0,4, SS/SH = 1,5, thời gian dưỡng hộ nhiệt 8 giờ
và nhiệt độ dưỡng hộ là 1200C cho cường độ chịu nén tăng 3,68%, cường độ chịu kéo
gián tiếp tăng 0,68% và giá thành giảm 12,4%.

xii


ABSTRACT
Thesis is inherited and promoted on the basis of the research of the authors
precedent with the main purpose is to find the source of "green" building materials for

the future in the context of resources are gradually being exploited. exhausted.
This report uses the Taguchi method to assess the effect of three levels of five
factors: concentration of sodium hydroxide solution (12, 14, 16 mol), rate of activated
solution - fly ash (0 , Sodium silicate - sodium hydroxide (1.5, 2, 2.5), time (4, 6, 8
hours) and curing temperature (600C, 900C , 1200C) to the index of compressive
strength, indirect tensile and cost of each level. On that basis, based on empirical
planning theory, it is calculated to find the optimal distribution for each output and,
ultimately, to optimize a class that satisfies many criteria at the same time.
The experimental results showed that: Compressive strength was 42,12 MPa
at optimum CMNaOH = 16mol, AL/FA = 0,4, SS/SH = 2,0, treatment time was 8 hours
and conditioning temperature was 1200C. The intermediate tensile strength was 4,102
MPa at the optimal CMNaOH = 12mol, AL/FA = 0,5, SS/SH = 2,5, the cure time was 8h
and the curing temperature was 1200C. The lowest cost of CMNaOH is 12mol, AL/FA =
0,4, SS/SH = 1,5, meditation time of 4 hours and warming temperature of 600C.
From the above optimization gradings, the Gray Relational Analysis and
Taguchi methods for multi-objective optimization allow for more comprehensive
optimization and better results. The results of the tests showed that the parameters:
CMNaOH = 12 mol, AL / FA = 0.4, SS / SH = 1.5, heat cure time of 8 hours and
curing temperature of 1200C for compressive strength. increased by 3.68%, indirect
tensile strength increased by 0.68% and cost reduced by 12.4%.

xiii


MỤC LỤC
Trang tựa
Quyết định giao đề tài
Xác nhận của giáo viên hướng dẫn
Lý lịch cá nhân…………………………………………………………………………..i
Cam đoan……………………………………..…….……………..………….….……..ii

Lời cảm ơn…………………………………….……………………………………….iii
Tóm tắt…………………………………………………………….…….…………..…iv
Abstract………………………………………………………………..…………..……v
CHƯƠNG 1:
1.1

TỔNG QUAN ...................................................................................... 1

Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu ................................................................... 1

1.1.1

Mơi trường – vấn đề chung của tồn cầu..................................................... 1

1.1.2

Tìm kiếm và phát triển nguồn vật liệu xây dựng cho tương lai................... 1

1.1.3

Tối ưu hóa thành phần cấp phối và phương pháp Taguchi ......................... 2

1.2

Tình hình nghiên cứu .......................................................................................... 3

1.2.1

Khái niệm về Geopolymer ........................................................................... 3


1.2.2

Tình hình nghiên cứu ngồi nước ................................................................ 4

1.2.3

Tình hình nghiên cứu trong nước ................................................................ 4

1.3

Mục tiêu của đề tài.............................................................................................. 6

1.4

Nhiệm vụ của đề tài ............................................................................................ 6

1.5

Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 6

1.6

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài............................................................ 6

xiv


CHƯƠNG 2:
2.1


CƠ SỞ LÝ THUYẾT .......................................................................... 7

Công nghệ Geopolymer ...................................................................................... 7

2.1.1

Lịch sử hình thành và phát triển bê tơng Geopolymer ................................ 7

2.1.2

Cơ sở khoa học của công nghệ geopolymer ................................................ 8

2.1.3

Tro bay (Fly Ash) ...................................................................................... 11

2.1.4

Dung dịch hoạt hóa Sodium Hydroxyde và Sodium Silicate .................... 14

2.2

Phương pháp Taguchi ....................................................................................... 15

2.3

Tối ưu hóa thành phần cấp phối theo phương pháp Taguchi ........................... 18

2.3.1


Phương pháp xác định cấp phối tối ưu ...................................................... 18

2.3.2

Phân tích thực nghiệm ............................................................................... 19

2.3.3

Tối ưu hóa đơn mục tiêu ............................................................................ 20

2.3.4

Tối ưu hóa đa mục tiêu .............................................................................. 21

CHƯƠNG 3:
3.1

NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ....... 23

Nguyên vật liệu thí nghiệm .............................................................................. 23

3.1.1

Cốt liệu lớn (đá dăm) ................................................................................. 23

3.1.2

Cốt liệu nhỏ (cát) ....................................................................................... 23

3.1.3


Nước........................................................................................................... 24

3.1.4

Tro bay ....................................................................................................... 25

3.1.5

Dung dịch hoạt hóa (Alkaline) .................................................................. 25

3.2

Thiết kế thí nghiệm ........................................................................................... 26

3.2.1

Tính tốn thành phần cấp phối định hướng ............................................... 26

3.2.2

Lựa chọn thông số đầu vào ........................................................................ 27

xv


3.2.3

Thiết kế thí nghiệm bằng phương pháp Taguchi ....................................... 28


3.3

Kết quả thí nghiệm ........................................................................................... 30

3.4

Đánh giá mức độ ảnh hưởng của các thông số đầu vào đến cường độ chịu nén

của bê tơng geopolymer ............................................................................................. 36
3.5

Tối ưu hóa cường độ chịu nén của bê tông geopolymer .................................. 41

3.6

Đánh giá mức độ ảnh hưởng của các thông số đầu vào đến cường độ chịu kéo

gián tiếp (ép chẻ) của bê tông geopolymer ................................................................ 45
3.7

Tối ưu hóa cường độ chịu kéo gián tiếp của bê tông geopolymer ................... 50

3.8

Đánh giá mức độ ảnh hưởng của các thông số đầu vào đến giá thành của từng

cấp phối ...................................................................................................................... 53
3.9

Tối ưu hóa giá thành của bê tông geopolymer ................................................. 57


CHƯƠNG 4:

KIỂM NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ ................................................... 61

4.1. Kết quả kiểm nghiệm .......................................................................................... 61
4.2. Kết hợp GRA - Taguchi tối ưu hóa đa mục tiêu ................................................. 62
4.3. Tối ưu hóa cấp quan hệ xám ............................................................................... 65
4.4. Đánh giá kết quả.................................................................................................. 67
CHƯƠNG 5:

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI .......................... 68

5.1. Kết luận ............................................................................................................... 68
5.2. Hướng phát triển đề tài........................................................................................ 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………….…….………..………………………………….70

xvi


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Thành phần vật lý của tro bay. ...................................................................... 12
Bảng 2.2: Chỉ tiêu chất lượng tro bay dùng cho bê tông và vữa. .................................. 13
Bảng 3.1: Đặc tính của cát dùng cho bê tơng. ............................................................... 24
Bảng 3.2: Thành phần của hạt cát. ................................................................................. 24
Bảng 3.3: Thành phần hóa học của tro bay Formosa. ................................................... 25
Bảng 3.4: Bảng trực giao của các yếu tố ảnh hưởng trong thành phần cấp phối. ......... 27
Bảng 3.5: Bậc tự do của ma trận thí nghiệm. ................................................................ 28
Bảng 3.6: Bảng ma trận thí nghiệm Taguchi. ................................................................ 29
Bảng 3.7: Bảng kết quả thực nghiệm cường độ chịu nén, chịu kéo gián tiếp. .............. 32

Bảng 3.8: Bảng tổng hợp vật liệu trong mỗi cấp phối. .................................................. 33
Bảng 3.9: Bảng giá tiền mỗi cấp phối thí nghiệm cho 01m3 bê tơng. ........................... 34
Bảng 3.10: Bảng giá trị và tỷ số S/N của các chỉ tiêu. .................................................. 35
Bảng 3.11: Bảng ANOVA trị số cường độ chịu nén ..................................................... 36
Bảng 3.12: Mức độ ảnh hưởng của các thông số đến cường độ chịu nén. .................... 37
Bảng 3.13: Bảng ANOVA trị số tỷ số S/N của cường độ chịu nén. ............................. 41
Bảng 3.14: Mức độ ảnh hưởng các thông số đến tỷ số S/N của cường độ chịu nén. .... 42
Bảng 3.15: Bảng ANOVA trị số cường độ chịu kéo gián tiếp. ..................................... 45
Bảng 3.16: Mức độ ảnh hưởng của các thông số đến cường độ chịu kéo gián tiếp. ..... 46
Bảng 3.17: Bảng ANOVA trị số tỷ số S/N của cường độ chịu kéo gián tiếp. .............. 50
Bảng 3.18: Mức độ ảnh hưởng các thông số đến tỷ số S/N của cường độ chịu kéo. .... 51
Bảng 3.19: Bảng ANOVA trị số giá thành 01m3 bê tông.............................................. 54
Bảng 3.20: Mức độ ảnh hưởng của các thông số đến giá thành 1m3 bê tông ................ 54
Bảng 3.21: Bảng ANOVA trị số tỷ số S/N của giá thành. ............................................ 58
Bảng 3.22: Sự ảnh hưởng của các thông số đến tỷ số S/N của giá thành...................... 58
Bảng 3.23: Giá tiền cấp phối cho 01 m3 bê tông geopolymer. ...................................... 60

xvii


Bảng 4.1: Bảng cấp phối tối ưu của các thông số.......................................................... 61
Bảng 4.2: Bảng cấp phối thực nghiệm........................................................................... 61
Bảng 4.3: Bảng giá trị kết quả thực nghiệm. ................................................................. 62
Bảng 4.4: Hệ số thơng số đầu ra chuẩn hóa và độ sai lệch dãy tham chiếu. ................. 63
Bảng 4.5: Bảng hệ số quan hệ xám  0,i k  . ................................................................... 64
Bảng 4.6: Bảng ANOVA trị số hệ số cấp độ quan hệ xám. .......................................... 65
Bảng 4.7: Mức độ ảnh hưởng của các thông số đến hệ số cấp độ quan hệ xám. .......... 65
Bảng 4.8: Bảng ANOVA trị số tỷ số S/N của cấp quan hệ xám. .................................. 66
Bảng 4.9: Sự ảnh hưởng của các thông số đến tỷ số S/N của cấp quan hệ xám. .......... 66
Bảng 4.10: Bảng giá trị kết quả thực nghiệm GRA – Taguchi. .................................... 67


xviii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 1.1: Khối bê tơng làm từ xi măng polymer vơ cơ “xanh”. ..................................... 1
Hình 2.1: Tinh thể Geopolymer....................................................................................... 8
Hình 2.2: Cấu trúc Poly (Sialates) theo Davidovits [1]................................................... 9
Hình 2.3: Q trình hoạt hóa vật liệu Aluminosilicate [1]. ........................................... 10
Hình 2.4: Tro bay. ......................................................................................................... 11
Hình 2.5. Cấu trúc SEM của vi hạt tro bay. .................................................................. 12
Hình 2.6: Dung dịch thủy tinh lỏng và dung dịch NaOH.............................................. 14
Hình 2.7: Mơ hình tối ưu theo phương pháp Taguchi. .................................................. 15
Hình 2.8: Ảnh hưởng của độ nhiễu lên kết quả theo tỷ số S/N [17]. ............................ 17
Hình 2.9: Sơ đồ quy trình thực hiện. ............................................................................. 18
Hình 3.1: Cốt liệu lớn và cốt liệu nhỏ. .......................................................................... 23
Hình 3.2: Natri Hydroxit dạng vảy nến. ........................................................................ 25
Hình 3.3: Mơ hình các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bê tơng geopolymer. ............. 27
Hình 3.4: Khn đúc mẫu thí nghiệm. .......................................................................... 30
Hình 3.5: Máy nén mẫu và tủ sấy mẫu. ......................................................................... 30
Hình 3.6: Sơ đồ quy trình thí nghiệm. ........................................................................... 31
Hình 3.7: Ảnh hưởng của các thông số đầu vào đến cường độ chịu nén. ..................... 37
Hình 3.8: Sự tương tác giữa các thơng số đầu vào đến cường độ chịu nén. ................. 38
Hình 3.9: Ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến cường độ chịu nén. ......................... 38
Hình 3.10: Ảnh hưởng của tỷ lệ AL/FA đến cường độ chịu nén. ................................. 39
Hình 3.11: Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến cường độ chịu nén. ............................ 39
Hình 3.12: Ảnh hưởng của tỷ lệ SS/SH đến cường độ chịu nén. .................................. 40
Hình 3.13: Ảnh hưởng của thời gian đến cường độ chịu nén. ...................................... 40
Hình 3.14: Ảnh hưởng của các thông số đến tỷ số S/N của cường độ chịu nén. .......... 42
Hình 3.15: Sự tương tác của các thông số đầu vào đến S/N của cường độ chịu nén. ... 43


xix


Hình 3.16: Ảnh hưởng của các thơng số đầu vào đến cường độ chịu kéo gián tiếp. .... 46
Hình 3.17: Sự tương tác giữa các thông số đến cường độ chịu kéo gián tiếp. .............. 47
Hình 3.18: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến cường độ chịu kéo......................................... 47
Hình 3.19: Ảnh hưởng của tỷ lệ SS/SH đến cường độ chịu kéo. .................................. 48
Hình 3.20: Ảnh hưởng của thời gian đến cường độ chịu kéo. ...................................... 48
Hình 3.21: Ảnh hưởng của tỷ lệ AL/FA đến cường độ chịu kéo. ................................. 49
Hình 3.22: Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến cường độ chịu kéo. ............................ 49
Hình 3.23: Ảnh hưởng của các thơng số đến tỷ số S/N của cường độ chịu kéo. .......... 51
Hình 3.24: Sự tương tác của các thơng số đến S/N của cường độ chịu kéo. ................ 52
Hình 3.25: Ảnh hưởng của các thông số đầu vào đến giá thành. .................................. 55
Hình 3.26: Sự tương tác giữa các thơng số đầu vào đến giá thành. .............................. 55
Hình 3.27: Ảnh hưởng của tỷ lệ SS/SH đến giá tiền. .................................................... 56
Hình 3.28: Ảnh hưởng của tỷ lệ AL/FA đến giá tiền. ................................................... 56
Hình 3.29: Ảnh hưởng của thời gian dương hộ đến giá tiền. ........................................ 56
Hình 3.30: Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến giá tiền. .............................................. 57
Hình 3.31: Ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ đến giá tiền. ......................................... 57
Hình 3.32: Ảnh hưởng của các thông số đầu vào đến tỷ số S/N của giá tiền. .............. 59
Hình 3.33: Sự tương tác của các thông số đầu vào đến S/N của giá tiền. ..................... 59
Hình 4.1: Ảnh hưởng của các thơng số đến tỷ số S/N của cấp quan hệ xám. ............... 66

xx


DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT
CM - Concentration of mol


Nồng độ mol

AL/FA – Alkaline/Fly ash

Tỷ lệ dung dịch hoạt hóa/tro bay

SS/SH – Sodium Silicate/Sodium Hydroxyde

Tỷ lệ dung dịch thủy tinh lỏng/NaOH

MSD - Mean Square Deviation

Độ lệch trung bình bình phương

GRA - Grey relational analysis

Phân tích quan hệ xám

dof - degree of freedom

Bậc tự do

S/N - Signal to Noise ratio

Tỷ số tín hiệu/nhiễu

SEM - Scanning electron microscopy

Kính hiển vi điện tử


ANOVA - Analysis of variance

Phân tích phương sai

xxi



CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN

1.1 Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu
1.1.1 Mơi trường – vấn đề chung của tồn cầu
Cùng với tốc độ phát triển xã hội như hiện nay, nó kéo theo nhiều vấn đề,
một trong những vấn đề đặc biệt quan trọng đó chính là ơ nhiễm mơi trường. Kinh
tế phát triển kéo theo lượng rác thải ra môi trường ngày càng nhiều, làm cho môi
trường sống đang bị ơ nhiễm một cách trầm trọng.
Có nhiều biện pháp làm giảm ô nhiễm môi trường như là: Trồng nhiều cây
xanh, tận dụng năng lượng mặt trời để sử dụng, biến thức ăn thừa thành phân bón,
hạn chế sử dụng túi ni lon, … đặc biệt là tái chế chất thải thành vật liệu xây dựng,
một nhóm nghiên cứu đến từ đại học Teknologi MARA ở Malaysia đã sử dụng vật
liệu tro bay, cốt liệu tái chế và nhôm ở thể sợi để tạo ra “bê tông xanh” thân thiện với
mơi trường, nó có tác dụng và lợi ích rất lớn trong sự phát triển của xã hội và với
môi trường sống của chúng ta.

Hình 1.1: Khối bê tơng làm từ xi măng polymer vơ cơ “xanh”.
1.1.2 Tìm kiếm và phát triển nguồn vật liệu xây dựng cho tương lai
Ngành công nghiệp xây dựng đã và đang sử dụng lượng lớn nguồn tài nguyên
thiên nhiên, các nguyên liệu tự nhiên để chế tạo xi măng truyền thống như đá vôi, đất

sét đang bị sử dụng quá mức và có nguy cơ thiếu hụt trong tương lai gần. Vì vậy,
ngày nay con người khơng ngừng tìm kiếm, cải tiến và hồn thiện những vật liệu mới

1


thân thiện với môi trường nhưng vẫn đảm bảo chất lượng. Việc khám phá và tìm
kiếm nguồn vật liệu mới là mục tiêu mũi nhọn của các nhà khoa học nhằm tìm ra
nguồn vật liệu xây dựng cho tương lai trước bối cảnh các nguồn tài nguyên đang bị
khai thác cạn kiệt.
Polymer vơ cơ đang dần khẳng định vị trí của mình trong khoa học cơng
nghệ vật liệu, vì loại vật liệu này khơng chỉ đạt được các tính chất tương tự hoặc tốt
hơn so với các loại vật liệu sử dụng chất kết dính truyền thống mà cịn tận dụng
được chất thải công nghiệp, bảo vệ nguồn nước khỏi bị ô nhiễm và giảm sự phát tán
chất thải ra mơi trường. Bê tơng polymer vơ cơ hay cịn gọi là Geopolymer với
lượng khí thải CO2 thấp hơn bê tơng truyền thống nhưng có thể tạo ra các cơ sở hạ
tầng có tuổi thọ hàng trăm năm đồng thời mang lại nhiều ưu điểm trong việc tăng
độ bền, khả năng chống ăn mòn, cường độ cao cho kết cấu. Bên cạnh đó, chất kết
dính geopolymer cũng tận dụng các phế thải của q trình sản xuất cơng nghiệp như
tro bay của nhà máy nhiệt điện chạy than; xỉ lò của nhà máy luyện gang, thép, ...
1.1.3 Tối ưu hóa thành phần cấp phối và phương pháp Taguchi
Việc tính tốn cấp phối bê tơng rất quan trọng vì nó quyết định chất lượng
của bê tơng cũng như giá thành. Đã có nhiều nghiên cứu về cấp phối bê tông trên
thế giới cũng như ở Việt Nam. Nhìn chung, những phương pháp này đều có phạm
vi ứng dụng riêng, đều đưa ra được quy trình tính tốn có xét đến tỷ lệ tối ưu giữa
các thành phần vật liệu nhằm tiết kiệm cốt liệu nhưng vẫn đảm bảo cường độ thiết
kế. Tuy nhiên, đa số các phương pháp đều sử dụng những cách tính tốn khá phức
tạp, sử dụng các bảng tra, những phần mềm hỗ trợ hoặc có nhiều hệ số kinh nghiệm
cần chọn trong q trình tính tốn,... điều này dẫn đến khó khăn trong q trình thiết
kế và việc ứng dụng các phương pháp này sẽ khơng cịn mang lại hiệu quả cao.

Đối với bê tông thông thường quy trình thiết kế cấp phối tương đối đơn giản,
chi phí thí nghiệm cũng khơng nhiều. Tuy nhiên, đối với bê tông geopolymer do phải
xác định cấp phối sao cho thỏa mãn đồng thời các yêu cầu kỹ thuật, các nhà nghiên
cứu thường đang phải tốn rất nhiều công sức, kinh phí để làm thí nghiệm. Chính vì
vậy đề tài này sử dụng phương pháp Taguchi để tìm ra thành phần cấp phối tối ưu

2


cho bê tông Geopolymer nhằm thỏa mãn các yêu cầu về cường độ, giảm giá thành
cho kết cấu nhưng số lần thí nghiệm phải ít nhất để giảm chi phí thí nghiệm.
Để giải quyết phần nào những vấn đề cấp thiết nêu trên thì đề tài nghiên cứu
“Tối ưu hóa thành phần cấp phối của bê tông Geopolymer bằng phương pháp
Taguchi” đã được lựa chọn.
1.2 Tình hình nghiên cứu
1.2.1 Khái niệm về Geopolymer
Hiện nay, đã có những cảnh báo về vấn đề ơ nhiễm mơi trường do rác thải,
khí thải và hiện tượng trái đất nóng dần do hệ quả của hiệu ứng nhà kính. Một trong
những ngun nhân đóng góp một lượng lớn khí CO2 vào khí quyển là cơng nghiệp
sản xuất xi măng truyền thống. Theo ước tính của một số tác giả, sản xuất 1 tấn xi
măng pooc lăng đồng nghĩa với việc thải ra 1 tấn khí CO2 từ đá vơi và than đốt.
Chính vì vậy, một số nước đã khuyến khích phát triển một loại chất kết dính mới có
thể thay thế xi măng pooc lăng truyền thống, đó là xi măng polime hay cịn gọi là
“Geopolymer - cement”. Bản chất cơ bản của Geopolymer là một polymer vô cơ, đã
được các tác giả trên thế giới nghiên cứu từ những năm 70 của thế kỷ XX. Đi từ
nguyên liệu thô là những phế thải trong cơng nghiệp như tro bay, xỉ lị, rác thải trong
xây dựng,… qua xử lý và phối trộn với phụ gia hoạt tính ở tỉ lệ thích hợp, tạo thành
một sản phẩm kết dính có thể thay thế hồn tồn cho xi măng truyền thống. Về mặt
kinh tế, giá thành của 1 tấn tro bay hoặc xỉ lò rẻ hơn nhiều lần so với giá của 1 tấn xi
măng. Vì vậy sau khi tính cả giá của dung dịch kiềm kích hoạt thì giá của bê tơng

geopolymer sẽ thấp hơn khoảng 10-30% so với giá của bê tông xi măng, nên loại vật
liệu này có thể cạnh tranh với xi măng pooc lăng đang có trên thị trường.
Về khả năng chịu lực, bê tơng geopolymer sử dụng tro bay có thể cho cường
độ cao sau khi phản ứng kiềm (20-30 MPa sau 48 giờ).
Về tính bền, bê tơng geopolymer được cho là chịu nhiệt tốt cả trong điều
kiện môi trường thường và khắc nghiệt, có khả năng chịu ăn mịn hóa học cực tốt.
Khả năng gắn kết với cốt thép của bê tông geopolymer đã được nghiên cứu
và so sánh là tương đương hoặc cao hơn bê tông xi măng pooc lăng truyền thống.

3


1.2.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước
J. Davidovits [1] đã nghiên cứu ra vật liệu geopolymer cùng với các tính chất
hóa lý của vật liệu. Những loại geopolymer này dựa vào q trình nhiệt hoạt hóa
các vật liệu tự nhiên hoặc sản phẩm của công nghiệp nhằm cung cấp nguồn vật liệu
silic (Si) và nhơm (Al) hịa tan với dung dịch kiềm kích hoạt, sau q trình trùng
hợp tạo thành chuỗi phân tử có trật tự, ổn định.
M.J.A. Mijarsh và cộng sự [2] đã sử dụng phương pháp Taguchi đánh giá 6
yếu tố đầu vào cùng 5 cấp độ để tìm ra cấp phối tối ưu. Kết quả cho thấy cường độ
chịu nén đạt 47,27 ± 5,0 MPa sau 7 ngày. Các tính chất của hỗn hợp tối ưu cịn
được phân tích thêm thơng qua nhiễu xạ tia X và quang phổ hồng ngoại biến đổi.
Mohammad Javad Khalaj [3] đã nghiên cứu về độ bền chịu kéo của bê tông
geopolymer sử dụng xỉ thép gia cố bằng sợi thép và áp dụng phương pháp Taguchi
để xác định các thông số và điều kiện tối ưu của chúng. Kết quả đánh giá bằng
phương pháp phân tích phương sai (ANOVA) cho rằng với nồng độ natri hydroxit
14 M, sợi thép chiếm 5%, mẫu được bảo dưỡng 14 ngày cho cường độ chịu kéo
8,87 ± 1,71 MPa.
Ahmer Ali Siyan và cộng sự [4] đã tiến hành các thí nghiệm được thiết kế
theo phương pháp Taguchi để nghiên cứu về sự ảnh hưởng các thông số của bê tông

sử dụng tro bay dựa trên các thiết lập về thời gian được cài đặt bởi thiết bị Vicat
Needle. Kết quả cho thấy với tỷ lệ Si / Al là 1,8, tỉ lệ Na / Al là 1,0, tỷ số W / S là
0,2 và nhiệt độ 80°C sẽ làm cho q trình polymer hóa xảy ra nhanh hơn.
A.M.Mustafa và các cộng sự [5] đã giới thiệu về cơng thức hóa học cấu
thành, quy luật hình thành và cấu trúc vi mô của Geopolymer. Báo cáo chỉ ra q
trình polymer hóa bao gồm ba giai đoạn: (1) hịa tan các ngun tử Si và Al thơng
qua hoạt động của các ion hydroxit, (2) ngưng tụ các ion tiền thân thành monomer,
(3) quá trình trùng hợp cấu trúc phức hợp monomer.
1.2.3 Tình hình nghiên cứu trong nước
Tống Tơn Kiên và cộng sự [10] đã trình bày q trình hình thành cấu trúc,
các đặc tính và ứng dụng của bê tông geopolymer và đề cập đến gepolymer là sản

4


phẩm của q trình phản ứng giữa vật liệu có nguồn gốc silic và nhôm với dung
dịch kiềm, vật liệu này có thể thay thế xi măng trong bê tơng.
Nguyễn Văn Dũng [11] nghiên cứu chế tạo bê tông geopolymer từ tro bay,
xác định cường độ và các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ của bê tông geopolymer.
Phan Đức Hùng và Lê Anh Tuấn [12] đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ
cao đến cường độ vữa geopolymer cũng như ảnh hưởng của chất xúc tác sinh nhiệt
đến quá trình geopolymer hóa của vữa. Kết quả cho thấy sau q trình hoạt hóa thì
thay thế tro bay bằng 20-60% silicafume và 20% tro trấu cho cường độ tốt hơn.
Phan Đức Hùng và Lê Anh Tuấn [13] đã tái chế các loại phế thải xây dựng
nhằm thay thế cốt liệu tự nhiên cho các hạng mục xây dựng như móng, nền đường
giao thơng. Với tỷ lệ phối trộn, kích cỡ hạt và độ ẩm hợp lý, hỗn hợp phế thải tái
chế từ bê tông thải và gạch thải đạt độ đặc chắc cao, khối lượng thể tích lớn nhất và
khả năng chịu lực như cường độ, chỉ số sức chịu tải CBR (California bearing ratio)
và mô đun đàn hồi đạt giá trị tối ưu.
Đỗ Văn Vũ [14] cho rằng quy hoạch thực nghiệm là cơ sở phương pháp luận

của nghiên cứu thực nghiệm hiện đại. Quy hoạch thực nghiệm là tập hợp các tác
động nhằm đưa ra chiến thuật làm thực nghiệm, từ giai đoạn đầu tiên đến giai đoạn
kết thúc của quá trình nghiên cứu đối tượng. Cơ sở toán học nền tảng là thống kê
với hai lĩnh vực quan trọng là phân tích phương sai và phân tích hồi qui. Cơng cụ
này rất hữu ích trong việc giải quyết các vấn đề kỹ thuật, tối ưu hóa sản phẩm.
Phan Đức Hùng và Lê Anh Tuấn [15] cho biết phương pháp Taguchi được sử
dụng để thiết kế các thí nghiệm và phân tích hồi quy đa biến, là một trong số những
công cụ quan trọng được sử dụng cho thiết kế tối ưu trong sản xuất, phương pháp
này đánh giá mô phỏng, các thực nghiệm để kiểm tra sự biến thiên của một tập hợp
các biến số ứng với các thông số điều khiển bằng cách xem xét các thí nghiệm trong
mảng trực giao với mục đích để đạt được các thiết lập tối ưu.
Ngoài các tác phẩm, đề tài nghiên cứu trên, cịn có nhiều bài viết của nhiều
tác giả đăng trên Tạp chí, nhiều bài tiểu luận, luận văn về đề tài này được đánh giá
rất cao, điển hình như: Đào Văn Đơng (2009), Vật liệu “xanh” và bền vững – xu

5


hướng để phát triển xây dựng, Tạp chí Khoa học công nghệ Xây dựng; Phan Đức
Hùng, Lê Anh Tuấn (2015), Ảnh hưởng của chất xúc tác sinh nhiệt đến quá trình
Geopolymer hóa của vữa, Tạp chí Khoa học cơng nghệ xây dựng số 02; Nguyễn
Thắng Xiêm (2013), khả năng ứng dụng tro bay làm phụ gia trong vữa và bê tơng
trên nền Geopolymer, Tạp chí khoa học – cơng nghệ thủy sản số 01; Nguyễn Hữu
Lộc (2011), Qui hoạch và phân tích thực nghiệm, …
Trong đề tài nghiên cứu này sử dụng những cơng trình nghiên cứu khoa học,
những bài báo trên làm tài liệu tham khảo.
1.3 Mục tiêu của đề tài
- Đánh giá mức độ ảnh hưởng của các yếu tố thành phần trong cấp phối đến
các chỉ tiêu về cường độ chịu nén, chịu kéo gián tiếp và giá thành.
- Tối ưu hóa đơn mục tiêu cho từng yếu tố đầu ra.

- Tối ưu hóa đa mục tiêu nhằm tìm ra một cấp phối thỏa mãn nhiều tiêu chí.
1.4 Nhiệm vụ của đề tài
Đề tài sử dụng phương pháp Taguchi để thiết kế ma trận thí nghiệm, sau đó
tiến hành thí nghiệm nhằm xác định kết quả chỉ tiêu đầu ra để tính tốn giá trị tỷ số
S/N, từ đó đánh giá mức độ ảnh hưởng của các yếu tố thành phần trong cấp phối
đến các chỉ tiêu về cường độ chịu nén, chịu kéo gián tiếp và giá thành.
Trên cơ sở đánh giá đó, dựa vào lý thuyết quy hoạch thực nghiệm để tính
tốn cấp phối tối ưu cho từng yếu tố đầu ra và cuối cùng là hướng đến tối ưu một
cấp phối thỏa mãn nhiều tiêu chí cùng lúc.
Sau đó kết quả tối ưu hóa được thí nghiệm để kiểm chứng độ chính xác.
1.5 Phương pháp nghiên cứu
Với mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu nêu trên, đề tài được thực hiện trên cơ
sở kết hợp phương pháp Taguchi với nghiên cứu thực nghiệm.
1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Bổ sung và hồn chỉnh thêm kiến thức lý thuyết về cơng nghệ geopolymer.
Kết quả nghiên cứu là các sản phẩm xây dựng có thể góp phần giảm thiểu trữ
lượng phế thải công nghiệp, tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên và bảo vệ môi trường.

6


CHƯƠNG 2:

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Công nghệ Geopolymer
Bê tông geopolymer là q trình phản ứng tạo chất kết dính giữa dung dịch
kiềm và các loại vật liệu có chứa hàm lượng lớn hợp chất silic và nhơm. Chất kết
dính này cũng có thể gọi là chất kết dính kiềm hoạt hóa.
2.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển bê tơng Geopolymer

Purdon (1940s) đã sử dụng xỉ lị cao được kích hoạt bằng dung dịch hydroxit
natri để chế tạo chất kết dính kiềm hoạt hóa [7]. Theo ơng, q trình phát triển cấu
trúc gồm 2 bước: Trước tiên xảy ra quá trình giải phóng các hợp chất nhơm - silic
và hydroxit canxi. Sau đó xảy ra sự hydrat hóa nhơm và silic đồng thời tái tạo dung
dịch kiềm. Tuy nhiên, có người cho rằng Gluskhovsky là người đầu tiên đã khảo sát
loại chất kết dính được sử dụng trong xây dựng cơng trình ở thời kỳ La Mã và Ai
cập cổ đại, các cơng trình này được tạo nên bởi hợp chất hydro canxi aluminat
(giống như một loại xi măng poóc lăng) và có pha thủy tinh analcite.
Shi và Day (1995) cho rằng khi sử dụng chất kiềm kích hoạt là Na2O.nSiO3
thì cường độ chịu nén có thể đạt 160 MPa sau 90 ngày bảo dưỡng ở nhiệt độ trong
phòng [8].
Nổi bật là tác giả người Pháp Davidovits, ông đã nghiên cứu phát triển và
được nhận bằng sáng chế về chất kết dính Mêta cao lanh sử dụng kiềm kích hoạt,
sau này gọi là Geopolymer (1978). Theo Davidovits, geopolymer là một loại vật
liệu rắn tổng hợp từ nguyên liệu aluminosilicate với một dung dịch kiềm để tạo ra
sản phẩm bền và có cường độ. Nguyên liệu để chế tạo vật liệu geopolymer gồm hai
thành phần chính là nguyên liệu ban đầu và chất kiềm hoạt hóa. Nguyên liệu ban
đầu thường ở dạng aluminosilicate nhằm cung cấp nguồn Si và Al cho q trình
geopolymer hóa. Chất kiềm hoạt hóa là dung dịch NaOH và thủy tinh lỏng natri
silicat nhằm tạo môi trường kiềm và thực hiện phản ứng geopolymer hóa.

7


``

Hình 2.1: Tinh thể Geopolymer.
Có chín loại geopolymer khác nhau, nhưng loại có khả năng ứng dụng nhiều
nhất trong xây dựng là loại vật liệu alumo silicat. Những loại geopolymer này dựa
vào q trình nhiệt hoạt hóa các vật liệu tự nhiên (như Mê ta cao lanh) hoặc sản

phẩm của cơng nghiệp (như tro bay, xỉ lị) nhằm cung cấp nguồn vật liệu silic (Si)
và nhơm (Al) sẽ được hịa tan với dung dịch kiềm kích hoạt rồi sau đó thực hiện quá
trình trùng hợp tạo thành chuỗi phân tử tạo đá chất kết dính.
2.1.2 Cơ sở khoa học của cơng nghệ geopolymer
Chất kết dính Geopolymer được tổng hợp từ phản ứng đa trùng ngưng giữa
các khoáng aluminosilicate oxides và dung dịch alkali metal silicate trong điều kiện
môi trường kiềm cao. Davidovist cho rằng, các phản ứng tổng hợp Geopolymer thì
chủ yếu phụ thuộc vào các ion Nhơm (Al), nồng độ kiềm trong dung dịch mà nó
khiến cho cấu trúc tinh thể Geopolymer và phản ứng hóa học thay đổi theo, trong
cấu trúc silicate đóng vai trị xương sống cho phân tử. 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 là 2.
Sản phẩm tổng hợp từ các aluminosilicate là những polymer vơ cơ, có xương
là các ngun tố Si - O - Al, có cấu trúc vơ định hình đến nửa kết tinh, cơ bản có
những loại như Hình 2.2.

8


Hình 2.2: Cấu trúc Poly (Sialates) theo Davidovits [1].
Vật liệu polymer từ alumino silicate tạo thành từ mạng lưới polysialate trên cơ
sở các tứ diện SiO4 và AlO4 được nối xen kẹp với nhau bằng các nguyên tố oxy.
Những ion dương Na+, K+, Li+, Ca++, Ba++, NH4+, H3O+ hiện diện trong các hốc
của khung để cân bằng điện tích của Al+.
Cơng thức kinh nghiệm của polysialate:

Mn[-(SiO)2z - AlO2]n.wH2O
Trong đó: M – các ion kim loại kiềm hay kiềm thổ.
n – mức độ trùng ngưng của phản ứng.
z – có giá trị 1,2,3.

w – số phân tử nước.
Q trình đơng rắn của Geopolymer cũng dựa trên phản ứng này. Khác với
cơ chế đóng rắn của xi măng pooc lăng là quá trình kết tinh trong nước của các
silicate canxi với kích thước phân tử SiO3Ca, Geopolymer với cơ chế đóng rắn là
q trình polymer hóa với kích thước phân tử dài bằng 10.000 lần phân tử SiO3Ca
của xi măng pooc lăng.
Quá trình tổng hợp Geopolymer có thể được mơ tả thơng qua những bước
như Hình 2.3.

9


Hình 2.3: Q trình hoạt hóa vật liệu Aluminosilicate [1].
Theo Glukhovsky, cơ chế động học giải thích q trình đơng kết và rắn chắc
của chất kết dính kiềm hoạt hóa bao gồm các phản ứng phân hủy nguyên liệu dạng
cấu trúc ổn định thấp và phản ứng nội tại. Trước tiên là q trình bẻ gãy các liên kết
cộng hóa trị Si-O-Si và Al-O-Si khi nồng độ pH của dung dịch kiềm tăng lên. Vì thế
những nhóm ngun tố này chuyển sang hệ keo, sau đó xảy ra sự tích tụ các sản
phẩm bị phá hủy với phản ứng nội tại giữa chúng, tạo ra một cấu trúc ổn định và
cuối cùng là q trình hình thành cấu trúc đơng đặc.
Nhìn chung các sản phẩm được tạo ra trong quá trình Geopolymer hóa tùy
thuộc vào sự phá vỡ cấu trúc của tro bay trong khoảng thời gian đầu. Cuối cùng là
q trình ngưng kết, tạo nên cấu trúc chuỗi có trật tự tạo ra sản phẩm có cường độ
cơ học cao.
Các q trình phản ứng tạo ra chất kết dính Geopolymer diễn ra khá phức
tạp, có rất nhiều q trình phản ứng xảy ra đồng thời mà rất khó có thể nhận biết
được. Các bước phản ứng không diễn ra theo trình tự mà hầu như diễn ra cùng lúc
và chồng lắp vào nhau.

10



2.1.3 Tro bay (Fly Ash)
Tro bay là thành phần mịn nhất của tro than, là sản phẩm phế thải được tạo ra
trong quá trình đốt cháy than ở các nhà máy nhiệt điện. Tro bay được thu thập và
phân loại bằng các luồng khí phân loại, những hạt to rơi xuống đáy và những thành
phần hạt nhỏ hơn sẽ được thu gom ở cuối đường ống khói bằng phương pháp kết
sương tĩnh điện hoặc máy thu chuyên dụng bằng phương pháp lốc xốy.

Hình 2.4: Tro bay.
Tro bay là một puzzolan nhân tạo với các thành phần chính là các oxit silic
(SiO2), oxit nhôm (Al2O3), oxit sắt (Fe2O3), canxi oxit (CaO), magie oxit (MgO).
Hàm lượng các thành phần này phụ thuộc vào loại than sử dụng ban đầu, màu sắc
của tro bay cũng phụ thuộc vào hàm lượng các hợp chất có trong tro bay. Đường
kính của phần lớn các hạt nằm trong khoảng 1µm đến 20µm và hàm lượng than
chưa cháy thường yêu cầu không được vượt quá 5% khối lượng tro bay.
Thành phần cũng như tỉ lệ thành phần hóa học của tro bay được quy định tại
tiêu chuẩn ASTM 618. Theo tiêu chuẩn, tro bay thơng dụng có hai loại chủ yếu là
loại F và loại C. Tro bay loại F có hàm lượng CaO < 6%, thu được từ việc đốt than
antraxit hoặc than chứa bitum, có hàm lượng than chưa cháy chiếm khoảng 2 - 10%,
có tính chất của puzzolan và khơng có khả năng tự đóng rắn. Tro bay loại C có hàm
lượng CaO > 6%, thường bằng 15-35%, đó là sản phẩm đốt than linhit hoặc than

11


chứa bitum, có hàm lượng than chưa cháy chiếm ít hơn 2%, vừa có tính chất của
puzzolan vừa có khả năng tự đóng rắn tương tự như xi măng.
Bảng 1.1: Thành phần vật lý của tro bay.
Thành phần

vật lý
thí nghiệm

Khối
lượng
riêng
(g/cm3)

Tiêu chuẩn
áp dụng

TCVN
4030-86

Phả Lại

2,74

ASTM
C311,
TCVN
6016-95
88

Formosa

2,4

93,5


Hàm lượng
lọt sàng 0.05
mm (%)

Chỉ số hoạt
tính cường độ
sau 28 ngày
(%)
ASTM C311,
TCVN 601695
85
90,7

Chỉ số hoạt
Lượng mất
tính cường
sau khi
độ sau 7
nung (g)
ngày (%)
ASTM
ASTM
C311,
C311,
TCVN
TCVN
6016-95
141-98
78,5
4,76

79,6

1,0

Ở Việt Nam, chủ yếu tro bay sử dụng được thải ra từ nhà máy nhiệt điện Phả
Lại (Nghệ An) và nhà máy nhiệt điện Formosa (Đồng Nai), ngồi ra cịn có một số
loại tro bay có xuất xứ từ Trung Quốc nhưng không được sử dụng phổ biến.

Hình 2.5. Cấu trúc SEM của vi hạt tro bay.
Ngoài ra, căn cứ vào tiêu chuẩn TCVN 10302:2014 tro bay dùng cho bê tông
và vữa xây phải đáp ứng các yêu cầu ở Bảng 2.2.

12


Bảng 2.2: Chỉ tiêu chất lượng tro bay dùng cho bê tông và vữa.
STT
1
2
3
4
5
6

Chỉ tiêu
Tổng hàm lượng ôxit SiO2 + Al2O3 +
Fe2O3, % khối lượng, không nhỏ hơn
Hàm lượng lưu huỳnh, hợp chất lưu
huỳnh tính quy đổi ra SO3, % khối lượng,
không lớn hơn

Hàm lượng canxi ôxit tự do CaOtd, %
khối lượng, không lớn hơn
Hàm lượng mất khi nung MKN, % khối
lượng, khơng lớn hơn
Hàm lượng kiềm có hại (kiềm hịa tan), %
khối lượng, khơng lớn hơn
Độ ẩm, % khối lượng, khơng lớn hơn

Loại
Tro
bay
F
C

Lĩnh vực sử dụng – Mức
a

b

c

d

70
45

F
C

3

5

5
5

3
6

3
3

F
C
F
C
F
C
F
C
F
C
F
C
F
C

2
12
5


4
15
9

4
8*
7

2
5*
5

1.5
3

Lượng sót sàng 45µm, % khối lượng,
25
34
40
18
khơng lớn hơn
Lượng nước u cầu so với mẫu đối
10
8
105
105
100
chứng, %, không lớn hơn
5
Hàm lượng ion Cl-, % khối lượng, khơng

9
0.1
0.1
lớn hơn
Hoạt độ phóng xạ tự nhiên Aeff, (Bq/kg)
của tro bay dùng
370
Đối với cơng trình nhà ở và cơng cộng,
10
khơng lớn hơn
Đối với cơng trình cơng nghiệp, đường đô
740
thị và khu dân cư, không lớn hơn
Khi đốt than Antraxit, có thể sử dụng tro bay với hàm lượng mất khi nung tương ứng:
lĩnh vực c tới 12%; lĩnh vực d tới 10 %, theo thỏa thuận hoặc theo kết quả thử nghiệm
được chấp nhận.
7

Một trong những lý do để sử dụng tro bay trong bê tông geopolymer là nhằm
tăng cường độ của bê tông trong quá trình ninh kết và tăng độ bền liên kết trong q
trình sử dụng. Trong q trình hydrat hóa, tro bay sẽ tác dụng với Canxi hidroxit để
tạo thành Canxi silicat và Canxi aluminat. Từ đó sẽ giúp giảm đi hiện tượng thấm
Canxi hidroxit (Ca(OH)2) vào trong bê tông và tăng khả năng chống thấm của bê
tơng. Tro bay có cấu trúc phân tử tinh vi hình cầu vì vậy nó sẽ cải thiện và tăng độ
bền của bê tơng vì tỷ lệ nước trên chất kết dính sẽ giảm.

13


2.1.4 Dung dịch hoạt hóa Sodium Hydroxyde và Sodium Silicate

Dung dịch Sodium Hydroxyde (NaOH) được sử dụng chủ yếu để làm chất
hoạt hóa kiềm pha với dung dịch thủy tinh lỏng như Natri silicat (Na2SO3) hoặc
Kali silicat (K2SO3). Hỗn hợp này đóng một vai trị cực kì quan trọng trong phản
ứng kiềm hóa và có tác dụng làm tan rã các thành phần khống của hạt tro bay.

Hình 2.6: Dung dịch thủy tinh lỏng và dung dịch NaOH.
Chức năng tách ion Al3+ và Si4+ trong dung dịch Natri hydroxit (NaOH) cũng
tương tự như trong dung dịch Kali hydroxit (KOH). Do đó dung dịch kiềm có
nhiệm vụ khử Nhơm và Silic trong các hạt tro bay ban đầu và từ đó quyết định đặc
tính độ cứng của Geopolymer, sự có mặt của dung dịch NaOH trong các phản ứng
giúp tăng tốc độ phản ứng và làm Gel tạo ra sẽ dẻo hơn. Gel được xem như sản
phẩm của việc trộn hỗn hợp dung dịch kiềm và thủy tinh lỏng, vì vậy trong Gel sinh
ra sẽ chứa rất nhiều nguyên tố Na và Al.
Dung dịch thủy tinh lỏng Sodium Silicate (Na2SiO3) đóng một vai trị quan
trọng trong q trình phản ứng tổng hợp chất kết dính Geopolymer. Tốc độ xảy ra
phản ứng sẽ cao khi dung dịch kiềm kích hoạt chứa các ion silicate hòa tan trong
dung dịch. Dung dịch thủy tinh lỏng trong dung dịch kiềm kích hoạt sẽ giúp q
trình tan rã các hạt tro bay sẽ diễn ra nhanh chóng hơn.

14