Metakaolin

Metakaolin   (højaktivt metakaolin) er et aluminiumsilikat , et kunstigt pulveragtigt materiale, et produkt af ristning ( dehydrering ) med efterfølgende formaling af beriget kaolinler .

Henter

Metakaolin opnås ved at riste kaolinit (udvundet i form af kaolinler) i temperaturområdet 500-800 ° C ifølge reaktionen:

[en]

Som et resultat af en endoterm dehydreringsreaktion dannes amorf metakaolinit (metakaolin).

Dehydreringstemperaturen afhænger af strukturen af ​​lagene af det oprindelige mineral. Ved opvarmning dehydrerer uordnet kaolinit ved temperaturer fra 530 til 570 °C, bestilt kaolinit ved temperaturer fra 570 til 630 °C. For at opnå pozzolan fra kaolinit er det nødvendigt at opnå næsten fuldstændig dehydrering uden overophedning, hvilket kan forårsage sintring med dannelse af ikke-reaktiv mullit og defekt Al-Si spinel [2] . Optimale aktiveringstemperaturer varierer fra 550 til 850°C, det optimale område er 650-750°C [3] . Sammenlignet med andre lermineraler har kaolinit et bredt temperaturområde mellem dehydrering og omkrystallisation, hvilket i høj grad favoriserer dannelsen af ​​metakaolin og anvendelsen af ​​termisk aktiveret kaolinler som puzzolaner.

Metakaolin er stabilt op til 925 °C, med en yderligere stigning i temperaturen kan det blive til krystallinsk lavaktiv mullit . Effektiviteten af ​​den efterfølgende brug af metakaolin som et additiv i beton afhænger af det korrekte valg og streng overholdelse af de teknologiske regimer for brænding og slibning [4] . Dehydreret forstyrret kaolinit udviser højere puzzolanaktivitet end bestilt [5] .

På Ruslands territorium er produktionen af ​​metakaolin i industriel skala blevet etableret.

Egenskaber

Metakaolin er et hvidt til gråligt beige eller pink pulver med en gennemsnitlig partikelstørrelse på 1-5 µm. Metakaolin-partikler har en lamelform, hvilket fører til et højt specifikt overfladeareal af metakaolin.

Fysiske og kemiske egenskaber af metakaolin [6] : specifik overflade - 1670 m 2 /kg; ægte densitet - 2,50 g/cm 3 ; rumvægt - 410 kg / m 3 ; normal tæthed - 46%; puzzolanaktivitet - 26 mg/g. I kommercielt tilgængelige produkter kan den specifikke overflade af metakaolin nå op til 15000-20000 cm 2 /g, puzzolanaktivitet op til mere end 1000 mg/g [7] [8] . En betydelig indvirkning på puzzolanaktiviteten og muligheden for at bruge metakaolin som et puzzolan-additiv udøves af dispergeringen af ​​kaolin [9] .

Ved sin kemiske natur adskiller metakaolin sig væsentligt fra et sådant aktivt mineraltilsætningsstof som mikrosilica, idet det er en blanding af amorf silica og aluminiumoxid.

På grund af den amorfe tilstand har metakaolin en høj puzzolanaktivitet af blandet aluminat-silica natur. Metakaolin er i stand til at binde alkalier til uopløselige neoplasmer, der i kemisk sammensætning ligner zeolitter og feldspat. Denne egenskab giver beskyttelse til cementmaterialer og -strukturer mod udblomstring og ødelæggelse som følge af den silikat-alkaliske reaktion [10] .

Den modificerende virkning af metakaolin i bindemiddelsammensætningerne manifesteres i en stigning i tætheden af ​​cementstenen på grund af mikrofyldning og binding (puzzolaneffekt) af hydreret kalk (portlandit), samt i at forbedre effektiviteten af ​​overfladeaktive stoffer , der indføres i blandinger.

Ansøgning

Metakaolin finder anvendelse som tilsætningsstof i beton og mørtler, herunder tørmørtler.

Ved brug af metakaolin til fremstilling af hydrauliske, højstyrke og specialbetoner er det muligt at opnå øgede fysiske, mekaniske og operationelle egenskaber af materialer med reduceret forbrug af cement og blødgørere. Ved produktion af meget mobil og selvkomprimerende samt finkornet selvnivellerende beton giver metakaolin blandt andet stabilisering af en blanding med højt vandindhold, eliminerer vandseparation og -separation.

Metakaolin i sig selv som mikrofiller har en positiv effekt på vedhæftningen af ​​opløsninger til de fleste typer underlag.

Metakaolin, der anvendes som et aktivt mineraltilsætningsstof i beton- og mørtelblandinger, øger vandbehovet betydeligt, hvilket ikke tillader det at blive brugt som individuelt tilsætningsstof i store doser. Selvom det på samme tid på grund af partiklernes udviklede form binder vand intensivt, hvilket fører til et betydeligt fald i vandseparationen af ​​blandinger [11] .

Ved at blande metakaolin med blødgørende-vand-reducerende additiver opnås organo-mineralske additiver med kompleks virkning. Det komplekse additiv giver en acceleration af cementhydrering og hærdning [12] , en stigning i styrke, vandbestandighed, frostbestandighed mv. Fint dispergerede lamellære partikler af metakaolin giver modificerede blandinger med høj plasticitet og modstandsdygtighed over for delaminering, såvel som fravær af klæbrighed til værktøjet. Disse egenskaber ved metakaolin er især værdifulde for meget mobile blandinger, såsom selvnivellerende gulvblandinger, selvkomprimerende beton og støbte reparations- og forankringsblandinger [10] .

Det høje indhold af amorft aluminiumoxid i metakaolin gør det muligt at bruge det som en af ​​komponenterne i komplekse ikke-krympende eller ekspanderende bindemidler. Der blev foreslået et komplekst additiv indeholdende metakaolin og gips [13] , som er en ekspanderende sammensætning af sulfoaluminattypen til at kontrollere svinddeformationer af højstyrkebetoner. Tilsætningsstoffet giver en forøgelse af betonblandingers vandtilbageholdelsesevne og betonens styrke.

Metakaolin kan bruges som modifikator til varmebestandig skumbeton [14] , som et tilsætningsstof i gipsbindemidler for at forbedre vandbestandigheden [15] .

Den lyse farve af metakaolin gør det muligt at bruge det i materialer baseret på hvid Portland cement eller gips, hvilket giver dekorative farvede materialer med øget pålidelighed og holdbarhed.

Litteratur

  1. Kirsanova A.A. Organo-mineralske modifikatorer baseret på metakaolin til cementbeton / L.Ya. Kramar // Byggematerialer. 2013. - nr. 11. - S. 54-57.
  2. Kramar L.Ya., Trofimov B.Ya., Gamaly E.A., Chernykh T.N., Zimich V.V. Modifikatorer til cementbeton og mørtler (tekniske egenskaber og virkningsmekanisme). / Chelyabinsk: Iskra Profi LLC, 2012. 202 s.
  3. Malolepshi Ya. Indflydelse af metakaolin på egenskaberne af cementmørtler / Ya. Malolepshi, 3. Pitel // Kemiske og mineralske tilsætningsstoffer i beton. - Kharkov: Farve, 2005. S. 61 -77.
  4. Caldarone M.A., Gruber K.A., Burg RG Højreaktivitet metakaolin: en ny generation af mineralblanding // Kegle. Int. - 1994. - Nr. 11. - S. 37-40.
  5. Batudaeva A.V., Kardumyan G.S., Kaprielov SS Højstyrke modificeret beton fra selvnivellerende blandinger // Beton og armeret beton. - 2005. - Nr. 4. - S. 14-18.
  6. Yakovlev G.I. et al. Om erfaringerne med at bruge metakaolin som et strukturerende additiv i cementkompositter [16] . // Bulletin for ESGUTU. 2021. - Nr. 2. - S.58-68.

Noter

  1. ↑ Putilin Yu.M., Belyakova Yu.A., Golenko V.P. osv. Syntese af mineraler. - M . : Forlaget "Nedra", 1987. - T. 2. - S. 144. - 256 s.
  2. ↑ Metakaolin med høj reaktivitet (HRM) . Advanced Cement Technologies, LLC . Metakaolin. Hentet 15. marts 2021. Arkiveret fra originalen 12. marts 2016.
  3. ↑ Snellings, R.; Mertens G.; Elsen J. (2012). "Supplerende cementholdige materialer". Anmeldelser i Mineralogi og Geokemi . 74 : 211-278. DOI : 10.2138/rmg.2012.74.6 .
  4. ↑ Pustovgar A.P., Buryanov A.F., Vasiliev E.V. Brugen af ​​metakaolin i tørre  byggeblandinger Stroitel'nye materialy. - 2010. - Nr. 10 . - S. 78-81 . — ISSN 0585-430X .
  5. ↑ Kakali, G.; Perraki T.; Tsivilis S.; Badogiannis E. (2001). "Termisk behandling af kaolin: virkningen af ​​mineralogi på den puzzolaniske aktivitet". Anvendt lervidenskab . 20 (1-2): 73-80. DOI : 10.1016/s0169-1317(01)00040-0 .
  6. ↑ Dvorkin L.I., Lushnikova N.V. Højstyrkebetoner baseret på støbte betonblandinger med et polyfunktionelt modificeringsmiddel indeholdende metakaolin  // Beton og armeret beton. - 2007. - Nr. 1 . - S. 2-7 . — ISSN 0005-9889 .
  7. ↑ Højaktivt metakaolin (HMC) . Hentet 14. marts 2021. Arkiveret fra originalen 15. maj 2021.
  8. ↑ Metakaolin MKZhL . Hentet 14. marts 2021. Arkiveret fra originalen 22. juni 2021.
  9. ↑ Platova R.A., Argynbaev T.M., Stafeeva Z.V. Indflydelse af spredning af kaolin fra Zhuravliny Log aflejringen på den puzzolaniske aktivitet af metakaolin  . - 2012. - Nr. 2 . - S. 75-80 . — ISSN 0585-430X .
  10. ↑ 1 2 Zakharov S.A., Kalachik B.S. Meget aktiv metakaolin - en moderne mineralmodifikator af cementsystemer  // Byggematerialer. - 2007. - Nr. 5 . - S. 56-57 .
  11. ↑ Dvorkin L.I., Lushnikova N.V. Højstyrkebetoner baseret på støbte betonblandinger med et polyfunktionelt modificeringsmiddel indeholdende metakaolin  // Beton og armeret beton. - 2007. - Nr. 1 . - S. 2-7 . — ISSN 0005-9889 .
  12. ↑ Kirsanova A.A. En kompleks modifikator med metakaolin til opnåelse af cementkompositter med høj tidlig styrke og stabilitet  // Bulletin fra South Ural State University. Serie: Byggeri og arkitektur. - 2013. - T. 13 , nr. 1 . - S. 49-56 . — ISSN 1991-9743 .
  13. ↑ Batudaeva A.V., Kardumyan G.S., Kaprielov SS Højstyrke modificeret beton fra selvnivellerende blandinger  // Beton og armeret beton. - 2005. - Nr. 4 . - S. 14-18 .
  14. ↑ Leonovich S.N. og andre træk ved dannelsen af ​​varmebestandig skumbeton  // Bulletin fra Volga State Technological University. Serie: Materialer. Konstruktioner. Teknologi. - 2018. - Nr. 1 . - S. 23-31 . — ISSN 2542-114X .
  15. ↑ Shirinzade I.N., Bashirov E.Kh., Kurbanov I.D. Undersøgelse af ultrafin metakaolins indflydelse på gipsbindemidlers egenskaber  // Byggematerialer. - 2019. - Nr. 1-2 . - S. 79-82 . — ISSN 0585-430X .
  16. ↑ Yakovlev G.I. et al. Om erfaringerne med at bruge metakaolin i cementkompositter . Bulletin af ESGUTU nr. 2. - S. 58-68 (2021).