Metakaolin

A metakaolin   (nagyon aktív metakaolin) alumínium-szilikát , mesterséges porszerű anyag, pörkölés ( dehidratálás ) terméke, amelyet a dúsított kaolinagyagok őrlése követ .

Getting

A metakaolint a kaolinit (kaolin agyag formájában bányászott) pörkölésével állítják elő 500-800 °C hőmérséklet-tartományban a reakció szerint:

[egy]

Endoterm dehidratációs reakció eredményeként amorf metakaolinit (metakaolin) keletkezik.

A kiszáradási hőmérséklet az eredeti ásvány rétegeinek szerkezetétől függ. Hevítéskor a rendezetlen kaolinit 530 és 570 °C közötti hőmérsékleten kiszárad, a rendezett kaolinit pedig 570 és 630 °C közötti hőmérsékleten. A puccolán kaolinitből történő előállításához szinte teljes dehidratációt kell elérni túlmelegedés nélkül, ami szinterezést okozhat nem-reaktív mullit és hibás Al-Si spinell képződésével [2] . Az optimális aktiválási hőmérséklet 550-850°C, az optimális tartomány 650-750°C [3] . Más agyagásványokhoz képest a kaolinit a kiszáradás és az átkristályosodás között széles hőmérsékleti tartományt mutat, ami nagymértékben kedvez a metakaolin képződésének és a termikusan aktivált kaolin agyagok puccolánként való felhasználásának.

A metakaolin 925 °C-ig stabil, további hőmérséklet-emelkedéssel kristályos, alacsony aktivitású mullittá alakulhat . A metakaolin utólagos betonadalékanyagként való felhasználásának hatékonysága a helyes megválasztástól és az égetési és őrlési technológiai szabályok szigorú betartásától függ [4] . A dehidratált rendezetlen kaolinit puccolán aktivitása nagyobb, mint a megrendelt [5] .

Oroszország területén létrehozták a metakaolin ipari méretekben történő előállítását.

Tulajdonságok

A metakaolin fehértől szürkés bézs vagy rózsaszínű por, átlagos részecskemérete 1-5 µm. A metakaolin részecskék lamellás alakúak, ami a metakaolin nagy fajlagos felületéhez vezet.

A metakaolin fizikai és kémiai tulajdonságai [6] : fajlagos felület - 1670 m 2 /kg; valódi sűrűség - 2,50 g / cm 3 ; térfogatsűrűség - 410 kg / m 3 ; normál sűrűség - 46%; puccolán aktivitás - 26 mg/g. A kereskedelemben kapható termékekben a metakaolin fajlagos felülete elérheti az 15000-20000 cm 2 /g-ot, a puccolán aktivitása az 1000 mg/g-ot is [7] [8] . A puccolán aktivitásra, illetve a metakaolin puccolán adalékanyagként való felhasználásának lehetőségére jelentős hatást gyakorol a kaolin diszperziója [9] .

Kémiai természeténél fogva a metakaolin jelentősen különbözik az olyan aktív ásványi adalékoktól, mint a mikroszilícium-dioxid, amely amorf szilícium-dioxid és alumínium-oxid keveréke.

Amorf állapota miatt a metakaolin nagy puccolán aktivitással rendelkezik, vegyes aluminát-szilícium-dioxid jellegű. A metakaolin képes lúgokat kötni oldhatatlan daganatokká, amelyek kémiai összetétele hasonló a zeolitokhoz és a földpátokhoz. Ez a tulajdonság védelmet nyújt a cement anyagoknak és szerkezeteknek a kivirágzás és a szilikát-lúgos reakció következtében fellépő pusztulás ellen [10] .

A metakaolin módosító hatása a kötőanyag-kompozíciókban a cementkő sűrűségének növekedésében nyilvánul meg a hidratált mész (portlandit) mikrotöltése és megkötése (puzzolán hatás), valamint a keverékekbe bevitt felületaktív anyagok hatékonyságának növelésében.

Alkalmazás

A metakaolint adalékanyagként alkalmazzák betonokban és habarcsokban, beleértve a szárazhabarcsokat is.

Ha metakaolint használunk hidraulikus, nagy szilárdságú és speciális betonok gyártásában, az anyagok fizikai, mechanikai és működési tulajdonságai megnövelhetők, csökkentett cement- és lágyítószer-fogyasztás mellett. Az erősen mozgékony és öntömörödő, valamint a finomszemcsés önterülő betonok gyártásánál a metakaolin többek között biztosítja a magas víztartalmú keverék stabilizálását, megszünteti a vízleválasztást és a szegregációt.

Maga a metakaolin, mint mikrotöltőanyag, pozitív hatással van az oldatok tapadására a legtöbb hordozótípushoz.

A beton- és habarcskeverékekben aktív ásványi adalékanyagként használt metakaolin jelentősen megnöveli a vízigényt, ami nem teszi lehetővé, hogy nagy adagokban egyedi adalékanyagként alkalmazzuk. Bár ugyanakkor a részecskék kialakult alakja miatt intenzíven megköti a vizet, ami a keverékek vízleválasztásának jelentős csökkenéséhez vezet [11] .

A metakaolin lágyító-vízcsökkentő adalékokkal való keverésével összetett hatású szerves-ásványi adalékanyagokat kapunk. A komplex adalékanyag biztosítja a cement hidratációjának és keményedésének felgyorsítását [12] , növeli a szilárdságot, a vízállóságot, a fagyállóságot stb. A finoman diszpergált lamelláris metakaolin részecskék olyan módosított keverékeket biztosítanak, amelyek nagy plaszticitásúak és ellenállnak a delaminációnak, valamint nem tapadnak a szerszámhoz. A metakaolin ezen tulajdonságai különösen értékesek a rendkívül mozgékony keverékeknél, mint például az önterülő padlókeverékek, az öntömörödő betonok, valamint az öntvényjavító és rögzítő keverékek [10] .

A metakaolinban található magas amorf alumínium-oxid tartalma lehetővé teszi, hogy komplex, nem zsugorodó vagy táguló kötőanyagok egyik komponenseként alkalmazzuk. Javasoltak egy metakaolint és gipszet tartalmazó komplex adalékot [13] , amely egy szulfoaluminát típusú expandáló készítmény nagy szilárdságú betonok zsugorodási deformációinak szabályozására. Az adalékanyag növeli a betonkeverékek vízmegtartó képességét és a beton szilárdságát.

A metakaolin alkalmazható hőálló habbetonok módosítójaként [14] , gipszkötőanyagok adalékanyagaként a vízállóság javítására [15] .

A metakaolin világos színe lehetővé teszi, hogy fehér portlandcement vagy gipsz alapú anyagokban is használható legyen, ami fokozott megbízhatóságú és tartósabb dekoratív színes anyagokat biztosít.

Irodalom

  1. Kirsanova A.A. Metakaolin alapú szerves ásványi módosítók cementbetonhoz / L.Ya. Kramar // Építőanyagok. 2013. - 11. sz. - S. 54-57.
  2. Kramar L.Ya., Trofimov B.Ya., Gamaly E.A., Chernykh T.N., Zimich V.V. Módosítók cementbetonokhoz és habarcsokhoz (műszaki jellemzők és hatásmechanizmus). / Cseljabinszk: Iskra Profi LLC, 2012. 202 p.
  3. Malolepshi Ya. A metakaolin hatása a cementhabarcsok tulajdonságaira / Ya. Malolepshi, 3. Pitel // Kémiai és ásványi adalékok betonban. - Harkov: Színes, 2005. S. 61 -77.
  4. Caldarone M.A., Gruber K.A., Burg RG Nagy reakcióképességű metakaolin: új generációs ásványi adalékanyag // Cone. Int. - 1994. - 11. sz. - P. 37-40.
  5. Batudaeva A.V., Kardumyan G.S., Kaprielov SS Nagy szilárdságú módosított betonok önterülő keverékekből // Beton és vasbeton. - 2005. - 4. sz. - S. 14-18.
  6. Jakovlev G.I. és munkatársai A metakaolin cementkompozitokban strukturáló adalékanyagként való alkalmazásának tapasztalatairól [16] . // Az ESGUTU közleménye. 2021. - 2. sz. - P.58-68.

Jegyzetek

  1. ↑ Putilin Yu.M., Belyakova Yu.A., Golenko V.P. stb . Ásványi anyagok szintézise. - M . : "Nedra" kiadó, 1987. - T. 2. - S. 144. - 256 p.
  2. ↑ Nagy reakcióképességű metakaolin (HRM) . Advanced Cement Technologies, LLC . Metakaolin. Letöltve: 2021. március 15. Az eredetiből archiválva : 2016. március 12.
  3. ↑ Snellings, R.; Mertens G.; Elsen J. (2012). "Kiegészítő cementkötésű anyagok". Ásványtan és geokémia ismertetői . 74 , 211-278. DOI : 10.2138/rmg.2012.74.6 .
  4. ↑ Pustovgar A.P., Buryanov A.F., Vasziljev E.V. A metakaolin alkalmazása száraz építőkeverékekben  Stroitel'nye materialy. - 2010. - 10. sz . - S. 78-81 . — ISSN 0585-430X .
  5. ↑ Kakali, G.; Perraki T.; Civilis S.; Badogiannis E. (2001). „Kaolin termikus kezelése: az ásványtan hatása a puccolán aktivitásra”. Alkalmazott agyagtudomány . 20 (1-2): 73-80. DOI : 10.1016/s0169-1317(01)00040-0 .
  6. ↑ Dvorkin L.I., Lushnikova N.V. Öntött betonkeverékeken alapuló nagy szilárdságú betonok metakaolint tartalmazó polifunkcionális módosítószerrel  // Beton és vasbeton. - 2007. - 1. sz . - S. 2-7 . — ISSN 0005-9889 .
  7. ↑ Nagyon aktív metakaolin (HMC) . Letöltve: 2021. március 14. Az eredetiből archiválva : 2021. május 15.
  8. ↑ Metakaolin MKZhL . Letöltve: 2021. március 14. Az eredetiből archiválva : 2021. június 22.
  9. ↑ Platova R.A., Argynbaev T.M., Stafeeva Z.V. A Zhuravliny Log lelőhelyből származó kaolin diszperziójának hatása a metakaolin puccolán aktivitására  Stroitel'nye materialy. - 2012. - 2. sz . - S. 75-80 . — ISSN 0585-430X .
  10. ↑ 1 2 Zakharov S.A., Kalachik B.S. Nagyon aktív metakaolin - a cementrendszerek modern ásványi módosítója  // Építőanyagok. - 2007. - 5. sz . - S. 56-57 .
  11. ↑ Dvorkin L.I., Lushnikova N.V. Nagy szilárdságú betonok öntött betonkeverékeken alapulva, metakaolint tartalmazó polifunkcionális módosítóval  // Beton és vasbeton. - 2007. - 1. sz . - S. 2-7 . — ISSN 0005-9889 .
  12. ↑ Kirsanova A.A. Komplex módosító metakaolinnal nagy korai szilárdságú és stabilitású cementkompozitok előállításához  // A Dél-Urali Állami Egyetem közleménye. Sorozat: Építőipar és építészet. - 2013. - T. 13 , 1. sz . - S. 49-56 . — ISSN 1991-9743 .
  13. ↑ Batudaeva A.V., Kardumyan G.S., Kaprielov SS Nagy szilárdságú módosított beton önterülő keverékekből  // Beton és vasbeton. - 2005. - 4. sz . - S. 14-18 .
  14. ↑ Leonovics S.N. és egyéb jellemzői a hőálló habbeton képződésének  // Bulletin of the Volga State Technological University. Sorozat: Anyagok. Építmények. Technológia. - 2018. - 1. sz . - S. 23-31 . — ISSN 2542-114X .
  15. ↑ Shirinzade I.N., Bashirov E.Kh., Kurbanov I.D. Az ultrafinom metakaolin hatásának vizsgálata a gipsz kötőanyagok tulajdonságaira  // Építőanyagok. - 2019. - 1-2. sz . - S. 79-82 . — ISSN 0585-430X .
  16. ↑ Jakovlev G.I. et al. A metakaolin cementkompozitokban való alkalmazásának tapasztalatairól . Az ESGUTU közleménye 2. sz. - S. 58-68 (2021).