Metakaoliini

Metakaoliini   (erittäin aktiivinen metakaoliini) on alumiinisilikaattia , keinotekoista jauhemaista materiaalia, paahtamisen ( dehydratoinnin ) tuote, jota seuraa rikastettujen kaoliinisavien jauhaminen .

Haetaan

Metakaoliini saadaan paahtamalla kaoliniittia (louhitaan kaoliinisaven muodossa) lämpötila-alueella 500-800 °C reaktion mukaan:

[yksi]

Endotermisen dehydraatioreaktion seurauksena muodostuu amorfista metakaoliniittia (metakaoliini).

Kuivumislämpötila riippuu alkuperäisen mineraalin kerrosten rakenteesta. Kuumennettaessa epäjärjestynyt kaoliniitti kuivuu lämpötiloissa 530 - 570 °C, tilattu kaoliniitti lämpötiloissa 570 - 630 °C. Puzzolaanin saamiseksi kaoliniitista on välttämätöntä saavuttaa lähes täydellinen dehydraatio ilman ylikuumenemista, mikä voi aiheuttaa sintraamisen reagoimattoman mulliitin ja viallisen Al-Si-spinellin muodostumisen myötä [2] . Optimaaliset aktivointilämpötilat vaihtelevat välillä 550-850°C, optimaalinen alue on 650-750°C [3] . Muihin savimineraaleihin verrattuna kaoliniitilla on laaja lämpötila-alue dehydraation ja uudelleenkiteytymisen välillä, mikä suosii suuresti metakaoliinin muodostumista ja termisesti aktivoitujen kaoliinisavien käyttöä pozzolaaneina.

Metakaoliini on stabiili 925 °C:seen asti, lämpötilan edelleen noustessa se voi muuttua kiteiseksi matala-aktiiviseksi mulliitiksi . Metakaoliinin myöhemmän käytön tehokkuus betonin lisäaineena riippuu oikeasta valinnasta ja tiukasta poltto- ja jauhamismenetelmien noudattamisesta [4] . Dehydratoidulla häiriöttömällä kaoliniitilla on suurempi puzzolaaninen aktiivisuus kuin määrätty [5] .

Venäjän alueella on perustettu metakaoliinin tuotanto teollisessa mittakaavassa.

Ominaisuudet

Metakaoliini on valkoista harmahtavan beigeä tai vaaleanpunaista jauhetta, jonka keskimääräinen hiukkaskoko on 1–5 µm. Metakaoliinihiukkasilla on lamellimainen muoto, mikä johtaa suureen metakaoliinin ominaispinta-alaan.

Metakaoliinin fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet [6] : ominaispinta - 1670 m 2 /kg; todellinen tiheys - 2,50 g / cm3 ; irtotiheys - 410 kg / m 3 ; normaali tiheys - 46%; potsolaaniaktiivisuus - 26 mg/g. Kaupallisesti saatavilla olevissa tuotteissa metakaoliinin ominaispinta voi olla jopa 15 000-20 000 cm 2 /g, puzzolaaninen aktiivisuus jopa yli 1 000 mg/g [7] [8] . Kaoliinin dispersiolla on merkittävä vaikutus potsolaaniaktiivisuuteen ja mahdollisuuteen käyttää metakaoliinia potsolaanilisäaineena [9] .

Kemiallisen luonteensa vuoksi metakaoliini eroaa merkittävästi sellaisesta aktiivisesta mineraalilisäaineesta kuin mikrosilika, joka on amorfisen piidioksidin ja alumiinioksidin seos.

Amorfisesta tilasta johtuen metakaoliinilla on korkea pozzolaaniaktiivisuus, joka on luonteeltaan sekoitettu aluminaatti-piidioksidi. Metakaoliini pystyy sitomaan emäksiä liukenemattomiin kasvaimiin, jotka ovat kemialliselta koostumukseltaan samanlaisia ​​kuin zeoliitit ja maasälpät. Tämä ominaisuus suojaa sementtimateriaaleja ja -rakenteita silikaatti-emäksisen reaktion aiheuttamalta kukinnolta ja tuhoutumiselta [10] .

Metakaoliinin modifioiva vaikutus sideainekoostumuksissa ilmenee sementtikiven tiheyden lisääntymisenä hydratoidun kalkin (portlandiitin) mikrotäytteestä ja sitoutumisesta (potsolaanivaikutus) sekä seoksiin lisättyjen pinta -aktiivisten aineiden tehokkuuden lisäämisenä.

Sovellus

Metakaoliinia käytetään lisäaineena betoneissa ja laastiissa, mukaan lukien kuivalaastit.

Käytettäessä metakaoliinia hydraulisten, lujien ja erikoisbetonien valmistuksessa on mahdollista saada parempia materiaalien fyysisiä, mekaanisia ja toiminnallisia ominaisuuksia vähentämällä sementin ja pehmittimien kulutusta. Erittäin liikkuvien ja itsetiivistyvien sekä hienorakeisten itsetasoittuvien betonien valmistuksessa metakaoliini muun muassa stabiloi korkean vesipitoisuuden omaavaa seosta, eliminoi veden erottumisen ja segregaation.

Metakaoliini itsessään mikrotäyteaineena vaikuttaa positiivisesti liuosten tarttumiseen useimpiin alustotyyppeihin.

Betoni- ja laastiseoksissa aktiivisena mineraalilisäaineena käytetty metakaoliini lisää merkittävästi veden tarvetta, minkä vuoksi sitä ei voida käyttää yksittäisenä lisäaineena suurina annoksina. Vaikka samaan aikaan hiukkasten kehittyneen muodon vuoksi se sitoo intensiivisesti vettä, mikä johtaa seosten veden erottumisen merkittävään vähenemiseen [11] .

Sekoittamalla metakaoliinia pehmittävää vettä vähentäviin lisäaineisiin saadaan monimutkaisia ​​orgaanis-mineraalisia lisäaineita. Monimutkainen lisäaine nopeuttaa sementin hydratoitumista ja kovettumista [12] , lisää lujuutta, vedenkestävyyttä, pakkaskestävyyttä jne. Hienojakoiset metakaoliinin lamellihiukkaset tarjoavat modifioituja seoksia, joilla on korkea plastisuus ja kestävyys delaminoitumista vastaan, ja ne eivät tartu työkaluun. Nämä metakaoliinin ominaisuudet ovat erityisen arvokkaita erittäin liikkuville seoksille, kuten itsetasoittuville lattiaseoksille, itsetiivistyville betoneille ja valukorjaus- ja ankkurointiseoksille [10] .

Metakaoliinin korkea amorfisen alumiinioksidin pitoisuus mahdollistaa sen käytön yhtenä komponenttina monimutkaisissa ei-kutistuvissa tai laajenevissa sideaineissa. Esitettiin metakaoliinia ja kipsiä sisältävä monimutkainen lisäaine [13] , joka on sulfoaluminaattityyppinen paisuva koostumus lujien betonien kutistumismuodonmuutosten hallintaan. Lisäaine lisää betoniseosten vedenpidätyskykyä ja betonin lujuutta.

Metakaoliinia voidaan käyttää lämmönkestävän vaahtobetonin modifiointiaineena [14] , lisäaineena kipsin sideaineissa vedenkestävyyden parantamiseksi [15] .

Metakaoliinin vaalea väri mahdollistaa sen käytön valkoiseen portlandsementti- tai kipsipohjaisissa materiaaleissa, mikä tarjoaa koristeellisia värillisiä materiaaleja, jotka ovat luotettavimpia ja kestäviä.

Kirjallisuus

  1. Kirsanova A.A. Metakaoliinipohjaiset orgaaniset mineraalimuuntimet sementtibetoniin / L.Ya. Kramar // Rakennusmateriaalit. 2013. - nro 11. - S. 54-57.
  2. Kramar L.Ya., Trofimov B.Ya., Gamaly E.A., Chernykh T.N., Zimich V.V. Sementtibetonien ja -laastien modifiointiaineet (tekniset ominaisuudet ja vaikutusmekanismi). / Chelyabinsk: Iskra Profi LLC, 2012. 202 s.
  3. Malolepshi Ya. Metakaoliinin vaikutus sementtilaastien ominaisuuksiin / Ya. Malolepshi, 3. Pitel // Kemialliset ja mineraaliset lisäaineet betonissa. - Kharkov: Väri, 2005. S. 61 -77.
  4. Caldarone M.A., Gruber K.A., Burg RG Korkean reaktiivisuuden metakaoliini: uuden sukupolven mineraaliseos // Cone. Int. - 1994. - nro 11. - s. 37-40.
  5. Batudaeva A.V., Kardumyan G.S., Kaprielov SS Lujat modifioidut betonit itsetasoittuvista seoksista // Betoni ja teräsbetoni. - 2005. - Nro 4. - S. 14-18.
  6. Jakovlev G.I. et al. Kokemuksista metakaoliinin käytöstä strukturoivana lisäaineena sementtikomposiiteissa [16] . // ESGUTUn tiedote. 2021. - Nro 2. - P.58-68.

Muistiinpanot

  1. ↑ Putilin Yu.M., Belyakova Yu.A., Golenko V.P. jne . Mineraalien synteesi. - M . : Kustantaja "Nedra", 1987. - T. 2. - S. 144. - 256 s.
  2. ↑ Korkean reaktiivisuuden metakaoliini (HRM) . Advanced Cement Technologies, LLC . Metakaoliini. Haettu 15. maaliskuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 12. maaliskuuta 2016.
  3. ↑ Snellings, R.; Mertens G.; Elsen J. (2012). "Täydentävät sementtimateriaalit". Mineralogia ja geokemia - alan arvosteluja . 74 : 211-278. DOI : 10.2138/rmg.2012.74.6 .
  4. ↑ Pustovgar A.P., Buryanov A.F., Vasiliev E.V. Metakaoliinin käyttö kuivissa rakennusseoksissa  Stroitel'nye materialy. - 2010. - Nro 10 . - S. 78-81 . — ISSN 0585-430X .
  5. ↑ Kakali, G.; Perraki T.; Tsivilis S.; Badogiannis E. (2001). "Kaoliinin lämpökäsittely: mineralogian vaikutus potsolaaniaktiivisuuteen". Sovellettu savitiede . 20 (1-2): 73-80. DOI : 10.1016/s0169-1317(01)00040-0 .
  6. ↑ Dvorkin L.I., Lushnikova N.V. Valubetoniseoksiin perustuvat suurlujat betonit, joissa käytetään metakaoliinia sisältävää polyfunktionaalista modifiointiainetta  // Betoni ja teräsbetoni. - 2007. - Nro 1 . - S. 2-7 . — ISSN 0005-9889 .
  7. ↑ Erittäin aktiivinen metakaoliini (HMC) . Haettu 14. maaliskuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 15. toukokuuta 2021.
  8. ↑ Metakaoliini MKZhL . Haettu 14. maaliskuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 22. kesäkuuta 2021.
  9. ↑ Platova R.A., Argynbaev T.M., Stafeeva Z.V. Zhuravliny Log -esiintymän kaoliinin dispersion vaikutus metakaoliinin pozzolaaniseen aktiivisuuteen  Stroitel'nye materialy. - 2012. - Nro 2 . - S. 75-80 . — ISSN 0585-430X .
  10. ↑ 1 2 Zakharov S.A., Kalachik B.S. Erittäin aktiivinen metakaoliini - moderni sementtijärjestelmien mineraalimuuntaja  // Rakennusmateriaalit. - 2007. - Nro 5 . - S. 56-57 .
  11. ↑ Dvorkin L.I., Lushnikova N.V. Valubetoniseoksiin perustuvat suurlujat betonit, joissa käytetään metakaoliinia sisältävää polyfunktionaalista modifiointiainetta  // Betoni ja teräsbetoni. - 2007. - Nro 1 . - S. 2-7 . — ISSN 0005-9889 .
  12. ↑ Kirsanova A.A. Monimutkainen modifiointiaine metakaoliinilla korkean varhaisen lujuuden ja stabiilisuuden omaavien sementtikomposiittien saamiseksi  // Etelä-Uralin osavaltion yliopiston tiedote. Sarja: Rakentaminen ja arkkitehtuuri. - 2013. - T. 13 , nro 1 . - S. 49-56 . — ISSN 1991-9743 .
  13. ↑ Batudaeva A.V., Kardumyan G.S., Kaprielov SS Korkealujuus modifioitu betoni itsetasoittuvista seoksista  // Betoni ja teräsbetoni. - 2005. - Nro 4 . - S. 14-18 .
  14. ↑ Leonovich S.N. ja muut lämmönkestävän vaahtobetonin muodostumisen ominaisuudet  // Volgan osavaltion teknillisen yliopiston tiedote. Sarja: Materiaalit. Rakennukset. Tekniikka. - 2018. - Nro 1 . - S. 23-31 . — ISSN 2542-114X .
  15. ↑ Shirinzade I.N., Bashirov E.Kh., Kurbanov I.D. Tutkimus ultrahienon metakaoliinin vaikutuksesta kipsin sideaineiden ominaisuuksiin  // Rakennusmateriaalit. - 2019. - Nro 1-2 . - S. 79-82 . — ISSN 0585-430X .
  16. ↑ Jakovlev G.I. et al. Kokemuksista metakaoliinin käytöstä sementtikomposiiteissa . ESGUTUn tiedote nro 2. - S. 58-68 (2021).