Metakaolin - Metakaolin

Metakaolin er den vannfrie kalsinerte formen av leirmineralet kaolinitt . Mineraler som er rike på kaolinitt er kjent som Kina leire eller kaolin, tradisjonelt brukt til fremstilling av porselen . Partikkelstørrelsen til metakaolin er mindre enn sementpartikler , men ikke så fin som silisiumdamp .

Kaolinittkilder

Kvaliteten og reaktiviteten til metakaolin er sterkt avhengig av egenskapene til råvaren som brukes. Metakaolin kan produseres fra en rekke primære og sekundære kilder som inneholder kaolinitt :

Danner metakaolin

TO-leiremineral kaolinitt inneholder ikke mellomlagskationer eller mellomlagsvann. Temperaturen på dehydroksylering avhenger av den stabile rekkefølgen for stabling. Uordnede kaolinittdehydroksylater mellom 530 og 570 ° C, bestilt kaolinitt mellom 570 og 630 ° C. Dehydroksylert uordnet kaolinitt viser høyere pozzolanisk aktivitet enn bestilt. Dehydroksylering av kaolin til metakaolin er en endoterm prosess på grunn av den store mengden energi som kreves for å fjerne de kjemisk bundne hydroksylionene. Over temperaturområdet dehydroksylering transformeres kaolinitt til metakaolin, en kompleks amorf struktur som beholder en viss rekkevidde på lang rekkevidde på grunn av lagstabling. Mye av aluminiumet i det oktaedriske laget blir tetraedrisk og pentahedralt koordinert. For å produsere et pozzolan (supplerende sementholdig materiale) må man tilnærmet fullstendig dehydroksylering uten overoppheting, dvs. grundig stekt, men ikke brent. Dette gir en amorf , svært pozzolanisk tilstand, mens overoppheting kan forårsake sintring , til å danne en dødbrent, ikke-reaktiv ildfast , som inneholder mullitt og en defekt Al-Si-spinell. Rapporterte optimale aktiveringstemperaturer varierer mellom 550 og 850 ° C i varierende varighet, men området 650-750 ° C er sitert mest. Sammenlignet med andre leirmineraler viser kaolinitt et bredt temperaturintervall mellom dehydroksylering og omkrystallisering, noe som favoriserer dannelsen av metakaolin og bruken av termisk aktiverte kaolinleire som pozzolaner. Også, fordi det oktaedriske laget er direkte utsatt for mellomlaget (sammenlignet med for eksempel TOT leiremineraler som smektitter), oppnås det lettere å oppnå strukturell forstyrrelse ved oppvarming.

Metakaolin med høy reaktivitet

Høyreaktivitetsmetakaolin (HRM) er et høyt bearbeidet reaktivt aluminiumsilikat- pozzolan, et findelt materiale som reagerer med slakket kalk ved vanlig temperatur og i nærvær av fuktighet for å danne en sterk sakte herdende sement. Den dannes ved kalsinering av renset kaolinitt, vanligvis mellom 650–700 ° C i en eksternt avfyrt rotasjonsovn . Det er også rapportert at HRM er ansvarlig for akselerasjon i hydrering av vanlig portland sement (OPC), og dens største innvirkning blir sett innen 24 timer. Det reduserer også forringelsen av betong ved Alkali Silica Reaction (ASR), spesielt nyttig når du bruker resirkulert knust glass eller glassfiner som tilslag. Mengden slaked kalk som kan bindes av metakaolin måles ved den modifiserte Chapelle-testen .

Adsorpsjonsegenskaper

Adsorpsjonsoverflateegenskapene til metakaoliner kan oppnås ved invers gasskromatografianalyse .

Betongapplikasjon

Ansett å ha dobbelt så stor reaktivitet som de fleste andre pozzolaner , er metakaolin en verdifull blanding for applikasjoner av betong / sement. Ved å erstatte portland sement med 8–20 vekt% metakaolin produseres en betongblanding som har gunstige konstruksjonsegenskaper, inkludert: fyllstoffeffekten, akselerasjonen av OPC- hydrering og den pozzolanske reaksjonen . Fyllstoffeffekten er øyeblikkelig, mens effekten av pozzolanreaksjon oppstår mellom 3 og 14 dager.

Fordeler

  • Økte trykk- og bøyestyrker
  • Redusert permeabilitet (inkludert kloridpermeabilitet)
  • Redusert potensial for utblomstring , som oppstår når kalsium transporteres med vann til overflaten der det kombineres med karbondioksid fra atmosfæren for å lage kalsiumkarbonat, som faller ut på overflaten som en hvit rest.
  • Økt motstand mot kjemisk angrep
  • Økt holdbarhet
  • Reduserte effekter av alkali-silisiumreaktivitet (ASR)
  • Forbedret bearbeidbarhet og etterbehandling av betong
  • Redusert svinn på grunn av "partikkelpakking" som gjør betongen tettere
  • Forbedret farge ved å lette fargen på betong, noe som gjør det mulig å fargelegge lysere integralfarge.

Bruker

  • Høy ytelse, høy styrke og lett betong
  • Ferdigstøpt og støpt støpt betong
  • Fibercement og ferrocement produkter
  • Glassfiberarmert betong
  • Benkeplater, kunstskulpturer (se for eksempel de frittstående skulpturene til Albert Vrana )
  • Mørtel og stuk

Se også

Referanser