Metacaolin

Metacaolinul   (metacaolinul foarte activ) este un silicat de aluminiu , un material artificial sub formă de pulbere, un produs de prăjire ( deshidratare ) cu măcinarea ulterioară a argilelor caolin îmbogățite .

Obținerea

Metacaolinul se obține prin prăjirea caolinitului (extras sub formă de argile de caolin) în intervalul de temperatură de 500-800 ° C în funcție de reacție:

[unu]

Ca urmare a unei reacții de deshidratare endotermă , se formează metacaolinit amorf (metacaolin).

Temperatura de deshidratare depinde de structura straturilor de mineral original. Când este încălzit, caolinitul dezordonat se deshidratează la temperaturi de la 530 până la 570 °C, caolinitul comandat la temperaturi de la 570 la 630 °C. Pentru a obține puzolana din caolinit, este necesar să se realizeze o deshidratare aproape completă fără supraîncălzire, care poate provoca sinterizarea cu formarea de mulit nereactiv și spinel Al-Si defect [2] . Temperaturile optime de activare variază de la 550 la 850°C, intervalul optim este de 650-750°C [3] . În comparație cu alte minerale argiloase, caolinitul are o gamă largă de temperatură între deshidratare și recristalizare, ceea ce favorizează foarte mult formarea metacaolinului și utilizarea argilelor caolinului activate termic ca puzolani.

Metacaolinul este stabil până la 925 °C, cu o creștere suplimentară a temperaturii se poate transforma în mulit cristalin cu activitate scăzută . Eficacitatea utilizării ulterioare a metacaolinului ca aditiv în beton depinde de alegerea corectă și de respectarea strictă a regimurilor tehnologice de ardere și măcinare [4] . Caolinitul deshidratat dezordonat prezintă o activitate puzolanică mai mare decât cea comandată [5] .

Pe teritoriul Rusiei a fost stabilită producția de metacaolin la scară industrială.

Proprietăți

Metacaolinul este o pulbere de culoare albă până la bej gri sau roz, cu o dimensiune medie a particulelor de 1–5 µm. Particulele de metacaolin au o formă lamelară, ceea ce duce la o suprafață specifică mare a metacaolinului.

Proprietățile fizico-chimice ale metacaolinului [6] : suprafața specifică - 1670 m 2 /kg; densitate adevărată - 2,50 g / cm 3 ; densitate în vrac - 410 kg / m 3 ; densitate normală - 46%; activitate puzolanică - 26 mg/g. În produsele disponibile comercial, suprafața specifică a metacaolinului poate ajunge până la 15000-20000 cm 2 /g, activitate puzolanică până la mai mult de 1000 mg/g [7] [8] . Un impact semnificativ asupra activității puzolanice, precum și posibilitatea utilizării metacaolinului ca aditiv puzolanic, este exercitat de dispersia caolinului [9] .

Prin natura sa chimică, metacaolinul diferă semnificativ de un astfel de aditiv mineral activ precum microsilica, fiind un amestec de silice amorfă și alumină.

Datorită stării amorfe, metacaolinul are o activitate puzolanică ridicată cu caracter mixt aluminat-silice. Metacaolinul este capabil să lege alcalii în neoplasme insolubile, similare ca compoziție chimică cu zeoliții și feldspații. Această proprietate oferă protecție materialelor și structurilor de ciment împotriva eflorescenței și distrugerii ca urmare a reacției silicat-alcalin [10] .

Efectul modificator al metacaolinului în compozițiile de liant se manifestă printr-o creștere a densității pietrei de ciment datorită microumplerii și legăturii (efect puzolanic) de var hidratat (portlandit), precum și prin creșterea eficienței agenților tensioactivi introduși în amestecuri.

Aplicație

Metacaolinul găsește aplicare ca aditiv în betoane și mortare, inclusiv mortare uscate.

La utilizarea metacaolinului în producția de betoane hidraulice, de înaltă rezistență și speciale, este posibil să se obțină proprietăți fizice, mecanice și operaționale crescute ale materialelor cu consum redus de ciment și plastifianți. În producția de betoane foarte mobile și autocompactante, precum și autonivelante cu granulație fină, metacaolinul asigură, printre altele, stabilizarea unui amestec cu un conținut ridicat de apă, elimină separarea și segregarea apei.

Metacaolinul în sine ca microfiller are un efect pozitiv asupra aderenței soluțiilor la majoritatea tipurilor de substraturi.

Metacaolinul, utilizat ca aditiv mineral activ în amestecurile de beton și mortar, crește semnificativ necesarul de apă, ceea ce nu permite utilizarea acestuia ca aditiv individual în doze mari. Deși în același timp, datorită formei dezvoltate a particulelor, leagă intens apa, ceea ce duce la o scădere semnificativă a separării apei a amestecurilor [11] .

Prin amestecarea metacaolinului cu aditivi plastifianti-reducatori de apa se obtin aditivi organo-minerale de actiune complexa. Aditivul complex asigură o accelerare a hidratării și întăririi cimentului [12] , o creștere a rezistenței, rezistenței la apă, rezistenței la îngheț etc. Particulele lamelare fin dispersate de metacaolin furnizează amestecuri modificate cu plasticitate ridicată și rezistență la delaminare, precum și absența lipiciității instrumentului. Aceste proprietăți ale metacaolinului sunt deosebit de valoroase pentru amestecurile foarte mobile, cum ar fi amestecurile de podea autonivelante, betoanele autocompactante și compușii de reparare și ancorare turnați [10] .

Conținutul ridicat de alumină amorfă din metacaolin face posibilă utilizarea acestuia ca unul dintre componentele lianților complexi care nu se contractă sau se expandează. A fost propus un aditiv complex care conține metacaolin și gips [13] , care este o compoziție în expansiune de tip sulfoaluminat pentru controlul deformărilor prin contracție ale betoanelor de înaltă rezistență. Aditivul oferă o creștere a capacității de reținere a apei a amestecurilor de beton și a rezistenței betonului.

Metacaolinul poate fi folosit ca modificator pentru betonul spumos termorezistent [14] , ca aditiv în lianții de gips pentru creșterea rezistenței la apă [15] .

Culoarea deschisă a metacaolinului îi permite să fie utilizat în materiale pe bază de ciment Portland alb sau gips, oferind materiale decorative colorate de fiabilitate și durabilitate sporite.

Literatură

  1. Kirsanova A.A. Modificatori organo-minerale pe bază de metacaolin pentru beton de ciment / L.Ya. Kramar // Materiale de construcție. 2013. - Nr. 11. - S. 54-57.
  2. Kramar L.Ya., Trofimov B.Ya., Gamaly E.A., Chernykh T.N., Zimich V.V. Modificatori pentru betoane si mortare de ciment (caracteristici tehnice si mecanism de actiune). / Chelyabinsk: Iskra Profi LLC, 2012. 202 p.
  3. Malolepshi Ya. Influența metacaolinului asupra proprietăților mortarelor de ciment / Ya. Malolepshi, 3. Pitel // Aditivi chimici și minerali în beton. - Harkov: Color, 2005. S. 61 -77.
  4. Caldarone M.A., Gruber K.A., Burg RG Metacaolin de mare reactivitate: un amestec mineral de nouă generație // Con. Int. - 1994. - Nr. 11. - P. 37-40.
  5. Batudaeva A.V., Kardumyan G.S., Kaprielov SS Betonuri modificate de înaltă rezistență din amestecuri autonivelante // Beton și beton armat. - 2005. - Nr. 4. - S. 14-18.
  6. Yakovlev G.I. et al.. Despre experiența utilizării metacaolinului ca aditiv structurant în compozitele de ciment [16] . // Buletinul ESGUTU. 2021. - Nr 2. - P.58-68.

Note

  1. ↑ Putilin Yu.M., Belyakova Yu.A., Golenko V.P. etc Sinteza mineralelor. - M . : Editura „Nedra”, 1987. - T. 2. - S. 144. - 256 p.
  2. ↑ Metacaolin de mare reactivitate (HRM) . Advanced Cement Technologies, LLC . Metacaolin. Preluat la 15 martie 2021. Arhivat din original la 12 martie 2016.
  3. ↑ Snellings, R.; Mertens G.; Elsen J. (2012). „Materiale cimentare suplimentare”. Recenzii în Mineralogie și Geochimie . 74 : 211-278. DOI : 10.2138/rmg.2012.74.6 .
  4. ↑ Pustovgar A.P., Buryanov A.F., Vasiliev E.V. Utilizarea metacaolinului în amestecurile uscate pentru construcții .Stroitel'nye  materialy. - 2010. - Nr. 10 . - S. 78-81 . — ISSN 0585-430X .
  5. ↑ Kakali, G.; Perraki T.; Tsivilis S.; Badogiannis E. (2001). „Tratamentul termic al caolinului: efectul mineralogiei asupra activității puzolanice”. Știința aplicată a argilei . 20 (1-2): 73-80. DOI : 10.1016/s0169-1317(01)00040-0 .
  6. ↑ Dvorkin L.I., Lushnikova N.V. Betoane de înaltă rezistență pe bază de amestecuri de beton turnate folosind un modificator polifuncțional care conține metacaolin  // Beton și beton armat. - 2007. - Nr. 1 . - S. 2-7 . — ISSN 0005-9889 .
  7. ↑ Metacaolin foarte activ (HMC) . Preluat la 14 martie 2021. Arhivat din original la 15 mai 2021.
  8. ↑ Metakaolin MKZhL . Preluat la 14 martie 2021. Arhivat din original la 22 iunie 2021.
  9. ↑ Platova R.A., Argynbaev T.M., Stafeeva Z.V. Influența dispersiei caolinului din depozitul Zhuravliny Log asupra activității puzolanice a metacaolinului  Stroitel'nye materialy. - 2012. - Nr 2 . - S. 75-80 . — ISSN 0585-430X .
  10. ↑ 1 2 Zaharov S.A., Kalachik B.S. Metacaolin foarte activ - un modificator mineral modern al sistemelor de ciment  // Materiale de construcție. - 2007. - Nr 5 . - S. 56-57 .
  11. ↑ Dvorkin L.I., Lushnikova N.V. Betoane de înaltă rezistență pe bază de amestecuri de beton turnate folosind un modificator polifuncțional care conține metacaolin  // Beton și beton armat. - 2007. - Nr. 1 . - S. 2-7 . — ISSN 0005-9889 .
  12. ↑ Kirsanova A.A. Un modificator complex cu metacaolin pentru obținerea compozitelor de ciment cu rezistență și stabilitate timpurie ridicate  // Buletinul Universității de Stat din Ural de Sud. Seria: Construcții și arhitectură. - 2013. - T. 13 , Nr. 1 . - S. 49-56 . — ISSN 1991-9743 .
  13. ↑ Batudaeva A.V., Kardumyan G.S., Kaprielov SS Beton modificat de înaltă rezistență din amestecuri autonivelante  // Beton și beton armat. - 2005. - Nr. 4 . - S. 14-18 .
  14. ↑ Leonovici S.N. și alte Caracteristici ale formării betonului spumos rezistent la căldură  // Buletinul Universității Tehnologice de Stat Volga. Seria: Materiale. Constructii. Tehnologie. - 2018. - Nr. 1 . - S. 23-31 . — ISSN 2542-114X .
  15. ↑ Shirinzade I.N., Bashirov E.Kh., Kurbanov I.D. Studiul influenței metacaolinului ultrafin asupra proprietăților lianților de gips  // Materiale de construcție. - 2019. - Nr. 1-2 . - S. 79-82 . — ISSN 0585-430X .
  16. ↑ Yakovlev G.I. et al. Despre experienţa utilizării metacaolinului în compozitele de ciment . Buletinul ESGUTU Nr.2. - S. 58-68 (2021).