Метакаолин
Метакаолин — это безводная обожженная форма глинистого минерала каолинита . Породы, богатые каолинитом, известны как фарфоровая глина или каолин, традиционно используемые при производстве фарфора . Размер частиц метакаолина меньше, чем у частиц цемента , но не такой мелкий, как у микрокремнезема .
Каолинитовые источники
[ редактировать ]Качество и реакционная способность метакаолина сильно зависят от характеристик используемого сырья. Метакаолин может быть получен из различных первичных и вторичных источников, содержащих каолинит : Метакаолин представляет собой дегидратированную форму каолинита, тип глинистого минерала. Минералы, богатые каолинитом, также называемые фарфоровой глиной или каолином, традиционно используются в производстве фарфора. Размер зерен метакаолина меньше, чем у частиц цемента, но он не такой мелкий, как микрокремнезем.
- высокой чистоты каолина Месторождения
- Каолинитовые месторождения или тропические почвы пониженной чистоты.
- Отходы бумажного шлама (если содержат каолинит)
- Отходы нефтеносных песков (если они содержат каолинит)
Формирование метакаолина
[ редактировать ]Глинистый минерал ТО каолинит не содержит межслоевых катионов и межслоевой воды. Температура дегидроксилирования зависит от порядка укладки структурных слоев. Неупорядоченные дегидроксилаты каолинита между 530 и 570 °C, упорядоченные каолиниты между 570 и 630 °C. Дегидроксилированный неупорядоченный каолинит проявляет более высокую пуццолановую активность, чем упорядоченный. [1] Дегидроксилирование каолина в метакаолин представляет собой эндотермический процесс из-за большого количества энергии, необходимой для удаления химически связанных гидроксильных ионов. Выше температурного диапазона дегидроксилирования каолинит превращается в метакаолин, сложную аморфную структуру, которая сохраняет некоторый дальний порядок из-за укладки слоев. [2] Большая часть алюминия октаэдрического слоя становится тетраэдрически и пентаэдрически координированной. [3] Для получения пуццолана (дополнительного вяжущего материала) необходимо достичь почти полного дегидроксилирования без перегрева, т. е. тщательно обжарить, но не сжечь. Это приводит к аморфному , высокопуццолановому состоянию, тогда как перегрев может вызвать спекание с образованием полностью обожженного, нереактивного огнеупорного материала , содержащего муллит и дефектную шпинель Al-Si. [4] Сообщается, что оптимальные температуры активации варьируются от 550 до 850 °C для различной продолжительности, однако чаще всего указывается диапазон 650–750 °C. [5] По сравнению с другими глинистыми минералами каолинит демонстрирует широкий температурный интервал между дегидроксилированием и рекристаллизацией, что во многом благоприятствует образованию метакаолина и использованию термически активированных каолиновых глин в качестве пуццоланов. Кроме того, поскольку октаэдрический слой непосредственно подвергается воздействию промежуточного слоя (по сравнению, например, с глинистыми минералами TOT, такими как смектиты), при нагревании легче достигается структурный беспорядок.
Высокореактивный метакаолин
[ редактировать ]Высокореактивный метакаолин (HRM) представляет собой высокопереработанный химически активный алюмосиликатный пуццолан, мелкодисперсный материал, который реагирует с гашеной известью при обычной температуре и в присутствии влаги с образованием прочного медленно твердеющего цемента. Его получают путем обжига очищенного каолинита, обычно при температуре от 650 до 700 ° C во вращающейся печи с внешним нагревом . Также сообщается, что HRM отвечает за ускорение гидратации обычного портландцемента (OPC), и его основной эффект проявляется в течение 24 часов. Он также снижает разрушение бетона за счет щелочно-кремнеземной реакции (ASR), что особенно полезно при использовании переработанного измельченного стекла или стеклянной крошки в качестве заполнителя. [6] Количество гашеной извести, которую может связать метакаолин, измеряют модифицированным тестом Шапеля . [7] [8]
Адсорбционные свойства
[ редактировать ]Адсорбционные поверхностные свойства метакаолинов можно охарактеризовать методом обратной газовой хроматографии . [9]
Добавка в бетон
[ редактировать ]Считается, что метакаолин обладает вдвое большей реакционной способностью, чем большинство других пуццоланов , и является ценной добавкой для бетона/цемента. Замена портландцемента на 8–20 мас. % (% по массе) метакаолина позволяет получить бетонную смесь, проявляющую благоприятные инженерные свойства, в том числе: эффект наполнителя, ускорение гидратации ОПЦ , пуццолановую реакцию . Эффект филлера наступает немедленно, тогда как эффект пуццолановой реакции наступает от 3 до 14 дней. [10]
Преимущества
[ редактировать ]- Повышенная прочность на сжатие и изгиб.
- Пониженная проницаемость (в том числе хлоридная проницаемость)
- Снижение вероятности выцветания , которое возникает, когда кальций переносится водой на поверхность, где он соединяется с углекислым газом из атмосферы, образуя карбонат кальция, который осаждается на поверхности в виде белого остатка.
- Повышенная устойчивость к химическому воздействию
- Повышенная долговечность
- Снижение влияния реакционной способности щелочно-кремнезема (ASR)
- Улучшенная удобоукладываемость и отделка бетона
- Снижение усадки за счет «упаковки частиц», делающей бетон более плотным.
- Улучшение цвета за счет осветления цвета бетона, что позволяет сделать более светлый цельный цвет.
- Более высокая термическая стойкость из-за повышенного уровня температуры [11]
Использование
[ редактировать ]- Высокопроизводительный, высокопрочный и легкий бетон
- Сборный и монолитный бетон
- Фиброцемент и ферроцементные изделия
- Бетон, армированный стекловолокном
- Столешницы, художественные скульптуры (см., например, отдельно стоящие скульптуры Альберта Врана )
- Раствор и штукатурка
См. также
[ редактировать ]- Конкретный
- Инженерный цементный композит
- Летучая зола
- Каолинит
- портландцемент
- Пуццолан
- Зола рисовой шелухи (также очень богата SiO
2 ) - Кремнеземный дым
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Какали, Г.; Перраки Т.; Цивилис С.; Бадояннис Э. (2001). «Термическая обработка каолина: влияние минералогии на пуццолановую активность». Прикладное глиноведение . 20 (1–2): 73–80. дои : 10.1016/s0169-1317(01)00040-0 .
- ^ Беллотто, М.; Гуальтьери А.; Артиоли А.; Кларк С.М. (1995). «Кинетическое исследование последовательности каолинит-муллитовых реакций». Физика и химия минералов . 22 : 207–217. дои : 10.1007/bf00202254 .
- ^ Фернандес, Р.; Мартирена Ф.; Скривенер К.Л. (2011). «Происхождение пуццолановой активности глинистых минералов: сравнение каолинита, иллита и монтмориллонита». Исследования цемента и бетона . 41 : 113–122. doi : 10.1016/j.cemconres.2010.09.013 .
- ^ «Высокореактивный метакаолин (HRM)» . ООО «Продвинутые цементные технологии» . Метакаолин . Проверено 7 мая 2010 г.
- ^ Снеллингс, Р.; Мертенс Г.; Элсен Дж. (2012). «Дополнительные вяжущие материалы». Обзоры по минералогии и геохимии . 74 : 211–278. дои : 10.2138/rmg.2012.74.6 .
- ^ «Высокореактивный метакаолин (HRM)» . Щелочно-кремнеземная реакция (АСР) . Метакаолин . Проверено 22 октября 2010 г.
- ^ модифицированный тест Шапеля ,
- ^ Феррас Эдуардо; Андрейковичова Славка; Хаджаджи Валид; Велоса Ана Луиза; Сильва Антониу Сантос; Роша Фернандо; и др. (2015). «Пуццолановая активность метакаолинов по французскому стандарту модифицированного теста Шапеля: прямая методология» . Acta Geodynamica et Geomaterialia . 12 (3): 289–298. дои : 10.13168/AGG.2015.0026 . hdl : 10400.26/38418 .
- ^ Гамелас, Дж.; Ферраз, Э.; Роча, Ф. (2014). «Знакомство с поверхностными свойствами обожженных каолинитовых глин: эффект измельчения». Коллоиды и поверхности А: Физико-химические и инженерные аспекты . 455 : 49–57. doi : 10.1016/j.colsurfa.2014.04.038 .
- ^ Эффект наполнителя метакаолина.
- ^ «Метакаолин | РЭД Индастриал Продактс» . КРАСНЫЙ Индастриал . Проверено 20 февраля 2024 г.
| История | |
|---|---|
| Состав | |
| Производство | |
| Строительство | |
| Наука | |
| Типы | |
| Приложения | |
| Организации | |
| Стандарты | |
| См. также | |
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
