Метакаолин (высокоактивный метакаолин) — силикат алюминия, искусственный порошкообразный материал, продукт обжига (дегидратации) с последующим помолом обогащенных каолиновых глин.
Метакаолин получают в результате обжига каолинита (добываемого в виде каолиновых глин) в интервале температур 500—800 °С по реакции:
В результате прохождения эндотермической реакции дегидратации образуется аморфный метакаолинит (метакаолин).
Температура дегидратации зависит от строения слоев исходного минерала. Неупорядоченный каолинит при нагревании дегидратируется при температуре от 530 до 570 °C, упорядоченный каолинит при температуре от 570 до 630 °C. Чтобы получить пуццолан из каолинита необходимо достичь почти полной дегидратации без перегрева, который может вызвать спекание с образованием нереакционноспособного муллит и дефектную Al-Si шпинель[2]. Оптимальные температуры активации варьируются от 550 до 850 ° C, оптимальный диапазон 650—750 °C[3]. По сравнению с другими глинистыми минералами каолинит имеет широкий температурный интервал между дегидратацией и перекристаллизацией, что в значительной степени способствует образованию метакаолина и использованию термически активированных каолиновых глин в качестве пуццоланов.
Метакаолин стабилен до 925 °С, при дальнейшем повышении температуры может переходить в кристаллический малоактивный муллит. Эффективность последующего применения метакаолина как добавки в бетоны зависит от правильного выбора и строгого соблюдения технологических режимов обжига и измельчения[4]. Дегидратированный неупорядоченный каолинит проявляет более высокую пуццолановую активность, чем упорядоченный[5].
Метакаолин представляет собой порошок от белого до серовато бежевого или розового цветов со средним размером частиц 1-5 мкм. Частицы метакаолина имеют пластинчатую форму, что обусловливает высокую удельную поверхность метакаолина.