Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Метакаолин - это безводная кальцинированная форма глинистого минерала каолинита . Минералы, богатые каолинитом, известны как фарфоровая глина или каолин, которые традиционно используются при производстве фарфора . Размер частиц метакаолина меньше, чем у частиц цемента , но не такой мелкий, как микрокремнезем .

Источники каолинита [ править ]

Качество и реакционная способность метакаолина сильно зависят от характеристик используемого сырья. Метакаолин можно производить из различных первичных и вторичных источников, содержащих каолинит :

Формирование метакаолина [ править ]

К глинистый минерал каолинит не содержит промежуточный слой катионов или промежуточный слой воды. Температура дегидроксилирования зависит от порядка наложения структурных слоев. Неупорядоченный дегидроксилат каолинита при температуре от 530 до 570 ° C, упорядоченный каолинит при температуре от 570 до 630 ° C. Дегидроксилированный неупорядоченный каолинит проявляет более высокую пуццолановую активность, чем упорядоченный. [1] Дегидроксилирование каолина до метакаолина является эндотермическим процессом из-за большого количества энергии, необходимого для удаления химически связанных гидроксильных ионов. Выше температурного диапазона дегидроксилирования каолинит превращается в метакаолин, сложную аморфную структуру, которая сохраняет некоторый дальний порядок из-за наложения слоев. [2]Большая часть алюминия октаэдрического слоя становится координированной тетраэдрически и пентаэдрически. [3] Чтобы получить пуццолан (дополнительный вяжущий материал), необходимо достичь почти полного дегидроксилирования без перегрева, то есть тщательно обжарить, но не обжечь. Это приводит к образованию аморфного сильно пуццоланового состояния, в то время как перегрев может вызвать спекание с образованием полностью обгоревшего, нереакционноспособного огнеупора , содержащего муллит и дефектную шпинель Al-Si. [4] Сообщенные оптимальные температуры активации варьируются от 550 до 850 ° C в течение различной продолжительности, однако чаще всего указывается диапазон 650-750 ° C. [5] По сравнению с другими глинистыми минералами каолинит показывает широкий температурный интервал между дегидроксилированием и перекристаллизацией, что в значительной степени способствует образованию метакаолина и использованию термически активированных каолиновых глин в качестве пуццоланов. Кроме того, поскольку октаэдрический слой напрямую взаимодействует с промежуточным слоем (по сравнению, например, с глинистыми минералами TOT, такими как смектиты), структурный беспорядок легче достигается при нагревании.

Метакаолин высокой реакционной способности [ править ]

Метакаолин с высокой реакционной способностью (HRM) представляет собой высокоактивный алюмосиликатный пуццолан, мелкодисперсный материал, который реагирует с гашеной известью при обычной температуре и в присутствии влаги с образованием прочного медленно твердеющего цемента. Он образуется при прокаливании очищенного каолинита, как правило, при температуре 650–700 ° C во вращающейся печи с внешним обогревом . Также сообщается, что HRM отвечает за ускорение гидратации обычного портландцемента (OPC), и его основное воздействие наблюдается в течение 24 часов. Он также снижает разрушение бетона из-за щелочно-кремнеземной реакции (ASR), что особенно полезно при использовании переработанного дробленого стекла или стеклянной мелочи в качестве заполнителя. [6]Количество гашеной извести, которая может быть связана с метакаолином, измеряется модифицированным тестом Шапеля . [7] [8]

Адсорбционные свойства [ править ]

Адсорбционные поверхностные свойства метакаолинов могут быть определены методом обратной газовой хроматографии . [9]

Конкретное приложение [ править ]

Считается, что его реакционная способность в два раза выше, чем у большинства других пуццоланов , метакаолин является ценной добавкой для применения в бетоне / цементе. Замена портландцемента на 8–20% (по весу) метакаолина дает бетонную смесь, которая демонстрирует благоприятные технические свойства, в том числе: эффект наполнителя, ускорение гидратации OPC и пуццолановую реакцию . Эффект наполнителя проявляется немедленно, а эффект пуццолановой реакции наступает в период от 3 до 14 дней. [10]

Преимущества [ править ]

  • Повышенная прочность на сжатие и изгиб
  • Пониженная проницаемость (включая проницаемость для хлоридов)
  • Сниженный потенциал высолов , которые возникают, когда кальций переносится водой на поверхность, где он соединяется с углекислым газом из атмосферы с образованием карбоната кальция, который осаждается на поверхности в виде белого осадка.
  • Повышенная устойчивость к химическому воздействию
  • Повышенная долговечность
  • Сниженное влияние щелочно-кремнеземной реактивности (ASR)
  • Повышенная удобоукладываемость и отделка бетона
  • Сниженная усадка за счет «упаковки частиц», что делает бетон более плотным.
  • Улучшенный цвет за счет осветления цвета бетона, что позволяет сделать более светлый цельный цвет.

Использует [ редактировать ]

  • Высокопроизводительный, высокопрочный и легкий бетон
  • Сборный и литой бетон
  • Фиброцемент и ферроцементные изделия
  • Бетон, армированный стекловолокном
  • Столешницы, художественные скульптуры (см., Например, отдельно стоящие скульптуры Альберта Врана )
  • Раствор и лепнина

См. Также [ править ]

  • Конкретный
  • Спроектированный цементный композит
  • Летучая зола
  • Каолинит
  • портландцемент
  • Пуццолан
  • Зола рисовой шелухи (также очень богата SiO
    2    )
  • Дым кремнезема

Ссылки [ править ]

  1. ^ Какали, G .; Perraki T .; Цивилис С .; Бадогианнис Э. (2001). «Термическая обработка каолина: влияние минералогии на пуццолановую активность». Прикладная наука о глине . 20 (1–2): 73–80. DOI : 10.1016 / s0169-1317 (01) 00040-0 .
  2. ^ Беллотто, М .; Gualtieri A .; Artioli A .; Кларк С.М. (1995). «Кинетическое исследование последовательности каолинит-муллитовых реакций». Физика и химия минералов . 22 : 207–217. DOI : 10.1007 / bf00202254 .
  3. ^ Fernandez, R .; Мартирена Ф .; Скривенер К.Л. (2011). «Происхождение пуццолановой активности глинистых минералов: сравнение каолинита, иллита и монтмориллонита». Цемент и бетонные исследования . 41 : 113–122. DOI : 10.1016 / j.cemconres.2010.09.013 .
  4. ^ "Метакаолин высокой реактивности (HRM)" . ООО «Передовые цементные технологии» . Метакаолин . Проверено 7 мая 2010 года .
  5. ^ Snellings, R .; Mertens G .; Элсен Дж. (2012). «Дополнительные вяжущие материалы». Обзоры по минералогии и геохимии . 74 : 211–278. DOI : 10.2138 / rmg.2012.74.6 .
  6. ^ "Метакаолин высокой реактивности (HRM)" . Щелочно-кремнеземная реакция (ASR) . Метакаолин . Проверено 22 октября 2010 года .
  7. ^ модифицированный тест Шапеля ,
  8. ^ Ferraz, E .; и другие. (2015). «Пуццолановая активность метакаолинов по французскому стандарту модифицированного теста Шапеля: прямая методология» . Acta Geodynamica et Geometerialia Aspect . 12 : 289–298. DOI : 10,13168 / AGG.2015.0026 .
  9. ^ Gamelas, J .; Ferraz, E .; Роча, Ф. (2014). «Понимание свойств поверхности кальцинированных каолинитовых глин: эффект измельчения». Коллоиды и поверхности A: физико-химические и технические аспекты . 455 : 49–57. DOI : 10.1016 / j.colsurfa.2014.04.038 .
  10. ^ эффект наполнителя ,