Улогата на метакаолинот во бетонот

(1) Подобрување на цврстината на цементната кашеста маса и малтерот, високата цврстина е еден од индикаторите за високо-перформансен бетон. Една од главните цели на додавањето метакаолин е да се подобри цврстината на цементниот малтер и бетонот.

Пун и сор. (2001) спроведоа тестови за компресивна цврстина на цементни каши со однос на вода-цемент од 0,3, подготвени со замена на Портланд цементот со 0-20% (масена фракција) каолин и силициум диоксид во прав. Резултатите покажаа дека компресиската цврстина на цементните каши што содржат 5% до 20% каолин била поголема од онаа на референтниот цемент во сите возрасти, при што цементот што содржи 10% каолин покажал зголемување на цврстината од 20% на 28 и 90 дена во споредба со референтниот цемент. Цементот што содржи 5% до 10% силициум диоксид во прав, исто така, покажал зголемување на цврстината од 20% на 28 и 90 дена во споредба со референтниот цемент. Неговата цврстина на 28d и 90d е еквивалентна на онаа на каолинскиот цемент, но неговата рана цврстина е помала од референтниот цемент. Анализата сугерира дека ова може да биде поврзано со силната агломерација на употребениот силициумски прав и недоволната дисперзија во цементната каша.

(2) Ли Келианг и сор. (2005) ги проучувале ефектите од температурата на калцинација, времето на калцинација и содржината на SiO2 и A12O3 во каолинот врз активноста на метакаолинот за подобрување на цврстината на цементниот бетон. Бетон со висока цврстина и полимери на почва беа подготвени со употреба на метакаолин. Резултатите покажуваат дека кога содржината на каолин е 15%, а односот вода-цемент е 0,4, цврстината на притисок од 28 дена е 71,9 MPa. Кога содржината на каолин е 10%, а односот вода-цемент е 0,375, цврстината на притисок од 28 дена е 73,9 MPa. Покрај тоа, кога содржината на метакаолин е 10%, неговиот индекс на активност достигнува 114, што е за 11,8% повисоко од истата количина силициумски прав. Затоа, се верува дека метакаолинот може да се користи за подготовка на бетон со висока цврстина.

Qian Xiaoqian et al. (2001) го проучувале односот помеѓу аксијалниот затегнувачки стрес и деформацијата на бетонот со содржина на каолин од 0, 0,5%, 10% и 15%. Тие откриле дека со зголемување на содржината на каолин, врвното оптоварување на аксијалната затезна цврстина на бетонот значително се зголемило, а модулот на затезна еластичност останал во основа непроменет. Сепак, компресивната цврстина на бетонот значително се зголемила, а односот на компресивната цврстина соодветно се намалил. Кога содржината на каолин е 15%, затегнувачката цврстина и компресивната цврстина на бетонот се 128% и 184% од референтниот бетон, соодветно.

Цао Женглијанг и сор. (2004) во нивната студија за ефектот на зајакнување на ултрафин прав од метакаолин врз бетон откриле дека, под истата флуидност, малтерот што содржи 10% метакаолин ја зголемува својата цврстина на притисок и цврстина на свиткување за 6% до 8% по 28 дена. Раниот развој на цврстината на бетонот измешан со метакаолин беше значително побрз од оној на стандардниот бетон. Во споредба со референтниот бетон, бетонот што содржи 15% метакаолин има зголемување од 84% во 3D аксијалната цврстина на притисок и зголемување од 80% во 28d аксијалната цврстина на притисок, додека статичкиот модул на еластичност има зголемување од 9% во 3D и зголемување од 8% во 28d.

Хуанг Жан и сор. (2008) го проучувале ефектот на различните соодноси на мешање на метакаолин и згура врз цврстината и издржливоста на бетонот. Резултатите покажуваат дека додавањето на метакаолин во бетон од згура ја подобрува и цврстината и издржливоста на бетонот. Оптималниот сооднос на згура и цемент е околу 3:7, што резултира со идеална цврстина на бетонот. Разликата во лакот на композитниот бетон е малку поголема од онаа на бетонот од едно згура, поради ефектот на вулканска пепел на метакаолинот. Неговата цврстина на кинење при затегнување е поголема од онаа на бетонот од стандарден тип.

Јанг Фенглинг и сор. (2011) користеле еднакви количини на метакаолин, пепел и згура за да го заменат цементот, а одделно измешале метакаолин со пепел и згура за да подготват бетон. Обработливоста, цврстината на притисок и трајноста на бетонот биле проучени. Резултатите покажале дека кога каолинот се користел за да замени од 5% до 25% од цементот во еднакви количини, цврстината на притисок на бетонот во сите возрасти била подобрена; Кога каолинот се користи во еднакви количини за да го замени цементот за 20%, цврстината на притисок во секоја возраст е идеална. Јачината на 3d, 7d и 28d е за 26,0%, 14,3% и 8,9% повисока од онаа на бетонот без додаден каолин, соодветно. Ова укажува дека за Портланд цемент тип II, додавањето на метакаолин може да ја подобри цврстината на подготвениот бетон.

Жанг Ченгбо и сор. (2012) користеле челична згура, метакаолин и други материјали како главни суровини за подготовка на геополимер цемент за замена на традиционалниот портланд цемент, постигнувајќи ја целта за заштеда на енергија, намалување на потрошувачката и претворање на отпадот во богатство. Резултатите покажаа дека кога содржината на челик и содржината на летечка пепел биле 20%, јачината на тест блокот на 28 дена достигнала многу високо ниво (95,5 MPa). Како што се зголемува количината на додадена челична згура, таа може да игра и одредена улога во намалувањето на собирање на геополимерниот цемент.

Чен Гуокан (2010) го усвои техничкиот пат „Портланд цемент + активен минерален додаток + високо ефикасен агенс за намалување на водата“, технологија на магнетизиран воден бетон и конвенционален процес на подготовка, и спроведе експерименти за подготовка на бетон од камена згура со ниска содржина на јаглерод и ултра висока цврстина користејќи локално набавени суровини како што се камења и згура. Резултатите покажуваат дека соодветната доза на метакаолин е 10%. Односот маса-цврстина на придонесот на цемент по единица маса на бетон од камена згура со ултра висока цврстина е околу 4,17 пати поголем од оној на обичниот бетон, 2,49 пати поголем од оној на бетонот со висока цврстина (HSC) и 2,02 пати поголем од оној на реактивниот прашкаст бетон (RPC). Затоа, бетонот од камена згура со ултра висока цврстина подготвен со цемент со ниска доза е насоката на развој на бетон во ерата на економија со ниска јаглеродна емисија.

(3) По додавањето на каолин со отпорност на мраз во бетонот, големината на порите на бетонот е значително намалена, подобрувајќи го циклусот на замрзнување-одмрзнување на бетонот. Фенг Наикјан (2002) открил дека под одреден број циклуси на замрзнување-одмрзнување, модулот на еластичност на примерокот од бетон со содржина на каолин од 15% на 28-дневна возраст е значително поголем од оној на референтниот бетон на 28-дневна возраст. Композитната примена на метакаолин и други минерални ултрафини прашоци во бетонот може значително да ги подобри издржливостните перформанси на бетонот.