A metakaolin szerepe a betonban

(1) A cementpép és habarcs szilárdságának javítása érdekében a nagy szilárdság a nagy teljesítményű beton egyik mutatója. A metakaolin hozzáadásának egyik fő célja a cementhabarcs és a beton szilárdságának javítása.

Poon és munkatársai (2001) nyomószilárdsági vizsgálatokat végeztek 0,3 víz-cement arányú cementiszapokon, amelyeket úgy készítettek, hogy a portlandcementet 0-20% (tömegszázalék) kaolinnal és szilícium-dioxid porral helyettesítették. Az eredmények azt mutatták, hogy az 5-20% kaolint tartalmazó cementiszapok nyomószilárdsága minden korban magasabb volt, mint a referenciacementé, a 10% kaolint tartalmazó cement 20%-os szilárdságnövekedést mutatott 28 és 90 nap elteltével a referenciacementhez képest. Az 5-10% szilícium-dioxid port tartalmazó cement szintén 20%-os szilárdságnövekedést mutatott 28 és 90 nap elteltével a referenciacementhez képest. Szilárdsága 28 és 90 nap elteltével megegyezik a kaolin cementével, de korai szilárdsága alacsonyabb, mint a referenciacementé. Az elemzések arra utalnak, hogy ez összefüggésben lehet a használt szilícium por súlyos agglomerációjával és a cementiszapban való elégtelen diszperzióval.

(2) Li Keliang és munkatársai (2005) tanulmányozták a kaolin kalcinálási hőmérsékletének, kalcinálási idejének, valamint SiO2 és A12O3 tartalmának hatását a metakaolin cementbeton szilárdságának javítására gyakorolt ​​aktivitására. Nagy szilárdságú betont és talajpolimereket állítottak elő metakaolin felhasználásával. Az eredmények azt mutatják, hogy 15% kaolintartalom és 0,4 víz-cement arány esetén a 28 napos nyomószilárdság 71,9 MPa. 10% kaolintartalom és 0,375 víz-cement arány esetén a 28 napos nyomószilárdság 73,9 MPa. Továbbá 10% metakaolintartalom esetén az aktivitási indexe eléri a 114-et, ami 11,8%-kal magasabb, mint ugyanennyi szilíciumporé. Ezért úgy vélik, hogy a metakaolin felhasználható nagy szilárdságú beton előállítására.

Qian Xiaoqian és munkatársai (2001) 0, 0,5%, 10% és 15% kaolintartalmú beton axiális szakítófeszültség-nyúlás összefüggését vizsgálták. Azt találták, hogy a kaolintartalom növekedésével a beton axiális szakítószilárdságának csúcsfeszültsége jelentősen megnőtt, míg a szakító-rugalmassági modulus gyakorlatilag változatlan maradt. A beton nyomószilárdsága azonban jelentősen megnőtt, és a nyomószilárdsági arány ennek megfelelően csökkent. 15% kaolintartalom esetén a beton szakítószilárdsága és nyomószilárdsága a referencia beton 128%, illetve 184%-a.

Cao Zhengliang és munkatársai (2004) az ultrafinom metakaolin por betonra gyakorolt ​​erősítő hatásáról szóló tanulmányukban azt találták, hogy azonos folyékonyság mellett a 10% metakaolint tartalmazó habarcs 28 nap után 6-8%-kal növelte nyomószilárdságát és hajlítószilárdságát. A metakaolinnal kevert beton korai szilárdságfejlődése szignifikánsan gyorsabb volt, mint a standard betoné. A referencia betonhoz képest a 15% metakaolint tartalmazó beton 84%-kal növelte 3D axiális nyomószilárdságát és 80%-kal a 28d axiális nyomószilárdságát, míg a statikus rugalmassági modulus 9%-kal nőtt 3D-ben és 8%-kal a 28d-ben.

Huang Zhan és munkatársai (2008) a metakaolin és a salak különböző keverési arányainak a beton szilárdságára és tartósságára gyakorolt ​​hatását vizsgálták. Az eredmények azt mutatják, hogy a metakaolin hozzáadása a salakbetonhoz javítja mind a beton szilárdságát, mind a tartósságát. A salak és a cement optimális aránya körülbelül 3:7, ami ideális betonszilárdságot eredményez. A kompozit beton ívkülönbsége valamivel nagyobb, mint az egyrétegű salakbetoné, a metakaolin vulkáni hamuhatása miatt. Hasítószilárdsága magasabb, mint a referencia betoné.

Yang Fengling és munkatársai (2011) azonos mennyiségű metakaolint, pernyét és salakot használtak a cement helyettesítésére, és külön keverték a metakaolint pernyével és salakkal a beton előállításához. Vizsgálták a beton bedolgozhatóságát, nyomószilárdságát és tartósságát. Az eredmények azt mutatták, hogy amikor a kaolint a cement 5-25%-ának egyenlő arányban történő helyettesítésére használták, a beton nyomószilárdsága minden korban javult; amikor a kaolint azonos mennyiségben használták a cement 20%-ának helyettesítésére, a nyomószilárdság minden korban ideális volt. A szilárdság 3, 7 és 28 napnál 26,0%, 14,3% és 8,9%-kal magasabb, mint a kaolin nélküli betoné. Ez azt jelzi, hogy a II. típusú portlandcement esetében a metakaolin hozzáadása javíthatja az elkészített beton szilárdságát.

Zhang Chengbo és munkatársai (2012) acélsalakból, metakaolinból és más anyagokból álló kutatásaik során fő nyersanyagként használták a geopolimer cement előállítását a hagyományos portlandcement helyettesítésére, elérve az energiamegtakarítás, a fogyasztáscsökkentés és a hulladék kincsekké alakításának célját. Az eredmények azt mutatták, hogy amikor az acél- és a pernyetartalom egyaránt 20% volt, a tesztblokk szilárdsága 28 nap után nagyon magas szintet ért el (95,5 MPa). A hozzáadott acélsalak mennyiségének növekedésével az is szerepet játszhat a geopolimer cement zsugorodásának csökkentésében.

Chen Guocan (2010) a „portlandcement + aktív ásványi adalék + nagy hatékonyságú vízcsökkentő szer” technikai útvonalat, a mágnesezett vizes beton technológiát és a hagyományos előkészítési eljárást alkalmazta, és előkészítési kísérleteket végzett alacsony széntartalmú, ultra nagy szilárdságú kősalakbetonon, helyben beszerzett nyersanyagok, például kövek és salak felhasználásával. Az eredmények azt mutatják, hogy a metakaolin megfelelő dózisa 10%. Az ultra nagy szilárdságú kősalakbeton cementtartalmának tömeg-szilárdság aránya tömegegységre vetítve körülbelül 4,17-szerese a hagyományos betonnak, 2,49-szerese a nagy szilárdságú betonnak (HSC) és 2,02-szerese a reaktív porbetonnak (RPC). Ezért az alacsony széntartalmú cementtel készített ultra nagy szilárdságú kősalakbeton a betonfejlesztés iránya az alacsony széntartalmú gazdaság korszakában.

(3) A fagyálló kaolin betonhoz való hozzáadása után a beton pórusmérete jelentősen csökken, javítva a beton fagyás-olvadási ciklusát. Feng Naiqian (2002) megállapította, hogy bizonyos számú fagyás-olvadási ciklus után a 15%-os kaolintartalmú betonminta rugalmassági modulusa 28 napos korban jelentősen magasabb, mint a referenciabetoné 28 napos korban. A metakaolin és más ásványi ultrafinom porok betonban történő alkalmazása nagymértékben javíthatja a beton tartóssági teljesítményét.