Метакаолин - Википедия - Metakaolin

Метакаолин это безводный кальцинированный форма глинистого минерала каолинит. Минералы, богатые каолинитом, известны как фарфоровая глина или каолин, которые традиционно используются в производстве фарфор. Размер частиц метакаолина меньше цемент частицы, но не такие мелкие, как кремнеземный дым.

Источники каолинита

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

Образование метакаолина

Глиняный минерал Т-О каолинит не содержит межслоевых катионов и межслоевой воды. Температура дегидроксилирования зависит от порядка наложения структурных слоев. Неупорядоченный каолинит дегидроксилатируется при температуре от 530 до 570 ° C, упорядоченный каолинит находится при температуре от 570 до 630 ° C. Дегидроксилированный неупорядоченный каолинит показывает более высокую пуццолановая активность чем заказал.[1] Дегидроксилирование каолина до метакаолина является 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 наложения слоев.[2] Большая часть алюминия октаэдрического слоя становится координированной тетраэдрически и пентаэдрически.[3]Чтобы произвести пуццолан (дополнительный вяжущий материал) почти полное дегидроксилирование должно быть достигнуто без перегрева, т.е. должно быть тщательно прожарено, но не обожжено. Это создает аморфный, сильно пуццолановое состояние, в то время как перегрев может вызвать спекание, чтобы сформировать мертвые сгоревшие, инертные огнеупорный, содержащий муллит и дефектная шпинель Al-Si.[4] Сообщаемые 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 контактирует с промежуточным слоем (по сравнению, например, с глинистыми минералами T-O-T, такими как смектиты), структурный беспорядок легче достигается при нагревании.

Метакаолин высокой реакционной способности

Метакаолин высокой реакционной способности (HRM) - это высокопроизводительный реактивный алюмосиликат пуццолан, мелкодисперсный материал, вступающий в реакцию с гашеная известь при обычной температуре и в присутствии влаги с образованием прочного медленно твердеющего цемента. Он образуется при прокаливании очищенного каолинита, обычно при температуре 650–700 ° C в печи с внешним обжигом. вращающаяся печь. Также сообщается, что HRM отвечает за ускорение гидратации обычных портландцемент (OPC), и его основные последствия видны в течение 24 часов. Это также снижает износ бетона за счет Щелочная реакция кремнезема (ASR), особенно полезен при использовании переработанного дробленого стекла или стеклянной мелочи в качестве заполнителя.[6] Количество гашеной извести, которое может быть связано с метакаолином, измеряется модифицированный тест Шапеля.[7][8]

Адсорбционные свойства

Свойства адсорбционной поверхности метакаолинов могут быть достигнуты за счет обратная газовая хроматография анализ.[9]

Бетонное приложение

Считается, что реактивность в два раза выше, чем у большинства других пуццоланы, метакаолин - ценный примесь для бетона / цемента. Замена портландцемент с 8–20% (по массе) метакаолина образует конкретный смесь, которая проявляет благоприятные инженерные свойства, в том числе: эффект наполнителя, ускорение OPC гидратация, а пуццолановая реакция. Эффект наполнителя проявляется немедленно, а эффект пуццолановой реакции наступает через 3–14 дней.[10]

Преимущества

  • Повышенная прочность на сжатие и изгиб
  • Пониженная проницаемость (включая проницаемость для хлоридов)
  • Сниженный потенциал для высол, который происходит, 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
  • Сниженные эффекты щелочно-кремнеземная реакционная способность (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

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

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Kakali, 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. Дои: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. Дои:10.1007 / bf00202254.
  3. ^ Fernandez, R .; Martirena F .; Скривенер К.Л. (2011). «Происхождение пуццолановой активности глинистых минералов: сравнение каолинита, иллита и монтмориллонита». Цемент и бетонные исследования. 41: 113–122. Дои:10.1016 / j.cemconres.2010.09.013.
  4. ^ «Метакаолин высокой реакционной способности (HRM)». ООО «Продвинутые Цементные Технологии». Метакаолин. Получено 7 мая, 2010.
  5. ^ Snellings, R .; Mertens G .; Элсен Дж. (2012). «Дополнительные вяжущие материалы». Обзоры по минералогии и геохимии. 74: 211–278. Дои:10.2138 / RMG.2012.74.6.
  6. ^ «Метакаолин высокой реакционной способности (HRM)». Щелочно-кремнеземная реакция (ASR). Метакаолин. Получено 22 октября, 2010.
  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 Aspects. 12: 289–298. Дои: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. Дои:10.1016 / j.colsurfa.2014.04.038.
  10. ^ эффект наполнителя,