Метакаолин

Метакаолинот — безводна калцинирана форма на глинестиот минерал каолинит. Карпите богати со каолинит се познати како кинеска глина или каолин, кои традиционално се употребуваат во производството на порцелан. Големината на честичките на метакаолинот е помала од честичките цемент, но не е толку фина како микросилициумот.
1 Извори на каолинит
Квалитетот и реактивноста на метакаолинот во голема мера зависат од карактеристиките на употребената суровина. Метакаолинот може да се произведе од различни примарни и секундарни извори што содржат каолинит: метакаолинот е дехидрирана форма на каолинит, вид глинест минерал. Минералите богати со каолинит се нарекуваат и кинеска глина или каолин, кои традиционално се користат во производството на порцелан.
* Каолински наслаги со висока чистота
* Каолинитни наслаги или тропски почви со помала чистота
* Отпад од хартиена тиња (доколку содржи каолинит)
* Јаловина од нафтен песок (доколку содржи каолинит)
2 Формирање
Глинениот минерал каолинит T-O не содржи меѓуслојни катјони ниту меѓуслојна вода. Температурата на дехидроксилација зависи од редоследот на редење на структурните слоеви. Неуредениот каолинит дехидроксилира помеѓу 530 и 570°C, подреден каолинит помеѓу 570 и 630°C. Дехидроксилираниот неуреден каолинит покажува поголема пуцоланска активност од наредената. Дехидроксилацијата на каолин во метакаолин е ендотермен процес поради големата количина на енергија потребна за отстранување на хемиски врзаните хидроксилни јони. Над температурниот опсег на дехидроксилација, каолинитот се преобразува во метакаолин, комплексна аморфна структура која задржува одреден редослед на долг дострел поради наредување на слоевите. Голем дел од алуминиумот од октаедарскиот слој станува тетраедарски и пентаедарски координиран. За да се произведе пуцолан (дополнителен цементен материјал), потребно е да се постигне речиси целосна дехидроксилација без прегревање, т.е. темелно печење, но не и согорување. Ова произведува аморфна, високо пуцоланска состојба, додека прегревањето може да предизвика синтерување, за да се формира мртво изгорен, нереактивен огноотпорен материјал, кој содржи мулит и дефектен Al-Si шпинел. Пријавените оптимални температури на активирање варираат помеѓу 550 и 850°C за различно времетраење, но опсегот 650-750°C најчесто се наведува. Во споредба со другите глинени минерали, каолинитот покажува широк температурен интервал помеѓу дехидроксилацијата и рекристализацијата, што во голема мера го фаворизира формирањето на метакаолин и употребата на термички активирани каолински глини како пуцолани. Исто така, бидејќи октаедарскиот слој е директно изложен на меѓуслојот (во споредба со, на пример, TOT глинените минерали како што се смектитите), структурното нарушување се постигнува полесно при загревање.
3 Метакаолин со висока реактивност
''Високореактивниот метакаолин'' (ВРМ) е високо обработен реактивен алумосиликатен пуцолан, фино разделен материјал кој реагира со гасена вар на обична температура и во присуство на влага за да формира силен бавно стврднувачки цемент. Се формира со калцинирање на прочистен каолинит, генерално помеѓу 650 и 700°C во ротациона печка со надворешно палење. Исто така, е објавено дека ВРМ е одговорен за забрзување на хидратацијата на обичниот портландски цемент, а неговото главно влијание се гледа во рок од 24 часа. Исто така, го намалува влошувањето на бетонот преку реакција на алкален силициум диоксид, што е особено корисно кога се користи рециклирано кршено стакло или фино стакло како агрегат. Количината на гасена вар што може да се врзе со метакаолин се мери со Шепеловиот тест.
4 Адсорпциски својства
Адсорпциските својства на метакаолините можат да се карактеризираат со анализа со инверзна гасна хроматографија.
5 Додаток за бетон
Се смета дека има двојно поголема реактивност од повеќето други пуцолани, метакаолинот е вреден додаток за бетон или цемент. Заменувањето на портландскиот цементот со 8–20 тежински% (% по тежина) метакаолин произведува бетонска мешавина која покажува поволни инженерски својства, вклучувајќи: ефект на полнење, забрзување на хидратацијата на OPC и пуцоланска реакција. Ефектот на полнење е моментален, додека ефектот на пуцоланската реакција се јавува помеѓу 3 и 14 дена.
Во средината на 2010-тите, мешавина од цемент од калцинирана глина од варовник што содржи дури и повеќе од 20% метакаолин била развиена како замена за цемент со пониска содржина на јаглерод. Технологијата станала комерцијализирана во 2020-тите.
6 Предности
* Зголемена компресивна и свиткувачка цврстина
* Намалена пропустливост (вклучувајќи пропустливост на хлориди)
* Намален потенцијал за ефлоресценција, што се јавува кога калциумот се пренесува со вода до површината каде што се комбинира со јаглерод диоксид од атмосферата за да се формира калциум карбонат, кој се таложи на површината како бел остаток.
* Зголемена отпорност на хемиски напад
* Зголемена издржливост
* Намалени ефекти на алкално-силициумска реактивност
* Зголемена обработливост и завршна обработка на бетонот
* Намалено собирање, поради „пакување на честички“ што го прави бетонот погуст
* Подобрена боја со осветлување на бојата на бетонот, што овозможува нијансирање во посветла интегрална боја.
* Повисока термичка отпорност поради зголемени нивоа на температура
7 Употреба
* Високо-перформансен, високо-цврст и лесен бетон
* Префабрикуван и лиен бетон
* Производи од фиберцемент и фероцемент
* Бетон армиран со стаклени влакна
* Плочи за готвење, уметнички скулптури (видете ги на пример самостојните скулптури на Алберт Врана )
* Малтер и штуко