Строительные технологии и оборудование
+38 (044) 225-25-15
info@porobeton.com
Киев, ул. Набережно-Корчеватская, 136

Библиотека

Начало раздела > Пластификаторы

Метакаолин (МК-40)

 

Метакаолин - продукт дегидратации каолиновой глины (природного гидроалюмосиликата). Благодаря специальной технологии обжига и дальнейшего помола, продукт обладает высокими эксплуатационными характеристиками при применении его как в составах тяжелых, мелкозернистых, самоуплотняющихся и легких ячеистых бетонов, так и при проектировании составов и производстве сухих строительных смесей.

          Метакаолин является основным компонентом нового типа вяжущих веществ под общим названием «геополимеры». Эти новые экологически чистые вяжущие обладают целым комплексом уникальных свойств, таких как: высокая прочность и стойкость в различных средах, высокая непроницаемость даже для радионуклидов, прекрасная адгезия к различным материалам, прекрасная термостойкость.
         Задолго до появления красивого термина «геополимеры», такие составы называли «щелочно активированные алюмосиликаты». Химический состав каолинита - Al2O3•2SiO2•2H2O. В результате термообработки в определенном диапазоне температур кристаллическая вода удаляется  и  образуется  аморфный  силикат алюминия, имеющий химическую формулу Al2O3•2SiO2.  Метакаолин представляет собой порошок от белого до серовато-бежевого или розового цветов со средним размером частиц 1 – 5 мкм.  По своей химической природе метакаолин существенно отличается от микрокремнезема (SiO2 – перемолотый песок), представляя собой смесь обожженного песка (недожженного стекла) и глинозема (Al2O3 - окись алюминия). Частицы метакаолина имеют пластинчатую форму, что обусловливает при указанном размере частиц высокую удельную поверхность (увеличенная площадь реакции, в сравнении с частицей цемента), достигающую 30 м2/г.
        МК по своей сути является высокоактивным природным пуццолановым вяжущим,  т.е. гидравлически - активной добавкой, способной при взаимодействии с известью (Са(ОН)2 – что остается в цементном порошке при его  недообжиге ≈ 0,5%), образовывать нерастворимые минералы. Это отличный нейтрализатор нежелательной извести в бетоне. Такие свойства обуславливают превосходные строительно-технические характеристики материалов, смесей и конструкций на основе бетона с добавкой высокоактивного метакаолина.

  Физические свойства

 Свойство  Значение
 Цвет  Серовато-кремовый, светлый
 Удельная поверхность, см2/г  12 000 - 13 000
 Массовая доля оксида кремния SiO2, %  51,4
 Массовая доля оксида алюминия Al2O3, %  >42
 Массовая доля оксида железа Fe2O3, %  0,8
 Пуццоланическая активность, мг
 Са(ОН)2/ г 
 >1000
 ППП, %  <1
 Радиоактивность  <16 мкр/час


  Технологические свойства

Применение метакаолина при приготовлении бетонных смесей ведет к модификации структуры цементного камня в затвердевшем бетоне, а именно, к ее уплотнению. Такой эффект связан с тем, что средний медианный размер зерен метакаолина на порядок меньше тонны вяжущего вещества (будь то портландцемент, гипс или магнезиальное вяжущее). Это позволяет говорить об эффекте «микробетона», т.е. заполнении межзеренных пустот (пустот между частицами вяжущего) частицами активной минеральной добавки, вступающими в химическое взаимодействие с продуктами гидратации клинкерных минералов, а также с примешанными щелочными оксидами, что и ведет к образованию плотных не растворимых водой минералов-новообразований.
          Следствием такого взаимодействия метакаолина с компонентами цементного камня является существенное уплотнением структуры формирующихся при твердении бетона гидратных новообразований, что ведет к повышению плотности бетона, его водонепроницаемости, коррозионной стойкости, и долговечности (бетона и конструкции в целом).
Так как следствием введения в состав бетона метакаолина является его взаимодействие с гидролизной известью (портландитом), образующейся от гидратации основных клинкерных минералов (алита и белита), то в результате твердения бетон обладает не только повышенной плотностью и как следствие высокими эксплуатационными характеристиками, но и высокой стойкостью к основным видам химической коррозии бетона.
В частности, замена 8% цемента в бетоне на метакаолин позволяет повысить раннюю (7 суток) прочность бетона на 15%, а конечную (28 суток) – на 30%. Имеется положительный опыт замены микрокремнезема на метакаолин в сухих строительных смесях для быстротвердеющих гидроизоляционных штукатурок, наливных самовыравнивающихся полов, затирочных составов для широких швов и т.п.
Рекомендуемая норма расхода метакаолина 5-15% по отношению к цементу (замена соответствующей доли цемента на метакаолине). Как правило, дозировка составляет 8-10% от массы цемента.
Кроме того, метакаолин, обладая высокой тонкостью и соответственно развитой поверхностью, работая в комплексе с поверхностно активными веществами, коренным образом изменяет реологические свойства бетонной смеси. Использование пластификаторов при изготовлении бетонной смеси с тонкодисперсными порошками, активными минеральными добавками, в том числе и метакаолином, является необходимым условием. В противном случае, высокая дисперсность минерального порошка вызовет резкое повышение водопотребности и, как следствие - существенный спад прочности затвердевшего бетона.
Применение современных высокоэффективных гиперпластификаторов в комплексе с метакаолином позволяет помимо снижения расхода цемента, добиваться улучшения консистенции бетонной смеси, повышения подвижности (удобоукладываемости и перекачиваемоести), связности и устойчивости к расслоению.

Особенности применения

Тяжелые бетоны.
Использование метакаолина при производстве тяжелого бетона позволяет улучшать как свойства бетонной смеси (удобоукладываемость, текучесть, раслоение), так и характеристики готовой бетонной продукции. В частности, из-за высокой подвижности и связности бетонной смеси при укладке снижаются, а зачастую и полностью отсутствуют дефекты поверхности формовки, поры, недоформованные участки, наплывы цементного молока, расслоение и водоотделение. Также, как уже было описано выше, повышаются плотность, коррозионная стойкость, водонепроницаемость и прочность бетона.

Самоуплотняющиеся бетоны.
Создание высококачественного и самоуплотняющегося бетона не представляется возможным без использования комплекса «пластификатор + тонкодисперсные активные минеральные добавки». При этом наиболее эффективными из современных добавок являются пластификаторы на основе поликарбоксилатов и высокоактивный метакаолин. Использование метакаолина совместно с поликарбоксилатным пластификатором позволяет придать бетону поистине уникальные, не достижимые ранее свойства:
•    Способность уплотнения под действием собственного веса;
•    Пониженное водоцементное отношение;
•    Повышенная прочность, трещиностойкость, водонепроницаемость и коррозионная стойкость;
•    Идеальное качество поверхности изделий.

Мелкозернистые бетоны.
Использование мелкозернистых бетонов как в сухих строительных смесях так и при производстве товарного бетона и изделий заводской готовности носит массовый характер. При этом растет производство мелкозернистых вибропрессованных, штампованных бетонов а также изделий экструзионных (способом гиперпрессования), с немедленной распалубкой. При проектировании и изготовлении таких бетонных смесей как правило стремятся к снижению расхода вяжущего, что неминуемо ведет к падению прочностных характеристик бетона, что частично может быть скомпенсировано за счет интенсивного уплотнения при формовке, но также требует точного расчета. Для обеспечения надлежащей прочности свежеотформованного сырца, необходимо введение в состав бетона тонкодисперсного наполнителя, функцию которого выполняет метакаолин, который, помимо всего прочего, значительно влияет на кинетику набора прочности мелкозернистого бетона, а также на конечную прочность и остальные эксплуатационные свойства затвердевшего бетона.
В сухих строительных смесях (как правило, представляющих из себя мелкозернистые бетоны) метакаолин играет различную роль в зависимости от назначения смеси. В смесях штукатурных и ремонтных метакаолин обеспечивает необходимую пластичность и связность смеси, а также высокую чистоту поверхности после нанесения. В высокоподвижных (самоуплотняющихся) сухих смесях, метакаолин используют для снижения расхода вяжущего, а также для стабилизации смеси и предотвращения водоотделения и высолообразования.

Ячеистые бетоны.
Применение метакаолина в ячеистых бетонах на портландцементном вяжущем (газо- и пенобетонах) позволяет комплексно решать ряд «традиционных» для производителей легких бетонов проблем:
1)    Увеличить выход годной продукции за счет исключения усадки и равномерной пористости материала.
2)    Обеспечить идеальную геометрию блоков из ячеистого бетона.
3)    Увеличить прочность сырца (снизить тем самым брак при распалубке)
4) Использовать менее активный цемент.
Решению всех этих проблем способствует эффект модификации микроструктуры цементного камня и, как следствие, повышение прочности межпоровых перегородок. Что в итоге позволяет гарантированно обеспечить надлежащий класс прочности бетона при заданной плотности.

Силикатные бетоны (автоклавный плотный бетон и ячеистый - газосиликат)
Введение метакаолин в состав силикатных бетонов способствует улучшению характера новообразований при автоклавной обработке сырца. Что в итоге позволяет увеличить морозостойкость и коррозионную стойкость (к выщелачиванию) автоклавных силикатных бетонов. Для газосиликата характерно проявление модифицирующего действия метакаолин на структуру бетонного камня в межпоровых перегородках, аналогично его действию в ячеистых бетонах на известковом вяжущем.

Смешанные вяжущие (гипсо-цементно-пуццолановое вяжущее, и др.)
Использование высокоактивного метакаолина в качестве пуццоланового компонента смешанных вяжущих дает непревзойденный эффект при получении материалов с высокими физико-механическими характеристиками. За счет высокой активности по отношению к извести и развитой поверхности метакаолин активно взаимодействует с компонентами вяжущего и наиболее полно связывает известь, образующуюся в ходе гидратации цементной части вяжущего или вводимой отдельно. В следствие этого, затвердевший бетон на смешанном вяжущем обладает улучшенными свойствами (плотность, водонепроницаемость, износостойкость, прочность).

Воздушные вяжущие (гипсовое, магнезиальное)
Совместное использование метакаолин с воздушными вяжущими в не зависимости от применяемых добавок регулирующих сроки схватывания и кинетику твердения и различных затворителей, позволяет решить «основную проблему» такого рода материалов - увеличить водостойкость.
Кроме того, при использовании метакаолин с воздушными вяжущими в составе  сухих строительных смесей  улучшается весь комплекс свойств, связанный с технологичностью использования сухих смесей (стабилизация высокоподвижных, придание связности и отсутствие липкости у затирочных и кладочных составов, повышение водостойкости, плотности и прочности).

Способ применения

Использование всех без исключения активных минеральных добавок в бетоны, смеси и растворы различного назначения неминуемо сопряжено с необходимостью применения высокоэффективных добавок для регулирования реологических свойств бетонных смесей и растворов (пластификаторов). Это связано с высокой тониной помола активных минеральных добавок, и, соответственно, развитой поверхностью зерен минерального порошка. Среди таких добавок наибольшей эффективностью при взаимодействии с метакаолином  обладают гиперпластификаторы на поликарбоксилатной основе.
Таким образом, методика составления и приготовления бетонных смесей с метакаолин, в общем случае выглядит как последовательность:

Для бетонов и смесей на портландцементном вяжущем.

1. Коррекция базового (имеющегося и используемого на предприятии) состава бетонной смеси, в части вяжущего - замена от 5 до 15 массовых процентов цемента на метакаолин .
2. Коррекция расхода пластифицирующей добавки.
Из за высокой удельной поверхности метакаолина (более 10 00000 см2/г), его введение в составе вяжущего увеличивает водопотребность комплекса «вяжущее + метакаолин», что ведет к повышению расхода воды и, как следствие, к падению плотности цементного камня, его прочности. Для обеспечения «приемлемых» реологических свойств цементного теста и бетонной смеси в целом, необходимым является применение пластификаторов.
При этом расход пластификатора рассчитывается в процентах к массе комплекса «вяжущее + метакаолин», и является несколько повышенным по сравнению с составами без использования микронаполнителя. Стандартной дозировкой современных эффективных пластификаторов является количество 1 - 1,2% в расчете на цемент.
3. Приготовление пробных замесов.
При приготовлении пробных замесов, следует учитывать особенность взаимодействия поверхностно - активных веществ  - пластификаторов с комплексом «вяжущее + метакаолин». В следствие высокого содержания алюминатных фаз в вяжущем и метакаолине, адсорбция поверхностно - активных веществ, в первую очередь, происходит на них. Результатом этого являются различные эффекты: от резкого снижения или почти полного отсутствия пластифицирующего действия вводимых добавок - пластификаторов, до схватывания («вставания») смеси уже в первые минуты после затворения ее водой и введения поверхностно - активных веществ.
Для исключения таких эффектов, следует соблюдать последовательность приготовления бетонной смеси:
Сухое смешение компонентов (в т.ч. «вяжущее + метакаолин»);
Введение 60 - 75% воды затворения, тщательное перемешивание;
Введение оставшейся части воды затворения и пластифицирующей добавки, повторное перемешивание.
При этой последовательности достигаются наилучшие результаты по однородности бетонной смеси и исключается «вредное» влияние алюминатов цемента и метакаолин на реологические свойства бетонной смеси при ее приготовлении.
4. Коррекция расхода вяжущего и добавок.
По достижении марочного возраста (или после пропарки) в соответствии с действующими на предприятии технологическими регламентами, определяется «избыточная» прочность бетона. После чего производится пошаговое (как правило не более 10-15%) снижение расхода вяжущего и соответствующее снижение добавок (метокаолина и пластификатора) для снижения прочности бетона до заданного класса.

Для сухих строительных смесей.

В зависимости от вида решаемой задачи (повышение, плотности, прочности, водостойкости и водонепроницаемости, борьба с расслоением, высолами, повышение пластичности и т.д.), дозировка метакаолина может быть назначена в интервале от 5-7 до 20-25% от массы вяжущего (если речь не идет о гипсо-цементно-пуццолановом вяжущем).
При этом выбор расхода является сугубо - индивидуальным для каждого предприятия - изготовителя и зависит от вида и расхода вяжущего, количества и гранулометрии наполнителей, вида и расхода добавок пластификаторов и регуляторов кинетики твердения и схватывания смесей. А также соотношения: эффекта улучшения свойств готовой продукции с экономической целесообразностью такого улучшения.

Для гипсо-цементно-пуццолановго вяжущего.

Область оптимальных дозировок компонентов гипсо-цементно-пуццолановго вяжущего, зависит от свойств применяемых материалов (гипса и цемента) и требуемых характеристик получаемого вяжущего, и определяется в следующих границах расхода материалов (в массовых долях):
ГИПС - 50-65% (может быть снижен до 30%);
ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ - 20-25% (может быть снижен до 10%);
МЕТАКАОЛИН - 15-20% (может быть увеличен до 50%).

 (! ЗАМЕЧАНИЕ !)

Во избежание проблем при использовании метакаолина (так как метокаолин является тонкомолотым порошком, склонным к комкованию) требуется обязательное введения в рецептуру эффективного разбавителя (пластификатора), а также применение методов перемешивания, обеспечивающих равномерное распределение метакаолина  в смеси. Также не допускается передозировка метакаолина, т.к. это  может привести к снижении прочности бетона (раствора), что может объясняться двумя факторами:
•    при недостатке извести и других материалов в бетоне (растворе), с которыми мог бы прореагировать метакаолин, он становится инертным наполнителем, который только снижает прочность составов;
•    высокие дозировки метакаолина  существенно изменяют гранулометрию (соотношение зерен разного размера) всего состава. Избыток тонкодисперсной фракции также негативно сказывается на структуре бетонов и растворов и способен снизить их прочностные характеристики.


Дата: Вторник, 14 Февраль 2012 |  Прочитана: 10928 раз

Комментарии (7)

 

Diogo 14.12.2015 03:34

I feel saeiifstd aft
I feel saeiifstd after reading that one. http://wxhhfrxkl.com [url=http://dungyu.com]dungyu[/url] [link=http://sbwagzmhn.com]sbwagzmhn[/link]

Jesus 10.12.2015 05:15

This inrtdouces a pl
This inrtdouces a pleasingly rational point of view. http://vxqzqjk.com [url=http://xfyomme.com]xfyomme[/url] [link=http://vglwifmvx.com]vglwifmvx[/link]

Natalia 09.12.2015 21:22

The
The hontsey of your posting shines through

Najet 04.12.2015 00:40

This intoudrces a pl
This intoudrces a pleasingly rational point of view.

Clenide 11.08.2013 09:12

zBiS35XZFq
Thanks for being on point and on tarteg!

Valentina 19.07.2013 13:51

CQUuac19
Your post has lietfd the level of debate

Aditi 17.07.2013 03:11

wEhvbc6E
Learning a ton from these neat artelcis.

Оставить комментарий:
img Обновить картинку
 



Облако тегов
Наш опрос
Какой тип пенообразователя вы используете?
Какой тип пенообразователя вы используете?

Всего голосов: 739

Результат опроса

Рекомендуем
  • http://kontur.ua/ - добавки в бетон, пластификаторы, фибра