Metakaolins rolle i beton

(1) Forbedring af styrken af ​​cementopslæmning og -mørtel. Høj styrke er en af ​​indikatorerne for højtydende beton. Et af hovedformålene med at tilsætte metakaolin er at forbedre styrken af ​​cementmørtel og beton.

Poon et al. (2001) udførte trykstyrketest på cementopslæmninger med et vandcementforhold på 0,3, fremstillet ved at erstatte Portlandcement med 0-20% (massefraktion) kaolin og silicapulver. Resultaterne viste, at trykstyrken af ​​cementopslæmninger indeholdende 5% til 20% kaolin var højere end referencecementens i alle aldre, hvor cement indeholdende 10% kaolin viste en stigning på 20% i styrke ved 28 og 90 dage sammenlignet med referencecementen. Cement indeholdende 5% til 10% silicapulver viste også en stigning på 20% i styrke ved 28 og 90 dage sammenlignet med referencecementen. Dens styrke ved 28d og 90d svarer til kaolincementens, men dens tidlige styrke er lavere end benchmarkcementen. Analyse tyder på, at dette kan være relateret til den kraftige agglomerering af det anvendte siliciumpulver og utilstrækkelig dispersion i cementopslæmningen.

(2) Li Keliang et al. (2005) undersøgte virkningerne af kalcineringstemperatur, kalcineringstid og SiO2- og A12O3-indhold i kaolin på metakaolins aktivitet for at forbedre styrken af ​​cementbeton. Højstyrkebeton og jordpolymerer blev fremstillet ved hjælp af metakaolin. Resultaterne viser, at når kaolinindholdet er 15% og vandcementforholdet er 0,4, er 28-dages trykstyrken 71,9 MPa. Når kaolinindholdet er 10% og vandcementforholdet er 0,375, er 28-dages trykstyrken 73,9 MPa. Desuden, når metakaolinindholdet er 10%, når dets aktivitetsindeks 114, hvilket er 11,8% højere end den samme mængde siliciumpulver. Derfor menes det, at metakaolin kan bruges til at fremstille højstyrkebeton.

Qian Xiaoqian et al. (2001) undersøgte forholdet mellem aksial trækspænding og -tøjning i beton med et kaolinindhold på 0, 0,5 %, 10 % og 15 %. De fandt, at med stigende kaolinindhold steg den maksimale tøjning af betonens aksiale trækstyrke signifikant, og trækstyrkemodulet forblev stort set uændret. Betonens trykstyrke steg dog signifikant, og trykstyrkeforholdet faldt tilsvarende. Når kaolinindholdet er 15 %, er betonens trækstyrke og trykstyrke henholdsvis 128 % og 184 % af referencebetonens.

Cao Zhengliang et al. (2004) fandt i deres undersøgelse af den styrkende effekt af ultrafint metakaolinpulver på beton, at mørtel indeholdende 10% metakaolin under samme fluiditet øgede sin trykstyrke og bøjningsstyrke med 6% til 8% efter 28 dage. Den tidlige styrkeudvikling af beton blandet med metakaolin var betydeligt hurtigere end for standardbeton. Sammenlignet med benchmarkbetonen har beton indeholdende 15% metakaolin en stigning på 84% i 3D aksial trykstyrke og en stigning på 80% i 28d aksial trykstyrke, mens det statiske elasticitetsmodul har en stigning på 9% i 3D og en stigning på 8% i 28d.

Huang Zhan et al. (2008) undersøgte effekten af ​​forskellige blandingsforhold mellem metakaolin og slagge på betonens styrke og holdbarhed. Resultaterne viser, at tilsætning af metakaolin til slaggebeton forbedrer både betonens styrke og holdbarhed. Det optimale forhold mellem slagge og cement er omkring 3:7, hvilket resulterer i ideel betonstyrke. Forskellen i bueformen i kompositbeton er lidt højere end i enkeltslaggebeton på grund af metakaolins vulkanske askeeffekt. Dens spaltningstrækstyrke er højere end i benchmarkbeton.

Yang Fengling et al. (2011) brugte lige store mængder metakaolin, flyveaske og slagge til at erstatte cement, og blandede metakaolin separat med flyveaske og slagge til at fremstille beton. Betonens bearbejdelighed, trykstyrke og holdbarhed blev undersøgt. Resultaterne viste, at når kaolin blev brugt til at erstatte 5% til 25% cement i lige store mængder, blev betonens trykstyrke i alle aldre forbedret. Når kaolin bruges i lige store mængder til at erstatte cement med 20%, er trykstyrken i hver alder ideel. Styrken ved 3d, 7d og 28d er henholdsvis 26,0%, 14,3% og 8,9% højere end for beton uden tilsat kaolin. Dette indikerer, at for type II Portlandcement kan tilsætning af metakaolin forbedre styrken af ​​den fremstillede beton.

Zhang Chengbo et al. (2012) brugte stålslagge, metakaolin og andre materialer som de vigtigste råmaterialer til at fremstille geopolymercement til erstatning for traditionel portlandcement, hvilket opnåede målet om energibesparelse, reduktion af forbrug og omdannelse af affald til skatte. Resultaterne viste, at når stålindholdet og flyveaskeindholdet begge var 20 %, nåede testblokkens styrke efter 28 dage et meget højt niveau (95,5 MPa). Efterhånden som mængden af ​​tilsat stålslagge stiger, kan det også spille en vis rolle i at reducere krympningen af ​​geopolymercement.

Chen Guocan (2010) anvendte den tekniske metode "Portlandcement + aktiv mineralblanding + højeffektiv vandreducerende middel", magnetiseret vandbetonteknologi og konventionel fremstillingsproces og udførte fremstillingsforsøg på lavkulstof-ultrahøjstyrkebeton af slagge ved hjælp af lokalt fremskaffede råmaterialer såsom sten og slagge. Resultaterne indikerer, at den passende dosering af metakaolin er 10 %. Forholdet mellem masse og styrke af cementbidrag pr. masseenhed af ultrahøjstyrkebeton af slagge er omkring 4,17 gange så meget som almindelig beton, 2,49 gange så meget som højstyrkebeton (HSC) og 2,02 gange så meget som reaktiv pulverbeton (RPC). Derfor er ultrahøjstyrkebeton af slagge fremstillet med lav dosis cement retningen for betonudvikling i lavkulstoføkonomiens æra.

(3) Efter tilsætning af kaolin med frostbestandighed til beton reduceres betonens porestørrelse betydeligt, hvilket forbedrer betonens fryse-optøningscyklus. Feng Naiqian (2002) fandt, at elasticitetsmodulet for betonprøven med et kaolinindhold på 15% ved 28 dages alderen er betydeligt højere end for referencebetonen ved 28 dages alderen under et vist antal fryse-optøningscyklusser. Den sammensatte anvendelse af metakaolin og andre ultrafine mineralpulvere i beton kan forbedre betonens holdbarhed betydeligt.