Metacaolín

El metacaolín   (metacaolín altamente activo) es un silicato de aluminio , un material en polvo artificial, producto de la tostación ( deshidratación ) con posterior molienda de arcillas de caolín enriquecidas .

Conseguir

El metacaolín se obtiene tostando caolinita (extraída en forma de arcillas de caolín) en el rango de temperatura de 500-800 ° C según la reacción:

[una]

Como resultado de una reacción de deshidratación endotérmica , se forma metacaolinita amorfa (metacaolín).

La temperatura de deshidratación depende de la estructura de las capas del mineral original. Cuando se calienta, la caolinita desordenada se deshidrata a temperaturas de 530 a 570 °C, la caolinita ordenada a temperaturas de 570 a 630 °C. Para obtener puzolana a partir de caolinita, es necesario lograr una deshidratación casi completa sin sobrecalentamiento, lo que puede provocar una sinterización con formación de mullita no reactiva y espinela Al-Si defectuosa [2] . Las temperaturas de activación óptimas varían de 550 a 850 °C, el rango óptimo es de 650 a 750 °C [3] . En comparación con otros minerales de arcilla, la caolinita tiene un amplio rango de temperatura entre la deshidratación y la recristalización, lo que favorece en gran medida la formación de metacaolín y el uso de arcillas de caolín activadas térmicamente como puzolanas.

El metacaolín es estable hasta 925 °C, con un mayor aumento de la temperatura puede convertirse en mullita cristalina de baja actividad . La eficacia del uso posterior de metacaolín como aditivo en el hormigón depende de la elección correcta y el estricto cumplimiento de los regímenes tecnológicos de cocción y trituración [4] . La caolinita desordenada deshidratada exhibe una actividad puzolánica más alta que la ordenada [5] .

En el territorio de Rusia, se ha establecido la producción de metacaolín a escala industrial.

Propiedades

El metacaolín es un polvo de color blanco a beige grisáceo o rosado con un tamaño de partícula promedio de 1 a 5 µm. Las partículas de metacaolín tienen una forma laminar, lo que conduce a una alta área de superficie específica de metacaolín.

Propiedades físicas y químicas del metacaolín [6] : superficie específica - 1670 m 2 /kg; densidad real - 2,50 g / cm 3 ; densidad aparente - 410 kg / m 3 ; densidad normal - 46%; actividad puzolánica - 26 mg/g. En productos disponibles comercialmente, la superficie específica del metacaolín puede alcanzar hasta 15000-20000 cm 2 /g, la actividad puzolánica hasta más de 1000 mg/g [7] [8] . La dispersión de caolín [9] ejerce un impacto significativo sobre la actividad puzolánica y la posibilidad de utilizar metacaolín como aditivo puzolánico .

Por su naturaleza química, el metacaolín difiere significativamente de un aditivo mineral tan activo como la microsílice, siendo una mezcla de sílice amorfa y alúmina.

Debido al estado amorfo, el metacaolín tiene una alta actividad puzolánica de carácter mixto aluminato-sílice. El metacaolín es capaz de unir álcalis en neoplasmas insolubles, similares en composición química a las zeolitas y los feldespatos. Esta propiedad brinda protección a los materiales y estructuras de cemento contra la eflorescencia y destrucción como resultado de la reacción alcalina-silicato [10] .

El efecto modificador del metacaolín en las composiciones ligantes se manifiesta en un aumento de la densidad de la piedra de cemento debido al microrrelleno y ligante (efecto puzolánico) de la cal hidratada (portlandita), así como en la mejora de la eficacia de los tensioactivos introducidos en las mezclas.

Aplicación

El metacaolín encuentra aplicación como aditivo en hormigones y morteros, incluidos los morteros secos.

Al utilizar metacaolín en la producción de hormigones hidráulicos, de alta resistencia y especiales, es posible obtener mayores propiedades físicas, mecánicas y operativas de los materiales con un consumo reducido de cemento y plastificantes. En la producción de hormigones altamente móviles y autocompactantes, así como autonivelantes de grano fino, el metacaolín proporciona, entre otras cosas, la estabilización de una mezcla con un alto contenido de agua, elimina la separación y segregación del agua.

El propio metacaolín como microrrelleno tiene un efecto positivo en la adhesión de las soluciones a la mayoría de los tipos de sustratos.

El metacaolín, utilizado como aditivo mineral activo en mezclas de hormigón y mortero, aumenta significativamente la demanda de agua, lo que no permite su uso como aditivo individual en grandes dosis. Aunque al mismo tiempo, debido a la forma desarrollada de las partículas, se une intensamente al agua, lo que conduce a una disminución significativa en la separación de agua de las mezclas [11] .

Mezclando metacaolín con aditivos plastificantes-reductores de agua, se obtienen aditivos organominerales de acción compleja. El aditivo complejo proporciona una aceleración de la hidratación y el endurecimiento del cemento [12] , un aumento de la resistencia, resistencia al agua, resistencia a las heladas, etc. Las partículas laminares de metacaolín finamente dispersas proporcionan mezclas modificadas con alta plasticidad y resistencia a la delaminación, así como ausencia de adherencia a la herramienta. Estas propiedades del metacaolín son especialmente valiosas para las mezclas de alta movilidad, como las mezclas para pisos autonivelantes, los concretos autocompactantes y los compuestos de reparación y anclaje moldeados [10] .

El alto contenido de alúmina amorfa en el metacaolín hace posible su uso como uno de los componentes de ligantes complejos que no se contraen ni se expanden. Se propuso un aditivo complejo que contiene metacaolín y yeso [13] , el cual es una composición expansiva del tipo sulfoaluminato para controlar las deformaciones por retracción de hormigones de alta resistencia. El aditivo proporciona un aumento en la capacidad de retención de agua de las mezclas de hormigón y la resistencia del hormigón.

El metacaolín se puede utilizar como modificador del hormigón celular resistente al calor [14] , como aditivo en los aglomerantes de yeso para aumentar la resistencia al agua [15] .

El color claro del metacaolín permite su uso en materiales a base de cemento Portland blanco o yeso, proporcionando materiales decorativos coloreados de mayor confiabilidad y durabilidad.

Literatura

  1. Kirsanova A.A. Modificadores órgano-minerales a base de metacaolín para hormigón de cemento / L.Ya. Kramar // Materiales de construcción. 2013. - Nº 11. - S. 54-57.
  2. Kramar L.Ya., Trofimov B.Ya., Gamaly E.A., Chernykh T.N., Zimich V.V. Modificadores para hormigones y morteros de cemento (características técnicas y mecanismo de acción). / Cheliábinsk: Iskra Profi LLC, 2012. 202 p.
  3. Malolepshi Ya. Influencia del metacaolín en las propiedades de los morteros de cemento / Ya. Malolepshi, 3. Pitel // Aditivos químicos y minerales en el hormigón. - Jarkov: Color, 2005. S. 61 -77.
  4. Caldarone M.A., Gruber K.A., Burg RG Metacaolín de alta reactividad: una mezcla mineral de nueva generación // Cono. En t. - 1994. - Nº 11. - Págs. 37-40.
  5. Batudaeva A.V., Kardumyan G.S., Kaprielov SS Hormigones modificados de alta resistencia a partir de mezclas autonivelantes // Hormigón y hormigón armado. - 2005. - Nº 4. - S. 14-18.
  6. Yakovlev G.I. et al.. Sobre la experiencia del uso de metacaolín como aditivo estructurante en compuestos de cemento [16] . // Boletín de la ESGUTU. 2021. - Nº 2. - P.58-68.

Notas

  1. ↑ Putilin Yu.M., Belyakova Yu.A., Golenko V.P. etc. Síntesis de minerales. - M. : Editorial "Nedra", 1987. - T. 2. - S. 144. - 256 p.
  2. ↑ Metacaolín de alta reactividad (HRM) . Tecnologías avanzadas de cemento, LLC . Metacaolín. Consultado el 15 de marzo de 2021. Archivado desde el original el 12 de marzo de 2016.
  3. ↑ Snellings, R.; Mertens G.; Elsen J. (2012). "Materiales cementicios complementarios". Reseñas en Mineralogía y Geoquímica . 74 : 211-278. DOI : 10.2138/rmg.2012.74.6 .
  4. ↑ Pustovgar A.P., Buryanov A.F., Vasiliev E.V. El uso de metacaolín en mezclas secas para la construcción  . - 2010. - Nº 10 . - S. 78-81 . — ISSN 0585-430X .
  5. ↑ Kakali, G.; Perraki T.; Tsivilis S.; Badogiannis E. (2001). “Tratamiento térmico del caolín: el efecto de la mineralogía sobre la actividad puzolánica”. Ciencia aplicada de la arcilla . 20 (1-2): 73-80. DOI : 10.1016/s0169-1317(01)00040-0 .
  6. ↑ Dvorkin L.I., Lushnikova N.V. Hormigones de alta resistencia a base de mezclas de hormigón colado con modificador polifuncional a base de metacaolín  // Hormigón y hormigón armado. - 2007. - Nº 1 . - S. 2-7 . — ISSN 0005-9889 .
  7. ↑ Metacaolín altamente activo (HMC) . Consultado el 14 de marzo de 2021. Archivado desde el original el 15 de mayo de 2021.
  8. ↑ Metacaolín MKZhL . Consultado el 14 de marzo de 2021. Archivado desde el original el 22 de junio de 2021.
  9. ↑ Platova R.A., Argynbaev T.M., Stafeeva Z.V. Influencia de la dispersión de caolín del depósito Zhuravliny Log sobre la actividad puzolánica del metacaolín  Stroitel'nye materialy. - 2012. - Nº 2 . - S. 75-80 . — ISSN 0585-430X .
  10. ↑ 1 2 Zakharov SA, Kalachik B.S. Metacaolín altamente activo: un modificador mineral moderno de los sistemas de cemento  // Materiales de construcción. - 2007. - Nº 5 . - S. 56-57 .
  11. ↑ Dvorkin L.I., Lushnikova N.V. Hormigones de alta resistencia a base de mezclas de hormigón colado con modificador polifuncional a base de metacaolín  // Hormigón y hormigón armado. - 2007. - Nº 1 . - S. 2-7 . — ISSN 0005-9889 .
  12. ↑ Kirsanova A.A. Un modificador complejo con metacaolín para obtener compuestos de cemento con alta resistencia inicial y estabilidad  // Boletín de la Universidad Estatal de los Urales del Sur. Serie: Construcción y arquitectura. - 2013. - T. 13 , N º 1 . - S. 49-56 . — ISSN 1991-9743 .
  13. ↑ Batudaeva A.V., Kardumyan G.S., Kaprielov SS Hormigón modificado de alta resistencia a partir de mezclas autonivelantes  // Hormigón y hormigón armado. - 2005. - Nº 4 . - S. 14-18 .
  14. ↑ Leonovich S. N. y otras Características de la formación de hormigón celular resistente al calor  // Boletín de la Universidad Tecnológica Estatal del Volga. Serie: Materiales. Construcciones. Tecnología. - 2018. - Nº 1 . - S. 23-31 . — ISSN 2542-114X .
  15. ↑ Shirinzade I.N., Bashirov E.Kh., Kurbanov I.D. Estudio de la influencia del metacaolín ultrafino en las propiedades de los ligantes de yeso  // Materiales de construcción. - 2019. - Nº 1-2 . - S. 79-82 . — ISSN 0585-430X .
  16. ↑ Yakovlev G.I. et al. Sobre la experiencia del uso de metacaolín en compuestos de cemento . Boletín de la ESGUTU N° 2. - S. 58-68 (2021).