O papel do metacaolín no formigón

(1) Mellora da resistencia da lama e do morteiro de cemento, unha alta resistencia é un dos indicadores do formigón de alto rendemento. Un dos principais obxectivos de engadir metacaolín é mellorar a resistencia do morteiro de cemento e do formigón.

Poon et al. (2001) realizaron probas de resistencia á compresión en lechadas de cemento cunha proporción auga-cemento de 0,3, preparadas substituíndo o cemento Portland por caolín ao 0-20 % (fracción en masa) e po de sílice. Os resultados mostraron que a resistencia á compresión das lechadas de cemento que contiñan do 5 % ao 20 % de caolín era maior que a do cemento de referencia en todas as idades, e o cemento que contiña caolín ao 10 % mostrou un aumento do 20 % na resistencia aos 28 e 90 días en comparación co cemento de referencia. O cemento que contiña do 5 % ao 10 % de po de sílice tamén mostrou un aumento do 20 % na resistencia aos 28 e 90 días en comparación co cemento de referencia. A súa resistencia aos 28d e 90d é equivalente á do cemento de caolín, pero a súa resistencia inicial é inferior á do cemento de referencia. A análise suxire que isto pode estar relacionado coa grave aglomeración do po de silicio utilizado e a unha dispersión insuficiente na lechada de cemento.

(2) Li Keliang et al. (2005) estudaron os efectos da temperatura de calcinación, o tempo de calcinación e o contido de SiO2 e A12O3 no caolín na actividade do metacaolín para mellorar a resistencia do formigón de cemento. Preparáronse polímeros de formigón e solo de alta resistencia usando metacaolín. Os resultados mostran que cando o contido de caolín é do 15 % e a proporción auga-cemento é de 0,4, a resistencia á compresión a 28 días é de 71,9 MPa. Cando o contido de caolín é do 10 % e a proporción auga-cemento é de 0,375, a resistencia á compresión a 28 días é de 73,9 MPa. Ademais, cando o contido de metacaolín é do 10 %, o seu índice de actividade alcanza os 114, un 11,8 % máis alto que a mesma cantidade de po de silicio. Polo tanto, crese que o metacaolín pódese usar para preparar formigón de alta resistencia.

Qian Xiaoqian et al. (2001) estudaron a relación tensión-deformación axial á tracción do formigón cun contido de caolín do 0, 0,5 %, 10 % e 15 %. Descubriron que co aumento do contido de caolín, a deformación máxima da resistencia axial á tracción do formigón aumentaba significativamente e o módulo de elasticidade á tracción permanecía basicamente sen cambios. Non obstante, a resistencia á compresión do formigón aumentaba significativamente e, en consecuencia, a relación de resistencia á compresión diminuía. Cando o contido de caolín é do 15 %, a resistencia á tracción e a resistencia á compresión do formigón son do 128 % e do 184 % do formigón de referencia, respectivamente.

Cao Zhengliang et al. (2004) descubriron no seu estudo sobre o efecto de fortalecemento do po ultrafino de metacaolín no formigón que, coa mesma fluidez, o morteiro que contiña un 10 % de metacaolín aumentaba a súa resistencia á compresión e á flexión entre un 6 % e un 8 % despois de 28 días. O desenvolvemento inicial da resistencia do formigón mesturado con metacaolín foi significativamente máis rápido que o do formigón estándar. En comparación co formigón de referencia, o formigón que contiña un 15 % de metacaolín ten un aumento do 84 % na resistencia á compresión axial 3D e un aumento do 80 % na resistencia á compresión axial 28d, mentres que o módulo elástico estático ten un aumento do 9 % en 3D e un aumento do 8 % en 28d.

Huang Zhan et al. (2008) estudaron o efecto de diferentes proporcións de mestura de metacaolín e escoria na resistencia e durabilidade do formigón. Os resultados mostran que a adición de metacaolín ao formigón de escoria mellora tanto a resistencia como a durabilidade do formigón. A proporción óptima de escoria e cemento é de arredor de 3:7, o que resulta nunha resistencia ideal do formigón. A diferenza de arco do formigón composto é lixeiramente maior que a do formigón de escoria simple, debido ao efecto das cinzas volcánicas do metacaolín. A súa resistencia á tracción por división é maior que a do formigón de referencia.

Yang Fengling et al. (2011) empregaron cantidades iguais de metacaolín, cinzas volantes e escoria para substituír o cemento e, por separado, mesturaron metacaolín con cinzas volantes e escoria para preparar o formigón. Estudouse a traballabilidade, a resistencia á compresión e a durabilidade do formigón. Os resultados mostraron que, cando se empregaba caolín para substituír entre o 5 % e o 25 % do cemento en cantidades iguais, a resistencia á compresión do formigón en todas as idades melloraba; cando se emprega caolín en cantidades iguais para substituír o cemento nun 20 %, a resistencia á compresión en cada idade é ideal. A resistencia a 3d, 7d e 28d é un 26,0 %, un 14,3 % e un 8,9 % maior que a do formigón sen engadir caolín, respectivamente. Isto indica que, para o cemento Portland tipo II, a adición de metacaolín pode mellorar a resistencia do formigón preparado.

Zhang Chengbo et al. (2012) empregaron escoria de aceiro, metacaolín e outros materiais como principais materias primas para preparar cemento xeopolímero que substituíse o cemento Portland tradicional, conseguindo o obxectivo de conservación de enerxía, redución do consumo e transformación dos residuos en tesouro. Os resultados mostraron que cando o contido de aceiro e o contido de cinzas volantes eran ambos do 20 %, a resistencia do bloque de proba aos 28 días alcanzou un nivel moi alto (95,5 MPa). A medida que aumenta a cantidade de escoria de aceiro engadida, tamén pode desempeñar un certo papel na redución da contracción do cemento xeopolímero.

Chen Guocan (2010) adoptou a vía técnica de "cemento Portland + aditivo mineral activo + axente redutor de auga de alta eficiencia", tecnoloxía de formigón de auga magnetizada e proceso de preparación convencional, e realizou experimentos de preparación en formigón de escoria de pedra de ultra alta resistencia e baixo contido de carbono utilizando materias primas de orixe local, como pedras e escoria. Os resultados indican que a dosificación axeitada de metacaolín é do 10 %. A relación masa-resistencia da contribución do cemento por unidade de masa do formigón de escoria de pedra de ultra alta resistencia é aproximadamente 4,17 veces maior que a do formigón ordinario, 2,49 veces maior que a do formigón de alta resistencia (HSC) e 2,02 veces maior que a do formigón en po reactivo (RPC). Polo tanto, o formigón de escoria de pedra de ultra alta resistencia preparado con cemento de baixa dosificación é a dirección do desenvolvemento do formigón na era da economía baixa en carbono.

(3) Despois de engadir caolín con resistencia ás xeadas ao formigón, o tamaño dos poros do formigón redúcese considerablemente, o que mellora o ciclo de conxelación-desconxelación do formigón. Feng Naiqian (2002) descubriu que, baixo un certo número de ciclos de conxelación-desconxelación, o módulo elástico da mostra de formigón cun contido de caolín do 15 % aos 28 días de idade é significativamente maior que o do formigón de referencia aos 28 días de idade. A aplicación composta de metacaolín e outros pos ultrafinos minerais no formigón pode mellorar considerablemente o rendemento de durabilidade do formigón.