Betonda metakaolinin rolu

(1) Sement məhlulunun və harçının möhkəmliyini artırmaqla yanaşı, yüksək möhkəmlik yüksək performanslı betonun göstəricilərindən biridir. Metakaolin əlavə etməyin əsas məqsədlərindən biri sement harçının və betonun möhkəmliyini artırmaqdır.

Poon və digərləri (2001) Portland sementini 0-20% (kütlə payı) kaolin və silisium tozu ilə əvəz etməklə hazırlanmış 0,3 su sement nisbəti olan sement məhlulları üzərində sıxılma möhkəmliyi sınaqları aparmışlar. Nəticələr göstərdi ki, 5%-dən 20%-ə qədər kaolin tərkibli sement məhlullarının sıxılma möhkəmliyi bütün yaşlarda istinad sementindən daha yüksəkdir, 10% kaolin tərkibli sement istinad sementinə nisbətən 28 və 90 gündə möhkəmlikdə 20% artım göstərir. 5%-dən 10%-ə qədər silisium tozu tərkibli sement də istinad sementinə nisbətən 28 və 90 gündə möhkəmlikdə 20% artım göstərmişdir. Onun 28d və 90d-dəki möhkəmliyi kaolin sementinə bərabərdir, lakin ilkin möhkəmliyi etalon sementdən daha aşağıdır. Təhlil göstərir ki, bu, istifadə olunan silisium tozunun şiddətli yığılması və sement məhlulunda qeyri-kafi dispersiya ilə əlaqəli ola bilər.

(2) Li Keliang və digərləri (2005) sement betonunun möhkəmliyini artırmaq üçün kaolindəki kalsinasiya temperaturunun, kalsinasiya müddətinin və SiO2 və A12O3 tərkibinin metakaolinin aktivliyinə təsirini araşdırdılar. Yüksək möhkəmlikli beton və torpaq polimerləri metakaolindən istifadə edilərək hazırlanmışdır. Nəticələr göstərir ki, kaolinin tərkibi 15% və su sement nisbəti 0,4 olduqda, 28 günlük sıxılma möhkəmliyi 71,9 MPa-dır. Kaolinin tərkibi 10% və su sement nisbəti 0,375 olduqda, 28 günlük sıxılma möhkəmliyi 73,9 MPa-dır. Bundan əlavə, metakaolinin tərkibi 10% olduqda, onun aktivlik indeksi 114-ə çatır ki, bu da eyni miqdarda silikon tozundan 11,8% yüksəkdir. Buna görə də, metakaolinin yüksək möhkəmlikli beton hazırlamaq üçün istifadə edilə biləcəyinə inanılır.

Qian Xiaoqian və digərləri (2001) kaolin tərkibi 0, 0,5%, 10% və 15% olduqda betonun ox istiqamətində dartılma gərginliyi-deformasiya əlaqəsini araşdırdılar. Onlar kaolin tərkibinin artması ilə betonun ox istiqamətində dartılma möhkəmliyinin pik deformasiyasının əhəmiyyətli dərəcədə artdığını və dartılma elastiklik modulunun əsasən dəyişməz qaldığını müəyyən etdilər. Lakin betonun sıxılma möhkəmliyi əhəmiyyətli dərəcədə artdı və sıxılma möhkəmliyi nisbəti müvafiq olaraq azaldı. Kaolinin tərkibi 15% olduqda, betonun dartılma möhkəmliyi və sıxılma möhkəmliyi müvafiq olaraq istinad betonunun 128% və 184%-ni təşkil edir.

Cao Zhengliang və digərləri (2004) metakaolinin ultra incə tozunun beton üzərində möhkəmləndirmə təsiri üzərində apardıqları tədqiqatda eyni axıcılıq altında 10% metakaolin tərkibli məhlulun 28 gündən sonra sıxılma və əyilmə gücünü 6%-dən 8%-ə qədər artırdığını aşkar etmişlər. Metakaolinlə qarışdırılmış betonun erkən möhkəmlik inkişafı standart betondan xeyli sürətli olmuşdur. Standart betonla müqayisədə 15% metakaolin tərkibli betonun 3D ox sıxılma möhkəmliyi 84%, 28d ox sıxılma möhkəmliyi isə 80% artmışdır, statik elastiklik modulunun isə 3D-də 9%, 28d-də isə 8% artımı olmuşdur.

Huang Zhan və digərləri (2008) metakaolin və şlakın müxtəlif qarışdırma nisbətlərinin betonun möhkəmliyinə və davamlılığına təsirini araşdırdılar. Nəticələr göstərir ki, şlak betonuna metakaolinin əlavə edilməsi betonun həm möhkəmliyini, həm də davamlılığını artırır. Şlakın sementə optimal nisbəti təxminən 3:7-dir və bu da ideal beton möhkəmliyinə gətirib çıxarır. Kompozit betonun qövs fərqi metakaolinin vulkanik kül effektinə görə tək şlak betonunkundan bir qədər yüksəkdir. Onun parçalanma möhkəmliyi etalon betonunkundan daha yüksəkdir.

Yang Fengling və digərləri (2011) sementi əvəz etmək üçün bərabər miqdarda metakaolin, uçucu kül və şlak istifadə etmiş və beton hazırlamaq üçün metakaolini uçucu kül və şlakla ayrıca qarışdırmışdır. Betonun işləmə qabiliyyəti, sıxılma möhkəmliyi və davamlılığı öyrənilmişdir. Nəticələr göstərmişdir ki, kaolin sementin 5%-dən 25%-ə qədərini bərabər miqdarda əvəz etmək üçün istifadə edildikdə, bütün yaşlarda betonun sıxılma möhkəmliyi yaxşılaşmışdır; kaolin sementi 20% əvəz etmək üçün bərabər miqdarda istifadə edildikdə, hər yaşda sıxılma möhkəmliyi idealdır. 3d, 7d və 28d-də möhkəmlik kaolin əlavə edilməmiş betondan müvafiq olaraq 26,0%, 14,3% və 8,9% yüksəkdir. Bu, II Tip Portland sementi üçün metakaolinin əlavə edilməsinin hazırlanmış betonun möhkəmliyini artıra biləcəyini göstərir.

Zhang Chengbo və digərləri (2012) ənənəvi Portland sementini əvəz etmək üçün geopolimer sement hazırlamaq üçün əsas xammal kimi polad şlak, metakaolin və digər materiallardan istifadə edərək enerjiyə qənaət, istehlakın azaldılması və tullantıların xəzinəyə çevrilməsi məqsədinə nail olmuşlar. Nəticələr göstərdi ki, poladın tərkibi və uçucu külün tərkibi 20% olduqda, 28 gün ərzində sınaq blokunun möhkəmliyi çox yüksək səviyyəyə (95,5MPa) çatmışdır. Əlavə edilən polad şlakının miqdarı artdıqca, o, geopolimer sementinin büzülməsinin azaldılmasında da müəyyən rol oynaya bilər.

Çen Quokan (2010) "Portland sementi + aktiv mineral qatqı + yüksək səmərəli su azaldıcı maddə" texniki marşrutunu, maqnitləşdirilmiş su beton texnologiyasını və ənənəvi hazırlama prosesini qəbul etmiş və daş və şlak kimi yerli xammallardan istifadə edərək aşağı karbonlu ultra yüksək möhkəmlikli daş şlak betonu üzərində hazırlama təcrübələri aparmışdır. Nəticələr göstərir ki, metakaolinin müvafiq dozası 10% -dir. Ultra yüksək möhkəmlikli daş şlak betonunun vahid kütləsinə düşən sement töhfəsinin kütlə-möhkəmlik nisbəti adi betondan təxminən 4,17 dəfə, yüksək möhkəmlikli betondan (HSC) 2,49 dəfə və reaktiv toz betondan (RPC) 2,02 dəfə çoxdur. Buna görə də, aşağı dozalı sementlə hazırlanmış ultra yüksək möhkəmlikli daş şlak betonu aşağı karbonlu iqtisadiyyat dövründə betonun inkişaf istiqamətidir.

(3) Betona şaxtaya davamlı kaolin əlavə edildikdən sonra betonun məsamə ölçüsü xeyli azalır və bu da betonun donma-ərimə dövrünü yaxşılaşdırır. Feng Naiqian (2002) müəyyən sayda donma-ərimə dövrləri altında 28 günlük yaşda 15% kaolin tərkibli beton nümunəsinin elastiklik modulunun 28 günlük yaşda istinad betonundan xeyli yüksək olduğunu müəyyən etmişdir. Betonda metakaolin və digər mineral ultra incə tozların kompozit tətbiqi betonun davamlılıq göstəricilərini xeyli yaxşılaşdıra bilər.