El paper del metacaolí en el formigó

(1) Millorar la resistència de la pasta i el morter de ciment, l'alta resistència és un dels indicadors del formigó d'alt rendiment. Un dels principals objectius d'afegir metacaolí és millorar la resistència del morter de ciment i del formigó.

Poon et al. (2001) van dur a terme proves de resistència a la compressió en suspensions de ciment amb una proporció aigua-ciment de 0,3, preparades substituint el ciment Portland per caolí del 0-20% (fracció en massa) i pols de sílice. Els resultats van mostrar que la resistència a la compressió de les suspensions de ciment que contenien del 5% al ​​20% de caolí era superior a la del ciment de referència a totes les edats, i el ciment que contenia un 10% de caolí va mostrar un augment del 20% en la resistència als 28 i 90 dies en comparació amb el ciment de referència. El ciment que contenia del 5% al ​​10% de pols de sílice també va mostrar un augment del 20% en la resistència als 28 i 90 dies en comparació amb el ciment de referència. La seva resistència als 28d i 90d és equivalent a la del ciment de caolí, però la seva resistència inicial és inferior a la del ciment de referència. L'anàlisi suggereix que això pot estar relacionat amb l'aglomeració severa de la pols de silici utilitzada i la dispersió insuficient en la suspensions de ciment.

(2) Li Keliang et al. (2005) van estudiar els efectes de la temperatura de calcinació, el temps de calcinació i el contingut de SiO2 i A12O3 en el caolí sobre l'activitat del metacaolí per millorar la resistència del formigó de ciment. Es van preparar polímers de formigó i sòl d'alta resistència utilitzant metacaolí. Els resultats mostren que quan el contingut de caolí és del 15% i la relació aigua-ciment és de 0,4, la resistència a la compressió a 28 dies és de 71,9 MPa. Quan el contingut de caolí és del 10% i la relació aigua-ciment és de 0,375, la resistència a la compressió a 28 dies és de 73,9 MPa. A més, quan el contingut de metacaolí és del 10%, el seu índex d'activitat arriba a 114, que és un 11,8% superior a la mateixa quantitat de pols de silici. Per tant, es creu que el metacaolí es pot utilitzar per preparar formigó d'alta resistència.

Qian Xiaoqian et al. (2001) van estudiar la relació tensió-deformació axial del formigó amb un contingut de caolí del 0, 0,5%, 10% i 15%. Van descobrir que amb l'augment del contingut de caolí, la deformació màxima de la resistència a la tracció axial del formigó augmentava significativament i el mòdul elàstic de tracció es mantenia bàsicament sense canvis. No obstant això, la resistència a la compressió del formigó augmentava significativament i, en conseqüència, la relació de resistència a la compressió disminuïa. Quan el contingut de caolí és del 15%, la resistència a la tracció i la resistència a la compressió del formigó són del 128% i el 184% del formigó de referència, respectivament.

Cao Zhengliang et al. (2004) van trobar en el seu estudi sobre l'efecte de reforç de la pols ultrafina de metacaolí sobre el formigó que, amb la mateixa fluïdesa, el morter que contenia un 10% de metacaolí augmentava la seva resistència a la compressió i a la flexió entre un 6% i un 8% després de 28 dies. El desenvolupament inicial de la resistència del formigó barrejat amb metacaolí va ser significativament més ràpid que el del formigó estàndard. En comparació amb el formigó de referència, el formigó que contenia un 15% de metacaolí té un augment del 84% en la resistència a la compressió axial 3D i un augment del 80% en la resistència a la compressió axial 28d, mentre que el mòdul elàstic estàtic té un augment del 9% en 3D i un augment del 8% en 28d.

Huang Zhan et al. (2008) van estudiar l'efecte de diferents proporcions de barreja de metacaolí i escòria sobre la resistència i la durabilitat del formigó. Els resultats mostren que l'addició de metacaolí al formigó d'escòria millora tant la resistència com la durabilitat del formigó. La proporció òptima d'escòria i ciment és d'uns 3:7, cosa que resulta en una resistència ideal del formigó. La diferència d'arc del formigó compost és lleugerament superior a la del formigó d'escòria simple, a causa de l'efecte de cendra volcànica del metacaolí. La seva resistència a la tracció per divisió és superior a la del formigó de referència.

Yang Fengling et al. (2011) van utilitzar quantitats iguals de metacaolí, cendres volants i escòria per substituir el ciment, i van barrejar metacaolí per separat amb cendres volants i escòria per preparar el formigó. Es va estudiar la treballabilitat, la resistència a la compressió i la durabilitat del formigó. Els resultats van mostrar que quan es va utilitzar caolí per substituir del 5% al ​​25% del ciment en quantitats iguals, la resistència a la compressió del formigó a totes les edats millorava; quan es fa servir caolí en quantitats iguals per substituir el ciment en un 20%, la resistència a la compressió a cada edat és ideal. La resistència a 3d, 7d i 28d és un 26,0%, 14,3% i 8,9% més alta que la del formigó sense caolí afegit, respectivament. Això indica que per al ciment Portland tipus II, l'addició de metacaolí pot millorar la resistència del formigó preparat.

Zhang Chengbo et al. (2012) van utilitzar escòria d'acer, metacaolí i altres materials com a principals matèries primeres per preparar ciment geopolímer per substituir el ciment Portland tradicional, aconseguint l'objectiu de conservar energia, reduir el consum i convertir els residus en tresor. Els resultats van mostrar que quan el contingut d'acer i el contingut de cendres volants eren tots dos del 20%, la resistència del bloc de prova als 28 dies va assolir un nivell molt alt (95,5 MPa). A mesura que augmenta la quantitat d'escòria d'acer afegida, també pot tenir un cert paper en la reducció de la contracció del ciment geopolímer.

Chen Guocan (2010) va adoptar la via tècnica de "ciment Portland + additiu mineral actiu + agent reductor d'aigua d'alta eficiència", tecnologia de formigó d'aigua magnetitzada i procés de preparació convencional, i va dur a terme experiments de preparació en formigó d'escòria de pedra de baix contingut en carboni i ultraalta resistència utilitzant matèries primeres d'origen local com ara pedres i escòria. Els resultats indiquen que la dosi adequada de metacaolí és del 10%. La relació massa-resistència de la contribució del ciment per unitat de massa del formigó d'escòria de pedra de resistència ultraalta és aproximadament 4,17 vegades la del formigó ordinari, 2,49 vegades la del formigó d'alta resistència (HSC) i 2,02 vegades la del formigó en pols reactiu (RPC). Per tant, el formigó d'escòria de pedra de resistència ultraalta preparat amb ciment de baixa dosi és la direcció del desenvolupament del formigó en l'era de l'economia baixa en carboni.

(3) Després d'afegir caolí amb resistència a les gelades al formigó, la mida dels porus del formigó es redueix considerablement, millorant el cicle de gel-desgel del formigó. Feng Naiqian (2002) va trobar que sota un cert nombre de cicles de gel-desgel, el mòdul elàstic de la mostra de formigó amb un contingut de caolí del 15% als 28 dies d'edat és significativament més alt que el del formigó de referència als 28 dies d'edat. L'aplicació composta de metacaolí i altres pols minerals ultrafines al formigó pot millorar considerablement el rendiment de durabilitat del formigó.