Roli i metakaolinës në beton

(1) Përmirësimi i fortësisë së llaçit të çimentos dhe llaçit, fortësia e lartë është një nga treguesit e betonit me performancë të lartë. Një nga qëllimet kryesore të shtimit të metakaolinit është përmirësimi i fortësisë së llaçit të çimentos dhe betonit.

Poon et al. (2001) kryen teste të rezistencës ndaj shtypjes në slurri çimentoje me një raport ujë-çimento prej 0.3, të përgatitur duke zëvendësuar çimenton Portland me 0-20% (fraksion masiv) kaolinë dhe pluhur silici. Rezultatet treguan se rezistenca ndaj shtypjes e slurrive të çimentos që përmbanin 5% deri në 20% kaolinë ishte më e lartë se ajo e çimentos referuese në të gjitha moshat, me çimenton që përmbante 10% kaolinë që tregonte një rritje prej 20% të rezistencës në 28 dhe 90 ditë krahasuar me çimenton referuese. Çimentoja që përmbante 5% deri në 10% pluhur silici tregoi gjithashtu një rritje prej 20% të rezistencës në 28 dhe 90 ditë krahasuar me çimenton referuese. Rezistenca e saj në 28d dhe 90d është ekuivalente me atë të çimentos kaolinë, por rezistenca e saj e hershme është më e ulët se çimentoja referuese. Analiza sugjeron se kjo mund të lidhet me grumbullimin e rëndë të pluhurit të silikonit të përdorur dhe shpërndarjen e pamjaftueshme në slurrinë e çimentos.

(2) Li Keliang et al. (2005) studiuan efektet e temperaturës së kalcinimit, kohës së kalcinimit dhe përmbajtjes së SiO2 dhe A12O3 në kaolinë në aktivitetin e metakaolinës për të përmirësuar fortësinë e betonit të çimentos. Polimerët e betonit dhe tokës me fortësi të lartë u përgatitën duke përdorur metakaolinë. Rezultatet tregojnë se kur përmbajtja e kaolinës është 15% dhe raporti ujë-çimento është 0.4, fortësia në shtypje 28-ditore është 71.9 MPa. Kur përmbajtja e kaolinës është 10% dhe raporti ujë-çimento është 0.375, fortësia në shtypje 28-ditore është 73.9 MPa. Për më tepër, kur përmbajtja e metakaolinës është 10%, indeksi i aktivitetit të saj arrin 114, që është 11.8% më i lartë se e njëjta sasi pluhuri silikoni. Prandaj, besohet se metakaolina mund të përdoret për të përgatitur beton me fortësi të lartë.

Qian Xiaoqian et al. (2001) studiuan marrëdhënien stres-deformim aksial në tërheqje të betonit me përmbajtje kaoline prej 0, 0.5%, 10% dhe 15%. Ata zbuluan se me rritjen e përmbajtjes së kaolinës, deformimi maksimal i rezistencës aksiale në tërheqje të betonit u rrit ndjeshëm, dhe moduli i elasticitetit në tërheqje mbeti praktikisht i pandryshuar. Megjithatë, rezistenca në shtypje e betonit u rrit ndjeshëm, dhe raporti i rezistencës në shtypje u ul përkatësisht. Kur përmbajtja e kaolinës është 15%, rezistenca në tërheqje dhe rezistenca në shtypje e betonit janë përkatësisht 128% dhe 184% e betonit referues.

Cao Zhengliang et al. (2004) zbuluan në studimin e tyre mbi efektin forcues të pluhurit ultra të imët të metakaolinës në beton se, nën të njëjtën rrjedhshmëri, llaçi që përmbante 10% metakaolinë rriti rezistencën e tij ndaj shtypjes dhe rezistencën ndaj përkuljes me 6% në 8% pas 28 ditësh. Zhvillimi i hershëm i rezistencës së betonit të përzier me metakaolinë ishte dukshëm më i shpejtë se ai i betonit standard. Krahasuar me betonin standard, betoni që përmbante 15% metakaolinë ka një rritje prej 84% në rezistencën ndaj shtypjes aksiale 3D dhe një rritje prej 80% në rezistencën ndaj shtypjes aksiale 28d, ndërsa moduli elastik statik ka një rritje prej 9% në 3D dhe një rritje prej 8% në 28d.

Huang Zhan et al. (2008) studiuan efektin e raporteve të ndryshme të përzierjes së metakaolinës dhe skorjeve në fortësinë dhe qëndrueshmërinë e betonit. Rezultatet tregojnë se shtimi i metakaolinës në betonin me skorje përmirëson si fortësinë ashtu edhe qëndrueshmërinë e betonit. Raporti optimal i skorjeve me çimenton është rreth 3:7, duke rezultuar në fortësinë ideale të betonit. Diferenca e harkut të betonit kompozit është pak më e lartë se ajo e betonit me skorje të vetme, për shkak të efektit të hirit vullkanik të metakaolinës. Fortësia e saj në tërheqje në çarje është më e lartë se ajo e betonit standard.

Yang Fengling et al. (2011) përdorën sasi të barabarta metakaolini, hiri fluturues dhe skorje për të zëvendësuar çimenton, dhe përzien veçmas metakaolinë me hirin fluturues dhe skorjen për të përgatitur betonin. U studiuan punueshmëria, rezistenca ndaj shtypjes dhe qëndrueshmëria e betonit. Rezultatet treguan se kur kaolina u përdor për të zëvendësuar 5% deri në 25% të çimentos në sasi të barabarta, rezistenca ndaj shtypjes e betonit në të gjitha moshat u përmirësua; Kur kaolina përdoret në sasi të barabarta për të zëvendësuar çimenton me 20%, rezistenca ndaj shtypjes në secilën moshë është ideale. Rezistenca në 3d, 7d dhe 28d është përkatësisht 26.0%, 14.3% dhe 8.9% më e lartë se ajo e betonit pa kaolinë të shtuar. Kjo tregon se për çimenton Portland të Tipit II, shtimi i metakaolinës mund të përmirësojë rezistencën e betonit të përgatitur.

Zhang Chengbo et al. (2012) përdorën skorje çeliku, metakaolinë dhe materiale të tjera si lëndë të para kryesore për të përgatitur çimenton gjeopolimer për të zëvendësuar çimenton tradicional Portland, duke arritur qëllimin e ruajtjes së energjisë, uljes së konsumit dhe shndërrimit të mbeturinave në thesar. Rezultatet treguan se kur përmbajtja e çelikut dhe përmbajtja e hirit fluturues ishin të dyja 20%, fortësia e bllokut të testimit në 28 ditë arriti një nivel shumë të lartë (95.5MPa). Ndërsa sasia e skorjes së çelikut të shtuar rritet, ajo gjithashtu mund të luajë një rol të caktuar në uljen e tkurrjes së çimentos gjeopolimer.

Chen Guocan (2010) përvetësoi rrugën teknike të "Çimentos Portland + përzierje minerale aktive + agjent reduktues uji me efikasitet të lartë", teknologjisë së betonit të magnetizuar me ujë dhe procesit konvencional të përgatitjes, dhe kreu eksperimente përgatitjeje në beton me skorje guri me rezistencë ultra të lartë me përmbajtje të ulët karboni duke përdorur lëndë të para me burim vendas si gurë dhe skorje. Rezultatet tregojnë se doza e përshtatshme e metakaolinit është 10%. Raporti i masës ndaj rezistencës së kontributit të çimentos për njësi të masës së betonit me skorje guri me rezistencë ultra të lartë është rreth 4.17 herë më i lartë se ai i betonit të zakonshëm, 2.49 herë më i lartë se ai i betonit me rezistencë të lartë (HSC) dhe 2.02 herë më i lartë se ai i betonit pluhur reaktiv (RPC). Prandaj, betoni me skorje guri me rezistencë ultra të lartë i përgatitur me çimento me dozë të ulët është drejtimi i zhvillimit të betonit në epokën e ekonomisë me karbon të ulët.

(3) Pas shtimit të kaolinës me rezistencë ndaj ngricës në beton, madhësia e poreve të betonit zvogëlohet shumë, duke përmirësuar ciklin e ngrirjes-shkrirjes së betonit. Feng Naiqian (2002) zbuloi se nën një numër të caktuar ciklesh ngrirje-shkrirjeje, moduli elastik i mostrës së betonit me një përmbajtje kaoline prej 15% në moshën 28 ​​ditësh është dukshëm më i lartë se ai i betonit referues në moshën 28 ​​ditësh. Aplikimi i përbërë i metakaolinës dhe pluhurave të tjera minerale ultra të imëta në beton mund të përmirësojë shumë performancën e qëndrueshmërisë së betonit.