Роля метакааліну ў бетоне

(1) Паляпшэнне трываласці цэментнага раствора і раствора, высокая трываласць з'яўляецца адным з паказчыкаў высокатрывалага бетону. Адной з галоўных мэтаў дадання метакааліну з'яўляецца павышэнне трываласці цэментнага раствора і бетону.

Пун і інш. (2001) правялі выпрабаванні на трываласць на сціск цэментных раствораў з водоцементным суадносінамі 0,3, падрыхтаваных шляхам замены портландцэменту на 0-20% (масавай долі) каоліну і дыяксід крэмнію. Вынікі паказалі, што трываласць на сціск цэментных раствораў, якія змяшчаюць ад 5% да 20% каоліну, была вышэйшай, чым у эталоннага цэменту ва ўсіх узростах, прычым цэмент, які змяшчае 10% каоліну, прадэманстраваў павелічэнне трываласці на 20% праз 28 і 90 дзён у параўнанні з эталонным цэментам. Цэмент, які змяшчае ад 5% да 10% дыяксіду крэмнію, таксама прадэманстраваў павелічэнне трываласці на 20% праз 28 і 90 дзён у параўнанні з эталонным цэментам. Яго трываласць праз 28 і 90 дзён эквівалентная трываласці каолінавага цэменту, але яго ранняя трываласць ніжэйшая, чым у эталоннага цэменту. Аналіз паказвае, што гэта можа быць звязана з моцнай агламерацыяй выкарыстоўванага дыяксіду крэмнію і недастатковым дысперсіяй у цэментным растворы.

(2) Лі Кэлян і інш. (2005) вывучалі ўплыў тэмпературы кальцынацыі, часу кальцынацыі, а таксама ўтрымання SiO2 і A12O3 у каоліне на актыўнасць метакааліну для павышэння трываласці цэментабетону. Высокатрывалы бетон і глебавыя палімеры былі падрыхтаваны з выкарыстаннем метакааліну. Вынікі паказваюць, што пры ўтрыманні каоліну 15% і водацэментным суадносінах 0,4 трываласць на сціск праз 28 дзён складае 71,9 МПа. Пры ўтрыманні каоліну 10% і водацэментным суадносінах 0,375 трываласць на сціск праз 28 дзён складае 73,9 МПа. Больш за тое, пры ўтрыманні метакааліну 10% яго індэкс актыўнасці дасягае 114, што на 11,8% вышэй, чым у такой жа колькасці крэмніевага парашка. Такім чынам, лічыцца, што метакаалін можна выкарыстоўваць для падрыхтоўкі высокатрывалага бетону.

Цянь Сяоцянь і інш. (2001) вывучалі сувязь паміж восевым расцяжэннем і дэфармацыяй бетону з утрыманнем каоліну 0, 0,5%, 10% і 15%. Яны выявілі, што з павелічэннем утрымання каоліну пікавая дэфармацыя восевай трываласці бетону на расцяжэнне значна павялічваецца, а модуль пругкасці пры расцяжэнні практычна не змяняецца. Аднак трываласць бетону на сціск значна павялічваецца, і адпаведна зніжаецца каэфіцыент трываласці на сціск. Пры ўтрыманні каоліну 15% трываласць на расцяжэнне і трываласць на сціск бетону складаюць 128% і 184% ад эталоннага бетону адпаведна.

Цао Чжэнлян і інш. (2004) у сваім даследаванні ўмацоўвальнага ўплыву ультратонкага парашка метакааліну на бетон выявілі, што пры аднолькавай цякучасці раствор, які змяшчае 10% метакааліну, павялічвае сваю трываласць на сціск і трываласць на выгіб на 6-8% праз 28 дзён. Ранні рост трываласці бетону, змяшанага з метакаалінам, быў значна хутчэйшым, чым у стандартнага бетону. У параўнанні з эталонным бетонам, бетон, які змяшчае 15% метакааліну, мае павелічэнне трохмернай восевай трываласці на сціск на 84% і павелічэнне восевай трываласці на сціск на 80% праз 28 дзён, у той час як статычны модуль пругкасці мае павелічэнне на 9% у трохмерным вымярэнні і на 8% праз 28 дзён.

Хуан Чжань і інш. (2008) вывучалі ўплыў розных суадносін змешвання метакааліну і шлаку на трываласць і даўгавечнасць бетону. Вынікі паказваюць, што даданне метакааліну ў шлакабетон паляпшае як трываласць, так і даўгавечнасць бетону. Аптымальнае суадносіны шлаку і цэменту складае каля 3:7, што прыводзіць да ідэальнай трываласці бетону. Розніца ў арцы кампазітнага бетону крыху вышэйшая, чым у аднашлакабетону, з-за ўздзеяння вулканічнага попелу метакааліну. Яго трываласць на расцяжэнне пры расколе вышэйшая, чым у эталоннага бетону.

Ян Фэнлінг і інш. (2011) выкарыстоўвалі роўныя колькасці метакааліну, попелу і шлаку для замены цэменту, а таксама асобна змешвалі метакаалін з попелам і шлакам для падрыхтоўкі бетону. Былі вывучаны ўмяшчальнасць, трываласць на сціск і даўгавечнасць бетону. Вынікі паказалі, што пры выкарыстанні каоліну для замены ад 5% да 25% цэменту ў роўных колькасцях трываласць на сціск бетону ва ўсіх узростах паляпшалася; пры выкарыстанні каоліну ў роўных колькасцях для замены 20% цэменту трываласць на сціск у кожным узросце з'яўляецца ідэальнай. Трываласць на 3-м, 7-м і 28-м днях адпаведна на 26,0%, 14,3% і 8,9% вышэйшая, чым у бетону без дадання каоліну. Гэта сведчыць аб тым, што для портландцэменту тыпу II даданне метакааліну можа палепшыць трываласць падрыхтаванага бетону.

Чжан Чэнбо і інш. (2012) выкарыстоўвалі сталёвы шлак, метакаалін і іншыя матэрыялы ў якасці асноўнай сыравіны для падрыхтоўкі геапалімернага цэменту, які замяніў традыцыйны портландцэмент, дасягнуўшы мэты эканоміі энергіі, скарачэння спажывання і пераўтварэння адходаў у каштоўныя рэчы. Вынікі паказалі, што пры ўтрыманні сталі і попелу па 20% трываласць выпрабавальнага блока праз 28 дзён дасягнула вельмі высокага ўзроўню (95,5 МПа). Па меры павелічэння колькасці дададзенага сталёвага шлаку ён таксама можа адыгрываць пэўную ролю ў зніжэнні ўсаджвання геапалімернага цэменту.

Чэнь Гоцань (2010) прыняў тэхнічны шлях «Портлендскі цэмент + актыўная мінеральная дабаўка + высокаэфектыўны вадарэдуктар», тэхналогію намагнічанага вадабетону і традыцыйны працэс падрыхтоўкі, а таксама правёў эксперыменты па падрыхтоўцы нізкавугляроднага звышвысокатрывалага шлакабетону з выкарыстаннем мясцовай сыравіны, такой як камень і шлак. Вынікі паказваюць, што адпаведная доза метакааліну складае 10%. Суадносіны масы да трываласці ўкладу цэменту на адзінку масы звышвысокатрывалага шлакабетону прыкладна ў 4,17 раза вышэй, чым у звычайнага бетону, у 2,49 раза вышэй, чым у высокатрывалага бетону (ВБ) і ў 2,02 раза вышэй, чым у рэактыўнага парашковага бетону (РПБ). Такім чынам, звышвысокатрывалы шлакабетон, прыгатаваны з нізкай дозай цэменту, з'яўляецца напрамкам развіцця бетону ў эпоху нізкавугляроднай эканомікі.

(3) Пасля дадання ў бетон каоліну з марозаўстойлівасцю памер пор бетону значна памяншаецца, што паляпшае цыкл замярзання-адтавання бетону. Фэн Найцянь (2002) выявіў, што пры пэўнай колькасці цыклаў замярзання-адтавання модуль пругкасці ўзору бетону з утрыманнем каоліну 15% ва ўзросце 28 дзён значна вышэйшы, чым у эталоннага бетону ва ўзросце 28 дзён. Кампазітнае ўжыванне метакааліну і іншых мінеральных ультратонкіх парашкоў у бетоне можа значна палепшыць даўгавечнасць бетону.