Высокоактивный метакаолин

Современный минеральный модификатор цементных систем

Активные минеральные пуццолановые добавки целенаправленно используются уже многие десятилетия для модификации составов на основе портландцемента для повышения прочности, долговечности, непроницаемости и химической стойкости получаемых материалов и конструкций.

Одним из наиболее активных и широко применяемых пуццолановых модификаторов является ультрадисперсный микрокремнезем (МК) – отход производства кремнийсодержащих сплавов, состоящий из сферических частиц размером 0,01–0,1 мкм и содержащий до 95% чистого аморфного кремнезема, способного активно реагировать с известью, выделяемой портландцементом при его гидратации, с образованием нерастворимых в воде вяжущих.

При всех своих положительных качествах, МК обладает и некоторыми недостатками – являясь отходом производства, характеризуется нестабильностью своих свойств, включая цвет, поэтому производители материалов с применением МК должны быть готовы к колебаниям его активности, скорости реакции, водопотребности и других свойств, так же к тому, что стабильный цвет изделий получить будет сложно.

Ультрадисперсный размер частиц МК обусловливает его высокую водопотребность и загущающую способность в цементных растворах и бетонах. Поэтому при применении МК требуется введение большого количества суперпластификаторов для компенсации загущающего эффекта. Более того, применение пластификаторов необходимо для надежного диспергирования склонных к агрегации ультрадисперсных частиц, и без них МК теряет свою эффективность.

Тот же размер частиц МК обусловливает появление повышенной липкости растворов и бетонов с его добавлением. Это является существенным недостатком для отделочных составов, для нанесения которых применяются методы шпаклевания, затирки и заглаживания, так как ухудшается технологичность их применения. В этом случае производители вынуждены вводить в свои составы дополнительные химические добавки, снижающие липкость растворов.

Влияние микрокремнезема, золы уноса, диатомита и других неактивных и активных минеральных добавок на свойства бетона изучено в монографии В.С. Рама чандрана [1] и обзоре И. Каримова [2].

В последние годы в качестве высокоэффективной пуццолановой добавки все большую популярность в мире получает высокоактивный метакаолин (ВМК). Это искусственный экологически чистый материал, производимый из чистых каолинитов. ВМК представляет собой порошок от белого до сероватобежевого или розового цветов со средним размером частиц 1–5 мкм. По своей химической природе ВМК существенно отличается от МК, представляя собой смесь аморфного кремнезема и глинозема практически в равных количествах. Частицы ВМК имеют пластинчатую форму, что обусловливает при указанном размере частиц высокую удельную поверхность, достигающую 30 м2/г [3].

Растущая популярность ВМК обусловлена не модой на новинки, а объективными преимуществами этого материала. Несмотря на то, что ВМК, как материал, производимый целевым образом, обладает более высокой стоимостью, его применение взамен МК в большинстве случаев экономически целесообразно по следующим причинам.

Активность ВМК (количество извести, нейтрализуемой 1 г ВМК) составляет более 1000 мг; для МК это значение обычно – 340–450 мг. Таким образом, без ухудшения свойств получаемого материала, дозировка ВМК может быть в 2–2,5 раза ниже, чем дозировка МК, что приводит к реальной экономии в 25–35% на стоимости модификатора. В частности, для значительного повышения водонепроницаемости цементных составов достаточно введения 1,5–2% ВМК от массы портландцемента.

Для компенсации повышения водопотребности цементных составов при введении ВМК требуется добавление значительно меньшего количества пластификаторов. Более того, в некоторых составах при оптимальных дозировках ВМК способен даже проявлять пластифицирующий эффект на цементные растворы. Этот эффект можно объяснить тем, что гранулометрия метакаолина дополняет гранулометрию цемента.

Стабильное качество ВМК позволяет избежать частых корректировок рецептур при переходе с одной партии модификатора на другую, а так же отказаться от излишек в дозировке модификатора, призванного скомпенсировать нестабильность его свойств. Это так же ведет к экономии на лабораторных испытаниях и на стоимости модификатора.

Светлый цвет метакаолина позволяет применять его в материалах на основе белого портландцемента или гипса, обеспечивая получение декоративных цветных материалов повышенной надежности и долговечности.

ВМК способен связывать щелочи (K, Na, Li) в нерастворимые новообразования, аналогичные по химическому составу цеолитам и полевым шпатам. Это свойство обеспечивает более надежную защиту цементных материалов и конструкций от высолообразования и разрушения в результате силикатнощелочной реакции.

Мелкодисперсные пластинчатые частицы ВМК обеспечивают модифицируемым смесям высокую пластичность и стойкость к расслоению, а так же отсутствие липкости к инструменту. Эти свойства ВМК особенно ценны для высокоподвижных смесей, таких как самовыравнивающиеся смеси для полов, самоуплотняющиеся бетоны, а так же литые ремонтные и анкерные составы.

Высокое содержание аморфного глинозема в ВМК позволяет применять его в качестве одного из компонентов комплексных безусадочных или расширяющихся вяжущих. Это позволяет получать высокопрочные безусадочные составы с применением ВМК.

Вышеперечисленные и другие преимущества метакаолина делают его очень эффективным в качестве модификатора для следующих видов материалов:

  • бетонов высокого качества и долговечности, сочетающих в себе высокую технологичность и надежность за счет таких свойств, как самоуплотняемость, безусадочность, повышенная химическая стойкость и высокая прочность;
  • пено- и газобетонов пониженной плотности и теплопроводности;
  • гидроизоляционных и высокопрочных ремонтных составов;
  • высокопрочных и стойких к расслоению самовыравнивающихся составов, в том числе наливных цементных покрытий для полов;
  • упрочняющих составов для бетонных полов (сухие упрочнители), обладающих высокой прочностью, непроницаемостью и химической стойкостью при повышенной декоративности и технологичности;
  • атмосферостойких штукатурок, шпатлевок, затирок и других отделочных составов;
  • гипсоцементнопуццолановых составов (ГЦПВ);
  • водостойких составов на основе магнезиальных цементов и щелочных силикатов (жидких стекол) [4, 5].

Опыт использования ВМК в России еще не велик. Но уже первые результаты его промышленного применения и лабораторные исследования позволяют сделать вывод о большой перспективности применения этого материала в промышленности строительных материалов и стройиндустрии. В частности, замена 8% цемента в бетоне на метакаолин позволила повысить раннюю (в возрасте 7 сут) прочность бетона на 15%, а конечную (28 сут) – на 30%.

Имеется положительный опыт замены микрокремнезема на метакаолин в сухих строительных смесях для быстротвердеющих гидроизоляционных штукатурных составов, наливных самовыравнивающихся напольных композиций, затирочных составов для широких швов и др. Исследования открывают новые потенциалы этого материала, которые позволят использовать его для изготовления высокопрочных ажурных бетонных изделий, строительных смесей на базе ГЦПВ, ангидрита и др.

Список литературы

  1. Добавки в бетон. Справочное пособие. Под редакцией В.С. Рамачандрана. М.: Стройиздат. 1988. С. 261–269.
  2. The effect of fine fillers on the strength and other properties of Concrete (The review of literature) Dr. Ildar Karimov. Bashkir State Agrarian University. Department of Theoretical and applied Mechanics. 2007.
  3. Caladrone M.A., Gruber K.A. and Burg R.G. 1994 High Reactivity Metakaolin: A. New Generation of Mineral Admixture. Concrete International. Now. Vol. 16. № 11. Pp. 32–40.
  4. Advanced Cement Technology. Technical bulletin «High Reactivity Metakaolin PowerPozz».
  5. Engelhard Corp. High Reactivity Metakaolin MetaMax. Technical Data Sheet. 2002.

Данный материал можно скачать в формате *.pdf (stat.pdf 53,4 Кб)

МетаПро © 2011

Высокоактивный метакаолин

yandex  Rambler's Top100
Каталог ссылок

© MetaPro. Материалы строительной химии.
Офис: +7 (916) 979-53-31
E-Mail: info@meta-pro.ru