Peranan metakaolin dalam konkrit

(1) Meningkatkan kekuatan buburan simen dan mortar, kekuatan tinggi adalah salah satu petunjuk konkrit berprestasi tinggi. Salah satu tujuan utama penambahan metakaolin adalah untuk meningkatkan kekuatan mortar simen dan konkrit.

Poon et al. (2001) telah menjalankan ujian kekuatan mampatan pada buburan simen dengan nisbah simen air sebanyak 0.3, yang disediakan dengan menggantikan simen Portland dengan 0-20% (pecahan jisim) kaolin dan serbuk silika. Keputusan menunjukkan bahawa kekuatan mampatan buburan simen yang mengandungi 5% hingga 20% kaolin adalah lebih tinggi daripada simen rujukan pada semua peringkat umur, dengan simen yang mengandungi 10% kaolin menunjukkan peningkatan kekuatan sebanyak 20% pada 28 dan 90 hari berbanding simen rujukan. Simen yang mengandungi 5% hingga 10% serbuk silika juga menunjukkan peningkatan kekuatan sebanyak 20% pada 28 dan 90 hari berbanding simen rujukan. Kekuatannya pada 28d dan 90d adalah bersamaan dengan simen kaolin, tetapi kekuatan awalnya adalah lebih rendah daripada simen penanda aras. Analisis menunjukkan bahawa ini mungkin berkaitan dengan aglomerasi serbuk silikon yang teruk yang digunakan dan penyebaran yang tidak mencukupi dalam buburan simen.

(2) Li Keliang et al. (2005) mengkaji kesan suhu pengkalsinan, masa pengkalsinan, dan kandungan SiO2 dan A12O3 dalam kaolin terhadap aktiviti metakaolin untuk meningkatkan kekuatan konkrit simen. Konkrit berkekuatan tinggi dan polimer tanah telah disediakan menggunakan metakaolin. Keputusan menunjukkan bahawa apabila kandungan kaolin ialah 15% dan nisbah simen air ialah 0.4, kekuatan mampatan 28 hari ialah 71.9 MPa. Apabila kandungan kaolin ialah 10% dan nisbah simen air ialah 0.375, kekuatan mampatan 28 hari ialah 73.9 MPa. Tambahan pula, apabila kandungan metakaolin ialah 10%, indeks aktivitinya mencapai 114, iaitu 11.8% lebih tinggi daripada jumlah serbuk silikon yang sama. Oleh itu, dipercayai bahawa metakaolin boleh digunakan untuk menyediakan konkrit berkekuatan tinggi.

Qian Xiaoqian et al. (2001) mengkaji hubungan tegasan tegangan-terikan paksi konkrit dengan kandungan kaolin sebanyak 0, 0.5%, 10%, dan 15%. Mereka mendapati bahawa dengan peningkatan kandungan kaolin, terikan puncak kekuatan tegangan paksi konkrit meningkat dengan ketara, dan modulus elastik tegangan kekal tidak berubah. Walau bagaimanapun, kekuatan mampatan konkrit meningkat dengan ketara, dan nisbah kekuatan mampatan menurun. Apabila kandungan kaolin ialah 15%, kekuatan tegangan dan kekuatan mampatan konkrit masing-masing adalah 128% dan 184% daripada konkrit rujukan.

Cao Zhengliang et al. (2004) mendapati dalam kajian mereka tentang kesan pengukuhan serbuk ultrahalus metakaolin pada konkrit bahawa, di bawah kebendairan yang sama, mortar yang mengandungi 10% metakaolin meningkatkan kekuatan mampatan dan kekuatan lenturannya sebanyak 6% hingga 8% selepas 28 hari. Perkembangan kekuatan awal konkrit yang dicampur dengan metakaolin adalah jauh lebih cepat daripada konkrit standard. Berbanding dengan konkrit penanda aras, konkrit yang mengandungi 15% metakaolin mempunyai peningkatan 84% dalam kekuatan mampatan paksi 3D dan peningkatan 80% dalam kekuatan mampatan paksi 28d, manakala modulus elastik statik mempunyai peningkatan 9% dalam 3D dan peningkatan 8% dalam 28d.

Huang Zhan et al. (2008) mengkaji kesan nisbah adunan metakaolin dan sanga yang berbeza terhadap kekuatan dan ketahanan konkrit. Keputusan menunjukkan bahawa penambahan metakaolin kepada konkrit sanga meningkatkan kekuatan dan ketahanan konkrit. Nisbah optimum sanga kepada simen adalah sekitar 3:7, menghasilkan kekuatan konkrit yang ideal. Perbezaan lengkungan konkrit komposit sedikit lebih tinggi daripada konkrit sanga tunggal, disebabkan oleh kesan abu gunung berapi metakaolin. Kekuatan tegangan pemecahannya lebih tinggi daripada konkrit penanda aras.

Yang Fengling et al. (2011) menggunakan jumlah metakaolin, abu terbang, dan sanga yang sama untuk menggantikan simen, dan mencampurkan metakaolin secara berasingan dengan abu terbang dan sanga untuk menyediakan konkrit. Kebolehkerjaan, kekuatan mampatan, dan ketahanan konkrit telah dikaji. Keputusan menunjukkan bahawa apabila kaolin digunakan untuk menggantikan 5% hingga 25% simen dalam jumlah yang sama, kekuatan mampatan konkrit pada semua peringkat umur bertambah baik; Apabila kaolin digunakan dalam kuantiti yang sama untuk menggantikan simen sebanyak 20%, kekuatan mampatan pada setiap peringkat umur adalah ideal. Kekuatan pada 3d, 7d, dan 28d masing-masing adalah 26.0%, 14.3%, dan 8.9% lebih tinggi daripada konkrit tanpa kaolin ditambah. Ini menunjukkan bahawa untuk simen Portland Jenis II, penambahan metakaolin dapat meningkatkan kekuatan konkrit yang disediakan.

Zhang Chengbo et al. (2012) menggunakan sanga keluli, metakaolin dan bahan lain sebagai bahan mentah utama untuk menyediakan simen geopolimer bagi menggantikan simen Portland tradisional, mencapai matlamat penjimatan tenaga, pengurangan penggunaan dan mengubah sisa menjadi harta karun. Keputusan menunjukkan bahawa apabila kandungan keluli dan kandungan abu terbang adalah 20%, kekuatan blok ujian pada 28 hari mencapai tahap yang sangat tinggi (95.5MPa). Apabila jumlah sanga keluli yang ditambah meningkat, ia juga boleh memainkan peranan tertentu dalam mengurangkan pengecutan simen geopolimer.

Chen Guocan (2010) telah mengguna pakai laluan teknikal “Simen Portland+campuran mineral aktif+agen pengurang air berkecekapan tinggi”, teknologi konkrit air bermagnet dan proses penyediaan konvensional, dan menjalankan eksperimen penyediaan pada konkrit sanga batu berkekuatan ultra tinggi karbon rendah menggunakan bahan mentah tempatan seperti batu dan sanga. Keputusan menunjukkan bahawa dos metakaolin yang sesuai ialah 10%. Nisbah jisim kepada kekuatan sumbangan simen bagi setiap unit jisim konkrit sanga batu berkekuatan ultra tinggi adalah kira-kira 4.17 kali ganda daripada konkrit biasa, 2.49 kali ganda daripada konkrit berkekuatan tinggi (HSC), dan 2.02 kali ganda daripada konkrit serbuk reaktif (RPC). Oleh itu, konkrit sanga batu berkekuatan ultra tinggi yang disediakan dengan simen dos rendah adalah hala tuju pembangunan konkrit dalam era ekonomi rendah karbon.

(3) Selepas menambah kaolin dengan rintangan fros pada konkrit, saiz liang konkrit berkurangan dengan ketara, sekali gus meningkatkan kitaran beku-cair konkrit. Feng Naiqian (2002) mendapati bahawa di bawah beberapa kitaran beku-cair tertentu, modulus elastik sampel konkrit dengan kandungan kaolin 15% pada usia 28 hari adalah jauh lebih tinggi daripada konkrit rujukan pada usia 28 hari. Penggunaan komposit metakaolin dan serbuk ultrahalus mineral lain dalam konkrit boleh meningkatkan prestasi ketahanan konkrit dengan ketara.