Бетондағы метакаолиннің рөлі

(1) Цемент ерітіндісі мен ерітіндісінің беріктігін арттыру, жоғары беріктік жоғары өнімді бетонның көрсеткіштерінің бірі болып табылады. Метакаолин қосудың негізгі мақсаттарының бірі - цемент ерітіндісі мен бетонның беріктігін арттыру.

Пун және т.б. (2001) портландцементті 0-20% (массалық үлес) каолин және кремний диоксиді ұнтағымен алмастыру арқылы дайындалған 0,3 су цемент қатынасы бар цемент ерітінділеріне қысу беріктігіне сынақтар жүргізді. Нәтижелер 5%-дан 20%-ға дейінгі каолин бар цемент ерітінділерінің қысу беріктігі барлық жастағы эталондық цементке қарағанда жоғары екенін көрсетті, 10% каолин бар цемент эталондық цементпен салыстырғанда 28 және 90 күнде беріктігінің 20%-ға артқанын көрсетті. 5%-дан 10%-ға дейінгі кремний диоксиді ұнтағы бар цемент те эталондық цементпен салыстырғанда 28 және 90 күнде беріктігінің 20%-ға артқанын көрсетті. Оның 28d және 90d беріктігі каолин цементіне тең, бірақ оның алғашқы беріктігі эталондық цементке қарағанда төмен. Талдау бұл қолданылған кремний ұнтағының қатты агломерациясымен және цемент ерітіндісінде жеткіліксіз дисперсиямен байланысты болуы мүмкін екенін көрсетеді.

(2) Ли Келян және т.б. (2005) цемент бетонының беріктігін арттыру үшін метакаолиннің белсенділігіне каолиндегі күйдіру температурасының, күйдіру уақытының және SiO2 және A12O3 мөлшерінің әсерін зерттеді. Жоғары беріктіктегі бетон және топырақ полимерлері метакаолинді пайдаланып дайындалды. Нәтижелер каолиннің мөлшері 15% және су цементінің қатынасы 0,4 болғанда, 28 күндік сығылу беріктігі 71,9 МПа болатынын көрсетеді. Каолиннің мөлшері 10% және су цементінің қатынасы 0,375 болғанда, 28 күндік сығылу беріктігі 73,9 МПа болады. Сонымен қатар, метакаолиннің мөлшері 10% болғанда, оның белсенділік индексі 114-ке жетеді, бұл кремний ұнтағының бірдей мөлшерінен 11,8%-ға жоғары. Сондықтан метакаолинді жоғары беріктіктегі бетон дайындау үшін пайдалануға болады деп есептеледі.

Цянь Сяокян және т.б. (2001) каолин мөлшері 0, 0,5%, 10% және 15% болған кезде бетонның осьтік созылу кернеуі мен деформациясының қатынасын зерттеді. Олар каолин мөлшерінің артуымен бетонның осьтік созылу беріктігінің шыңдық деформациясы айтарлықтай артқанын және созылу серпімділік модулі іс жүзінде өзгеріссіз қалғанын анықтады. Дегенмен, бетонның сығылу беріктігі айтарлықтай артты, ал сығылу беріктігінің қатынасы сәйкесінше төмендеді. Каолин мөлшері 15% болғанда, бетонның созылу беріктігі мен сығылу беріктігі сәйкесінше эталондық бетонның 128% және 184% құрайды.

Цао Чжэнлян және т.б. (2004) метакаолиннің ультраұсақ ұнтағының бетонға күшейту әсерін зерттеу барысында, сол сұйықтық жағдайында, құрамында 10% метакаолин бар ерітіндінің 28 күннен кейін оның қысу беріктігі мен иілу беріктігі 6%-дан 8%-ға дейін артқанын анықтады. Метакаолинмен араласқан бетонның беріктігінің ерте дамуы стандартты бетонға қарағанда айтарлықтай жылдам болды. Стандартты бетонмен салыстырғанда, құрамында 15% метакаолин бар бетонның 3D осьтік қысу беріктігі 84%-ға және 28d осьтік қысу беріктігі 80%-ға артты, ал статикалық серпімділік модулі 3D 9%-ға және 28d 8%-ға артты.

Хуан Чжан және т.б. (2008) метакаолин мен қождың әртүрлі араластыру қатынасының бетонның беріктігі мен төзімділігіне әсерін зерттеді. Нәтижелер метакаолинді қож бетонына қосу бетонның беріктігін де, төзімділігін де жақсартатынын көрсетеді. Қождың цементке оңтайлы қатынасы шамамен 3:7 құрайды, бұл бетонның идеалды беріктігіне әкеледі. Композиттік бетонның доға айырмашылығы метакаолиннің жанартау күлінің әсеріне байланысты бір қож бетонына қарағанда сәл жоғары. Оның бөлшектену беріктігі эталондық бетонға қарағанда жоғары.

Ян Фэнлинг және т.б. (2011) цементті ауыстыру үшін метакаолинді, ұшқыш күлді және шлакты тең мөлшерде пайдаланды, ал бетон дайындау үшін метакаолинді ұшқыш күлмен және шлакпен бөлек араластырды. Бетонның жұмысқа қабілеттілігі, сығылу беріктігі және беріктігі зерттелді. Нәтижелер көрсеткендей, каолин цементтің 5%-дан 25%-ға дейінгі бөлігін тең мөлшерде ауыстыру үшін қолданылған кезде, барлық жастағы бетонның сығылу беріктігі жақсарды; каолин цементті 20%-ға ауыстыру үшін тең мөлшерде қолданылған кезде, әр жастағы сығылу беріктігі өте қолайлы. 3d, 7d және 28d беріктігі каолин қосылмаған бетонға қарағанда сәйкесінше 26,0%, 14,3% және 8,9%-ға жоғары. Бұл II типті портландцемент үшін метакаолинді қосу дайындалған бетонның беріктігін жақсарта алатынын көрсетеді.

Чжан Ченбо және т.б. (2012) дәстүрлі портландцементтің орнына геополимерлі цемент дайындау үшін болат шлактарын, метакаолинді және басқа материалдарды негізгі шикізат ретінде пайдаланды, бұл энергияны үнемдеу, тұтынуды азайту және қалдықтарды қазынаға айналдыру мақсатына қол жеткізді. Нәтижелер болат мөлшері мен ұшатын күл мөлшері 20% болғанда, 28 күнде сынақ блогының беріктігі өте жоғары деңгейге (95,5 МПа) жеткенін көрсетті. Қосылған болат шлак мөлшері артқан сайын, ол геополимерлі цементтің кішіреюін азайтуда да белгілі бір рөл атқара алады.

Чен Гуокан (2010) «Портлендцемент+белсенді минералды қоспа+жоғары тиімді суды қалпына келтіретін агент» техникалық бағытын, магниттелген су бетон технологиясын және дәстүрлі дайындау процесін қабылдады және тастар мен қож сияқты жергілікті шикізатты пайдалана отырып, төмен көміртекті ультра жоғары беріктіктегі тас қож бетонында дайындау тәжірибелерін жүргізді. Нәтижелер метакаолиннің тиісті дозасы 10% екенін көрсетеді. Ультра жоғары беріктіктегі тас қож бетонының бірлік массасына цемент үлесінің беріктікке қатынасы кәдімгі бетонға қарағанда шамамен 4,17 есе, жоғары беріктіктегі бетонға (HSC) қарағанда 2,49 есе және реактивті ұнтақ бетонға (RPC) қарағанда 2,02 есе көп. Сондықтан, төмен дозалы цементпен дайындалған ультра жоғары беріктіктегі тас қож бетоны төмен көміртекті экономика дәуіріндегі бетонның даму бағыты болып табылады.

(3) Бетонға аязға төзімді каолин қосқаннан кейін, бетонның кеуек өлшемі айтарлықтай азаяды, бұл бетонның қатып қалу-еру циклін жақсартады. Фэн Найцян (2002) белгілі бір мөлшерде қатып қалу-еру циклдерінде 28 күндік жасында 15% каолин мөлшері бар бетон үлгісінің серпімділік модулі 28 күндік жасында эталондық бетонға қарағанда айтарлықтай жоғары екенін анықтады. Бетонға метакаолин мен басқа да минералды ультраұсақ ұнтақтарды композиттік қолдану бетонның беріктік көрсеткіштерін айтарлықтай жақсарта алады.