Hlutverk metakaólíns í steinsteypu

(1) Að bæta styrk sementsmúrs og steypuhræru, mikill styrkur er einn af vísbendingum um hágæða steypu. Einn helsti tilgangurinn með því að bæta við metakaólíni er að bæta styrk sementsmúrs og steypu.

Poon o.fl. (2001) framkvæmdu þrýstiþolsprófanir á sementsblöndum með vatnssementshlutfalli upp á 0,3, sem voru búnar til með því að skipta út Portland-sementi fyrir 0-20% (massahlutfall) af kaólíni og kísildufti. Niðurstöðurnar sýndu að þrýstiþol sementsblöndu sem innihélt 5% til 20% kaólín var hærra en hjá viðmiðunarsementinu á öllum aldri, þar sem sement sem innihélt 10% kaólín sýndi 20% aukningu í styrk við 28 og 90 daga samanborið við viðmiðunarsementið. Sement sem innihélt 5% til 10% kísilduft sýndi einnig 20% ​​aukningu í styrk við 28 og 90 daga samanborið við viðmiðunarsementið. Styrkur þess við 28 daga og 90 daga er jafngildur styrk kaólínsements, en styrkur þess í upphafi er lægri en hjá viðmiðunarsementinu. Greining bendir til þess að þetta gæti tengst mikilli kekkjun kísilduftsins sem notað var og ófullnægjandi dreifingu í sementsblöndunni.

(2) Li Keliang o.fl. (2005) rannsökuðu áhrif brennsluhitastigs, brennslutíma og SiO2 og A12O3 innihalds í kaólíni á virkni metakaólíns til að bæta styrk sementssteypu. Hástyrktarsteypa og jarðvegsfjölliður voru framleiddar með metakaólíni. Niðurstöðurnar sýna að þegar kaólíninnihald er 15% og vatnssementhlutfallið er 0,4, er 28 daga þrýstistyrkurinn 71,9 MPa. Þegar kaólíninnihald er 10% og vatnssementhlutfallið er 0,375, er 28 daga þrýstistyrkurinn 73,9 MPa. Ennfremur, þegar metakaólíninnihald er 10%, nær virknivísitala þess 114, sem er 11,8% hærra en sama magn af kísildufti. Því er talið að metakaólín megi nota til að framleiða hástyrktarsteypu.

Qian Xiaoqian o.fl. (2001) rannsökuðu tengsl togspennu og álags í steypu með kaólíninnihaldi 0, 0,5%, 10% og 15%. Þeir komust að því að með aukningu á kaólíninnihaldi jókst hámarksálag togstyrks steypunnar verulega og togteygjustuðullinn hélst nánast óbreyttur. Hins vegar jókst þrýstistyrkur steypunnar verulega og þrýstistyrkshlutfallið minnkaði samsvarandi. Þegar kaólíninnihaldið er 15% eru togstyrkur og þrýstistyrkur steypunnar 128% og 184% af viðmiðunarsteypunni, talið í sömu röð.

Í rannsókn sinni á styrkingaráhrifum fíngerðs metakaólíndufts á steypu kom fram hjá Cao Zhengliang o.fl. (2004) að steypuhræra sem innihélt 10% metakaólín jók þrýstistyrk sinn og beygjustyrk um 6% til 8% eftir 28 daga, við sama flæði. Styrkþróun steypu blandaðrar metakaólíns í byrjun var marktækt hraðari en í hefðbundinni steypu. Í samanburði við viðmiðunarsteypu hefur steypa sem innihélt 15% metakaólín 84% aukningu í þrívíddarþrýstistyrk og 80% aukningu í 28d ásþrýstistyrk, en stöðug teygjustuðull hefur 9% aukningu í þrívídd og 8% aukningu í 28d.

Huang Zhan o.fl. (2008) rannsökuðu áhrif mismunandi blöndunarhlutfa metakaólíns og gjalls á styrk og endingu steypu. Niðurstöðurnar sýna að viðbót metakaólíns í gjallsteypu bætir bæði styrk og endingu steypunnar. Besta hlutfall gjalls og sements er um 3:7, sem leiðir til kjörstyrks steypu. Mismunurinn á boga samsettrar steypu er örlítið meiri en í einangruðum gjallsteypu, vegna áhrifa metakaólíns á eldfjallaösku. Togstyrkur hennar við klofnun er hærri en í viðmiðunarsteypu.

Yang Fengling o.fl. (2011) notuðu jafnt magn af metakaólíni, flugösku og gjalli í stað sements og blönduðu metakaólíni sérstaklega við flugösku og gjall til að búa til steypu. Rannsóknir voru gerðar á vinnanleika, þrýstiþoli og endingu steypunnar. Niðurstöðurnar sýndu að þegar kaólín var notað í jöfnum hlutföllum til að skipta út 5% til 25% af sementi, batnaði þrýstiþol steypunnar á öllum aldri; þegar kaólín er notað í jöfnum hlutföllum til að skipta út sement um 20%, er þrýstiþolið á hverjum aldri kjörinn. Styrkurinn við 3d, 7d og 28d er 26,0%, 14,3% og 8,9% hærri en í steypu án kaólíns, talið í sömu röð. Þetta bendir til þess að fyrir Portland sement af gerð II geti viðbót metakaólíns bætt styrk steypunnar.

Zhang Chengbo o.fl. (2012) notuðu stálgjall, metakaólín og önnur efni sem aðalhráefni til að framleiða jarðpólýmersement til að koma í stað hefðbundins Portland-sements, og náðu þannig markmiðum um orkusparnað, minnkun neyslu og umbreytingu úrgangs í fjársjóði. Niðurstöðurnar sýndu að þegar bæði stálinnihald og flugöskuinnihald voru 20% náði styrkur prófunarblokkarinnar eftir 28 daga mjög háu stigi (95,5 MPa). Þegar magn stálgjalls sem bætt er við eykst getur það einnig gegnt ákveðnu hlutverki í að draga úr rýrnun jarðpólýmersements.

Chen Guocan (2010) notaði tæknilegu leiðina „Portland-sement + virkt steinefnabætiefni + öflugt vatnsreducerandi efni“, segulmagnað vatnssteyputækni og hefðbundna undirbúningsaðferð og framkvæmdi undirbúningstilraunir á lágkolefnis afar-hástyrkri steinsteypu með gjallsefni með því að nota staðbundið hráefni eins og steina og gjall. Niðurstöðurnar benda til þess að viðeigandi skammtur af metakaólíni sé 10%. Massa- og styrkhlutfall sementsframlags á hverja massaeiningu afar-hástyrkri steinsteypu með gjallsefni er um 4,17 sinnum hærra en í venjulegri steypu, 2,49 sinnum hærra en í hástyrkssteypu (HSC) og 2,02 sinnum hærra en í hvarfgjörnu duftsteypu (RPC). Þess vegna er afar-hástyrk steinsteypa með gjallsefni, sem er búin til með lágum skömmtum af sementi, stefna steypuþróunar á tímum lágkolefnishagkerfisins.

(3) Eftir að kaólíni með frostþol hefur verið bætt við steypu minnkar porustærð steypunnar verulega, sem bætir frost-þíðingarferil steypunnar. Feng Naiqian (2002) komst að því að við ákveðinn fjölda frost-þíðingarferla er teygjanleikastuðull steypusýnisins með 15% kaólíninnihaldi við 28 daga aldur marktækt hærri en viðmiðunarsteypunnar við 28 daga aldur. Samsett notkun metakaólíns og annarra fíngerðra steinefnadufts í steypu getur bætt endingarþol steypunnar verulega.