Metakaolinaren eginkizuna hormigoian

(1) Zementu-lohiaren eta morteroaren erresistentzia hobetzea, erresistentzia handia errendimendu handiko hormigoiaren adierazleetako bat da. Metakaolina gehitzearen helburu nagusietako bat zementu-morteroaren eta hormigoiaren erresistentzia hobetzea da.

Poon et al. (2001) zementu-nahasteetan konpresio-erresistentzia probak egin zituzten 0,3ko ur-zementu erlazioarekin, Portland zementua % 0-20ko (masa-frakzioa) kaolina eta silize hautsarekin ordezkatuz prestatuta. Emaitzek erakutsi zuten % 5etik % 20ra kaolina zuten zementu-nahasteen konpresio-erresistentzia erreferentziazko zementuarena baino handiagoa zela adin guztietan, % 10eko kaolina zuen zementuak % 20ko erresistentzia handitu zuelarik 28 eta 90 egunetan erreferentziazko zementuarekin alderatuta. % 5etik % 10era silize hautsa zuen zementuak ere % 20ko erresistentzia handitu zuela erakutsi zuen 28 eta 90 egunetan erreferentziazko zementuarekin alderatuta. Bere erresistentzia 28 egunetan eta 90 egunetan kaolina zementuarenaren baliokidea da, baina bere hasierako erresistentzia erreferentziazko zementua baino txikiagoa da. Analisiak iradokitzen du hori erabilitako silizio hautsaren aglomerazio larriarekin eta zementu-nahastean sakabanaketa nahikoa ez izatearekin erlazionatuta egon daitekeela.

(2) Li Keliang et al. (2005) kaolinaren kalsinazio-tenperaturak, kalsinazio-denborak eta kaolinaren SiO2 eta A12O3 edukiak metakaolinaren jardueran duten eragina aztertu zuten zementu-hormigoiaren erresistentzia hobetzeko. Erresistentzia handiko hormigoia eta lurzoru-polimeroak prestatu ziren metakaolina erabiliz. Emaitzek erakusten dute kaolinaren edukia % 15 denean eta ur-zementu-erlazioa 0,4 denean, 28 eguneko konpresio-erresistentzia 71,9 MPa dela. Kaolinaren edukia % 10 denean eta ur-zementu-erlazioa 0,375 denean, 28 eguneko konpresio-erresistentzia 73,9 MPa da. Gainera, metakaolinaren edukia % 10 denean, bere jarduera-indizea 114ra iristen da, hau da, silizio-hauts kantitate bera baino % 11,8 handiagoa. Beraz, uste da metakaolina erresistentzia handiko hormigoia prestatzeko erabil daitekeela.

Qian Xiaoqian et al. (2001) % 0, % 0,5, % 10 eta % 15eko kaolina edukia zuen hormigoiaren ardatzeko trakzio-tentsioaren eta deformazioaren arteko erlazioa aztertu zuen. Ikusi zuten kaolina edukia handitzen zen heinean, hormigoiaren ardatzeko trakzio-erresistentziaren deformazio maximoa nabarmen handitzen zela, eta trakzio-elastikotasun-modulua ia aldatu gabe mantentzen zela. Hala ere, hormigoiaren konpresio-erresistentzia nabarmen handitu zen, eta konpresio-erresistentziaren erlazioa, horren arabera, gutxitu zen. Kaolin edukia % 15ean, hormigoiaren trakzio-erresistentzia eta konpresio-erresistentzia erreferentziazko hormigoiaren % 128 eta % 184 dira, hurrenez hurren.

Cao Zhengliang et al.-ek (2004) metakaolin hauts ultrafinak hormigoian duen indartze-efektuari buruzko ikerketan aurkitu zuten, jariakortasun beraren pean, % 10 metakaolina zuen morteroak bere konpresio-erresistentzia eta flexio-erresistentzia % 6tik % 8ra handitzen zituela 28 egun igaro ondoren. Metakaolinarekin nahastutako hormigoiaren hasierako erresistentzia-garapena hormigoi estandarrarena baino nabarmen azkarragoa izan zen. Erreferentziazko hormigoiarekin alderatuta, % 15 metakaolina zuen hormigoiak % 84ko igoera du 3Dko ardatzeko konpresio-erresistentzian eta % 80ko igoera 28d-ko ardatzeko konpresio-erresistentzian, eta elastikotasun-modulu estatikoak % 9ko igoera du 3Dn eta % 8ko igoera 28d-n.

Huang Zhan et al. (2008) metakaolinaren eta zeparen nahasketa-proportzio desberdinek hormigoiaren erresistentzian eta iraunkortasunean duten eragina aztertu zuten. Emaitzek erakusten dute metakaolina zepa-hormigoiari gehitzeak hormigoiaren erresistentzia eta iraunkortasuna hobetzen dituela. Zeparen eta zementuaren arteko proportzio optimoa 3:7 ingurukoa da, eta horrek hormigoiaren erresistentzia ideala ematen du. Hormigoi konposatuaren arku-aldea zepa bakarreko hormigoiarena baino zertxobait handiagoa da, metakaolinaren errauts bolkanikoen efektuagatik. Bere zatiketa-trakzio erresistentzia erreferentziazko hormigoiarena baino handiagoa da.

Yang Fengling et al. (2011) metakaolina, errauts hegalari eta zepa kantitate berdinak erabili zituzten zementua ordezkatzeko, eta metakaolina errauts hegalari eta zeparekin nahastu zuten bereizita hormigoia prestatzeko. Hormigoiaren langarritasuna, konpresio-erresistentzia eta iraunkortasuna aztertu ziren. Emaitzek erakutsi zuten kaolina zementuaren % 5etik % 25era kantitate berdinetan ordezkatzeko erabiltzen zenean, hormigoiaren konpresio-erresistentzia hobetu zela adin guztietan; kaolina kantitate berdinetan erabiltzen denean zementua % 20z ordezkatzeko, konpresio-erresistentzia adin bakoitzean aproposa da. 3d, 7d eta 28d-tan erresistentzia % 26,0, % 14,3 eta % 8,9 handiagoa da kaolina gehitu gabeko hormigoiarena baino, hurrenez hurren. Horrek adierazten du II. motako Portland zementuarentzat, metakaolina gehitzeak prestatutako hormigoiaren erresistentzia hobetu dezakeela.

Zhang Chengbo et al. (2012) altzairuzko zepa, metakaolina eta beste material batzuk erabili zituzten lehengai nagusi gisa geopolimero zementua prestatzeko, Portland zementu tradizionala ordezkatzeko, energia aurreztea, kontsumoa murriztea eta hondakinak altxor bihurtzea lortzeko helburua lortuz. Emaitzek erakutsi zuten altzairu edukia eta errauts hegalari edukia % 20koak zirenean, proba-blokearen erresistentzia 28 egunetan maila oso altua zela (95,5 MPa). Gehitutako altzairuzko zepa kopurua handitzen den heinean, geopolimero zementuaren uzkurdura murrizteko ere zeregin jakin bat izan dezake.

Chen Guocanek (2010) "Portland zementua + nahasketa mineral aktiboa + eraginkortasun handiko ura murrizteko agentea" bide teknikoa, ur magnetizatuko hormigoiaren teknologia eta prestaketa-prozesu konbentzionala hartu zituen, eta karbono gutxiko erresistentzia handiko harri-zepa hormigoian prestaketa-esperimentuak egin zituen, tokiko lehengaiak erabiliz, hala nola harriak eta zepa. Emaitzek adierazten dute metakaolinaren dosi egokia % 10ekoa dela. Erresistentzia handiko harri-zepa hormigoiaren zementu-ekarpenaren masa-erresistentzia erlazioa hormigoi arruntarena baino 4,17 aldiz handiagoa da, erresistentzia handiko hormigoiarena (HSC) baino 2,49 aldiz handiagoa, eta hauts erreaktiboko hormigoiarena (RPC) baino 2,02 aldiz handiagoa. Beraz, dosi txikiko zementuarekin prestatutako erresistentzia handiko harri-zepa hormigoia da karbono gutxiko ekonomiaren aroan hormigoiaren garapen-norabidea.

(3) Hormigoiari izoztearekiko erresistentzia duen kaolina gehitu ondoren, hormigoiaren poroen tamaina asko murrizten da, hormigoiaren izozte-urtze zikloa hobetuz. Feng Naiqianek (2002) aurkitu zuen izozte-urtze ziklo kopuru jakin baten ondoren, % 15eko kaolina edukia zuen hormigoi laginaren elastikotasun modulua 28 eguneko adinarekin nabarmen handiagoa zela erreferentziazko hormigoiarena baino 28 eguneko adinarekin. Metakaolina eta beste mineral hauts ultrafinen aplikazio konposatuak hormigoiaren iraunkortasun errendimendua asko hobetu dezake.