РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ВЫСОКОАКТИВНОГО МЕТАКАОЛИНА

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ВЫСОКОАКТИВНОГО МЕТАКАОЛИНА ПРОИЗВОДСТВА ООО «СИНЕРГО»

1 . ОПИСАНИЕ ПРОДУКТА

Высокоактивный метакаолин «Синерго» - продукт дегидратации каолиновой глины (природного гидроалюмосиликата). Благодаря специальной технологии обжига и дальнейшего помола продукт обладает высокими эксплуатационными характеристиками при применении его как в составах тяжелых, мелкозернистых, самоуплотняющихся, легких ячеистых бетонов, так и при проектировании составов и производстве сухих строительных смесей.

Дегидратированный аморфный алюмосиликат по своей сути является высокоактивным природным пуццоланом, т.е. гидравлически–активной добавкой, способной при взаимодействии с известью Ca(OH)2,  образовывать нерастворимые, низкоосновные гидроаллюмосиликаты кальция. Такие свойства обуславливают превосходные строительно-технические свойства материалов, смесей и конструкций на основе бетона с добавкой высокоактивного метакаолина.

1.1 . Физические свойства.

Свойство Значение

Цвет Серовато-кремовый, светлый, белый

Удельная поверхность, см²/г 12 000 – 13 000

Массовая доля оксида кремния SiO2, % 51,4

Массовая доля оксида алюминия Al2O3, % >42

Массовая доля оксида железа Fe2O3, % 0,8

Пуццоланическая активность, мг Ca(OH)2 / г > 1000

Влажность, % < 0,5

ППП, % < 1

Радиоактивность < 16 мкр/час

1.2 . Технологические свойства

    Применение ВМК при приготовлении бетонных смесей ведет к модификации структуры цементного камня в затвердевшем бетоне, а именно, к ее уплотнению. Такой эффект связан с тем, что средний медианный размер зерен ВМК на порядок меньше тонины вяжущего вещества (будь то портландцемент, гипс или магнезиальное вяжущее), что позволяет говорить об эффекте «микробетона», т.е. заполнении межзеренных пустот (пустот между частицами вяжущего) частицами активной минеральной добавки, вступающими в химическое взаимодействие с продуктами гидратации клинкерных минералов, а также с примесными щелочными оксидами, что и ведет к образованию плотных не растворимых водой новообразований.

    Следствием такого взаимодействия ВМК с компонентами цементного камня является существенное уплотнение структуры формирующихся при твердении бетона гидратных новообразований, что ведет к повышению плотности, водонепроницаемости, коррозионной стойкости и долговечности бетона и конструкции в целом. Так как следствием введения в состав бетона ВМК является его взаимодействие с гидролизной известью (портландитом), образующейся от гидратации основных клинкерных минералов (алита и белита), то в результате твердения бетон обладает не только повышенной плотностью и, как следствие, высокими эксплуатационными характеристиками, но и высокой стойкостью к основным видам химической коррозии бетона.

    Кроме того, ВМК, обладая высокой тонкостью и, соответственно, развитой поверхностью, работая в комплексе с ПАВ, коренным образом изменяет реологические свойства бетонной смеси. Использование пластификаторов при изготовлении бетонной смеси с тонкодисперсными порошками, активными минеральными добавками, в том числе и метакаолином, является необходимым условием. В противном случае, высокая дисперсность минерального порошка вызовет резкое повышение водопотребности и, как следствие, существенный спад прочности затвердевшего бетона. Применение современных высокоэффективных гиперпластификаторов в комплексе с ВМК позволяет помимо снижения расхода цемента добиваться улучшения консистенции бетонной смеси, повышения подвижности, удобоукладываемости, перекачиваемости, связности и устойчивости к расслоению.

2 . ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

2.1. Тяжелые бетоны.

Использование ВМК при производстве тяжелого бетона позволяет улучшать как свойства бетонной смеси (удобоукладываемость, текучесть, сегрегационную устойчивость), так и характеристики готовой бетонной продукции. В частности, из-за высокой подвижности и связности бетонной смеси при укладке снижаются, а зачастую и полностью отсутствуют дефекты поверхности формовки, поры, недоформованные участки, наплывы цементного молока, расслоение и водоотделение. Также, как уже было описано выше, повышаются плотность, коррозионная стойкость, водонепроницаемость и прочность бетона.

2.2. Самоуплотняющиеся бетоны.

Создание высококачественного и самоуплотняющегося бетона не представляется возможным без использования комплекса «пластификатор + тонкодисперсная АМД». При этом наиболее эффективными из современных добавок являются пластификаторы на основе поликарбоксилатов и высокоактивный метакаолин. Использование ВМК совместно с поликарбоксилатным пластификатором позволяет придать бетону поистине уникальные, не достижимые ранее свойства:

• Способность уплотнения под действием собственного веса;

• Пониженное водоцементное отношение;

• Повышенная прочность, трещиностойкость, водонепроницаемость и коррозионная стойкость;

• Идеальное качество поверхности изделий.

2.3. Мелкозернистые бетоны.

    Использование мелкозернистых бетонов как в сухих строительных смесях, так и при производстве товарного бетона и изделий заводской готовности носит массовый характер. При этом растет производство мелкозернистых вибропрессованных, штампованных бетонов, а также изделий экструзионных с немедленной распалубкой. При проектировании и изготовлении таких бетонных смесей, как правило, стремятся к снижению расхода вяжущего, что неминуемо ведет к падению прочностных характеристик бетона, что частично может быть скомпенсировано за счет интенсивного уплотнения при формовке, но также требует точного расчета. Для обеспечения надлежащей прочности свежеотформованного сырца необходимо введение в состав бетона тонкодисперсного наполнителя, функцию которого выполняет ВМК, который помимо всего прочего значительно влияет на кинетику набора прочности мелкозернистого бетона, а также на конечную прочность и деформативные свойства затвердевшего бетона.

    В сухих строительных смесях (как правило представляющих из себя мелкозернистые бетоны) ВМК играет различную роль в зависимости от назначения смеси. В смесях штукатурных и ремонтных метакаолин обеспечивает необходимую пластичность и связность смеси, а также высокую чистоту поверхности после нанесения. В высокоподвижных (самонивелирующихся) сухих смесях ВМК используют для снижения расхода вяжущего, а также для стабилизации смеси и предотвращения водоотделения и высолообразования.

2.4. Ячеистые бетоны.

Применение высокодисперсной АМД в форме метакаолина в ячеистых бетонах на портландцементном вяжущем (газо- и пенобетонах) позволяет комплексно решать ряд «традиционных» для производителей легких бетонов задач:

• Увеличить выход годной продукции за счет исключения осадки и равномерной пористости

материала.

• Обеспечить идеальную геометрию блоков из ячеистого бетона.

• Увеличить прочность сырца (снизить тем самым брак при распалубке)

• Использовать менее активный цемент.

Решению всех этих проблем способствует эффект модификации микроструктуры цементного камня и, как следствие, повышение прочности межпоровых перегородок, что в итоге позволяет гарантированно обеспечить надлежащий класс прочности бетона при заданной плотности.

2.5. Силикатные бетоны (автоклавный плотный бетон и ячеистый - газосиликат)

Введение ВМК в состав силикатных бетонов способствует улучшению характера новообразований при автоклавной обработке сырца, что в итоге позволяет увеличить морозостойкость и коррозионную стойкость (к выщелачиванию) автоклавных силикатных бетонов. Для газосиликата характерно проявление модифицирующего действия ВМК на структуру бетонного камня в межпоровых перегородках аналогично его действию в ячеистых бетонах на портландцементном вяжущем.

2.6. Смешанные вяжущие (ГЦПВ, и др.)

    Использование высокоактивного метакаолина в качестве пуццоланового компонента смешанных вяжущих дает непревзойденный эффект при получении материалов с высокими эксплуатационными свойствами. За счет высокой активности по отношению к извести и развитой поверхности ВМК активно взаимодействует с компонентами вяжущего и наиболее полно связывает известь, образующуюся в ходе гидратации цементной части вяжущего или вводимой отдельно, вследствие чего затвердевший бетон на смешанном вяжущем обладает повышенными свойствами (плотность, водонепроницаемость, износостойкость, прочность).

2.7. Воздушные вяжущие (гипсовое, магнезиальное)

    Совместное использование ВМК с воздушными вяжущими вне зависимости от применяемых добавок, регулирующих сроки схватывания и кинетику твердения и различных затворителей, позволяет решить «основную проблему» такого рода материалов – увеличить водостойкость.

    Кроме того, при использовании ВМК с воздушными вяжущими в составе ССС (сухих строительных смесей) улучшается весь комплекс свойств, связанных с технологичностью использования сухих смесей (стабилизация высокоподвижных, придание связности и отсутствие липкости у затирочных и гарцовочных составов, повышение водостойкости, плотности и прочности).

3 . СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ

    Использование всех без исключения активных минеральных добавок в бетоны, смеси и растворы различного назначения неминуемо сопряжено с необходимостью применения высокоэффективных добавок для регулирования реологических свойств бетонных смесей и растворов (пластификаторов) в связи с высокой тониной помола АМД и, соответственно, развитой поверхностью зерен минерального порошка. Среди таких добавок, наибольшей эффективностью при взаимодействии с ВМК обладают гиперпластификаторы на поликарбоксилатной основе. Таким образом, методика составления и приготовления бетонных смесей с ВМК, в общем случае выглядит как следующая последовательность:

3.1. Для бетонов и смесей на портландцементном вяжущем.

3.1.1. Коррекция базового

(имеющегося и используемого на предприятии) состава бетонной смеси в части вяжущего – замена от 5 до 15 массовых процентов цемента на ВМК. Как показывает практика применения ВМК компанией СИНЕРГО, для большинства цементов отечественного производства оптимальная дозировка метакаолина лежит в пределах 8 – 10 %. Увеличение дозировки свыше 10 %, как правило, не ведет к существенному улучшению свойств бетонной смеси и затвердевшего бетона и потому, не влияя на снижение расхода вяжущего, является экономически не целесообразным.

3.1.2. Коррекция расхода пластифицирующей добавки.

    Из за высокой удельной поверхности ВМК (более 10 000 см²/г), его введение в составе вяжущего, увеличивает водопотребность комплекса «вяжущее + ВМК» что ведет к повышению расхода воды и, как следствие, к падению плотности цементного камня, а соответственно, его прочности. Для обеспечения «приемлемых» реологических свойств цементного теста и бетонной смеси вцелом необходимым является применение пластификаторов. При этом расход пластификатора рассчитывается в процентах к массе комплекса «вяжущее + ВМК» и является несколько повышенным по сравнению с составами без использования микронаполнителя. Стандартными дозировками современных, эффективных пластификаторов являются : 1 - 1,2% . При этом предпочтительным является использование пластификаторов на основе поликарбоксилатов.

3.1.3. Приготовление пробных замесов.

    При приготовлении пробных замесов, следует учитывать особенность взаимодействия поверхностно–активных веществ (ПАВ) – пластификаторов с комплексом «вяжущее + ВМК». Вследствие высокого содержания алюминатных фаз в вяжущем и метакаолине адсорбция ПАВ в первую очередь происходит на них. Следствием этого являются различные эффекты: от резкого снижения или почти полного отсутствия пластифицирующего действия вводимых добавок – пластификаторов, до схватывания («вставания») смеси уже в первые минуты после затворения ее водой и введения ПАВ.

Для исключения таких эффектов, следует соблюдать последовательность приготовления бетонной смеси:

• Сухое смешивание компонентов (в т.ч. «вяжущее + ВМК»);

• Введение 60 – 75% воды затворения, тщательное перемешивание;

• Введение оставшейся части воды затворения и пластифицирующей добавки, повторное перемешивание.

• При этой последовательности достигаются наилучшие результаты по однородности бетонной смеси и исключается «вредное» влияние алюминатов цемента и ВМК на реологические свойства бетонной смеси при ее приготовлении.

3.1.4. Коррекция расхода вяжущего (и добавок).

    По достижении марочного возраста (или после пропарки) в соответствии с действующими на предприятии технологическими регламентами, определяется «избыточная» прочность бетона. После чего производится пошаговое (как правило не более 10-15%) снижение расхода вяжущего и соответствующее снижение добавок (ВМК и пластификатора) для снижения прочности бетона до заданного класса.

3.2. Для сухих строительных смесей.

    В зависимости от вида решаемой задачи (повышение плотности, прочности, водостойкости и водонепроницаемости, борьба с расслоением, высолами, повышение пластичности и т.д.) дозировка ВМК может быть назначена в интервале от 5-7 до 20-25% от массы вяжущего (если речь не идет о ГЦПВ).

    При этом выбор расхода является сугубо индивидуальным для каждого предприятия и зависит от вида и расхода вяжущего, количества и гранулометрии наполнителей, вида и расхода добавок пластификаторов и регуляторов кинетики твердения и схватывания смесей. А также соотношения: эффекта улучшения свойств готовой продукции с экономической целесообразностью такого улучшения.

3.3 Для гипсо-цементно-пуццоланового вяжущего.

Область оптимальных дозировок компонентов ГЦПВ, зависит от свойств применяемых материалов (гипса и цемента) и требуемых характеристик получаемого вяжущего, и определяется в следующих границах расхода материалов (в массовых долях):

• ГИПС – 50-65% (может быть снижен до 30%);

• ПОРТЛАНДЦЕМЕНТ – 20-25% (может быть снижен до 10%);

• ВМК – 15-20% (может быть увеличен до 50%).