Застосування метакаоліну в сухих будівельних сумішах, ТОВ «Пласт-Ріфей»
А. П. Пустовгар, А. Ф. Бур'янов, к.т.н. наук Є. В. Васильєв, інженер ([email protected]), ГОУ ВПО Московський державний будівельний університет
Метакаолін є силікат алюмінію, що отримується при термічній обробці каолініту в заданому режимі. Каолініт - основна складова глин білого кольору (каолін), що утворюються при руйнуванні (вивітрюванні) гранітів, гнейсів та інших гірських порід, що містять польові шпати (первинні каоліни). Назва «каолін» походить від назви місцевості у провінції Цзянсі в Китаї, де вперше було знайдено каолін. Найбільші родовища каоліну знаходяться у Великій Британії, Німеччині, Чехії, США, Україні, Казахстані та ін. В Україні найбільші поклади каоліну знаходяться на Уралі.
Режими термічної обробки істотно впливають на активність метакаоліну. Оптимальною для випалу вважається температура 500-800оС. Низька температура випалу призводить до неповної дегідратації вихідного продукту, а висока температура випалу призводить до спікання та формування мулліта. В обох випадках спостерігається різке зниження активності метакаоліну як мінеральної добавки для складів на основі в'язких цементних.
У літературних джерелах зазначено високу активність метакаоліну порівняно з відомими пуцолановими добавками. Однак на практиці багато виробників сухих будівельних сумішей стикаються з суперечливими результатами ефективності застосування метакаоліну.
Для оцінки ефективності застосування були проведені порівняльні дослідження фізико-хімічних характеристик та будівельно-технологічних властивостей сухих будівельних сумішей з метакаоліном різних виробників.
За допомогою термоаналізатора Labsys фірми Setaram,методами ТГА та ДСК було досліджено поведінку та властивості чотирьох зразків метакаоліну різних виробників. Зразки 1 та 2 зарубіжних виробників та зразки 3 та 4 продукції українського виробника ЗАТ «ПЛАСТ-РИФЕЙ». Дослідження проводилися у температурному інтервалі 40-700оС при постійній швидкості нагрівання 10оС/хв у закритому тиглі. Результати аналізу наведено на рис. 1.
При аналізі отриманих результатів виявлено наявність каолініту (Al2O3-2SiO2-2H2O) у зразках 1 та 2. У зразках 3 та 4 залишкового каолініту не виявлено.
Мал. 1. Криві ТДА та ДСК зразків: а - метакаолін 1; б - метакаолін 2; в - метакаолін 3; г - метакаолін 4
Мал. 2. Мікрофотографія зразків: а - метакаолін 1; б - метакаолін 2; в - метакаолін 3; г - метакаолін 4
Зміст каолініту в метакаоліні визначалося двома методами:
1. Методом ТГА щодо втрати маси в температурному інтервалі 475-625оС.
2. Методом ДБК за площею ендотермічного піку в температурному інтервалі 475-625оС з максимумом при 5б2оС.
Обидва процеси відповідають термічному видаленню води з каолініту, який протікає за рівнянням реакції:
Al2O32SiO22H2O ^ Al2O3-2SiO2 + 2H2O.
У зразку метакаоліну 1 міститься близько 30% каолініту. У зразку метакаоліну 2 міститься близько 35% каолініту. Також у даному зразку виявлено наявність органічної добавки, про що свідчать втрата маси (0,6% мас.) на кривій ТГА в інтервалі температур 260-320оС та ендотермічний ефект на кривій ДСК з максимумом при 295оС, які відповідають її термічного розкладання. Складний характер кривих ТГА і ДСК після 575оС пов'язані з подальшими термічними перетвореннями продуктів розпаду цієї органічної добавки.
Наявністькаолініту у зразках метакаоліну 1 і 2, ймовірно, пов'язано з низькою температурою випалу, недостатньою для повної дегідратації каолініту.
Мікроскопічний аналіз зразків метакаоліну рис. 2 також вказує на наявність залишкового каолініту у зразках 1 та 2.