Performance of composites with metakaolin-blended cements

Abstract

Nowadays the blended cements acquire the merit of high significance due to the thermal, energetic and ecological demands for ordinary Portland cement (PC) production. Metakaolin as a partial substitute of PC represents important pozzolana contributing to production of effective cement composites with high quality. Pozzolanic reaction of metakaolinite with PC in the presence of water is main reason of this statement. Comparison of three types of metakaolin sand (fineness below 60 lm) with different metakaolinite content (31-40 mass%) is presented in this study. The substitution of PC with metakaolin sand of the maximal metakaolinite content (40 mass%) leads to the highest compressive strengths of relevant composites. This is valid for composites with the highest substitution of PC by metakaolin sand in specimens (20 and 40 mass%). The best effectiveness of pozzolanic reaction is given especially by the highest consumption of portlandite which represents composite with the maximal metakaolinite content in metakaolin sand (40 mass%) and the higher substitution level of PC by metakaolin sand in specimens. This fact is connected with the improvement of pore structure parameters resulting in the pore structure refinement as well as permeability decreases. Both 29 Si MAS NMR and 27 Al MAS NMR spectra of metakaolin sands and respective composites confirm the most intense pozzolanic reaction in the case of metakaolin sand with the highest metakaolinite content (40 mass%). The results are properly supplemented by scanning electron microscopy (SEM) identifying the formed typical phases. The study has shown that metakaolin sand with reduced metakaolinite contents is also applicable as a pozzolanic addition to PC in the on-coming building practice.

Effect of Water Magnetization Technique on the Properties of Metakaolin-Based Sustainable Concrete

“…By calcining kaolinite, a highly reactive pozzolanic substance known as metakaolin (MK) is produced. It is a stable product in normal environmental conditions, but when exposed to high elevated temperatures ranging between 650 • C and 900 • C, calcination takes place, and it loses 14% of its mass [8,9]. According to Heath et al [10], producing one ton of Portland cement requires 1.6 tons of limestone and clay, while producing one ton of MK requires only 1.16 tons of kaolin [11].…”

Comportamiento mecánico y durable de morteros sostenibles con reducido contenido de cemento por sustitución simultanea de escoria de alto horno y arcilla calcinada

“…La temperatura de calcinación desempeña un papel fundamental en la reactividad puzolánica posterior de las arcillas, siendo las arcillas caoliníticas las que requieren una menor temperatura para su activación térmica. La mayoría de los trabajos publicados indican que el rango óptimo para la activación de arcillas caoliníticas por tratamiento térmico, que da lugar a la deshidroxilación y la consecuente amorfización por formación de metacaolín, ocurre en el rango entre 650 y 800ºC (Kulifayová et al 2012, Tironi et al 2014, Krajci et al 2015, Taylor-Lange et al 2015, Para temperaturas de calcinación más elevadas (> 900 ºC), el metacaolín tiende a recristalizarse, perdiendo sus propiedades puzolánicas y por lo tanto disminuyendo su reactividad (Hollanders S. et al 2016). Los estudios realizados sobre la capacidad puzolánica de las arcillas calcinadas muestran como más activas las obtenidas a partir de la familia del caolín o caolinita, que son conocidos como metacaolines después de su calcinación.…”

“…Este último es el producto responsable de la alta actividad puzolánica. El metacaolín reacciona con el hidróxido de calcio (CH) liberado durante la hidratación del cemento Portland, formando gel C-S-H secundario, responsable de las propiedades mecánicas, aluminato de calcio hidratado (C-A-H) y silicato alumínico de calcio hidratado (C-A-S-H) (Krajci et al, 2015). Por otro lado, la escoria de alto horno molida es un material hidráulico y puzolánico.…”

Caracterización colorimétrica del proceso termogravimétrico de la deshidroxilación de caolín hidrotermal y de toba

“…Entre los MCS utilizados en el concreto se encuentran el humo de sílice, cenizas volantes de carbón, escorias de alto horno, cenizas de cáscara de arroz, tobas volcánicas y el metacaolín (Ababneh & Matalkah, 2018). Diferentes estudios han investigado los efectos positivos de los MCS al ser utilizados en el concreto (Badogiannis et al, 2005;Krajči et al, 2015;Nedunuri et al, 2020;Restrepo Gutiérrez et al, 2006;Uzal & Turanli, 2003). Entre las principales mejoras se incluyen la reducción de costo, mejora en la resistencia mecánica, mayor protección contra la humedad, mejora de la durabilidad por reduc-ción de la permeabilidad y resistencia a los ataques de químicos (Ababneh & Matalkah, 2018).…”

“…El metacaolín (Al 2 O 3 •2SiO 2 ) se emplea como sustituto del cemento Portland en el concreto porque mejora la actividad puzolánica (Krajči et al, 2015). La actividad puzolánica de este material depende de la naturaleza y abundancia de los minerales de arcilla en el material cementante sin tratar, el tamaño de partícula y las condiciones del tratamiento térmico (Badogiannis et al, 2005).…”