Metakaolin, ein vulkanisches Aschenmaterial, ist aufgrund seines geringen Energieverbrauchs und der geringen Umweltbelastung beim Kalzinierungsprozess ein hervorragender Zementersatz. Zudem verbessert es bestimmte Eigenschaften von Portlandzement, wie Festigkeit und Dauerhaftigkeit, wenn es zu Mischzement verarbeitet wird. In den letzten Jahren haben sich viele Wissenschaftler mit der Aktivität von Kaolin aus vulkanischer Asche befasst. Dieser Artikel beschreibt die optimale Kalzinierungstemperatur und -zeit von Kaolin, die Faktoren, die seine Aktivität beeinflussen, sowie Methoden zur Bestimmung seiner Eigenschaften und Aktivität. Frühere Studien haben gezeigt, dass die optimale Kalzinierungstemperatur und -zeit für Kaolin von Faktoren wie der Mineralzusammensetzung, der Kristallinität und dem Kaolingehalt abhängen, wobei die Kristallinität der Kaolinstruktur den größten Einfluss auf seine Aktivität nach der Kalzinierung hat. XRD, TG-DTA, IR und andere Methoden wurden zur Analyse der Eigenschaften des Rohmaterials eingesetzt. Die Aktivität von Kaolin wurde mithilfe von Methoden wie dem Frantini-Test, dem Leitfähigkeitstest und dem Festigkeitsaktivitätsindex bestimmt. Die genauesten Methoden waren der Frantini-Test und der Strength Activity Index Test.
Metakaolin (abgekürzt MK) ist ein wasserfreies Aluminiumsilikat (Al₂O₃ · 2SiO₂, AS₂), das durch Dehydratisierung von Kaolin (Al₂O₃ · 2SiO₂ · 2 H₂O, AS₂H₂) bei einer geeigneten Temperatur (600–900 °C) entsteht. Kaolin besitzt eine Schichtsilikatstruktur, deren Schichten durch Van-der-Waals-Kräfte verbunden sind und in denen OH⁻-Ionen fest gebunden sind. Beim Erhitzen an der Luft durchläuft Kaolin mehrere Strukturveränderungen. Bei etwa 600 °C wird die Schichtstruktur des Kaolins durch Dehydratisierung zerstört, wodurch eine Übergangsphase mit geringer Kristallinität entsteht – Metakaolin.
Aufgrund seiner unregelmäßigen Molekülstruktur weist Metakaolin einen thermodynamisch metastabilen Zustand auf und zeigt unter geeigneter Anregung zementartige Eigenschaften. Metakaolin ist ein hochreaktives, künstliches Vulkanaschematerial, das mit Ca(OH)₂(CH) und Wasser zu zementähnlichen Hydratationsprodukten reagiert. Durch die Nutzung dieser Eigenschaft kann es, wenn es als Zementzusatz verwendet wird, mit dem während der Zementhydratation entstehenden CH reagieren und so bestimmte Zementeigenschaften verbessern.
Metakaolin (MK) ist ein Produkt, das durch Dehydratisierung von Kaolin bei hohen Temperaturen entsteht, wobei die Kalzinierungstemperatur die Aktivität des Produkts beeinflussen kann.
Wenn die Temperatur über 950 ℃ steigt, beginnt das Produkt zu kristallisieren und sich in Mullit und Cristobalit umzuwandeln.
Es wird seine hydratisierende Wirkung verlieren.
Kalziniertes Kaolin ist ein häufig verwendeter anorganischer Füllstoff in der Polymerindustrie, beispielsweise bei der Herstellung von Gummi, Kunststoffen und Beschichtungen. Es kann die Kosten dieser Produkte senken und insbesondere deren physikalische und chemische Eigenschaften verbessern.