El metacaolín es la forma calcinada anhidra del mineral arcilloso caolinita . Las rocas ricas en caolinita se conocen como caolín o arcilla china, y se utilizan tradicionalmente en la fabricación de porcelana . El tamaño de las partículas del metacaolín es menor que el de las partículas de cemento , pero no tan fino como el humo de sílice .
La calidad y reactividad del metacaolín depende en gran medida de las características de la materia prima utilizada. El metacaolín se puede producir a partir de una variedad de fuentes primarias y secundarias que contienen caolinita : el metacaolín es una forma deshidratada de caolinita, un tipo de mineral arcilloso. Los minerales ricos en caolinita también se conocen como caolín o caolín, que se utilizan tradicionalmente en la producción de porcelana. El tamaño de grano del metacaolín es menor que el de las partículas de cemento, pero no es tan minúsculo como el humo de sílice.
La caolinita, un mineral arcilloso TO , no contiene cationes ni agua entre capas. La temperatura de deshidroxilación depende del orden de apilamiento de las capas estructurales. La caolinita desordenada se deshidroxila entre 530 y 570 °C, la caolinita ordenada entre 570 y 630 °C. La caolinita desordenada deshidroxilada muestra una actividad puzolánica mayor que la ordenada. [1] La deshidroxilación del caolín a metacaolín es un proceso endotérmico debido a la gran cantidad de energía necesaria para eliminar los iones hidroxilo unidos químicamente. Por encima del rango de temperatura de deshidroxilación, la caolinita se transforma en metacaolín, una estructura amorfa compleja que conserva cierto orden de largo alcance debido al apilamiento de capas. [2] Gran parte del aluminio de la capa octaédrica se coordina tetraédrica y pentaédricamente. [3] Para producir una puzolana (material cementante suplementario) se debe alcanzar una deshidroxilación casi completa sin sobrecalentamiento, es decir, tostar completamente pero no quemar. Esto produce un estado amorfo , altamente puzolánico, mientras que el sobrecalentamiento puede causar sinterización , para formar un refractario no reactivo, quemado a muerte , que contiene mullita y una espinela Al-Si defectuosa. [4] Las temperaturas de activación óptimas reportadas varían entre 550 y 850 °C para duraciones variables, sin embargo, el rango de 650-750 °C es el más comúnmente citado. [5] En comparación con otros minerales arcillosos, la caolinita muestra un amplio intervalo de temperatura entre la deshidroxilación y la recristalización, lo que favorece mucho la formación de metacaolín y el uso de arcillas de caolín activadas térmicamente como puzolanas. Además, debido a que la capa octaédrica está directamente expuesta a la capa intermedia (en comparación con, por ejemplo, los minerales arcillosos TOT como las esmectitas), el desorden estructural se logra más fácilmente con el calentamiento.
El metacaolín de alta reactividad (HRM) es una puzolana de aluminosilicato reactiva altamente procesada , un material finamente dividido que reacciona con cal apagada a temperatura normal y en presencia de humedad para formar un cemento fuerte de endurecimiento lento. Se forma calcinando caolinita purificada, generalmente entre 650 y 700 °C en un horno rotatorio de encendido externo . También se informa que el HRM es responsable de la aceleración en la hidratación del cemento Portland ordinario (OPC), y su mayor impacto se ve dentro de las 24 horas. También reduce el deterioro del hormigón por la reacción sílice-álcali (ASR), particularmente útil cuando se utiliza vidrio triturado reciclado o finos de vidrio como agregado. [6] La cantidad de cal apagada que puede unirse al metacaolín se mide mediante la prueba de Chapelle modificada. [7] [8]
Las propiedades de la superficie de adsorción de los metacaolines se pueden caracterizar mediante análisis de cromatografía de gases inversa . [9]
Considerado como un material con el doble de reactividad que la mayoría de las demás puzolanas , el metacaolín es un aditivo valioso para aplicaciones de hormigón y cemento. Reemplazar el cemento Portland con un 8–20 % en peso (% en peso) de metacaolín produce una mezcla de hormigón que exhibe propiedades de ingeniería favorables, incluyendo: el efecto de relleno, la aceleración de la hidratación del OPC y la reacción puzolánica . El efecto de relleno es inmediato, mientras que el efecto de la reacción puzolánica ocurre entre 3 y 14 días. [10]