Metakaoliinin soveltuvuus ruiskubetonin sideaineeksi

Abstract

Metakaoliini on sementin kaltainen, pozzolaaninen aine, jota voidaan käyttää sidosaineena betonissa. Metakaoliinilla on mahdollista saada parempi puristuslujuus betoniin sen paremman tiivistyvyyden takia, sillä paremman tiivistyvyyden seurauksena betoniin jää vähemmän tyhjää tilaa. Koska metakaoliinia ei ole mahdollista käyttää ainoana sideaineena betonissa, opinnäytetyössä selvitettiin parasta metakaoliinin ja sementin suhdetta. Ennen varsinaisia testauksia valittiin halutut metakaoliinin ja sementin suhteet ja näiden perusteella tehtiin varsinaiset laboratoriokokeet. Valmistusvaiheessa betonimassoista testattiin leviämä ja ilmamäärä, minkä jälkeen analysoitiin niiden työstettävyyttä. Kun kappaleet olivat saavuttaneet määrätyn iän, niiden tiheys määritettiin ja niille tehtiin puristus- ja taivutuslujuuden määrittävät kokeet. Metakaoliinin pitoisuudet kokonaissideainemassasta vaihtelivat nollan ja kolmenkymmenen painoprosentin välillä. Metakaoliinin valmistamiseen tarvittava energiamäärä on alle puolet sementin valmistamiseen tarvittavasta energiamäärästä. Opinnäytetyössä kävi ilmi, että kun metakaoliinia lisätään sopiva määrä korvaamaan sementtiä, saadaan betonin puristuslujuutta kasvatettua. Tutkimuksissa huomattiin myös metakaoliinipitoisuuden noususta johtuva lisääntynyt lisäaineiden tarve. Nykyaikana pyritään jatkuvasti vähentämään ympäristöön kohdistuvaa kuormitusta, mikä omalta osaltaan lisää kiinnostusta metakaoliinin käyttöä kohtaan. Lisäksi Suomessa on runsaasti kaoliinia maaperässä, jota voidaan hyödyntää metakaoliinin valmistuksessa. Sopivalla tuotekehityksellä näitä tuloksia voidaan tulevaisuudessa hyödyntää betonin valmistuksessa. Työn tilaajana toimi Kajaanin ammattikorkeakoulu.

Metakaolin is a cement-like pozzolanic substance, which can be used as an adhesive in concrete mix. By using metakaolin it is possible to obtain better compression strength for concrete due better contraction of concrete mix. Be-cause of improved compression, there is less empty space in concrete. With current manufacturing methods, it is not possible to make concrete using just metakaolin as an adhesive and this thesis studies the best metakaolin/cement -ratio. Before the actual tests, proper ratios of cement/metakaolin were chosen and based on these selections laboratory tests were made. This subject has been studied in other thesis work before, therefore in this thesis the proportional scale of metakaolin was reasonable. The amount of metakaolin proportion of binding agent fluctuated from zero to thirty gravimetric percentage. Nowadays reducing environmental loading has become increasingly more and more important, which on that behalf makes metakaolin a more interesting choice. The energy used in the production of metakaolin is less than half needed to produce ordinary cement. By displacing the right proportion of ce-ment with metakaolin, the compressive strength of concrete can be increased. Also adding metakaolin in the concrete mix increased the need for additives. As the orderer for this work functioned University of applied sciences Kajaani.