METAKAOLIININ KÄYTTÖ BETONISSA SEMENTIN KORVAAJANA YHDESSÄ LENTOTUHKAJALOSTEIDEN KANSSA

Abstract

Metakaoliini on pozzolaaninen aine, joka reagoi sementin ja veden reaktiosta syntyneen kalsiumhydroksidin ja betonissa olevien alkalien kanssa muodostaen geopolymeerisiä sidoksia. Metakaoliini tiivistää betonin tyhjää tilaa ja parantaa betonin ominaisuuksia. Tässä opinnäytetyössä tutkittiin, mitkä ovat metakaoliinin vaikutukset betonin puristuslujuuteen, kun sillä korvataan sementtiä yhdessä lentotuhkista jalostettujen pozzosilikan ja biosilikan kanssa.

Opinnäytetyön alussa luotiin koeohjelma mahdollisimman monelle reseptille, jotta tutkittavia koekappaleita saatiin riittävästi. Opinnäytetyöhön kuuluvat kokeet olivat pääsääntöisesti puristuslujuuskokeita, mutta myös tuoreen betonin merkittävimmät ominaisuudet haluttiin selvittää. Koeohjelman mukaiset betonimassat valmistettiin helmi- ja maaliskuussa 2010 ja opinnäytetyöhön kuuluvat testit suoritettiin kevään 2010 aikana.

Opinnäytetyön tuloksien mukaan metakaoliinilla voidaan korvata osa sementistä yhdessä lentotuhkajalosteiden kanssa. Metakaoliini tiivistää betonia ja tekee siitä kestävämmän ympäristön vaikutuksille. Lisäksi se vähentää lentotuhkien käytön haittavaikutuksia. Tuloksista päätellen metakaoliini myös kasvattaa lisäaineiden käytön tarvetta. Oikealla korvausasteella on mahdollista saada lujempaa, ja samalla myös ympäristöystävällisempää betonia, sillä metakaoliinin valmistuksessa syntyvät hiilidioksidipäästöt ovat vähintään puolet pienemmät verrattuna sementin valmistukseen.

Metakaolin is pozzolanic substance which reacts with calcium hydroxide and alkalies. This kind of reaction forms geopolymetric bonds in concrete. Metakaolin fills out the empty space of concrete and this improves the properties of concrete. In this thesis, it was studied how the compressive strength of concrete changes when a part of cement is replaced with metakaolin and refined substances of the fly ashes pozzolan silica and bio silica.

In the beginning of this work, a test-program was created to several receipts to get enough test pieces for the study. The main test for this thesis work was to test the compressive strength of the test pieces. Also, the main characteristics of the fresh concrete was wanted to be investigated. Concrete mass accordant with the test-program were made in February and March 2010 and the tests were executed during the spring 2010.

The result of this thesis work is that part of cement can be replaced with metakaolin and refined fly ashes. Metakaolin makes the concrete thicker and makes it more resistant to environmental effects. It also decreases the disadvantages of the usage of the fly ashes. It can be concluded from the results that the usage of metakaolin increases the need to use the supplements, as well. It is possible to get stronger and also more environmental friendly concrete with the correct replacement ratio. Also, the carbon monoxide emission is decreased to half when making metakaolin compared to making the traditional cement.