Metakaolin

Metakaolin çevre dostu yapılar için kullanılabilir mi?

Kaolin kilinin 550°C-950°C değerlerinde ısıtılmasıyla metakaolin oluşmaktadır. Metakaolin yüksek inceliğe sahip reaktif bir alümina silikattır. Beton katkı malzemesi olarak ilk defa 1962’de Brezilya’daki Jupia Barajının yapımında yaklaşık 250.000 ton kullanılmıştır. Yaygın olarak kullanılmaya başlanması ise 1990’ların ortalarında gerçekleştirmiştir. Nükleer atık depolama yapıları, darbelere dayanıklı askeri yapılar, yangına dayanıklı yüksek yapılar ve donatılı beton köprüler gibi yapıların inşaatında kullanılan yüksek ve ultra yüksek dayanımlı betonların oldukça etkileyici içeriklerinden bir tanesidir.

Metakaolin beton ürünlerin CO₂ ayak izini azaltır.

Metakaolin beton özeliklerine sağladığı katkılardan dolayı yüksek dayanım gerektiren mühendislik yapılarında kullanıldığı gibi, beyaz renkte olmasının getirdiği avantajdan dolayı, beyaz portland çimentosu ile özel bir şekilde dizayn edilerek beyaz renkli betonların elde edilmesinden dolayı mimarı yapıların üretilmesinde de oldukça tercih edilmektedir.
1 kg Portland çimentosu 1450°C’ye kadar yüksek sıcaklıklarda hazırlanmasını gerektirir ve yaklaşık 1 kg CO₂ oluşumuna neden olur.

Metakaolin elde etmek için gereken sıcaklık daha düşük olup (650-750°C), oluşan ürünlerde CO₂ yoktur. Metakaolin için çevre dostu bir malzeme olduğu söylenebilir. Yani beton ürünlerin mühendislik özeliklerini geliştiren, aynı zamanda CO₂ ayak izini azaltan bir malzemedir.

Normal şartlar altında kaolin oldukça stabildir. Ancak sıcaklık 650-900°C’lere kadar yükseltilirse, kaolin bağlı hidroksil iyonlarının ayrılmasıyla %14 kadar kütle kaybeder. Bu ısıl işlem, yani kalsinasyon, kaolinin yapısını değiştirerek alümina ve silika tabakalarının bozulmasına ve uzun dönemli sıralamalarını kaybetmelerine neden olur. Oluşan ürün olan metakaolin oldukça amorf yapıda bir puzolandır, uzun dönemli hidrolik özelikleri ile beton katkı maddesi olmaya uygun yapıdadır.

Tipik bir metakaolin %50-55 oranında SiO₂ ve %40-45 oranında Al₂O₃ içerir. Diğer oksitler düşük miktarlarda Fe₂O₃, TiO₂, CaO ve MgO’dur. Partikülleri genel olarak 1,5 ile 5,0 mikron yarı çapındadır, yani çimento tanelerinden küçüktür fakat silis dumanı partiküllerinden büyüktür. Üretim prosesinin kontrol edilebilirliği sayesinde görünüş ve performansta birbiriyle tutarlı ürünler verebilirler.

Yüksek reaktif metakaolin, yüksek saflıktaki kaolin kilinin, yapıda tekrar kristallenme olmayacak şekilde kaolinin suyunun ayrıştırılması için termal işlem uygulanması sonucu oluşan %100 reaktif bir puzolandır. Metakaolinin reaktifliği kaolinin saflığı ve termal proses koşullarına bağlıdır.