Kaolinanwendungen in Zement
Unter Zement versteht man viele verschiedene Stoffe, die als Bindemittel oder Klebstoffe eingesetzt werden. Der mengenmäßig wichtigste produzierte Zement ist Portlandzement, der im Bauwesen verwendet wird. Weitere Zementarten sind Mauerwerk und Ölbrunnenzement, die für spezielle Anwendungen hergestellt werden, sowie Calciumaluminatzement, der in feuerfesten Materialien verwendet wird.
Die meisten dieser Zemente sind anorganisch und hydraulisch, was bedeutet, dass sie in Wasser abbinden, aushärten und nicht zerfallen. Das Hauptmerkmal dieser Zemente ist ihre Fähigkeit, bei Hydratation mit Wasser relativ stabile unlösliche gebundene Aggregate von beträchtlicher Festigkeit und Dimensionsstabilität zu bilden. Organische Zemente umfassen Latices und wasserlösliche polymerisierbare Monomere, Kaolin wird in dieser Art von Zement jedoch nicht verwendet.
Hydraulische Zemente werden durch die Verarbeitung und Dosierung unterschiedlicher Rohstoffverhältnisse und anschließendes Brennen hergestellt, um harte Knötchen, sogenannte Klinker, zu erzeugen. Anschließend wird der Klinker durch Reaktion mit Wasser auf die gewünschte Feinheit gemahlen, die für eine ausreichende Härtungsgeschwindigkeit erforderlich ist. Normalerweise werden zwei Arten von Rohstoffen verwendet, einer reich an Kalzium und der andere reich an Kieselsäure. Zu den verwendeten Kalziummaterialien gehören Kalksteinkreide, Mergel und Muscheln. Die gebräuchlichsten Silica-Materialien sind Ton oder Schiefer. Kaolin kann aufgrund seines Aluminiumsilikatanteils verwendet werden, ist jedoch nicht lebensnotwendig und kann durch andere Mineralien ersetzt werden.
1.1 Kaolin in Zement
Puzzolanische Materialien werden seit langem in der Zementindustrie verwendet. Bei den meisten dieser Materialien handelt es sich um Nebenprodukte aus anderen Industriezweigen, etwa um Kohleflugasche, Hochofenschlacke oder pyrogene Kieselsäure. Metakaolin wird durch Kalzinieren von Kaolin bei 650–800 °C hergestellt und ist ein hochreaktives Puzzolan, das sich als Zementmaterial in Beton eignet. Metakaolin-Partikel sind fast zehnmal kleiner als Zementpartikel, was die Herstellung eines dichteren, undurchlässigeren Betons ermöglicht. Der Einsatz von Metakaolin in Beton erhöht die Haltbarkeit und verbessert zudem die mechanischen Eigenschaften.