Kaolientoepassingen in cement
Cement is een term die wordt gebruikt om veel verschillende soorten stoffen te beschrijven die worden gebruikt als bindmiddel of lijm. Het belangrijkste geproduceerde cement in termen van hoeveelheid is Portland-cement, dat in de bouw wordt gebruikt. Andere soorten cement zijn onder meer metselwerk en olieputten die worden vervaardigd voor specialistische toepassingen, en calciumaluminaatcement, dat wordt gebruikt in vuurvaste materialen.
Het merendeel van deze cementen is anorganisch en hydraulisch, wat betekent dat ze uitharden, uitharden en niet uiteenvallen in water. Het belangrijkste kenmerk van deze cementen is hun vermogen om relatief stabiele, onoplosbare gebonden aggregaties met aanzienlijke sterkte en maatvastheid te vormen bij hydratatie met water. Organische cementen omvatten latexen en in water oplosbare polymeriseerbare monomeren, maar kaolien wordt in dit type cement niet gebruikt.
Hydraulische cementen worden vervaardigd door het verwerken en doseren van grondstoffen in verschillende verhoudingen, gevolgd door verbranding om harde knobbeltjes te produceren die bekend staan als klinker. Vervolgens wordt de klinker door reactie met water gemalen tot de gewenste fijnheid die nodig is voor een voldoende hardingssnelheid. Normaal gesproken worden er twee soorten grondstoffen gebruikt, de ene rijk aan calcium en de andere rijk aan silica. De gebruikte calciummaterialen zijn onder meer kalksteenkrijt, mergel en schelpen. De meest voorkomende silicamaterialen zijn klei of schalie. Kaolien kan worden gebruikt vanwege het aluminiumsilicaatbestanddeel, maar is niet essentieel en kan worden vervangen door andere mineralen.
1.1 Kaolien in cement
Puzzolane materialen worden al lang in de cementindustrie gebruikt. Het merendeel van deze materialen zijn bijproducten uit andere industrieën, zoals steenkoolvliegas, hoogovenslakken of pyrogeen silica. Metakaolin, geproduceerd door kaolien te calcineren bij 650-800°C, is een zeer reactief puzzolaan dat geschikt is voor gebruik als cementeermateriaal in beton. Metakaolindeeltjes zijn bijna tien keer kleiner dan cementdeeltjes, waardoor een dichter, ondoordringbaarder beton kan worden geproduceerd. Het gebruik van metakaolin in beton verhoogt de duurzaamheid en verbetert ook de mechanische eigenschappen.