METAKAOLIN, EFECTOS Y USOS

INTRODUCCIONMETAKAOLIN, EFECTOS Y USOS

En la industria dela construccin siempre se busca siempre mejorar las propiedades mecnicas de sus obras, es por esto que la busca de materiales novedosos que puedan contribuir con esto ha sido de gran importancia en el campo de investigacin constructiva, es as como aparecen materiales como el que se propone estudiar en este artculo que es el METAKAOLIN. As de esta forma con la ayuda del articulo propuesto analizaremos este compuesto para conocer los beneficios y cualidades que este material est ofreciendo hoy en da a la industria de la construccin. Aunque este material ya ofreci varias respuestas y soluciones a la comunidad cientfica y constructiva es un material que todava puede ser objeto de muchos anlisis y bsqueda de ms formas de emplearlo, y es as como contando con estudios anteriormente realizados al metakaolin se conocer de primera mano sobre la resistencia y cualidades del material en combinacin con el concreto.

MATERIALES Y EFECTOS

El METAKAOLIN es arcilla de caoln que se calcina bajo unas condiciones especiales para crear un aluminosilicato de puzolana amorfo que presenta reaccin en la combinacin con el hormign1. Cuando utilizamos puzolanas en combinacin con el cemento Portland es que se busca obtener un concreto que cumpla con la condiciones que en un concreto por s solo no puede no satisface como por ejemplo mejores las resistencia a compresin y flexin, disminuir el calor de hidratacin, la porosidad, la plasticidad de la mezcla, etc. 2Mekaolin estado seco. Elaboracin Concrete bridge Views

La utilizacin del metacaolin en el cemento Portland, presenta una disminucin del calor de hidratacin debido a que tiene un menor porcentaje de los compuestos responsables de la elevacin de la temperatura que se presenta durante el fraguado del concreto, lo cual a su vez tiene como resultado una menor formacin de capilares y por un concreto ms denso y compacto, es por esto cuando utilizamos estos compuestos se necesita una menor cantidad de agua para el curado de los elementos realizados con este tipo de mezclas3. Adems de todo, estos compuestos activos mejoran el desarrollo de resistencias y la durabilidad de los morteros y hormigones4.Existe gran variedad de puzolanas que pueden trabajar en conjunto con el concreto, adems del metacaolin, y podemos encontrarlas ya sea de forma natural (cenizas volcnicas, zeolitas5, diatomitas 5) o de forma artificial (escoria de alto horno, humo de slice , cenizas volantes).

METAKAOLIN, EFECTOS Y USOS

Tabla 1. Composicin qumica de algunos materiales puzolnicos, cemento blanco, cemento gris.Table 1. Chemical composition puzzolan materials, white cement, grey cement.

En la parte superior se presenta un cuadro comparativo (Tabla 1), que hacen referencia a los intervalos, de la composicin qumica, de los materiales puzolnicos, como metacaolines, polvo de perlita, cenizas volantes y humo de slice, as mismo se destacan algunos cementos. Esta tabla fue presentada en el artculo cientfico llamado EFECTOS DE LA ADICIN DE METACAOLN EN EL CEMENTO PRTLAND con autora de juan camilo Restrepo, Oscar Jaime Restrepo Baena, Jorge Ivn Tobn. De la universidad nacional de Colombia.6

Gracias al esquema superior podemos comparar los porcentajes de los elementos que componen a las puzolanas con respecto a la composicin del metacaolin, as mismo se presenta la composicin de dos tipos de cemento para tener una mejor vista de cmo puede ser el comportamiento del metacaolin con respecto a otros materiales.

Cuando se disea un concreto se busca que este sea durable sea que mantenga su forma, apariencia y otras propiedades al estar expuesto a ambientes externos o ya sea que el concreto pueda presentar problemas como carbonatacin o ataque de sulfatos, es as como la propuesta de utilizar el concreto adicionado es una solucin viable para estos agentes externos que quieren deteriorar el concreto. 7Entre las propiedades que se le pueden atribuir a los cementos con adiciones, se encuentra la referente a su cualidad puzolnica, que trata en una serie de reacciones ocurridas durante el proceso de fraguado y endurecimiento. Adems de esto, contribuyen a aumentar las resistencias mecnicas, ms all de las que se alcanzaran el concreto sin la adicin de puzolanas.Con respecto al comportamiento del hormign en estado fresco, elaborado con cementos adicionados, las partculas puzolnicas, le otorgan una mayor trabajabilidad y una mayor cohesin, que evita la segregacin de los agregados durante su manipulacin y colocacin. Sin embargo, la trabajabilidad de la mezcla se puede ver afectada por la

reaccin del material puzolnico con el agua y con la cal libre, esto implica que se d la necesidad de agregar algn tipo de aditivos tal como plastificantes o superplastificantes que mejoren la manejabilidad de las mezclas.

Una de las propiedades ms importantes que ofrecen los cementos adicionados es la resistencia a los sulfatos, lo cual se produce por la reaccin de la puzolana con los aluminatos del Clinker, al posibilitar la solubilidad de stos ltimos. Como suma a lo anterior el cemento adicionado contribuyen a una mayor impermeabilidad del hormign y presentan un comportamiento ms estable a la reaccin con los lcalis del cemento, convirtindolo en un inhibidor de la reaccin lcali-agregado, tal como lo plantea Torrence Romlochan, Michael Thomas y Karen A. Gruber8 .

PROPIEDADES FISICO-QUMICAS

DURABILIDADComo resultado de la adicin del metakaolin al cemento portland, se generan ciertos aspectos en cuanto su durabilidad al ataque por sulfatos y su comportamiento frente a reacciones alcalinas. As como diversas investigaciones en cuanto a estos aspectos.Talero, Bollati y Hernndez analizaron el comportamiento del cemento adicionado con MK en diferentes proporciones, al ataque del yeso, mediante parmetros como el incremento de la longitud de las probetas, la resistencia mecnica a compresin y la resistencia mecnica a flexo traccin. Los ensayos mostraron que el metacaolin puede facilitar el ataque por sulfatos a los cementos, sin importar si el cemento est fabricado para tener una alta resistencia a estos ataques. Debido a que el Yeso es un sulfato de calcio hidratado que reacciona con el cemento para formar un mono sulfato, este reacciona con la puzolana (metacaolin), generando una reaccin expansiva en el cemento.

Pero aun as con un porcentaje ptimo de yeso, se puede elevar la resistencia a compresin.

Marzouch y Langdon establecieron que la adicin de elementos puzolanicos como el metacaolin en el cemento portland, evidencia una reduccin significativa en la permeabilidad del concreto, teniendo como resultado una prdida de movilidad de agentes patgenos a travs de la matriz.En cuanto a las reacciones lcali-slice, se realizaron pruebas a compresin a concretos con adicin de hasta 25 % de metacaolin y no se evidencio una reduccin de sus propiedades mecnicas a los 28 das. Segn Walters y Jones Las pruebas de ASR (reaccin lcalis slice) se realizaron bajo normas britnicas con agregados altamente reactivos para la fabricacin de concretos sin adiciones, las cuales presentan expansiones de 0.45% a 12 meses; las muestras hechas con reemplazos hasta del 25% del cemento, no muestran ningn tipo de expansin o deterioro de la superficie durante 18 meses de evaluacin.Ramlochan, Thomas y Gruber realizaron diversos ensayos en pro de la expansin debido a la alta reaccin lcali-slice con el metacaolin. Se realizaron en mezclas con un contenido de lcali entre 0 y 20% junto con agregados altamente reactivos, El porcentaje de expansin debe ser < 0.04% a dos aos, y la prueba qumica se evala de acuerdo a las concentraciones de lcali en la solucin de poros de la pasta de cemento.

De nuevo en adiciones de 20% se evidencio una reduccin en la expansin de las probetas de concreto. Por otro lado el metacaolin gracias a su gran superficie especfica logra situarse entre los granos de cemento, llenando los vacos dejados por estos. Este efecto lleva a un aumento en la compacidad del concreto directamente proporcional a la cantidad de vacos ocupados por la puzolana.La otra finalidad del Metacaoln, es la reaccin con la portlandita, producto resultante de la hidratacin del cemento, que lleva a un aumento en la formacin de cristales durante el proceso de hidratacin, dejando a la matriz de la pasta de cemento an ms compacta y resistente.Por ser un silicato de aluminio, promueve reacciones con el hidrxido de calcio formando cristales de Silicato de Calcio Hidratado, y otros cristales an ms resistentes, cuya composicin media es del tipo silicoaluminato de calcio hidratado.Esta funcin puzolnica de alto desempeo, aliada a la capacidad de retencin de agua que el Metacaoln promueve en la mezcla, lleva a un incremento en la resistencia a compresin y en otras propiedades del concreto.

USOS Y BENEFICIOS

El metacaoln se utiliza principalmente como aditivo puzolnico de morteros y hormigones basados en cementos Portland o cal.El metacaoln entra en combinacin qumicamente con el hidrxido de calcio del proceso de hidratacin del cemento para formar unos tres compuestos silicatos, silicoaluminatos y aluminatos de calcio hidratados adicionales, estos compuestos lo que hacen es que se depositan en los espacios que estn en el cemento, originando que se obtenga in material ms denso (menor porosidad) y por tanto contribuyendo al incremento de la propiedades mecnicas , la reduccin de la permeabilidad y de la reactividad lcali-slice presente, al control de la eflorescencia, al aumento de resistencia al ataque qumico y al ciclo hielo/deshielo, todas estas mejoras colaboran a aumentar la durabilidad del hormign.Como beneficio adicional gracias al color blanco del metacaoln posibilita su empleo en infraestructuras y aplicaciones arquitectnicas especiales o embellecedoras e incluso

en la produccin de cemento blanco adicionado.Dosificacin habitual: sustitucin del 5 15 % del peso total de cemento por metacaoln.

REFERENCIAS

1 Compaa Calix definicin de Metakaolin http://www.calix.com.au/metakaolin.html2 Introduccin-Efectos de la adicin de metacaolin en el cemento portland-juan camilo Restrepo, Oscar Jaime Restrepo Baena, Jorge Ivn Tobn. - universidad Nacional De Colombiahttp://www.scielo.org.co/pdf/dyna/v73n150/a12v73n150.pdf 3 Metakaolin-The Concrete Countertop Institute-2007 http://metakaolin.ru/Documents/BurgessCCI.pdf4 metacaolin- Wikipedia http://en.wikipedia.org/wiki/Metakaolin5utilizacion de puzolanas en cementos - Efectos de la adicin de metacaolin en el cemento portland-juan camilo Restrepo, Oscar Jaime Restrepo Baena, Jorge Ivn Tobn. - universidad Nacional De Colombia http://www.scielo.org.co/pdf/dyna/v73n150/a12v73n150.pdf6cuadro comparativo materiales puzolanicos y algunos cementos -- Efectos de la adicin de metacaolin en el cemento portland-juan camilo Restrepo, Oscar Jaime Restrepo Baena, Jorge Ivn Tobn- universidad Nacional De Colombia http://www.scielo.org.co/pdf/dyna/v73n150/a12v73n150.pdf

7Desempeo de morteros adicionados con metacaoln frente a la accin de sulfatos-Janeth Torres Agredo, Ruby Meja de Gutirrez y Constanza Gutirrez8ROMLOCHAN, T., THOMAS M. y GRUBER K. A. El efecto del Metacaoln en la reaccin lcali-slice sobre concretos. Universidad de Toronto, Canad. Cement and Concrete Research. Diciembre de 1999. 9Desempeo de morteros adicionados con metacaoln frente a la accin de sulfatos-Ing. Investig. vol.28 Bogot enero. /abril. 2008 http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0120-5609200800010001210 Tratamiento trmico del caoln y su influencia en las propiedades fsica y mecnicas de los hormigones- ing. Lorena acua y Ing. Mercedes Figueredo- universidad Nacional De Asuncin. http://www.materiales-sam.org.ar/sitio/biblioteca/CONAMET-SAM2006/docs/l24.pdf