Le métakaolin, un matériau issu de cendres volcaniques, est un excellent substitut au ciment grâce à sa faible consommation d'énergie et à sa faible pollution environnementale lors de la calcination. De plus, il améliore certaines propriétés du ciment Portland, telles que sa résistance et sa durabilité, lorsqu'il est incorporé dans un ciment composé. Ces dernières années, de nombreux chercheurs se sont consacrés à l'étude de l'activité du kaolin. Cet article présente la température et la durée optimales de calcination du kaolin, les facteurs influençant son activité, ainsi que les méthodes de caractérisation de ses propriétés et de son activité. Des études antérieures ont montré que la température et la durée optimales de calcination du kaolin dépendent de facteurs tels que sa composition minérale, sa cristallinité et sa teneur. Parmi ces facteurs, la cristallinité a l'impact le plus important sur son activité après calcination. Les propriétés du minerai brut ont été analysées par diffraction des rayons X (DRX), analyse thermogravimétrique et calorimétrique différentielle (ATG-ATD), spectroscopie infrarouge (IR), et d'autres méthodes. L'activité du kaolin a été déterminée par des méthodes telles que le test de Frantini, le test de conductivité et l'indice de résistance-activité. Les tests de Frantini et d'indice de résistance-activité se sont avérés les plus précis.
Le métakaolin (MK) est un silicate d'aluminium anhydre (Al₂O₃ • 2SiO₂, AS₂) obtenu par déshydratation du kaolin (Al₂O₃ • 2SiO₂ • 2H₂O, AS₂H₂) à une température appropriée (600-900 °C). Le kaolin possède une structure lamellaire, dont les couches sont liées par des liaisons de van der Waals, les ions OH⁻ étant fortement liés à l'intérieur de ces couches. Chauffé à l'air, le kaolin subit plusieurs transformations structurales. À environ 600 °C, la structure lamellaire du kaolin est détruite par déshydratation, formant une phase de transition peu cristalline : le métakaolin.
Du fait de sa structure moléculaire irrégulière, le métakaolin présente un état thermodynamique métastable et des propriétés cimentaires sous l'effet d'une excitation appropriée. Ce matériau, issu de cendres volcaniques artificielles très réactives, réagit avec le Ca(OH)₂(CH) et l'eau pour former des produits d'hydratation similaires à ceux du ciment. Grâce à cette propriété, utilisé comme adjuvant pour le ciment, il réagit avec le CH généré lors de l'hydratation de ce dernier, ce qui permet d'améliorer certaines de ses propriétés.
Le métakaolin (MK) est un produit formé par déshydratation du kaolin à haute température, et la température de calcination peut affecter l'activité du produit.
Lorsque la température dépasse 950 ℃, le produit commence à cristalliser et à se transformer en mullite et en cristobalite.
Elle perdra sa capacité d'hydratation.
Le kaolin calciné est une charge inorganique couramment utilisée dans l'industrie de fabrication de matériaux polymères tels que le caoutchouc, les plastiques et les revêtements. Il permet de réduire le coût de ces produits et notamment d'améliorer leurs propriétés physiques et chimiques.