定義
偏高嶺土(metakaolin ,簡稱MK) 是以高嶺土(Al2O3·2SiO2·2H2O ,AS2H2) 為原料,在適當溫度下(600～900 ℃) 經脫水形成的無水矽酸鋁(Al2O3 · 2SiO2 ,AS2) 。高嶺土屬於層狀矽酸鹽結構,層與層之間由范德華鍵結合,OH- 離子在其中結合得較牢固。高嶺土在空氣中受熱時,會發生幾次結構變化, 加熱到大約600 ℃時,高嶺土的層狀結構因脫水而破壞,形成結晶度很差的過渡相———偏高嶺土。由於偏高嶺土的分子排列是不規則的,呈現熱力學介穩狀態,在適當激發下具有膠凝性。
偏高嶺土是一種高活性礦物摻合料，是超細高嶺土經過低溫煅燒而形成的無定型矽酸鋁，具有很高的火山灰活性，主要用作混凝土外加劑，也可製作高性能的地址聚合物。
反應機理
偏高嶺土是一種高活性的人工火山灰材料,可與Ca (OH) 2 (CH) 和水發生火山灰反應,生成與水泥類似的水化產物。利用這一特點,在用作水泥的摻合料時,與水泥水化過程中產生的CH 反應,可改善水泥的某些性能。偏高嶺土用作混凝土礦物摻合料時,主要是AS2 、CH 與水的反應,隨AS2/ CH 的比率及反應溫度的不同,會生成不同的水化產物,包括托勃莫來石(CSH - Ⅰ) 、水化鈣鋁黃長石(C2ASH8) 、水化鋁酸四鈣(C4AH13) 和水化鋁酸三鈣(C3AH6) [1 ] 。不同AS2/ CH 比率下的反應式如下:
AS2/ CH= 0. 5 , AS2 + 6CH+ 9H→C4AH13 + 2CSH (1)
AS2/ CH= 0. 6 , AS2 + 5CH+ 3H→C3AH6 + 2CSH (2)
AS2/ CH= 1. 0 , AS2 + 3CH+ 6H→C2ASH8 + CSH (3)
處於介穩狀態的偏高嶺土無定形矽鋁化合物, 經鹼性或硫酸鹽等激活劑及促硬劑的作用,矽鋁化合物由解聚到再聚合後,會形成類似於地殼中一些天然礦物的鋁矽酸鹽網路狀結構。其在成型反應過程中由水作傳質介質及反應媒介,最終產物不像傳統的水泥那樣以范德華鍵和氫鍵為主,而是以離子鍵和共價鍵為主、范德華鍵為輔,因而具有更優越的性能。根據這一礦物特徵,作者稱這種經激發得到的類似於水泥的產物為麥特林水泥(Metakaolin Cement) 。該水泥具有早期強度高的特點,20 ℃養護4 h 的抗壓強度達15～20 MPa ,而且具有較強的耐腐蝕性和良好的耐久性,在5 %酸性條件下,其強度損失僅為矽酸鹽水泥的1/ 13 。
