Effect of metakaolin on the structure formation and properties of a composite gypsum binder

Metakaolin is a promising component for targeted modification of gypsum binder structure. This study used G-5 building gypsum from raw materials of the Ustyurt deposits and metakaolin from kaolins of the Khojakul deposit in the Republic of Karakalpakstan. The optimal mineral composition comprised 78% G-5 gypsum, 16% metakaolin and 6% Ca(OH)₂. An organic modifier complex (Melflux, HEMC, CMC) was also added. Structure development was assessed by compressive strength, average density and softening coefficient at different hardening ages. Between 3 and 28 days, compressive strength increased from 15 to 34 MPa, average density from 1260 to 1330 kg/m³, and the softening coefficient from 0.75 to 0.92. Introducing the modifying additive complex was accompanied by a decrease in porosity from 14% to 9%. The results show that structure control by combining an active mineral additive with organic modifiers can be used to obtain composite gypsum materials with improved performance characteristics.

Перспективным компонентом для направленного изменения структуры гипсового вяжущего является метакаолин. В настоящем исследовании использовали строительный гипс Г-5 на основе сырья месторождений Устюрта и метакаолин, полученный из каолинов Ходжакульского месторождения Республики Каракалпакстан. Оптимальный минеральный состав включал 78 % гипса Г-5, 16 % метакаолина и 6 % Ca(OH)₂. Дополнительно применяли комплекс органических модификаторов: Melflux, ГЭМЦ и КМЦ. Для оценки развития структуры определяли прочность при сжатии, среднюю плотность и коэффициент размягчения в различные сроки твердения. За период от 3 до 28 суток прочность при сжатии увеличилась с 15 до 34 МПа, средняя плотность возросла с 1260 до 1330 кг/м³, а коэффициент размягчения увеличился с 0,75 до 0,92. Введение комплекса модифицирующих добавок сопровождалось снижением пористости с 14 до 9 %. Полученные результаты показывают, что регулирование структуры за счёт сочетания активной минеральной добавки и органических модификаторов может быть использовано для получения композиционных гипсовых материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Gipsli bog‘lovchi strukturasini maqsadli o‘zgartirish uchun metakaolin istiqbolli komponent hisoblanadi. Mazkur tadqiqotda Ustyurt konlari xomashyosi asosidagi G-5 qurilish gipsi va Qoraqalpog‘iston Respublikasidagi Xo‘jako‘l koni kaolinlaridan olingan metakaolin ishlatildi. Maqbul mineral tarkib 78 % G-5 gipsi, 16 % metakaolin va 6 % Ca(OH)₂ dan iborat bo‘ldi. Qo‘shimcha ravishda organik modifikatorlar majmuasi — Melflux, GEMS va KMS qo‘llanildi. Strukturaning rivojlanishini baholash uchun qotishning turli muddatlarida siqilishga mustahkamlik, o‘rtacha zichlik va yumshash koeffitsienti aniqlandi. 3 sutkadan 28 sutkagacha bo‘lgan davrda siqilishga mustahkamlik 15 MPa dan 34 MPa gacha, o‘rtacha zichlik 1260 kg/m³ dan 1330 kg/m³ gacha, yumshash koeffitsienti esa 0,75 dan 0,92 gacha oshdi. Modifikatsiyalovchi qo‘shimchalar majmuasining kiritilishi g‘ovaklikning 14 % dan 9 % gacha kamayishi bilan kechdi. Olingan natijalar faol mineral qo‘shimcha va organik modifikatorlarni birgalikda qo‘llash hisobiga strukturani boshqarishdan ekspluatatsion xususiyatlari yaxshilangan kompozitsion gipsli materiallar olishda foydalanish mumkinligini ko‘rsatadi.