Активні мінеральні добавки 2
Ще в давнину було відомо, що змішанням воз-задушливій вапна з вулканічним туфом можна отримати гідравлічно твердне в'язка. Задовго до нашої ери греки для виготовлення стійких в прісній і мор-ської воді гідравлічних розчинів застосовували туф санторинской родовища, а римляни - вулканічних-ський туф з родовища Поццуолі. Такі добавки в подальшому і були названі пуццоланой, а цементи, що їх містять, - пуцолановому.
Вапняно-пуццолановиє цементи, отримані пу-тем спільного тонкого подрібнення повітряної або гідравлічної вапна з активною мінеральною добав-кою при невеликому дозуванні гіпсу відрізняються повільний-ним твердением, невисокою міцністю, малою повітро - стійкістю. З появою портландцементу вапна - по-пуццолановиє цементи поступово втрачали своє значення в гідротехнічному будівництві. У настою-ний час промислове їх виробництво Краппе огра-нічено. Однак став широко застосовуватися пуцолановий портландцемент, який містить активні мінеральні добавки.
Активні мінеральні добавки - це неорганічному-ські природні і штучні матеріали, володію-щие гідравлічними і (або) пуцоланічні свойст-вами. При змішуванні в тонкоподрібненому вигляді з гід - ратної вапном і гіпсом при замішуванні водою вони повинні утворювати тісто, здатне після попередньо-ного твердіння на повітрі продовжувати тверднути під водою. Активні мінеральні добавки вводять до складу цементів для поліпшення їх будівельно-технічних властивостей. Добавками осадового походження являють-ся - діатоміт, трепели і опоки.
До активних мінеральних добавок вулканічного походження відносяться попелу, туфи, пемзи, вітрофі - ри і траси. Це продукти виверження вулканів, отло-який жив на різній відстані від місця виверження і в різному ступені охолоджені; при різкому охлаж-ження з порід швидко виділяються гази, що підвищує їх пористість. Залежно від подальшого воздей-наслідком атмосферних агентів і ступеня ущільнення вони поділяються на пухкі попелу - пуцолани, камневід - ні пористі - вулканічні туфи і сильно ущільнений-ні різниці-траси.
Для пемзи характерно пористе губчасте будова, вона являє собою спучений вулканічне стек-ло. Вітрофіри мають порфірова структуру і складаються на 75-85% з темного вулканічного скла. В їх со-ставши входять також польові шпати, кварц і ін. Різке охолодження викидаються з вулканів порід приво-дит до швидкої їх загартуванню, що сприяє освітньої-ня в них вулканічного скла. Вони містять також лужні алюмосилікати цеолитового характеру, кри-Сталл польового шпату, авгита і ін. Іноді мінерали бувають осклованими.
Активні мінеральні добавки здатні хімічно взаємодіяти з гідроксидом кальцію; в Діатомеї і трепелу в реакцію вступає міститься в їх со-ставі кремнезем. К. Г. Красильников, досліджуючи поверх-ностние властивості гідратованого кремнезему і його взаємодія з гідроксидом кальцію у водному середовищі, встановив, що однією з найважливіших характеристик є-ється природа поверхні кремнезему; будова поверх-ностного шару характеризується розташуванням тетраедрів Si04, тільки частково пов'язаних з об'ємною струк-турою, причому вільні кути цих тетраедрів, виходячи-щие на поверхню, є гідроксильні групи.
Реакція гідроксиду кальцію з кремнеземом починаючи-ється з поверхні зерен і поступово захоплює глибші шари; утворюються гідросилікати Тоберморі - товой групи CSH (В) з явно вираженим пластінча-тим будовою кристалів. Іноді кремнекислоти, со-що тримається в осадових породах, називають «актив-ної». Насправді активної, так само як і неак-нормативної кремнекислоти не існує. Наприклад, наші-, ми дослідами було встановлено, що тонкоподрібненому кварцовий пісок проявляє «активність», взаимодейст-вуя з гідроксидом кальцію і особливо сильно прі не-скільки підвищеної (348К) температурі.
Нами зазначалося, що країни, що розвиваються при механічного-ському диспергування кварцу деформації порушують кристалічну структуру поверхневого шару і не-скільки аморфізіруют його. Деструктировать в ре-док цього Шари кварцу мають високу химиче-ської активністю, зокрема по відношенню до води, що виражається в підвищеній їх розчинності.
Складнішою видається природа гідравлічні-ської активності порід вулканічного походження. Кремнезем і глинозем в них можна вважати потенціалом-но здатними взаємодіяти з гідроксидом каль-ція. Однак це залежить від їх структурних зв'язків в со-ставі породи. Найбільшою активністю володіє вул-каніческое скло. Істотну роль в хімічному зв'язуванні гідроксиду кальцію грають лужні алюмосилікати (анальцим - Na20-Al203-4Si02-2H20 і ін.), Що є цеолітами і здатні обмінювати містяться в них іони лужних металів на іони двовалентних металів і, зокрема, вапна. Як відомо, такий іонний обмін пом'якшує жорстку воду. Дослідження показали, що реакції обміну що протікають в значній мірі при підвищенні тим-ператури до 313-323 К, причому протягом року в раст-злодій переходить до 85% містяться в породі лугів.
Однак наростання в часі міцності пуццолан - вого портландцементу пояснити цими реакціями можна, так як при обміні іонів лугів на іони кальцію кристалічна решітка цеоліту зберігається і, следо-вательно, не можна очікувати такої зміни їх структу-ри, яке вплинуло б на міцність цементу . Дія гідроксиду кальцію проявляється не тільки в цій обмін-ної реакції. Вважають, що руйнується цеолитовая структура, завдяки чому кремнезем і глинозем зв'язок-ють гідроксид кальцію, утворюючи гідросилікати кальцію і можливо гідроалюмосілікати кальцію. Качест-під активних мінеральних добавок буде залежати так-же від вмісту розчинного глинозему, т. Е. В дан-ному випадку здатного до взаємодії з вапном.
Приблизний хімічний склад активних мінеральні-них добавок наведено в табл. 19.
Таблиця 19. Хімічний склад (%) активних мінеральних добавок