Активні мінеральні добавки-наповнювачі, довідник
Активні мінеральні добавки-наповнювачі - це речовини природного походження або промислові відходи, що знаходяться в тонкодисперсном стані або подрібнені до тонкості помелу цементу і складаються в основному з аморфного кремнезему (SiO2 більше 50%), що володіють гідравлічної * активністю або Пуцоланічні ** дією.
* Гідравлічна активність - здатність добавки пов'язувати СаО або вапно, що виділяється при твердінні цементу, з утворенням важкорозчинних новоутворень.
** Пуцоланічні активність - здатність добавки пов'язувати вапно в низькоосновні гідросилікати кальцію.
В якості сировини для отримання активних мінеральних добавок-наповнювачів використовуються гірські породи осадового і вулканічного походження, а також деякі види промислових відходів:
- гірські породи осадового походження - діатоміт, трепел, трепеловідная опока, кремнеземиста опоковідние порода. Зазначені різновиди діатомітової породи при однаковому хімічному складі відрізняються лише своєю дисперсностью;
- гірські породи вулканічного походження - вулканічний попіл, вулканічні туфи і пемзи, вітроф, трас, перліт необпалений. Всі зазначені породи, за винятком вулканічного попелу, мають камневидное структуру, тому вимагають помелу до оптимальної дисперсності;
- промислові відходи - золи і шлаки ТЕС (зола-винесення, золо-шлаки), зола горючих сланців, гранульовані доменні шлаки, відвальні доменні шлаки, фосфорні шлаки - відходи електротермічного виробництва фосфору, що містять в своєму складі СаО і SiO2 в сумі до 95%, сієніт шлам - відхід глиноземного виробництва, що містить до 80% мінералу Беліта, частково гідратованого, сітроф, червоний бокситовий шлам - відходи алюмінієвого виробництва, мікрокремнезем (ультрадисперсні відходи феросплавного виробництва - пил газоочистки виробни ва феросиліцію, кристалічного кремнію, силікомарганцю, ферросілікохрома).
Механізм дії гідравлічно активних добавок в основному. обумовлений їх хімічним взаємодією з вапном, що утворюється в результаті гідролізу С3S при гідратації цементу. При цьому, в основному, утворюються низькоосновні гідросилікати кальцію типу C-S-H (B), гідроалюмінати і гідроферріти кальцію, які збільшуючи гелеву складову цементного каменю, покращують характеристики міцності і деформативні властивості бетону.
Пуцоланічні ефект дії тонкодисперсних добавок в бетонах проявляється в хімічній взаємодії активного кремнезему з вапном по схемі: SiO2 + Ca (OH) 2 + n (H2O) -> (B) CaO • SiO2 • H2O.
Поряд з цим, оскільки дисперсність частинок добавки порівнянна з розмірами зерен цементу, спостерігається пластифікуючий ефект, прояв якого підвищується зі збільшенням (до оптимального) кількості введеної добавки. Освіта гідросилікатів кальцію забезпечує підвищення щільності і міцності цементного каменю і, відповідно, бетону і розчину за рахунок залучення активної частини добавки в формується структуру цементного каменю.
Разом з цим, зменшення вільної гідроокису кальцію в структурі цементного каменю сприяє підвищенню корозійної стійкості бетону до корозії 1-го виду - вилуговування і корозії II-го виду - хімічної корозії, так як виключає утворення легкорозчинних гідроксидів магнію, натрію та інших.
Таким чином, введення хімічно активних мінеральних добавок наповнювачів сприяє не тільки скороченню витрати цементу, а й підвищенню корозійної стійкості бетону, що свідчить про технічну та економічну ефективність використання добавок в бетонах і розчинах.
Активні мінеральні добавки-замінники частини цементу - це тонкомолоті мінеральні речовини, що складаються з низькоосновних силікатів, алюмінатів та феритів кальцію, аморфного кремнезему та інших речовин, які мають досить помітною (самостійної) гідравлічної і пудцоланіческой активністю, особливо при твердінні бетону в автоклавах або пропарювальних камерах .
Механізм дії таких добавок обумовлений процесами гідратаціонной твердіння, як замінника частини цементу, і до того ж, з огляду на, що зерновий склад добавок близький до дисперсності цементу, пластифікуючих ефектом. Таким чином, метою застосування таких добавок є надання бетонної і розчинної суміші необхідної рухливості і заміна ними частини клінкерної цементу, що не призводить до зниження міцності бетону або розчину.
До добавок-замінників частини клінкерної цементу можна віднести тонкоподрібнені кремнеземистими опоковідние породу, доменні гранульовані шлаки, доменну борошно, золу-винесення і гранульовані шлаки ТЕС.