Активні мінеральні добавки, види і застосування активних мінеральних добавок
Активними мінеральними або гідравлічними добавками називають природні і штучні матеріали, які при змішуванні їх в тонкоподрібненому вигляді з повітряної вапном надають їй властивості гідравлічного в'яжучого речовини, а в суміші з цементом підвищують його водо- і сульфатостойкость.
У більшості випадків взаємодія вапна і активними мінеральними добавками засноване на тому, що міститься в останніх активний (аморфний, дрібнодисперсний) кремнезем пов'язує вапно в присутності води в гідросіліткат кальцію, який і зумовлює її гідравлічне твердіння, тобто наростання міцності під водою після попереднього затвердіння на повітрі, а також здатність чинити опір витравлюють дії води. Крім кремнезему до складу активних мінеральних добавок входить Глінез, який в присутності вологи також може взаємодіяти з вапном, утворюючи гідроалюмінати кальцію, що володіє гідравлічними властивостями.
При твердінні з цементу виділяється гідрат окису кальцію, що знижує його опірність по відношенню до вилуговування і впливу деяких солей, що містяться в мінералізованих водах. Тому для підвищення водостійкості цементу в прісних і сульфатних водах в нього вводять активні мінеральні добавки.
Активні мінеральні добавки бувають природні і штучні. До перших відносяться осадові породи: діатоміти, трепели, опоки і глієжі, також вулканічні породи - попели, туфи, пемзи, траси, а до других - доменні гранульовані шлаки. паливні золи і шлаки, штучно обпалені глинисті матеріали і кремнеземні відходи. Всі ці добавки в порошковому стані при замішуванні водою не тверднуть.
Діатоміт або діатомова земля являє собою пухку гірську породу, що складається головним чином з скупчень мікроскопічних панцирів діатомових водоростей (діатомей) і містить кремнезем переважно в аморфному стані. Трепел - також пухка гірська порода, що складається головним чином з дрібних округлих зерен аморфного кремнезему. Опока - це щільна гірська порода, що є продуктом ущільнення диатомитов і трепелов і складається також з аморфного кремнезему. Найбільш активна з перерахованих добавок осадового походження - трепел, а найбільш поширена - опока. Діатоміти і трепели здатні розмокати в воді. Це можна використовувати при так званій мокрій присадці цих матеріалів. Вона полягає в тому, що розбовтаний у воді диатомит або трепел при виготовленні бетонної суміші додають в бетономішалку.
При виверженні вулканів з кратера виливаються потоки рідкої розплавленої лави, застигають по схилах гори у вигляді більш-менш щільною і твердою склоподібної породи (обсидіан, вулканічні лави і шлаки). Крім того, з кратера разом з газами і парами викидаються дрібні шматки і пилоподібні частки цієї лави. Вони несуться вітром іноді на значні відстані, охолоджуються повітрям або вулканічними дощами, які супроводжують виверження, і падають на землю, де відкладаються у вигляді пористих вулканічних порід з різною величиною зерен. Вулканічний попіл є пухкі, частково ущільнені відкладення вулканічних порід. Туф - це ущільнений і зцементований вулканічний попіл, трас - метаморфізованная різновид вулканічного туфу, пемза - камневидное порода пористого губчатого будови.
Всі вулканічні породи, що зустрічаються в природі в землісторихлом стані, називають пуццоланой (за назвою італійського селища Поццуолі в Неаполітанському затоці, де вони вперше стали розроблятися). До пуццоланой відносять все пористі вулканічні матеріали, що складаються з окремих дрібних зерен або невеликих шматків (наприклад, вулканічні піски). Іноді пуццоланой узагальнено називають всі види активних мінеральних добавок.
До штучно обпаленим глинистих матеріалів відносяться глини, цем'янка, керамзит, аглопорит, горілі породи (самозаймисті в відвалах порожні шахтні породи). Обпалена глина у вигляді подрібненого в порошок битої цегли (цем'янки) застосовувалася ще в стародавній Русі в якості гідравлічної добавки в суміші з повітряної вапном.
Для отримання глініта глину необхідно обпалити при температурі близько 600-800 С.
У деяких місцях зустрічається так званий глієжі, що означає глина, природно палена (гли-е-е). Глієжі осадового походження, він відноситься до горілим породам і є продуктом природного випалу глини.
Кремнеземисті відходи (сіштоф) представляють собою багаті кремнекислотой матеріали, одержувані в виробництві сірчанокислого алюмінію при добуванні глинозему з глини. Такі ж відходи виходять і при виробництві АIСl3 з каолініту методом хлорування в присутності СО. Ці відходи є дуже активною добавкою.
Активність зол залежить від температурного режиму спалювання палива, а також від розміру його шматків і тривалості перебування в зоні високих температур. Як і глинисті матеріали, найбільшою активністю володіють золи палива, що спалюється при температурі 600-800 С. При більш високій температурі спалювання палива якість золи як активної мінеральної добавки знижується.
При спалюванні горючих сланців і деяких інших видів палива виходять основні золи, які самі по собі є повільно твердіючими в'яжучими речовинами.
Активність активних мінеральних добавок, що визначається з поглинання вапна з вапняного розчину (в мг СаО на 1г добавки) становить: у диатомитов, трепелов і опок - 150-400; вулканічного попелу, пемзи і туфу - 50-150; Траса - 60-150; глієжі - 30-100; обпалених глин, паливних шлаків і зол - 50-100. Добавки з меншою активністю відносяться до інертним.
Кількість незгорілих часток палива в паливних шлаках не повинно перевищувати 15%, а в паливних золах 20% SO 3 в паливних шлаках і золах має бути більше 3%.