4.2 Цементы с активными минеральными добавками

К этой группе гидравлических вяжущих веществ относятся цементы, получаемые совместным помолом портландцементного клинкера или извести и активной минеральной добавки или тщательным смешиванием указанных компонентов после раздельного измельчения каждого из них.

Активными минеральными (гидравлическими) добавками называют природные или искусственные вещества, которые при смешивании в тонкоизмельченном виде с известью придают ей способность к гидравлическому твердению, а при смешивании с портландцементом повышают его стойкость в пресных и сульфатных водах. Применение таких добавок экономически целесообразно, т.к. снижает расход дорогостоящего клинкера.

Среди природных активных минеральных добавок вулканического происхождения распространены пуццоланы, туфы, пемзы и трассы, а из осадочных пород – диатомиты, трепелы, опоки, а также глиежи (естественно обожженные глинистые породы). К искусственным относятся доменные гранулированные шлаки, топливные шлаки, зола – унос тепловых электростанций, горелые породы, обожжённые глинистые материалы (глиниты, цемянки и т.п.) и другие промышленные отходы.

Активные минеральные добавки, независимо от происхождения, содержат в больших количествах вещества (аморфные кремнезёмы, алюмосиликаты), способные в обычных условиях вступать в химическое взаимодействие с Са(ОН)₂ цемента или извести.

Пуццолановый портландцемент

Пуццолановый портландцемент - гидравлическое вяжущее, получаемое совместным помолом клинкера, гипсового камня (2-3%) и активной минеральной добавки (20-40%, в зависимости от вида и происхождения добавки). Сроки схватывания и тонкость помола пуццоланового цемента такие же, как и обычного портландцемента. Однако пуццолановый цемент медленнее набирает прочность в первые несколько суток в нормальных условиях. При повышенных температурах пуццолановый цемент схватывается и твердеет более интенсивно, чем портландцемент. Поэтому изделия и конструкции на этом цементе целесообразно подвергать термообработке. В процессе твердения этот цемент выделяет меньше тепла, что позволяет использовать его для массивных бетонных конструкций, в том числе для гидротехнических сооружений.

При твердении пуццоланового портландцемента активная минеральная добавка химически взаимодействует с Са(ОН)₂, связывая его в нерастворимый гидросиликат кальция:

Ca(OH)₂ + SiO₂ + (n-1)H₂O = CaO∙SiO₂∙nH₂O

В результате пуццолановый портландцемент оказывается более водостойким, чем обычный портландцемент, а также более стойким в сульфатных водах. Вместе с тем, бетоны и растворы на пуццолановом цементе менее морозостойки, чем на портландцементе. Поэтому пуццолановый портландцемент непригоден для изготовления конструкций, эксплуатируемых в условиях попеременного систематического увлажнения и замораживания или высушивания.

Пуццолановые цементы целесообразно применять для подводных и подземных бетонных и железобетонных конструкций, когда от бетонов требуется большая водонепроницаемость и высокая водостойкость. Пуццолановый портландцемент выпускается марок М200, М300, М400 и М500.

При использовании портландцементного клинкера нормированного минералогического состава, содержащего не более 8% С₃А, получают пуццолановый портландцемент, отличающийся повышенной сульфатостойкостью и несколько большей морозостойкостью. Используется этот цемент для изготовления бетонных и железобетонных конструкций, гидротехнических сооружений, работающих в условиях сульфатной коррозии, циклического замораживания и оттаивания.