Активные минеральные добавки и цементы на их основе

АМД – называются природные или искусственные тонкоизмельченные порошки, способные в смеси с некоторыми вяжущими, содержащими СаО_СВ, самостоятельно твердеть.

При взаимодействии АМД с известью образуются гидросиликаты кальция.

Основное техническое назначение АМД заключается в том, что они должны связать Са(ОН)₂ в нерастворимые соединения.

Применение АМД позволяет: снизить стоимость ПЦ, расширить номенклатуру вяжущих, улучшить некоторые свойства цемента.

Классификация АМД:

Природные: Искусственные:

Вулканические: Осадочные: обожженные глины,

Пепел, туф, пемза диатомит, трепел, опока граншлак, золы ТЭЦ.

Свойства АМД. Все добавки представляют собой пористые, малопрочные материалы, легко подвергающиеся измельчению. Их пористость ~ 60-70%. Высокая пористость показывает, что поверхность зерен сильно развита, а значит и у них высокая реакционная способность.

Высокая пористость, большая поверхность и гидрофильность добавок определяют их гигроскопичность. Поэтому влажность добавок в природных условиях значительна, и их надо подсушивать.

По химическому и минералогическому составам АМД отличаются друг от друга и их отношение к Са(ОН)₂ неодинаково.

Добавки осадочного происхождения в основном состоят из аморфного SiO₂, который обладает большой реакционной способностью с известью. Активность добавки зависит от размера частиц: с их уменьшением увеличивается активность.

Добавки вулканического происхождения в основном состоят из быстроохлажденных алюмосиликатов и не содержат аморфного SiO₂. Поэтому процесс взаимодействия их с Са(ОН)₂ в первую очередь происходит за счет адсорбционного связывания Са(ОН)₂ с последующей химической реакцией.

Пуццолановый ПЦ получают тонким измельчением ПЦ клинкера и АМД или смешиванием. Содержание АМД в цементе в % по массе.

Вулканического происхождения, золы, обожженные глины – 25-40%, осадочного происхождения – 20-30%.

Чем более активная добавка, тем меньше ее добавляют.

Твердение пуццоланового ПЦ условно можно разбить на 2 периода:

1) твердение клинкерной составляющей протекает по той же схеме, что и ПЦ;

2) твердение цемента, обусловленного взаимодействием продуктов гидратации с АМД.

При переходе легкорастворимого Са(ОН)₂ в труднорастворимый гидросиликат кальция стойкость пуццоланового ПЦ в пресных водах повышается.

Однокальциевые гидросиликаты кальция вначале выделяются в коллоидном мелкодисперсном состоянии. Затем гелеобразные массивы начинают уплотняться и кристаллизоваться, что ведет к уплотнению цементного камня.

Но действие АМД на этом не заканчивается. Реагируя с C₃АН₆ и C₂SH₄, образует менее основные соединения, что повышает водостойкость цементного камня.

Процессы твердения клинкерной части в присутствии АМД протекают более энергично, т.к. добавки связывают Са(ОН)₂, что способствует более быстрому гидролизу C₃S.

Повышенная скорость гидратации клинкерных минералов не обеспечивает более быстрого роста прочности в начальные сроки, т.к. зерна клинкера разбавляются веществом, не склонным к самостоятельному твердению, но в дальнейшем, к 28 сут, рост прочности пуццоланового ПЦ превышает прочность ПЦ.

Свойства пуццоланового ПЦ. По показателям R_СЖ и R_ИЗГ пуццолановый ПЦ выпускают марок 200, 300, 400, 500.

Водопотребность его до 40%, а у ПЦ – 26-28%.

Температура среды оказывает более сильное влияние на рост прочности. Особенно благоприятна пропарка, а еще лучше автоклавная обработка.

Долговечность бетонов на пуццолановом ПЦ характеризуется морозостойкостью, водостойкостью, воздухостойкостью. Для первых двух показателей особое значение приобретает водопроницаемость.

Бетоны на пуццолановом ПЦ имеют более высокую водонепроницаемость, чем ПЦ из-за: 1) набухание АМД в присутствии насыщенного раствором Са(ОН)₂, что вызывает уплотнение цементного камня; 2) увеличенный объем цементного теста, т.к. плотность его на 10% ниже, чем ПЦ, поэтому при увеличении объема цементного теста получается более плотная структура.

Повышенная водонепроницаемость препятствует проникновению воды внутрь цементного камня, что препятствует коррозии.

Применение: для бетонов подземных, подводных сооружений, подверженных действию сульфатных вод.

Пуццолановый ПЦ необходимо подвергать ТВО или запариванию, но нельзя использовать электропрогрев (пересушивание).

Шлакопортландцемент получают путем совместного помола ПЦ клинкера и доменного гранулированного шлака (21-60%, а иногда и до 80%).

Твердение ШПЦ аналогично пуццолановому ПЦ.

ШПЦ в сравнении с ПЦ характеризуется замедленным нарастанием прочности в начальные сроки и ускорением в последующие.

Свойства ШПЦ. Выпускается марок 300, 400, 500.

Понижение температуры сильно снижает рост прочности. Повышение оказывает благоприятное воздействие.

Стойкость против углекислотной коррозии примерно такая же, как и у ПЦ.

Морозостойкость ниже, чем у ПЦ. Поэтому его не рекомендуют для дорожного строительства. ШПЦ более жаростоек, чем ПЦ из-за низкого содержания Са(ОН)₂.