Современное производство строительных материалов

Виды и механизм действия минеральных добавок

Минеральные добавки, получаемые из природного или техногенного сырья, представляют собой порошки и отличаются от химических модификаторов тем, что они не растворяются в воде, являясь тонкодисперсной составляющей твердой фазы бетона или раствора.

Тонкомолотые минеральные добавки, в зависимости от их состава, химической активности и преобладающего механизма действия, подразделяются на следующие группы:

Неактивные — добавки-наполнители, играющие только микронаполняющую роль;

Активные, обладающие самостоятельной или скрытой гидравлической активностью или пуццоланическим действием (добавки-наполнители или добавки-заменители части цемента);

Пластифицирующие — высокодисперсные минеральные вещества, способные при смешивании с водой образовывать коллоидный клей и физически связывать большое количество воды.

Неактивные (инертные) минеральные добавки-наполнители - это тонкомолотые или тонкодисперсные вещества естественного происхождения или отходы промышленности, состоящие из кристаллического кремнезема, глинозема и других веществ, не обладающих скрытой гидравлической активностью.

Механизм действия таких добавок основан на увеличении удельной поверхности составляющих компонентов цементного теста и, в связи с этим, объема прочно удерживаемой адсорбционной воды (при условии, что их дисперсность будет соизмерима с размерами зерен цемента). Это обусловливает получение необходимого количества цементного теста, обеспечивающего образование достаточной толщины обмазки на поверхности зерен заполнителя и. благодаря этому — получение заданной удобоукладываемости смеси.

К неактивным добавкам-наполнителям естественного происхождения относятся тонкодисперсные материалы и тонкомолотые (до тонкости помола цемента) вещества:

Глинистые грунты (тяжелая глина, суглинки, супесь) —горная обломочная порода, связанная глинистой связкой; лёссы - богатые известью бурые и светло-желтые рыхлые отложения известково-песчаной глины;

Маршалит - естественная кварцевая пудра, образовавшаяся в результате выветривания кварцсодержащих горных пород и состоящая, в основном, из мельчайших зерен кристаллического кварца;

Глинистые, песчаные, кремнистые и доломитизированные известняки — осадочные горные породы, состоящие из обломков раковин и панцирей различных микроорганизмов, из мелких кристаллических зерен известкового шпата (кальцита) и частично органита;

Пески — рыхлая смесь зерен крупностью 0...5 мм, образовавшихся в результате выветривания твердых горных пород и состоящих в основном из кристаллического кварца;

Песчаники — осадочная горная порода, состоящая из сцементированных зерен кристаллического кварца;

Известняки-ракушечники — крупнопористая осадочная горная порода, образовавшаяся из сцементированных известковых раковин. Активные минеральные добавки-наполнители — это вещества естественного происхождения или промышленные отходы, находящиеся в тонкодисперсном состоянии или измельченные до тонкости помола цемента и состоящие в основном из аморфного кремнезема (SiO2 более 50 %), обладающие гидравлической* активностью или пуццоланическим** действием.

Активные минеральные добавки-заменители части цемента — это тонкомолотые минеральные вещества, состоящие из низкоосновных силикатов, алюминатов и ферритов кальция, аморфного кремнезема и других веществ, которые обладают достаточно заметной (самостоятельной) гидравлической и пудцоланической активностью, особенно при твердении бетона в автоклавах или пропарочных камерах.

Механизм действия таких добавок обусловлен процессами гидратационного твердения, как заменителя части цемента, и к тому же, учитывая, что зерновой состав добавок близок к дисперсности цемента, пластифицирующим эффектом. Таким образом, целью применения таких добавок является придание бетонной и растворной смеси требуемой подвижности и замена ими части клинкерного цемента, не приводящая к снижению прочности бетона или раствор

Минеральные пластифицирующие добавки - это высокодисперсные минеральные вещества, которые вводят в бетонные и растворные смеси низкомарочных бетонов и растворов с целью обеспечения требуемой удобоукладываемости и водоудерживающей способности смеси при минимальном расходе клинкерного материала.

Механизм действия таких добавок — высокий пластифицирующий эффект - обусловлен их высокой дисперсностью, благодаря чему при смешивании с водой они образуют коллоидный клей и физически связывают большое количество воды. К минеральным пластифицирующим добавкам естественного происхождения относятся: умеренно-пластичные и бентонитовые глины, известковое тесто, способные образовывать при затворении водой тонкодисперсное тесто; тонкомолотые кремнеземистые горные породы, которые при смешивании с водой способны образовывать тонкодисперсное тесто. Минеральными пластификаторами отходами промышленности являются следующие продукты: минеральные остатки дистиллерной жидкости ДЖ — отходы содового производства, представляющие собой сметанообразную тонкодисперсную массу, состоящую из мела, гидроксида кальция, хлористого кальция, сернокислого кальция, углекислого магния, хлористого натрия, окиси кремния и других веществ; шламы химводоочистки ТЭЦ - смеси частиц коллоидно-молекулярного и ионного размера, образованные в результате выпадения осадка из раствора. Качество минеральных пластифицирующих добавок регламентируется специальными техническими условиями и государственными стандартами по тонкости помола добавок, дисперсности и подвижности теста (для тестообразных добавок).