Добавки в бетон Справочное пособие
КЛАССИФИКАЦИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ДОБАВОК
В соответствии с ASTM[17]С618 пуццоланы определяются как «кремнеземистые или кремнеземистые и глиноземистые материалы, которые сами по себе обладают небольшими или вообще не обладают вяжущими свойствами, но в сильноизмель - ченном виде и в присутствии влаги вступают в химическую реакцию с гидроксидом кальция при нормальной температуре с образованием соединений, обладающих вяжущими свойствами». Все природные пуццоланы, как в натуральном виде, так и обожженные, и некоторые промышленные отходы, например зола-унос, отвечают данному определению. Когда пуццоланы используются в сочетании с портландцементом, портландцементная составляющая становится источником гидроксида кальция, который взаимодействует с активным кремнеземом в природных пуццоланах или с алюмосиликатами, присутствующими в золе-уносе, с образованием вяжущих продуктов.
Однако часто промышленные зола-унос и шлаки содержат от 10 до 40 % аналитически определяемого оксида кальция СаО. Если часть или вся эта известь принимает участие в реакции с пуццоланами, золой-уносом и шлаками, то материал становится самоцементирующим. В таком случае он не может больше рассматриваться только как пуццо - лан в классическом смысле этого термина. Более правильно называть такие материалы активными гидравлическими добавками, так как они содержат достаточно извести, чтобы быть самоцементирующими, но нуждаются в большем количестве извести от внешних источников для того, чтобы использовать свой полный вяжущий потенциал. Очевидно также, что из-за высокого содержания извести и низкого содержания кремнезема и глинозема по сравнению с нормальными пуццоланами нужно ввести большие количества шлаков, зол и пуццолановых добавок в порт- ландцементный бетон для достижения определенного уровня механической прочности в нормированном возрасте.
Стандарт ASTM С618 устанавливает три класса минеральных добавок.
Класс N: сырые или обожженные природные пуццоланы, такие, как диатомиты, опало - видные кремнистые сланцы, глиежи, туфы и вулканические пеплы или пемзы[18].
Класс F: зола-унос, получаемая от сжигания антрацита или битуминозных углей.
Класс С: зола-унос, обычно получаемая из бурого угля, которая может содержать более 10 % аналитически определяемого СаО.
В соответствии с ASTM С618 зола-унос и природные пуццоланы, используемые в качестве минеральной добавки в порт - ландцементном бетоне, должны отвечать определенным химическим и физическим требованиям. Например, добавки класса N должны иметь содержание (Si02 + Al203 + Fe203) минимум 70 %, в то время как материалы класса С должны содержать минимум 50 % этих оксидов. Основным физическим требованием для всех трех типов добавок является 34 %-ный лимит по крупным частицам (более 45 мкм).
Прочность при сжатии через 7 сут известково-пуццола - новых смесей для растворов, выдержанных при определенных условиях, должна составлять 5,4 МПа, или минимум 75 % прочности при сжатии через 28 сут (при сопоставимых методах контроля) для смеси портландцемента с пуццоланами. Классификация минеральных добавок по ASTM С618 подвергалась всеобщей критике из-за химических требований относительно суммы S1O2, AI2O3 и Fe203, которые не имеют прямой связи со свойствами материала.
Кроме того, такие отходы, как гранулированные шлаки, белая сажа, зола рисовой шелухи, которые уже используются и имеют потенциальную значимость в качестве минеральных добавок, не включены в классификацию ASTM. Была предложена новая классификация минеральных добавок (табл. 6.1), основанная на их минералогическом составе и характеристике частиц [9].
Таблица 6 1 КЛАССИФИКАЦИЯ, состав и размеры частиц минеральных добавок ДЛЯ бетона
Характеристика частик |
Классификация |
Химический и минералогический состав
I. Искусственные активные гидравлические добавки
А. Гранулированный доменный шлак
Б. Высококальциевая зола-унос
В большинстве случаев си ликатное стекло, содержащее главным образом кальций, магний, алюминий и кремний. В небольших количествах могут присутствовать кристаллические соединения мелилитовой группы
В большинстве случаев силикатное стекло, содержащее главным образом кальций, магний, алюминий и щелочи. Присутствует небольшое количество кристаллического вещества, обычно состоящего из кварца и СзА; могут присутствовать свободная известь и пери - клаз; при использовании высокосернистых углей _мо - гут присутствовать CS и C4A3S. Несгоревшего углерода обычно меньше 2 %
Состоит большей частью из чистого кремнезема в некристаллической форме
Состоит большей частью из чистого кремнезема в некристаллической форме
В основном силикатное стекло, содержащее алюминий, железо и щелочи. Присутствует небольшое количество кристаллического вещества, состоящего в основном из кварца, муллита, силлиманита, гематита, магнетита
Необработанный материал по размеру частиц аналогичен песку, содержит до 15 % влаги. Перед использованием он высушивается и размалывается до размеров частиц менее 45 мкм (обычно около 500 м2/кг по Блейну). Частицы имеют шероховатую структуру
Порошок, 10—15 % частиц по размеру больше 45 мкм (обычно около 300— 400 м2/кг по Блейну). Большинство частиц представляет собой твердые сферы диаметром менее 20 мкм. Поверхность частиц обычно гладкая, но не такая чистая, как в низкокальциевой зо - ле-уносе
Чрезвычайно мелкий порошок, состоящий из твердых сфер диаметром в среднем 0,1 мкм (с площадью поверхности около 20 м2/г по методу БЭТ)
Частицы в основном размером меньше 45 мкм, но имеют развитую ячеистую структуру (с площадью поверхности около 60 м2/г по методу БЭТ)
Порошок с размером частиц больше 45 мкм (обычно 200— 300 м2/кг по Блейну). Большинство частиц представляет собой твердые сферы диаметром в среднем 20 мкм. Могут присутствовать слипшиеся и пустотелые шарики