СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЦЕМЕНТЫ

Активные минеральные добавки

Еще в древности было известно, что смешением воз­душной извести с вулканическим туфом можно получить гидравлически твердеющее вяжущее. Задолго до нашей эры греки для изготовления стойких в пресной и мор­ской воде гидравлических растворов применяли туф Санторинского месторождения, а римляне — вулканиче­ский туф с месторождения Поццуоли. Такие добавки в последующем и были названы пуццоланами, а цементы, их содержащие, — пуццолановыми.

Известково-пуццолановые цементы, полученные пу­тем совместного тонкого измельчения воздушной либо гидравлической извести с активной минеральной добав­кой при небольшой дозировке гипса отличаются медлен­ным твердением, невысокой прочностью, малой воздухо - стойкостью. С появлением портландцемента изВестКо - во-пуццолановые цементы постепенно утрачивали свое значение в гидротехническом строительстве. В настоя­щее время промышленное их производство краппе огра­ничено. Однако стал широко применяться пуццолановый портландцемент, содержащий активные минеральные добавки.

Активные минеральные добавки — это неорганиче­ские природные и искусственные материалы, обладаю­щие гидравлическими и (или) пуццоланическими свойст­вами. При смешении в тонкоизмельченном виде с гид - ратной известью и гипсом при затворении водой они должны образовывать тесто, способное после предвари­тельного твердения на воздухе продолжать твердеть под водой. Активные минеральные добавки вводят в состав цементов для улучшения их строительно-технических свойств. Добавками осадочного происхождения являют­ся — диатомит, трепелы и опоки.

К активным минеральным добавкам вулканического происхождения относятся пеплы, туфы, пемзы, витрофи - ры и трассы. Это продукты извержения вулканов, отло­жившиеся на разном расстоянии от места извержения и в различной степени охлажденные; при резком охлаж­дении из пород быстро выделяются газы, что повышает их пористость. В зависимости от последующего воздей­ствия атмосферных агентов и степени уплотнения они разделяются на рыхлые пеплы — пуццоланы, камневид - ные пористые — вулканические туфы и сильно уплотнен­ные разности—трассы.

Для пемзы характерно пористое губчатое строение, она представляет собой вспученное вулканическое стек­ло. Витрофиры имеют порфировую структуру и состоят на 75—85% из темного вулканического стекла. В их со­став входят также полевые шпаты, кварц и др. Резкое охлаждение выбрасываемых из вулканов пород приво­дит к быстрой их закалке, что способствует образова­нию в них вулканического стекла. Они содержат также щелочные алюмосиликаты цеолитового характера, кри­сталлы полевого шпата, авгита и др. Иногда минералы бывают остеклованными.

К искусственным добавкам относятся: кремнеземи­стые отходы, получаемые при извлечении глинозема из глины; искусственные обожженные в соответствующих керамических печах либо в самовозгорающихся отвалах пустых шахтных пород глины и глинистые и углистые сланцы; золы, зола-унос и шлаки, получающиеся при сжигании некоторых видов топлива; для них характерно преобладающее содержание кислотных оксидов. В ГОСТ из этих добавок указаны только кислые золы-унос; стандартом регламентированы и такие искусственные добавки, как доменные гранулированные шлаки, а так­же белитовый (нефелиновый шлам), получаемый при комплексной переработке нефелинов и содержащий до 80% минерала белита, частично гидратированного.

Активные минеральные добавки Способны химически взаимодействовать с гидроксидом кальция; в диатомите и трепелах в реакцию вступает содержащийся в их со­ставе кремнезем. К. Г. Красильников, исследуя поверх­ностные свойства гидратированного кремнезема и его взаимодействие с гидроксидом кальция в водной среде, установил, что одной из важнейших характеристик явля­ется природа поверхности кремнезема; строение поверх­ностного слоя характеризуется расположением тетраэд­ров Si04, только частично связанных с объемной струк­турой, причем свободные углы этих тетраэдров, выходя­щие на поверхность, представляют собой гидроксильные группы.

Реакция гидроксида кальция с кремнеземом начина­ется с поверхности зерен и постепенно захватывает более глубокие слои; образуются гидросиликаты тобермори - товой группы CSH (В) с явно выраженным пластинча­тым строением кристаллов. Иногда кремнекислоту, со­держащуюся в осадочных породах, называют «актив­ной». В действительности активной, так же как и неак­тивной кремнекислоты не существует. Например, наши-, ми опытами было установлено, что тонкоизмельченный кварцевый песок проявляет «активность», взаимодейст­вуя с гидроксидом кальция и особенно сильно при не­сколько повышенной (348К) температуре.

Нами отмечалось, что развивающиеся при механиче­ском диспергировании кварца деформации нарушают кристаллическую структуру поверхностного слоя и не­сколько аморфизируют его. Деструктированные в ре­зультате этого Слои кварца обладают высокой химиче­ской активностью, в частности по отношению к воде, что выражается в повышенной их растворимости.

Выше уже указывалось, что глиежи и золы-уноса яв­ляются продуктом обжига глинистых материалов. По мнению одних ученых, обжиг каолинитовых глин в ин­тервале 873—1073К приводит к разложению каолинита на кремнезем и глинозем, по мнению других — к образованию метакаолинита. Независимо от вида и состава образующихся продуктов обжига они интенсив­но взаимодействуют с гидроксидом кальция, причем установлено, что при этом образуется неизвестное ранее соединение — гидрогеленит (гидроалюмосиликат каль­ция) — 2СаО-АЬОз-SiO-2-8Н20, а при соответствующей концентрации извести и ЗСаО• 2Si02a<7. При повышении температуры обжига глинистых материалов > 1073К качество их, как активных добавок, снижается. Важно также минимальное содержание в них растворимого гли­нозема. Например, максимально допустимое содержание растворимого глинозема для глиежей — 2%.

Более сложной представляется природа гидравличе­ской активности пород вулканического происхождения. Кремнезем и глинозем в них можно считать потенциаль­но способными взаимодействовать с гидроксидом каль­ция. Однако это зависит от их структурных связей в со­ставе породы. Наибольшей активностью обладает вул­каническое стекло. Существенную роль в химическом связывании гидроксида кальция играют щелочные алюмосиликаты (анальцим — Na20-Al203-4Si02-2H20 и др.), являющиеся цеолитами и способные обменивать содержащиеся в них ионы щелочных металлов на ионы двухвалентных металлов и, в частности, извести. Как известно, такой ионный обмен смягчает жесткую воду. Исследования показали, что реакции обмена про­текают в значительной степени при повышении тем­пературы до 313—323 К, причем в течение года в раст­вор переходит до 85% содержащихся в породе щелочей.

Однако нарастание во времени прочности пуццолано - вого портландцемента объяснить этими реакциями нель­зя, так как при обмене ионов щелочей на ионы кальция кристаллическая решетка цеолита сохраняется и, следо­вательно, нельзя ожидать такого изменения их структу­ры, которое повлияло бы на прочность цемента. Действие гидроксида кальция проявляется не только в этой обмен­ной реакции. Полагают, что разрушается цеолитовая структура, благодаря чему кремнезем и глинозем связы­вают гидроксид кальция, образуя гидросиликаты каль­ция и возможно гидроалюмосиликаты кальция. Качест­во активных минеральных добавок будет зависеть так­же от содержания растворимого глинозема, т. е. в дан­ном случае способного к взаимодействию с известью.

Примерный химический состав активных минераль­ных добавок приведен в табл. 19.

Таблица 19. Химический состав (%) активных минеральных добавок

Добавка

Si02

А!203

Fe203

СаО

MgO

So3

П. п.п.

Трепел

78,8

10,0

2,9

2,1

0,2

0,3

5,3

Диатомит

84,9

3,0

1,2

2,1

0,4

0,3

7,7

Опока

81,1

7,0

4,1

1,6

1,2

0,4

3,9

Глиеж

75,2

13,2

4,7

1,4

0,9

0,7

2,5

Вулканический

66,0

11,9

1,5

5,8

0,6

0,5

П,1

Туф

Пемза

67,3

15,9

3,0

3,4

0,9

0,2

3,4

Трасс

69,3

12,4

2,5

1,7

0,4

8,1

Зола-унос

45,60

20—38

520

3—6

0,5-3,0

1—3

3—10

Некоторые добавки вулканического происхождения со­держат до 8°/о щелочей, а зола-унос до 4—5%.

Для получения физико-химической характеристики активных минеральных добавок необходимо применять методы химического, петрографического, рентгенострук- турного и дифференциального термического анализов. Наряду с этим необходимы всесторонние испытания це­ментов, полученных путем совместного тонкого измель­чения клинкера и гипса с различным содержанием изу­чаемой активной минеральной добавки. Исследуются прочностные показатели цементов с активными мине­ральными добавками, при твердении выявляются их строительно-технические свойства по сравнению с ис­ходным портландцементом в растворах и бетонах.

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЦЕМЕНТЫ

«Искитимцемент» расширяет линейку специальных цементов для дорожного строительства

АО «Искитимцемент» (управляющая компания – АО «ХК «Сибцем») освоило выпуск специального портландцемента для производства бетона дорожных и аэродромных покрытий, расширив тем самым ассортимент продукции до восьми видов.   Новый портландцемент …

цементная промышленность

Советская цементная промышленность по объему производства цемента занимает с' 1962 г. первое место в мире. Выпуск цемента в СССР в 1982 г. составил 125 млн. т, а в США — …

ФОСФАТНЫЕ ЦЕМЕНТЫ

В последние годы советские ученые М. М. Сычев, Н. Ф. Федоров, Л. Г. Судакас, Д. И. Чемоданов разрабатывают область науки о новых видах вяжущих, представляющих собой композиции из по­рошков металлов, …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов шлакоблочного оборудования:

+38 096 992 9559 Инна (вайбер, вацап, телеграм)
Эл. почта: inna@msd.com.ua