Курс лекций для студентов специальности 5В073000 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций»

Активные минеральные добавки. Активными минеральными или гидравлическими добавками называют природные и искусственные материалы, которые при смешении в тонкоизмельченном виде с воздушной известью придают ей свойства гидравлического вяжущего вещества, а в смеси с портландцементом повышают водо- и сульфатостойкость
Взаимодействие извести с активными минеральными добавками основано на том, что содержащийся в последних аморфный мелкодисперсный кремнезем связывает известь в присутствии воды в гидросиликаты кальция, что обусловливает ее гидравлическое твердение, т.е. нарастание прочности под водой после предварительного затвердевания на воздухе. Кроме кремнезема в состав активной минеральной добавки может входить глинозем, который в присутствии влаги также взаимодействует с известью, образуя гидроалюминаты кальция, обладающие гидравлическими свойствами.
Активные минеральные добавки бывают природного и искусственного происхождения. К первым относятся осадочные породы: диатомиты, трепелы, опоки, глиежи, а также вулканические породы - пеплы, туфы, пемзы, трассы и т.д. Ко вторым - доменные гранулированные шлаки, белитовый (нефелиновый) шлам, тонкоизмельченный бой керамического кирпича, золы-унос от сжигания твердого топлива. Все эти добавки в порошкообразном состоянии при затворении водой самостоятельно не затвердевают.
Пуццолановый портландцемент. Пуццолановым
портландцементом (ППЦ) называется гидравлическое вяжущее вещество, полученное путем совместного помола портландцементного клинкера с активной минеральной добавкой или тщательного смешивания в сухом виде тех же раздельно измельченных материалов и твердеющее в воде или во влажных условиях.
Содержание активных минеральных добавок в зависимости от их состава и свойств составляет от 20 до 40 %. Их наличие ускоряет гидратацию ППЦ. Вслед за этим активная составляющая добавок вступает во взаимодействие с продуктами гидратации
портландцемента, в первую очередь, с Са(ОН)2, переводя его в нерастворимое соединение.
Пуццолановые цементы по сравнению с обычным
портландцементом более стойки по отношению к выщелачиванию пресной водой и воздействию минерализованных вод. При взаимодействии с водой и Са(ОН)₂, образующимся при гидратации портландцемента, отдельные зерна измельченной добавки
увеличиваются в объеме (набухают). Это вызывает уплотнение раствора и бетона. Уплотнение повышает также водо- и солестойкость ППЦ, так как затрудняет проникновение агрессивных вод внутрь бетонного массива и препятствует разрушению бетона.
ППЦ твердеет медленнее, чем портландцемент. В первые сроки он обладает существенно меньшей прочностью, чем портландцемент. Однако в дальнейшем прочность ППЦ нарастает, причем, чем активнее добавка, тем быстрее это происходит. Поэтому растворы и бетоны на ППЦ должны твердеть во влажной среде более продолжительное время, чем изделия из портландцемента.
Марки ППЦ (ГОСТ 22266-94) М300 и М400. При твердении ППЦ вследствие более медленного течения этого процесса выделяется меньше тепла, чем при твердении портландцемента. Водоотделение при дальнейшем твердении на воздухе ППЦ меньше, чем у портландцемента, усадка и набухание ППЦ при твердении на воздухе и в воде более высокие, чем у портландцемента, т.е. в очень сухой воздушной среде отвердевший ППЦ иногда может обнаружить «сброс» прочности.
ППЦ уступает портландцементу по воздухостойкости. При достаточно длительном твердении во влажных условиях цементный камень из ППЦ при дальнейшем твердении на воздухе обычно не обнаруживает снижения прочности. Однако прирост прочности в этом случае значительно меньше, чем при хранении в воде.
Применять ППЦ при пониженных температурах нецелесообразно, так как при этом сильно замедляется и без того медленное твердение этого цемента. Наоборот, повышенная температура в сочетании с влажной средой дает благоприятные результаты. Поэтому ускорение твердения ППЦ путем тепловлажностной обработки дает относительно больший эффект, чем для портландцемента. ППЦ обнаруживает меньшую морозостойкость, чем портландцемент.
Прочность ППЦ при длительном хранении (на складах) понижается быстрее, чем прочность портландцемента, вследствие высокой гигроскопичности активных минеральных добавок. Поглощая влагу из воздуха, они вызывают гидратацию некоторых частиц ППЦ. Для повышения сульфатостойкости ППЦ изготовляют из клинкера с пониженным содержанием С₃А (не более 8 %). Следует отметить, что ППЦ относится к группе сульфатостойких портландцементов.
ППЦ применяют для подводных и подземных бетонных и железобетонных конструкций, подвергающихся воздействию мягких пресных и сульфатных вод. Его можно использовать и для конструкций и строительных растворов, находящихся в условиях повышенной влажности, для внутримассивного бетона
гидротехнических сооружений. Вследствие пониженной воздухо- и морозостойкости этот цемент не рекомендуется использовать в наземных бетонных и железобетонных конструкциях в условиях воздушного твердения. Наблюдающееся при этом быстрое высыхание может приостановить твердение и вызвать значительную усадку цемента. Не рекомендуется также применять ППЦ для тех частей сооружений, которые находятся на уровне воды, в условиях попеременного увлажнения и высыхания, замораживания и
оттаивания.