Srub-stroi58.ru

Сруб Строй
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Цемент с повышенным содержанием минеральных добавок

Цемент с повышенным содержанием минеральных добавок

Сергей Лукошкин

С целью снижения содержания клинкерной части в цементах, широкого использования минеральных компонентов – отходов промышленности, снижения выбросов углекислого газа при производстве клинкера во многих передовых странах мира получили широкое распространение цементы с высоким содержанием (от 30 до 80%) активных минеральных добавок. Использование активных минеральных добавок при производстве цемента обусловлено не только необходимостью экономии дорогостоящего клинкера, но и необходимостью придания бетонам определенных строительно-технических свойств (повышенная водонепроницаемость, морозостойкость, трещиностойкость, стойкость к коррозии). Данное положительное влияние на свойства бетона обусловлено наличием пуццоланической активности у минеральных компонентов (шлак, кислая зола-уноса, пуццолана, микрокремнезем), т.е. способностью взаимодействовать с гидроксидом кальция, который образуется в значительном количестве (15-20%) при гидратации основных клинкерных минералов, с образованием низкоосновных гидросиликатов кальция гелевидной структуры, которые уплотняют и упрочняют структуру цементного камня. Наиболее широко в мировой практике для производства цементов применяются золы-уноса и шлаки. Пуццоланы имеют высокую водопотребность, поэтому их использование ограничено. Микрокремнезем по причине высокой удельной поверхности имеет низкую технологичность (зависает в силосах, налипает на транспортирующие и дозирующие устройства), поэтому при производстве цемента не используется. В России нет зол-уноса требуемого качества для производства цемента, поэтому единственный материал, пригодный для производства цемента с повышенным содержанием минеральных добавок класса прочности не ниже 42.5 – это доменный гранулированный шлак.

Пластифицированный цемент низкой водопотребности

Данная технология производства цемента была разработана в СССР для обеспечения нужд военно-промышленного комплекса. Технология предполагает совместный помол компонентов цемента в присутствии органического модификатора с целью механохимической активации клинкера и минеральных добавок. Преимущества данной технологии производства цемента следующие:

  • Снижение клинкерной части до 30% за счет замещения ее минеральными добавками до 70%
  • Повышение прочности цементов до класса 82,5 (до 100 МПа) за счет увеличения степени гидратации клинкера и снижения водопотребности
  • Повышение гарантированного срока хранения цемента до 12 месяцев
  • Снижение удельных затрат топлива и выбросов СО2 и Nox на каждую тонну цемента в 2-3 раза
  • Улучшение технологических параметров работы цементных мельниц, перекачиваемости цементов
  • Повышение качества и долговечности бетонов

На заводе Щурово было проведено несколько промышленных тестов по производству цемента низкой водопотребности. В качестве минерального компонента использовался шлак Северсталь и кварцевый песок в количестве около 40%. В качестве органического модификатора использовалась химическая добавка на основе эфиров поликарбоксилатов, которая показала более высокую эффективность по сравнению с нафталин сульфонатами. Характеристики цемента (по ПНСТ 19-2014 — расплыв конуса 130 мм) представлены в таблице ниже.

Из таблицы видно, что прочностные характеристики цемента со шлаком значительно выше во все сроки твердения, поскольку песок является инертным компонентом. Также необходимо отметить низкую водопотребность цемента (22%) по причине использования химической добавки. Водопотребность обычных цементов в пределе 27-28%. С использованием данных цементов были изготовлены стандартные составы бетона (расход цемента 330 кг/м3), характеристики которых представлены в таблице ниже.

Без химических добавок

Зика Пласт Е-4 0.5%

Зика Пласт Е-4 1.0%

По результатам испытаний можно сделать следующие выводы:

    • Возможность производства на цементе со шлаком бетонов класса прочности В35 без химических добавок и В50 с химическими добавками • Возможность производства на цементе с песком бетонов класса прочности В22.5 без химических добавок и В40 с химическими добавками • Остановка кинетики набора прочности после 28 суток на цементе с песком без химических добавок • Недостаточная сохраняемость подвижности бетонов на цементах низкой водопотребности

Кроме того, была зафиксирована потеря пластифицирующего эффекта цемента с химической добавкой на основе эфиров поликарбоксилатов в процессе хранения. При этом, себестоимость цемента низкой водопотребности значительно выше по сравнению с обычными цементами по причине использования химической добавки. Таким образом, широкое применение цемента низкой водопотребности невозможно по вышеуказанным причинам. Альтернативная возможность для производства цемента с повышенным содержанием минеральных компонентов – цемент ЦЕМ II/В-Ш 42.5Н с количеством шлака 30%.

Цемент ЦЕМ II/В-Ш 42.5Н с количеством шлака 30%

С целью изучения возможности производства данного типа цемента на заводах Щурово и Ферзиково были проведены сравнительные тесты с целью определения возможности производства продукта оптимального качества. Сырьевые компоненты на данных заводах отличаются. Активность клинкера Ферзиково выше Щурово по причине наличия в сырьевой базе Щурово высокого содержания оксида магния. Кроме того, шлак Тулачермет, который использует завод Ферзиково, имеет преимущества по активности и размалываемости перед шлаком Северсталь, который использует завод Щурово. Характеристики цемента ЦЕМ II/В-Ш 42.5Н (по ГОСТ 30744) представлены в таблице ниже.

Из таблицы видно, что начальная прочность цемента, производства Щурово значительно уступает цементу Ферзиково, в то время, как разница в марочной прочности незначительна. Удельная поверхность цемента, при которой были достигнуты требуемые показатели прочности, завода Ферзиково значительно меньше завода Щурово по причине более высокой активности клинкера и шлака завода Ферзиково. С использованием данных цементов были изготовлены стандартные составы бетона (расход цемента 330 кг/м3) без использования химических добавок (вариант тарированного применения), характеристики которых представлены в таблице ниже.

Читайте так же:
Бетон марки 100 цемент 500

Без химических добавок

Из таблицы видно, что характеристики цементов ЦЕМ II/В-Ш по всем параметрам сопоставимы с рядовыми цементами ЦЕМ II/А заводов Ферзиково и Щурово, а прочность в марочном возрасте даже превосходит. Результаты тестирования стандартных составов бетона (расход цемента 330 кг/м3) с использованием химических добавок (вариант навального применения) представлены в таблице ниже.

Зика Пласт Е-4 1.0%

Из таблицы видно, что характеристики цементов ЦЕМ II/В-Ш по всем параметрам сопоставимы с рядовыми цементами ЦЕМ II/А заводов Ферзиково и Щурово, а прочность в марочном возрасте даже превосходит.

Строительство домов

Для того, чтобы повысить качественные характеристики цементного раствора, к нему добавляют специальные вещества. Различают несколько видов добавок для цемента, которые придают ему те или иные свойства. Об особенностях и разновидностях добавок для цемента, рассмотрим далее.

Оглавление:

Добавки в цемент: разновидности и особенности цемента

Цемент появился не так уж давно, но сумел завоевать популярность очень быстро. Для его получения соединили между собой глину и известь и обожгли их специальным способом. Цемент является основным составляющим большинства из строительных составов. Кроме того, на его основе изготавливают полимерцементные составы.

В составе цемента присутствуют также вещества на основе алюминатов и силикатов, для формирования которых используется сырье, подвергаемое высокой температуре. При этом, после застывания, цемент становится довольно твердым и прочным.

Различают несколько вариантов цемента, в соотношении с их составом. У каждого из них присутствует определенная характеристика твердости, от которой зависит марка и качество продукта. Различают несколько вариантов цемента, самые распространенные марки от двести до шестьсот. При этом, выбор того или иного типа цемента напрямую определяется сферой его применения. Предлагаем ознакомиться с основными видами цемента:

1. Использование портландцемента довольно распространено. Данный материал еще называется силикатным. Он имеет вид гидравлического связующего вещества, которое твердеет как в обычной среде, при контакте с воздухом, так и растворяясь в воде. По внешнему виду, данный материал является серо-зеленым порошком, который нуждается в добавлении воды для его замешивания. При схватывании цементного состава, происходит постепенное его затвердение. Портландцемент является основным составляющим почти для каждого из видов цементных составов.

2. Применения пластифицированного варианта цемента отличается большим количеством преимуществ. Данный материал позволяет снизить уровень затрат на приготовление раствора, цементная смесь становится не подверженной морозу, влаге, испарению и другим отрицательным факторам внешней среды.

3. Существует еще одна разновидность цемента, который называется шлаковым. Для его изготовления измельчается клинкер и доменный шлак. В полученную смесь добавляют определенные вещества, в виде гипса или извести. Данный раствор применяется в процессе смешивания строительных составов.

4. Материал в виде глиноземистого высокоактивного цемента отличается уникальностью. Время его схватывания составляет не более сорока пяти минут, а для того, чтобы состав набрал прочность, достаточно десяти часов. Главным преимуществом данного состава выступает способность быстро схватываться, несмотря на высокую влажность окружающей среды. Если добавить данный вариант цемента в бетон, у него появляется дополнительная стойкость перед влагой, коррозией, резкой сменой температурного режима.

5. Если соединить между собой кремнефтористый натрий и кварцевый песок, то получится цемент кислоупорного типа. Для растворения данного состава не используется простая вода. Для этих целей, следует применить жидкое стекло на основе натрия. Среди положительных характеристик данного цемента отметим высокий уровень его стойкости перед минеральными и органическими кислотами. Однако, в процессе эксплуатации данного раствора в едких или влажных условиях, длительность его использования значительно снижается.

6. Для изготовления цветного цемента используют обычный портландцемент, к которому добавляют разного рода пигменты. Данный вид цемента широко распространен в декорировании фасадов. Также, он является основой для изготовления дорог на основе бетона.

Портландцемент, смешиваясь с водой, образует пластичное вещество, которое после высыхания приобретает каменнообразную форму. Широкое использование данного вещества объясняется такими его преимуществами:

  • способность отвердевать без постороннего вмешательства;
  • образование каменного изделия, которое характеризуется высокой прочностью и твердостью;
  • минимальный уровень химической опасности;
  • экологическая безопасность;
  • пожарная безопасность;
  • доступная стоимость;
  • широкая сфера применения — универсальность.

Самостоятельное применение портландцемента — редкость, так как чаще всего он является составляющей разного рода композитов, таких как сухие смеси, строительные бетоны и растворы. Для определения портландцементом смеси, следует сопоставить его с тремя критериями:

  • качество исходных порошкообразных смесей;
  • цементное тесто и его характеристика;
  • полученный цементный камень.
Читайте так же:
Вариант 2 по русскому языку цемент

Добавки для цемента и бетона — принцип действия

В составе портландцемента присутствуют вещества в виде клинкера. Для получения данного продукта сырье с алюминатами кальция и силикатами, поддают обжигу. Для того, чтобы изготовить портландцемент используется глина, мергель и известь. Вступая в реакцию с водой, цемент поддается кристалогидрированию. После этого, образуется вещество в виде бетонного камня, у которого имеются особые качества.

В соотношении с ГОСТом выделяют такие виды добавок в цемент:

1. В соотношении с основным действием они бывают:

  • вещественными компонентами;
  • регуляторами;
  • элементами, которые упрощают процесс помола цемента.

2. Вещественные элементы, в свою очередь бывают:

  • активными минералами;
  • наполнительными составляющими.

3. Минеральные добавки в цемент активного действия бывают:

  • гидравлического действия;
  • пуццоланического действия.

4. Регулирующие добавки бывают:

  • определяющие время схватывания раствора;
  • отвердители;
  • повышающие прочностные характеристики;
  • пластифицированные вещества.

С помощью определенного рода добавок для цемента и бетона, удается выполнить такие функции:

  • снизить выделение влаги с бетонного раствора, то есть повысить его пластичность;
  • сделать цементный раствор более стойким к влаге;
  • повысить или снизить уровень усадки цемента;
  • отрегулировать выделение тепла;
  • улучшить декоративные качества цементного раствора;
  • отрегулировать цементное тесто по плотности;
  • сделать состав цементного раствора более пластичным.

Водонепроницаемые и полимерные добавки в цемент

Полимерные добавки выступают в роли поверхностно-активных веществ. С их помощью удается повысить качество бетонного состава. С помощью определенных составов удается улучить пластичность бетона, снизить его влагопоглощение, отрегулировать выделение влаги. Таким образом, прочностные характеристики бетона значительно улучшаются. В некоторых случаях, с помощью добавок образуются материалы, внутри которых находится воздух.

Существует возможность перехода полимерных добавок в состояние тягучести. С их помощью удается кольматировать бетонные поры, повысить сцепление бетонного раствора с заполнителями и арматурой.

Добавки для цемента помогают сделать его влагонепроницаемым, морозостойким, прочным к растяжению, газонепроницаемым. Еще одну разновидность добавок составляют вещества кремние органического происхождения. Они выделяют газы внутри бетонного раствора. Поэтому, с их помощью в раствор вовлекается воздух. Он становится более пористым и стойким к морозу и влаге.

Некоторые разновидности добавок обладают гидрофобным эффектом. Принцип их действия основывается на кольматации капиллярных сплетений внутри бетона. Таким образом, осуществляется миграция влаги. С помощью влагонепроницаемых добавок удается улучшить структуру и повысить плотность бетонного состава.

Особенности противоморозных добавок в цемент

Отрицательный температурный режим плохо сказывается на эксплуатационных характеристиках бетонного раствора. Это объясняется тем, что при низкой температуре, вода, находящаяся внутри раствора, начинает замерзать. Во время потепления, она тает и расширяется, ухудшая качество бетона. Эффективность сопротивляться увеличенной в объеме влаге, называют морозостойкостью бетона.

Стойкость бетонного раствора к морозу определяет содержание в нем влаги. Для обеспечения данной характеристики, следует использовать специальные добавки, чаще всего это вещества с поверхностно-активными веществами.

Пластификаторы положительно сказываются на создании оптимальной структуры бетона. Структура раствора отличается более высоки уровнем плотности, которая делает цементное тесто седиментивным. Некоторые из добавок призваны сделать раствор более вохдуонасыщенным, таким образом, вода, после расширения, заполняет поры и никак не сказывается на качестве бетона.

Учтите, что для того, чтобы добиться положительного эффекта от введения присадки, следует выбирать только качественные материалы от проверенных производителей. Кроме того, перед применением добавок, следует ознакомиться с инструкцией от производителя и строго соблюдать все пропорции, рекомендуемые для того или иного вида добавки.

При добавлении небольшого количества добавки, бетон все равно будет подвержен морозу. Если количества пластификатора будет чересчур много, то конструкция потеряет прочность.

Модифицирующие добавки для цемента: характеристика

Данные составы вводятся в цементные смеси для улучшения их эластичности, стойкости перед трещинами, деформации. Кроме того, с их помощью удается повысить адгезию бетона к арматуре и любому невпитывающему основанию.

С помощью введения данного рода добавок удается повысить их сцепление с плиткой. Чаще всего данные добавки имеют жидкую форму. Они делают цементные материалы более эластичными, снижают уровень их усадки, используются как внутри, так и снаружи помещения, при этом, отличаются полной экологической безопасностью.

Цемент без добавок, хотя и имеет собственные эксплуатационные характеристики, однако, используется редко, из-за его подверженности разного рода внешним раздражителям.

Еще одним вариантом добавки для цемента является вещество с антикоррозийным действием. С помощью этих веществ удается связать свободный гидроксид кальция в бетонном составе. Кроме того, некоторые из добавок улучшают плотность бетона, делая его не только не подверженным коррозии, но и влагонепроницаемым.

Добавка гипса в цемент повышает время его застывания. Кроме того, с его помощью удается повысить качество готового раствора, а именно его прочностные характеристики, морозостойкие качества и стойкость к сульфидам.

Для изготовления цементов с активными минеральными добавками, используется измельченный клинкер. Добавки являются гранулированными шлаками или активными веществами, которые имеют осадочное происхождение. Бетон, к которому добавили эти вещества, отличается высоким уровнем влагостойкости, отличным выделением тепла и морозостойкостью.

Читайте так же:
Как удалить цементный раствор с пластика

Разновидности добавок для цемента

1. Для сухой смеси или бетона со специальными характеристиками используется пластификатор. С его помощью снижаются расходы цемента и воды, во время приготовления бетонного раствора. Пластификаторы делают раствор более пластичным и подвижным. Таким образом, с его помощью удается заполнить все поры.

2. Добавки водоудерживающего характера представлены в виде крахмала или целлюлозы. С их помощью удается добиться однородной консистенции бетона. Кроме того, они помогают избавиться от расслаивания бетона и от такого эффекта, как цементное молочко. Однако, негативной стороной использования данных добавок является снижение прочности основания и уменьшение его подвижности.

3. Применение редиспергируемых порошков является отличным связующим в процессе применения цемента для окрашивания поверхности. Кроме того, данные вещества являются основой для цементного клея, так как они придают составу высокую адгезию.

4. Вторым или третьим заполнителем является фиброволокно полимерного типа. Он делает основание стойким перед трещинами, кроме того, полученный состав отличается высокой подвижностью и самовыравниванием.

Для повышения водонепроницаемости используют вещества в виде гидрофизаторов. С помощью ускорителей или замедлителей отвердения удается регулировать данный процесс. Комбинация нескольких добавок помогает придать цементу необходимые для данного типа условий характеристики.

Добавки к цементу

Добавки, способствующие размолу — – это химические вещества или защищенные марочные изделия, добавляемые к глиноземистому цементному клинкеру во время процесса размола для повышения эффективности процесса. По отношению к количеству цемента общая массовая доля сухих добавок,… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Добавки-ускорители твердения цементов — Добавки – ускорители твердения цементов – добавки предназначенные для ускорения твердения цементов; к ним относят хлористый кальций, хлористый натрий, поташ и др. [Совалов И. Г., Могилевский Я. Г., Остромогольский В. И. Бетонные и… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Добавки поверхностно активные гидрофобно – пластифицированные — – разновидности поверхностно активных веществ, вводимые в цементы при их помоле для придания им гидрофобных свойств и предохранения от потери ими активности при дальней перевозке и длительном хранении, уменьшения водопотребности и расхода цемента … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Добавки противоусадочные — – добавки, вводимые в состав сухих строительных смесей для уменьшения естественных усадочных деформаций при твердении цементного камня. Регулирование усадочных деформаций производят как на стадии пластичной консистенции смеси, так и в… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Добавки выгорающие — – для получения изделий с меньшим объемным весом и увеличенной пористостью применяют органические выгорающие добавки. Наиболее часто используются древесные опилки, угольная мелочь и угольный порошок, торфяная пыль и др. Применяют также… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Добавки диспергирующего действия (диспергаторы) — – добавки, предотвращающие слипание твердых частиц и способствующее их разделению в суспензиях и пастах; диспергаторы в цементном тесте увеличивают поверхность контакта частиц цемента с водой и таким образом способствуют ускорению… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Добавки для бетонов — – минеральные, химические и органические вещества, вводимые в бетонные и растворные смеси с целью улучшения их технологических свойств, повышения строительно технических свойств бетонов и придания им новых свойств. [ОДМ 218.3.015 2011]… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Добавки для инъецирования — – добавки, которые при добавлении к растворам для инъецирования позволяют увеличить их текучесть. [Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП «НИЦ «Строительство» НИИЖБ и м. А. А. Гвоздева, Москва, 2007 г. 110 стр.] Рубрика… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Добавки комплексные — – добавки, состоящие из нескольких компонентов, улучша­ющих несколько технических свойств бетонных или растворных смесей, бетона или раствора. [Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП «НИЦ «Строительство» НИИЖБ им. А. А.… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Добавки микрогазообразую­щие — – добавки, которые вследствие их химической реакции с компонентами жидкой фазы бетонной смеси выде­ляют пузырьки газа микроскопических размеров; при­меняются для повышения морозостойкости и (или) сни­жения плотности бетона.… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Минеральные добавки

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.
Читайте так же:
Мария куликова залили цементом

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.

Неактивные минеральные добавки-наполнители — отходы промышленного производства:

  • колошниковая пыль — пылевидные частицы железосодержащей руды, улавливаемые скрубберами из отходящих доменных газов и состоящие из оксидов Fe3O3, SiO2, Al2O3;
  • молотая горелая порода — тонкодисперсный материал, являющийся отходом угледобычи и состоящий в основном из оксидов Fe3O3, SiO2, Al2O3, СаО, MgO и других.

Минеральные добавки-наполнители, получаемые из вышеперечисленных сырьевых материалов, должны соответствовать следующим техническим требованиям:

  • тонкость помола (дисперсность) — не менее 3500 см2/г удельной поверхности или не более 15 % по массе остатка на сите № 008;
  • добавки должны быть однородными и постоянными по вещественному составу и не содержать примеси, снижающие прочность бетона и его коррозионную стойкость;
  • содержание органических веществ не должно превышать такого количества, при котором цвет раствора при колориметрической пробе получается не темнее цвета эталона (по ГОСТ 8735).

В общем случае требуемое количество неактивных минеральных добавок в смеси с клинкерным цементом определяется в зависимости от марки цемента из расчета, что замена добавкой 1 % массы цемента приводит к получению композитного (смешанного) вяжущего с активностью меньшей на 1 %, чем без добавочного цемента.

Таким образом, технический эффект введения добавок-наполнителей связан с возможностью «разбавления» цемента до уровня, обеспечивающего получение оптимального соотношения между активностью цемента и прочностью (маркой) бетона или раствора и, как следствие, экономии цемента.

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.

* Гидравлическая активность — способность добавки связывать СаО или известь, выделяющуюся при твердении цемента, с образованием труднорастворимых новообразований.

** Пуццоланическая активность — способность добавки связывать известь в низкоосновные гидросиликаты кальция.

В качестве сырья для получения активных минеральных добавок-наполнителей используются горные породы осадочного и вулканического происхождения, а также некоторые виды промышленных отходов:

  • горные породы осадочного происхожденния — диатомит, трепел, трепеловидная опока, кремнеземистая опоковидная порода. Указанные разновидности диатомитовой породы при одинаковом химическом составе отличаются лишь своей дисперсностью;
  • горные породы вулканического происхождения — вулканический пепел, вулканические туфы и пемзы, витроф, трасс, перлит необожженный. Все указанные породы, за исключением вулканического пепла, имеют камневидную структуру, поэтому требуют помола до оптимальной дисперсности;
  • промышленные отходы — золы и шлаки ТЭС (зола-уноса, золо-шлаки), зола горючих сланцев, гранулированные доменные шлаки, отвальные доменные шлаки, фосфорные шлаки — отходы электротермического производства фосфора, содержащие в своем составе СаО и SiO2 в сумме до 95 %, нефелиновый шлам — отход глиноземного производства, содержащий до 80 % минерала белита, частично гидратированного, ситроф, красный бокситовый шлам — отходы алюминиевого производства, микрокремнезем (ультрадисперсные отходы ферросплавного производства — пыль газоочистки производства ферросилиция, кристаллического кремния, силикомарганца, ферросиликохрома) .

Механизм действия гидравлически активных добавок в основном. обусловлен их химическим взаимодействием с известью, образующейся в результате гидролиза С3S при гидратации цемента. При этом, в основном, образуются низкоосновные гидросиликаты кальция типа C-S-H (B), гидроалюминаты и гидроферриты кальция, которые увеличивая гелевую составляющую цементного камня, улучшают прочностные и деформативные свойства бетона.

Читайте так же:
Какая плотность цемента м500

Пуццоланический эффект действия тонкодисперсных добавок в бетонах проявляется в химическом взаимодействии активного кремнезема с известью по схеме:

  • SiO2 + Ca(OH)2 + n(H2O) -> (B) CaO • SiO2 • H2O.

Наряду с этим, поскольку дисперсность частиц добавки соизмерима с размерами зерен цемента, наблюдается пластифицирующий эффект, проявление которого повышается с увеличением (до оптимального) количества вводимой добавки. Образование гидросиликатов кальция обеспечивает повышение плотности и прочности цементного камня и, соответственно, бетона и раствора за счет вовлечения активной части добавки в формирующуюся структуру цементного камня.

Вместе с этим, уменьшение свободной гидроокиси кальция в структуре цементного камня способствует повышению коррозионной стойкости бетона к коррозии 1-го вида — выщелачиванию и коррозии II -го вида — химической коррозии, так как исключает образование легкорастворимых гидроксидов магния, натрия и других.

Таким образом, введение химически активных минеральных добавок- наполнителей способствует не только сокращению расхода цемента, но и повышению коррозионной стойкости бетона, что свидетельствует о технической и экономической эффективности использования добавок в бетонах и растворах.

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 раствора.

К добавкам-заменителям части клинкерного цемента можно отнести тонкоизмельченные кремнеземистую опоковидную породу, доменные гранулированные шлаки, доменную муку, золу-уноса и гранулированные шлаки ТЭС.

Технические требования, которым должны удовлетворять такие добавки, аналогичны сырьевым материалам, из которых производятся активные минеральные добавки:

  • высокая дисперсность — удельная поверхность — 2000. 5000 см2/г, размер зерен — менее 0,1 мм;
  • аморфная, стеклообразная и частично кристаллизованная структура;
  • обеспечение получения устойчивых в процессе эксплуатации новообразований.

Минеральные добавки для бетонов и растворов считаются активными, если они обеспечивают конец схватывания теста, приготовленного на основе добавки и извести-пушонки, не позднее 7 суток после затворения водой и водостойкость образцов из этого же теста не позднее 3-х суток после конца его схватывания. Кроме того, в добавках получаемых из кремнеземистых пород, введены ограничения по содержанию ангидрида серной кислоты (SO3 должно быть не более 3 % по массе), а в кремнеземистой опоковидной породе должно быть SiO2 не менее 75 %, Al2O3 не менее 5 %, SO3 не более 0,3 %, выгорающих частиц не более 7 % и растворимого глинозема не более 2 % по массе.

Химический состав доменных отвальных и гранулированных шлаков, а также доменной муки должны соответствовать ГОСТ 3476.

К добавкам, полученным из золы ТЭС, предъявляются требования по содержанию сульфатов, выгорающих частиц несгоревшего угля, которые регламентируются нормативными документами.

Принципиальное отличие активных добавок от неактивных состоит в том, что для снижения активности цемента до требуемого значения их можно вводить в значительно большем количестве.

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).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector