КЛАССИФИКАЦИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ДОБАВОК

В соответствии с ASTM[14]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[15].

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 частиц

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

Кроме диатомовых земель и пуццолановых пород осадоч­ного происхождения все при­родные пуццоланы извлекаются из вулканических пород и ми­нералов. Во время взрывных вулканических извержений быстроохлаждающаяся магма образует главным образом алю — мосиликатные производные с высоким содержанием стекла и стекловидных фаз с неупорядо­ченной структурой. Благодаря одновременному выделению растворенных газов затвердев­шее вещество часто приобрета­ет пористую структуру с очень большой площадью поверхно­сти, которая способствует про­теканию последующих хими­ческих реакций. Алюмосилика­ты, имеющие неупорядоченную структуру, не остаются стабиль­ными при воздействии извест­кового раствора, что является основой пуццолановых свойств вулканических стекол.

Продолжение табл. 6.1

Классификация

Химический и минералогический состав

Характеристика частиц

Б. Природные материалы

IV. Слабые пуццоланы

Медленно охлажденный доменный шлак, подовая зола, бойлерный шлак, зола рисовой шелухи

Кроме алюмосиликатного стекла природные пуццоланы содержат кварц, полевой шпат, слюду

Состоит в основном из крис­таллических силикатных ми­нералов и только неболь­шого количества некристал­лического вещества

Большинство частиц размо­лото до размера менее 45 мкм и имеет остроугольную струк­туру

Материалы должны быть измельчены в порошок до размера очень мелких час­тиц, чтобы приобрести не­которую пуццолановую ак­тивность. Размолотые час­тицы имеют остроугольную структуру

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *