ПРИРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Изменение вулканического стекла в гидротермальных условиях может привести к образованию минералов цеоли­та, которые представляют со­бой соединения типа (Na2Ca)0-AI203-4Si02-A:H20. Этот продукт, называемый вул­каническим туфом, характери­зуется компактной структурой. Минералы цеолита в тонко раз­молотых туфах способны реа­гировать с известью в резуль­тате протекания катионообмен — ного процесса.

Полагают, что последова­тельное изменение алюмосили­катов вулканического стекла вызывает образование минера­лов глины. Глины не обладают свойствами пуццоланов до тех пор, пока кристаллическая структура алюмосиликатных минералов в глине не превра­тится в аморфную или неупо­рядоченную структуру путем термической обработки.

Диатомовые земли состоят из опалового или аморфного гидратированного кремнезема, который образуется из скеле­тов диатомей. В чистом виде они обладают свойствами пуц­
цоланов, однако обычно они загрязнены глинистыми вклю­чениями и должны быть обож­жены для усиления пуццола — новой реакционной способно­сти.

Трудно классифицировать природные пуццоланы, так как они редко содержат только одну составляющую реакцион — носпособной извести. Однако, исходя из наличия основного компонента реакционной изве­сти, природные пуццоланы мо­гут быть классифицированы как вулканические стекла, вул­канические туфы, обожженные глины и сланцы и диатомовые земли. Месторождения природ­ных пуццоланов расположены в мире повсюду; ниже будут приведены характеристики не­которых хорошо известных ме­сторождений пуццоланов.

Таблица 62 АНАЛИТИЧЕСКИ ОПРЕДЕЛЯЕМЫЕ ОКСИДЫ В ПРИРОДНЫХ ПУЦЦОЛАНАХ

Пуццоланы (происхождение)

Si02

АЬОз

FesOj

СаО

MgO

Na20

К2о

Ссылки

Вулканические стекла: Бакколи (Италия) Земля Санторина (Греция) Ширасу (Япония)

53,1 65,1 69,3

18,2

14.5

14.6

4,3 5,5 1

9 3 2,6

1,2 1,1 0,7

3,1 2,6 3

7,6 3,9 2,4

[2] [8] [4]

Вулканические туфы:

Сегни-Лациум (Италия) Рейнский трасс (ФРГ) Баварский трасс (ФРГ) Хигаши-Мацусима (Япония)

45,5 52,1 62,4 71,8

19,6 18,3 16,5 11,5

9,9 5,8 4,4 1,1

9.3 4,9

3.4 1,1

4,5 1,2 0,9 0,5

0,9 1,5 1,9 1,5

6,4 5,1 2,1 2,6

[2] [2] [2] [4]

Диатомиты:

Диатомовая земля (Кали­форния)

86

2,3

1,8

0,6

0,4

[1]

Обожженные глины: Ханделаге (ФРГ)

42,2

16,1

7

21,8

1,9

0,3

1

[2]

Содержание аналитически определяемых оксидов типич­ных образцов природных пуц­цоланов дано в табл. 6.2.

6.3.1. Вулканические стекла.

ПРИРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

10

ПРИРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Санториновая земля из Греции и пуццоланы из Бакколи (Ита­лия) и Ширасу (Япония) яв­ляются примерами пуццола — новых материалов, способность которых вступать в реакции с известью связана главным об­разом с неизменностью алюмо — силикатного стекла. Как пра­вило, небольшие количества не — реакционноспособных кристал­лических минералов (кварц, шпат, слюда) бывают замоно — личены в стекловидную матри­цу. Минералогический анализ образца пуццолана из Ширасу показал, что 95 % стекла со­держат кварц и анортит как основные кристаллические при­меси. Стекловидная матрица пуццолана из Бакколи имеет включения лейцита, полевого шпата и авгита. Кварц и по­левой шпат (анортит и лабра­дорит) представляют собой ос­новные кристаллические при­меси, обнаруженные рентгенов­ским анализом типичных об­разцов земли Санторина (рис. 6.1).

Пемзовидная или пористая структура вулканического стек­ла видна из микроснимка из­лома образца земли Санторина на сканирующем электронном микроскопе (рис. 6.2). Это так­же подтверждается методом БЭТ[16] с помощью низкотемпе­ратурной адсорбции азота, ко­торый дает значения площади поверхности для различных образцов из карьера от 3,8 до 15,5 м2/г. Удельная поверхность образца пуццолана из Ши — расу составила 2,95 м2/г.

ПРИРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Стекловидная (раза

J___ і і_____ ‘ і

‘ 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 20, Си Кос

Рис. 6.1. Порошковая рентгенограмма типичного образца земли Санторина [8|

Q — кварц; F — полевой шпат

Рис. 6.2. Электронная микрофотогра­фия типичного образца земли Санто­рина [8]

6.3.2. Вулканические туфы. Пуццоланы из Сегни-Лациум (Италия), рейнские и бавар­ские трассы (ФРГ) представ­ляют собой типичные вулкани­ческие туфы. Цеолитовые туфы С их компактной структурой довольно прочны: их прочность при сжатии составляет от 100 до 300 кгс/см2 (10—30 МПа) [3]. Основными минералами цеолита являются филлипсит и гершелит. После размалыва­ния плотной массы до мелких Частиц минералы цеолита спо­
Собны проявлять значительную реакционную способность с из­вестью и вяжущие свойства, подобные свойствам пуццола­нов, содержащих вулканичес­кое стекло.

6.3.3. Обожженные глины И сланцы. Вулканические стек­ла и туфы не требуют тепло­вой обработки для усиления своих пуццолановых свойств. Однако глины и сланцы не спо­собны сколько-нибудь интен­сивно твердеть с известью до Тех пор, пока кристаллическая структура имеющихся минера­лов глины не разрушится при термической обработке в про­мышленной печи. Для этого до­статочна температура обжига 600—900 °С во вращающихся печах, работающих на мазуте; газообразном или угольном топливе.

Пуццолановая активность продукта проявляется главным образом благодаря образова­нию аморфной или неупорядо­ченной структуры алюмосили­ката в результате процесса об­жига. Пуццолан суркхи, изго­тавливаемый в Индии путем измельчения обожженных гли­няных кирпичей, принадлежит к этой категории. По очевид­ным причинам термическая об­работка глин и сланцев, кото­рые содержат значительные ко­личества кварца и полевого шпата, не дает хорошей пуц — цолановой активности.

Производство пуццоланов путем обжига глин невыгодно из-за существенного расхода энергии на этот процесс. По сравнению с пуццолановыми промышленными отходами, та­Кими, как зола-унос, которые обычно имеются повсюду в больших количествах, обож­женные глины и сланцы просто неэкономичны.

6.3.4. Диатомовые земли. Эта группа пуццоланов отно­сится к материалам органи­ческого происхождения. Диато­мит представляет собой гидра — тированный аморфный кремне­зем, который образуется из скелетных раковин, распола­гаемых в ячеистых стенках многих разновидностей водя­ных морских водорослей. Круп­нейшее из известных место­рождений диатомита находится в Калифорнии. Другие круп­ные месторождения располо­жены в Алжире, Канаде, ФРГ И Дании’.

Диатомиты проявляют вы­сокую реакционную способ­ность к извести, но их скелет­ная микроструктура обуслов­ливает высокую водопотреб — ность, которая вредна для проч­ности и долговечности бетона, содержащего этот пуццолан. Более того, залежи диатоми­тов, такие, как Молер в Дании, обычно содержат большие ко­личества глины, поэтому их обжигают перед использова­нием для усиления пуццолано — вой активности.

Добавить комментарий

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