Портландцементы с минеральными добавками.

Активные минеральные добавки- вещества, которые в тонкоизмельченном виде при смешивании с воздушной известью и затворении водой об­разуют тесто, способное после твердения на воздухе продолжать твердеть и под водой.

Активные минеральные добавки (называемые иначе гидравли­ческими добавками) содержат диоксид кремния в аморфном, а, сле­довательно, в химически активном состоянии и способны, поэтому взаимодействовать с гидроксидом кальция, образуя гидросиликаты кальция.

Активные минеральные добавки могут быть природными (естест­венными) и искусственными. В качестве природных активных доба­вок широко используют горные породы (диатомит, трепел, опоку, горелые глинистые породы - глиежи), а также породы вулканическо­го происхождения (вулканический пепел, туф, пемзу, витрофир, трасс).

Искусственные активные минеральные добавки представляют собой побочные продукты и отходы промышленности.

Пуццолановый портландцементизготовляют путем совместно­го помола клинкера и активной минеральной добавки с необходимым количеством гипса. Добавок осадочного происхождения (диатомита, трепела, опоки) должно быть не менее 20% и не более 30%, а вулка­нических добавок (пемзы, туфа), а также глиежа или топливной золы - не менее 25% и не более 40%. Активная минеральная добавка вна­чале адсорбирует, а затем, химически связывает гидроксид кальция, образующийся при взаимодействии алита с водой:

m∙Ca(OH)₂ +SiO_2акт+n∙H₂O (0,8-1,5)CaO∙SiO₂∙pH₂O

В результате этого процесса, происходящего во влажных условиях и при положительной температуре, растворимый гидроксид кальция связывается в практически нерастворимый гидросиликат кальция. Вследствие этого значительно возрастает стойкость бетона в отноше­нии выщелачивания Са(ОН) . Пуццолановый портландцемент следу­ет применять для бетонов, постоянно находящихся во влажных усло­виях (подводные и подземные части сооружений). На воздухе бетон на пуццолановом портландцементе дает большую усадку и в сухих условиях частично теряет прочность, что объясняется "выветриванием" воды из гидратных соединений. Кроме того, бето­ны на этом цементе имеют низкую морозостойкость и не годятся для сооружений, подвергающихся замораживанию и оттаиванию. Пуццо­лановый портландцемент твердеет в нормальных условиях медлен­нее, чем портландцемент. Поэтому его не следует применять при зимних бетонных работах.

Пуццолановый портландцемент обладает сравнительно неболь­шим тепловыделением и часто применяется для бетонов внутренних частей массивных сооружений (плотин, шлюзов и т.п.). Выпускается М300 и М400.

Шлакопортландцемент- гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе. Он получается путем совместного тонкого помола клинкера и гранулированного доменного (или электротермофосфорного) шлака с необходимым количеством гипса. До­пускается раздельный помол компонентов и их последующее смеше­ние. Количество доменного шлака в шлакопортландцементе должно быть не менее 21% и не более 80% (от массы цемента). Допускается замена до 10% шлака трепелом или другой активной добавкой.

Доменные шлаки по своему химическому составу напоминают це­ментный клинкер. В них преобладают оксиды (%): 30-50 СаО; 28-30 SiO₂; 8-24 А1₂О₃; 1-3 МnО; 1-18 MgO, общее содержание которых достигает 90-95%. Гидравлическая активность шлаков характеризу­ется коэффициентом качества:

Незначительное содержание в цементном камне Са(ОН)₂ повыша­ет стойкость шлакопортландцемента в мягких и сульфатных водах по сравнению с портландцементом. Тепловыделение при твердении шлакопортландцемента в 2-2,5 раза меньше, чем у портландцемента, поэтому он является самым подходящим цементом для бетона мас-сивных конструкций. Шлакопортландцемент выгодно отличается от пуццоланового портландцемента умеренной водопотребностью, бо­лее высокой воздухостойкостью и морозостойкостью. Он успешно применяется как для надземных, так и подземных и подводных час­тей сооружений. Стоимость его на 15-20% ниже стоимости порт­ландцемента.

Жаростойкость шлакопортландцемента значительно выше, чем у портландцемента, поэтому он широко используется для изготовления жаростойких бетонов. Однако шлакопортландцементу присущ тот же недостаток, что и пуццолановому портландцементу - он медленно набирает прочность в первое время твердения, в особенности при пониженных температурах. Этот недостаток устраняется в быстротвердеющем шлакопортландцементе, который обладает более интен­сивным нарастанием прочности, чем обычный шлакопортландце­мент. Обычный шлакопортландцемент имеет марки: 300, 400 и 500.

Быстротвердеющий шлакопортландцементмаркиМ400 за 3 суток твер­дения должен приобрести прочность при сжатии не менее 20 МПа, при изгибе - не менее 3,5 МПа. Этот вид це­мента эффективно применять в производстве бетонных и железобе­тонных изделий, изготовляемых с применением тепловлажностной обработки.

Гипсоцементнопуццолановые вяжущие (ГЦПВ) получают, сме­шивая полуводный гипс (50-75%), портландцемент (15-25%) и ак­тивную минеральную добавку (10-25%) по массе - трепел, диатомит и т.п. Эти вяжущие относят к числу гидравлических и применяют в заводском производстве санитарно-технических кабин, стеновых панелей и других конструкций.