Исследованиями и производственной практикой установлено, что естественные минеральные вещества, измельченные до тонкости помола цемента или находящиеся в тонкодисперсном состоянии, весьма ценное сырье, применение которого позволяет значительно экономить клинкерные цементы в строительстве. Этими тонкодисперсными материалами можно заменять часть высокомарочных клинкерных цементов, используемых при изготовлении низко — и среднемарочных бетонов или растворов для приведения в соответствие соотношения класса бетона к марке цемента (Rt/Rv) или марки раствора к марке цемента (Rv/Ru).
Тонкодисперсными минеральными веществами Также можно заменять часть (до 30 % по массе) клинкерных цементов, содержащихся в тяжелом бетоне и строительном (цементно-песчаном) растворе для обеспечения требуемой подвижности бетонных и растворных смесей.
Минеральные добавки-наполнители в бетонах и растворах
В практике строительного производства довольно часто возникает необходимость снижения расхода клинкерного цемента, если его марка по условиям требуемой прочности при сжатии, класс бетона (Re) или раствора (Rp) излишне высокие, при которых расчетное количество цемента недостаточно для придания бетонным или растворным смесям требуемой удобоукладываемости. Для этого к расчетному количеству цемента добавляются тонкодисперсные минеральные Добавки-наполнители. Они же применяются и для повышения плотности бетонов и растворов.
Минеральные добавки-заменители части цемента в бетонных и растворных смесях
При приготовлении пластичных бетонных или растворных смесей в их состав вводят такое количество клинкерных цементов, которое обеспечит и требуемую прочность при сжатии бетона и раствора, и подвижность этих смесей. При этом доля цемента зависит от его вида и их минералогического состава, а также от заданной подвижности этих смесей. Цементы различных видов и даже цементы одного и того же вида при затворении водой обладают различной пластичностью, что может характеризоваться показателем песчано-цементного отношения (П/Ц), при котором достигается требуемая (для растворных смесей) или оптимальная (для бетонных смесей) подвижность. Чем выше значение П/Ц, тем меньше можно заменить цемента, который обеспечивает требуемую подвижность бетонных или растворных смесей.
Количество цемента, вводимого в состав смеси для придания ей требуемой подвижности, увеличивается с повышением подвижности этих смесей. В нормальных условиях твердения бетонов и растворов тонкодисперсная активная минеральная добавка, вводимая взамен части цемента, играет в основном пластифицирующую роль. При твердении в температурно-влажностных условиях добавка, выполняя роль пластификатора, образует с продуктами гидратации цемента активное вяжущее, и поэтому ее количество может быть значительно увеличено. Исходя из этого, целью применения таких добавок является замена ими части цемента, содержащегося в бетонной и растворной смесях, для придания им требуемой подвижности, не приводящая к снижению прочности раствора или бетона при сжатии.
К таким Добавкам-заменителям части цемента относятся тонкоизмельченные доменные гранулированные шлаки, кремнеземистая опоковидная порода, гранулированные шлаки ТЭС и используемые без помола — тонкодисперсная зола ТЭС и доменная мука. Характеристика этих материалов как сырья для получения тонкодисперсных минеральных добавок-заменителей части цемента в бетонных и растворных смесях, а также технические требования, которым они должны удовлетворять, аналогичны изложенным выше для сырьевых материалов, из которых производятся активные минеральные добавки-наполнители в бетонах и растворах.
Подготовка и приготовление тонкодисперсных минеральных добавок
Тонкодисперсные сырьевые материалы (маршалит, колошниковая пыль, доменная мука, золы ТЭС, молотая негашеная известь, известь-пушонка) применяются без помола, если их дисперсность удовлетворяет установленным техническим требованиям. При более грубой дисперсности их домалывают до требуемой — в сухом или увлажненном состоянии в любых мелющих агрегатах, обеспечивающих требуемую тонкость помола. Остальные сырьевые материалы, применяемые для производства неактивных и активных минеральных добавок, подвергают дроблению до крупности не более 10 мм. При этом помол сухих материалов более целесообразно осуществлять на централизованных установках, а влажных — на бетонорастворных узлах при заводах.
Подготовка и приготовление минеральных пластифицирующих добавок состоит из таких этапов:
— приготовление минеральных пластифицирующих добавок, получаемых помолом сырьевых материалов;
— осуществляется аналогично технологии производства минеральных добавок-наполнителей в соответствии с технологическими схемами;
— известковое тесто приготовляется гашением комовой строительной извести с выдерживанием его после гашения не менее 30 сут;
— минеральные остатки дистиллернои жидкости нуждаются в дополнительной подготовке лишь в случае избытка в ней жидкости, которую следует удалять выпариванием, центрифугированием и т. д. до подвижности теста, соответствующей 12 см погружения в него стандартного конуса.
Применение тонкодисперсных минеральных добавок
Тонкодисперсные минеральные добавки-наполнители и активные добавки-заменители части клинкерных цементов в бетонных и растворных смесях перед применением предварительно смешивают с клинкерными цементами, расходуют их или в виде смешанного вяжущего, или раздельного дозирования добавок и клинкерных цементов и последующего их смешивания в процессе приготовления бетонных или растворных смесей. Требуемое количество тонкодисперсных минеральных добавок в смеси с клинкерным цементом определяется в зависимости от марки цемента и активности добавок. При этом содержание неактивных добавок в смеси, обеспечивающее получение вяжущего требуемой активности, ориентировочно определяется из расчета, что замена добавкой 1 % массы цемента приводит к получению смешанного вяжущего активностью, меньшей на 1 % чем марка цемента. Исходя из соображений максимально возможной замены цемента неактивными добавками в смешанном вяжущем следует преимущественно применять добавки с наименьшей водопотребностью. При твердении бетона или раствора в нормальных температурно-влажностных условиях замена добавками более 30% массы цемента, как правило, нецелесообразна. Увеличение количества добавок взамен цемента может быть достигнуто лишь в бетонах, твердеющих в условиях автоклавирования, обеспечивающих образование гидросиликата кальция за счет содержащегося в добавках гидроксида кремния и выделяющегося при гидратации цемента гидроксида кальция.
Количество неактивных тонкодисперсных минеральных добавок определяется экспериментально по показателю наибольшего значения средней плотности смеси добавки и песка. Так как неактивные добавки инертны, необходимо особо тщательно их смешивать с цементом в специальных смесителях непрерывного или периодического или увеличивать продолжительность перемешивания смесей (в 2… 2,5 раза против обычного) в смесителях принудительного перемешивания составляющих.
В бетонах, твердеющих в нормальных тепло-влажностных условиях, возможно применение любых добавок-наполнителей. Однако предпочтение следует отдавать активным, поскольку они, улучшая удобоукладываемость бетонной смеси, помимо снижения расхода цемента, связывают свободную известь. Это обеспечивает повышение стойкости цементного камня против воздействия пресных — все добавки — и минерализованных, сульфатных вод — добавки из вулканических и осадочных горных пород и доменных гранулированных шлаков.
Максимальное количество соответствующих техническим требованиям добавок-заменителей части клинкерных цементов в тяжелых бетонах и растворах без снижения их прочности при сжатии определяется экспериментально. Во избежание интенсивной потери активности минеральных добавок-наполнителей и добавок-заменителей части клинкерного цемента в бетоне и растворе их следует хранить до применения не более 15 суток в условиях, исключающих непосредственный контакт с атмосферой. Добавки-заменители раздельно дозируют и смешивают с остальными составляющими бетона и раствора. Технико-экономическая эффективность применения неактивных и активных минеральных Добавок-наполнителей и Добавок-заменителей части цемента в бетонах и растворах определяется количеством заменяемого ими цемента и разностью их стоимости.
По книге Афанасьев Н. Ф., Целуйко М. К. «Добавки в бетоны и растворы»