Основные типы добавок, используемых для регулирования свойств портландцемента
Добавки осадочного происхождения:
диатомиты – горные породы, состоящие преимущественно из скопления микроскопических панцирей диатомовых водорослей и содержащие в основном оксид кремния в аморфном состоянии;
трепелы – горные породы, состоящие из микроскопических преимущественно округлых зерен и содержащие главным образом оксид кремния в аморфном состоянии;
опоки – уплотненные диатомиты и трепелы;
глиежи – породы, образующиеся в результате природного обжига глины при подземных пожарах в угольных пластах; содержат в основном оксиды кремния, алюминия и железа.
Добавки вулканического происхождения:
пеплы – породы, содержащие алюмосиликаты и находящиеся в природе в виде рыхлых, частично уплотненных отложений;
туфы – уплотненные и сцементированные вулканические породы;
пемзы – камневидные породы, характеризующиеся пористым губчатым строением (вспученное вулканическое стекло);
трассы – метаморфизованные разновидности вулканических туфов.
Добавки вулканического происхождения содержат 45-70 % SiO2, 10-20 % А12О3, до 10 % СаО.
III группа добавок
кремнеземистые отходы – отходы, богатые оксидом кремния, получаются главным образом после извлечения оксида алюминия из глины;
обожженные глины (глиниты) – продукты искусственного обжига глинистых пород и самовозгорающихся в отвалах пустых шахтных пород (глинистые и углистые сланцы);
топливные золы и шлаки – побочный твердый продукт, образующийся при сжигании при определенном температурном режиме некоторых видов топлива, в составе минеральной части которых преобладают кислотные оксиды, за исключением зол от сжигания сланцев, в которых массовая доля СаО составляет от 10 до 40%;
доменные гранулированные шлаки (кислые и основные) – силикатные расплавы, получаемые при выплавке чугуна и обращаемые в мелкозернистые путем грануляции, сопровождающейся быстрым охлаждением.
Чаще других вводят доменные гранулированные шлаки и опоки. Активные минеральные добавки осадочного происхождения, если массовая доля их в портландцементе более 5%, ухудшают подвижность раствора и повышают седиментационную устойчивость его. Цементы с этими добавками хуже сохраняют свои свойства при длительном хранении. Металлургические шлаки улучшают подвижность, но снижают седиментационную устойчивость, когда массовая доля их составляет более 10%. Все активные минеральные добавки повышают коррозионную стойкость портландцементного камня в сульфатных водах, а добавка шлака повышает стойкость к магнезиальной коррозии. Чем больше содержится минеральных добавок в портландцементе, тем меньше выделение тепла в начальной стадии твердения раствора.
Пластифицирующие добавки, вводимые на стадии помола, – это поверхностно активные вещества (ПАВ): лигносульфонаты кальция, аммония, натрия, сульфит-спиртовая барда (ССБ); сульфит-дрожжевая бражка (СДБ) и др. Массовая доля пластифицирующих добавок – менее 1% в массе портландцемента. Их вводят для улучшения подвижности цементных растворов и бетонов, они могут вызывать вспенивание цементного раствора при приготовлении.
Гидрофобизирующие добавки вводят для улучшения сохранности цемента при длительном хранении. В качестве гидрофобизирующих добавок применяют асидол (0,1 %), мылонафт (0,2 %), олеиновую кислоту (0,1 %).
Ускорители твердения вводят при помоле портландцемента для ускорения твердения раствора (например, кренты – обожженные алуниты и каолины, сульфоалюминатно-и сульфоферритосиликатные продукты). Массовая доля их не превышает 5%. Указанные добавки действуют чаще как затравки и подложки для кристаллизации минералов цементного камня.