Классификация минеральных добавок
Пуццоланы определяются как кремнеземистые или кремнеземистые и глиноземистые материалы, которые сами по себе обладают небольшими или вообще не обладают вяжущими свойствами, но в сильноизмельченном 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 пуццолан 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 портландцементный бетон для достижения определенного уровня механической прочности в нормированном возрасте.
Три класса минеральных добавок:
Класс N: сырые или обожженные природные пуццоланы, такие, как диатомиты, опаловидные кремнистые сланцы, глиежи, туфы и вулканические пеплы или пемзы.
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.
Зола-унос и природные пуццоланы, используемые в качестве минеральной добавки в портландцементном бетоне, должны отвечать определенным химическим и физическим требованиям. Например, добавки класса N должны иметь содержание (SiО2 + Al2О3 + Fe2О3) 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-пуццолановых 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.