Минеральные добавки
Минеральные добавки представляют собой тонкоизмельченные материалы, которые добавляются в бетон в относительно больших количествах, обычно от 20 до 100 % массы портландцемента. Хотя сырьевые или обожженные природные минералы, известные под общим названием «пуццоланы», еще используются в некоторых регионах земного шара, основным источником минеральных добавок в настоящее время являются побочные продукты промышленного производства. К таким производствам, где объем побочных продуктов достигает миллионов тонн в год, относятся тепловые электростанции, использующие в качестве топлива уголь или рисовую шелуху, а также металлургические печи, выпускающие чугун, сталь, медь, никель, свинец, ферросилиций и ферросплавы. Образующиеся на этих предприятиях отходы должны быть соответствующим образом удалены. Сброс их в отвалы создает проблемы для окружающей среды, утилизация же в качестве заполнителей бетона или для других нужд строительства не дает возможности получить значительную прибыль. Однако использование пуццолановых и вяжущих свойств некоторых из указанных отходов путем введения их как компонентов в портландцементный бетон или смешанные портландцемента делает их применение экономически выгодным.
В Европе производится большое количество смешанного портландцемента, содержащего пуццолановые и другие активные гидравлические добавки. По различным причинам в США и Канаде проявляется больший интерес к использованию промышленных отходов в качестве минеральных добавок в бетон, чем в качестве компонентов смешанных цементов. Необходимо отметить, что способ, которым отходы вводятся в бетон, мало влияет на его свойства.
В связи с тем, что природные пуццоланы и промышленные отходы повсеместно доступны по значительно более низким ценам, чем портландцемент, использование пуццолановых добавок или совместно пуццолановых и других гидравлических добавок, применяемых для частичной замены цемента, может привести к получению значительного экономического эффекта. Технологические выгоды от введения минеральных добавок в бетон включают повышение его непроницаемости и химической стойкости, улучшение сопротивления трещинообразованию при тепловой обработке и увеличение предела прочности.
Гранулированный доменный шлак и низкокальциевая зола-унос в течение длительного времени используются как добавки к цементу или как минеральные добавки к бетону. По историческим причинам наука и технология, связанные с этими материалами, развивались различными путями. Однако с появлением многих дополнительных отходов, таких, как высококальциевая зола-унос, зола рисовой шелухи, кремнезем, осажденный из газовой фазы (белая сажа), и гранулированные шлаки цветной металлургии, возникла необходимость рассматривать все эти вопросы как единую дисциплину. Такая попытка сделана в недавно опубликованном обзоре о пуццолановых и гидравлических продуктах — отходах, используемых в качестве минеральных добавок в бетон.