Pucolánový cement: složení, použití, výrobci

ABSTRAKT. Byly zkoumány pucolánové vlastnosti kalcinovaných jílů různého mineralogického složení smíchaných se čtyřmi různými portlandskými cementy CEM I. Bylo zjištěno, že teplota výpalu jílu má velký vliv na jeho specifický povrch a v důsledku toho na spotřebu vody pucolánového cementu. Kalcinované jíly s vysokým obsahem aktivního Si a Al poskytují vysoký příspěvek k pevnosti cementu. U cementu s přídavkem 20 hmotnostních % kalcinovaného jílu lze dosáhnout třídy pevnosti 52,5 N dle EN 197-1 bez další optimalizace. U cementů s přídavkem 40 hmotnostních % kalcinovaného jílu lze dosáhnout třídy pevnosti 42,5 N.

Klíčová slova: pucolánový cement, pucolánový materiál, kalcinovaný jíl, hydratace.

Klíčová slova: pucolánový cement, pucolánový materiál, kalcinovaný jíl, hydratace.

Ve srovnání s jinými pucolánovými a kryptohydraulickými materiály jsou jíly celosvětově dostupné ve víceméně dostatečném množství. Vzhledem k předpokládanému výraznému nárůstu poptávky po cementu a potřebě dalšího snižování obsahu slínku v něm nabývají kalcinované jíly při výrobě cementu stále většího významu jako jeho hlavní pucolánová složka. Podle DIN EN 197-1 je toto použití možné, pokud jíl obsahuje alespoň 25 % hmotnostních aktivního oxidu křemičitého. Navzdory skutečnosti, že vhodné suroviny existují po celém světě, se kalcinované jíly při výrobě cementu stále zřídka používají. To je mimo jiné způsobeno tím, že se ve složení cementů používají i jiné hlavní složky (struska, vápenec a popílek), a také omezeným výzkumem v této oblasti. Vliv chemického a mineralogického složení jílů na jejich vhodnost pro tento účel nebyl dosud dostatečně prozkoumán.

Pokud se do cementu přidávají kalcinované jíly, závisí jeho hydratace především na třech faktorech: 1) vliv jílu jako plniva; 2) urychlení hydratace cementu během prvních 24 hodin; 3) pucolánská reakce jílu, která dosahuje svého maxima po 7–14 dnech [1]. Většina literatury o použití kalcinovaných jílů jako složky cementu se omezuje na cementy s kaolinovými jíly. Vliv různých kalcinovaných jílových minerálů na vlastnosti cementů byl studován [2–4]; podle práce [2] se příspěvek k pevnosti v tlaku zvyšuje v řadě kaolinit-montmorillonit-muskovit/illit.

V práci [2] se autorům podařilo dosáhnout požadovaného obsahu reaktivního SiO₂ (25 hmot. %) pro každý typ jílu vytvořením vhodných kalcinačních podmínek. V rámci zde prezentovaného výzkumného projektu byla zkoumána možnost optimalizace vlastností cementu přidáním různých slínků a kalcinovaných jílů s ohledem na jejich chemické a mineralogické složení. Za tímto účelem byly použity čtyři druhy portlandského cementu a tři druhy jílu. Kalcinované jíly byly přidány jako hlavní přísada do složení pucolánových cementů připravených v laboratoři v množství 20 a 40 hmot. %. Výsledné cementy byly testovány dle normy EN—196 a vykazovaly dobré výsledky z hlediska zpracovatelnosti a nárůstu pevnosti.

2. Experimentální část

Tři typy jílů byly studovány pomocí různých metod a vykazovaly nízkou kvalitu surovin pro výrobu keramiky [2]. Mineralogické složení jílů je uvedeno v tabulce 1 [5].

Jíly byly kalcinovány v peci s pevným ložem a poté rozemlety v laboratorním kulovém mlýně na stejnou jemnost (pokud možno). Poté byly zkoumány pucolánové vlastnosti jílů. Obsah aktivního SiO2₂ stanoveno dle EN 197-1, obsah Si a Al – dle metody [6]. Výsledky těchto zkoušek, stejně jako granulometrické parametry jílů, jsou uvedeny v tabulce 2.

Puzolánové cementy s obsahem kalcinovaného jílu 20 a 40 hmotnostních % byly připraveny smícháním jílů se čtyřmi různými portlandskými cementy (Z1–Z4) za laboratorních podmínek. Portlandské cementy se lišily především obsahem uhlíku.₃A a alkálie (tabulka 3). Cement Z4 je odolný vůči síranům (-SR). Rozdíly v obsahu C₃A ovlivňuje poměr mezi rychle reagujícím hliníkem ze slínku a později reagujícím hliníkem a oxidem křemičitým z kalcinovaných jílů; tyto rozdíly mohou ovlivnit kinetiku reakce. Rozdíly v obsahu alkálií v portlandských cementech mohou ovlivnit rozpustnost a tím i pucolánovou aktivitu kalcinovaných jílů.

Chemické a mineralogické složení jílů a cementů bylo stanoveno pomocí rentgenové fluorescenční spektroskopie (Bruker S8) a rentgenové difrakční analýzy (PANalytical X’Pert Pro, CuK záření)._α) pomocí softwaru TOPAS Rietveld.

V souladu s metodou doporučenou v [2] byly vzorky jílu kalcinovány za oxidačních podmínek výpalu při teplotě 800–1200 °C s rychlostí ohřevu přibližně 300 °C/h, následovalo pasivní ochlazení na teploty pod 100 °C (po dobu 8–12 hodin). Kalcinované vzorky byly zkoumány rastrovací elektronovou mikroskopií (Philips XL 30 ESEM-FEG); množství aktivního SiOXNUMX₂ v nich byl stanoven dle EN 197-1; obsah aktivního Si a Al byl stanoven dle metody uvedené v [6]. Kromě toho byl měrný povrch vzorků měřen metodou BET.

Cementy s obsahem kalcinovaného jílu 20 a 40 hmotnostních % se získávají intenzivním mícháním drcených kalcinovaných jílů s portlandskými cementy.

Potřeba vody pro cementy byla stanovena dle práce [7].

Údaje o pevnosti v tlaku pro pucolánové cementy byly získány zkoušením hranolových vzorků o rozměrech 40 x 40 x 160 mm připravených z cementových malt s vodním poměrem 0,50 dle EN 196-1. Zkoušky pucolánové aktivity byly provedeny na cementech se 40 hmotnostními % kalcinovaného jílu dle EN 196-5.

3. Výsledky a diskuse

Obr. 1 ukazuje údaje o potřebě vody pro cementy s 20 a 40 hmotnostními % kalcinovaného jílu ve srovnání s odpovídajícími portlandskými cementy.

Obr. 1. Potřeba vody pro cementy s 20 a 40 hmotnostními % kalcinovaného jílu ve srovnání s potřebou vody pro odpovídající cement CEM I

Spotřeba vody u čtyř portlandských cementů byla 40-42 %. S výjimkou vzorků s přídavkem jílu T11 se spotřeba vody u cementů obecně zvyšuje se zavedením kalcinovaných jílů, zejména při vysokém obsahu jílu. Spotřeba vody u cementů s 20 % hmotn. kalcinovaného jílu byla 39-44 % a u cementů s jeho obsahem 40 % hmotn. – 39-49 %. Kombinace čtyř portlandských cementů (Z1-Z4) s kalcinovaným jílem T10-800 mají téměř stejnou spotřebu vody, v závislosti především na druhu jílu. Vliv druhu portlandského cementu na spotřebu vody byl tedy nevýznamný. Jak již bylo uvedeno, cementy s jílem T11 se chovají odlišně ve srovnání s ostatními: v závislosti na teplotě kalcinace je nárůst spotřeby vody při přechodu z CEM I na pucolánový cement se 40 % hmotn. kalcinovaným jílem buď malý (Z1/T11—800), nebo zcela chybí (Z1/T11—950); V některých případech se s rostoucím obsahem jílu (Z1/T11—1200) spotřeba vody dokonce snižuje.

Toto chování cementů obsahujících kalcinovaný jíl T11 lze vysvětlit elektronovou mikroskopií. Obrázek 2 ukazuje, že specifický povrch kalcinovaného jílu se s rostoucí teplotou kalcinace výrazně snižuje. Po vypálení při 800 °C (viz obrázek 2, a) stále existuje fóliovitá struktura jílu, ale vypálení při 950 a 1200 °C vede k tvorbě nových vysokoteplotních fází a spékání částic, doprovázené poklesem specifického povrchu (viz obrázek 2). Tato změna velikosti zrna a tvaru částic kalcinovaného jílu může mít také pozitivní vliv na granulometrické složení pucolánového cementu. Proto potřeba vody pro složení Z1 a T11-1200 s rostoucím obsahem jílu v něm dokonce klesá (viz obrázek 1).

Obr. 2. Elektromikroskopické snímky jílu T11 kalcinovaného při 800 (a), 950 (b) a 1200 °C (c); zvětšení 5000krát

V souladu s normou EN 197-1 byla pucolánová aktivita cementů se 40 % hmotn. kalcinovaného jílu stanovena podle normy EN 196-5. Za tímto účelem se koncentrace iontů Ca2+ v suspenzi pucolánového cementu ve vodě porovnává s koncentrací Ca2+ v roztoku nasyceném ionty vápníku při stejné zásaditosti. Výsledek zkoušky se považuje za pozitivní, pokud je po 8 nebo 15 dnech koncentrace iontů Ca2+ v suspenzi, v důsledku jejich vazby v důsledku pucolánové reakce, nižší než koncentrace iontů Ca2+ v nasyceném roztoku. Obr. 3 ukazuje, že s výjimkou Z1-T11/800-40 všechny pucolánové cementy zkouškou prošly, i když obsah aktivního SiOXNUMX. ₂ (podle EN 197-1) v kalcinovaných jílech byl menší než 25 hmot. % (viz tabulka 2). Výsledky získané metodou [6] ještě lépe charakterizují pucolánovou aktivitu kalcinovaných jílů. Kalcinovaný chloritanový jíl T11-800 měl podle [6] nejnižší množství aktivního Al a Si (viz tabulka 2) a v důsledku toho nízkou pucolánovou aktivitu.

Obr. 3. Výsledky stanovení pucolánové aktivity cementů obsahujících 40 hmotn. % kalcinovaného jílu dle EN 196-5 (8 dní)

Obrázek 4 znázorňuje vývoj pevnosti v tlaku podle EN 196-1 pro cementy se složkou Z1 v závislosti na době hydratace (2, 7 a 28 dní) a obsahu jílu v cementu. V každém z dílčích obrázků tečkovaná čára charakterizuje vypočítané hodnoty pevnosti získané s ohledem na prosté ředění CEM I. Pokud některá čára překročí tečkovanou čáru, značí to účast kalcinovaného jílu na tvorbě pevnosti.

Obr. 4. Závislost pevnosti v tlaku cementů CEM I na době hydratace (a–b – 2, 7 a 28 dní) a na obsahu jílu v cementu.

Jak se dalo očekávat, s rostoucím obsahem jílu v cementech se jejich pevnost v tlaku snižuje. Po 2 dnech hydratace jsou mezi údaji pro cementy s přídavkem různých jílů jen malé rozdíly. Jejich hodnoty pevnosti jsou pod teoretickou ředění a nenaznačují žádný příspěvek kalcinovaných jílů k pevnosti. Po 7 dnech hydratace začíná pucolánská reakce kalcinovaných jílů a jejich příspěvek k pevnosti se zvyšuje. Kalcinovaný jíl T10-800, který má podle práce [6] nejvyšší obsah aktivního Si a Al (viz tabulka 2), poskytuje nejvyšší hodnoty pevnosti pro cementy se Z1 ve stáří 7 a 28 dnů (viz obr. 4). Pevnost v tlaku všech pucolánových cementů ve stáří 28 dnů, s výjimkou těch, které obsahují T11-800, je vyšší než vypočítaná pevnost portlandského cementu s přihlédnutím k ředění. Kalcinovaný chloritanový jíl T11-800 je jediný, který obsahuje málo pucolánů (viz tabulka 2 a obr. 3), což vede k nejnižším hodnotám pevnosti po 7 a 28 dnech.

1. Potřeba vody u pucolánových cementů se zvyšuje s vysokým obsahem kalcinovaného jílu (s několika výjimkami). Typ portlandského cementu má jen malý vliv na potřebu vody u cementů obsahujících jíl, ale teplota vypalování jílu má velký vliv na měrný povrch kalcinovaného jílu a v důsledku toho na potřebu vody u pucolánového cementu.

2. Všechny zkoumané pucolánové cementy se 40 hmot. % kalcinovaného jílu, s výjimkou jednoho vzorku, prošly zkouškou pucolánové aktivity dle EN 196 5 a dle metody [6].

3. Jak se dalo očekávat, pevnost v tlaku pucolánových cementů klesá se zvyšujícím se obsahem kalcinovaných jílů. Mineralogické složení jílů a podmínky jejich kalcinace výrazně ovlivňují aktivitu Si a Al v pucolánových reakcích a v důsledku toho i příspěvek jílů k pevnosti cementu. Kalcinované jíly s vysokým obsahem aktivního Si a Al (podle [6]) poskytují vysoký příspěvek k pevnosti.

4. U cementů s 20 hmotnostními % kalcinovaného jílu lze dosáhnout třídy pevnosti 52,5 N dle EN 197-1 bez další optimalizace. U cementů se 40 hmotnostními % kalcinovaného jílu lze dosáhnout třídy pevnosti 42,5 N.

Projekt IGF (17930 N) společnosti VDZ gGmbH byl sponzorován Spolkovým ministerstvem hospodářství a energetiky s podporou Asociace průmyslového družstevního výzkumu v rámci propagačního programu Unie průmyslového výzkumu podporovaného německým Spolkovým sněmem.

1. Wild S., Khatib J., Jones A. Relativní pevnost, pucolánská aktivita a hydratace cementu v superplastifikovaném metakaolinovém betonu // Cement and Concrete Res. 1996. Sv. 26. S. 1537—1544.

2. Schulze SE, Rickert J. Pucolánická aktivita kalcinovaných jílů // 12. mezinárodní konference o nejnovějších pokrokech v technologii betonu a otázkách udržitelnosti (Prag, 2012). Publikace Amerického institutu pro beton SP-289. 2012, s. 277-287.

3. Fernandez R., Martirena F., Scrivener KL Původ pucolánové aktivity kalcinovaných jílových minerálů: Srovnání kaolinitu, illitu a montmorillonitu // Cement and Concrete Res. 2011. Sv. 41. S. 113-122.

4. He C., Osbäck B., Makovicky E. Pucolánové reakce šesti hlavních jílových minerálů: aktivace, hodnocení reaktivity a technologické efekty // Cement and Concrete Res. 1995. Sv. 25. S. 1691-1702.

5. Pierkes R., Schulze SE, Rickert J. Optimalizace cementů s kalcinovanými jíly jako doplňkovými cementovými materiály // 1. mezinárodní konference o kalcinovaných jílech pro udržitelný beton. Lausanne, 2015.

6. Surana M., Joshi S. Spektrofotometrická metoda pro odhad reaktivity pucolánových materiálů // Advances in Cement Res. 1988. N 1. P. 238-241.

7. Punktke W. Grundlagen für die Matrixoptimierung und Ausführung in der Praxis. Ostfildern: Technische Akademie Esslingen, 1991.

Toto číslo časopisu „Cement a jeho aplikace“ si můžete objednat nebo předplatit od kteréhokoli měsíce pomocí odkazu

Pucolánový cement je jedním z nejstarších stavebních materiálů. Historie tohoto typu cementu sahá až do dob starověkého Říma a starověkého Řecka. Tehdy se starověcí stavitelé naučili vyrábět pojivo, které bylo vysoce odolné a odolné vůči vlhkosti, přidáváním drcené sopečné horniny „pucolány“ do vápna.

Produkční technologie

Moderní pucolánový cement sdružuje skupinu speciálních cementů, které obsahují nejméně 35 % aktivních přísad. Zejména složení jednotky hmotnosti pucolánového cementu (GOST 31108-2003) zahrnuje následující složky:

• Portlandský cementový slínek: 65–80 %.
• Aktivní přísady (pucolana, popílek, pálená břidlice, mikrooxid křemičitý): 20–35 %.
• Pomocné přísady: 0-5 %.

Nejoblíbenějším a nejrozšířenějším typem pucolánového cementu je pucolánový portlandský cement, který se vyrábí v cementárnách s plným cyklem. Hlavní „spotřebitelské“ vlastnosti pucolánového cementu:

• Puzolánový cement má světlejší barvu než běžný portlandský cement pro všeobecné použití.
• Beton na bázi tohoto typu pojiva vydává během tuhnutí a tvrdnutí méně tepla. To je důležité při stavbě masivních konstrukcí v teplém období.
• Zvýšená odolnost vůči síranům a zvýšená odolnost vůči vodě.
• Nízké výrobní náklady ve srovnání s portlandským cementem pro všeobecné použití.
• Vysoká odolnost proti praskání.

Fyzikální a mechanické vlastnosti betonu na bázi nejoblíbenějšího pucolánového cementu CEM II / A-P 42,5N, regulované požadavky GOST 31108-2003:

Čtěte také: 8 technik pro texturovanou povrchovou úpravu stěn vlastníma rukama

• Pevnost v tlaku ve věku 28 dnů: 42,5–62,0 MPa (425–620 kgf/cm2).
• Pevnost v ohybu: 6,8 MPa (68 kgf/cm2).
• Tuhnutí: začíná nejdříve 1 hodinu po smíchání, končí 4,5 hodiny po smíchání.

Technologické schéma výroby pucolánového cementu je standardní. Podstata procesu spočívá v oddělené výrobě portlandského cementového slínku a oddělené výrobě (sušení) komplexu minerálních přísad.

Poté se slínek a přísady podrobí společnému mletí ve vícekomorových kulových sítech. Samostatné mletí slínku a přísad s následným mícháním se používá zřídka, pokud je vyžadována velká spotřeba cementu. Hlavně přímo na staveništích při výstavbě velkých objektů – velkých vodních děl.

Již ve starověku se vědělo, že smícháním vzdušného vápna s vulkanickým tufem lze získat hydraulicky tvrdnoucí pojivo. Dlouho před naším letopočtem Řekové používali tuf z ložiska Santorini k výrobě hydraulických roztoků stabilních ve sladké i mořské vodě a Římané používali vulkanický tuf z ložiska Pozzuoli. Takové přísady byly následně nazývány pucolány a cementy, které je obsahovaly, pucolánovými.

Vápeno-pucolánové cementy získané kombinovaným jemným mletím vzduchového nebo hydraulického vápna s aktivní minerální přísadou v malé dávce sádry se vyznačují pomalým tvrdnutím, nízkou pevností a nízkým odporem vzduchu. S příchodem portlandského cementu vápeno-pucolánové cementy postupně ztrácely svůj význam v hydrotechnice. V současné době je jejich průmyslová výroba extrémně omezená. Pucolánový portlandský cement obsahující aktivní minerální přísady se však široce používá.

Aktivní minerální přísady jsou anorganické přírodní a umělé materiály, které mají hydraulické a/nebo pucolánové vlastnosti.

Po smíchání v jemně mleté formě s hydratovaným vápnem a sádrou by po smíchání s vodou měly tvořit těsto schopné po předběžném vytvrzení na vzduchu dále tvrdnout pod vodou. Do složení cementů se zavádějí aktivní minerální přísady pro zlepšení jejich konstrukčních a technických vlastností. Přísady sedimentárního původu jsou diatomit, tripolis a opoka.

Mezi aktivní minerální přísady sopečného původu patří popel, tufy, pemza, vitrofyry a trasy. Jedná se o produkty sopečných erupcí, usazené v různých vzdálenostech od místa erupce a různě ochlazené; při rychlém ochlazování se z hornin rychle uvolňují plyny, což zvyšuje jejich pórovitost. V závislosti na následném vlivu atmosférických činitelů a stupni zhutnění se dělí na sypké popely – pucolány, horninovité pórovité – sopečné tufy a silně zhutněné odrůdy – trasy.

Pemza se vyznačuje porézní houbovitou strukturou, jedná se o expandované vulkanické sklo. Vitrofiry mají porfyritickou strukturu a skládají se ze 75-85 % z tmavého vulkanického skla. Obsahují také živce, křemen atd. Rychlé ochlazování hornin vyvržených ze sopek vede k jejich rychlému tvrdnutí, což přispívá k tvorbě vulkanického skla v nich. Obsahují také alkalické hlinitokřemičitany zeolitové povahy, krystaly živce, augitu atd. Někdy jsou minerály vitrifikované.

Mezi umělé přísady patří: křemičitý odpad získaný při extrakci oxidu hlinitého z jílu; umělé jíly a jílovité a uhlíkaté břidlice pálené ve vhodných keramických pecích nebo v samovolně vznícených odvalech hlušiny z dolů; popel, popílek a strusky získané při spalování určitých druhů paliv; vyznačují se převládajícím obsahem kyselých oxidů. Z těchto přísad GOST specifikuje pouze kyselý popílek; norma dále upravuje takové umělé přísady, jako jsou granulované strusky z vysokých pecí, a také belitové (nefelinové) kaly získané při komplexním zpracování nefelinů a obsahující až 80 % minerálu belit, částečně hydratovaného.

Aktivní minerální přísady Schopné chemické interakce s hydroxidem vápenatým; v křemelce a tripolu vstupuje do reakce oxid křemičitý obsažený v jejich složení. K. G. Krasilnikov, který studoval povrchové vlastnosti hydratovaného oxidu křemičitého a jeho interakci s hydroxidem vápenatým ve vodném prostředí, zjistil, že jednou z nejdůležitějších charakteristik je povaha povrchu oxidu křemičitého; struktura povrchové vrstvy je charakterizována uspořádáním tetraedrů Si04, které jsou pouze částečně spojeny s objemovou strukturou, a volné úhly těchto tetraedrů, které vystupují na povrch, jsou hydroxylové skupiny.

Reakce hydroxidu vápenatého s oxidem křemičitým začíná od povrchu zrn a postupně ovlivňuje hlubší vrstvy; vznikají hydrosilikáty tobermoritové skupiny CSH (B) s jasně vyjádřenou deskovitou strukturou krystalů. Někdy se kyselina křemičitá obsažená v sedimentárních horninách nazývá „aktivní“. Ve skutečnosti neexistuje aktivní ani neaktivní kyselina křemičitá. Například naše experimenty prokázaly, že jemně mletý křemenný písek vykazuje „aktivitu“ při interakci s hydroxidem vápenatým, a to zejména silně při mírně zvýšené teplotě (348 K).

Zaznamenali jsme, že deformace vznikající během mechanického rozptylu křemene narušují krystalickou strukturu povrchové vrstvy a do jisté míry ji amorfizují. V důsledku toho zničené křemenné vrstvy mají vysokou chemickou aktivitu, zejména ve vztahu k vodě, což se projevuje jejich zvýšenou rozpustností.

Již výše bylo uvedeno, že jíly a popílek jsou produktem výpalu jílových materiálů. Podle některých vědců vede výpal kaolinitových jílů v rozmezí 873-1073 K k rozkladu kaolinitu na oxid křemičitý a oxid hlinitý, podle jiných k tvorbě metakaolinitu. Bez ohledu na typ a složení výsledných produktů výpalu intenzivně interagují s hydroxidem vápenatým a bylo zjištěno, že v tomto případě vzniká dosud neznámá sloučenina – hydrogeničitan (hydrohlinitokřemičitan vápenatý) – 2CaO-AbO0-SiO03-02H8O, a s odpovídající koncentrací vápna i 20CaO-3SiO0a£2. Se zvyšující se teplotou výpalu jílových materiálů > 02 K klesá jejich kvalita jako aktivních přísad. Důležitý je také minimální obsah rozpustného oxidu hlinitého v nich. Například maximální přípustný obsah rozpustného oxidu hlinitého pro jíly je 7 %.

Povaha hydraulické aktivity vulkanických hornin se zdá být složitější. Oxid křemičitý a oxid hlinitý v nich lze považovat za potenciálně schopné interakce s hydroxidem vápenatým. To však závisí na jejich strukturních vazbách v hornině. Největší aktivitu má vulkanické sklo. Významnou roli v chemické vazbě hydroxidu vápenatého hrají alkalické hlinitokřemičitany (analcim – Na20-Al203-4Si02.2H20 atd.), což jsou zeolity a jsou schopny vyměňovat ionty alkalických kovů, které obsahují, za ionty dvojmocných kovů, zejména vápna. Jak je známo, taková iontová výměna změkčuje tvrdou vodu. Studie ukázaly, že výměnné reakce probíhají ve významné míře se zvýšením teploty na 313-323 K, přičemž až 85 % alkálií obsažených v hornině přechází do roztoku během jednoho roku.

Zvýšení pevnosti pucolánového portlandského cementu v průběhu času však nelze těmito reakcemi vysvětlit, protože při výměně alkalických iontů za ionty vápníku se zachovává krystalová mřížka zeolitu, a proto nelze očekávat takovou změnu jejich struktury, která by ovlivnila pevnost cementu. Působení hydroxidu vápenatého se projevuje nejen touto výměnnou reakcí. Předpokládá se, že dochází k narušení struktury zeolitu, v důsledku čehož oxid křemičitý a oxid hlinitý vážou hydroxid vápenatý a tvoří hydrosilikáty vápenaté a případně hydrohlinitokřemičitany vápenaté. Kvalita aktivních minerálních přísad bude také záviset na obsahu rozpustného oxidu hlinitého, tj. v tomto případě schopného interakce s vápnem.

Některé přísady sopečného původu obsahují až 8 % alkálií a popílek až 4–5 %.

Čtěte také: Technické vlastnosti drceného kameniva 40 – 70 a jeho použití

Pro získání fyzikálních a chemických charakteristik aktivních minerálních přísad je nutné použít metody chemické, petrografické, rentgenové strukturní a diferenční termické analýzy. Spolu s tím je nutné komplexní testování cementů získaných kombinovaným jemným mletím slínku a sádry s různým obsahem studované aktivní minerální přísady. Jsou studovány pevnostní ukazatele cementů s aktivními minerálními přísadami a jsou zjištěny jejich konstrukční a technické vlastnosti během tvrdnutí ve srovnání s původním portlandským cementem v roztocích a betonech.

Kde se používá pucolánový cement?

Vysoká odolnost vůči síranům a vysoká odolnost vůči vodě jsou určujícími faktory v oblasti použití tohoto typu cementu:

• Výstavba podvodních a podzemních prvků vodních staveb pracujících v podmínkách vymývání mořem a sladkou vodou: doky pro opravy lodí, ochranná mola, přehrady, zdymadla a hráze.
• Inženýrské sítě: kanalizační a vodovodní stavby.
• Výstavba tunelů, důlních šachet, podzemních nádrží.
• Výstavba zavlažovacích a odvodňovacích staveb na zasolených a bažinatých půdách.
• Výstavba monolitických nebo prefabrikovaných základů pro obytné a průmyslové budovy v podmínkách vystavení podzemní vodě s vysokým obsahem škodlivých nečistot.
• Výroba železobetonových výrobků technologií napařování.

Výrobci pucolánového cementu

Vzhledem k omezené a „specializované“ povaze jeho použití se na výrobu pucolánového portlandského cementu specializuje pouze omezený počet domácích i zahraničních cementáren, včetně:

• .
• Závod JSC “KAVKAZCEMENT”
• OJSC “VERCHNEBAKANSKÝ CEMENTÁRNÍK”.
• OJSC “KRASNOSELSKSTROYMATERIALY” (Běloruská republika).
• OJSC “BĚLORUSKÁ CEMENTÁRNA” (Běloruská republika).

V nadsázce je třeba poznamenat, že pucolánový cement by se měl používat v prostředí s vysokou vlhkostí. To znamená zajištění vysoké vlhkosti, při které cementový roztok získává svou typickou pevnost. V opačném případě technické vlastnosti konstrukcí vyrobených na bázi tohoto typu pojiva nebudou splňovat požadavky GOST a další základní spotřebitelské vlastnosti.

Poptávka po vodě

Puzolánový cement, jehož základem je diatomit a tripol, se vyznačuje zvýšenou potřebou vody, což vede ke zpomalení konečné doby tvrdnutí. Pro vytvoření cementové pasty se také zvyšuje potřebné množství kapaliny v závislosti na použitých minerálních aktivních prvcích. Jeho pokles je zaznamenán v přítomnosti tufových a trasových přísad ve složení.

Zvyšování potřeby vody je nežádoucí, protože přispívá k větší spotřebě tohoto typu cementu ve srovnání s ostatními. Přidání popílku nemění množství kapaliny potřebné k míchání. Lze jej míchat jak s betonovou směsí, tak se samotným cementem. Zároveň se kvalita materiálu nesnižuje, a to ani v případě, že je jeho část nahrazena popílkem.