Для студентов обучающихся по специальности «Производство строительных изделий и конструкций»

Минеральные вяжущие вещества

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Природными минеральными добавками осадочного происхождения являются диатомиты, трепелы, опоки и глиежи.

Диатомиты и трепелы по внешнему виду мало различаются и представляют собой легкие пористые малопрочные породы светло-серого или желтовато-серого цвета, окрашенные иногда в темные тона органическими примесями. Эти породы часто перемешаны с песком, глинами, карбонатными породами и т. п. Встречаются диатомиты и белого цвета (кисатибский). Средняя плотность диатомитов и трепелов (в кусках) в зависимости от степени уплотнения и содержания указанных примесей обычно колеблется в пределах 400—1000 кг/м3, причем у трепелов она выше, чем у диатомитов.

Опоки— более тяжелые и плотные породы со средней плотностью 1200—1600 кг/м3. Это уплотненные разновидности диатомитов и трепелов иногда значительной прочности.

Истинная плотность диатомитов, трепелов и опок колеблется в пределах 1,8—2,4 г/см3. Наименьшей плотностью обладают наиболее чистые диатомиты. Природная влажность этих пород значительно колеблется в зависимости от времени года, погоды и глубины залегания. У чистых рыхлых диатомитов и трепелов зимой и осенью влажность может достигать 30—40 и даже 50 °/о, снижаясь летом до 15—25 % (по массе сухого материала). Более плотные разновидности характеризуются меньшей влажностью. Искусственно высушенные диатомиты и трепелы в силу своей гигроскопичности при хранении в воздушной среде постепенно увлажняются до 5—10 % и более в зависимости от относительной влажности воздуха. Диатомиты и трепелы при размешивании с водой распускаются, давая диатомовое (трепелыюе) молоко или тесто.

Диатомитовые породы преимущественно состоят из мельчайших панцирей диатомовых водорослей (диатомей). Панцири диатомей размером 2—7 мкм представляют собой водную модификацию кремнезема —опала, содержащего до 10% воды. В нем могут присутствовать субмикроскопичесткие кристаллы (3-кристобалита.

Трепелы состоят в основном из скоплений мельчайших шариков вторичного водного кремнезема (опала) размером 2—5 мкм.

По мнению многих исследователей, трепелы образовались из диатомитов в результате метаморфизации под влиянием различных геологических факторов, что привело к разрушению и растворению панцирей в воде и образованию шариков из вторичного кремнезема.

Все рассматриваемые породы осадочного происхождения близки по химическому составу (табл. 23). Они содержат обычно (%): 70—90 кремнезема, 3—10 глинозема, 1—3 оксида кальция (в отдельных случаях до 10— 20), 1—3 щелочей, п. п. п. 2—8. Эти породы, часто в виде крупных месторождений, широко распространены в европейской части СССР, на Урале и в Сибири.

Глиежи представляют собой «горелые» породы, образовавшиеся в результате обжига межугольных глин при самовозгорании угля под землей. Глиежи по своим физическим и химическим свойствам подобны глинам, обожженным при 800—1000°С. Они характеризуются иногда неоднородностью, что необходимо учитывать при их использовании. В них может содержаться некоторое количество и несгоревшего топлива (до 2—3 %). Истинная плотность глиежей 2,4—2,7 г/см3, а средняя плотность (в куске) 1400—2500 кг/м3, прочность на сжатие в пределах 20—60 МПа. Большие залежи глиежей имеются в Кузнецком бассейне (Сибирь), в Узбекистане и других местах.

К природным минеральным добавкам вулканического происхождения относят вулканические пеплы, туфы, пемзы, трассы и др. При извержении вулканов из их кратеров, кроме изливающейся лавы, выбрасывается огромное количество раскаленных обломков горных пород разной величины и мельчайших пылевидных частиц лавы. Более крупные обломки выпадают на склонах вулканов, мельчайшие же частицы охлаждаются воздухом и осаждаются на землю в виде вулканического пепла. Если вулканический пепел сохраняет при этом землисто-рыхлое строение, то его часто называют пуццолаиой, если же он в результате вторичных процессов превращается в пористую камневидную породу, — то вулканическим туфом. Сильно метаморфизованные разновидности вулканических туфов, характеризующиеся значительной плотностью и прочностью, называют трассами, а застывшую, сильно поризованную выделившимися при охлаждении газами лаву — пемзой. Витрофиры представляют собой плотную каменную породу порфировой структуры, состоящую в основном из темного вулканического стекла, Большие количества вулканических пород встречаются в Армении и некоторых других районах СССР.

По химическому составу добавки вулканического происхождения состоят в основном из кремнезема и глинозема (70—90 %), в них присутствует небольшое количество СаО и MgO (2—4 %), щелочей Na20 и К20 (3— 8%) и гидратной воды, удаляемой при прокаливании (5—10%). По фазовому составу они представляют собой смесь частично аморфизованиого стекла (50—80%) и некоторых силикатов и алюмосиликатов, а также их гидратов в кристаллическом состоянии. Обычно в них содержатся и различные примеси.

Вулканические пеплы встречаются часто в виде смеси пылеватых частиц (меньше 0,15 мм) в количестве 60—65% и более, а также пемзовидиых частиц песка и щебня (0,15—70 мм) средней твердости. Туфы по размалываемости относятся к породам средней твердости, а трасы — к твердым.

Истинная плотность вулканических пород колеблется в пределах 2,3—2,6 г/см3. Средняя плотность туфов (в куске) равна 1200 — 1500, трассов—1800—2000 и пемзы — около 500 кг/м3.