Пуццолана
Пуццолана или пуццуолана ( / ˌ p ɒ t s ( w ) ə ˈ l ɑː n ə / POT -s(w)ə- LAH -nə , Итальянский: [potts(w)oˈlaːna] ), также известный как пуццолановая зола ( лат .: pulvis puteolanus ), представляет собой природный кремнистый или кремнеземисто- глиноземистый материал, который реагирует с гидроксидом кальция в присутствии воды при комнатной температуре (ср. пуццолановую реакцию). ). В этой реакции гидрата силиката кальция образуются нерастворимые соединения и гидрата алюмината кальция, обладающие цементирующими свойствами. Название пуццолана происходит от одного из основных месторождений вулканического пепла, использовавшегося римлянами в Италии , в Поццуоли . Современное определение пуццолана включает в себя любой вулканический материал ( пемзу или вулканический пепел ), преимущественно состоящий из тонкого вулканического стекла , который используется в качестве пуццолана . Обратите внимание на разницу с термином «пуццолан», который не имеет никакого отношения к конкретному происхождению материала, в отличие от термина «пуццолан», который может использоваться только для пуццоланов вулканического происхождения, состоящих в основном из вулканического стекла .
Историческое использование
[ редактировать ]Пуццоланы, такие как санторинская земля, использовались в Восточном Средиземноморье с 500–400 гг. до н.э. Хотя пионерами стали древние греки, именно римляне в конечном итоге полностью развили потенциал известково-пуццолановых паст в качестве связующей фазы в римском бетоне, используемом для строительства зданий и подводных сооружений. Витрувий говорит о четырех типах пуццоланы: черной, белой, серой и красной, все из которых можно найти в вулканических районах Италии, таких как Неаполь . в соотношении два к одному Обычно его очень тщательно смешивали с известью непосредственно перед смешиванием с водой. Римский порт в Косе был построен из пуццолано-известкового бетона, который заливали под воду, по-видимому, используя длинную трубу, чтобы аккуратно укладывать его, не позволяя морской воде смешиваться с ним. Три пирса все еще видны сегодня, а подводные части в целом находятся в отличном состоянии даже спустя более чем 2100 лет.
Геохимия и минералогия
[ редактировать ]Основным пуццоланически активным компонентом вулканических пемз и пеплов является высокопористое стекло . [1] Легко изменяемая или высокореактивная природа этих пеплов и пемз ограничивает их распространение в основном недавно активными вулканическими областями. К этой группе принадлежит большинство традиционно используемых природных пуццоланов , то есть вулканическая пемза из Поццуоли , земли Санторина и бессвязные части немецкого трасса .
Химический состав пуццоланы изменчив и отражает региональный тип вулканизма . Поскольку SiO 2 является основным химическим компонентом, большинство неизмененных пемз и зол попадают в диапазон состава от промежуточного (52–66 мас. % SiO 2 ) до кислого (>66 мас. % SiO 2 ) для типов стеклообразных пород, определенных IUGS . основные (45–52 мас.% SiO 2 ) и ультраосновные (<45 мас.% SiO 2 ) пирокластики реже используются В качестве пуццоланов . Al 2 O 3 присутствует в значительных количествах в большинстве пуццоланов, Fe 2 O 3 и MgO присутствуют лишь в незначительных пропорциях, как и в типичных или более кислых типах пород. Содержание CaO и щелочей обычно умеренное, но может существенно варьироваться от пуццолана к пуццолану.
Минералогический состав неизмененных пирокластических пород определяется главным образом наличием вкрапленников и химическим составом материнской магмы . Основным компонентом является вулканическое стекло , обычно присутствующее в количествах более 50% масс. Пуццоланы, содержащие значительно меньше вулканического стекла , такие как трахиандезит из Вольвика (Франция) всего с 25 мас.%, менее реакционноспособны . [2] Помимо содержания стекла и его морфологии, связанной с удельной поверхностью по-видимому, влияют также дефекты и степень деформации стекла , на пуццолановую активность, . [3] Типичные сопутствующие минералы, представленные в виде крупных вкрапленников, относятся к плагиоклаза полевого шпата серии твердых растворов . В пирокластических породах , в которых щелочи преобладают над Ca, калиевый полевой шпат, такой как санидин или альбит, Na-полевой шпат. [4] найдены. Лейцит присутствует в богатых калием и бедных кремнеземом Latium пуццоланах. Кварц обычно присутствует в небольших количествах в кислых пуццоланах, тогда как пироксены и/или оливина вкрапленники часто встречаются в более основных материалах. ксенокристаллы или фрагменты горных пород, образовавшиеся во время сильных извержений Также встречаются и отложений. Цеолит , опал CT и глинистые минералы часто присутствуют в незначительных количествах как продукты изменения вулканического стекла. Хотя цеолитизация или образование опала CT в целом благоприятны для пуццолановой активности , образование глины отрицательно влияет на характеристики известково-пуццолановых смесей или смешанных цементов.
Современное использование
[ редактировать ]Пуццолана широко распространена в определенных местах и широко используется в качестве добавки к портландцементу в таких странах, как Италия, Германия, Кения, Уганда, Турция, Китай и Греция. побочными промышленными продуктами, По сравнению с пуццоланами, они характеризуются более широким диапазоном состава и большей изменчивостью физических свойств. Применение пуццолана в портландцементе в основном контролируется наличием подходящих месторождений на местном уровне и конкуренцией с доступными дополнительными вяжущими материалами в виде побочных продуктов промышленности. Отчасти из-за исчерпания последних источников и обширных имеющихся запасов пуццолана, отчасти из-за доказанных технических преимуществ разумного использования пуццолана, их использование, как ожидается, будет значительно расширено в будущем. [5]
Пуццолановая реакция
[ редактировать ]Пуццолановая реакция — это химическая реакция , которая происходит в портландцементе, содержащем пуццоланы . Это основная реакция, участвующая в римском бетоне, изобретенном в Древнем Риме . В основе пуццолановой реакции лежит простая кислотно-щелочная реакция между гидроксидом кальция (в виде портландита ) и кремниевой кислотой .
См. также
[ редактировать ]- Древнеримское использование в качестве подводного цемента
- Кесария Приморская , порт Ирода
- Остия Антика , порт Траяна.
- Гидрат силиката кальция (CSH)
- Цемент
- Обозначения химика-цементиста
- Конкретный
- Энергетически модифицированный цемент (ЭМС)
- Летучая зола
- Метакаолин
- портландцемент
- Пуццолан
- Пуццолановая реакция (главная страница)
- Пемза
- Зола рисовой шелухи
- Римский бетон
- Кремнеземный дым
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Людвиг, У.; Швите Х.Э. (1963). «Известковое соединение и новообразования в известково-трассовых реакциях». Земент-Калк-Гипс . 10 : 421–431.
- ^ Мортюре, Б.; Хорнайн Х.; Готье Э.; Регурд М. «Сравнение реакционной способности различных пуццоланов». Материалы VII Международного конгресса по химии цемента . IV : 110–115.
- ^ Мехта, ПК (1981). «Исследования смесей портландцементов, содержащих санторинскую землю». Исследования цемента и бетона . 11 (4): 507–518. дои : 10.1016/0008-8846(81)90080-6 .
- ^ «Натрий-полевошпатовый минерал» .
- ^ Дамтофт, Дж. С.; Лукасик Дж.; Герфорт Д.; Соррентино Д.; Гартнер Э.М. (2008). «Инициативы в области устойчивого развития и изменения климата». Исследования цемента и бетона . 38 (2): 115–127. doi : 10.1016/j.cemconres.2007.09.008 .
- Кук-ди-джей (1986) Натуральные пуццоланы. В: Свами Р.Н., редактор (1986) «Материалы для замены цемента» , издательство Surrey University Press, стр. 200.
- Макканн AM (1994) «Римский порт Косы» (273 г. до н.э.), Scientific American, Ancient Cities , стр. 92–99, автор: Анна Маргарита Макканн. Покрытия из гидравлического бетона «пуццоланового раствора» и 5 пирсов гавани Коса , маяка на 5 пирсе, схемы и фотографии. Высота города-порта: 100 г. до н.э.
- Снеллингс Р., Мертенс Г., Элсен Дж. (2012)Дополнительные вяжущие материалы. Обзоры по минералогии и геохимии 74: 211–278.