Wytrzymałość betonu a pucolany
Jak zwiększyć trwałość i wytrzymałość betonu? Co to są pucolany, skąd biorą się pucolany i jaką funkcję pełnią w technologii betonu?
– Pucolany to materiał krzemionkowy lub krzemionkowo-glinowy, który w postaci drobnoziarnistej i w obecności wilgoci reaguje chemicznie z wodorotlenkiem wapnia, tworząc związki o właściwościach wiążących. Technologicznie bardzo istotną cechą materiałów pucolanowych jest ich rozdrobnienie oraz zawartość fazy szklistej – ich reaktywność rośnie wraz ze wzrostem rozdrobnienia oraz ilością amorficznej krzemionki. Pucolany mogą być pochodzenia naturalnego (np. popioły wulkaniczne, łupki opalowe, rogowce) lub przemysłowego (najczęściej pod postacią popiołów lotnych oraz mikrokrzemionki) – wyjaśnia Paweł Madej, kierownik Centrum Badania Betonów w Lafarge.
Jak odkryto pucolany?
Historia pucolan jako materiałów stosowanych w budownictwie sięga wiele lat wstecz. Już starożytni Grecy i Rzymianie odkryli bardzo korzystne właściwości pewnych osadów wulkanicznych, które drobno zmielone i zmieszane z wapnem oraz piaskiem dawały w efekcie bardzo mocne, a przede wszystkim bardzo trwałe zaprawy odporne na działanie wody morskiej. Pucolany swą nazwę zawdzięczają miejscowości Pozzuoli, z której pochodził materiał wulkaniczny o najlepszych właściwościach.
Skąd się biorą współczesne pucolany?
Obecnie, zgodnie z koncepcją zrównoważonego rozwoju w budownictwie, oraz w trosce o środowisko naturalne jako materiał pucolanowy bardzo szeroko stosowane są popioły lotne odzyskiwane z gazów spalinowych w elektrowniach opalanych węglem. Materiał taki ma postać drobnych, kulistych cząstek zbudowanych głównie z reaktywnych tlenków krzemu, glinu i żelaza.
Pucolany w technologii betonu
Pucolany jako materiał o pewnych utajonych właściwościach wiążących nie twardnieją samodzielnie po zmieszaniu z wodą, natomiast drobno zmielone, reagują z wodorotlenkiem wapnia w środowisku wodnym w temperaturze otoczenia. Produktem tej reakcji są trudnorozpuszczalne w wodzie uwodnione krzemiany wapnia, tzw. „faza CSH”, będąca również produktem hydratacji głównych minerałów klinkieru portlandzkiego – krzemianów wapnia. W wyniku reakcji cementu portlandzkiego z wodą, oprócz wspomnianej, cechującej się dużą wytrzymałością oraz trwałością „fazy CSH”, powstaje zawsze pewna ilość wodorotlenku wapnia. Związek ten jest stosunkowo dobrze rozpuszczalny w wodzie – będąc tym samym najmniej trwałą fazą w betonie, która dodatkowo objawia się w postaci białych wykwitów na powierzchniach betonowych elementów. Wpływa to ujemnie także na estetykę powierzchni betonowej.
Okres dojrzewania a trwałość i wytrzymałość betonu
– Wspomniana wcześniej zdolność materiałów pucolanowych do chemicznego wiązania wodorotlenku wapnia daje w rezultacie szereg korzystnych efektów. Wprowadzając do betonu czy zaprawy materiał pucolanowy całkowita zawartość wodorotlenku wapnia obniża się, podczas gdy w jego miejsce powstają dodatkowe ilości uwodnionych krzemianów wapnia. W rezultacie struktura stwardniałego materiału staje się bardziej zwarta tworząc beton o zwiększonej wytrzymałości oraz trwałości. Należy jednak pamiętać, że reakcja pucolanowa jest reakcją stosunkowo wolną i pozytywnych efektów należy spodziewać się po dłuższych czasach dojrzewania betonu. Z tego właśnie powodu nie można zapominać, że aby uzyskać maksymalne korzyści ze stosowania pucolan koniecznym jest zapewnienie wydłużonego okresu dojrzewania betonu – dodaje ekspert Lafarge
O Lafarge
Lafarge to światowy lider w produkcji materiałów budowlanych: cementu, kruszyw i betonu. Grupa Lafarge zatrudnia na świecie 68 000 pracowników w 64 krajach. W 2011 roku odnotowała sprzedaż na poziomie 15,3 mld euro. Innowacyjność jest jednym z priorytetów firmy, która aktywnie wspiera zrównoważone budownictwo i architektoniczną kreatywność. Międzynarodowa organizacja pozarządowa "Carbon Disclosure Project" już po raz drugi umieściła Lafarge wśród 10 najlepszych firm światowych, działających przeciwko globalnemu ociepleniu. W Polsce Lafarge prowadzi działalność od 1995 roku.
