ポゾラン

ポゾランは幅広い種類の珪質または珪質およびアルミナ質の材料であり、それ自体はセメント質の価値はほとんどまたはまったくありませんが、微粉化された形で、水の存在下で、常温で水酸化カルシウムと化学的に反応して、セメント質特性。ポゾランが水酸化カルシウムおよび水と反応する能力の定量化は、そのポゾラン活性を測定することにより得られます。 ポゾランは当然火山起源のポゾランを発生しています。

歴史

焼成石灰と細かく丸みを帯びた活性アルミノケイ酸塩材料の混合物は、古代世界の無機バインダーとして先駆けて開発されました。クレタ島のミノア文明の建築遺物は、消石灰と風呂、貯水槽、水道橋での防水レンダリングのための細かく粉砕されたポットシェッドの組み合わせの使用の証拠を示しています。古代ギリシア人による火山灰や凝灰岩などの火山性物質の意図的な使用の証拠は、ロードスの古代都市カメイロスで発見されたように、少なくとも紀元前500〜400年に遡ります。その後の数世紀に、この慣行は本土に広がり、最終的にローマ人に採用され、さらに発展しました。ローマ人は、ポッツオーリ（ナポリ）で最も有名なポッゾラン、そしてセグニ（ラティウム）で最も有名な近隣の地域で発見された火山の軽石と凝灰岩を使用しました。ドイツのトラなどの天然ポゾラン源が優先されましたが、自然の堆積物が地元で入手できない場合は、破砕セラミック廃棄物が頻繁に使用されました。パンテオンやポンデュガールなどポゾランライムモルタルとコンクリートを使用して建設されたいくつかの最も有名なローマの建物の例外的な寿命と保存条件は、ローマのエンジニアによって達成された優れた出来映えとバインダーの耐久性の両方を証明しています中古。

ポゾランの使用に関する実践的なスキルと知識の多くは、ローマ帝国の衰退で失われました。 De architecturaでVitruviusが説明したように、ローマの建築慣行の再発見も、ライムポゾランバインダーの再導入をもたらしました。特に、水中硬化の強度、耐久性、および水硬性により、16〜18世紀に人気のある建築材料になりました。 18世紀および19世紀に他の水硬性石灰セメント、そして最終的にはポルトランドセメントが発明された結果、ポゾランライムバインダーの使用が徐々に減少しました。

20世紀の間に、ポゾランをポルトランドセメントコンクリート混合物への添加物（技術用語は「補足セメント質材料」、通常「SCM」と略す）として使用することが一般的になりました。経済的および技術的側面と、ますます環境への懸念の組み合わせにより、いわゆる混合セメント、すなわち、かなりの量の補助セメント質材料を含むセメント（主に約20重量％、ポートランド高炉スラグでは80重量％以上）セメント）、21世紀の初めまでに最も広く生産され使用されているセメントの種類です。

ポゾラン材料

ポゾランの一般的な定義には、起源、組成、特性の点で大きく異なる多数の材料が含まれます。天然および人工（人工）材料の両方がポゾラン活性を示し、補助的なセメント材料として使用されます。人工ポゾランは、たとえばカオカオリンを熱活性化してメタカオリンを得るなど、故意に製造するか、石炭火力発電のフライアッシュなどの高温プロセスからの廃棄物または副産物として得ることができます。現在最も一般的に使用されているポゾランは、フライアッシュ、シリコン製錬からのシリカヒューム、反応性の高いメタカオリン、rice殻灰などのシリカが豊富な燃焼有機物残渣などの産業副産物です。それらの使用は、多くの国でしっかりと確立され規制されています。しかし、高品質のポゾラン副産物の供給は限られており、多くの地元の供給源はすでに十分に活用されています。確立されたポゾラン副産物に代わるものは、一方では考慮される産業副産物または社会廃棄物の範囲の拡大で、他方では天然に存在するポゾランの使用の増加で見られる。

天然のポゾランは特定の場所に豊富にあり、イタリア、ドイツ、ギリシャ、中国などの国でポートランドセメントへの追加として広く使用されています。火山ガラスがアルカリ水との相互作用によってゼオライトに変化した堆積物と同様に、火山灰と火山ガラスを主成分とする軽石が一般的に使用されています。堆積物起源の堆積物はあまり一般的ではありません。珪質珪藻微小骨格の蓄積によって形成された珪藻土は、ここでの重要な原料です。

つかいます

ポゾランをセメントとコンクリートに使用する利点は3つあります。 1つ目は、ポルトランドセメントの大部分を安価な天然ポゾランまたは産業副産物に置き換えることで得られる経済的利益です。第二は、ポルトランドセメントの生産中に放出される温室効果ガスに関連する混合セメントの環境コストの低下です。 3番目の利点は、最終製品の耐久性が向上することです。

ポゾランとポルトランドセメントの混合は、従来の生産プロセスでの干渉が制限されており、廃棄物（フライアッシュなど）を耐久性のある建設材料に変換する機会を提供します。

コンクリート混合物中のポルトランドセメントの40％の削減は、通常、ポゾラン材料の組み合わせに置き換えると実現可能です。ポゾランを使用すると、最終的な圧縮強度やその他の性能特性を大幅に低下させることなく、設定の制御、耐久性の向上、コストの削減、および汚染の削減が可能です。

硬化した混合セメントの特性は、バインダーの微細構造の発達、すなわち、反応生成物と細孔の両方の分布、種類、形状、寸法に強く関係しています。より高い圧縮強度、性能、およびより高い耐久性に関するポゾラン添加の有益な効果は、水酸化カルシウムが追加のCSHおよびCAH反応生成物を生成するために消費されるポゾラン反応に主に起因します。これらのポゾラン反応生成物は細孔を満たし、細孔サイズ分布または細孔構造の改善をもたらします。これにより、バインダーの透過性が低下します。

セメント強度へのポゾラン反応の寄与は、通常、ポゾラン活性に応じて、後の硬化段階で発達します。ブレンドセメントの大部分では、親のポルトランドセメントと比較して、初期強度が低くなっています。ただし、特にポルトランドセメントよりも細かいポゾランの場合、初期強度の低下は通常、希釈係数に基づいて予想されるものよりも小さくなります。これは、フィラー効果によって説明できます。フィラー効果では、小さなSCM粒子がセメント粒子間のスペースを埋めて、より高密度のバインダーになります。ポルトランドセメントの水和反応の加速は、初期強度の低下にも部分的に対応できます。

攻撃的な溶液の進入と有害作用に対する耐薬品性の向上は、ポゾランブレンドセメントの主な利点の1つです。ポゾラン配合バインダーの耐久性が向上したことにより、構造物の耐用年数を延ばすことができ、損傷した構造物を交換する費用のかかる不便な必要性が軽減されます。

耐久性が向上する主な理由の1つは、たとえば硫酸塩の攻撃によって引き起こされる有害な膨張反応に参加するために利用できる水酸化カルシウムの含有量が低いことです。さらに、バインダーの透過性が低下すると、塩素や炭酸塩などの有害なイオンの侵入が遅くなります。ポゾラン反応はまた、バインダーの細孔溶液を変えることにより、セメントと骨材間の膨張性アルカリシリカ反応のリスクを減らすことができます。溶液のアルカリ度を下げ、アルミナ濃度を上げると、凝集アルミノケイ酸塩の溶解が大幅に減少または抑制されます。