Активность природных минеральных добавок проявляется вследствие взаимодействия с известью при нормальных температурах растворимых стекловидных фаз, входящих в их состав. В этом классе природных активных минеральных добавок выделяют породы осадочного и вулканического происхождения.
К добавкам осадочного происхождения относят в основном трепел диатомит и опоки.
Диатомит - землистая, рыхлая или сцементированная кремнистая (опаловидная) белого, светло-серого или желтоватого цвета порода, состоящая более чем на 50% из панцирей диатомитовых водорослей (диатомий). Это породы морского происхождения, реже пресноводного (озерного). Диатомит содержит до 70-98% растворимого кремнезема и субмикроскопических кристаллов β-кристобалита, обладает большой пористостью, малой плотностью, высокими адсорбционными и теплоизоляционными свойствами. Генезис биохимический.
Трепел рыхлая или слабосцементированная легкая опаловая осадочная порода, отличающаяся от диатомитов малым содержанием или почти полным отсутствием органических остатков и состоящая из мелких округлых сферических опаловых, иногда халцедоновых частиц - глобул размером 0,01-0,001 мм, с примесью глинистых минералов, глауконита, кварца, полевых шпатов. Залежи трепела известны среди морских меловых отложений, а также среди третичных и каменноугольных. Эти породы, как правило, образуются в результате переотложений диатомитов.
Опока - микропористая порода, состоящая из аморфного кремнезема (опала) с примесью глинистого вещества, скелетных частей организмов (диатомий, радиолярий и спикул кремневых губок), зерен кварца, полевых шпатов, глауконита. Многие авторы считают опоку продуктом изменения диатомитов, спонголитов и трепелов, некоторые - относят к морским химическим образованиям.
Все породы осадочного происхождения близки по химическому составу, данные по некоторым месторождениям приведены на рис. 1.
Рис. 1. Химический состав и пуццолановая активность кислых минеральных пород осадочного и вулканического происхождения
Из приведенных данных видно, что эти породы содержат от 76 до 88% кремнезема, от 5 до 9% глинозема, не более 3% оксида кальция, не более 3% щелочей, не более 8% потерь при прокаливании, с активностью, обеспечивающей поглощение СаО свыше 300 мг на 1 г породы.
Пирогенные добавки представлены горелыми породами - глиежами и породами вулканического происхождения - пеплами, туфами, пемзами и трассами.
Глиежи представляют активные породы, образовавшиеся в результате обжига межугольных глин при 800-1000°С. Эти породы отличаются значительной неоднородностью, что нужно учитывать при их использовании. Они имеют плотность 2,4-2,7 г/см3, прочность этих пород составляет от 20 до 60 МПа. Большие залежи глиежа имеются в Кузнецком бассейне (Сибирь), в некотором количестве на Урале и в других местах, на территории угольных бассейнов.
Добавки вулканического происхождения представляют собой расплавы лавы, подверженные воздействию высоких температур, куски других пород и пепел. Если вулканический пепел сохраняет землисто-рыхлое строение, его называют пуццоланой, если в результате вторичных процессов пепел превращается в пористую камневидную породу - его называют вулканическим туфом. Сильно метаморфизированные туфы с высокой плотностью и прочностью называют трассами, а застывшую лаву - пемзой.
Витрофиры представляют собой плотную каменную породу порфировой структуры, состоящую в основном из темного вулканического стекла. Большая часть таких пород осталась на территории стран ближнего зарубежья, в Армении и Грузии.
По химическому составу все породы вулканического происхождения состоят на 70-90 % из кремнезема и глинозема, на 2-4 % из СаО и MgO, на 3-8% из щелочей и на 5-10 % из связанной воды, удаляемой при прокаливании. Эти породы на 50-80% представлены стеклом и после размола могут быть использованы как активные минеральные добавки.
