Пуццолановый портландцемент производится с использованием натуральных активных минеральных добавок, обычно называемых пуццоланами.

В зависимости от минералогического состава исходного клинкера в пуццолановых портландцементах различают пуццолановый портландцемент и сульфатостойкий пуццолановый портландцемент. Для производства пуццоланового портландцемента используют обычный портландцементный клинкер, а сульфатостойкий пуццолановый портландцемент производят на основе сульфатостойкого клинкера нормированного минералогического состава, в котором содержание трехкальциевого алюмината не должно превышать 8%.

Содержание активных минеральных добавок в пуццолановых портлановых цементах, таких как обожженная глина, глижа и топливная зола, в расчете на цементную массу должно быть не менее 25 и не более 40%. Смесь не должна содержать более трети добавок осадочного происхождения.

Из представленных данных следует, что по мере увеличения активности добавки оптимальный предел ее содержания в цементе снижается.

Отверждение пуццоланового портландцемента условно разделяют на два процесса. Во время первичного процесса клинкерная часть цемента затвердевает а вторичный процесс характеризуется более глубоким твердением за счет взаимодействия продуктов гидратации клинкерной части с гидравлической добавкой.

При затвердевании клинкерной части образуются гидраты силикатов, алюминатов и ферритов кальция, а также свободная известь в виде гидрата оксида кальция, выделяющаяся при гидролизе трехкальциевого силиката.

Образующийся гидросиликат кальция имеет низкую основность, очень медленно кристаллизуется и находится в газообразном состоянии, что определяет ряд технических состояний бетонов с пуццолановым портландцементом.

Однако действие гидравлической присадки еще не исчерпано. По данным лаборатории SUMAB, добавки также реагируют с гидроалюминатом трикальция и гидросиликатом дикальция с образованием менее основных или более сложных соединений кальция.

Однако повышенная скорость гидратации клинкерных минералов не приводит к более быстрому увеличению прочности пуццоланового портландцемента по сравнению с обычным цементом и характеризуется медленным твердением, особенно в начальной фазе. Это объясняется тем, что активная часть цемента – зерна клинкера – разбавлена ​​веществом, не имеющим способности затвердевать самостоятельно. В этом отношении им требуется больше времени, чтобы срастись в прочный монолит. Исследования лаборатории SUMAB подтверждают медленное увеличение прочности пуццоланового портландцемента на начальном этапе твердения. Однако в дальнейшем этот недостаток существенно компенсируется и на 28-е сутки прочность пуццоланового портландцемента сравнивается с прочностью портландцемента, а затем и превосходит его, когда твердение происходит во влажной среде. Способность пуццоланового портландцемента резко повышать прочность в более позднем возрасте объясняется образованием дополнительного количества клеящего вещества за счет взаимодействия добавки с гидратами клинкерных минералов, уплотняющими структуру цементного камня.

Действие гидравлической добавки основано на поглощении извести, выделяемой клинкером при его гидратации. Поэтому процент добавки напрямую зависит от содержания в клинкере минерала, выделяющего при гидратации щелочной кальций. Известно, что одним из таких минералов является силикат трикальция. Чем выше его содержание в клинкере, тем больше гидравлических добавок можно ввести без ущерба для прочности цемента.