Właściwości zapraw z cementów wapniowo siarczanoglinianowych z dodatkiem cementu portlandzkiego i wapienia

Autor

DOI:

https://doi.org/10.24425/ace.2021.137177

Abstrakt

Potrzeba zmniejszenia śladu węglowego stała się jednym z głównych problemów przemysłu cementowego ze względu na wysoką produkcję dwutlenku węgla w procesie spalania klinkieru portlandzkiego, która wynosi od 0,6 do 0,8 tony CO2 na 1 tonę klinkieru portlandzkiego. Sytuacja ta stwarza zapotrzebowanie na mniej popularne klinkiery, takie jak cement CSA (cement wapniowo siarczanoglinianowy). Cement CSA charakteryzuje się krótkim czasem wiązania, wysoką wytrzymałością początkową i niskim skurczem, a podczas jego produkcji emitowane jest mniej CO2 w porównaniu z klinkierem OPC. Jednakże wysoki koszt cementu CSA zachęca do mieszania CSA z innymi, tańszymi spoiwami lub nieklinkierowymi składnikami głównymi cementu. Celem prezentowanych badań było zatem zbadanie właściwości zapraw z użyciem cementu CSA zmieszanego ze zwykłym cementem portlandzkim CEM I 42,5R (OPC) lub wapieniem w ilości 10, 20 i 30% masy cementowej. Badano następujące właściwości: ciepło hydratacji w pierwszych 72 h od połączenia cementu z wodą, wczesny skurcz zaprawy w pierwszych 24 h, właściwości reologiczne, czyli granicę plastyczności i lepkość plastyczną świeżej zaprawy, a także wytrzymałość na ściskanie i zginanie po 1, 2, 3, 7 i 28 dniach. Zaprawy przygotowano na bazie normowej zaprawy wg EN 196-1, zawierającej 450g cementu, 1350g piasku normowego i o stosunku w/c wynoszącym 0,5. Ze względów technicznych stosunek w/c został zmieniony dla pomiarów reologicznych na 0,6.

Bibliografia

[1] Müller, N., Harnisch, J. “A blueprint for a climate friendly cement industry”, Rep. WWF-Lafarge Conserv. Partnership, 1-101, 2008.

[2] Skjærseth, J.B., Eikeland, P. “Corporate Responses to EU Emissions Trading: Resistance, Innovation or Responsibility?”, Taylor & Francis, 2016. https://doi.org/10.4324/9781315574301

[3] Favier, A., De Wolf, C., Schrivener, K., Habert, G., “A Sustainable Future for the European Cement and Concrete Industry: Technology assessment for full decarbonisation of the industry by 2050”, 2018. https://doi.org/10.3929/ethz-b-000301843

[4] Hawkins, P., Tennis, P.D., Detwiler, R., “The Use of Limestone in Portland Cement: A State-of-the-Art Review”, Portland Cement Association, USA, 2003.

[5] Li, N., Shi, C., Wang, Q., Zhang, Z., Ou, Z., „Composition design and performance of alkali-activated cements”, Mater. Struct. Constr. 50: 1-11, 2017 https://doi.org/10.1617/s11527-017-1048-0

[6] Al Horr, Y., Elhoweris, A., Elsarrag, E., “The development of a novel process for the production of calcium sulfoaluminate”, International Journal of Sustainable Built Environment 6: 734-741, 2017. https://doi.org/10.1016/j.ijsbe.2017.12.009

[7] Nguyen, K.-S., Nguyen-Ngoc, T.H., Nguyen-Phung, A.T., Do, Q.M. “Preparation of calcium sulfoaluminate cement from bauxite/red mud of Tan Rai - Lam Dong”, 7th International Conference Of Asian Concrete Federation. (ACF 2016), Hanoi, Vietnam, 2016.

[8] Chen, I.A., Hargis, C.W., Juenger, M.C.G. “Understanding expansion in calcium sulfoaluminate-belite cements”, Cement and Concrete Research. 42: 51-60, 2012 https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2011.07.010

[9] Madan Mohan Reddy, K., Srimurali, M., Bhaskar, M., Mohan Reddy K. “Characterization of calcium sulfoaluminate cement” 6(3): 1696-1698, 2014.

[10] Winnefeld, F., Kaufmann, J., “Concrete produced with calcium sulfoaluminate cement - a potential system for energy and heat storage”, 1st Middle East Conf. Smart Monit. Assess. Rehabil. Civ. Struct. 1-9, 2011.

[11] Ambroise, J., Péra, J., “Immobilization of calcium sulfate contained in demolition waste”, Journal of Hazardous Materials 151: 840-846, 2008 https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.11.076

[12] Imbabi, M.S., Carrigan, C., McKenna, S., “Trends and developments in green cement and concrete technology”, International Journal Sustainable Built Environment. 1:194-216, 2012. https://doi.org/10.1016/j.ijsbe.2013.05.001

[13] Miller, S.A., Horvath, A., Monteiro, P.J.M., “Readily implementable techniques can cut annual CO2 emissions from the production of concrete by over 20%” Environmental Research Letters. 11:1-7, 2016 https://doi.org/10.1088/1748-9326/11/7/074029

[14] Martin, L.H.J., Winnefeld, F., Müller, C.J., Lothenbach, B., “Contribution of limestone to the hydration of calcium sulfoaluminate cement”, Cement and Concrete Composites 62: 204-211, 2015 https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2015.07.005

[15] Pacheco-Torgal, F., Jalali, S., Labrincha, J., John, V.M., “Eco-Efficient Concrete”, Elsevier Science, 2013.

[16] Huang, T., Li, B., Yuan, Q., Shi, Z., Xie, Y., Shi, C. “Rheological behavior of Portland clinker-calcium sulphoaluminate clinker-anhydrite ternary blend”, Cement and Concrete Composites. 104:1-14, 2019 https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2019.103403

[17] Le Saoût, G., Lothenbach, B., Hori, A., Higuchi, T., Winnefeld, F. “Hydration of Portland cement with additions of calcium sulfoaluminates”, Cement and Concrete Research 43:81-94, 2013. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2012.10.011

[18] Chaunsali, P., Mondal, P. “Influence of Calcium Sulfoaluminate (CSA) Cement Content on Expansion and Hydration Behavior of Various Ordinary Portland Cement-CSA Blends”, Journal of the American Ceramic Society. 98: 2617-2624, 2015 https://doi.org/10.1111/jace.13645

[19] Zhang, J., Li, G., Ye, W., Chang, Y., Liu, Q., Song, Z., “Effects of ordinary Portland cement on the early properties and hydration of calcium sulfoaluminate cement”, Construction and Building Materials 186: 1144-1153, 2018 https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.08.008

[20] Pelletier-Chaignat, L., Winnefeld, F., Lothenbach, B., Müller, C.J., “Beneficial use of limestone filler with calcium sulphoaluminate cement”, Construction and Building Materials 26: 619-627, 2012 https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.06.065

[21] EN 196-1:2016: Methods of testing cement. Determination of strength,

[22] EN 196-11:2019-01-14 Methods of testing cement. Heat of hydration. Isothermal Conduction Calorimetry method,

[23] Li, P., Gao, X., Wang, K., Tam, V.W.Y., Li, W. “Hydration mechanism and early frost resistance of calcium sulfoaluminate cement concrete”, Construction and Building Materials 239:1-15, 2020 https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117862

[24] Li, W., Yu, J., Suhua Ma, Hu, Y., Ge, D., Shen, X., “The Properties And Hydration Of Portland Cement Containing Calcium Sulfoaluminate Cement” Ceramics-Silikáty. 62:364-373, 2018 https://doi.org/10.13168/cs.2018.0032

[25] Taylor, H.F.W., “Cement Chemistry, 2nd edition”, Academic Press, London, 1990.

[26] Lea, F.M., “The Chemistry of Cement and Concrete”, Chemical Publishing Co, USA, 1971.

[27] Kumar, A., Oey, T., Falzone, G., Huang, J., Bauchy, M., Balonis, M., Neithalath, N., Bullard, J., Sant, G., “The filler effect: The influence of filler content and type on the hydration rate of tricalcium silicate”, Journal of the American Ceramic Society 100:7, 2017 https://doi.org/10.1111/jace.14859

[28] Hargis, C.W., Telesca, A., Monteiro, P.J.M. “Calcium sulfoaluminate (Ye’elimite) hydration in the presence of gypsum, calcite, and vaterite”, Cement and Concrete Research. 65:15-20, 2014 https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2014.07.004

[29] Odler, I., “Special Inorganic Cements”, E & FN Spon, London, 2000

[30] Chaunsali, P., Mondal, P. “Influence of Calcium Sulfoaluminate (CSA) Cement Content on Expansion and Hydration Behavior of Various Ordinary Portland Cement-CSA Blends”, Journal of the American Ceramic Society 98: 2617-2624, 2015 https://doi.org/10.1111/jace.13645

[31] Gołaszewski, J., Cygan, G., Gołaszewska, M., “Analysis of the Effect of Various Types of Limestone as a Main Constituent of Cement on the Chosen Properties of Cemenet Pastes and Mortars”, Archives of Civil Engineering 65: 75-86, 2019. http://dx.doi.org/10.2478/ace-2019-0035

[32] Banfill, P.F.G., “Rheology Of Fresh Cement And Concrete”, Rheological Review 2006, 61-130, 2006.

[33] Gołaszewska, M., Giergiczny, Z. “Influence of limestone addition to cement on rheological properties of mortars”, Proc. 12th fib Int. PhD Symp. Civ. Eng., 2018.

[34] Bolte, G., “Zemente mit hohem Kalksteingehalt”, 19. Int. Baustofftagung, Weimar,: 405-415, 2018

[35] Biolzi, L., Cattaneo, S., Guerrini, G., Afroughsabet, V., “Sustainable concretes for structural applications” Research for Development, Springer, 249-261. 2020

[36] Matschei, T., Lothenbach, B., Glasser, F.P., “The role of calcium carbonate in cement hydration” 37:551-558, 2006 https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2006.10.013

[37] Hargis, C.W., Kirchheim, A.P., Monteiro, P.J.M., Gartner, E.M., “Early age hydration of calcium sulfoaluminate (synthetic ye’elimite, C 4A3S̄) in the presence of gypsum and varying amounts of calcium hydroxide”, Cement and Concrete Research. 48: 105-115, 2013 https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2013.03.001

[38] Winnefeld, F., Martin, L.H.J., Müller, C.J., Lothenbach, B., “Using gypsum to control hydration kinetics of CSA cements”, Construction and Building Materials 155: 154-163, 2017 https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.07.217

Opublikowane

2021-06-30

Jak cytować

Gołaszewski, Jacek, i Małgorzata Gołaszewska. „Właściwości Zapraw Z cementów Wapniowo Siarczanoglinianowych Z Dodatkiem Cementu Portlandzkiego I Wapienia”. Archives of Civil Engineering, t. 67, nr 2, czerwiec 2021, s. 425-3, doi:10.24425/ace.2021.137177.

Numer

Dział

Articles

Podobne artykuły

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> 

Możesz również Rozpocznij zaawansowane wyszukiwanie podobieństw dla tego artykułu.