Analysis of the effect of various types of limestone as a main constituent of cement on the chosen properties of cement pastes and mortars

• Autorzy: Gołaszewski J. , Cygan G. , Gołaszewska M.

Identyfikatory

DOI

10.2478/ace-2019-0035

Warianty tytułu

PL

Analiza wpływu różnych rodzajów wapienia jako składnika głównego cementu na wybrane właściwości zaczynów i zapraw

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article is an attempt to compare the impact of the use of various types of limestone as the main constituent of cement on selected mortar properties. Four different limestones were added in amount of 15, 30, 40% to CEM I 42.5 R to obtain limestone cemens. Rheological properties (yield stress, plastic viscosity) of fresh mortar, tensile and compressive mortar strength, early shrinkage, and drying shrinkage were tested. Obtained results indicate that both tensile and compressive strength decreases with the increase of the limestone content in cement. Limestone can worsen or improve workability, depending on distribution of limestone grains. The addition of limestone increases the early shrinkage, but reduces the shrinkage after 28 days. Studies show that the granulation of limestone plays an important role in determining the influence of limestone on mortar properties.

PL

Mączki wapienne są stosowane szeroko w budownictwie, między innymi jako składnik główny cementu. Mączki wapienne kształtują właściwości kompozytów cementowych poprzez kilka mechanizmów. Pierwszym jest efekt wypełnienia związany głównie z ich uziarnieniem. Oprócz tego zastąpienie części klinkieru wapieniem powoduje wzrost efektywnego stosunku wodno-cementowego, w efekcie czego ziarna klinkieru portlandzkiego (cementu) mają dostępne więcej wody do procesu hydratacji. Drobne ziarna wapienia zapobiegają także aglomeracji produktów hydratacji wokół ziaren klinkieru, w efekcie woda ma łatwiejszy dostęp do niehydratyzowanych części ziaren cementu przez dłuższy okres niż w przypadku cementów portlandzkich bez dodatku wapienia. Drobniejsze od klinkieru ziarna wapienia mogą także działać jako zarodki krystaliczne, które przyspieszają proces hydratacji, w głównej mierze glinianów wapniowych. Wapień nie ma właściwości pucolanowych czy hydraulicznych, a jego wpływ na wytrzymałość na ściskanie cementu jest niewielki. Generalnie wytrzymałość na ściskanie zmniejsza się co jest związane z efektem rozcieńczenia. Wpływ wapienia na niektóre właściwości cementów wapiennych, m.in. czas wiązania oraz właściwości reologiczne, jest jednak niejednoznaczny. Celem przeprowadzonych badań było więc sprawdzenie jak różne rodzaje wapienia wpływają na wybrane właściwości zaczynów i zapraw z cementem z wapieniem jako składnikiem głównym.

Słowa kluczowe

EN

limestone; cement; mortar; rheology; shrinkage; mechanical properties

PL

wapień; zaprawa; cement; reologia; skurcz; właściwości mechaniczne

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 65, nr 3
• Strony: 75--86
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Gołaszewski J.

• Silesian University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Gliwice, Poland

autor

Cygan G.

• Silesian University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Gliwice, Poland

autor

Gołaszewska M.

• Silesian University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Gliwice

Bibliografia

• 1. R. Derabla, M. L., Benmalek, “Characterization of heat-treated self-compacting concrete containing mineral admixtures at early age and in the long term”. Construction and Building Materials, 66, 787-794, 2014.
• 2. S.A. Rizwan, T.A. Bier, ”Blends of limestone powder and fly-ash enhance the response of self-compacting mortars” Construction and Building Materials 27, 398-403, 2012
• 3. B. Felekoglu, “Utilisation of high volumes of limestone quarry wastes in concrete industry (self-compacting concrete case)” Resources, Conservation & Recycling, 51, 770-791, 2007
• 4. P., Boos, R., Haerdtl, “Experience report Portland limestone cement”, 2004.
• 5. A.R. Mohamed, M. Elsalamawy, M. Ragab, “Modeling the influence of limestone addition on cement hydration”, Alexandria Engineering Journal, 54, 1-5, 2015
• 6. B. Lothenbach, G. Le Saout, E. Gallucci, K. Scrivener, “Influence of limestone on the hydration of Portland cements”, Cement and Concrete Research 38, 848-860, 2008.
• 7. A.M. Diab, A.E.M.A. Elmoaty, A.A. Aly, “Long term study of mechanical properties, durability and environmental impact of limestone cement concrete”, Alexandria Engineering Journal, 55, 1465-1482, 2016
• 8. A.A. Ramezanianpour, E. Ghiasvand, I. Nickseresht, M. Mahdikhani, F. Moodi, “Influence of various amounts of limestone powder on performance of Portland limestone cement concretes” Cement and Concrete Composites, 31, 715-720, 2009
• 9. K. Celik, C. Meral, A.P. Gursel, P. Kumar Mehta, A. Horvath, P.J.M. Monteiro, “Mechanical properties, durability, and life-cycle assessment of self-consolidating concrete mixtures made with blended portland cements containing fly ash and limestone powder”, Cement and Concrete Composites, 56, 59-72, 2015
• 10. L. Courard, D. Herfort, Y. Villagran, “Raport: Performances of limestone modified Portland cement and concrete”, RILEM, 2016
• 11. M. Piechówka, Z. Giergiczny, (2011). „Wpływ kamienia wapiennego na właściwości reologiczne zaczynu cementowego” Budownictwo, Technologie, Architektura, 1, 58-61, 2011.
• 12. European standard EN 1015-3:2000 Methods of test for mortar for masonry. Determination of consistence of fresh mortar (by flow table)
• 13. European standard EN 196-1:2016: Methods of testing cement. Determination of strength
• 14. EN 12617-4:2004 Products and systems for the protection and repair of concrete structures. Test methods. Determination of shrinkage and expansion.
• 15. EN 196-3:2016: Methods of testing cement. Part 3, Determination of setting times and soundness.
• 16. N. Roussel, “Understanding the rheology of concrete”, Woodland, 2011.
• 17. G. Tattersall, P. F. G. Banfill. The Rheology of Fresh Concrete, Pitman Books Limited, Boston 1983
• 18. L. Courard, F. Michel, “Limestone fillers cement based composites: Effects of blast furnace slags on fresh and hardened properties”, Construction and Building Materials, 51, 439-445, 2014
• 19. J. Gołaszewski, T. Ponikiewski, G. Cygan, M. Gołaszewska, „Laser System for Testing Early Shrinkage of Concrete Elements” Transactions of the VŠB, 16(2), 25-34. 2016
• 20. S. Chłądzyński, A. Garbarcik, „Cementy wieloskładnikowe w budownictwie” Stowarzyszenie Producentów Cementu, Kraków. 2008 (in Polish)

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).