Badanie dotyczące mikrostruktury zrównoważonych zapraw z cementu wieloskładnikowego

• Autorzy: Sekhar Chandra K. , Kumar Rathish P.

Identyfikatory

DOI

10.32047/cwb.2020.25.5.5

Warianty tytułu

EN

The study of the microstructure of sustainable composite cement-based mortars

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W ostatnich latach naukowcy zwracają szczególną uwagę na cementy z nieklinkierowymi składnikami głównymi w celu zmniejszenia negatywnego wpływu na proces globalnego ocieplenia. Badania przedstawione w niniejszej pracy obejmują badanie mikrostruktury zaczynów z cementu wieloskładnikowego, należącego do kategorii trójskładnikowych mieszanek cementowych składających się z cementu portlandzkiego i dodatków mineralnych: popiołu lotnego oraz granulowanego żużla wielkopiecowego, jako częściowego zamiennika cementu portlandzkiego. Rozpatrywane proporcje cementu, popiołu i żużla wynoszą odpowiednio 45%, 22% i 33%, co jest zgodne z normą indyjską IS 16415: 2015. Skuteczność wykorzystania cementów wieloskładnikowych w praktyce budowlanej wymaga zrozumienia zachowań i przemian fazowych zachodzących w trakcie ich hydratacji, co wpływa na właściwości końcowe materiału stwardniałego. Niniejszy artykuł opisuje zmiany fazowe po różnych okresach dojrzewania, tj. 3, 7, 14, 21, 28, 56 i 90 dni wraz z wytrzymałością zapraw z cementów portlandzkiego i wieloskładnikowego oraz badanie mikrostruktury. Stwierdzono, że początkowe tempo przyrostu wytrzymałości w cemencie wieloskładnikowym jest mniejsze w porównaniu z portlandzkim ze względu na wolniejsze tempo zachodzenia reakcji pucolanowej. Przyrost wytrzymałości zapraw z cementu portlandzkiego trwał do 28-go dnia, zaś w przypadku wieloskładnikowego trwał do 90 dni. Ostateczna wytrzymałość obu cementów po upływie 90 dni jest porównywalna.

EN

A significant attention is drawn by researchers in recent years towards cements with partial replacements of supplementary cementitious materials [SCM], to reduce the adverse effect of global warming. The research presented in this paper involves the microstructure study of composite cement [CC] which falls into the category of ternary blended cements, consisting of ordinary Portland cement [OPC] and SCMs: Fly Ash [FA] and Granulated Blast Furnace Slag [GBFS], as partial replacement of OPC. The proportion of OPC, FA, and GBFS considered are 45%, 22%, and 33% respectively which is in accordance with IS 16415: 2015. The efficacy of using the CC effectively in construction practice needs the understanding of the behaviour and phase transformations occurring during the process of hydration, which affects the strength and performance of mortars. This study examines the phase changes at different curing periods viz. 3,7,14,21,28,56 and 90 days, along with the strength of OPC and CC mortars as well as the microstructure investigation. As it was expected, the initial rate of strength gain of CC is lower, compared to OPC, due to the slow development of pozzolanic activity. The strength gain of OPC has practically obtained its class at 28 days but in CC it has continued till 90 days. The ultimate strengths of both the cements are quite comparable at the end of 90 days.

Słowa kluczowe

PL

zaprawa cementowa; cement wieloskładnikowy; cement mieszany; cement portlandzki; popiół lotny; żużel wielkopiecowy granulowany; mikrostruktura; rozwój zrównoważony

EN

cement mortar; composite cement; blended cement; Portland cement; fly ash; blast furnace slag; microstructure; sustainability

• Wydawca: Fundacja Cement, Wapno, Beton
• Czasopismo: Cement Wapno Beton
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 25, nr 5
• Strony: 390--403
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Sekhar Chandra K.

• Department of Civil Engineering, NIT Warangal, India

autor

Kumar Rathish P.

• Department of Civil Engineering, NIT Warangal, India

Bibliografia

• 1. A.A. Shubbar, H. Jafer, A. Dulaimi, K. Hashim, W. Atherton, M. Sadique, The development of a low carbon binder produced from the ternary blending of cement, ground granulated blast furnace slag and high calcium fly ash: an experimental and statistical approach.Constr. Build Mater. 187, 1051-1060 (2018).
• 2. C.B. Cheah, L.L. Tiong , E.P. Ng, C.W. Oo, The engineering performance of concrete containing high volume of ground granulated blast furnace slag and pulverized fly ash with polycarboxylate-based superplasticizer. Constr. Build. Mater. 202, 909-921 (2019).
• 3. Indian Brand Equity Foundation (IBEF) report on cement, January 2016.
• 4. P. Mhaskhe, P. D. Siwal, R. S. Ram, Report on fly ash generation at coal/lignite based thermal power stations and its utilization in the country for the year 2017-18, Central Electricity Authority (CEA), New Delhi, India (2018).
• 5. Indian minerals year book vol.II- Metals and alloys, 57th edition, Government of India, Ministry of Mines, Indian Bureau of Mines (2018).
• 6. IS 16415:2015, Indian Standard Specification for Composite Cement, Bureau of Indian Standards, New Delhi.
• 7. Q. Wang, P. Yan, G. Mi, Effect of blended steel slag-GBFS mineral admixture on hydration and strength of cement. Constr. Build. Mater. 35, 8-14 (2012).
• 8. J.S. Yeung, M.C. Yam, Y.L. Wong, 1-Year development trend of concrete compressive strength using Calcium Sulfoaluminate cement blended with OPC, PFA and GGBS. Constr. Build. Mater. 198, 527-536 (2019).
• 9. M. Sadique, H. Al Nageim, W. Atherton, L. Seton, N. Dempster, A new composite cementitious material for construction. Constr. Build. Mater. 35, 846-855 (2012).
• 10. Mo, K. H., Ling, T. C., Alengaram, U. J., Yap, S. P., & Yuen, C. W. (2017). Overview of supplementary cementitious materials usage in lightweight aggregate concrete. Constr. Build. Mater. 139, 403-418.
• 11. X. Fu, W. Hou, C. Yang, D. Li, X. Wu, Studies on high-strength slag and fly ash compound cement. Cem. Concr. Res., 30(8), 1239-1243 (2000).
• 12. N. Bouzoubaa, M.H. Zhang, V.M. Malhotra, Mechanical properties and durability of concrete made with high-volume fly ash blended cements using a coarse fly ash. Cem. Concr. Res. 31(10), 1393-1402 (2001).
• 13. C.D. Atiş, C. Bilim, Wet and dry cured compressive strength of concrete containing ground granulated blast-furnace slag. Build. Environm. 42(8), 3060-3065 (2007).
• 14. G. Li, X. Zhao, Properties of concrete incorporating fly ash and ground granulated blast-furnace slag. Cem. Concr. Comp. 25(3), 293-299 (2003).
• 15. M.L. Berndt, Properties of sustainable concrete containing fly ash, slag and recycled concrete aggregate. Constr. Build. Mater. 23(7), 2606-2613 (2009).
• 16. A. Gholampour, T. Ozbakkaloglu, Performance of sustainable concretes containing very high volume Class-F fly ash and ground granulated blast furnace slag. J. Clean. Prod. 162, 1407-1417 (2017).
• 17. L. Pu, C. Unluer, Durability of carbonated MgO concrete containing fly ash and ground granulated blast-furnace slag. Constr. Build. Mater. 192, 403-415 (2018).
• 18. IS 269:2015, Indian Standard Specification for Ordinary Portland Cement - specifications, sixth revision, Bureau of Indian Standards, New Delhi.
• 19. IS 383:2016, Indian Standard Specification for Coarse and Fine Aggregates for concrete, Bureau of Indian Standards, New Delhi.
• 20. IS 10080:1982, Indian standard specifi cation for vibration machine for standard cement mortar cubes, Bureau of Indian Standards, New Delhi.
• 21. IS 4031 (Part 6):2005, Indian Standard Specification for physical tests for hydraulic cement, Bureau of Indian Standards, New Delhi.
• 22. IS 4031 (Part 4):2005, Indian Standard Specification for Determination of consistency of standard cement paste, Bureau of Indian Standards, New Delhi.
• 23. K.L. Scrivener, Backscattered electron imaging of cementitious microstructures: understanding and quantification. Cem. Concr. Comp. 26(8), 935-945 (2004).
• 24. J. Tragardh, Microstructural features and related properties of self-compacting concrete. In Self-Compacting Concrete: Proceedings of the First International RILEM Symposium held in Stockholm, Sweden 13-14 September pp. 175-186 (1999).