Wpływ temperatury i dodatku popiołu lotnego krzemionkowego na proces hydratacji i właściwości cementu

• Autorzy: Tkaczewska Ewelina , Smaruń Marcin

Warianty tytułu

EN

Influence of temperature and addition of silica fly ash on hydration process and cement properties

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań dodatku popiołu lotnego krzemionkowego na właściwości cementu takie jak ciepło hydratacji, konsystencja normowa, początek czasu wiązania i wytrzymałość na ściskanie po 2, 7, 28 i 90 dniach. Wykorzystano popiół lotny ze spalania węgla kamiennego w jednej z polskich elektrowni węglowych. Dokonano charakterystyki właściwości fizycznych, składu chemicznego oraz właściwości pucolanowych tego popiołu. W oparciu o uzyskane wyniki badań wyciągnięto następujące wnioski: dodatek popiołu lotnego spowalnia proces hydratacji cementu, zwiększa wodożądność i początek czasu wiązania zaczynu cementowego oraz zmniejsza przyrost wytrzymałości początkowej zaprawy cementowej. Wzrost temperatury dojrzewania powoduje przyspieszenie reakcji w układzie popiół-cement, co w efekcie przyspiesza wyrównanie wytrzymałości zaprawy z dodatkiem popiołu w stosunku do wytrzymałości zaprawy bez dodatku.

EN

The paper presents the results of research on the addition of silica fly ash on cement properties such as heat of hydration, standard consistency, onset of setting time and compressive strength after 2,7,28 and 90 days. Fly ash from coal combustion in one of the Polish coal power plants was used. Physical properties, chemical composition and pozzolanic properties of this ash were characterized. Based on the obtained test results, the following conclusions were drawn: the addition of fly ash slows down the cement hydration process, increases the water content and the beginning of the cement paste setting time, and reduces the increase in the initial strength of the cement mortar. The increase in maturing temperature accelerates the reaction in the ash-cement system, which in effect accelerates the leveling of mortar strength with the addition of ash in relation to the strength of the mortar without the addition.

Słowa kluczowe

PL

popiół lotny krzemionkowy; produkcja cementu; konsystencja normowa; początek czasu wiązania; wytrzymałość na ściskanie

EN

silica fly ash; cement production; standard consistency; onset of setting time; compressive strength

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 71, nr 1
• Strony: 45--60
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz, rys., tab.

Twórcy

autor

Tkaczewska Ewelina

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Technologii Materiałów Budowlanych, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Smaruń Marcin

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Technologii Materiałów Budowlanych, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Kurdowski, W.: Chemia cementu i betonu, Wyd. Polski Cement/Wyd. Naukowe PWN, Warszawa, 2010.
• [2] Massazza, F.: Pozzolana and pozzolanic cements, in: P. Hewlett (Ed.), Lea’s Chem. Cem. Concr., 4th ed., Published by Elsevier Ltd., London, 2003, 471-635.
• [3] Tkaczewska, E.: Wpływ właściwości fizykochemicznych krzemionkowych popiołów lotnych na proces hydratacji cementu, Praca doktorska, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, 2007.
• [4] Lee, S. H., Sakai, E., Daimon, M., Bang, W. K.: Characterization of fly ash directly collected from electrostatic precipitator, Cem. Concr. Res., 29, (1999), 1791-1797.
• [5] Małolepszy, J., Tkaczewska, E.: Wpływ uziarnienia krzemionkowych popiołów lotnych na proces hydratacji i właściwości cementu, Cem. Wapno Bet., (2007), 296-302.
• [6] Tkaczewska, E., Małolepszy, J.: Wpływ popiołów lotnych ze współspalania węgla kamiennego i biomasy na proces hydratacji i właściwości cementu, materiały z IV Konf. „Dni Betonu Tradycja i Nowoczesność, Wisła 2006, Wydawnictwo Polski Cement Sp. z o. o, Kraków, 2006, 591–602.
• [7] Takemoto, K., Uchikawa, H.: Hydration of pozzolanic cement, Proc. 7th Int. Congr. Chem. Cem. Tema IV Puzolanas y Cenizas Volantes, Vol. 2, Paris, 1980, IV-2/1-IV-2/29.
• [8] Joshi, R. C., Malhotra, V. M.: Relationship between pozzolanic activity and chemical and physical characteristics of selected Canadian fly ashes, Proc. Symp. T - Fly Ash Coal Conversion By-Products II, Mater. Res. Soc., 65, (1985), 167-170.
• [9] Hubbard, F. H., Dhir, R. K., Ellis, M. S.: Pulverized-fuel ash for concrete: Compositional characterisation of United Kingdom PFA, Cem. Concr. Res., 15, (1985), 185-198.
• [10] Tkaczewska, E., Małolepszy, J.: Właściwości szkła w krzemionkowych popiołach lotnych, Cem. Wapno Bet., 29, (2009), 148-153.
• [11] Tkaczewska, E.: Wpływ składu chemicznego i więźby szkła popiołowego na właściwości cementu, Cem. Wapno, Bet., (2017), 328–336.
• [12] Tkaczewska, E., Sitarz, M.: The effect of glass structure on the pozzolanic activity of siliceous fly ashes, Phys. Chem. Glas. Eur. - J. Glas. Sci. Technol. Part B., 54 ,(2013) 89-94.
• [13] Bumrongjaroen, W., Swatekititham, S., Livingston, R. A., Schweitzer, J.: Synthetic glass models for investigating fly ash reactivity, in: Proc. 9th CANMET/ACI Int. Conf. Fly Ash, Silica Fume, Slag Nat. Pozzolans Concr., V. Malhotra (Ed.), American Concrete Institute, Warszawa, 2007, 227-242.
• [14] Giergiczny, Z.: Rola popiołów lotnych wapniowych i krzemionkowych w kształtowaniu właściwości współczesnych spoiw budowlanych i tworzyw cementowych, Monografia 325, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków, 2006.
• [15] Tkaczewska, E.: Effect of size fraction and glass structure of siliceous fly ashes on fly ash cement hydration, in: Proc. 13th Int. Congr. Chem. Cem. “Cementing a Sustain. Futur. Abstr. Proc., A. Palomo, A. Zaragoza, J. López Agüí (Eds.), Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja, Madrid, 2011, 295.
• [16] Tkaczewska, E., Małolepszy, J.: Hydration of coal-biomass fly ash cement, Constr. Build. Mater., 23, (2009), 2694-2700.
• [17] Fajun, W., Grutzeck, M. W., Roy, D. M.: The retarding effects of fly ash upon the hydration of cement pastes: the first 24 hours, Cem. Concr. Res., 15, (1985), 174-184.
• [18] Nocuń-Wczelik, W.: Heat evolution in hydrated cementitious systems admixtured with fly ash, J. Therm. Anal. Calorim., 65, (2001), 613-619.
• [19] Sakai, E., Miyahara, S., Ohsawa, S., Lee, S.-H., Daimon, M.: Hydration of fly ash cement, Cem. Concr. Res., 35, (2005), 1135-1140.
• [20] Ogawa, K., Uchikaw, H., Takemoto, K.: The mechanism of the hydration in the system C3S and pozzolan, Cem. Concr. Res., 10, (1980), 683-696.
• [21] Slanička, Š., Madej, J., Jakubeková, D.: DTA contribution to study of hydration fly ash - portland cement pastes, Thermochim. Acta., 93, (1985), 601-604.
• [22] Tkaczewska, E.: Właściwości cementów zawierających różne frakcje ziarnowe krzemionkowych popiołów lotnych, Drog. i Most., (2008), 47-80.
• [23] Erdoğdu, K., Türker, P.: Effects of fly ash particle size on strength of portland cement fly ash mortars, Cem. Concr. Res., 28, (1998), 1217-1222.
• [24] Małolepszy, J., Tkaczewska, E.: Wpływ frakcji ziarnowej popiołów lotnych na ich właściwości pucolanowe, Prace Komisji Nauk Ceramicznych PAN, Pol. Biul. Ceram. „Ceramika”, 91/2, (2005), 1143-150.
• [25] Tkaczewska, E.: Mechanical properties of cement mortar containing fine-grained fraction of fly ashes, Open J. Civ. Eng., 3, (2013), 54-68.
• [26] Payá, J., Borrachero, V., Peris-Mora, E., Aliaga, A., Monzó, J.: Improvement of Portland Cement/Fly Ash Mortars Strength Using Classified Fly Ashes, Stud. Environ. Sci., 60, (1994), 563-570.
• [27] Tkaczewska, E., Malolepszy, J.: The sulphate resistance of mortars made with fly ashes from co-burning bituminous coal and biomass, Silic. Ind., 74, (2009), 163-170.
• [28] Tkaczewska, E., Kłosek-Wawrzyn, E.: Wpływ jonów fosforanowych PO43- na proces hydratacji cementu, Cem. Wapno Bet., (2012), 401-408.