PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Powiadomienia systemowe
  • Sesja wygasła!
  • Sesja wygasła!
  • Sesja wygasła!
  • Sesja wygasła!
Tytuł artykułu

Properties of mortars with Calcium Sulfoaluminate cements with the addition of Portland cement and limestone

Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Właściwości zapraw z cementów wapniowo siarczanoglinianowych z dodatkiem cementu portlandzkiego i wapienia
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
Calcium Sulfoaluminate cements (CSA) may be an alternative to Portland cements due to their very high early strength and more environmentally friendly production technology, however they are characterized by a short setting time and high cost. A possible solution to these problems is to mix CSA cement with other binders or additives. In order to test this possibility, CSA cement was mixed with Portland cement and limestone in the amount of 10, 20 and 30 wt. %. A hydration heat test was carried out in the first 72 hours after the components were mixed, measured were compressive and flexural strength after 1, 2, 7 and 28 days, and rheological properties, including early shrinkage. A negative interaction between CSA and CEM I 42.5R was observed, leading to deterioration of mechanical properties of the mortars. The study did not indicate a similar negative interaction between CSA cement and limestone.
PL
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.
Rocznik
Strony
425--435
Opis fizyczny
Bibliogr. 38 poz., il., tab.
Twórcy
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
Uwagi
Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-853599b1-f594-49f0-8eaf-46debf341a03
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.