Beton z proszków reaktywnych z zastosowaniem cementu hutniczego

• Autorzy: Janus Grzegorz , Grzeszczyk Stefania

Identyfikatory

DOI

10.32047/CWB.2020.25.4.5

Warianty tytułu

EN

Reactive powder concrete with the blastfurnace slag cement

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań betonu z proszków reaktywnych [BPR], otrzymanego z wykorzystaniem cementu hutniczego CEM III/A 42,5 N LH/HSR/NA zawierającego około 60 % mas. granulowanego żużla wielkopiecowego. Optymalizację składu mieszanki betonowej, mającą na celu uzyskanie największego stopienia upakowania cząstek w kompozycie, przeprowadzono w oparciu o krzywą optymalnego uziarnienia Funka. Mały stosunek wody do spoiwa równy 0,2, uzyskano poprzez stosowanie superplastyfikatora polikarboksylanowego. Wykazano, że jest możliwe uzyskanie, bez obróbki termicznej, betonu BPR z zastosowaniem cementu hutniczego, zawierającego 2,0% obj. włókien stalowych, o wytrzymałości na ściskanie około 200 MPa i wytrzymałości na zginanie 56,7 MPa, po 180 dniach dojrzewania. Nasiąkliwość tego betonu wynosi tylko 2,4%, a wyniki badań mrozoodporności, pozwalają ocenić mrozoodporność tego betonu jako bardzo dobrą wg normy SS 13 72 44. BPR ma zwartą mikrostrukturą, a zidentyfikowana faza C-S-H wykazuje mały stosunek C/S.

EN

The paper presents the results of tests of the reactive powder concrete [RPC] obtained from the CEM III/A 42.5 N LH/HSR/NA blast furnace slag cement, containing about 60 % of granulated blast furnace slag. The optimisation of the concrete mix composition, aimed at obtaining the largest particle packing in the composite, was carried out based on Funk’s optimal particle size distribution curve. A low water to binder ratio of 0.2 was obtained by using a superplasticiser based on polycarboxylates. It has been shown that it is possible to obtain, under normal conditions, RPC with the use of slag cement, containing 2.0% vol. of steel fibres, with a compressive strength of about 200 MPa and a flexural strength of about 57 MPa, after 180 days of curing. The water absorption of this concrete is only 2.4%, and the results of freeze-thaw resistance tests allow to assessing the freeze-thaw resistance of this concrete as very good, according to the standard SS 13 72 44. RPC has a compact microstructure and the identified C-S-H phase shows a low C/S ratio.

Słowa kluczowe

PL

beton z proszków reaktywnych; cement hutniczy; mikrostruktura; wytrzymałość na zginanie; wytrzymałość na ściskanie; nasiąkliwość; mrozoodporność; skład fazowy; konsystencja

EN

reactive powder concrete; blast-furnace cement; strength; microstructure; compressive strength; flexural strength; water absorption; frost resistance; phase composition; consistence

• Wydawca: Fundacja Cement, Wapno, Beton
• Czasopismo: Cement Wapno Beton
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 25, nr 4
• Strony: 306--315
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Janus Grzegorz

• Opole University of Technology, Faculty of Civil Engineering and Architecture, Opole, Poland
• Łukasiewicz Research Network - Institute of Ceramics and Building Materials, Material, Process and Environmental Engineering Division, Opole, Poland

autor

Grzeszczyk Stefania

• Opole University of Technology, Faculty of Civil Engineering and Architecture, Opole, Poland

Bibliografia

• 1. L. Venkata Naga Raja, S.T. Sujatha, Study on Properties of Modified Reactive Powder Concrete, IJERT 3 (10), 937-940 (2014).
• 2. P. Richard, M. Cheyrezy, Composition of reactive powder concretes. Cem. Concr. Res. 25 (7), 1501-1511 (1995).
• 3. T. Zdeb, Influence of the physicochemical properties of Portland cement on the strength of reactive powder concrete. Proc. Eng. 108, 419-427 (2015).
• 4. M. Cheyrezy, V. Maret, L. Frouin, Microstructural analysis of RPC (Reactive Powder Concrete). Cem. Concr. Res. 25 (7), 1491-1500 (1995).
• 5. J. Ma, M. Orgass, N.V. Tue, F. Dehn, D. Schmidt, Comparative Investigations on Ultra-High Performance Concrete with and without Coarse Aggregates., LACER 9 (2004).
• 6. P. C. Aïtcin, Ultra high strength concrete, in Science and Technology of Concrete Admixtures, Woodhead Publishing, 503-523 (2015).
• 7. T.P. Chang, B. T. Chen, J. J. Wang, C. S. Wu, Concrete Repair, in Rehabilitation and Retrofitting, Taylor & Francis Group, 1203-1208 (2009).
• 8. S. Allena, C. M. Newtson, Ultra-high strength concrete mixtures using local materials. JCEA 4 (41), 322-330 (2011).
• 9. A. Cwirzen, V. Penttala, C. Vornanen, Reactive powder based concretes: Mechanical properties, durability and hybrid use with OPC. Cem. Concr. Res. 38 (10), 1217-1226 (2008).
• 10. G. Herold, H. S. Müller, Second International Symposium on Ultra High Performance Concrete, 685-694 (2004).
• 11. P. Yanzhou, Z. Jun, L. Jiujan, K. Jin, W. Fazhou, Study on the deterioration mechanism of cement-based materials in acid water containing aggressive carbon dioxide. Constr. Build. Mater. 101, 482-487 (2015).
• 12. H. So, H. Jang, J. Khulgadai, H-y. So, Mechanical properties and microstructure of reactive powder concrete using ternary pozzolanic materials at elevated temperature. ESCE J. Civ. Eng. 19 (4), 1050-1057 (2015).
• 13. M. Helmi, M.R. Hall, L.A. Stevans, S.P Rigby, Effects of high-pressure/temperature curing on reactive powder concrete microstructure formation. Constr. Build. Mater. 105, 554-562 (2016).
• 14. A. Zenati, K. Arroudj, M. Lanez, M. N. Oudjit, Influence of cementitious additions on rheological and mechanical properties of reactive powder concretes. Phys. Proc. 2, 1255-1261 (2015).
• 15. H. Pan, J. Peng, Y. Tai, Ch. Chang. Static-Dynamic Properties of Reactive Powder Concrete with Blast Furnace Slag. Appl. Mech. Mater. 82, 100-115 (2011).
• 16. H. Yazici, M. Y. Yardimci, H. Yigiter, S. Aydin, S. Turkel, Mechanical properties of reactive powder concrete containing high volumes of ground granulated blast furnace slag. Cem. Concr. Compos. 32, 639-648 (2010).
• 17. H. Yazici, M. Y. Yardimci, S. Aydin, A. S. Karabulut, Mechanical properties of reactive powder concrete containing mineral admixtures under different curing regimes. Constr. Build. Mater. 23, 1223-1231 (2009).
• 18. H. Yazici, H. Yigiter, A. S. Karabulut, B. Baradan, Utilization of fly ash and ground granulated blast furnace slag as an alternative silica source in reactive powder concrete. Fuel 87, 2401-2407 (2008).
• 19. Kumar, A. Udaya Rao, N. Sabhahith, IJSER, 4 (5), 203-206 (2013).
• 20. R. S. Edwin, M. Schepper, E. Gruyaert, N. Belie, Proccedings of the 2nd Makasar International Conference on Civil engineering, 203-208 (2015).
• 21. R. S. Edwin, E. Gruyaert, J. Dils. N. Belie, Influence of Vacuum Mixing on the Carbonation Resistance and Microstructure of Reactive Powder Concrete Containing Secondary Copper Slag as Supplementary Cementitious Material (SCM). Proc. Eng. 171, 534-542 (2017).
• 22. J. Funk, D. Dinger, Predictive process control of crowded particulate suspensions - applied of ceramic manufacturing. Kluver Academic Publishers- Boston/Dorbrecht/London (1994).
• 23. T. Zdeb, J. Śliwiński, The influence of selected material and technological factors on mechanical properties and microstructure of reactive powder concrete (RPC).Arch. Civ. Eng. 57 (2), 227-246 (2011).
• 24. S. Grzeszczyk, A. Matuszek-Chmurowska, Badania betonów z proszków reaktywnych. Biuletyn WAT 67 (1), 127-140 (2018).
• 25. S. Grzeszczyk, A. Matuszek-Chmurowska, R. Černý, E. Vejmelková, Microstructure of reactive powder concrete. Cement Wapno Beton 23 (1), 1-15 (2018).
• 26. S. Ahmad, A. Zubair, M. Maslehuddin, Effect of key mixture parameters on flow and mechanical properties of reactive powder concrete. Constr. Build. Mater. 99, 73-81 (2015).
• 27. W. Kurdowski, C-S-H, state of art. Part 1. Cement Wapno Beton 13 (4), 258-268 (2008).
• 28. A. Nonat, C-S-H and concrete properties. Cement Wapno Beton 15 (6), 315-326 (2010).
• 29. H.F.W. Tsaylor, Cement Chemistry, Academic Press, London 1990.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).