Influence of cement properties on rheology of fresh cement mortars without and with superplasticizer

• Autorzy: Gołaszewski J.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Sine qua non in workability of cement binder mixtures (mortars and fresh concretes) designing is the knowledge of the relationships between composition and constituents characteristics, and Theological parameters of mixture. Until recently the influence of cement properties on rheology of cement binder mixtures was considered to be of minor importance. At presents a number of research proves, that influence of cement properties on cement binder mixtures rheology may be significant. The paper present results of investigation on influence of cement specific surface, C₃A, Na₂O[eq] and SO₃ content in cement on Theological properties of mortars without and with different type superplasticizers addition. In order to obtain unequivocal relations, laboratory prepared cements were used. Rheology results have been evaluated according to the Bingham model. It was stated in literature that the relationships obtained for mortars can be used in controlling the workability of both mortars and fresh concrete. It was determined that Theological properties of mortars depend successively on: C₃A content in cement, specific surface of cement, Na₂O[eq] content in cement and interaction of these factors. No considerable influence of SO₃ content in cement on rheology of mortars was observed. The basic trends of influence of investigated cement properties on rheology of mortars are presented and discussed. The regression models of influence of cement properties on rheological parameters of mortars were developed. These models may be applied to choose appropriate cement or cement - superplasticizer from the workability point of view and what is more for designing workability of fresh cement binder mixtures.

PL

Warunkiem koniecznym do skutecznego kształtowaniu urabialności mieszanki na spoiwie cementowym (zaprawy lub mieszanki betonowej) jest określenie zależności pomiędzy charakterystykami jej składu i składnikowa jej parametrami reologicznymi. Wpływ właściwości cementu na reologię zapraw i mieszanek betonowych do niedawna traktowany był jako drugorzędny; szereg obecnie przeprowadzonych badań dowodzi jednak, że jest on bardzo znaczący. W referacie przedstawiono badania wpływu powierzchni właściwej cementu oraz zawartości C₃A, Na₂Oₑ i SO₃ w cemencie na właściwości reologiczne zapraw bez i z dodatkiem superplastyfikatorów SNF, SMF i PE. W celu uzyskania jednoznacznych zależności zastosowano cementy przygotowane laboratoryjnie, w których zmieniano tylko badane właściwości. Wpływ cementu na właściwości reologiczne zapraw charakteryzowano poprzez zmiany parametrów reologicznych modelu Binghama - granicy płynięcia i lepkości plastycznej. Ponieważ, jak to wykazano w literaturze, wyniki uzyskane na zaprawach pozwalają na przewidywanie zmian właściwości reologicznych mieszanek betonowych, określone w referacie zależności mogą być wykorzystane do kształtowania urabialności tak zapraw, jak i mieszanek betonowych. Ze względu na właściwości cementu parametry reologiczne mieszanek zależą przede wszystkim od zawartości C₃A w cemencie, a następnie od powierzchni właściwej cementu, zawartości Na₂Oₑ w cemencie oraz od interakcji tych czynników. W referacie omówiono ogólne tendencje wpływu tych właściwości cementu na parametry reologiczne zapraw. W badanym zakresie zmienności nie stwierdzono wpływu zawartości SO₃ w cemencie na właściwości reologiczne zapraw. Na podstawie analizy uzyskanych zależności opracowano modele regresyjne, opisujące wpływ właściwości cementu na parametry reologiczne zapraw. Modele te mogą być stosowane w praktyce do wyboru najlepszego ze względu na pożądane właściwości reologiczne mieszanki cementu oraz w projektowaniu urabialności mieszanek.

Słowa kluczowe

EN

cement; mortar; fresh concrete; rheology; superplasticizer; workability

PL

cement; zaprawa; mieszanka betonowa; reologia; superplastyfikator; urabialność

• Wydawca: Silesian University of Technology
• Czasopismo: Architecture Civil Engineering Environment
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 1, no. 4
• Strony: 49--66
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz.

Twórcy

autor

Gołaszewski J.

• Faculty of Civil Engineering, The Silesian University of Technology, Akademicka 5, 44-100 Gliwice, Poland,

Bibliografia

• [1] Szwabowski J.; Reologia mieszanek na spoiwach cementowych (Rheology of cement binders mixtures). Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 1999. (in Polish)
• [2] Aitcin P-C.; High Performance Concrete. EF&N SPON, London, 1998.
• [3] Neville A.M.: Właściwości betonu (Properties of Concrete). Polski Cement, Kraków, 2000. (in Polish)
• [4] Tattarsall G.H, Banfill P.F.G..; The rheology of fresh concrete. Pitman Books Limited, Boston, 1983.
• [5] Mark J.H., Gjørv O.E.; Effect of Gypsum-Hemi hydrate Ratio in Cement on Rheological Properties of Fresh Concrete. ACІ Materials Journal, Vol. 94, No. 2, 1997; p. 142-146.
• [6] Gjørv O.E.; Workability: A New Way of Testing. Concrete International, 1998; p. 57-60.
• [7] Giergiczny Z., Małolepszy J., Szwabowski J., Śliwiński J.; Cementy z dodatkami mineralnymi w technologii betonów nowej generacji (Cements containing mineral additives in new generation concrete technology). Wydawnictwo Instytut Śląski sp. z o.o. w Opolu, Opole, 2002. (in Polish)
• [8] Gołaszewski J., Szwabowski J.; Influence of superplasticizers on rheological properties of fresh cement mortars, Cement and Concrete Research, Vol. 34, 2003; p. 235-248.
• [9] Gołaszewski J.; Wpływ superplastyfikatorów na właściwości reologiczne mieszanek na spoiwach cementowych w układzie zmiennych czynników technologicznych. (Influence of superplasticizers on rheological properties of cement binder mixtures in the system of variable technological factors). Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Budownictwo z. 106, Gliwice, 2006. (in Polish).
• [10] Banfill P.F.G.; The rheology of fresh cement and concrete - a review. Proceeding of 11th International Cement Chemistry Congress, Durban, South Africa, 2003; p. 50-63.
• [11] Banfill P.F.G.; Rheology of Fresh Cement Pastes. Annual Transactions Of The Nordic Rheology Society, Vol. 5, 1997.
• [12] Ferraris Ch.E, Gaidis J.M.; Connection between the Rheology of Concrete and Rheology of Cement Paste. ACІ Materials Journal, Vol. 88, No. 4, 1992; p. 388-393.
• [13] Gołaszewski, J.; Rheology of mortars and rheology of fresh concrete. Cement Wapno Beton, No. 1, 2006; p. 17-28.
• [14] Grzeszczyk S.; Reologia zawiesin cementowych (Rheology of cement suspension). Studia z zakresu inżynierii nr 47, PAN, KILiW, IPPT, Warszawa; 1999. (in Polish)
• [15] Kurdowski W.; Chemia cementu (Chemistry of cement). Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1991. (in Polish)
• [16] Banfill P.F.G.; The rheology of fresh mortar. Magazine of concrete research, Vol. 43, No 154, 199, p. 113-21.
• [17] Workability and Rheology of Fresh Concrete: Compendium of Tests, RILEM Report 24, Ed. Bartos P.J.M, Sonebi M. and Tamimi A. K., RILEM Publications S.A.R.L, 2002.
• [18] Atenzi C, Massidda L., Sanna U.; Comparison between Theological models for Portland cement pastes. Cement and Concrete Research. Vol. 15, 1985; p. 511-519.
• [19] Papo A.; Rheological models for cement pastes. Materials and Structures, Vol. 21, 1988; 41-46.
• [20] Peukert S.; Cementy powszechnego użytku i specjalne: podstawy produkcji, właściwości i zastosowanie. (Common use and special cements: foundations of the production, properties and application). Polski Cement Sp. z o.o., Kraków, 1999. (in Polish)
• [21] Ramachandran V.S.; Concrete Admixtures Handbook. Properties, Science and Technology. 2nd Edn, Noyes Publications, Park Ridge, USA, 1995.
• [22] Kucharska L.; Traditional and modern admixtures reducing water content in concrete. Cement Wapno Beton, No. 2, 2000; p. 46-60.
• [23] Jiang S., Kim B-G., Aitcin P-C.:; Importance of adequate soluble alkali content to ensure cement/superplasticizer compatibility. Cement and Concrete Research. Vol. 29, 1999; p. 71-78.
• [24] Uchikawa H.; Function of organic admixture supporting high performance concrete. International RILEM Conference „The Role of Admixtures in High Performance Concrete”, Monterrey, Mexico 1999; 69-96.
• [25] Sugiyama T., Ohia A., Uomoto T.; The dispersing mechanism and applications of polycarboxylate-based superplasticizers. 11th International Congress on the Chemistry of Cement (ICCC) „Cement's Contribution to the Development in the 21st Century”, Durban, South Africa 2003; p. 560-568.