PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

The influence of total water-to-cement ratio on the mechanical properties of cementitious composites internally cured with polyacrylic superabsorbent polymers (SAP)

Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Wpływ całkowitego współczynnika woda-cement na właściwości mechaniczne kompozytów cementowych pielęgnowanych wewnętrznie poliakrylowymi polimerami superabsorpcyjnymi (SAP)
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
Superabsorbent polymers (SAP) allow for the introduction of changes to the pore network characteristics in cementitious composites and the course of binder hydration. Therefore, SAP addition contributes to significant changes in multiple properties of concrete. The effect of internal curing differs depending on its design process - the initial content of curing water in the concrete mix, polymer characteristics and water absorption properties, the state in which it’s added (non-saturated/hydrogel), and the design method regarding curing water content in the entire water content. The authors investigated those variables’ influence on selected concrete properties - compressive strength, water absorption, and shrinkage. All independent variables significantly influenced the studied properties of concrete. The increase in the total water-to-cement ratio led to a significant decrease in the mechanical properties of cementitious composites. Modification with the use of SAP added in the form of hydrogel had the most positive influence on the properties of concrete.
PL
Polimery superabsorpcyjne (SAP) umożliwiają wprowadzenie zmian w charakterystyce sieci porowej kompozytów cementowych i w przebiegu hydratacji spoiwa. W efekcie dodatek SAP przyczynia się do znaczących zmian w wielu właściwościach betonu. Efekt pielęgnacji wewnętrznej różni się w zależności od metody jej zaprojektowania - początkowej zawartości wody pielęgnacyjnej w mieszance betonowej, właściwości fizycznych polimeru, w tym zdolności do absorpcji wody, stanu, w jakim jest on wprowadzony (nienasycony wodą/hydrożel), oraz metody uwzględnienia wody pielęgnacyjnej w całej zawartości wody zarobowej. Autorzy zbadali wpływ tych zmiennych na wybrane właściwości betonu, w tym na wytrzymałość na ściskanie, nasiąkliwość i skurcz całkowity. Wszystkie zmienne niezależne w istotny sposób wpływały na badane właściwości betonu. Wzrost całkowitego współczynnika woda-cement spowodował istotne pogorszenie właściwości mechanicznych kompozytów cementowych. Najbardziej pozytywnym wpływem na właściwości betonu charakteryzowała się modyfikacja za pomocą dodatku SAP wprowadzonego w postaci hydrożelu.
Rocznik
Strony
48--60
Opis fizyczny
Bibliogr. 32 poz., rys., tab., wykr.
Twórcy
  • Warsaw University of Technology, Poland
  • Warsaw University of Technology, Poland
Bibliografia
  • [1] Lura P., Jensen O.M., Van Breugel K., Autogenous shrinkage in high-performance cement paste: An evaluation of basic mechanisms, Cement Concrete Research, 33, 223-232, 2003, DOI: https://doi.org/10.1016/S0008-8846(02)00890-6.
  • [2] Jensen O.M., Lura P., Techniques and materials for internal water curing of concrete, Materials and Structures, 39, 817-82, 2006, DOI: https://doi.org/10.1617/s11527-006-9136-6.
  • [3] Li Y., Shen J., Li Y., Wang K., Lin H., The data-driven research on the autogenous shrinkage of ultra-high performance concrete (UHPC) based on machine learning, Journal of Building Engineering, 82, 108373, 2024, DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2023.108373.
  • [4] Snoeck D., Schaubroeck D., Dubruel P., De Belie N., Effect of high amounts of superabsorbent polymer and additional water on the workability, microstructure and strength of mortars with water-to-cement ration of 0.50, Construction and Building Materials 2014, 72, 148-157. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2014.09.012.
  • [5] Schrofl C., Mechtcherine V., Gorges M., Relation between the molecular structure and the efficiency of superabsorbent polymers (SAP) as concrete admixture to mitigate autogenous shrinkage, Cement Concrete Research 2012, 42, 865-873. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2012.03.011.
  • [6] Liu J., Shi C., Ma X., Khayat K.H., Zhang J., Wang D., An overview on the effect of internal curing on shrinkage of high performance cement-based materials, Construction and Building Materials 146 (2017), 702-712, DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.04.154.
  • [7] Kalinowski M., Woyciechowski P., Chloride Diffusion in Concrete Modified with Polyacrylic Superabsorbent Polymer (SAP) Hydrogel - The Influence of the Water-to-Cement Ratio and SAP-Entrained Water, Materials, 14(15), 4064, 2021, DOI: https://doi.org/10.3390/ma14154064.
  • [8] Snoeck D., Van Tittelboom K., Steuperaert S., Dubruel P., De Belie N., Self-healing cementitious materials by the combination of microfibres and superabsorbent polymers, Journal of Intelligent Material Systems and Structures 2014, 25, 13-24. DOI: https://doi.org/10.1177/1045389X12438623.
  • [9] Kalinowski M., Woyciechowski P., The course of water absorption and desorption from superabsorbent polymers (SAP) in cementitious environment, In Proceedings of the ICSBM 2019 - The 2nd International Conference on Sustainable Building Materials, Eindhoven, The Netherlands, 12-15 August 2019; Volume 5, pp. 44-54.
  • [10] Krafcik M.J., Macke N.D., Erk K.A., Improved Concrete Materials with Hydrogel-Based Internal Curing Agents, Gels 2017, 3, 46. DOI: https://doi.org/10.3390/gels3040046.
  • [11] Tan Y., Chen H., Wang Z., Xue C., He R., Performances of Cement Mortar Incorporating Superabsorbent Polymer (SAP) Using Different Dosing Methods, Materials, 12(10) 1619, 2019. DOI: https://doi.org/10.3390/ma12101619.
  • [12] Zheng X., Han M., Liu L., Effect of Superabsorbent Polymer on the Mechanical Performance and Microstructure of Concrete, Materials 2021, 14, 3232. DOI: https://doi.org/10.3390/ma14123232.
  • [13] Almeida F.C.R., Klemm A.J., Efficiency of internal curing by superabsorbent polymers (SAP) in PC-GGBS mortars, Cement Concrete Composites 2018, 88, 41-51. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2018.01.002.
  • [14] Kalinowski M., Woyciechowski P., Wpływ kinetyki desorpcji wody z polimerów superabsorpcyjnych na kształtowanie wytrzymałości na ściskanie kompozytów cementowych, Materiały Budowlane, 7, 47-51, 2019, DOI: http://dx.doi.org/10.15199/33.2019.07.07.
  • [15] Woyciechowski P., Kalinowski M., Wpływ modyfikacji betonu polimerem superabsorpcyjnym (SAP) na przebieg karbonatyzacji oraz właściwości mechaniczne, Materiały Budowlane, 10, 42-45, 2020, DOI: http://dx.doi.org/10.15199/33.2020.10.03.
  • [16] Pourjavadi A., Fakoorpoor S.M., Khaloo A., Hosseini P., Improving the performance of cement-based composites containing superabsorbent polymers by utilization of nano-SiO2 particles, Materials and Design 2012, 42, 94-101. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2012.05.030.
  • [17] Hasholt M.T., Jensen O.M., Chloride migration in concrete with superabsorbent polymers, Cement Concrete Composites 2015, 55, 290-297. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2014.09.023.
  • [18] Kalinowski M., Woyciechowski P., Jackiewicz-Rek W., Surface Modification of Photocatalytic Cementitious Composites with Polyacrylic Superabsorbent Polymers (SAP), Materials Proceedings, 13(1), 23, 2023, DOI: https://doi.org/10.3390/materproc2023013023.
  • [19] PN-84/B06714/23 - Mineral aggregate - Tests - Determination of volumetric changes using the Amsler method, Polish Committee for Standardization, Warsaw, Poland, 1984.
  • [20] ITB instruction nr 194 - Testing the mechanical properties of concrete on samples made in molds, Building Research Institute, Warsaw, Poland, 1998.
  • [21] PN-88/B-06250 - Regular concrete, Polish Committee for Standardization, Warsaw, Poland, 1988.
  • [22] PN-EN 12390-3 - Concrete testing - Part 3: Compressive strength of test specimens, Polish Committee for Standardization, Warsaw, Poland, 2019.
  • [23] PN-EN 12350-2 - Concrete mix testing - Part 2: Consistency testing using the cone slump method, Polish Committee for Standardization, Warsaw, Poland, 2021.
  • [24] Kalinowski M., Woyciechowski P., Sokołowska J., Effect of mechanically-induced fragmentation of polyacrylic superabsorbent polymer (SAP) hydrogel on the properties of cement composites, Construction and Building Materials, 263, 120135, 2020, DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.120135.
  • [25] Hasholt M.T., Jensen O.M., Kovler K., Zhutovsky S., Can superabsorbent polymers mitigate autogenous shrinkage of internally cured concrete without compromising the strength? Construction and Building Materials, 31, 226-230, 2012, DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.12.062.
  • [26] Liu J., Shi C., Ma X., Khayat K., Zhang J. Wang D., An overview on the effect of internal curing on shrinkage of high performance cement-based materials, Construction and Building Materials, 146, 702-712, 2017, DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.04.154.
  • [27] Olawuyi B., Boshoff W.P., Influence of SAP content and curing age on air void distribution of high performance concrete using 3D volume analysis, Construction and Building Materials, 135, 580-589, 2017, DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat. 2016.12.128.
  • [28] Borito S.M., Zhu H., Yu Y., Al-shawafi A., Effect of superabsorbent polymers on mechanical strength and cracking of mortar and concrete with water to cement ratios of 0.4 and 0.5, Structural Concrete, 23, 6, 2022, DOI: https://doi.org/10.1002/suco.202100589.
  • [29] Fort J., Migas P., Cerny R., Effect of Absorptivity of Superabsorbent Polymers on Design of Cement Mortars, Materials, 13, 23, 5503, 2020, DOI: https://doi.org/10.3390/ma13235503.
  • [30] Sun B.B., Wu H., Song W.M., Li Z., Yu J., Design methodology and mechanical properties of Superabsorbent Polymer (SAP) cement-based materials, Construction and Building Materials, 204, 440-449, 2019, DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.01.206.
  • [31] Liu J.H., Khayat K.H., Shi C.J., Effect of superabsorbent polymer characteristics on rheology of ultra-high performance concrete, Cement and Concrete Composites, 112, 103636, 2020, DOI: https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2020.103636.
  • [32] Lyu Z.H., Shen A.Q., Mo S.X., Chen Z.H., He Z.M., Li D.S., Qin X., Life-cycle crack resistance and micro characteristics of internally cured concrete with superabsorbent polymers, Construction and Building Materials, 259, 17, 2020, DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat. 2020.119794.
Uwagi
This research received financial support from the Faculty of Civil Engineering, Warsaw University of Technology.
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-b43fac5a-a978-4f20-8991-1d6b9ba7e11f
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.