Properties of cement mortars modified with commercial nanosilica

• Autorzy: Horszczaruk Elżbieta

Identyfikatory

DOI

10.30540/sae-2019-018

Warianty tytułu

PL

Właściwości zapraw cementowych modyfikowanych nanokrzemionką komercyjną

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Nanosilica as a commercial product dedicated to construction remains a relatively expensive chemical admixture for concrete and cement mortars. Economic considerations are a major barrier to the industrial use of nanosilica in the building materials industry. With respect to nanosilica, the following have been confirmed: accelerating the effect of C₃S hydration, accelerated C-S-H gel formation, modification of the mixture viscosity, improvement of cement matrix tightness, also at high temperature. The efficiency of nanosilica depends on its even distribution in the composite, therefore disagglomeration is necessary for the proper design of mortar or concrete. The article presents the results of tests on cement mortars modified with different amounts of colloidal nanosilica. It is an nano-SiO₂ admixture in the form of an aqueous dispersion containing up to 50% pure nanosilica, which is produced on an industrial scale as an admixture for concrete and cement mortars. Dispersions of nanosilica in composite using ultrasound were used. The possibilities of using nanosilica as an admixture improving the early strength of cement composites were pointed out.

PL

Nanokrzemionka jako produkt komercyjny dedykowany dla budownictwa pozostaje nadal stosunkowo drogą domieszką chemiczną do betonów i zapraw cementowych. Względy ekonomiczne są główną barierą w przemysłowym zastosowaniu nanokrzemionki w przemyśle materiałów budowlanych. W odniesieniu do nanokrzemionki potwierdzono: przyspieszające działanie na hydratację C₃S, przyspieszone tworzenia się żelu C-S-H, modyfikację lepkości mieszanki, poprawę szczelności matrycy cementowej, także w warunkach wysokiej temperatury. Wydajność nanokrzemionki zależy od jej równomiernego rozmieszczenia w kompozycie, dlatego dezaglomeracja jest niezbędna do prawidłowego zaprojektowania zaprawy lub betonu. W artykule przedstawiono wyniki badań zapraw cementowych modyfikowanych różną ilością nanokrzemionki koloidalnej. Jest to domieszka nano-SiO₂ w postaci wodnej dyspersji zawierającej do 50% czystej nanokrzemionki, która produkowana jest na skalę przemysłową jako domieszka do betonów i zapraw cementowych. W badaniach zastosowano dyspersję nanokrzemionki w kompozycie z wykorzystaniem ultradźwięków. Wskazano na możliwości zastosowania nanokrzemionki jako domieszki poprawiającej wczesną wytrzymałość kompozytów cementowych.

Słowa kluczowe

EN

nanosilica; mechanical properties; cement mortars

PL

nanokrzemionka; właściwości mechaniczne; zaprawy cementowe

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej
• Czasopismo: Structure and Environment
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 11, no. 4
• Strony: 247--255
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Horszczaruk Elżbieta

• West Pomeranian University of Technology Szczecin

Bibliografia

• [1] Sobolev K.: Modern developments related to nanotechnology and nanoengineering of concrete. Frontiers of Structural and Civil Engineering. 10(2): 2016, 131-141, ISSN: 2095-2449.
• [2] Cendrowski K., Sikora P., Horszczaruk E., Mijowska E.: Waste-free synthesis of silica nanospheres and silica nanocoatings from recycled ethanol-ammonium solution, Chemical Papers, 71(4), 2017, 841-848, ISSN: 2585-7290.
• [3] Lim H.M. et all.: Comparative Study of Various Preparation Methods of Colloidal Silica. Engineering, 2, 2010, 998-1005. ISSN: 1947-3931.
• [4] Ye Q., Zhang Z., Kong D., Chen R.: Influence of nano-SiO2 addition on properties of hardened cement paste as compared with silica fume. Construction and Building Materials, 21(3), 2007, 539-45, ISSN: 0950-0618.
• [5] Quercia G., Spiesz P., Hüsken G., Brouwers H.J.H.: SCC modification by use of amorphous nano-silica. Composites Part B, 81, 2015, 120-129, ISSN: 1359-8368.
• [6] Singh L.P., Karade S.R., Bhattacharyya S.K., Yousuf M.M., Ahalawat S.: Beneficial role of nanosilica in cement based materials - A review. Construction and Building Materials, 47, 2013, 1069–1077, ISSN: 0950-0618.
• [7] Horszczaruk E., Sikora P., Cendrowski K., Mijowska E.: The effect of elevated temperature on the properties of cement mortars containing nanosilica and heavyweight aggregates. Construction and Building Materials, 137, 2017, 420-431, ISSN: 0950-0618.
• [8] Johna E., Matscheib T., Stephan D.: Nucleation seeding with calcium silicate hydrate - A review. Cement and Concrete Research. 113, 2018, 74-85, ISSN: 0008-8846.
• [9] Sikora P. Łukowski P., Cendrowski K., Horszczaruk E., Mijowska E.: The Effect of Nanosilica on the Mechanical Properties of polymer-Cement Composites (PCC), Procedia Engineering, 108, 2015, 139-145, ISSN: 1877-7058.
• [10] Flores I., Pradoto R. G.K., Moini M., Kozhukhova M., Potapov V., Sobolev: The effect of SiO2 nanoparticles derived from hydrothermal solutions on the performance of Portland cement based materials. Frontiers of Structural and Civil Engineering, 11, 4, 2017, 436-445, ISSN: 2095-2430.
• [11] Zhang P., Zhao Y-N., Li Q-F., Zhang T-H., Wang P., Mechanical properties of fly ash concrete composite reinforced with nano-SiO2 and steel fiber, Current Science, 106, 11, 1529-1537 (2014).
• [12] Wang B.: Influence of nano-SiO2 on the strength of high performance concrete, Materials Science Forum, 686, 2011, 432-437, ISSN: 1662-9752.
• [13] Li G.: Properties of high-volume fly ash concrete incorporating nano-SiO2. Cement and Concrete Research. 34, 2004, 1043-1049, ISSN: 0008-8846.
• [14] Horszczaruk E.: Role of nanosilica in the formation of the properties of cement composites, state of the art. Cement Wapno Beton, 6, 2018, 487-495, ISSN 1425-8129.
• [15] Horszczaruk E., Mijowska E., Cendrowski K., Mijowska S., Sikora P.: Effect of incorporation route on dispersion of mesoporous silica nanospheres in cement mortar. Construction and Building Materials 66, 2014, 418-421, ISSN: 0950-0618.

Uwagi

EN

1. The work was financed by the West Pomeranian University of Technology in Szczecin, Faculty of Civil Engineering and Architecture

PL

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