Alkalicznie aktywowane kompozytowe spoiwa mineralne. Granica kontaktowa pomiędzy stalą a stwardniałym zaczynem

• Autorzy: Petri, M.

Warianty tytułu

EN

Alkali activated composite mineral binders. Interfacial transition zone steel-hardened cement paste

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Alkaliczna aktywacja cementów mieszanych zawierających w swoim składzie żużel wielkopiecowy lub/i popiół lotny jest jedną z metod otrzymywania spoiw specjalnych. Podobnie jak w przypadku betonów tradycyjnych, budowa granicy międzyfazowej pomiędzy stwardniałym zaczynem a kruszywem lub stalą istotnie wpływa na własności otrzymanych z ich zastosowaniem zapraw i betonów. W prezentowanej pracy przedstawiono wyniki mikroskopowych obserwacji i mikroanaliz (SEM, EDS, BSE) strefy kontaktowej stal zbrojeniowa-stwardniały alkalicznie aktywowany zaczyn. Stwierdzono, że w przeciwieństwie do powszechnie przyjętych dla konwencjonalnych betonów modeli w badanej strefie kontaktowej nie zauważono występowania strefy o podwyższonej porowatości ani warstwy krystalicznego portlandytu. Na granicy stal-zaczyn stwierdzono występowanie zbitej mieszaniny faz C-S-H i N-A-S-H, wzbogaconych dodatkowo o jony żelaza, co może świadczyć o chemicznym charakterze tego połączenia. Badania mechaniczne (pull-out test) zdają się potwierdzać powyższą tezę.

EN

Alkaline activation of blended cements containing of slag or/and fly ash is one of the new methods of special binders production. Similarly as in the case of traditional concrete, the interfacial transition zone (ITZ) between cement paste and aggregate or steel strongly influences the mechanical and transport properties of mortar and concrete. This paper presents the results of a mechanical investigation (pull-out test) and microscopic observation of steel-hardened alkali activated cement paste (AAHCP) zone contact. In presented investigation, composite mineral binder consists of: 15% Portland cements CEM I 42, 5, 15% granulated blast furnace slag and 70% fly ash. As alkaline activator, sodium water glass with silicate modulus SiO2/Na2O = 1.5 were used. The two type of samples were prepared, the first for microscopic analyses of ITZ (AAHCP containing commercial steel fibers), and the second (for pull - out test) - concrete cubes (100x100x100) = 6.15 mm, a slight surface) anchorage in matrix. Fwith steel rods ( The steel rods were pulled out from concrete matrix with a displace constants displacement velocity 0.5 mm/min. Backscattered electron images (BSE) obtained by scanning electron microscope and EDS microanalyses were used to characterize the ITZ microstructure. Results obtained for the sodium water glass activated mineral composite binder shows, that in the opposite to steel-portland cement paste system, the zone of increased porosity and crystalline Ca(OH)2 layer was no observed. On the point of contact (steel-AAHCP) the dense mixed phase, C-S-H and N-A-S-H were identified. Also were observed the increase of amounts a Fe ions in described contact zone, especially on the binder hydration products side. It can suggest that connection of steel-AAHCP have a chemical character. The analyzing of stress-strain curves in the pulling out process of steel rods, from a concrete made of alkaline activated binder and compared PC concrete matrix confirms this thesis. In the case where AASC were used, the shear strength of the steel AAHCP bond were about twice more high than in the case of compared portland cement concrete.

Słowa kluczowe

PL

popiół lotny; żużel granulowany; aktywacja alkaliczna; kompozytowe spoiwo mineralne; granica międzyfazowa; badanie pull-out

EN

fly ash; granulated blast-furnace slag; alkaline activation; solid; composite mineral binder; interfacial transition zone; pull-out test

• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 10, nr 3
• Strony: 276-281
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Petri, M.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej,

Bibliografia

• [1] Gawlicki M., Roszczynialski W., Zmiany w technikach spalania paliw i odsiarczania a wykorzystanie odpadów elektrownianych w przemyśle materiałów wiążących, Prace Komisji Nauk Ceramicznych PAN, Ceramika 2001, 66/1, 393-401.
• [2] Gawlicki M., Roszczynialski W., Ocena przydatności ubocznych produktów spalania z kotłów fluidalnych jako składników cementów portlandzkich, Prace Komisji Nauk Ceramicznych PAN, Ceramika 2003, 80, 681-686.
• [3] Deja J., Chloride resistance of the pastes and mortars containing mineral additives, 10th International Congress on the Chemistry of Cement, Vol. IV, Gothebourg 1997.
• [4] Deja J., Małolepszy J., Giergiczny Z,. Cement containing granulated blas furnace slag in local roads building, 9th International Symposium on Concrete Roads, Istanbul, 4-7 April 2004.
• [5] Kurdowski W., Małolepszy J., Deja J., Cement of higher corrosion resistance, 2nd International Seminar Durability of Concrete Aspacts of Admixtures and Industrial by Products, Gothenburg 1989, 77-84.
• [6] Luz Granizo M., Blanco-Varela M.T., Martínez-Ramírez S., Alkali activation of metakaolins: parameters affecting mechanical, structural and microstructural properties, J. Mater. Sci. 2007, 42, 2934-2943.
• [7] Palomo A., Fernández-Jiménez A., Kovalchuk G., Ordoñez L.M., Naranjo M.C., Opc-fly ash cementitious systems: study of gel binders produced during alkaline hydration, J. Mater. Sci. 2007, 42, 2958-2966.
• [8] Deja J., Petri M., Kołodziej L., Influence of cement and slag on the properties of alkali activated fly ashes pastes, Proceedings of the International Symposium Non-Traditional Cement&Concrete III, Brno 2008.
• [9] Zimbelmann R., A contribution to the problem of cementaggregate bond, Cem. Concr. Res. 1985, 15(5).
• [10] Ollivier J.P., Maso J.C., Bourdette B., Interfacial transition zone in concrete, Adv. Cem. Based Mater. 2 1995, 30-38.
• [11] Vivekanandam K., Patnaikuni I., Transition zone in high performance concrete during hydration, Cem. Concr. Res. 1997, 27(6), 817-823.
• [12] Stark J., Wicht B., Danerfahtigkeit von Beton Der Baustoff als Werkstoff, Bau und Praxis Birkhauser, Weimar 2001.
• [13] Xiao Hui Wang, Stefan Jacobsen, Jian Ying He, Zhi Liang Zhang, Siaw Foon Lee, Hilde Lea Lein, Application of nanoindentation testing to study of the interfacial transition zone in steel fiber reinforced mortar, Cement and Concrete Research 2009, 39, 701-715.
• [14] Bentur A., Alexander M.G., Bentz D., Buyukozturk O., Elsen J., Hooton D., Jennings H., Katzs A., Kjellsen K.O., Kronlof A., Laggerblad B., Mindess S., Ollivier J.-P., Scrivener K., Skalny J. et al, Review of the work of the RILEM TC 159-ETC: Engineering of the interfacial transition zone in cementitious composites, Mat. Struct. 2000, 33(2), 82-87.
• [15] Shi C., Xie P., Interface between cement paste and quartz sand in alkali-activated slag mortars, Cement and Concrete Research 1998, 28, 6.
• [16] Shi C., Krivenko P.V., Della Roy, Akali-Activted Cements and Concretes, Taylor&Francis, USA and Canada 2006.
• [17] Brough A.R., Atkinson A., Automated identification of the aggregate+/-paste interfacial transition zone in mortars of silica sand with Portland or alkali-activated slag cement paste, Cement and Concrete Research 2000, 30, 849-854.