Performance of Blended Cements with Limestone Filler and Illitic Calcined Clay Immediately Exposed to Sulfate Environment
- 1. Comisión de Investigaciones Científicas
- 2. Universitat Politècnica de Catalunya
- 3. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
Description
The use of ternary blended cements with limestone filler and calcined clays can improve the durability of concrete structures exposed to aggressive environments and extend their service life. In sulfate-rich environments, the effects of supplementary cementitious materials depend on the replacement level and the progress of hydration. Low level of limestone filler contributes to the stabilization of AFt due to formation of monocarboaluminate. However, high replacement increases the effective w/c ratio and the capillary porosity, favoring the sulfate penetration. The use of active pozzolans improves sulfate resistance by reducing portlandite content and the permeability, which minimize ettringite and gypsum formation and sulfate penetration. It is generally assumed that curing prior to sulfate exposure should be extended to allow the pozzolanic reaction to progress. It is currently uncertain the effectiveness of calcined clay in combination with limestone filler when the cement is exposed immediately to aggressive environments. Typical structures affected by sulfate attack are commonly built in situ, thus being exposed to the aggressive environment since casting. This paper analyzes external sulfate attack of blended cements with 30% replacement by combinations of limestone filler and/or calcined clay exposed to Na2SO4 solution at two days after casting. For that, expansions, mass variation, visual appearance and compressive strength are monitored in mortars and pastes during 6 months. The evolution of microstructure was evaluated with XRD. Despite the lack of curing prior to sulfate exposure, cement with calcined clay showed an excellent resistance to external sulfate attack, while limestone cements presented a worse performance.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
يمكن أن يؤدي استخدام الأسمنت المخلوط الثلاثي مع حشو الحجر الجيري والطين المكلس إلى تحسين متانة الهياكل الخرسانية المعرضة للبيئات العدوانية وإطالة عمر خدمتها. في البيئات الغنية بالكبريتات، تعتمد تأثيرات المواد الأسمنتية التكميلية على مستوى الاستبدال وتقدم الترطيب. يساهم انخفاض مستوى حشو الحجر الجيري في استقرار AFt بسبب تكوين أحادي الكربوهيدرات. ومع ذلك، فإن الاستبدال العالي يزيد من نسبة w/c الفعالة والمسامية الشعرية، مما يفضل اختراق الكبريتات. يعمل استخدام البوزولان النشط على تحسين مقاومة الكبريتات عن طريق تقليل محتوى البورتلانديت والنفاذية، مما يقلل من تكوين الإيترينجيت والجبس واختراق الكبريتات. من المفترض عمومًا أنه يجب تمديد المعالجة قبل التعرض للكبريتات للسماح بتقدم التفاعل البوزولاني. من غير المؤكد حاليًا فعالية الطين المكلس مع حشو الحجر الجيري عندما يتعرض الأسمنت على الفور لبيئات عدوانية. عادة ما يتم بناء الهياكل النموذجية المتأثرة بهجوم الكبريتات في الموقع، وبالتالي تتعرض للبيئة العدوانية منذ الصب. تحلل هذه الورقة هجوم الكبريتات الخارجي للأسمنت المخلوط مع استبدال 30 ٪ بمزيج من حشو الحجر الجيري و/أو الطين المكلس المعرض لمحلول Na2SO4 بعد يومين من الصب. لذلك، تتم مراقبة التوسعات وتباين الكتلة والمظهر البصري وقوة الانضغاط في الملاط والمعاجين خلال 6 أشهر. تم تقييم تطور البنية المجهرية باستخدام XRD. على الرغم من عدم وجود علاج قبل التعرض للكبريتات، أظهر الأسمنت ذو الطين المكلس مقاومة ممتازة لهجوم الكبريتات الخارجي، في حين أظهر أسمنت الحجر الجيري أداءً أسوأ.Translated Description (French)
L'utilisation de ciments mélangés ternaires avec une charge de calcaire et des argiles calcinées peut améliorer la durabilité des structures en béton exposées à des environnements agressifs et prolonger leur durée de vie. Dans les environnements riches en sulfate, les effets des matériaux cimentaires supplémentaires dépendent du niveau de remplacement et du progrès de l'hydratation. Un faible niveau de charge calcaire contribue à la stabilisation de l'AFt en raison de la formation de monocarboaluminate. Cependant, un remplacement élevé augmente le rapport e/c effectif et la porosité capillaire, favorisant la pénétration du sulfate. L'utilisation de pouzzolanes actives améliore la résistance au sulfate en réduisant la teneur en portlandite et la perméabilité, ce qui minimise la formation d'ettringite et de gypse et la pénétration du sulfate. On suppose généralement que le durcissement avant l'exposition au sulfate doit être prolongé pour permettre à la réaction pouzzolanique de progresser. Il est actuellement incertain de l'efficacité de l'argile calcinée en combinaison avec une charge de calcaire lorsque le ciment est immédiatement exposé à des environnements agressifs. Les structures typiques affectées par l'attaque des sulfates sont généralement construites in situ, étant ainsi exposées à l'environnement agressif depuis la coulée. Cet article analyse l'attaque externe par le sulfate des ciments mélangés remplacés à 30 % par des combinaisons de charge calcaire et/ou d'argile calcinée exposées à une solution de Na2SO4 deux jours après la coulée. Pour cela, les dilatations, la variation de masse, l'aspect visuel et la résistance à la compression sont surveillés dans les mortiers et les pâtes pendant 6 mois. L'évolution de la microstructure a été évaluée par DRX. Malgré l'absence de durcissement avant l'exposition au sulfate, le ciment avec de l'argile calcinée a montré une excellente résistance à l'attaque externe du sulfate, tandis que les ciments calcaires ont présenté une moins bonne performance.Translated Description (Spanish)
El uso de cementos ternarios mezclados con relleno de piedra caliza y arcillas calcinadas puede mejorar la durabilidad de las estructuras de hormigón expuestas a ambientes agresivos y extender su vida útil. En ambientes ricos en sulfatos, los efectos de los materiales cementosos suplementarios dependen del nivel de reposición y del progreso de la hidratación. El bajo nivel de relleno de piedra caliza contribuye a la estabilización de AFt debido a la formación de monocarboaluminato. Sin embargo, la alta reposición aumenta la relación efectiva w/c y la porosidad capilar, favoreciendo la penetración del sulfato. El uso de puzolanas activas mejora la resistencia al sulfato al reducir el contenido de portlandita y la permeabilidad, lo que minimiza la formación de etringita y yeso y la penetración de sulfato. En general, se supone que el curado antes de la exposición al sulfato debe extenderse para permitir que la reacción puzolánica progrese. Actualmente es incierta la efectividad de la arcilla calcinada en combinación con el relleno de piedra caliza cuando el cemento se expone inmediatamente a ambientes agresivos. Las estructuras típicas afectadas por el ataque de sulfato se construyen comúnmente in situ, por lo que están expuestas al entorno agresivo desde la fundición. Este documento analiza el ataque externo al sulfato de cementos mezclados con un 30% de reemplazo por combinaciones de relleno de piedra caliza y/o arcilla calcinada expuesta a una solución de Na2SO4 dos días después de la colada. Para ello, se monitorizan expansiones, variación de masa, aspecto visual y resistencia a la compresión en morteros y pastas durante 6 meses. La evolución de la microestructura se evaluó con XRD. A pesar de la falta de curado previo a la exposición al sulfato, el cemento con arcilla calcinada mostró una excelente resistencia al ataque externo del sulfato, mientras que los cementos de piedra caliza presentaron un peor rendimiento.Files
download.pdf
Files
(503.6 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:07033c92751e690a2c11a83ccbaf6f50
|
503.6 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- أداء الأسمنت المخلوط مع حشو الحجر الجيري والطين المكلس Illitic المعرض مباشرة لبيئة الكبريتات
- Translated title (French)
- Performance des ciments mélangés avec une charge de calcaire et de l'argile calcinée illitique immédiatement exposés à un environnement sulfaté
- Translated title (Spanish)
- Rendimiento de cementos mezclados con relleno de piedra caliza y arcilla calcinada ilítica expuestos inmediatamente al entorno de sulfato
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3017076441
- DOI
- 10.1007/978-981-15-2806-4_73
References
- https://openalex.org/W2014700934
- https://openalex.org/W2092174777
- https://openalex.org/W2341150664
- https://openalex.org/W2601581379
- https://openalex.org/W2955344674