Wpływ wybranych dodatków mineralnych na proces

Mariola Nowacka
Barbara Pacewska
Wpływ wybranych dodatków mineralnych na
proces hydratacji cementu glinowego
EFFECT OF SELECTED MINERAL ADDITIONS ON THE CALCIUM
ALUMINATE CEMENT HYDRATION PROCESS
Streszczenie
Cement glinowy jest szybkotwardniejącym spoiwem hydraulicznym, różnym od cementu
portlandzkiego pod względem składu, chemizmu przemian hydratacyjnych i właściwości
wyrobów. W zależności od ilości tlenku glinu w składzie cementu wyróżnia się różne
jego odmiany, przy czym te o wyższej zawartości Al2O3 dedykowane są szczególnie do
wykorzystania w materiałach ogniotrwałych. Specjalne właściwości jak np. szybkie twardnienie, wysokie wczesne wytrzymałości czy odporność w szerokim zakresie czynników
chemicznie agresywnych są atrakcyjne również w aspekcie zastosowań konstrukcyjnych.
Wysoka cena tego cementu oraz ryzyko obniżania się wartości wczesnej wytrzymałości
z czasem, związana z procesem konwersji metastabilnych glinianów wapnia, powodują
tu wyraźne ograniczenia.
Wprowadzenie dodatków mineralnych, takich jak: popiół lotny, granulowany żużel
wielkopiecowy czy mikrokrzemionka, do cementów portlandzkich jest znaną i szeroko
stosowaną praktyką, która powoduje korzyści ekonomiczne i ekologiczne oraz wpływa
na polepszenie właściwości betonu. Zastosowanie dodatków mineralnych w spoiwach
z cementem glinowym jest również rozpatrywane i może przyczynić się dodatkowo do
rozszerzenia możliwości aplikacyjnych i wzrostu jego konkurencyjności poprzez „opanowanie” negatywnego zjawiska konwersji.
W pracy omówiono mechanizm procesu hydratacji i przeprowadzono analizę wpływu dodatków mineralnych na proces hydratacji cementu glinowego, w oparciu o dane
literaturowe oraz przedstawiono wyniki przeprowadzonych badań oddziaływania glinokrzemianu w zaczynie cementowym, wprowadzonego jako część zamienna cementu.
mgr inż. Mariola Nowacka – Politechnika Warszawska, Wydział Budownictwa, Mechaniki i Petrochemii, Instytut
Chemii
prof. dr hab. inż. Barbara Pacewska – Politechnika Warszawska, Wydział Budownictwa, Mechaniki i Petrochemii,
Instytut Chemii
Mariola Nowacka, Barbara Pacewska
We wnioskach podkreślono, że w badaniach spoiw z cementem glinowym koniecznym
jest uwzględnienie wpływu temperatury.
Abstract
Calcium aluminate cement is a fast-hardening hydraulic binder, which is different from the
Portland cement in regard of its composition, hydration process chemistry and properties
of the products. Depending on the alumina content, there are some variety of the cement
and the kinds of high Al2O3 amount are especially dedicated to use in refractories. Specific
properties, such as fast hardening, high early strength or resistance to a wide range of
aggressive chemical agents, are also attractive in construction applications. High price of
the cement and a risk of the strength deterioration over time associated with the conversion
process of metastable calcium aluminate hydrates cause a clear limitation of its usage.
The introduction of mineral additions, e.g. fly ash, granulated blast furnace slag or
silica fume, to the Portland cement is a well known and widely used practice that brings
to economic and environmental benefits and improves the concrete properties. The use
of mineral additions in calcium aluminate cement-based binders is also considered and
it can additionally contribute to expand the possible applications and increase its competitiveness by “control” the negative phenomenon of the conversion.
In the paper the mechanism of the calcium aluminate cement hydration and the
influence of some mineral additions on the process was discussed based on literature
and selected own results of the waste aluminosilicate impact on cement paste used as
a cement substitute. In the summary, it was emphasized that in studies of calcium aluminate cement-based binders the effect of temperature is necessary to be take into account.
2
DNI BETONU 2014