Wpływ składu chemicznego szkieł z układu CaO-Al2O3-SiO2 na hydratację
i wytrzymałość cementów wieloskładnikowych.
Powszechnie stosowane dodatki do cementów, tj. popioły lotne (FA) i żużle (GBFS) składają się głównie z fazy szklistej o trzech podstawowych tlenkach: CaO-SiO2-Al2O3 (CAS). Jakość fazy szklistej wpływa na jej reaktywność oraz wytrzymałość zapraw z jej dodatkiem. Poznanie zależności, wpływających na reaktywność szkieł jest istotna, ponieważ umożliwi pełne wykorzystanie potencjału FA i GBFS oraz pozwoli zwiększyć ich udział w cementach portlandzkich. W prezentowanej pracy badana jest zależność między składem chemicznym, strukturą i reaktywnością szkieł w warunkach panujących w hydratyzującym cemencie. W pierwszej części badano wpływ AI2O3 w szkle żużlowym na hydratację i wytrzymałość na ściskanie cementów wieloskładnikowych. Badania wykazały, że zwiększenie zawartości AI2O3 w żużlu korzystnie wpływa na jego kinetykę hydratacji, ale w ograniczonym zakresie. Obecność wapienia pozytywnie wpływa na proces hydratacji co jest związane z tworzeniem się CO2-AFm i stabilizacją AFt. Przedstawiona zależność między porowatością a wytrzymałością pokazuje, że wszystkie hydraty podobnie wpływają na wytrzymałość, która zależy głównie od objętości porów. W drugiej części pracy zbadano strukturę ośmiu szkieł CAS, a wyniki porównano z ich aktywnością w warunkach wysokiego pH. Wyniki pokazują, że reaktywność szkieł zależy głównie od zawartości CaO, który depolimeryzuje więźbę, zwiększając szybkość reakcji. Wpływ AI2O3 jest mniejszy i polega na osłabieniu więźby szkła. Badania wytrzymałości na ściskanie zapraw ze szkłami pokazują, że zależy ona zarówno od stopnia przereagowania szkieł jak i składu fazowego zhydratyzowanego zaczynu.
The influence of chemical composition of CaO-Al2O3-SiO2 glasses on its
activity and performance in composite cements.
Commonly used supplementary cementitious materials (SCMs) i.e. fly ashes (FA) and slags (GBFS) are mainly composed of CaO-SiO2-Al2O3 (CAS) glassy phase. It controls their reactivity and performance in cementitious system. Understanding of these glasses reactivity is of high importance as it enables the use of full potential of SCMs and an increase of their proportion in cements. That is why the correlation between the composition, glass structure and the reactivity in cement conditions is investigated. In the first part effect of slag of varying AI2O3 content on hydration and compressive strength is examined. Increasing AI2O3 content of slag has pronounced impact on slag kinetics however, to a limited extend. Presence of limestone has a pronounced impact on the hydration, being more pronounced for the slags of high alumina content. This is related to the formation of hemi- and mono-carbonate and stabilization of ettringite. A relationship between porosity and compressive strength shows that all hydrated phases have a similar impact on strength which is mainly related to the pore volume. In the second part structure of eight CAS glasses is investigated. The obtained results are compared with reactivity study in high pH. The effect of the glasses on the compressive strength is also examined. Results show that the reactivity of the glasses is mainly dependent on the CaO content as it depolymerizes the glass structure and increases their rate of reaction. The effect of AI2O3 is less pronounced and relies on chemical weakening of the glass structure. The compressive strength of mortars is a function of the degree of glass reaction and the phase assemblage.
