Search papers

Article details

  • Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials
  • Vol: 64, Issue: 4, 2012
  • pp: 452-456

download: article (PL)

Synthesis and properties of a sulfate-aluminate sinter for the manufacturing of expansive cements

Abstract (EN)

The expansive binders were produced by mixing Portland cement with an expansive additive manufactured by sintering from calcium aluminate-sulfate (yeelimite), calcium sulfate (anhydrite) and lime. The studies were focused on the synthesis of this aluminate–sulphate–lime additive, determining the temperature of burning process as a parameter controlling the relative activity of components, and subsequently on the mixture proportions to ensure the hydration process, resulting in non-shrinkage or expansion effects. In the experiments, the proportions of expansive mixture and cementitious materials were varied. The investigations with aim to find the relationship between the volume changes and the composition of initial mixtures in cement pastes and mortars (with sand) were also carried out. The expansion was evaluated by using both the standard Graf-Kaufman apparatus and the equipment allowing continuous measurements on the samples placed in special moulds (restricted expansion). The compressive strength development was determined on standard mortars. The kinetics of hydration and phase composition of the products were characterized.  In the environment of hydrating cement, the expansive additive transforms into ettringite at “right time” to give the expansion, when the plastic material transforms to a more rigid matter but before the ultimate hardening takes place.

Keywords (EN): Cement, Expansion, Ettringite, Yeelimite, Hydration

Synteza i właściwości spieku siarczanowo-glinianowego do wytwarzania cementów ekspansywnych

Nocuń–Wczelik W., Konik Z., Stok A., Migdał M.

Abstract (PL)

Spoiwa ekspansywne wytwarzane są z cementu portlandzkiego i składników dających efekt wzrostu objętości. Wzrost objętości związany jest głównie z krystalizacją znacznej ilości ettringitu 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O, co wynika z włączenia w proces hydratacji składników stanowiących dodatkowe nośniki glinu i siarki. Proces ekspansji uzależniony jest od wielu czynników fizycznych i chemicznych. Istotną rolę odgrywa tu skład mineralny cementu podstawowego oraz rodzaj składnika ekspansywnego zawierającego glin.

Składnikiem ekspansywnym, zastosowanym w pracy, był spiek siarczano-glinianu wapnia 4CaO·3Al2O3·SO3 (tzw. kompleks Kleina, yeelimit) z anhydrytem i CaO, otrzymany z mieszaniny surowcowej złożonej z kamienia wapiennego, boksytu oraz gipsu syntetycznego, powstającego w wyniku odsiarczania spalin elektrownianych metodą mokrą wapienną. Zestaw surowcowy wypalano w temperaturze 1180ºC i po schłodzeniu mielono. Zaczyny i zaprawy sporządzone z mieszaniny cementu z dodatkiem ekspansywnym poddano badaniom zmian objętości za pomocą aparatu Graf-Kaufmana (ekspansja swobodna) oraz własnej konstrukcji wielostanowiskowego przyrządu do pomiaru ekspansji ograniczonej z automatyczną rejestracją wyników. Wyniki skonfrontowano z wymaganiami standardowymi. Przeprowadzono też badania wytrzymałości zapraw z cementu ekspansywnego i analizę składu fazowego hydratyzujących materiałów za pomocą dyfraktometrii rentgenowskiej. Dokonano oceny kinetyki hydratacji. Na podstawie otrzymanych wyników opracowano wskazania dotyczące receptury spoiw o cechach materiałów bezskurczowych i ekspansywnych.

Keywords (PL): cement, ekspansja, ettringit, yeelimit, hydratacja

return…