Search papers

Article details

  • Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials
  • Vol: 67, Issue: 3, 2015
  • pp: 314-318

download: article (PL)

Conductometric investigations for the effect of waste aluminosilicate on the early hydration of alumina cement depending on temperaturę

Abstract (EN)

Hydration process of calcium aluminate cement is strictly temperature-dependent. The curing temperature is deciding factor, mainly, about the kind of hydrates formed. It is known that at low and ambient temperature the formation of metastable calcium aluminate hydrates is favoured, while at higher temperature hydrogarnet and gibbsite are dominated. On the other hand the curing temperature decides also about the kinetics of calcium aluminate cement hydration and causes the anomalous setting behaviour.

The aim of this work was to evaluate the impact of mineral addition in calcium aluminate cement matrix at different curing temperatures. The study included the investigation of the waste aluminosilicate effect on the course of setting and hardening of the cement paste (Al2O3 > 70%, w/c = 0.5) depending on the curing temperature and the amount of the addition using a conductivity method. The used in situ technique consists the simultaneous measurement of electrical conductivity and internal temperature of cement paste from the first minutes after adding water. Moreover, the microstructure was examined by the thermal analysis method and scanning electron microscopy.

Based on the results, it has been found that the temperature of hydration determines the kinetics and reactions during the setting and hardening of calcium aluminate cement paste, both, with and without the mineral addition as well as decides about the influence of the aluminosilicate. Regardless of the curing temperature and the presence of addition, the changing of process kinetics is carried out throughout the duration of the induction period, but depending on the temperature, the waste aluminosilicate acts as a retarder or accelerator of the massive precipitation of hydrates. Furthermore, regardless of the temperature, it has been shown that the introduction of the addition causes rise of the thermal effects in the first minutes, but also reduces the maximum of the internal temperature of paste. The phase composition studies reported the higher the temperature effect than the presence of waste aluminosilicate.

Hydration process of calcium aluminate cement is strictly temperature-dependent. The curing temperature is deciding factor, mainly, about the kind of hydrates formed. It is known that at low and ambient temperature the formation of metastable calcium aluminate hydrates is favoured, while at higher temperature hydrogarnet and gibbsite are dominated. On the other hand the curing temperature decides also about the kinetics of calcium aluminate cement hydration and causes the anomalous setting behaviour.

The aim of this work was to evaluate the impact of mineral addition in calcium aluminate cement matrix at different curing temperatures. The study included the investigation of the waste aluminosilicate effect on the course of setting and hardening of the cement paste (Al2O3 > 70%, w/c = 0.5) depending on the curing temperature and the amount of the addition using a conductivity method. The used in situ technique consists the simultaneous measurement of electrical conductivity and internal temperature of cement paste from the first minutes after adding water. Moreover, the microstructure was examined by the thermal analysis method and scanning electron microscopy.

Based on the results, it has been found that the temperature of hydration determines the kinetics and reactions during the setting and hardening of calcium aluminate cement paste, both, with and without the mineral addition as well as decides about the influence of the aluminosilicate. Regardless of the curing temperature and the presence of addition, the changing of process kinetics is carried out throughout the duration of the induction period, but depending on the temperature, the waste aluminosilicate acts as a retarder or accelerator of the massive precipitation of hydrates. Furthermore, regardless of the temperature, it has been shown that the introduction of the addition causes rise of the thermal effects in the first minutes, but also reduces the maximum of the internal temperature of paste. The phase composition studies reported the higher the temperature effect than the presence of waste aluminosilicate.

Keywords (EN): Early hydration, Calcium aluminate cement, Waste aluminosilicate, Temperature, Electrical conductivity

Konduktometryczne badania wpływu odpadowego glinokrzemianu na wczesną hydratację cementu glinowego w zależności od temperatury

Nowacka M., Pacewska B.

Abstract (PL)

Hydratacja cementu glinowego jest ściśle uzależniona od temperatury, w której proces przebiega. Ma ona zdecydowane znaczenie przede wszystkim w odniesieniu do rodzaju tworzących się hydratów. Wiadomym jest, że w temperaturze otoczenia i niższej uprzywilejowane jest tworzenie metastabilnych uwodnionych glinianów wapnia, a w wyższej dominuje hydrogranat i gibbsyt. Z drugiej strony, temperatura decyduje również o kinetyce hydratacji cementu glinowego. Charakterystyczne jest tu bowiem zjawisko tzw. „nienormalnego wiązania”.

Celem niniejszej pracy była ocena oddziaływania dodatku mineralnego w matrycy cementu glinowego w różnych temperaturach. W pracy zawarto badania wpływu odpadowego glinokrzemianu na przebieg wiązania i twardnienia zaczynu cementu glinowego (Al2O3 > 70%, w/c = 0,5) w zależności od temperatury i ilości dodatku z wykorzystaniem metody konduktometrycznej. Stosowana technika badań in situ polega na pomiarze przewodnictwa elektrycznego równocześnie z temperaturą wewnętrzną zaczynu cementowego w funkcji czasu w ciągu pierwszych godzin po dodaniu wody. Ponadto wykonano badania mikrostrukturalne metodami analizy termicznej i skaningowej mikroskopii elektronowej.

Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że temperatura hydratacji decyduje o kinetyce i reakcjach w trakcie wiązania i twardnienia zaczynu cementu glinowego, zarówno z dodatkiem jak i bez dodatku mineralnego, jak również o charakterze wpływu zastosowanego glinokrzemianu. Niezależnie od temperatury hydratacji i obecności dodatku, zmiany kinetyki procesu realizowane są poprzez czas trwania okresu indukcyjnego, ale w zależności od temperatury odpadowy glinokrzemian pełni rolę opóźniacza bądź przyspieszacza masowego wytrącania hydratów. Ponadto, wykazano, że wprowadzenie badanego dodatku powoduje wzrost efektów termicznych w pierwszych minutach procesu, ale jednocześnie skutkuje zmniejszeniem maksimum temperatury wewnętrznej zaczynu, i to bez względu na temperaturę, w której proces przebiega. W badaniach składu fazowego odnotowano większy efekt działania temperatury niż obecności odpadowego glinokrzemianu.

Słowa kluczowe: wczesna hydratacja, cement glinowy, odpadowy glinokrzemian, temperatura,

Keywords (PL): wczesna hydratacja, cement glinowy, odpadowy glinokrzemian, temperatura, konduktometria

return…