Properties of fresh and hardened self-compacting concrete containing supplementary cementitious materials

Abstract

Висвітлено властивості свіжозаформованого та затверділого самоущільнювального бетону, що містить вапняковий мікронаповнювач та додаткові цементуючі матеріали, такі як алюмосилікатна добавка на основі метакаоліну та гіпсу, зола винесення. Під час гідратації в цементній матриці з додатковими цементуючими матеріалами в неклінкерній частині відбувається реакція з утворенням кристалів етрингіту – топохімічна реакція, що забезпечує ущільнення самоущільнювального бетону. Морфологія, кристалічна структура і склад продуктів гідратації можуть бути дуже різними. За наявності достатньої кількості гіпсу (як компонента алюмосилікатної добавки) основним продуктом гідратації у неклінкерній частині є кристали етрингіту. Ці кристали дрібні, тому що утворилися в результаті топохімічної реакції в замкненому просторі під час утворення цементної матриці. Етрингіт утворюється у вигляді тонких кристалів, що забезпечує ущільнення цементної матриці та є однією з основних причин підвищення ранньої міцності самоущільнювального бетону, що містить додаткові цементуючі матеріали. Утворення вторинного дрібнодисперсного етрингіту під час взаємодії активного оксиду алюмінію із кальцію гідроксидом та двоводним гіпсом у неклінкерній частині в’яжучого за рахунок топохімічних реакцій забезпечує компенсацію усадки та приріст міцності цементуючої системи. Використання додаткових цементуючих матеріалів у складі самоущільнювального бетону забезпечує одержання високорухливих бетонних сумішей (розплив конуса бетонної суміші становить 650–730 мм) високої в’язкості (час отримання розпливу 500 мм 5–13 с), а затверділі бетони на їх основі характеризуються високою міцністю (58–95 МПа), низькою пористістю, високою надійністю і довговічністю конструкцій.

This paper presents the properties of fresh and hardened self-compacting concrete (SCC) containing supplementary cementitious materials, such as complex sulphoaluminosilicate additive based on the metakaolin and gypsum, fly-ash and limestone microfiller. If sufficient gypsum is present the main hydration products in unclinker part is a thin crystals of ettringite. Ettringite is formed by a topochemical reaction in a closed space at the beginning of the formation of the cement matrix, which ensures the compaction of SCC. This is one of the major causes of increasing of the early strength of SCC containing supplementary cementitious materials. The SCC containing supplementary cementitious materials are characterized by such properties as obtaining workability concrete mixtures (slump flow 650–730 mm), high viscosity (T50 = 5–13 s), high strength (58–95 MPa), low porosity, high reliability and durability of structures.