Badania hydratacji i właściwości niskoemisyjnych spoiw wieloskładnikowych

Abstract

W pracy skoncentrowano się na badaniu wpływu mielonego szkła opakowaniowego oraz kalcynowanych minerałów ilastych, jako składników cementu portlandzkiego na przebieg procesu hydratacji i karbonatyzacji. Stwierdzono, że aktywność pucolanowa szkła mielonego zależy nie tylko od czasu hydratacji, ale przede wszystkim od stosunku w/c. Generalnie zaprawy z udziałem szkła wykazywały gorszą odporność na karbonatyzację od zapraw odniesienia. Wartość współczynnika aktywności k dla dodatku szkła mielonego oszacowano na 0,5 przy stosowaniu 10% i 0,4 przy stosowaniu 20% dodatku. W części dotyczącej badań kompozytów cementowych z udziałem kalcynowanych minerałów ilastych określono optymalne temperatury kalcynacji i aktywność pucolanową 4 minerałów ilastych: kaolinitu, montmorillonitu, muskowitu i illitu. W toku badań ustalono, że kalcynowany montmorillonit i kaolinit pogarszają odporność na karbonatyzację, uzyskując głębokości jak dla zapraw z dodatkiem inertnym. W badaniach spoiw LC3 wykazano nieliniową zależność wytrzymałości od stosunku metakaolinitu : węglan wapnia. Praca wprowadza dodatkowo nowe metody badawcze: mikroskopię wysokotemperaturową, autorską metodę wyznaczania współczynnika k i komputerową analizę obrazu. Wyniki potwierdzają możliwość bezpiecznego stosowania badanych dodatków jako składników cementu oraz pomagają w zrozumieniu ich wpływu na postęp hydratacji i karbonatyzacji.

The study focused on investigating the influence of ground glass and calcined clay minerals, as components of Portland cement, on the course of hydration and carbonation processes. It was found that the pozzolanic activity of ground glass depends not only on the hydration time but, above all, on the water-to-cement (w/c) ratio. In general, mortars containing glass showed lower carbonation resistance compared to reference mortars. The k-value for ground glass was estimated at 0.5 for a 10% addition and 0.4 for a 20% addition. In the part concerning cement composites with calcined clay minerals, optimal calcination temperatures and pozzolanic activity were determined for four clay minerals: kaolinite, montmorillonite, muscovite, and illite. The research showed that calcined montmorillonite and kaolinite reduce carbonation resistance, yielding carbonation depths similar to mortars with inert additives. In studies of LC3-type binders, a non-linear relationship between strength and the metakaolinite-to-limestone ratio was observed. Additionally, the work introduced new research methods: high-temperature microscopy, an original method for determining the k-value, and computer image analysis. The results confirm the safe use of the tested additives as cement components and help to better understand their influence on hydration and carbonation development.