MB-08-2024

Influence of water surface tension-reducing chemical agents on early shrinkage strain in cement composites

Wpływ domieszek chemicznych zmniejszających napięcie powierzchniowe wody na wczesne odkształcenia skurczowe kompozytów cementowych

citation/cytuj: Zieliński A. Influence of water surface tension-reducing chemical agents on early shrinkage strain in cement composites. Materiały Budowlane. 2024. Volume 624. Issue 8. Pages 5-12. DOI: 10.15199/33.2024.08.02

dr hab. inż. Adam Zieliński, Professor at ZUT, West Pomeranian University of Technology in Szczecin, Faculty of Civil and Environmental Engineering
ORCID: 0000-0001-7949-1831

Corespondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

DOI: 10.15199/33.2024.08.02
Original research paper / Oryginalny artykuł naukowy

Abstract. Early shrinkage deformations can lead to uncontrolled surface cracks in cement composites. The development of a network of cracks due to drying can result in the fragmentation of material and corrosion of reinforcing steel, leading to a loss of durability and usability of the structure, even without operational loads. This paper presents a new version measurement stand for recording early shrinkage deformations and tests the influence of chemical admixtures that reduce the surface tension of water (SRA) on reducing shrinkage deformations during the plastic stage and early hardening stage of the material. The analyses conducted concluded that increasing the SRAadmixture content to 2% of the cement mass decreases early shrinkage deformations in cement composites.
Keywords: plastic shrinkage; early shrinkage strains; drying shrinkage; plastic cracking of concrete; shrinkage cracking.

Streszczenie. Wczesne odkształcenia skurczowe mogą doprowadzić do niekontrolowanych pęknięć powierzchniowych kompozytów cementowych. Rozwój siatki spękań w wyniku wysychania może skutkować wykruszeniem fragmentów materiału i korozją stali zbrojeniowej i wpływać na utratę trwałości i użytkowalności konstrukcji bez wpływu obciążeń eksploatacyjnych. W artykule przedstawiono nową wersję stanowiska pomiarowego do rejestracji wczesnych odkształceń skurczowych i przeprowadzono badania wpływu domieszek chemicznych zmniejszających napięcie powierzchniowe wody (SRA) na redukcję odkształceń skurczowych w etapie plastycznymi wczesnego twardnienia materiału. Na podstawie przeprowadzonych analiz stwierdzono, że zwiększenie zawartości domieszki SRA do 2% masy cementu powoduje spadek wczesnych odkształceń skurczowych kompozytów cementowych.
Słowa kluczowe: skurcz plastyczny; wczesne odkształcenia skurczowe; skurcz przez wysychanie; pękanie plastyczne betonu; zarysowanie skurczowe.

Literature
[1] Neville AM. Właściwości betonu. 5 edycja. Stowarzyszenie Producentów Cementu, Kraków; 2012.
[2]Zana R. Introduction to surfactants and surfactant self-assemblies,w: R. Zana (Ed.).Dynamics of Surfactant Self- Assemblies.TaylorandFrancis.BocaRaton.Florida;2005.pp.1–35.
[3] ZhangZ, XuL,Tang M. Effect of shrinkage-reducing admixtures on hydration and porestructureofcement-basedmaterials. J.Chin.Ceram.Soc.2009;37(7):1244–1248.
[4] Zhan P-M, He Z-H. Application of shrinkage reducing admixture in concrete: Areview. Construction and Building Materials. 2019; https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat. 2018.12.209
[5] Hammer TA, Fosså KT. Influence of entrained air voids on pore waterpressure and volume change of concrete before and during setting. Mater. Struct. 2006; https://doi.org/10.1617/s11527-006-9085-0.
[6] ZuoW, Feng P, Zhong P, et al. Effects of novel polymer-type shrinkage reducing admixture on early age autogenous deformation of cement pastes. Cem. Concr. Res. 2017; https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2017.08.007.
[7]BentzDP,GeikerMR,HansenKK.Shrinkage-reducingadmixturesandearlyagedesiccationincementpastesandmortars. Cem.Concr.Res.2001;https://doi.org/10.1016/S0008- -8846 (01) 00519-1
[8] Sant G, Lothenbach B, Juilland P, et al. The origin of early age expansions induced in cementitious materials containing shrinkage reducing admixtures. Cem. Concr. Res. 41 (3). 2011; https://doi.org/10.1016/j. cemconres. 2010.12.004.
[9] Kurup DS, Mohan MK, Van Tittelboom K, De Schutter G, Santhanam M, Rahul AV. Early-age shrinkage assessment of cementitious materials: A critical review. Cement and Concrete Composites. 2024; https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp. 2023.105343.
[10] Zieliński A. Ulepszenie normowych metod pomiarowych do rejestracji skurczu autogenicznego materiałów o matrycy cementowej. Materiały Budowlane. 2018; https://doi. org/10.15199/33.2018.10.27.
[11] OENORM B 3329, 2009, Grout – Requirements and test methods.
[12] BN-86/6781-02, 1986,Masy podłogowe Plastidur.
[13] PN-EN 1008, 2004 Specyfikacja pobierania próbek, badanie i ocena przydatności wody zarobowej do betonu, w tym wody odzyskanej z procesów produkcji betonu.
[14] PN-EN 196-1, 2016,Metody badania cementu – Część 1: Oznaczanie wytrzymałości.
[15] ASTM C403, 2008, Standard Test Method for Time of Setting of Concrete Mixtures by Penetration Resistance.

Received / Wpłynął do redakcji: 2024-04-15
Revised / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 2024-06-17
Published / Opublikowano: 2024-08-21

Materiały Budowlane 8/2024, strona 5-12 (spis treści >>)

Shrinkage of alkali-activated slag-fly ash concrete cured at ambient temperature

Skurcz betonu z aktywowanym alkalicznie spoiwem żużlowo-popiołowym pielęgnowanego w temperaturze otoczenia

Open Access (Artykuł w pliku PDF)

citation/cytuj: Rodrigue A., Bissonnette B., Duchesne J., Fournier B. Shrinkage of alkali-activated slag-fly ash concrete cured at ambient temperature. Materiały Budowlane. 2024. Volume 624. Issue 8. Pages 1-4. DOI: 10.15199/33.2024.08.01

dr Alexandre Rodrigue, Hydro-Québec, Baie-Comeau (QC), Canada
ORCID: 0000-0003-4911-4159
prof. Benoit Bissonnette, Laval University, Department of Civil Engineering and Water Engineering, Quebec City (QC), Canada
ORCID: 0000-0001-6555-3966
prof. Josée Duchesne, Laval University, Department of Geology and Geological Department, Quebec City (QC), Canada
ORCID: 0000-0002-6327-4864
prof. Benoit Fournier, Laval University, Department of Geology and Geological Department, Quebec City (QC), Canada
ORCID: 0000-0003-1469-4755

Corespondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

DOI: 10.15199/33.2024.08.01
Scientific report / Doniesienie naukowe

Abstract. The paper summarizes the results of a study intended to characterize alkali-activated slag/fly ash concretes concerning their volume changes, freeze-thaw resistance, scaling resistance, and alkali-aggregate reactivity. The manifestation of early-age microcracking in the hardened alkali-activated paste phase of these concretes calls for attention. It is related to significant autogenous shrinkage, although it does not appear to agree with the other shrinkagemeasurements performed in the experimental program. Smaller pores and high sodiumion concentration result in higher internal pressure during the process of self-desiccation and could be the main causes for the very high autogenous shrinkage values recorded.
Keywords: alkali-activated materials; fly ash; shrinkage; slag.

Streszczenie. W artykule przedstawiono wyniki badań betonu z alkalicznym spoiwem żużlowo-popiołowym. Oznaczono zmianę objętości, odporność na cykle zamrażania-rozmrażania, w tym na złuszczanie, oraz reaktywność alkaliczno-krzemianową. Zwrócono uwagę na występowanie mikropęknięć w stwardniałym zaczynie we wczesnym wieku. Wysunięto hipotezę, że jest to związane ze znacznym skurczem autogenicznym, jakkolwiek inne pomiary skurczu, przeprowadzone w programie badawczym, nie potwierdzają tego mechanizmu. Małe pory i duże stężenie jonów sodu powodują wysokie ciśnienie wewnętrzne podczas wysychania i mogą być głównymi przyczynami dużych wartości skurczu autogenicznego zarejestrowanych w badaniach.
Słowa kluczowe: materiały aktywowane alkalicznie; popiół lotny; skurcz; żużel.

References
[1] McLellan BC, Williams RP, et al. Costs and carbon emissions for geopolymer pastes in comparison to ordinary portland cement. J. of Clean. Prod. 2011; 19(9-10): 1080 – 1090.
[2] Bernal SA, Mejía De Gutiérrez R., et al.Effect of binder content on the performance of alkali-activated slag concretes. Cem. and Conc. Res. 2011; 41 (1): 1 – 8.
[3] Fang G, Ho WK, et al. Workability andmechanical properties of alkali-activated fly ash-slag concrete cured at ambient temperature. Construction and BuildingMaterials. 2018; 172: 476–487.
[4] MaY,Ye G. The shrinkage of alkali activated fly ash. Cem. and Conc. Res. 2015; 68: 75–82.
[5] Rodrigue A. Optimisation et durabilité des écobétons alcali-activés incorporant des laitiers de haut- -fourneau et des cendres volantes, Ph.D. Thesis, Laval University, Québec (Canada). 175 p.
[6] Rodrigue,A., Bissonnette, et al.,Shrinkage of alkaliactivated combined slag and fly ash concrete cured at ambient temperature,ACIMat. J., 119(3), 15-23 (2022).
[7] Provis JL, MyersR. J et al.:X-raymicrotomography shows pore structure and tortuosity in alkali-activated binders. Cem. and Conc. Res. 2012; 42 (6): 855 – 864.
[8] Gao X,Yu QL et al.:Assessing the porosity and shrinkage of alkali activated slag-fly ash composites designed applying a packing model. Const. and Build. Mat. 2016; 119: 175 – 184.
[9] Ballekere Kumarappa D, Peethamparan S et al.: Autogenous shrinkage of alkali activated slag mortars: Basic mechanisms and mitigation methods. Cem. and Conc. Res., 109, 1–9 (2018).
[10] Ye H, Radlińska A. Fly ash-slag interaction during alkaline activation: Influence of activators on phase assemblage and microstructure formation. Const. and Build. Mat. 2016; 122: 594–606).
[11] Bernal SA, Provis JL et al. Gel nanostructure in alkali-activated binders based on slag and fly ash, and effects of accelerated carbonation. Cem. and Conc. Res. 2013; 53: 127 – 144.
[12] Rodrigue A, Duchesne J et al. Influence of added water andflyashcontentonthe characteristics,properties and early-age cracking sensitivity of alkali-activated slag/flyashconcretecuredatambient temperature.Const. and Build.Mat. 2018; 171: 929 – 941.
[13] Provis JL, vanDeventer JSJ.AlkaliActivatedMaterials. RilemState-of-the-ArtReports, Springer. 2014.

Received: 20.05.2024
Revised: 28.06.2024
Published: 21.08.2024

Materiały Budowlane 8/2024, strona 1-4 (spis treści >>)

Pierwotna wersja - elektroniczna

Pierwotna wersja językowa - angielska

SPIS TREŚCI / TABLE OF CONTENTS

Okładka I - FAKRO (reklama)
Okładka II - Wienerberger (reklama)
Okładka III - SPADKI ELIPTYCZNE (reklama)
Okładka IV - PETECKI (reklama)

NAUKA W BUDOWNICTWIE – WYBRANE PROBLEMY

A. Rodrigue, B. Bissonnette, J. Duchesne, B. Fournier – Shrinkage of alkali-activated slag-fly ash concrete cured at ambient temperature / Skurcz betonu z aktywowanym alkalicznie spoiwem żużlowo-popiołowym pielęgnowanego w temperaturze otoczenia ... 1-4
citation/cytuj: Rodrigue A., Bissonnette B., Duchesne J., Fournier B. Shrinkage of alkali-activated slag-fly ash concrete cured at ambient temperature. Materiały Budowlane. 2024. Volume 624. Issue 8. Pages 1-4. DOI: 10.15199/33.2024.08.01

A. Zieliński – Influence of water surface tension-reducing chemical agents on early shrinkage strain in cement composites / Wpływ domieszek chemicznych zmniejszających napięcie powierzchniowe wody na wczesne odkształcenia skurczowe kompozytów cementowych ... 5-12
citation/cytuj: Zieliński A. Influence of water surface tension-reducing chemical agents on early shrinkage strain in cement composites. Materiały Budowlane. 2024. Volume 624. Issue 8. Pages 5-12. DOI: 10.15199/33.2024.08.02

A. Glowacka, J. Kiper, E. Horszczaruk, J. Strzałkowski – Possibilities of using bottom ashes from the combustion of sewage sludge in cement concrete / Możliwości wykorzystania popiołów paleniskowych ze spalania osadów ściekowych w betonach cementowych ... 13-18
citation/cytuj: Glowacka A., Kiper J., Horszczaruk E., Strzałkowski J. Possibilities of using bottom ashes from the combustion of sewage sludge in cement concrete. Materiały Budowlane. 2024. Volume 624. Issue 8. Pages 13-18. DOI: 10.15199/33.2024.08.03

M. Tunkiewicz, J. Misiewicz, K. Lechowicz, H. Rochalski, Sz. Olender – Estimation of the risk of frost damage to historic Gothic walls in places of modern repairs based on the assessment of the size and distribution of pores / Szacowanie ryzyka zniszczeń mrozowych zabytkowych murów gotyckich w miejscach współczesnych napraw na podstawie oceny wielkości i rozkładu porów ... 19-24
citation/cytuj: Tunkiewicz M., Misiewicz J., Lechowicz K., Rochalski H., Olender Sz. Estimation of the risk of frost damage to historic Gothic walls in places of modern repairs based on the assessment of the size and distribution of pores. Materiały Budowlane. 2024. Volume 624. Issue 8. Pages 19-24. DOI: 10.15199/33.2024.08.04

G. Gremza, Sz. Swierczyna, K. Słowiński – Laboratory test on pontoons connections of floating building platform / Badanie laboratoryjne styków pontonów platformy budynku pływającego ... 25-32
citation/cytuj: Gremza G., Swierczyna Sz., Słowiński K. Laboratory test on pontoons connections of floating building platform. Materiały Budowlane. 2024. Volume 624. Issue 8. Pages 25-32. DOI: 10.15199/33.2024.08.05

M. Łupieżowiec – The influence of water runoff pressure on the stability of natural and engineering slopes / Wpływ ciśnienia spływowego wody na stateczność skarp i zboczy ... 33-45
citation/cytuj: Łupieżowiec M. The influence of water runoff pressure on the stability of natural and engineering slopes. Materiały Budowlane. 2024. Volume 624. Issue 8. Pages 33-45. DOI: 10.15199/33.2024.08.06

RENOWACJA BUDYNKÓW I MODERNIZACJA OBSZARÓW ZABUDOWANYCH

R. Chmielewski, J. Sankowski – Analysis of the possibilities of revitalization of historic buildings in the former complex of the spinning mill complex in Lodz / Analiza możliwości rewitalizacji zabytkowych obiektów w dawnym kompleksie zespołu przędzalni w Łodzi ... 46-53
citation/cytuj: Chmielewski R., Sankowski J. Analysis of the possibilities of revitalization of historic buildings in the former complex of the spinning mill complex in Lodz. Materiały Budowlane. 2024. Volume 624. Issue 8. Pages 46-53. DOI: 10.15199/33.2024.08.07

TEMAT WYDANIA – Akustyka w budownictwie

I. Adamczyk, M. Major, J. Kalinowski – Mechanical wave damping research in innovative solutions for concrete masonry units / Badania tłumienia fal mechanicznych w innowacyjnych betonowych elementach murowych ... 54-61
citation/cytuj: Adamczyk I., Major M., Kalinowski J. Mechanical wave damping research in innovative solutions for concrete masonry units. Materiały Budowlane. 2024. Volume 624. Issue 8. Pages 54-61. DOI: 10.15199/33.2024.08.08

E. Nowicka – Analysis of the polish regulations on noise protection in construction / Analiza polskich przepisów prawa dotyczących ochrony przed hałasem w budownictwie ... 62-68
citation/cytuj: Nowicka E. Analysis of the polish regulations on noise protection in construction. Materiały Budowlane. 2024. Volume 624. Issue 8. Pages 62-68. DOI: 10.15199/33.2024.08.09

A. Kłosak, A. Szeląg – Designing of sound-absorbing seats for Jastrzebie-Zdroj concert hall / Projektowanie dźwiękochłonnych foteli audytoryjnych do sali koncertowej w Jastrzębiu-Zdroju ... 69-78
citation/cytuj: Kłosak A., Szeląg A. Designing of sound - absorbing seats for Jastrzebie - Zdroj concert hall. Materiały Budowlane. 2024. Volume 624. Issue 8. Pages 69-78. DOI: 10.15199/33.2024.08.10

Porotherm Sono 18 na ściany między mieszkaniami – ekologiczny, modułowy i o doskonałej akustyce (artykuł sponsorowany) ... 79

I. Jasińska – Izolacyjność akustyczna przegród z bloczków silikatowych (artykuł sponsorowany) ... 81

E. Nowicka – Zmiana zapisów technicznych dotyczących izolacyjności akustycznej drzwi wejściowych ... 83

Schöck (reklama)

STOLARKA BUDOWLANA

M. Miros – Asortyment i najwięksi producenci stolarki budowlanej w Polsce ... 87

OKNO-POL – innowacja i jakość w jednym miejscu (artykuł sponsorowany) ... 89

A. Woźniak – Polska stolarka – utrzymanie pozycji lidera w czasach kryzysu ... 90

ARBOCEL P (reklama)

OKNO-POL (reklama)