Czasopismo | OCHRONA PRZED KOROZJĄ | Rocznik 2020 - zeszyt 11

The effect of silica fume and zeolites on the leaching of ions from the cement matrix in environments of varying pH

Wpływ krzemionki płomieniowej i zeolitów na wymywanie jonów z matrycy cementowej w środowiskach o różnym pH

10.15199/40.2020.11.1

nr katalogowy: 129039
10.15199/40.2020.11.1

Streszczenie

Concrete is a versatile construction material that can be used in a wide range of service and environmental conditions. Sustainable concrete is characterized by two basic features. It should withstand those conditions that can impact its service life (and should be identified during design and addressed in project specifications) as well as it contains some alternative raw materials in its composition. The paper aims at a simultaneous study of both chemical and engineering properties of concretes after an acidic exposure. For this purpose, a specific experimental program was set and executed, with the aim of using the proper size of samples for individual testing methods. Two kinds of additions (silica fume and zeolite) were used as concrete components. Two aspects of the impact of concrete´s composition were investigated: the impact on chemical behaviour (leaching the main concrete components) and the impact on physical-mechanical properties (density, water absorption capacity, flexural and compressive strength). Findings revealed that the best resistivity against HCl attack has been proven for the samples with silica fume addition only. The physico-mechanical performance of large-sized concrete´s and the results of leaching of small-sized concrete´s samples exposed to hydrochloric acid correlated well. The comparison of chemical and physical-mechanical performance of samples points to the necessity of complex evaluation of concrete durability

Abstract

Beton jest wszechstronnym materiałem budowlanym, który można stosować w różnych środowiskach. „Zrównoważony” beton charakteryzuje się dwiema podstawowymi cechami: powinien wytrzymać warunki, które mogą wpłynąć na jego trwałość (i powinny zostać zidentyfikowane podczas projektowania i uwzględnione w specyfikacjach projektu), a także zawiera w swoim składzie pewne alternatywne surowce.W celu jednoczesnego badania właściwości chemicznych i inżynieryjnych betonu po ekspozycji w środowisku kwaśnym opracowano i uruchomiono specjalny program eksperymentalny, mający na celu zastosowanie odpowiedniej wielkości próbek dla poszczególnych metod testowania. W betonie zastosowano dwa rodzaje dodatków – krzemionkę płomieniową i zeolit. Przebadano wpływ dodatków na właściwości chemiczne (ługowanie głównych składników betonu) oraz na właściwości fizyko- -mechaniczne (gęstość, zdolność absorpcji wody, wytrzymałość na zginanie i ściskanie). Badania wykazały, że najlepszą odpornością na atak HCl charakteryzują się próbki z dodatkiem krzemionki płomieniowej. Uzyskano dobrą korelację właściwości fizyko-mechanicznych dla dużych i małych próbek betonu narażonych na działanie kwasu solnego. Porównanie właściwości chemicznych i fizyko-mechanicznych próbek wskazuje na konieczność kompleksowej oceny trwałości betonu.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Kropp J.; Hilsdorf HK. 1995. “Performance criteria for concrete durability”. RILEM Report 12, E& FN Spon, London.
[2] Slovak Office of Standards, Metrology and Testing (SUTN). Concrete. Specification, performance, production and conformity - National Annex. Bratislava: SUTN; 2015. Standard No. EN 206. (Slovak).
[3] Lee S.T.; Moon H.Y., Swamy R.N. 2005. “Sulfate attack and role of silica fume in resisting strength loss”. Cement and Concrete Composites 27 (1) : 65–76.
[4] Chahal N.; Siddique R.; Rajor A. 2012. “Influence of bacteria on the compressive strength, water absorption and rapid chloride permeability of concrete incorporating silica fume”. Construction and Building Materials 37 : 645–651.
[5] Nehdi M.L.; Suleiman A.R.; Soliman AM. 2014. “Investigation of concrete exposed to dual sulfate attack”. Cement and Concrete Research 64 : 42–53.
[6] Sensualle G.R. 2006. “Strength development of concrete with rice husk ash”. Cement and Concrete Composites 28 : 158–160.
[7] Amudhavalli N.K.; Jeena M. 2012. “Effect of silica fume on strength and durability parameters of concrete”. International Journal of Engineering Sciences & Emerging Technology 3 (1) : 28–35.
[8] Chang-Seon S.; Young-Su K. 2013. “Evaluation of West Texas natural zeolite as an alternative of ASTM Class F fly ash”. Construction and Building Materials 47: 389–396.
[9] Vejmelkova E.; Konakova D.; Kulovana T. et al. 2015. “Engineering properties of concrete containing natural zeolite as supplementary cementitious material: Strength, toughness, durability, and hygrothermal performance”. Cement and Concrete Composites 55 : 259–267.
[10] Małolepszy J.; Grabowska E. 2015. “Sulphate attack resistance of cement with zeolite additive”. Procedia Engineering. 108 : 170–176.
[11] Allahverdi A.; Skvara F. 2000. “Acidic corrosion of hydrated cement based materials”. Ceramics – Silikaty 44 (3) : 114–120.
[12] Yoon I.S. 2007. “Deterioration of concrete due to combined reaction of carbonation and chloride penetration: experimental study”. Key Engineering Materials 348-349 : 729–732.
[13] Ghahari S.A.; Ramezanianpour A.M.; Ramezanianpour A.A.; Esmaeili M. 2016. “An accelerated test method of simultaneous carbonation and chloride ion ingress: durability of silica fume concrete in severe environments”. Advanced in Materials Science and Engineering. Article ID 1650979, 12 pages.
[14] Reddy B.M.; Rao H.S.; George M.P. 2012. “Effect of hydrochloric acid (HCl) on blended cement (Fly Ash based) and silica fume blended cement and their concretes”. International Journal of Science and Technology 1 (9) : 476–480.
[15] Siad H.; Mesbah H.; Khelafi H. et al. 2010. “Effect of mineral admixture on resistance to sulphuric and hydrochloric acid attacks in self-compacting concrete”. Canadian Journal of Civil Engineering 37 (3) : 441–449.
[16] Chandra S. 1988. “Hydrochloric acid attack on cement mortar — an analytical study”. Cement and Concrete Research 18 (2) : 193-203.
[17] Turkel S.; Felekoglu B.; Dulluç S. 2007. Influence of various acids on the physico–mechanical properties of pozzolanic cement mortars. 32 (6) : 683–691.
[18] Bagheri A.R.; Zanganeh H.; Moalemi M.M. 2012. “Mechanical and durability properties of ternary concretes containing silica fume and low reactivity blast furnace slag”. Cement and Concrete Composites 34 : 663–670.
[19] European Committee for Standardization (CEN). Testing hardened concrete-part 2: Making and curing specimens for strength tests. Brussels: CEN; 2010. Standard No. EN 12390-2:2010.
[20] European Committee for Standardization (CEN). Testing hardened concrete-part 7: Density of hardened concrete. Brussels: CEN; 2011. Standard No. EN 12390-7:2011.
[21] European Committee for Standardization (CEN). Testing hardened concrete-part 5: Flexural Strength of Test Specimens. Brussels: CEN; 2011. Standard No. EN 12390-5:2011.
[22] European Committee for Standardization (CEN). Testing hardened concrete-part 3: Compressive Strength of Test Specimens: CEN; 2010. Standard No. EN 12390-3:2010.
[23] Slovak Office of Standards, Metrology and Testing (SUTN). Determination of Moisture Content, Absorptivity and Capillarity of Concrete. Bratislava: SUTN; 1989. Standard No. STN 73 1316. (Slovak).
[24] Kovalcikova M.; Estokova A. 2014. “Leaching of calcium and silicon from cement composites in the aggressive environment”. Pollack Periodica 9 (2) : 123-130.
[25] Poon C.S.; Kou S.C.; Lam L. 2006. “Compressive strength, chloride diffusivity and pore structure of high performance metakaolin and silica fume concrete”. Constructions and Building Materials 20 (10) : 858–865.
[26] Ikeda M.; Otsuki N.; Nishida T.; Minagawa H. 2004. “Influence of type of cement on Ca leaching from concrete using experimental acceleration method”. Proceedings of the 29th Conference on Our world in concrete & structures; 25-26.08.2004; Singapore: CI‐Premier PTE LTD; 2004. p. 297-304.
[27] Johnson R. 1988. “Understanding volume changes of concrete before resurfacing”. Concrete Repair Bulletin 9-10 : 8–11.
[28] Estokova A.; Kovalcikova M.; Luptakova A.; Prascakova M. 2016. “Testing Silica Fume-Based Concrete Composites under Chemical and Microbiological Sulfate Attacks”. Materials 9 (5) : 324.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


OCHRONA PRZED KOROZJĄ- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2020-11 , nr katalogowy 129039 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


OCHRONA PRZED KOROZJĄ- e-zeszyt (pdf) 2020-11 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	42.00 zł

Prenumerata

OCHRONA PRZED KOROZJĄ - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

504.00 zł

OCHRONA PRZED KOROZJĄ - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
OCHRONA PRZED KOROZJĄ - papierowa prenumerata roczna	636.00 zł brutto 588.89 zł netto 47.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
OCHRONA PRZED KOROZJĄ - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

678.00 zł

OCHRONA PRZED KOROZJĄ - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
OCHRONA PRZED KOROZJĄ - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	762.00 zł brutto 705.56 zł netto 56.44 zł VAT (stawka VAT 8%)

762.00 zł

Zeszyt

2020-11

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma