ORIGINAL PAPER
An assessment of the influence of selected factors on the activity of cement-slag binders
1
Technology Centrum Betotech sp. z o.o.
2
Faculty of Civil Engineering Silesian University of Technology
Submission date: 2023-05-15
Final revision date: 2023-09-25
Acceptance date: 2023-10-18
Publication date: 2023-12-13
Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 2023;39(4):181-196
KEYWORDS
TOPICS
ABSTRACT
The article analyzes the influence of selected factors on the activity rate of cement binder containing 50% of ground granulated blast furnace slag in its composition. These factors are the chemical and mineral composition of Portland cement CEM I, the degree of grinding of granulated blast furnace slag and Portland cement, and the water/binder ratio. This slag content is characteristic for blast furnace cement CEM III/A. In addition to the application effects, this type of cement is a low-carbon binder (there is a reduction of CO2 emissions by about 45% compared to Portland cement CEM I). The use of this type of cement in the composition of concrete enables the obtaining of concrete with a very small carbon footprint. Based on the results of our own research, it was found that such a high proportion of ground granulated blast furnace slag in the binder composition leads to a significant reduction in the early compressive strength of standard mortars (after two and seven days of setting). This results in a significant reduction in the use of these types of binders (cements) in selected areas of construction, e.g. prefabrication and high-strength concrete. Analyzing the obtained results of their own research, the authors concluded that the early strength of these types of binders can be significantly improved by increasing the specific surface area (degree of grinding) of Portland cement CEM I and lowering the water/slag ratio (w/s, where: s = cement + slag). The proposed material and technological modifications also enable the obtaining of higher compressive strength at all tested dates. The strength of the standard (after twenty-eight days and over longer periods) is comparable to or higher than that of Portland cement CEM I.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Ocena wpływu wybranych czynników na aktywność spoiw cementowo-żużlowych
granulowany żużel wielkopiecowy, wskaźnik aktywności, stopień rozdrobnienia, stosunek w/s, cement hutniczy CEM III
W artykule przeanalizowano wpływ wybranych czynników: składu chemicznego i mineralnego cementu portlandzkiego CEM I, stopnia przemiału granulowanego żużla wielkopiecowego i cementu portlandzkiego oraz stosunku woda/spoiwo na kształtowanie się wskaźnika aktywności spoiwa cementowo-żużlowego zawierającego w swoim składzie 50% zmielonego granulowanego żużla wielkopiecowego. Taka zawartość żużla jest charakterystyczna dla cementu hutniczego CEM III/A. Oprócz efektów aplikacyjnych, ten rodzaj cementu jest spoiwem niskoemisyjnym (redukcja emisyjności CO2 o około 45% w stosunku do cementu portlandzkiego CEM I). Stosowanie tego rodzaju cementu w składzie betonu pozwala na uzyskanie betonu o bardzo małym śladzie węglowym. Na podstawie wyników badań własnych stwierdzono, iż tak wysoki udział zmielonego granulowanego żużla wielkopiecowego w składzie spoiwa prowadzi do znaczącego obniżenia wytrzymałości na ściskanie wczesnej (po 2 i 7 dniach dojrzewania) zapraw normowych. Skutkuje to znaczącym ograniczeniem stosowaniem tego rodzaju spoiw (cementów) w wybranych obszarach budownictwa, np. prefabrykacji i betonach wysokich wytrzymałości. Analizując uzyskane wyniki badań własnych autorzy doszli do wniosku, że wytrzymałość wczesną tego rodzaju spoiw można znacząco polepszyć poprzez zwiększenie powierzchni właściwej (stopnia przemiału) cementu portlandzkiego CEM I i obniżenie stosunku woda/spoiwo (w/s, gdzie: s = cement + żużel). Zaproponowane modyfikacje materiałowo-technologiczne pozwalają także na uzyskanie wyższych wytrzymałości na ściskanie we wszystkich badanych terminach. Wytrzymałość normowa (po 28 dniach) i w dłuższych terminach jest porównywalna lub wyższa niż cementu portlandzkiego CEM I.
REFERENCES (24)
1.
ASTM C989/C989M-18a – Standard Specification for Slag Cement for Use in Concrete and Mortars.
2.
EN 15167-1:2007 – Ground granulated blast furnace slag for use in concrete, mortar and grout – Part 1: Definitions, specifications and conformity criteria.
5.
EN 196-3:2016 – Methods of testing cement – Part 3: Determination of setting times and soundness.
7.
EN 197-1:2011 – Cement – Part 1: Composition, specifications and conformity criteria for common cements.
8.
EN 206:2013+A1:2016 – Concrete – Specification, performance, production and conformity.
9.
Giergiczny, Z. 2002. Cements with mineral additives in new generation concrete technology (Cementy z dodatkami mineralnymi w technologii betonów nowej generacji). Opole: Górażdże Cement SA (in Polish).
10.
Giergiczny, Z. 2019. Fly ash and slag. Cement and Concrete Research 124, DOI: 10.1016/j.cemconres.2019.105826.
11.
Li et al. 2021 – Li, J., Zhang, W., Garbev, K. AND Monteiro, P.J.M. 2021. Coordination environment of Si in calcium silicate hydrates, silicate minerals and blast furnace slags: A XANES database. Cement and Concrete Research 143(2), DOI: 10.1016/j.cemconres.2021.106376.
12.
Liu et al. 2019 – Liu J., Yu, Q., Zuo, Z., Yang, F., Han, Z. and Qin, Q. 2019. Reactivity and performance of dry granulation blast furnace slag cement. Cement and Concrete Composites 95, pp. 19–24, DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2018.10.008.
14.
Matthes et al. 2018 – Matthes, W., Vollpracht, A., Villagrán-Zaccardi, Y., Kamali-Bernard, S., Hooton, D., Gruyaert, E., Soutsos, M. and De Belie, N. 2018. Ground granulated blast-furnace slag. RILEM State-of-the-Art Reports. [In:] Properties of fresh and hardened concrete containing supplementary cementitious materials. DOI: 10.1007/978-3-319-70606-1_1.
15.
PN-B-06265:2018-10: Concrete – Requirements, properties, production and conformity – National additions to EN 206+A1:2016-12 (Beton – Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność – Krajowe uzupełnienie PN-EN 206+A1:2016-12) (in Polish).
16.
PN-B-19707:2012: Cement. Special cement. Composition, requirements and conformity criteria (in Polish).
17.
Polder et al. 2014a – Polder, R.B., Nijland, T., de Rooij, M., Larsen, C.K. and Pedersen, B. 2014. Innovation Based on Tradition: Blast Furnace Slag Cement for Durable Concrete Structures in Norway?.
18.
Polder et al. 2014b – Polder, R.B., Nijland, T.G. and de Rooij, M.R. 2014. Slag cement concrete – the Dutch experience. Statens Vegvesenes Rapoorter.
19.
Pronina et al. 2018 – Natalja Pronina, N., Krüger, S., Bornhöft, H., Deubener, J. and Ehrenberg, A. 2018. Cooling history of a wet-granulated blast furnace slag (GBS). Journal of Non-Crystalline Solids 499(3), pp. 344–349, DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2018.07.054.
20.
SPC 2020. Cement industry’s contribution to the Polish economy. Report. [Online:] https://www.polskicement.pl/wp... [Accessed: 2023-10-10].
21.
Ueki, Y. 2015. History and Utilization of Portland Blast Furnace Slag Cement. Nippon steel & sumitomo metal technical report 109, pp. 109–113.
22.
Wang et al. 2022 – Wang, Y., Xu, L., He, X., Su, Y., Miao, W., Strnadel, B. and Huang, X. 2022. Hydration and rheology of activated ultra-fine ground granulated blast furnace slag with carbide slag and anhydrous phosphogypsum. Cement and Concrete Composites 133, DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2022.104727.
23.
Zhai, Q. and Kurumisawa, K. 2021. Effect of accelerators on Ca(OH)2 activated ground granulated blast-furnace slag at low curing temperature. Cement and Concrete Composites 124, DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2021.104272.
24.
Zhai, Q. and Kurumisawa, K. 2022. Effects of cation in sulfate chloride and nitrite on Ca(OH)2 activated ground granulated blast-furnace slag. Cement and Concrete Composites 133, DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2022.104648.
| eISSN: | 2299-2324 |
| ISSN: | 0860-0953 |
We process personal data collected when visiting the website. The function of obtaining information about users and their behavior is carried out by voluntarily entered information in forms and saving cookies in end devices. Data, including cookies, are used to provide services, improve the user experience and to analyze the traffic in accordance with the Privacy policy. Data are also collected and processed by Google Analytics tool (more).
You can change cookies settings in your browser. Restricted use of cookies in the browser configuration may affect some functionalities of the website.
You can change cookies settings in your browser. Restricted use of cookies in the browser configuration may affect some functionalities of the website.
