Kolloidisen nanosilikan ja C-S-H-siemenkiteiden vertaaminen Portland-sementin reaktiivisuuden parantamisessa -5 C lämpötilassa

Abstract

Sementtiteollisuuden suurimpia haasteita on kylmä ilmasto. Sementtijauhe reagoi veden kanssa huonommin kylmissä olosuhteissa, joten on tärkeää löytää ratkaisuja, jotta sementin valmistuksesta saadaan tehokkaampaa ja ympäristöystävällisempää.

Työssä keskitytään kokeellisesti testaamaan, onko nanopartikkeleilla ja jäänestokemikaaleilla vaikutusta sementin lujuuteen. Sementtinäytteet altistettiin -10 celsiusasteen lämpötilalle ja näytteet testattiin neljä kertaa: päivän, viikon, kahden viikon ja neljän viikon jälkeen valamisesta. Testattiin myös eri sementtinäytteiden asettumisaikaa.

Työn näytteet valmistettiin eri pitoisuuksilla C-S-H siemenkiteitä. Siemenkiteet sekoitettiin veden kanssa ennen seoksen liittämistä sementtijauheeseen. Jokaisesta näytteestä valmistettiin myös kopio, joka jätettiin huoneen lämpötilaan kuudeksi tunniksi ennen pakastimeen laittamista.

Työn tuloksissa voitiin todeta, että siemenkiteet, kuin myös jäänestokemikaalit vaikuttivat sementin lujuuteen. Esikovettaminen paransi kaikkien näytteiden puristuslujuutta huomattavasti. Parhaimmat tulokset saatiin yhdistämällä kaikki kolme elementtiä yhteen. Asettumisajan mittauksissa siemenkiteet ja jäänestokemikaalit molemmat vähensivät sementin asettumisaikaa.

Cold climate weather poses a big challenge to cement manufacturing processes around the world. Freezing temperatures affect the hardening of the cement and stop the hydration reaction happening between water and cement. It is important to find economically and environmentally friendly solutions to this problem.

This thesis conducts a study and experiments to the use of C-S-H seeds and antifreeze admixtures in improving the strength of cement in cold temperatures. The cement samples were stored in a freezer set at -10 °C. Compressive strength was conducted for one day, a week, two weeks and four weeks after the samples were cast. Setting time was also tested for all the samples used in the study.

Cement samples were manufactured with varying amounts of C-S-H seeds. The C-S-H solution was combined with water before adding it to the cement powder. Copies of the samples were made, and they were precured in room temperature for six hours before placing them in the freezer.

The compressive strength tests indicated that the addition of seeds or antifreeze admixtures improved the compressive strength of cement. Precuring of samples also provided much higher values of strength in the cement. The combination of all three elements yields the highest compressive strength of all samples. For the setting time, both seeds and antifreeze admixtures lowered the time the cement needed to set.