Chemical and Instrumental Testing of Cement-Based Materials Leading to the Reconstitution of Their Substrate Composition

• Authors: Teresa Szymura

Title variants

PL

Badania nad odtworzeniem składu substratowego betonów i zapraw na bazie cementu portlandzkiego

• Languages of publication: EN

Abstracts

EN

The article discusses testing of cement-based materials with the application of chemical analyses as well as of classical techniques according to the Polish standards: PN-EN 196–2:2006: “Methods for cement testing – Part 2: Chemical analysis of cement” and PN-EN 1744–1 “Tests for chemical properties of aggregates. Chemical analysis”. The obtained testing results have been verified by means of instrumental methods using X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) for materials with certified reference samples. In other cases interpolation techniques have been applied. Estimated substrate composition of the produced cement-based materials has been calculated based on the material balance using a computer program. Final results have been calculated as an arithmetic mean of all possible solutions that meet boundary conditions. Joint application of both the mentioned methods to reconstitute substrate composition of cement-based materials has yielded results that approach the originally applied real composition at the maximum difference of a few percent.

PL

W niniejszej pracy zaprezentowano badania prowadzące do odtworzenia składu materiałów cementowych, z zastosowaniem bilansów zgodnych z prawem zachowania masy i wykorzystaniem analizy chemicznej technikami klasycznymi wg normy PN-EN 196-2:2006; Metody badania cementu – Część 2: Analiza chemiczna cement, oraz metodą fluoroscencyjnej spektroskopii rentgenowskiej (XRF). Skład substratowy, w sposób szacunkowy obliczono na podstawie metody polegającej na: wyznaczeniu w substratach i produkcie (w betonie) składu tlenkowego chemicznych makroskładników, sporządzeniu równań bilansowych dla poszczególnych tlenków w substratach i produktach; ułożeniu układów równań z dwoma niewiadomymi dla zapraw (ilość cementu i piasku), i dla betonu z trzema niewiadomymi (ilość cementu, piasku i kruszywa grubego); rozwiązaniu wszystkich możliwych kombinacji równań z wykorzystaniem programu komputerowego. Wyniki końcowe były średnią arytmetyczną wszystkich możliwych rozwiązań, spełniających warunki brzegowe. Zastosowany sposób odtwarzania składu okazał się bliski składu rzeczywistego (maksymalne różnice ok. 3%).

Keywords

EN

concrete; portlandite; calcium silicate hydrate (C-S-H); mixture proportion; X-ray diffraction (XRD)

• Publisher: Wyższa Szkoła Zarządzania i Administracji w Zamościu
• Journal: Barometr Regionalny. Analizy i prognozy
• Year: 2014
• Issue: 3(37)
• Pages: 67-75

Contributors

author

Teresa Szymura

• Lublin University of Technology, Poland

References

• Bullarda, J.W., H.M. Jenningsb, R.A. Livingstonc, A. Nonatd, G.W. Scherere, J.S. Schweitzerf, K.L. Scrivenerg, and J.J. Thomash. 2011. “Mechanisms of Cement Hydration.” Cement and Concrete Research no. 41 (12):1208–1223. doi: 10.1016/j.cemconres.2010.09.011.
• Czarnecki, L., and P.H. Emmons. 2002. Naprawa i ochrona konstrukcji betonowych. Kraków: “Polski Cement”.
• Jakubowska, M., D. Kalarus, A. Kot, and W. Kubiak. 2009. “Metody chemometryczne w identyfikacji źródeł pochodzenia klinkieru oraz cementu.” Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials no. 61 (1):12–15.
• Kurdowski, W. 2008a. “Faza C-S-H – stan zagadnienia. Część 1.” Cement Wapno Beton no. 13 (4):216–222.
• Kurdowski, W. 2008b. “Faza C-S-H – stan zagadnienia. Część 2.” Cement Wapno Beton no. 13 (5):258–268.
• Osiecka, E. 2005. Materiały budowlane. Spoiwa mineralne, kruszywa. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.
• Piasta, J., and W. Piasta. 2002. Rodzaje i znaczenie kruszywa w betonie. Paper read at XVII Ogólnopolska Konferencja Warsztat Pracy Projektanta Konstrukcji, 2002.02.20–23, at Ustroń.
• Szymura, T. 2006. “Research on Incrustation in a Model Evaporative Cooler.” Physicochemical Problems of Mineral Processing (40):99–108.
• Szymura, T. 2012. “Composition Reconstitution of Concrete and Mortars Based on Portland and Expansive Cements.” Physicochemical Problems of Mineral Processing no. 48 (1):227–238.
• Taylor, H.F.W. 1993. “A Discussion of the Papers ‘Models for the Composition and Structure of Calcium Silicate Hydrate (C-S-H) Gel in Hardened Tricalcium Silicate Pastes’ and ‘The Incorporation of Minor and Trace Elements into Calcium Silicate Hydrate (C-S-H) Gel in Hardened Cement Pastes’.” Cement and Concrete Research no. 23 (4):995–998.