Application of weathered granulated blast furnace slag as a supplementary cementitious material in concrete

The physical and chemical properties of cements with slag originated from the storage yards of different age, added as a supplementary cementing material are highlighted. The materials after 20-year storage, the crushed slag after approximately 2-year storage and the new slag from the ongoing production were compared. The materials supplied by the same metallurgical plant were characterized. The blended cements were produced by Portland cement clinker grinding with gypsum and slags added as 5 to 50% of binder mass. The standard properties of cements were examined, as well as some experiments related to the kinetics of hydration and hydration products were carried out. The addition of granulated blast furnace slag (GBFS) stored for a long time, as a component of cement, affects the properties of material in such a way that the early compressive strength is not specially altered but at longer maturing the strength decreases generally with the storage time and percentage of additive. This is related to the reduction of the vitreous component, as well as to the presence of weathered material of altered activity. At the additive content up to 50% the binder complying with the requirements of the European standards for CEM III/A or CEM II/(A,B)-S common cements can be produced. The cements with the old slag meet the requirements of EN 197-1 relating at least to the class 32,5. The role of calcium carbonate, being the product resulting from the slag weathering process, acting as a grindability and setting/hardening modifying agent, should be underlined.

Praca dotyczy właściwości cementów zawierających granulowane żużle wielkopiecowe o różnym czasie składowania, z jednego źródła (huty żelaza). Porównano właściwości materiału z żużlem pochodzącym sprzed 20 lat, żużlem składowanym około 2 lat i żużlem z bieżącej produkcji. Cementy wyprodukowano poprzez przemiał klinkieru cementu portlandzkiego z gipsem; udział żużla stanowił od 5% do 50% masy spoiwa. Otrzymane cementy poddano badaniom standardowym; przeprowadzono również ocenę kinetyki i produktów hydratacji. Ustalono w pierwszej kolejności, że wprowadzenie żużla składowanego przez długi czas w charakterze składnika cementów powszechnego użytku wpływa na właściwości cementów w taki sposób, że wytrzymałości wczesne nie ulegają znaczącym zmianom, natomiast wytrzymałość po 28 dniach twardnienia zmniejsza się. Zredukowanie wytrzymałości jest wyraźniejsze w przypadku żużla o długim czasie składowania i przy większym jego udziale. Jest to powiązane ze zmniejszeniem zawartości fazy szklistej w żużlu i obniżeniem aktywności w następstwie procesów wietrzenia. Jednakże i tak przy odpowiednich udziałach żużla w granicy do 50% jest możliwe otrzymanie cementów powszechnego użytku typu CEM III/A lub CEM II/(A,B)-S spełniających wymagania normy EN 197-1 klasy przynajmniej 32,5. Należy podkreślić, że rolę modyfikującą pozytywnie właściwości cementów takie, jak mielność oraz generalnie proces wiązania i twardnienia wydaje się pełnić węglan wapnia tworzący się jako produkt wietrzenia żużli.