Properties of mortars with Calcium Sulfoaluminate cements with the addition of Portland cement and limestone

Calcium Sulfoaluminate cements (CSA) may be an alternative to Portland cements due to their very high early strength and more environmentally friendly production technology, however they are characterized by a short setting time and high cost. A possible solution to these problems is to mix CSA cement with other binders or additives. In order to test this possibility, CSA cement was mixed with Portland cement and limestone in the amount of 10, 20 and 30 wt. %. A hydration heat test was carried out in the first 72 hours after the components were mixed, measured were compressive and flexural strength after 1, 2, 7 and 28 days, and rheological properties, including early shrinkage. A negative interaction between CSA and CEM I 42.5R was observed, leading to deterioration of mechanical properties of the mortars. The study did not indicate a similar negative interaction between CSA cement and limestone.

Potrzeba zmniejszenia śladu węglowego stała się jednym z głównych problemów przemysłu cementowego ze względu na wysoką produkcję dwutlenku węgla w procesie spalania klinkieru portlandzkiego, która wynosi od 0,6 do 0,8 tony CO2 na 1 tonę klinkieru portlandzkiego Sytuacja ta stwarza zapotrzebowanie na mniej popularne klinkiery, takie jak cement CSA (cement wapniowo siarczanoglinianowy). Cement CSA charakteryzuje się krótkim czasem wiązania, wysoką wytrzymałością początkową i niskim skurczem, a podczas jego produkcji emitowane jest mniej CO2 w porównaniu z klinkierem OPC. Jednakże wysoki koszt cementu CSA zachęca do mieszania CSA z innymi, tańszymi spoiwami lub nieklinkierowymi składnikami głównymi cementu. Celem prezentowanych badań było zatem zbadanie właściwości zapraw z użyciem cementu CSA zmieszanego ze zwykłym cementem portlandzkim CEM I 42,5R (OPC) lub wapieniem w ilości 10, 20 i 30% masy cementowej. Badano następujące właściwości: ciepło hydratacji w pierwszych 72 h od połączenia cementu z wodą, wczesny skurcz zaprawy w pierwszych 24 h, właściwości reologiczne, czyli granicę plastyczności i lepkość plastyczną świeżej zaprawy, a także wytrzymałość na ściskanie i zginanie po 1,2,3,7 i 28 dniach. Zaprawy przygotowano na bazie normowej zaprawy wg EN 196-1, zawierającej 450g cementu, 1350g piasku normowego i o stosunku w/c wynoszącym 0,5. Ze względów technicznych stosunek w/c został zmieniony dla pomiarów reologicznych na 0,6.