Abstract
The investigation performed was aimed at explaining explaining experimentally the changes occurring in the microstructure and phase composition of cement pastes during their exposure to heat in the temperature range 20–800°C. The investigation was performed by means of the following methods; thermal analysis, X-ray diffraction analysis, infrared spectroscopy analysis and mercury porosimetry. During the investigation observations were made regarding the behaviour of the following phases in pastes exposed to heat: Ca(OH)2, CaCO3, C−S−H, non-evaporable water and micropores.
From an analysis of the experimental results, temperature ranges of the following changes were determined in the structure of the investigated paste: additional hydration of unhydrared cement grains, recrystallization and carbonization of Ca(OH)2, deformation and transformation of C−S−H phases, non-linear changes in the distribution of pore diameters and total porosity.
Résumé
Les changgements de la microstructure et de la composition des phases résultant de l'effet de température dans le domaine de 20 à 800°C ont été expliqués par la voie expérimentale.
Les investigations ont été réalisées en utilisant les méthodes de TG, rayons X, absorption infrarouge et porosimétrie au mercure.
Les phases de Ca(HO)2, CaCO3, C−S−H, l'eau non évaporable et la microporosité ont été étudées.
A partir des résultats obtenus, on a conclu qu'il se produit les changements suivants: hydratation additionnelle des grains de ciment restant anhydre, recristallisation et carbonatation de Ca(OH)2, déformation et transformation de la structure du gel de la phase C−S−H, accroissement non linéaire de la porosité totale et de la distribution de ses dimensions.
Il a été possible d'expliquer que l'hydratation additionnelle du ciment restant anhydre et la recristallisation du Ca(OH)2 sont dues à l'effet de la vapeur sur la phase environnante (la vapeur libérée lors du processus d'hydratation).
Suite à la libération de l'eau chimiquement liée de la phase C−S−H, celle-ci subit une transformation. Pour des températures inférieures à 600°C, elle est instable; pour des températures supérieures, cette transformation est stable, irréversible et similaie à celle de βC 2 S.
L'absence de corrélation entre la qualité d'eau libérée de la pâte de ciment et de la porosité totale dans la gamme des températures de 100 à 300°C résulte du retrait qui accompagne le départ de l'eau de la pâte de ciment.
L'accroissement de la porosité totale se produit dans le régime de 300 à 700°C et en particulier augmente le nombre de pores de grande dimension, d'où la formation de microfissures résultant de phases du ciment et de Ca(OH)2. La réduction de la porosité totale à 800°C pourrait résulter du début de fusion de la pâte de ciment durcie.
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Piasta, J., Sawicz, Z. & Rudzinski, L. Changes in the structure of hardened cement paste due to high temperature. Mat. Constr. 17, 291–296 (1984). https://doi.org/10.1007/BF02479085
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF02479085