DOI: 10.5281/zenodo.17930464
title: Wpływ mączki chalcedonitowej na właściwości reologiczne i procesy hydratacji cementów
title: The influence of chalcedonite powder on rheological properties and cement hydration processes

description: Celem działania naukowego realizowanego w konkursie „Miniatura 8” było uzyskanie wiedzy na temat wpływu dodatku mączki chalcedonitowej (jej działania i współdziałania) na właściwości reologiczne i procesy hydratacji (procesy wiązania i twardnienia) zaczynów cementowych. Zaplanowane badania w formie wyjazdów badawczych oraz wyjazdu konsultacyjnego realizowane były we współpracy z Instytutem Chemii Politechniki Brneńskiej w Czechach. Całość projektu podzielono na kilka etapów. Pierwszy z nich dotyczył określenia właściwości surowców wytypowanych do badań: cementu portlandzkiego CEM I, mączki chalcedonitowej o zróżnicowanym uziarnieniu, a także dodatków mineralnych powszechnie stosowanych w produkcji cementu – granulowanego żużla wielkopiecowego, popiołu lotnego krzemionkowego i mączki wapiennej. Określono między innymi ich skład chemiczny, uziarnienie, powierzchnię właściwą, aktywność pucolanową dodatków. W kolejnym, II etapie wykonano badania zaczynów cementowych modyfikowanych mączką chalcedonitową, w których zastępowano cement w ilości 10%, 20% i 30% wagowo dodatkiem o uziarnieniu do 10mm, 20 mm i 36 mm. Biorąc pod uwagę zarówno właściwości reologiczne, jaki wytrzymałościowe do dalszych badań wytypowano mączkę chalcedonitową o uziarnieniu do 20 mm. Kolejny, III etap obejmował badania zaczynów cementowych modyfikowanych udziałem powszechnie stosowanych dodatków, zastępujących cement w ilości 10%, 20% oraz 30% wagowo. Następnie, w ostatniej części badań (IV etapie) wykonano doświadczenia, w których 10%, 20% i 30% cementu zastępowano kombinacją mączki chalcedonitowej z granulowanym żużlem wielkopiecowym lub popiołem lotnym krzemionkowym lub mączką wapienną, dodawanych w tych samych ilościach. W każdym z etapów wykonano badania właściwości reologicznych zaczynów po czasie 5,30 i 60 minut, określono konsystencję metodą mini stożka, a także wykonano badania mające na celu ocenę procesów wiązania i twardnienia: czas wiązania metodą Vicata, hydratację zaczynów metodą kalorymetryczną, badania właściwości mechanicznych - wytrzymałości na zginanie i ściskanie oraz analizę DTA/TG próbek po czasie 3 i 28 dni dojrzewania.
description: The aim of the research project carried out in the "Miniatura 8" competition was to obtain knowledge on the effect of chalcedonite powder (its action and interaction) on the rheological properties and hydration processes (setting and hardening processes) of cement pastes. The planned research, in the form of research trips and a consulting trip, was carried out in cooperation with the Institute of Chemistry at Brno University of Technology in Czechia. The entire project was divided into several stages. The first stage involved determining the properties of the raw materials selected for testing: Portland cement CEM I, chalcedonite powder of various grain sizes, and mineral additives commonly used in cement production – granulated blast furnace slag, silica fly ash, and limestone powder. Among other things, their chemical composition, grain size, specific surface area, and pozzolanic activity of the additions were determined. In the next, second stage, tests on cement pastes modified with chalcedonite powder were performed, replacing cement in the amounts of 10%, 20%, and 30% by weight with additions of grain sizes up to 10 μm, 20 μm, and 36 μm. Considering both rheological and strength properties, chalcedonite powder with a grain size up to 20 μm was selected for further testing. The next, third stage involved testing on cement pastes modified with commonly used additions, replacing cement in amounts of 10%, 20%, and 30% by weight. Then, in the last part of the research (stage IV), experiments were carried out in which 10%, 20% and 30% of cement was replaced by combination of chalcedonite powder with granulated blast furnace slag or silica fly ash or limestone powder, added in the same quantities. At each stage, rheological properties of the pastes were tested after 5, 30, and 60 minutes, consistency was determined using the mini-cone method, and tests were also performed to assess the setting and hardening processes: setting time using the Vicat method, hydration of pastes using the calorimetric method, mechanical properties - flexural and compressive strength, and DTA/TG analysis of samples after 3 and 28 days of curing.