The suitability of Portland limestone cement for use in construction applications in Egypt: Fid-Bau Portal

The suitability of Portland limestone cement for use in construction applications in Egypt

Ghorab, H.Y. / Mabrouk, M.r. / Ismail, K.I. / Osman, Y.A. / Elnaby, S.F. Abd / Yousri, K.M. / Ahmed, H.H. / Herfort, D.

Die Eignung von Portland-Kalksteinzement für wechselnde Anwendungen in Ägypten wurde untersucht. Ziel war es, die Genehmigung von Anwendungsregeln für die Verwendung dieser Zemente in Betonen für tragende Bauteile zu erleichtern. Die Einschränkungen bei der Anwendung beruhen auf offenen Fragen zur Dauerhaftigkeit von Beton in kälteren Gebieten im Osten des Landes sowie auf Anforderungen zur Vermeidung von unkontrollierten Herstellungsfehlern. Untersucht wurden daher die Eigenschaften von Zementstein und Mörteln aus einem Portlandzement CEM I 42,5 R, in dem 10 bis 30 M.-% des Klinkers durch Kalkstein ersetzt wurden. Die Dauerhaftigkeit von Mörtelprismen wurde durch eine neunmonatige Lagerung in Magnesiumsulfatlösungen bei Raumtemperatur und bei 7 °C geprüft. Übereinstimmend mit der Literatur entsprachen die Druckfestigkeiten von Mörteln aus Zement mit einem Kalksteingehalt von 15 M.-% etwa denen der Referenzmörtel. Die Druckfestigkeiten verringerten sich mit höherem Kalksteingehalt der Zemente und mit sinkender Lagerungstemperatur. Die Lagerung der Mörtelprismen in Sulfatlösungen führte zu abnehmenden Dehnungen bei zunehmendem Kalksteingehalt des Zements. An den Kanten der Mörtelprismen bildete sich nach fünf Monaten Lagerung in Sulfatlösung bei 7 °C Thaumasit. In parallel durchgeführten Untersuchungen mit reinen Ausgangstoffen wurde Thaumasit bei Raumtemperatur hergestellt. Infrarotmessungen an Gemischen aus Gips oder Ettringit mit Calcit, Silikagel und Wasser zeigten, dass sich bei Raumtemperatur leicht oktaedrisch koordiniertes Silizium in hypervalenter Kieselsäure bildet. Ettringit biete sich als Kristallisationskeim für dessen Entstehung an. Die Bindung von Calcium an oktaedrisch koordiniertes Silizium tritt mit erhöhter Löslichkeit bei niedrigeren Temperaturen oder in Gegenwart von Sacharose und bei zunehmenden Calciumhydroxidkonzentrationen ein. Um eine schädigende Thaumasitbildung zu vermeiden, sollten die Löslichkeit von Calciumhydroxid und dessen Konzentration in der Lösung vermindert werden.

The suitability of Portland limestone cement for use in variable applications in Egypt is investigated to support the approval of the Egyptian Concrete Code of Practice for its utilization in structural concrete applications. The restriction of its use is due to the durability effect as there are cold areas in the eastern part of the country, and to avoid failure due to uncontrolled workmanship. The behavior of cement pastes and mortars with 10 to 30 mass % limestone replacement of CEM I 42,5 R was therefore studied. The durability of mortar prisms was investigated in magnesium sulfate solution at room temperature and 7 °C for 9 months. In accordance to the literature, the compressive strength of mortars with up to 15 mass % limestone content are found to be close to the reference and decreases with higher limestone content and with decreasing temperature. The expansion decreases with increasing limestone additions. Thaumasite forms at the edges of the mortars after 5 months immersion in sulfate solution at 7 °C. In a parallel investigation series on pure systems, thaumasite was prepared at room temperature. Infrared measurements on mixes of gypsum or ettringite with calcite, silica gel and water indicate that octahedral silicon forms readily at room temperature as hypervalent silica. The ettringite offers a nucleation site for its formation. The bonding of calcium with the silicon octahedron occurs with increased solubility at lower temperature or by sucrose and by increased lime concentration. It is suggested to lower the solubility of lime and its concentration to avoid the formation of a destructive thaumasite.