Open Access (Artykuł w pliku PDF)

Selection of superlasticizers to low-clinker cements

prof. dr hab. inż. Paweł Łukowski, Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
ORCID: 0000-0002-4636-1034

Adres do korespondencji: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript. 

DOI: 10.15199/33.2023.11.06
Artykuł przeglądowy

Streszczenie. Zmniejszanie śladu węglowego betonu należy do podstawowych wyzwań współczesnej inżynierii materiałów budowlanych. Rozpowszechnianie się niskoemisyjnych cementów oznacza potrzebę intensywnych badań kompatybilności takich cementów z domieszkami do betonu. W artykule przedstawiono zarys aktualnego stanu wiedzy w tym zakresie w odniesieniu do najbardziej rozpowszechnionego rodzaju domieszek – superplastyfikatorów. Omówiono dotychczasowe ustalenia obejmujące m.in. odpowiednie kształtowanie struktury cząsteczkowej domieszek polikarboksylanowych. Problem jest daleki od pełnego rozwiązania. Wykazano jednak, że odpowiedni dobór domieszek do cementów niskoklinkierowych pozwala na uzyskanie właściwości mieszanki betonowej nieodbiegających w istotny sposób od typowych w przypadku cementów bez dodatków.
Słowa kluczowe: beton; cement niskoemisyjny; domieszka upłynniająca; kompatybilność.

Abstract. Reducing concrete's carbon footprint is one of the challenges of contemporary building materials engineering. Using the low-emission types of cement requires intensive studies of such binders' compatibility with concrete admixtures. In the paper, the outline of the current state of knowledge in this field has been presented, referring to the most common admixtures – superplasticizers. The previous findings and prospects have been discussed, including the suitable shaping of the PCE molecular structure. The problem is far from a complete solution. However, it has been proven that proper selection of the admixtures to the low-clinker cements allows for obtaining the properties of the concrete mix similar to those achieved with the cements containing no additions.
Keywords: compatibility; concrete; fluidizing admixture; lowemission cement.

Literatura
[1] Scrivener K, John V, Gartner E. Eco-efficient cements: Potential economically viable solutions for a low-CO2 cement-based materials industry. Cem Concr Res. 2018; https://doi.org/10.1016/j. cemconres.2018.03.015.
[2] Instytut Techniki Budowlanej. Deklaracja środowiskowa III typu dla średnich cementów CEM I – CEM V produkowanych w Polsce. W: „Beton – niskoemisyjny materiał budowlany” (red. B. Środa). Stowarzyszenie Producentów Betonu, Kraków, 2021, 14 – 23.
[3] PN-EN 197-5:2021-07. Cement – Część 5: Cement portlandzki wieloskładnikowy CEM II/C-M i cement wieloskładnikowy CEM VI.
[4] PN-EN 934-2:2010. Domieszki do betonu, zaprawy i zaczynu – Część 2: Domieszki do betonu – Definicje, wymagania, zgodność, oznakowanie i etykietowanie.
[5] Cheung J, Roberts L, Liu J. Admixtures and sustainability. Cem ConcrRes. 20189; http://dx.doi.org/10.1016/j.cemconres.2017.04.011.
[6] Garbacz A, Urbańska P. Ślad węglowy betonu. W: „Beton – niskoemisyjny materiał budowlany” (red. B. Środa), Stowarzyszenie Producentów Betonu, Kraków. 2021; 24 – 35.
[7] Yuxin G, Jun W, Fenlian X. Carbon emissions assessment of green production of ready-mix concrete. Concrete. 2011; 1: 110 – 112.
[8] Turner L, Collins F. Carbon dioxide equivalent (CO2eq) emissions: A comparison between geopolymer and OPC cement concrete. Constr BuildMater. 2013; https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat. 2013.01.023.
[9] European Federation of Concrete Admixtures Associations Ltd. (EFCA). Environmental Product Declaration, Concrete admixtures – Plasticisers and Superplasticisers. 2015.
[10] Łukowski P. Modyfikacja materiałowa betonu. Stowarzyszenie Producentów Cementu – Polski Cement, Kraków. 2016.
[11] Stowarzyszenie Producentów Cementu. Informator – przemysł cementowy w liczbach. 2023.
[12] Lei L, Hirata T, Plank J. 40 years of PCE superplasticizers – History, current state-of-the-art and an outlook. CemConcr Res. 2022; https://doi. org/10.1016/j.cemconres. 2022.106826.
[13] John V, Damineli B, Quattrone M, Pileggi R. Fillers in cementitious materials – Experience, recent advances and future potential. CemConcr Res. 2018; https://doi.org/10.1016/j. cemconres. 2017.09.013.
[14] Plank J, Hirsch C. Impact of zeta potential of early cement hydration phases on superplasticizer adsorption. Cem Concr Res. 2007; https://doi. org/10.1016/j.cemconres. 2007.01.007.
[15] Uchikawa H. Function of organic admixture supporting high performance concrete. International Conference on the Role of Admixtures in High Performance Concrete, RILEM Publications, Monterrey, Meksyk; 1999, 69 – 96.
[16] Garbacik A. Normalizacja cementów specjalnych niskoalkalicznych. Budownictwo, Technologie, Architektura. 2006: 2, 56 – 58.
[17] Palacios M, Puertas F, Bowen P, HoustY. Effect of PCs superplasticizers on the rheological properties and hydration process of slag-blended cement pastes. J Mater Sci. 2009; https://doi. org/10.1007/s10853-009-3356-4.
[18] Alonso M, Palacios M, Puertas F. Compatibility between polycarboxylate-based admixtures and blended-cement pastes. CemConcr Compos. 2013; https://doi.org/10.1016/j. cemconcomp. 2012.08.020.
[19] Schröfl C, Gruber M, Plank J. Preferential adsorption of polycarboxylate superplasticizers on cement and silica fume in ultra-high performance concrete (UHPC). Cem Concr Res. 2012; https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2012.08.013.
[20] Marchon D, Sulser U, EberhardtA, Flatt R., Molecular design of comb-shaped polycarboxylate dispersants for environmentally friendly concrete. Soft Matter. 2013; https://doi. org/10.1039/C3SM51030A.
[21] Boscaro F, PalaciosM, Flatt R. Formulation of low clinker blended cements and concrete with enhanced fresh and hardened properties. Cem Concr Res. 2021; https://doi.org/10.1016/j.cemconres. 2021.106605.
[22] Adamowicz M, Vavrin I, Gaudy J. Wykorzystanie kompatybilności układu domieszka – cement do kreowania rozwiązań o niższym śladzie węglowym w prefabrykacji betonowej. XII Konferencja „Dni Betonu”. 2023, 927 – 936.
[23] Mofina P, Zapała M. Cementy z nieklinkierowymi składnikami mineralnymi w betonach do specjalnych robót geotechnicznych. XII Konferencja „Dni Betonu”. 2023, 329 – 343.
[24] Augustyn J. Wyzwanie i szanse dla domieszek w kontekście cementów niskoemisyjnych. XII Konferencja „Dni Betonu”. 2023; 1071 – 1078.

Przyjęto do druku: 20.10.2023 r.

Materiały Budowlane 11/2023, strona 28-31 (spis treści >>)