Analiza wpływu składu spoiwa LC3 na trwałość kompozytów cementowych

Open Access (Artykuł w pliku PDF)

citation/cytuj: Bednarska D., Materak K., Wieczorek A. Analysis of the influence of LC3 binder composition on the durability of cementitious composites. Materiały Budowlane. 2026. Volume 650. Issue 10. Pages 13-21. DOI: 10.15199/33.2026.10.02

dr inż. Dalia Bednarska, Politechnika Łódzka, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska
ORCID: 0000-0002-2146-0650
dr inż. Kalina Materak, Politechnika Łódzka, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska
ORCID: 0000-0003-1232-8399
dr inż. Alicja Wieczorek, Politechnika Łódzka, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska
ORCID: 0000-0003-2723-3552

Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript. 

DOI: 10.15199/33.2026.10.02
Scientific report / Doniesienie naukowe

Abstract. This study analyzed the effects of freeze-thaw cycles and carbonation on the properties of mortars made from lowemission LC3 binders. The tests were conducted on a reference mortar based on Portland cement and two LC3 mortars containing 55% and 60% clinker. The results showed that LC3 binders are characterized by high heat release intensity during the early hydration period, while the total amount of heat released is reduced compared to Portland cement. LC3 mortars also exhibited greater sensitivity to curing conditions and higher susceptibility to carbonation. Samples subjected to freezing prior to carbonation did not exhibit a significant decrease in strength, whereas exposure to freezing after prior carbonation led to a marked deterioration in mechanical properties. The results indicate that the assessment of the durability of LC3-based materials should take into account both curing conditions and the sequence of environmental factors.
Keywords: LC3 cement; low-emission binders; cementitious composites; durability of building materials; carbonation

Streszczenie. W artykule zaprezentowano wpływ oddziaływania mrozu i karbonatyzacji na właściwości zapraw wykonanych z niskoemisyjnych cementów typu LC3. Badaniom poddano zaprawę referencyjną na cemencie portlandzkim oraz dwie zaprawy na bazie spoiwa LC3 zawierające 55% i 60% klinkieru. Wyniki wykazały, że spoiwa LC3 charakteryzują się dużą intensywnością wydzielania ciepła we wczesnym okresie hydratacji przy jednoczesnym zmniejszeniu całkowitej ilości wydzielonego ciepła w porównaniu z cementem portlandzkim. Zaprawy zawierające LC3 wykazały również dużą wrażliwość na warunki dojrzewania oraz na karbonatyzację. Próbki poddane zamrażaniu przed karbonatyzacją nie wykazywały istotnego spadku wytrzymałości, natomiast ekspozycja na mróz po wcześniejszej karbonatyzacji prowadziła do wyraźnego pogorszenia właściwości mechanicznych. Otrzymane wyniki wskazują, że ocena trwałości materiałów na bazie LC3 powinna uwzględniać zarówno warunki dojrzewania, jak i oddziaływanie czynników środowiskowych.
Słowa kluczowe: cement LC3; spoiwa niskoemisyjne; kompozyty cementowe; trwałość materiałów budowlanych; karbonatyzacja

Literature
[1] Scrivener KL, John V, Gartner EM. Eco-efficient cements: Potential, economically viable solutions for a low-CO₂ cement-based materials industry. United Nations Environment Programme (UNEP), 2016.
[2] Boden T, Andres B, Marland G. Global CO₂ emissions from fossil-fuel burning, cement manufacture, and gas flaring. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, 2017.
[3] Fernandez R, Martirena F, Scrivener KL. The origin of the pozzolanic activity of calcined clay minerals: A comparison between kaolinite, illite and montmorillonite. Cement and Concrete Research 41 (2011) 113–122.
[4] Wang F, Kovler K, Provis JL, Buchwald A, Kamali-Bernard S, Courard L, Sideris K. Metakaolin. In: Properties of Fresh and Hardened Concrete Containing Supplementary Cementitious Materials: State-of-the-Art Report of the RILEM Technical Committee 238-SCM, Working Group 4. Springer International Publishing, Cham, 2017, pp. 153–179.
[5] Scrivener KL. Options for the future of cement. Indian Concrete Journal 88 (2014) 11–19.
[6] Yu Y, Gunasekara C, Elakneswaran Y, Robert D, Law DW, Setunge S. On the hydration of limestone calcined kaolinitic clay cement and energy- -efficient production. Cement and Concrete Composites 153 (2024) 105698.
[7] Antoni M, Rossen J, Martirena F, Scrivener K. Cement substitution by a combination of metakaolin and limestone. Cement and Concrete Research 42 (2012) 1579–1589.
[8] Scrivener K, Martirena F, Bishnoi S, Maity S. Calcined clay limestone cements (LC3). Cement and Concrete Research 114 (2018) 49–56.
[9] Avet F, Scrivener K. Investigation of the calcined kaolinite content on the hydration of limestone calcined clay cement (LC3). Cement and Concrete Research 107 (2018) 124–135.
[10] Sánchez Berriel S, Favier A, Rosa Domínguez E, Sánchez Machado IR, Heierli U, Scrivener K, Martirena Hernández F, Habert G. Assessing the environmental and economic potential of limestone calcined clay cement in Cuba. Journal of Cleaner Production 124 (2016) 361–369.
[11] Sun J, Zunino F, Scrivener K. Hydration and phase assemblage of limestone calcined clay cements (LC3) with clinker content below 50%. Cement and Concrete Research 177 (2024) 107417.
[12] PN-EN 196-1. Metody badania cementu – Część 1: Oznaczanie wytrzymałości.
[13] PN-B-06250:1988. Beton zwykły.
[14] Zunino F, Scrivener K. Hydration and strength development of low- -clinker (<50 %) factor limestone calcined clay cements (LC3): A comparative study with natural pozzolans, Construction and Building Materials 499 (2025) 144075.
[15] Fu Q, Liu Y, Niu D. Hydration characteristics and microstructure of limestone calcined clay cement. Journal of Building Engineering 117 (2025) 114729.
[16] Zunino F, Scrivener K. The reaction between metakaolin and limestone and its effect on porosity refinement and mechanical properties. Cement and Concrete Research 140 (2021) 106307.
[17] Snoeck D, De Belie N. From straw in bricks to modern use of microfibers in cementitious composites for improved autogenous healing: A review. Construction and Building Materials 95 (2015) 774–787.
[18] Neville AM. Właściwości betonu. Kraków: Stowarzyszenie Producentów Cementu, 2012.
[19] Khan MSH, Nguyen Q.D., Castel A. Carbonation of Limestone Calcined Clay Cement Concrete. Martirena F. i in. (red.), Calcined Clays for Sustainable Concrete, Springer, 2018, s. 238–243.
[20] Díaz E, González R, Rocha D, Alujas A, Martirena F. Carbonation of Concrete with Low Carbon Cement LC3 Exposed to Different Environmental Conditions. Martirena F. i in. (red.), Calcined Clays for Sustainable Concrete, Springer, 2018, s. 141-146.

Received: 19.05.2026 / Artykuł wpłynął do redakcji: 19.05.2026 r.
Revised: 14.07.2026 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 14.07.2026 r.
Published: 21.10.2026 / Opublikowano: 21.10.2026 r.

Materiały Budowlane 10/2026, strona 13-21 (spis treści >>)