Published 2020 | Version v1
Journal article

Effect of high temperatures on the mechanical behaviour of hybrid cement

Description

The high-temperature mechanical behaviour of a pre-industrial hybrid alkaline cement (HYC) was studied. The HYC in question contained 30 % Portland clinker and 70 % of a blend of slag, fly ash and a solid activator (mix of alkaline salts with a predominance of Na2SO4). The material was tested during exposure to high temperatures to establish its compressive and bending strength and elastic modulus, as well as fracture toughness, analysed using an innovative methodology to notch the hydrated cement paste specimens. Post-thermal treatment tests were also run to assess residual mechanical strength after 2 h of exposure to temperatures ranging from 400 °C to 1000 °C. TG/DTA, MIP and SEM were deployed to ascertain heat-induced physical-chemical changes in the structure. The higher mechanical strength during and after treatment exhibited by the hardened hybrid alkaline cement than the CEM I 42.5R ordinary portland cement (OPC) paste used as a reference was associated with the lower water and portlandite content found in HYC. Pseudo-plastic behaviour was observed at high temperatures in the loaded HYC in the tests conducted during exposure.

Availability note (English)

Available from DOI: https:// doi.org/10.3989/mc.2020.13318

Abstract (Spanish)

El objetivo de este trabajo es determinar el comportamiento mecánico a elevadas temperaturas de un cemento alcalino híbrido pre-industrial (HYC) formado por un 30% de clinker de cemento Portland y un 70% de una mezcla de escoria, cenizas volantes y un activador sólido (coctel de sales alcalinas con predominio del Na2SO4). Se realizaron dos tipos de ensayos mecánicos: i) ensayos in situ a diferentes temperaturas para determinar la resistencia mecánica (compresión y flexión), y el módulo de elasticidad. Para determinar la tenacidad a la fractura se utilizó una novedosa metodología experimental para introducir entallas en las probetas de pasta de cemento hidratado. ii) experimentos post tratamiento térmico para evaluar la resistencia mecánica residual después de dos horas de exposición a una temperatura que oscila entre 400 y 1000 °C. Las técnicas TG / DTA, MIP, y SEM se utilizaron para determinar los cambios físico-químicos en la estructura del material debido a dicha exposición. Los resultados obtenidos indican que las pastas de cemento alcalino híbrido endurecido presentan una resistencia mecánica a altas temperaturas (in situ y post térmico) superior a las del Cemento Portland Ordinario empleado como referencia (CEM I 42.5R). Este comportamiento se asocia a que las pastas endurecidas del HYC tienen un menor contenido de agua y portlandita. Indicar que se ha observado que a altas temperaturas y bajo carga (in situ) las pastas de HYC presentan un comportamiento seudo-plástico.

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Original title (Spanish)
Efecto de las elevadas temperaturas en el comportamiento mecánico de un cemento híbrido

Identifiers

Publishing Information

Journal Title
Materiales de Construccion
Journal Volume
70
Journal Issue
337
Journal Page Range
13 p.
ISSN
0465-2746

INIS

Country of Publication
Spain
Country of Input or Organization
Spain
INIS RN
51042649
Subject category
S36: MATERIALS SCIENCE;
Descriptors DEI
CEMENT INDUSTRY; FRACTURE PROPERTIES; MECHANICAL PROPERTIES; POROSITY; TEMPERATURE RANGE 0400-1000 K
Descriptors DEC
INDUSTRY; MECHANICAL PROPERTIES; TEMPERATURE RANGE