Compatibility of cementitious materials and admixtures.

Details

• Creators:
  Olek, Jan ; Paleti, Chaitanya 
• Corporate Creators:
  Purdue University. Joint Transportation Research Program
• Corporate Contributors:
  Indiana. Dept. of Transportation ; United States. Federal Highway Administration
• Subject/TRT Terms:
  • Concrete
  • Admixtures
  • Cement additives
  • Workability
  • Hydration
  • Air voids
  • Fly ash
  • Lignin
  • Setting (Concrete)
  • Superplasticizers
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• Publication/ Report Number:
  FHWA/IN/JTRP-2012/30
• Resource Type:
  Tech Report
• Geographical Coverage:
  United States
• Corporate Publisher:
  Purdue University. Joint Transportation Research Program
• Abstract:
  Growing demand for creating more sustainable and durable concretes lead to the increased usage of various cementitious materials and  ; chemical  admixtures  in the mixtures. However, the  increased usage of these  components resulted  in more  complex mixtures that  ; sometimes cause unexpected incompatibility problems. This report summarizes the results of the investigation of the parameters that  ; may lead to workability problems, early age hydration irregularities and difficulties in achieving quality air void system in both plain and  ; fly ash cementitious mixtures. The present research work was performed in three major phases and the statistical modeling was used to  ; aid in interpretation.  ;       Phase I involved evaluation of more than 100 different paste and mortar mixtures with respect to potential slump loss and hydration  ; irregularities. The results showed that cements with high C3A and low SO3 content were more prone to incompatibility problems. It was  ; also observed that mixes with  lignin based water reducing  agent (WRA) had higher tendency for rapid stiffening than mixes with  ; polycarboxylate  type superplasticizer  (PCSP).  Increased replacement  of  cement  by  class  C  ashes resulted  in the  development  of  ; abnormal secondary peaks in semi‐adiabatic calorimetry curves and accelerated the setting behavior.  ;       The focus of phase II was on identifying material combinations that can result in problems related to air void generation and stability.  ; The experiments were conducted on 18 different systems and included determination of foam drainage and foam index parameters.  ; The results show that the amount of air entrainers required to obtain target air percentage, increased with the increase in the fly ash  ; content  in the mixture.  Lignin  based WRA  had,  in  general,  a  higher  air  entraining  effect than the super‐plasticizer when  used  in  ; combination with air entrainers. Also, five out of the six mixtures with most unstable air void system, identified using the foam drainage  ; experiments, contained the PCSP.  ;       The third (and final) phase of the study involved production of 10 concrete mixtures to verify the incompatibility findings from the  ; paste and mortar experiments performed in phases I and II. The observations from the concrete testing were in agreement with the  ; findings from the paste and mortar testing.  ;       Statistical modeling (performed using the material properties and results from phase I) identified the total C3A, SO3 and Na2Oequ  ; contents of the binder system along with dosage of PCSP (if present in the mixture) as statistically significant in predicting the initial set  ; time and area of spread (measured using the mini‐slump test). 
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• Format:
  PDF
• Funding:
  SPR-3212 
• Download URL:
  https://rosap.ntl.bts.gov/view/dot/28438/dot_28438_DS1.pdf
• File Type:
  [PDF - 19.21 MB]
• Collection(s):
  US Transportation Collection
• Main Document Checksum:
  urn:sha256:24201e27d02ff1012506a81ae7bfa8f7ccc125a48d3bcd801790757279e48a98