The project investigates several correlations between properties measured on cement pastes (heat of hydration, bound water, porosity) and mortars (compressive strength). Correlations are powerful tools in material evaluation, when trends noted for one property can be extrapolated to predict another property. This is particularly interesting nowadays, when many new binders are introduced to replace cement and reduce the CO2 release due to concrete. The effect of temperature on hydration, phase assemblages, porosity, and compressive strength of different composite binders, mainly ternary blends, with high replacement was studied at 8, 20, and 38 °C. The properties of blended systems with 45 and 55% replacements can be comparable to the neat Portland cement system at late age (>91 days) when cured at ≤ 20 °C. Increasing temperature accelerates the reaction of supplementary cementitious materials (SCMs), resulting in reducing the difference in the properties between the blended system and the plain system at early age. Property development at high temperatures slows down faster than the low temperatures. On the contrary, blended systems show poor reactivities at low temperatures, particularly at early age. The influence of temperature on phase assemblages is mainly for AFm and AFt, in which monosulfate and AFm containing SO3-CO3-OH are formed at high temperatures and poorly crystalline AFm is formed at low temperatures.

The relationships between different measured characterizations were observed. A very good linear relationship between heat of hydration and compressive strength was found at all temperatures which can be used to predict the compressive strength up to 7 days, but higher uncertainty at late age. A correlation between bound water and compressive strength is also good but one needs to be cautious at late age and high temperature. The MIP total porosity follows globally the same trend as compressive strength, while the capillary porosity cannot explain the development of compressive strength. Bound water/heat of hydration, MIP total porosity/heat of hydration, and bound water/MIP total porosity also present a good linear relationship between hydration and microstructure.

Kompositbindemedel med hög andel SCM i svenskt klimat: temperaturens inverkan på mikrostruktur och beständighet

Projektet undersöker flera samband mellan egenskaper framtagna på cementpastor (hydratiseringsvärme, bundet vatten, porositet) och murbruk (tryckhållfasthet). Korrelationer är kraftfulla verktyg i materialutvärdering, när trender noterade för en egenskap kan extrapoleras för att förutsäga en annan egenskap. Detta är särskilt intressant nuförtiden, när många nya bindemedel introduceras för att ersätta cement och minska koldioxidutsläppet från betong. Effekten av temperatur på hydratisering, fassammansättningar, porositet och tryckhållfasthet hos olika kompositbindemedel, huvudsakligen ternära blandningar, med hög ersättning studerades vid 8, 20 och 38 °C. Egenskaperna hos blandade system med 45 och 55 % ersättningar kan vara jämförbara med det rena Portlandcementsystemet vid sen ålder (>91 dagar) när det härdas vid ≤ 20 °C. Ökande temperatur påskyndar reaktionen av alternativa bindemedel, vilket resulterar i att skillnaden i egenskaperna mellan det blandade systemet och det vanliga systemet vid tidig ålder minskar. Fastighetsutveckling vid höga temperaturer minskar snabbare än de låga temperaturerna. Tvärtom uppvisar blandade system dåliga reaktiviteter vid låga temperaturer, särskilt i tidig ålder. Temperaturens inverkan på fassammansättningar är främst för AFm och AFt, där monosulfat och AFm innehållande SO3-CO3-OH bildas vid höga temperaturer och dåligt kristallint AFm bildas vid låga temperaturer.

Sambanden mellan olika uppmätta egenskaper observerades. Ett mycket bra linjärt samband mellan hydreringsvärme och tryckhållfasthet konstaterades vid alla temperaturer som kan användas för att förutsäga tryckhållfastheten upp till 7 dagar, men högre osäkerhet vid sen ålder. En korrelation mellan bundet vatten och tryckhållfasthet är också bra men avskiljer sig vid sen ålder och hög temperatur. Den totala MIP-porositeten följer generellt samma trend som tryckhållfasthet, medan kapillärporositeten inte kan användas för att förutse utvecklingen av tryckhållfasthet. Bundet vatten/hydratiseringsvärme, MIP total porositet/hydratiseringsvärme och bundet vatten/MIP total porositet uppvisar också ett bra linjärt förhållande mellan hydratisering och mikrostruktur.