Development ultra-high strength cementitious characteristics using supplementary cementitious materials

Abstract

For sustainability purposes, supplementary cementitious materials (SCMs) are considered essential components for gaining ultra-high strength properties of concrete and mortar. This study experimentally investigates the influence of single, binary, and ternary partial cement replacements of the SCMs on the performance of ultra-high-strength mortar. The investigated SCMs were included ground granulated blast furnace slag (GGBS), densified silica fume (DSF), un-densified silica fume (UDSF), and Fly ash (FA). Three replacements ratios were implemented; 10%, 20%, and 30% in addition to mortar without SCMs to work as a control mix for comparison reasons. 27 mixes were designed to quantify the replacement ratio that explains the best performance, through examining the workability, compressive and tensile strength of each mix. In addition, XRD test was carried out to identify the various decomposition phases of the hardened mortar. The results indicated that binary replacement of 15% GGBS and 15% UDSF exhibited the best performance among all other replacements ratios.

În scopuri de durabilitate, materialele cimentare suplimentare (SCM) sunt considerate componente esențiale pentru obținerea proprietăților de rezistență ultra-înaltă a betonului și mortarului. Acest studiu investighează experimental influența înlocuirilor parțiale simple, binare și ternare de ciment ale SCM-urilor asupra performanței mortarului de înaltă rezistență. SCM-urile investigate au inclus zgură de furnal granulat la sol (GGBS), fum de silice densificat (DSF), fum de silice nedensificat (UDSF) și cenușă zburătoare (FA). Au fost implementate trei rapoarte de înlocuire, cu respectiv 10%, 20% și 30% în plus față de mortarul fără SCM, un amestec de control pentru comparație. 27 de amestecuri au fost proiectate pentru a cuantifica raportul de înlocuire care explică cele mai bune performanțe, examinând lucrabilitatea, rezistența la compresiune și la tracțiune a fiecărui amestec. În plus, s-a efectuat testul XRD pentru a identifica diferitele faze de descompunere a mortarului întărit. Rezultatele au indicat faptul că înlocuirea binară a 15% GGBS și 15% UDSF a prezentat cea mai bună performanță dintre toate celelalte rapoarte de înlocuire.