Hardening phenomenon of Portland cement suspensions monitored by Vicat test, isothermal calorimetry and oscillatory rheometry

Abstract

Abstract This work was conducted to evaluate the hardening phenomenon of pastes formulated with Portland cements blended with limestone filler (CPIIF), ground blast furnace slag (CPIIE) or pozzolan (CPIIZ). Vicat test, isothermal conduction calorimetry and oscillatory rheometry were the methods used to monitor this transition. The results of Vicat test indicates the faster setting time of pozzolan cement, but no information before this time was obtained. Using isothermal calorimetry was possible to monitor the related changes to the chemical reactions since the first contact with water, and using rheometry, the rate and force of cement particles agglomeration. The main purpose of this work was not extensively explain the results of these three methods, but show that they are complementary to better explain the transition from fluid-to-solid behavior in function of different kind of mineral addition.Resumo Este trabalho foi realizado para avaliar o fenômeno de endurecimento de pastas formuladas com cimentos Portland compostos: calcário (CPIIF), escória granulada de alto forno (CPIIE) ou pozolana (CPIIZ). Ensaio Vicat, calorimetria de condução isotérmica e reometria oscilatória foram os métodos utilizados para monitorar tal transição. Os resultados do ensaio Vicat indicaram menor tempo de pega na composição com o cimento de pozolana, mas nenhuma informação anterior a esse tempo foi obtida. Usando calorimetria isotérmica foi possível monitorar as alterações relacionadas às reações químicas desde o primeiro contato com a água, e aplicando os conceitos de reometria, obteve-se informações sobre a taxa e força de aglomeração de partículas dos cimentos. O objetivo principal não foi explicar extensivamente os resultados destes três métodos, mas mostrar que são complementares para compreender melhor a transição do comportamento fluido para sólido em função de diferentes tipos de adição mineral. Os resultados obtidos para estes três ligantes, com diferentes SCMs, mostraram que seu desempenho é bastante diferente do ponto de vista da hidratação inicial, e consequentemente, pode ser questionado se podem ser considerados intercambiáveis em misturas de concreto ou argamassas com a mesma finalidade.