FAST  SET  ,  HIGH  EARLY  STRENGTH    SHRINKAGE  COMPENSATED  CEMENT       BASED  ON  A  TERNARY  SYSTEM  ALUMINATE  CEMENTS,  

CALCIUM  SULPHATE  AND  PORTLAND  CEMENT    

Content    

1.  ternary  binder  

2.  Binder  

3.  aim  

4.  tes5ng  of  different  calcium  aluminate  

5.  results  

6.  discussion  

7.  conclusion  

Ternary  binder  

Aim  forma5on  of  early  e"ringite    

 a  fibrous  mineral  crystal  holding    

       32  water  molecules    

3CaO�Al2O3�3CaSO4�32H2O  

C4A3Š  

advantage  

•  fast  set  

•  quick  hardening  

•  high  ini5al  strength  

•  compensa5on  shrinkage  

•  rapid  drying  

•  cold  weather  

binder  /  phases  

•  CAC  High  alumina  cement                              CA+C4AF  +C12A7+C2AS  •  CSA  Calcium  sulpho  aluminate    C4A3Š  +C2AS  or  C2S  •  ACA  Amorpous  calcium  aluminate    C12A7  +C2AS    

•  OPC  ordinary  Portlandcement    C3S(alite)+C2S(belite)  +C3A+C4AF4  

•  Anhydrite  calcium  sulphate  CaSO4    

Calcium  aluminate    

Calcium  sulphate  

Calcium  silicate  

portlandcement   alumina  cement  

quarz  

slag  

SiO2  

Al2O3  CaO  

Portland  cement  

alumina  cement  

mayenite   mono  calcium  aluminaat  

test  

•  in  accordance  with  EN-­‐196  •  450  gram  binder  mixed  with  1350  gram  norm  sand    

•  W/C  :  0,5  

•  0,3  %  of  organic  retarder  (added  when  se]ng  was  too  quick)    

•  prisms  16x4x4  cm  were  filled  and  de-­‐moulded  at  2  hours  

•  8  parts  Portland  cement  (I.S  EN  197-­‐1:2011CEM  I  52.5R)    

•  1  part  anhydrite    •  1  part  of  a  calcium  aluminate      

results  mortars  were  tested  on  ;    

•  se]ng  5me  

•  hydra5on  temperature  

•  compressive  /  flexural  strength,    

•  dimensional  stability      

Vicat  se]ng  5me  min.    

00:00  

02:24  

04:48  

07:12  

09:36  

12:00  

14:24  

16:48  

19:12  

CSA   ACA   CAC  

Begin  se]ng  

End  se]ng  

Temperature  on  hydra5on  C°    

0  

10  

20  

30  

40  

50  

60  

00:00:00  

00:01:20  

00:02:40  

00:04:00  

00:05:20  

00:06:40  

00:08:00  

00:09:20  

00:10:40  

00:12:00  

00:13:20  

00:14:40  

00:16:00  

00:17:20  

00:18:40  

00:20:00  

00:21:20  

00:22:40  

00:24:00  

00:25:20  

00:26:40  

00:28:00  

00:29:20  

00:30:40  

00:32:00  

00:33:20  

00:34:40  

00:36:00  

00:37:20  

00:38:40  

00:40:00  

00:41:20  

00:42:40  

00:44:00  

00:45:20  

00:46:40  

00:48:00  

00:49:20  

00:50:40  

00:52:00  

00:53:20  

CSA  

ACA  

CAC    

Compressive  strength  MPa    

0  

10  

20  

30  

40  

50  

60  

70  

80  

6  hours   24  hours   2  days   3  days   7  days  

CSA  

ACA  

CAC  

Flexural  strength  MPa      

0  

2  

4  

6  

8  

10  

12  

6  hours   24  hours   2  days   3  days   7  days  

CSA  

ACA  

CAC  

Shrinkage/Expansion  mm/m    

0,00  

0,01  

0,02  

0,03  

0,04  

0,05  

0,06  

0,07  

0,08  

0,09  

0,10  

6  hours   24  hours   2  days   3  days   7  days  

CSA  

ACA  

CAC  

discussion  •  Portlandcement  is  the  dominant  part  of  the  binder  in  a  

ternary  matrix.  

•  important  to  note  C3A  ,  free  lime  ,  type  and  amount  of  sulfate  

   

•  Calcium  sulfate  goes  in  solu5on  quickly    

•  it  counts  for  the  ini5al  strength  development  and  expansion  

•  type  and  amount  (anhydrite,  β  /  α  hemi-­‐hydrate,  gypsum)  

influence  greatly  the  reac5vity  ,  expansion  and  strength  

development  

discussion    

•  Calcium  aluminate  higher  ra5o  C/A  increase  reac5vity  

•  Mayenite  (C12A7)  is  the  most  rapid  phase  compared  to  

other  calcium  aluminate  minerals    

•  main  hydrate  formed  C2AH8    

•  hexogonal  ,  hydrates  rapidly  and  is  exothermic  

•  forms  with  Ca(OH)2  and  CaSO4  highest  amount  of  ehringite    

conclusion  •  an  op5mum  in  C/A  ra5o  and  sufficient  CaSO4  will  react  with  Ca(OH)2  

(formed  at  hydra5on  of  Portland  cement)  to  form  acicular    

3CaO·∙Al2O3·∙3CaSO4·∙32H2O  (eTringite/  C4A3S)  crystals  

•  high  ini5al  strength  and  posi5ve  expansion  

•  allows  working  at  low  temperatures      

•  ACA  gave  the  most  effec5ve  results  

•  even  at  half  the  dosage    

•  lihle  impact  on  se]ng  5me  was  no5ced  

•  ajer  48  hours  strength  was  compara5vely  in  pace  with  other  source  

of  aluminates