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L'Industria Italiana del Cemento, 47, Dec 12, pp. 972-978, 1997-12-01
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High early strength-conversion inhibited high alumina cement concrete
for construction in cold regions
Ding, J.; Fu, Y.; Beaudoin, J. J.
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H igh e a rly st re ngt h-c onve rsion inhibit e d high a lum ina c e m e nt
c onc re t e for c onst ruc t ion in c old re gions
N R C C - 3 9 8 1 0
D i n g , J . ; F u , Y . ; B e a u d o i n , J . J .
D e c e m b e r 1 9 9 7
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'Industria Italiana del Cemento, 47, (12), Dec, pp. 972-978, December 01, 1997
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I.
I
(:ONVERSIONE E AD ELEVATA RESISTENZA INIZIALE PER
ｾｅｄｉｕｚｉａ
IN CUMI FREDDI
HIGH EARLY STRENGTH CONVERSION-INHIBITED HIGH ALUMINA
CEMENT CONCRETE FOR CONSTRUCTION
IN
COLD REGIONS
]. DING*, Y. PU',].]. BEAUDOIN"
INTRODUZIONE
II calcestruzzo a base di cemento alluminoso (HAC)
pre-sellta rispetto aqueUoconfezionato con cementaPortland mol-ti vantaggi in termini di buona resistenza chimica e compor-tamenta meccanico.
E
hen nota Ia superiore resistenza aisol-fati del calcestruzzo di HAC. Per molte applicazioni perb
l'e-levata resistenza aHe brevi stagionature risulta essere Ia carat-teristicapiliinteressante. La variazione della temperatura arn-biente uel campo 0-25°C non influenza in modo significativo 10 sviluppo iniziale di resistenza del calcestruzzo di HAC, al
contrario di quanta avviene peril calcestruzzo di cementa Portland. La resistenza a compressione a 1 giorno del
calce-struzzo di HAC pUb essere maggiore di 50 MPa quando la tem-peratura di stagionatura Ie superiore al punto di gelo. Questa peculiarita ha incoraggiato l'impiego strutturale del calce-struzzo di HAC in Europa dopo la seconda guerra mondiale.
La maggior limitazione del calcestruzzo di HACIela sua
di-minuzione di resistenza a causa della conversione del C2AHs
o CAHIOesagonale a C3AH6cubico, in condizioni di
tempera-tura ed umidita elevata (tipicamente oltre 25'C). IIcrollo di
tre strutture in calcestruzzo di HAC nei primi anni 70
e
stato messo in relazione al processo di conversione suddetto. II cal-cestruZZQ di HAC attualmente non viene raccomandato aH-vello mondiale [1) per un suo uso in elementi strutturali.
Per decenni la prevenzione della conversione nel
calce-struzzo di HACIestata oggetto di ricerche. Un lavoro ben riu-sci to Ie stato effettuato presso il Building Research Establish-ment (BRE), Regno Unito [2) e presso il National Research Council (NRC), Canada [3,4). La soIuzione pro posta dal BRE prevedeva una larga quantita di Ioppa granulata d'altoforno (ggbs) da miscelare coll'HAC. Veniva pertanto proposto un rapporto di massa HAC/materiale siliceo pari a 50/50. La
resi-stenza iniziale del calcestruzzo di HAC di misce1a viene signi-ficativamente ridoua in quanta la concentrazione di HAC nel
ca1cestruzzoIediluita dall'aggiunta di ggbs.IIcalcestruzzo non
mostrava diminuzioni di resistenza aIle stagionature pili
avan-zate. La soluzione proposta dal NRC prevedeva l'impiego di un additivo in grado di prevenire la conversione (CPA), a base di
materiale siliceo Cad es. zeoliti naturali, eeuere volante, silica
fume, ggbs, metacaolinite, etc... ) e di una piccola quantita di sale di sodio (ad esempio solfato sodico). Questo ultimo
atti-* Dept. of Civil Eng., University of Ottawa, Ottawa, Ontario, Canada KIN
6NS '
** Materials Laboratory, Institute for Research in Construction, National Research Council, Ottawa, Ontario, Canada, KIAOR6.
INTRODUCTION
High aluminacement(HAC) concrete has many advantages
rel-ative to Portland cement concrete in terms ofits good chemical
resistance and mechanical behaviour. The superior sulfate
resis-tance of HAC concrete is well known. High early strength
how-ever is the most desirable characteristic of the HAC concrete in
many applications. Ambient temperature change in the rangeof
0-25'C does not signiflcantly affecttheearly strength developmeni
ofthe HAC concrete asitdoes the Portland cementconcrete. The
one day compreSSivestrengthof HAC concrete can be higher than
50 MPa whenthecuring temperatureisabove thefreeZing point.
Thisunique characteristic encouraged the structuraluse of HAC
concretein Europe after the second world war.
The major disadvantage of the HAC concrete is its strength
reduction due to the conversion of hexagonal CAHIOor C2AHBto
cubic C3AH6, under conditions ofhighhumidity and temperatun
(typically above 25'C). The collapse of three HAC concrete
struc-tures in theearly 1970's was related to the conversion. HAC
con-creteiscurrently not recommendedJor USe in structural members
worldwide [J}.
Thepreventionof conversionin HAC concrete has been inves-tigated for decades. Successful work was carried out at the
Build-ing Research Establishment (BRE), U.K., [2J and the National
Research Council (NRC), Canada [3, 4J. The BRE solutioH involved a large amount of granulated blast-furnace slag (ggbs)
blendedin the HAC. Amass ratio of HAC/siliceous-material equal to 50/50was suggested. The earlystrength of the blended HAC
concrete was Significantly reducedsince theconcentration of HAC
was diluted by ggbs in the concrete. The concrete did not show
strength reduction at later ages. The NRC solution involved the
use of aconversion-preventingadditive (CPA) comprising a
sili-ceous material (e.g. natural zeolites, fly ash, silica fume, ggb"
metakaoline, etc.) and a small amount of sodium salt (e.g.
sodi-um sulfate). The sodisodi-um salt activatesthe siliceousmaterial. The
addition of siliceous material in the HAC concrete is greatly
reduced tolessthan20%by mass of HAC. This modified HAC
con-crete has similar early strength to plain HAC concrete hydrated
at normal ambient temperature. Ithas no strength reduction at
later ages when cured in water at38'C.
The objective ofthisstudy was to characterize the
low-temp,-rature properties of conversion-inhibited HAC concrete for use in
ji .
* Dept. ofCivilEng., University of Ottawa, Ottawa, Ontario, Canada, KIN
6N5
**Materials Laboratory, Institute for Research in Conltruction, National Re-search Council, Ottawa, Ontario, Canada, KIAOR6.
!
va il materiale siliceo. L'aggiunta di questa materiale nel cal-cestruzzo di HAC
e
ridotta a meno del 20% per peso di HAC. Questa calcestruzzo di HAC modificato prescnta rcsistenze ini-ziali simili a quello di HAC normale idratato a temperatura am-biente. Non presenta alcun calo di resistenza aIle stagionature piu prolungate quando stagionato in acqua a 38°C.L'obiettivo di questa studio
e
stato quello di caratterizzare Ie proprieta a bassa temperatura del calcestruzzo di HAC con inibitore di conversione per un suo impiego in zone fredde. Tali proprieta comprendono la resistenza iniziale, il cambia-mento di resistenza al variare della temperatura, la resistenza allo scagliamento e la protezione dell'armatura della struttura in calcestruzzo dalla corrosione indotta dal sale antigelo e dai cieli gelo/disgelo.PARTE SPERIMENTALE MATERIALI
Imateriali u tilizzati in questa studio comprendono:
1. Cementa alluminoso (HAC), Ciment Fondu, prodotto dalla Lafarge Calcium Aluminates, Virginia, USA;
2. Cementi Portland di Tipo I eIII secondo ASTM, prodot-ti dalla Lafarge Cement Canada Inc., Canada;
3. Lappa granulata d'altoforno macinata (ggbs);
TABELLA !lTABLE 1 COMPOSIZIONE IN OSSIDO DEI CEMENTI E DEI
MATERIALI SILICEI
OXIDE COMPOSITIONS OFCEMENTS AND SILICEOUS MATERIALS
Composizione in ossido(%in peso) /Oxide Compositions (mass%)
Si02 Alz0 3 C,O FeZ03 MgO Na1O+K1O SO)
Tipo/TypeI PC 20.6 6.3 36.1 3.6 0.8 0.8 2.5 Tipo/TypeIII PC 20.2 6.1 63.0 2.7 0.5 1.1 3.1 HAC 4.5 41.2 39.8 11.3 0.6 0.1 -ggbs 35.4 10.5 36.7 1.0 13.4 - 1.5 Zeolite 65.7 12.5 2.0 1.7 0.9 3.2 -Silica fume 95.2 0.2 0.2 0.1 0.2 0.4 0.1
cold regions. These ineluded early strength, strength change after temperature change, scaling resistance and corrosion protection of reinforcementin the concrete structures induced by de-icing salt
and freezing/thawing cycles. EXPERIMENTAL
MATERIALS
Materials usedin this research included:
1. High alumina cement (HAC), Ciment Fondu, produced by Lafarge Calcium Aluminates, Virginia, USA;
2. ASTM TypeI and III Portland cements, produced by Lafarge
Cement Canada Inc., Canada;
3. Ground granulated blast-furnace slag (ggbs);
4. Zeolite containing mainlyclinoptilolite, levyne and offretite, supplied by Zeotech Corporation, New Mexico, USA;
5. Silica fume, supplied by the SKW Co., Montreal, Canada; 6. Sodium sulfate, reagent grade.
The oxide compositions of the cements and siliceous materials
are listed in Table 1.
SPECIMEN PREPARA TION AND TESTING Compressive Strength
Mix proportions of the concretes used in this study are listed in
Table 2. Two concretes containing ASTM Type I or III Portland
cement, one HAC concrete and three modified HAC concretes con-taining granulated biast-furnace slag (ggbs) or CPA (containing
natural zeolite (nz) or silica fume (sf) in combination with
sodi-um sulfate), were prepared. Minus25mm crushed limestone was
used as the coarse aggregate, and the fine aggregate was natural
river sand. The specific gravity of the coarse and fine aggregate
was2.56and2.65 respectively. The aggregate wasin the
saturat-ed-surface-dry state. The water/solid (cement andsiliceous
mate-rial) ratio was 0.4 and the cement content was 405 kg/mJ The
dry materials and mixing water were cooled to about DoC in a
freezer before mixing. Dry cement, aggregate and additive (if
used) were mixed for about 1minute and then mixed with cool water for 3 minutes. Siump was determined and the temperature
of the fresh concrete after casting waS measured (Table 2). The cast concrete cylinders (in piastic moids) were placedin a
refrig-erator at 4-5°C. Compressive strength values of the concretes cured at 4-5'C were detennined at 12 hours. I dav and 28 days.
DOSAGGI DELL'IMPASTO, CEDIMENTO AL CONO E TEMPERATURA DEI CALCESTRUZZI FRESCHI
MIX PROPORTIONS SLUMP AND TEMPERATURE OF FRESH CONCRETES
ImpastoI Mix(kg/m 3) Cedimento Temperatura
Calcestruzzo Cemento Additivo Aggregato Acqua al cono del ca1cestruzzo
Concrete Cement Additive Av{>'repate Water Slump fresco
PC HAC Materiale Solfato Sabbia Calcare (em) Temperature
siliceo di sodio Sand Stone of fresh
Siliceous Sodium concrete(0C)
material sulfate TipolType I PC 400 - - - 700 1164 160 5.0 5 Tipo/Type III PC 400 -
-
- 700 1164 160 3.0 7 HAC-
400 - - 701 1165 160 8.5 2 HAC/ggbs - 199 199/ggbs - 698 1160 159 6.5 1 HAC/nz - 337 52/nz 3.18 695 1156 159 6.0 2 HAC/sf-
345 59/sf 1.98 694 1154 159 1.0 3Note: ggbs=loppa granulata d'alto forno /granulated blast·fumaceslag; nz=zeolite naturale /natural zeolite;sf= silica fume.
4. Zeolitecontenente principalmente clinoptilolite, levyne e
offretite, fornita dana Zeotech Corporation, New Mexico, USA; 5. Silica fume, di fornitura SKW Co., Montreal, Canada; 6, Solfato di sodio, reagente puro.
Le composizioni in ossiclo dei eementi e dei materiali silieei
sono riportate in Tab.!.
PREPARAZ10NE DEI PROVINI E SAGGI DI PROVA
Resistenza a compressione
I dosaggi dei ealcestruzzi impiegati in questa studioso no
ri-portati in Tab. 2. Sono stati preparati due calcestruzzi conte-nenti cementi portland Tipo I0 III secondo ASTM, un
calce-struzzo di HAC e tre calcestruzzi di HAC modificato
conte-nente loppa granulata d'altoforno (ggbs) 0 CPA (contenente zeolite naturale (nz)0 silica fume (sD in combinazione col
sol-fato di sodio). Come aggregato grossolano si
e
usato delcal-care frantumato amena di 25 mm mentre l'aggregato fine era sabbia naturale di fiume. Il peso specifico dei due aggregati era rispettivamente 2,56 e 2,65. L'aggregato era allo stato saturo a
superficie asciutta, II rapparto acqua/solido (cemento e
mate-riale siliceo) era 0,4 ed iI dosaggio in cemento di 405 Kg/mJ .
I materiali asciutti e l'aequa di impasto sana stati raffreddati a
O°C in un congelatore prima dell'impasto. Il cemento, l'aggre-gato e l'additivo (se impiel'aggre-gato) sono stati miscelati per ca. 1
minuto e quindi impastati con acqua fredda per3 minuti. Si sono misurate la lavorabilihl (eedimento al eono) e la
tempe-ratura del calcestruzzo fresco (Tab, 2). I cilindri contenenti il
getto di calcestruzzo (in stampi di plastica) sana stati colloca-ti in un frigorifero a 4-5°C, I valori di resistenza a compres-sione dei calcestruzzi stagionati a 4-5°C sono stati misurati
do-pa 12 ore, 1 e 28 giornL
I calcestruzzi di riscontro confezionati con HAC0 HAC mo-dificata sana stati quindi stagionati in acqua a38°C allo sco-po di far decorrere la conversione. La resistenza a
compres-sione dei calcestruzzi
e
stata misurata a 56 giorni (ovvero 28 giorni di stagionatura a bassa temperatura seguiti da 28 gior-ni di stagionatura ad alta temperatura),The companion concretes made with HAC or modified-HAC
were then water-cured at38°C to allow the conversion to take
place. Compressive strength of the concretes was measured at 56
days (Le. 28 days low temperature curing followed by 28 days
high temperature curing).
Scaling and Corrosion Tests
Scaling and re-bar corrosion tests were carried out on HAC
concrete and modified-HAC concrete containing a natural zeolite and sodium sulfate (Le, CPA). The concrete specimen was
designed as shown inFig. 1.Three steel bars (8mm in diameter)
were placed in the concrete15mm below the top-surface. The
con-crete specimens were moist-cured at23°Cfor24 hours and then
placed in water at38°Cuntil 28days. This curing condition was
severeenough for the conversion reaction to occur in the HAC
con-crete, The ASTM C672-91 standard for Scaling Resistance of
Concrete Surfaces Exposed to De-icing Chemicals was adopted. The concentration of the calcium chloride solution used as the de-icing agent was 3 mollL The iowest temperature used in the
scal-ing test was-18°C.Thirty freezing/thawing cycleswere performed
on the specimens. Scaling resistance of the concretes was
evalu-ated by both the ASTM rating and use of photographs.
Steel bars were taken out by breaking the specimens. Rusted areas of each steel bar were drawn on a paper and the percenta,' e of the rusted areas was estimated. Photographs of the steel bars
were also taken.
RESULTS AND D1SCUSSION
Early compressive strength values of the concretes cured at
4-5°Care shown inFigs, 2and3, The ASTM TypeIandIIIcem' ,t
concretes had little orno strength at 12 hours and low strength
at1day. The HAC concrete developed the highest strength among
all the concretes (41.9MPa at j2hours an,d56.9MPa at1day).
Use of a relatively large amount of ggbs ｩｾ HAC concrete
result-ed in a significant rresult-eduction of early strength f16.5 MPa at 12
con-Prove di corrosione e scagliamento
Fig. 1.Rappresentozione schematico dei p'rovini di colcestruzzo usoti per10provodi
scagliomento edicarras/one della barra di armature.
Fig, 1, Scnematic diagram of concrele specimen used for tnescalingand fe·barcarro'
<;ion test.
Le prove di corrosione e scagliamento delle barre di arma-tura si sono eseguite su calcestruzzo di HAC e su calcestruzzo di HAC modificato contenente una zeolite naturale e solfato di sodio (ovvero CPA). I provini di calcestruzzo sono stati strut-turati come mostrato in Fig. 1. Tre barre di acciaio (8 mm di Jiametro) sono state collocate nel calcestruzzo 15 mm al di
SOUO della superficie superiore. I provini di calcestruzzo sana stati stagionati ad umido a BOC per 24 ore e quindi immersi in acqua a 38°C fino a 28 giomi. Queste condizioni di stagio-natura sana abbastanza severe da provocare la reazione di con-versione nel calcestruzzo di HAC. Si
e
scelta la norma C 672-91 dell'ASTM per Ia Resistenza allo Scagliamento delle Super-fid di Calcestruzzi Esposti ad Agenti Antigelo. La concentra-zione della soluconcentra-zione di eloruro di calcio usato come antigelo era 3 moVL. La temperatura pill bassa impiegata nel test di sca-gliamentoe
stata -18°C. I provini sono stati sottoposti a 30 d-eli di gelo/disgelo. La resistenza allo scagliamento dei calce-struzzie
stata valutata sia secondo la elassificazione ASTM che col ricorso alla fotografia.Le barre di acciaio sana state aspartate per rottura dei pro-vini. Le aree corrose per arrugginimento di ogni barra di ac-daio sana state ridisegnate su un foglio di carta can successi-va successi-valutazione delle relative percentuali. Sono state faue an-che delle fotografie delle barre di acdaio.
taining a relatively small amount of zeoliteorsilica fume in com-bination with sodium sulfate had 1-day strength similar to that for plain HAC concrete. The 12-hour strength of the
modified-HAC concrete was lower than that of the plain modified-HAC concrete. This
isdue tothe retardation effect of the additives. Previous research has shown that dissolved silicate will strongly retard hydration of HAC {5]. Dissolved silicate is gradually released from siliceous materials attached by sodium ions in the hydration system. Retar-dation delays hydration of modified-HAC concrete. Nevertheless high early strength at low temperature is still obtained at 12 hours, e.g. 26.0 MPa by using zeoliteor36.2 MPa by using
sili-ca fume. These early strengths are high enough for most
con-struction applications.
The 28-day strengths of the concretes cured at 4-SOC are shown in Fig. 4. The 28-day strength of the concretes, except the HAC/ggbs concrete, were all around 60 MPa. The strength of the HAC/ggbs concrete was about 53 MPa. Use of zeolite or silica fume in combination with sodium sulfate in the HAC concrete
appeared to slightly increase the strength at later ages.
Strength reduction due to conversion is shown in Fig. 5. The specimens were initially cured at 4-5°Cfor28 days followed by water-curing at 38°C until 56 days. The 56-day compressive strength of plain HAC concreteissignificantly reduced (from 60.4
MPa at 28 days cured at4-5°C to 42.1 MPa at56days cured at
38°C) due to conversion. Modified HAC concretes all showed a strength increase after the temperature change. HAC/ggbs and HAC/nz concretes had about 20% strength gain at 56days after
curingat38°C.
The scaling resistance of the concretes is provided in Table 3 andFig.6. The ASTM scaling rating was usedtoevaluate the test results. Severe damage was observed on the surface of HAC con-crete after the scaling test. The HAC concon-crete after conversion appeared not to be durable in the environment wherede-icingsalt was used. Addition of CPA in modified-HAC concrete apparently improved the scaling resistance of the concrete. TheASTM rating
was reduced from 5 to 2when the CPA was used. The HAC con-crete became vulnerable to damage by scaling due tothe increase of porosity of the concrete after the conversion.
Results of re-bar corrosion in the concretes after the scaling test are shownin Fig. 7. Three steel bars were placedineach concrete. The distance between the original top-surface and the steel bar was 15mm. Variations of rusted area in the same group of steel bars was probably duetonon-uniformity of the top concrete
mate-Borre di occlalo Steel bor (I49lCBmm) Rlvestlmento dl silicone
Silicon liner (Ie mm)
_1
----'3""oo'-"'mm'"--_ _ＭＭＭＭＱｾ
.
••
g
ripo -Type I PC 0
TlpeRType III PC
HAC HAC/ggbs HAC/CPA-nz HAC/CPA-sf o Temperaturo ambiente:ＴｾＵ DC Ambient temperature: 4-5 DC 10 20 30 40 50 60
Resistenzo a compressione.MPa-Compressive strength
Tipe -Type I PC ｔｩｰｯｾｔｹｰ･ｉｉｬｐｃ HAC HAC/9I1bs HAC/CPA-nz ｈａｃＯｃｐａｾｳｦ
o
Temperatura ambiente: 4_5 DC Ambient temperature: 4-5 DC 10 20 30 40 50Resistenzo0compressione,MPo-Compressive slrent;jlh
Fig. 2. Resistenzo a compressione del calcestruzzo a 12 are.
Fig, 2,Compressive strength of concretes at 12hours
Fig. 3. Resistenza a compressione del calcestruzzo a 1 giorno.
0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0
Resistenza a compre8lione,MPa -Compressive strenoth
5 Inches 5 Inches 4 4 3 , t 2 2 HAC HAC/CPA 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0
Resistenza 0 compressione,MPo-Compressive strength
HAC HAC/ggbs ripo-Type 1PC ripo III PC HAC/CPA-sf HAC/CPA-nz HAC/CPA-nz HAC/ggbs HAC HAC /CPA -sf
Fig. 4. Resistenza a compressione del calceslruzzo a 28 giorni.
Fig.4. Compressive sirengih of concreles0128days.
Fig. 5. Resistenzo a compressione del calcestruzzo di HAC dopo altri 28 giorni di sla-gionoturo a 38°C seguenti oi primi 28 giorni di stogionatura a umido ad una lempe-ratura ambiente di 4-5°C.
Fig. 5. Compressive strength of HAC concretes after ana/her 28-days woter-curingat38°',":
following Ihe F/rsl 28-days moist-cur/nga/ambienl lempera,ure 4-YC.
Fig. 6, Fotografie delle superfici del calcestruZ%o dopo la pro{a di scogliomento,
Fig. 6. Photographs of concrele surfaces after the scaling lest
J I valori di resistenza a compressione iniziale dei
caIcestruz-zistagionati a 4_5°(so no mostrati in Fig. 2 e 3. I
caIcestruz-zi con cemento Tipo I e III secondo A5TM a 12 ore
presenta-no resistenza nulla 0 molto scarsa mentre a 1 giorno la
resi-stenza ha valori bassi. I calcestruzzi di HAC sviluppano rispetto a tUlli gli altri Ie magglori resistenze (41,9 MPA a 12 ore e 56,9 MPa a 1 giomo). L'uso di quantit. relativamente grandi di ggbs
nel calcestruzzo di HAC comporta una significativa
diminu-zione della resistenza iniziale (16,5 MPa a 12 ore e 39,3 MPa a 1 giomo). II calcestruzzo di HAC modifieata contenente una
quantita relativamente piccola di zeolite 0 di silica fume in
combinazione con solfato di sodio presenta a 1 giorno una
re-sistenza simile a quella del calcestruzzo di HAC normale. A 12
are la resistenza del calcestruzzo di HAC modificato era
infe-riore a queIla del calcestruzzo di HAC normale. Questo
e
do-vuto all'effello di ritardo degli additivi. Una precedente rieer-ca ha dimostrato che il silirieer-cata disciolto ritarda fortemente l'i-dratazione deIl'HAC [5]. II silieato disciolto vienegradual-mente liberato dai materiali siliciosi attaccati dagli ioni sodio nel sistema di idratazione. 11 ritardo rinvia l'idratazione del cal-cestruzzo di HAC modificato, La resistenza iniziale a bassa temperatura rimane tuttavia ancora alta a 12 are, ovvero 26,0
MPa usando zeolite 0 36,2 MPa usando silica fume. Questi
va-lori di resistenza sono abbastanza alti da consentire Ia maggior
parte delle applicazioni in edilizia.
In Fig. 4 vengono mostrate Ie resistenze a 28 giomi dei
cestruzzi stagionati a 4-5°C. Le resistenze, ad eccezione del
cal-cestruzzo di HAC/ggbs, erano tUlle allomo a 60 MPa. La resi-stenza del calcestruzzo di HAC/ggbs era di ca. 53 MPa. L'im-piego di zeolite0 di silica fume in combinazione col soUato di
sodio nel calcestruzzo di HACsembra incrementare
legger-mente la resistenza ane stagionature piD. avanzate.
In Fig. 5 viene mostrata la diminuzione di resistenza do-vuta aUa conversione, I provini sono stati stagionati
inizial-mente a 4-5°C per 28 giomi quindi in acqua a 38°C fino a
56 giorni. La resistenza a compressione a 56 giorni del cal-cestruzzo di HAC normale viene significativamente ridotta
(da 60 MPa dopo 28 giomi di stagionatura a 4-5°C a 42,1 MPa dopo 56 giomi di stagionatura a 38°C) a causa della
conversione. Tutti i calcestruzzi di HAC modificato mostra-no un incremento di resistenza dopo il cambiamento di
tem-peratura. I calcestruzzi di HAC/ggbs e di HAC/nz presenta-no un guadagpresenta-no neIla resistenza di ca. il 20% dopo una sta-gionatura di 56 giomi a 38°C.
La resistenza aUa scagliamento dei calcestruzzi
e
illustratain Tab. 3 ed in Fig. 6. 5i
e
usata la c1assifieazione dello sca-gliamento secondo A5TM per Una valutazione dei risultati diprava. Si osserva un netto deterioramento sulla superficie del
calcestruzzo di HAC dopo la prova di scagliamento. II
calce-struzzo di HAC dopa la conversione non sembra durevole
nel-l'ambiente in cui
e
stata usa to del sale antigelo. L'aggiunta di CPA al calcestruzzo di HAC modificato migliora chiaramente la resistenza allo scagliamenta del calcestruzzo. L'indice di va-lutazione secondo A5TM si riduce da 5 a 2 quando si usa il CPA. II calcestruzzo di HAC diventa vulnerabile al deteriora-mento da scagliadeteriora-mento a causa dell'audeteriora-mento di porasit' delcalcestruzzo dopa conversione.
In Fig. 7 sono mostrati i risultati della corrosione delle bar-re di armatura nei calcestruzzi sottoposti alle prove di
scaglia-mento. In ogni calcestruzzo sono state collocate tre barre di acciaio. La distanza tra Ia superficie superiore e Ia barra era di
HAC
_ Area di arruQginimento;; 83% - Rusted oreo
.
ｾＭＭＢ----IIiIII Area di arruooinimentoｾ 57%
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2 3 Inchesa
2 :3 InchesFig, 7. Corrosione della borra di armaturo nei calcestruzzi dopa Ie prove di scogliamento.I Fig. 7. Re-bor corrosion in the concretes afler the scaling test.
TABELLA 3/TABLE 3
ClASSIFICAZIONE DEllO SCAGLIAMENTO RA TING OF SCALING
rials over the steel bar. The results however still provided obvi-ous differences between the HAC and modified HAC concretes. It
can be observed from thevisualexamination that thesteelbars in HAC concrete were severely rusted after30 cycles in thescaling test. Corrosion ofsteel bars in the modified HAC concrete was greatly reduced. The rusted area of thesteel bars in the modified
HACconcretewas only about 50-60% of that in plain HAC con-crete after the severe test process. This result was in agreement with previous results at high temperature, Le. 10 cycles of
wet-tingin3 molllcalcium chloride solution and drying at 38"C [6].
Conversion-inhibitedHAC concrete appeared to have a good capa-bility for resistingthe penetration of chlorideions.
15mm. Le variazioni osservate a Hvello di zona di corrosione
nella stesso gruppo di barre di acdaio sana probabilmente do-vute alla non uniformila dei materiali del calcestruzzo sovra-stanti la barra di acdaio.
I risultati comunque evidenziano chiare differenze tra i cal-cestruzzi di HAC e di HAC modificato. Da un'osservazione
di-retta si pub osservare che 1e barre diaCclaio nel calcestruzzo
di HAC sana nellamente corrose dopa i 30 deli della prova di scagHamento. la corrosione delle barre di acdaio nel calce-struzzo di HAC modificato
e
notevolmente ridotta. l'area di corrosione delle barre di acdaio nel calcestruzzo di HAC mo-dificatoe
solo il 50-60% di quella del calcestruzzo di HAC nor-male al termine del severo processo di prova.Questa risultato
e
in accordo can precedenti risultati adal-ta temperatura, ovvero 10 deli di umidificazione in una
solu-zione 3 mollL di cloruro di calcio ed essiccasolu-zione a38"C [6].
n
calcestruzzo di HAC con inibitore di conversione sembra avere una buona capacita a resistere alIa penetrazione degli io-ni cloruro.CONClUSIONI
1. I calcestruzzi di HAC modificato contenente un additivo
in grade di prevenire la conversione, presenta resistenze a
com-pressione a I e a 28 giorni superiori a 50 e a 60 MPa
rispetli-vamente quando stagionati a 4_5°C.
Cemento Cement HAC HAC modificato Modified-HAC Classificazione secondo ASTM ASTM Rating 5 2-3
Condizioni della superficie
Condition of Surface
Severo, aggregato grossolano visibile sull'intera superficie
Severe, coarse aggregate visible over entire surface
Da leggero a moderato, visibile una piccola parte di aggregato
Slighttomoderate, a small part of aggregate visible
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della temperatura di stagionatura (ovvero 28 giorni a 4-5'C
ｾ･ｧｵｩｴ｡ da un'altra stagionatura di 28 giorni in acqua a
38'C).
3. La resistenza aHo scagliamento in presenza di sale
anti-gelo del calcestruzzo di HAC viene chiaramente migliorata
im-piegando l'additivo che previene Ia conversione.
4. II calcestruzzo di HAC modificato ha una capadta a pro-teggere l'armatura dalla corrosione (indotta dai sali antigelo dopo i deli di gelo-disgelo) di molto superiore a quella del cal-cestruzzo di HAC normale dopo la conversione.
BlBUOGRAFINREFERENCES
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additive have 1-day and 28-days compressive strength higher than
50 and 60 MPa respectively when cured at 4-5'C.
2. Compressive strength of the modified HAC concretes
continu-ously increases after a curing temperature change (i.e. 28-days cured
at 4-5'C followed by another
28days water-curing at 38'C).
3. Scaling resistance to de-icing sait of HAC concrete
isappar-ently improved by using a conversion-preventing additive.
4. Modified HAC concrete has the capability for protecting the
reinforcement from corrosion (induced by de-icing salts after
freezing/thawing cycles) much better than plain HAC concrete
after conversion.
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