Evaluating the performance of Portland cement under differing hydration conditions

• Main Author: Ishee, Charles
• Other Authors: Andrew Boyd (Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2011
• Subjects: Engineering - Civil
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=104814

The objective of this work was to examine the hydration performance of Portland cement with variations in their Tricalcium Silicate and Tricalcium Aluminate phases. The performance of Portland cement is affected by its particle size, chemistry, morphology, water availability, thermodynamic reaction rates, and age at which the materials are tested. The majority of research on Portland cement hydration has thus far evaluated each of its different components independently by examining how those phases react with water over time. However, Portland cement has many phases that are all reacting simultaneously depending on many different factors. How the different phases react while part of the entire system, including how their reactions affect the reactions of other components in the system, needs to be further investigated in order to determine how a true cement can be expected to behave during hydration. Laboratory research focused on the establishment of early age hydration products and their relationship to the development of strength, shrinkage, and heat production. The experimental program was designed to contrast the performances of the different cements at various temperatures, water availabilities, degrees of grinding, and times. The ultimate goal was to provide the basis for a predictive model capable of estimating the phase composition of a hydrated Portland cement under specified conditions. === L'objectif de ce travail était d'examiner la capacité d'hydratation du ciment Portland en apportant des variations dans ses étapes de silicate tricalcique et d'aluminate tricalcique. La performance d'hydratation du ciment Portland est affectée par sa dimension particulaire, sa composition chimique, sa morphologie, la quantité d'eau présente, la vitesse des réactions thermodynamiques ainsi que de l'âge auquel les matériaux sont testés. Jusqu'à maintenant, la majorité de la recherche sur l'hydratation de ciment Portland a étudié chacun de ces éléments indépendamment en évaluant leurs phases de réaction avec l'eau sur une période de temps déterminée. Cependant, le ciment Portland possède beaucoup d'étapes qui réagissent tous simultanément selon plusieurs facteurs différents. Comment ces phases réagissent tous ensemble en faisant partie d'un système entier, incluant comment leurs réactions affectent les réactions des autres ingrédients dans ce même système, doit être étudié plus en profondeur afin de déterminer comment un ciment réel peut se comporter pendant la période d'hydratation. Les expériences de laboratoire de ce projet se sont concentrées sur l'apparition des produits d'hydratation en période précoce et de la relation de ces produits avec le développement de la force, du rétrécissement, et de la production de chaleur. La portion expérimentale de ce projet a été conçue pour comparer la performance de différents ciments selon des variations de températures, de la quantité d'eau, des degrés de meulage et de temps. L'objectif primaire de ce projet était de définir les éléments nécessaire pour créer un modèle prédictif capable d'estimer la composition de phase du ciment Portland hydraté dans des conditions spécifiques.