Early carbonation curing of fresh concrete and its applications in precast concrete production

• Main Author: Morshed, Md Abu
• Other Authors: Yixin Shao (Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2013
• Subjects: Engineering - Civil
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=117115

Carbonation curing of fresh concrete at early age and the feasibility to integrate the technology into precast concrete production were investigated. It was found that equilibrium of relative humidity between ambient environment and interior concretes was not possible to achieve in early carbonation of fresh concrete even with preconditioning. Instead, the degree of carbonation was dominated more by the water content in the concrete than by its internal humidity. A fan-drying precondition seemed to be necessary and practically feasible to justify the water content in industry scale application. The process was applied to the production of precast lightweight concrete panels and normal weight hollow core concrete slabs. The lightweight aggregates were utilized as internal water reservoirs to balance the moisture equilibrium during preconditioning, carbonation reaction and subsequent hydration. Water movement from the internal reservoirs was postulated by resistivity measurements; and was further verified in terms of CO2 uptake, strength development, plastic shrinkage compensation and alkalinity regain. A near-surface diffusion carbonation curing was developed to partially replace the heat curing in hollow-core concrete slab production. The hollow core slab so produced had shown much better strength than the hydration reference or by the heat curing alone, with reduced porosity and less vulnerability to delayed ettringite formation. Besides the technical benefits, CO2 sequestration potential is an added value to the process. An average 15% CO2 uptake could lead to sequestration of approximately 10,000 tonnes of CO2 per year by precast hollow-core concrete plants in Canada alone. === La carbonatation du béton frais effectuée à son plus jeune âge, ainsi que la possibilité de potentiellement intégrer cette technologie dans la production du béton préfabriqué a été analysé dans cette étude. Il a été constaté que l'équilibre de l'humidité relative entre l'intérieur du béton et le milieu ambiant dans lequel il se trouve n'était pas possible à établir au début du processus préalable de la cure du béton frais par carbonatation. De plus, la quantité d'eau présente affecte le degré de carbonatation bien plus que l'humidité relative interne. Le séchage préalable du béton par ventilateurs d'es trouvé nécessaire et pratique afin de justifier la présence d'eau à l'échelle industrielle. Le processus a été utilisé pour la production des panneaux de béton préfabriqué de poids léger, ainsi que pour les dalles de béton alvéolées de poids ordinaire. L'utilisation des granulats légers en tant que réservoirs d'eau internes a servi à balancer l'humidité d'équilibre durant le déroulement de tout le processus, voir du début de l'étape préalable, durant la période de carbonatation jusqu'à l'hydratation postérieure. La circulation d'eau des réservoirs internes est due aux mesures de résistivité; ceci a été validé en termes de l'étendu de carbonatation, du développement de la résistance mécanique, par la compensation du rétrécissement plastique, et par le regain de l'alcalinité. De plus, la carbonatation dynamique près de la surface du béton a été conçue afin de partiellement remplacer le procédé d'étuvage compris dans la production de dalles de bétons alvéolées. Ce type de dalles a démontré un bien meilleur niveau de résistance mécanique que celui atteint par les dalles ordinairement hydratées ou par les dalles étuvées. En plus d'avoir une meilleure résistance, ces dalles possèdent moins de porosité et sont moins vulnérables au développement tardif d'ettringite. Outre les avantages techniques, la possibilité de séquestration du CO2 est un gain ajouté au procédé. En moyenne, un contenu de 15% de CO2 dans la production Canadienne des dalles de bétons alvéolées pourrait séquestrer 10,000 tonnes de CO2 chaque année.