Influence of water surface tension-reducing chemical agents on early shrinkage strain in cement composites

openaccess, Vol. 624 (8) 2024 / poniedziałek, 2 września, 2024

Wpływ domieszek chemicznych zmniejszających napięcie powierzchniowe wody na wczesne odkształcenia skurczowe kompozytów cementowych

(Open Access)

DOI: 10.15199/33.2024.08.02

citation/cytuj: Zieliński A. Influence of water surface tension-reducing chemical agents on early shrinkage strain in cement composites. Materiały Budowlane. 2024. Volume 624. Issue 8. Pages 5-12. DOI: 10.15199/33.2024.08.02

Early shrinkage deformations can lead to uncontrolled surface cracks in cement composites. The development of a network of cracks due to drying can result in the fragmentation of material and corrosion of reinforcing steel, leading to a loss of durability and usability of the structure, even without operational loads. This paper presents a new version measurement stand for recording early shrinkage deformations and tests the influence of chemical admixtures that reduce the surface tension of water (SRA) on reducing shrinkage deformations during the plastic stage and early hardening stage of the material. The analyses conducted concluded that increasing the SRAadmixture content to 2% of the cement mass decreases early shrinkage deformations in cement composites.

Wczesne odkształcenia skurczowe mogą doprowadzić do niekontrolowanych pęknięć powierzchniowych kompozytów cementowych. Rozwój siatki spękań w wyniku wysychania może skutkować wykruszeniem fragmentów materiału i korozją stali zbrojeniowej i wpływać na utratę trwałości i użytkowalności konstrukcji bez wpływu obciążeń eksploatacyjnych. W artykule przedstawiono nową wersję stanowiska pomiarowego do rejestracji wczesnych odkształceń skurczowych i przeprowadzono badania wpływu domieszek chemicznych zmniejszających napięcie powierzchniowe wody (SRA) na redukcję odkształceń skurczowych w etapie plastycznymi wczesnego twardnienia materiału. Na podstawie przeprowadzonych analiz stwierdzono, że zwiększenie zawartości domieszki SRA do 2% masy cementu powoduje spadek wczesnych odkształceń skurczowych kompozytów cementowych.
plastic shrinkage; early shrinkage strains; drying shrinkage; plastic cracking of concrete; shrinkage cracking.

skurcz plastyczny; wczesne odkształcenia skurczowe; skurcz przez wysychanie; pękanie plastyczne betonu; zarysowanie skurczowe.
  1. Neville AM. Właściwości betonu. 5 edycja. Stowarzyszenie Producentów Cementu, Kraków; 2012.
  2. Zana R. Introduction to surfactants and surfactant self-assemblies,w: R. Zana (Ed.).Dynamics of Surfactant Self- Assemblies.TaylorandFrancis.BocaRaton.Florida;2005.pp.1–35.
  3. ZhangZ, XuL,Tang M. Effect of shrinkage-reducing admixtures on hydration and porestructureofcement-basedmaterials. J.Chin.Ceram.Soc.2009;37(7):1244–1248.
  4. Zhan P-M, He Z-H. Application of shrinkage reducing admixture in concrete: Areview. Construction and Building Materials. 2019; https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat. 2018.12.209
  5. Hammer TA, Fosså KT. Influence of entrained air voids on pore waterpressure and volume change of concrete before and during setting. Mater. Struct. 2006; https://doi.org/10.1617/s11527-006-9085-0.
  6. ZuoW, Feng P, Zhong P, et al. Effects of novel polymer-type shrinkage reducing admixture on early age autogenous deformation of cement pastes. Cem. Concr. Res. 2017; https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2017.08.007.
  7. BentzDP,GeikerMR,HansenKK.Shrinkage-reducingadmixturesandearlyagedesiccationincementpastesandmortars. Cem.Concr.Res.2001;https://doi.org/10.1016/S0008- -8846 (01) 00519-1
  8. Sant G, Lothenbach B, Juilland P, et al. The origin of early age expansions induced in cementitious materials containing shrinkage reducing admixtures. Cem. Concr. Res. 41 (3). 2011; https://doi.org/10.1016/j. cemconres. 2010.12.004.
  9. Kurup DS, Mohan MK, Van Tittelboom K, De Schutter G, Santhanam M, Rahul AV. Early-age shrinkage assessment of cementitious materials: A critical review. Cement and Concrete Composites. 2024; https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp. 2023.105343.
  10. Zieliński A. Ulepszenie normowych metod pomiarowych do rejestracji skurczu autogenicznego materiałów o matrycy cementowej. Materiały Budowlane. 2018; https://doi. org/10.15199/33.2018.10.27.
  11.  OENORM B 3329, 2009, Grout – Requirements and test methods.
  12. BN-86/6781-02, 1986,Masy podłogowe Plastidur.
  13. PN-EN 1008, 2004 Specyfikacja pobierania próbek, badanie i ocena przydatności wody zarobowej do betonu, w tym wody odzyskanej z procesów produkcji betonu.
  14. PN-EN 196-1, 2016,Metody badania cementu – Część 1: Oznaczanie wytrzymałości.
  15.  ASTM C403, 2008, Standard Test Method for Time of Setting of Concrete Mixtures by Penetration Resistance.
dr hab. inż. Adam Zieliński, Professor at ZUT, West Pomeranian University of Technology in Szczecin, Faculty of Civil and Environmental Engineering
ORCID: 0000-0001-7949-1831

dr hab. inż. Adam Zieliński, Professor at ZUT, West Pomeranian University of Technology in Szczecin, Faculty of Civil and Environmental Engineering
ORCID: 0000-0001-7949-1831

Corespondence address:  adam.zielinski@zut.edu.pl

Full paper:

DOI: 10.15199/33.2024.08.02

Article in PDF file

Received / Wpłynął do redakcji: 2024-04-15
Revised / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 2024-06-17
Published / Opublikowano: 2024-08-21