Effect of polycarboxylate admixture structure on cement paste rheology

Abstract

The purpose of the present study was to analyze the effect of the structural differences in four polycarboxylate and polyether admixtures on the rheological properties of cement pastes with different chemical and mineralogical compositions and different active additions (CEM I 42.5 R, CEM I 52.5 R, CEM I 52.5 N/SR, CEM II/AV 42.5R, CEM II/B-L 32.5 R, CEM III/B 32.5R, BL I 52.5R and CAC – European standard EN 197-1:2000). The results of the minislump test concurred with the variations observed in the values of the rheological parameters (shear stress and plastic viscosity). The structural characteristic of the admixtures found to play the most prominent role in their fluidizing effect was the proportion of carboxylate (CG) and polyether (EG) group components. In cements characteristics such as fineness and the C3A/calcium sulphate and C3S/C3A ratios were also observed to be essential to admixture effectiveness. In this regard, the rheological parameters varied most widely in CEM I 52.5N/SR pastes and least in BL I 52.5R cement pastes. Of the additioned cements, the CEM III/B 32.5R pastes, which contained granulated blast furnace slag, showed the highest rises in flowability. Finally, the fluidizing effect of polycarboxylate superplasticizers was much more intense in calcium aluminate cements, although flowability declined rapidly in this material.

El objetivo de este trabajo ha sido estudiar el efecto de las diferencias estructurales de cuatro aditivos basados en policarboxilatos y poliéteres sobre las propiedades reológicas de pastas de cemento con diferente composición química, mineralógica y con distintas adiciones activas (CEM I 42,5 R, CEM I 52,5 R, CEM I 52,5 N/SR, CEM II/AV 42,5R, CEM II/ B-L 32,5 R, CEM III/B 32,5R, BL I 52,5R y CAC - Norma EN 197-1:2000). Los resultados obtenidos sobre la fluidez de la pasta en el ensayo del “Minislump” coinciden con la evolución de los valores de los parámetros reológicos (esfuerzo de cizalladura y viscosidad plástica) determinados a través de un viscosímetro rotacional. Las características estructurales de los aditivos que más afectan al efecto fluidificante son el contenido de grupos carboxilatos (GC) y de grupos poliéteres (GE). En relación con las características y composición de los cementos, son factores fundamentales, la finura y las relaciones C3A/sulfato cálcico y C3S/C3A. Así, las pastas de CEM I 52,5N/SR son las que presentan una mayor modificación de los parámetros reológicos, mientras que las de BL I 52,5R son las que se ven modificadas en menor medida. Las pastas de CEM III/B 32,5R, con escoria granulada de horno alto, son las que presentan mayores incrementos de la fluidez más acusados. Por último, el efecto fluidificante del aditivo es mucho más marcado en cementos de aluminato de calcio aunque presenta acusadas pérdidas de fluidez con el tiempo.