Repulsion forces of superplasticizers on ground granulated blast furnace slag in alkaline media, from AFM measurements to rheological properties

Abstract

[EN]The electrostatic and steric repulsion induced by different superplasticizers on ground granulated blast furnace slag in alkaline media have been studied. The superplasticizers were sulfonated naphthalene, sulfonated melamine, vinyl copolymer, and polycarboxylate- based admixtures. With these superplasticizers the slag suspensions had negative zeta potentials, ranging from -3 to -10 mV. For the first time the adsorbed layer thicknesses for superplasticizers on slag using colloidal probe atomic force microscopy has been measured. To model the interparticle force interactions an effective Hamaker constant was computed from dielectric properties measured on a dense slag sample produced by spark plasma sintering. The obtained results conclude that the dispersion mechanism for all the superplasticizers studied in the present work is mainly dominated by the steric repulsion. Results were then used in a yield stress model, YODEL, to predict the yield stress with and without the superplasticizers. Predictions of the yield stress agreed well with experimental results.

[ES]En este trabajo se ha estudiado la repulsión electrostática y estérica inducida por diferentes aditivos superplastificantes en sistemas de escoria de horno alto en medios alcalinos. Se han estudiado aditivos superplastificantes basados en naftaleno, melamina, copolímeros vinílicos y basados en policarboxilato. Estos aditivos inducen en la escoria un potencial zeta negativo, entre -3 y -10 mV. Por primera vez, se ha determinado el grosor de la capa de aditivo adsorbido sobre la escoria mediante microscopía de fuerzas atómicas (AFM). Para modelizar las fuerzas de interacción entre partículas, se ha determinado la constante efectiva de Hamaker de la escoria a partir de las propiedades dieléctricas de una muestra de escoria obtenida mediante sinterización spark plasma sintering. Los resultados obtenidos concluyen que el mecanismo de dispersión de los superplastificantes estudiados en este trabajo está gobernado fundamentalmente por la repulsión estérica. Utilizando el modelo YODEL se ha podido predecir el esfuerzo de cizalla umbral de sistemas de escoria con y sin superplastificantes. Los resultados calculados están de acuerdo con los valores de esfuerzo de cizalla determinados experimentalmente.