Porosity and liquid absorption of cement paste

Abstract

The moisture behaviour of building materials exposed to the natural climate is largely dependent on their water absorption. In contrast to most building stones, cementitious materials like concrete do not exhibit a water absorption that is proportional to the square root of time. There must be a slowing-down effect which is related to water because the absorption of organic liquids, such as hexane, is quite normal. Measurements of the porosity of hardened cement paste determined by helium pycnometry and water saturation show that water molecules can enter spaces in the microstructure which are not accessible to the smaller helium atoms. Considering the results of dilatation tests both before and after water and hexane saturation, it seems possible that a contraction of capillary pores due to moisture-related swelling of the cement gel leads to the non-linear water absorption over the square root of time

Résumé

Le comportement hydrique des matériaux de construction exposés au climat naturel dépend largement de leur absorption d'eau. Contrairement à la pierre de construction, les matériaux à base de ciment comme le béton ne démontrent pas une absorption d'eau proportionnelle à la racine carrée du temps. Il doit y avoir un effet ralentisseur qui se rapporte à l'eau, car l'absorption des liquides organiques tel que l'hexane est complètement normale. Des mesures de la porosité de pâte de ciment durcie déterminées par pycnomètrie d'hélium et par saturation en eau montrent que les molécules d'eau peuvent entrer dans des espaces de la microstructure qui ne sont pas accessibles aux atomes d'hélium, plus petits. Si l'on prend également en considération les résultats des essais de dilatation, avant et après saturation en eau et en hexane, il apparâit possible qu'une contraction des pores capillaires due au gonflement du gel de ciment, et qui se rapporterait à l'eau, soit responsable de la non linéarité de l'absorption de l'eau sur la racine carrée du temps.