A Model of Hardened Cement Paste for Linking Shrinkage and Creep Phenomena

Abstract

It is shown that swelling of hardened cement paste is influenced by two different mechanisms:

• 1) In the lower vapour pressure region (r.h. < 38%) a reduction of the surface energy of the gel particles leads to an expansion of the single particles.

• 2) In the upper vapour pressure region the whole structure is widened by a change of interparticle attraction in the small gel pores, (disjoining pressure) Both effects can clearly be distinguished. The creep velocity of specimens stored at constant but different humidities increases at values above 40% r.h. This increase can be correlated to that part of the swelling which results from the expansion of the structure of hcp. A theoretical explanation is made through adapting the “Extended Munich Model” and using the “thermodynamic approach”.

Zusammenfassung

Es wird gezeigt, daß das Quellen von Zementstein von zwei verschiedenen Mechanismen beeinflußt wird:

• 1) Im unteren Feuchtebereich (r.h.< 38%) sinkt die freie Oberflächenenergie der Gelpartikel ab. Dies führt zu einer Expansion der einzelnen Partikel.

• 2) Im oberen Feuchtebereich wird die gesamte Struktur aufgeweitet durch eine Änderung der Anziehung der Teilchen untereinander, (disjoining pressure oder Spaltdruck) Beide Effekte können gut getrennt werden. Die Kriech-geschwindigkeit von Zementsteinproben, die bei konstanter und unterschiedlicher Feuchte vorgelagert waren, erhöhte sich bei über 40% r.F. Dieser Zuwachs der Kriechgeschwindigkeit kann zu dem Teil des Quellens korreliert werden, der aus der Expansion der Gelstruktur herrührt. Theoretisch werden die Ergebnisse mit einem verbesserten “Münchener Modell” und der “Thermodynamischen Näherung” erklärt.