An investigation into the feasibility of formulating ‘self-cure’ concrete

Abstract

To achieve good cure, excessive evaporation of water from a freshly cast concrete surface should be prevented. Failure to do this will lead to the degree of cement hydration being lowered and the concrete developing unsatisfactory properties. Curing can be performed in a number of ways to ensure that an adequate amount of water is available for cement hydration to occur. However, it is not alway possible to cure concrete satisfactorily. This paper is concerned with achieving optimum cure of concrete without the need for applying external curing methods. The feasibility of curing concrete by adding water-soluble chemicals during mixing that reduce water evaporation in the set concrete, making it ‘self-curing’ is discussed. The chemicals' abilities to reduce evaporation from solution and to improve water retention in ordinary Portand cement was monitored by measuring weight-loss. x-Ray powder diffraction and thermogravimetry measurements were made to assess whether any improvement in water retention was matched by an increase in degree of cement hydration. Initial surface absorption tests and compressive strength measurements were made to determine surface permeability and strength development, respectively. The scanning electron microscope was used to determine the influence of the admixtures on cement paste microstructure. It was found that two of the chemicals studied had a significant ‘self-curing’ effect. One of these chemicals enhanced hydration further than simply by means of water retention. A possible explanation of this behaviour is given.

Resume

Pour réussir une cure satisfaisante, il faut empêcher une évaporation d'eau excessive à la surface d'un béton fraîchement coulé. Faut de quoi, le taux d'hydratation du ciment se trouvera abaissé et le béton manifestera des propriétés défavorables, tels une qualité superficielle médiocre et un développement insuffisant de la résistance à la compression. La conservation peut s'effectuer de différentes façons en sorte d'assurer une teneur en eau suffisante pour que l'hydratation du ciment puisse se produire. Cependant, il n'est pas toujours possible, pour des raisons économiques, d'assurer une cure satisfaisante du béton.

Dans cet article, on traite de l'obtention d'une cure optimale sans recourir à des méthodes extérieures de protection. On discute de la possibilité de protéger le béton de l'évaporation d'eau au moyen de produits hydrosolubles incorporés au moment du malaxage, assurant ainsi une ‘auto-cure’ du béton. En mesurant la perte de poids, on a contrôlé la capacité des adjuvants chimiques à réduire l'évaporation de la solution et à améliorer la rétention d'eau de pâtes de ciment Portlant ordinaires. Les éprouvettes ont été congelées en atmosphère sèche à des âges prédéterminés afin de stopper l'hydratation, et on a effectué des mesures par diffraction X (XRD) et thermogravimétrie (TG) pour évaluer si une amélioration de la rétention d'eau était assotie d'une augmentation du degré d'hydratation du ciment. On a mené des essais d'absorption initiale de la surface (ISAT) et mesuré la résistance à la compression sur des cubes de béton dans le but de déterminer respectivement la perméabilité de la surface et le développement de la résistance. On a observé la fissuration dans la pâte de ciment à l'aide du microscope électronique à balayage afin de déterminer l'influence des adjuvants sur la microstructure de la pâte.

On a trouvé qu'on pouvait améliorer la rétention d'eau par un adjuvant chimique. Cependant, il est aussi apparu que le degré d'hydratation de la pâte de ciment n'augmentait pas forcément dans une proportion correspondante. Deux des adjuvants chimiques étudiés ont eu un effet d'auto-cure significatif. L'un d'eux améliorait l'hydratation au-delà de la rétention d'eau. Ceci peut s'expliquer de la façon suivante: cet adjuvant abaisse la concentration à partir de laquelle l'hydroxyde de calcium (CH) n'est plus en solution, permettant ainsi une hydratation supplémentaire. On a remarqué que les cristaux CH observés au microscope électronique SEM dans la pâte de ciment contenant l'adjuvant chimique étaient de nature très différente de ceux observés dans le contrôle, ce qui renforce l'idée que la formation de cristaux CH est affectée. On a observé par SEM que l'un des adjuvants chimiques impropre en tant que mélange ‘auto-conservant’, formait, à l'intérieur de la pâte de ciment, un film qui semblait réduire le degré d'hydratation des particules de ciment en contact.