Pore solution composition and chloride binding capacity of silica-fume cement pastes

Abstract

Samples of the capillary pore solution, associated with hardened cement pastes containing various proportions of silica-fume and sodium chloride, have been expressed at different stages of curing and analysed to determine concentrations of dissolved ions. The results indicate that partial replacement of Portland cement by increasing percentages of silica-fume causes a regular decrease in alkalinity of the pore solution and a reduction in the chloride-binding capacity of the material. Possible implications regarding the level of corrosion protection afforded to embedded steel are considered.

Résumé

On a préparé des échantillons de pâtes de ciment Portland mélangé dans diverses proportions de poids à de la poudre de silice (0–30%) avec une proportion constante d'eau, équivalente à 50% des poids combinés du ciment et de la poudre de silice. Dans certains cas, l'eau du mélange contenait du chlorure de sodium en quantités qui correspondaient à 0,4 ou 1% d'ions de chlorure, exprimés en pourcentages des poids combinés du ciment et de la poudre de silice.

On a traité les pâtes dans des récipients scellés pendant des périodes allant jusqu'à 84 jours, puis on les a transférées dans une enceinte en acier spécial, dans laquelle la pression a été appliquée à des niveaux permettant d'exprimer en millimètres les solutions interstitielles capillaires et de les recueillir. On a effectué l'analyse par des méthodes de routine pour déterminer les concentrations dissoutes de Na⁺, K⁺, Ca²⁺, OH⁻, Cl⁻, SO ²⁻₄ . On a aussi évalué les quantités d'eau non évaporable dans des échantillons, afin de calculer les proportions du contenu total de chlorure dans les matériaux qui sont restés dissous.

Les résultats ont indiqué que le remplacement partiel du ciment Portland par des pourcentages croissants de poudre de silice causait une diminution régulière de l'alcalinité des solutions interstitielles et une réduction de la capacité du matériau servant à lier le chlorure. On a attribué ce dernier effet à l'influence du pH de la solution sur la solubilité de 3CaO.Al₂O₃.CaCl₂.1OH₂O et on a démontré la validité de point de vue au moyen de l'analyse thermale.

On a considéré la signification des résultats vis-à-vis du degré de protection de l'armature contre la corrosion et on a constaté qu'un certain nombre de questions demandait de nouvelles recherches.