Analysis of the effect of various types of limestone as a main constituent of cement on the chosen properties of cement pastes and mortars

The article is an attempt to compare the impact of the use of various types of limestone as the main constituent of cement on selected mortar properties. Four different limestones were added in amount of 15, 30, 40% to CEM I 42.5 R to obtain limestone cemens. Rheological properties (yield stress, plastic viscosity) of fresh mortar, tensile and compressive mortar strength, early shrinkage, and drying shrinkage were tested. Obtained results indicate that both tensile and compressive strength decreases with the increase of the limestone content in cement. Limestone can worsen or improve workability, depending on distribution of limestone grains. The addition of limestone increases the early shrinkage, but reduces the shrinkage after 28 days. Studies show that the granulation of limestone plays an important role in determining the influence of limestone on mortar properties.

Mączki wapienne są stosowane szeroko w budownictwie, między innymi jako składnik główny cementu. Mączki wapienne kształtują właściwości kompozytów cementowych poprzez kilka mechanizmów. Pierwszym jest efekt wypełnienia związany głównie z ich uziarnieniem. Oprócz tego zastąpienie części klinkieru wapieniem powoduje wzrost efektywnego stosunku wodno-cementowego, w efekcie czego ziarna klinkieru portlandzkiego (cementu) mają dostępne więcej wody do procesu hydratacji. Drobne ziarna wapienia zapobiegają także aglomeracji produktów hydratacji wokół ziaren klinkieru, w efekcie woda ma łatwiejszy dostęp do niehydratyzowanych części ziaren cementu przez dłuższy okres niż w przypadku cementów portlandzkich bez dodatku wapienia. Drobniejsze od klinkieru ziarna wapienia mogą także działać jako zarodki krystaliczne, które przyspieszają proces hydratacji, w głównej mierze glinianów wapniowych. Wapień nie ma właściwości pucolanowych czy hydraulicznych, a jego wpływ na wytrzymałość na ściskanie cementu jest niewielki. Generalnie wytrzymałość na ściskanie zmniejsza się co jest związane z efektem rozcieńczenia. Wpływ wapienia na niektóre właściwości cementów wapiennych, m.in. czas wiązania oraz właściwości reologiczne, jest jednak niejednoznaczny. Celem przeprowadzonych badań było więc sprawdzenie jak różne rodzaje wapienia wpływają na wybrane właściwości zaczynów i zapraw z cementem z wapieniem jako składnikiem głównym.