Effect of Calcium Nitrate as Accelerator for Cement Blended with Blastfurnace Slag

Abstract

Herding i kaldt klima kan være en krevende prosess, da ekstrem kulde vil forsinke hydratasjonen og dermed også herdeprosessen. Det finnes allerede etablerte metoder for vinterstøp. Disse metodene er kostbare og tidskrevende, da de innebærer omfattende arbeid ved å tildekke konstruksjoner med store kuldebeskyttende komponenter. Det er høy etterspørsel til alternative og mer brukervennlige metoder. En alternativ metode er å benytte seg av størkningsakselererende tilsettningsstof- fer. Et slikt størkningsakselerende tilsetningstoff er blandt annet NitCal. NitCal er utviklet av Yara, og er en blanding av rensende nitratsalter.

Hovedmålet med denne bacheloroppgaven er å undersøke effekten av kalsium- nitrat som akselerator for sement blandet med masovnslagg, herdet i kaldt klima. For å oppnå dette målet er følgene tester gjennomført: trykkfasthetstester, en isoterm kalorimetri-test, en termogravimetrisk analyse, samt måling av kjernetem- peratur til betongterninger under herding. I resepten har sement blitt byttet ut med 50% masovnslagg (GGBS). I ut- gangspunktet ble det laget tre resepter, der alle hadde ulik konsentrasjon av CN, 0%, 2% og 4%. Trykkfasthetstester ble utført etter dag 1, 2, 7 og 28. Mer detaljer om dette finnes i .3 Scope of work: final draft .

Resultatene indikerer en høy tidlig styrke for betongterningene som inneholder NitCal. Dette er en trend som viser seg både i trykkfasthetstestene og i den kumulative varmeutviklingen fra de isotermiske kalorimetriresultatene.

Nøkkelord: Akselerator, masovnslagg, kalsiumnitrat, kalorimetri, sement, styrke, termogravimetri, hydratasjon.

Curing in cold climate can be a challenging matter, as extreme cold temperatures will halt the hydration and therefore also the curing process. There are already a few well-developed methods to protect concrete from severe temperatures. However, the most commonly used methods are costly and time consuming as they rely on manual labor, by covering the structure in cold protective formwork. Alternative methods are needed. An option is to utilize admixtures to optimize the curing processes. One alternative admixture is NitCal. NitCal was developed by Yara, and is a mixture of purified nitrate salts.

The main goal of this thesis is to investigate the effect of NitCal as a setting accelerator in cement blended with blastfurnace slag, cured in a cold climate. To fulfill the above goal, the following tests were conducted: compressive strength test, an isothermal calorimetry test, an thermogravimetric analysis, as well as measuring the temperature of concrete cubes during curing. In the design mix cement has been replaced with 50\% ground, granulated blastfurnace slag (GGBS). Initially three design mixes were created, all with different concentrations of CN, 0\%, 2\% and 4\%. Compressive strength tests was performed after 1, 2, 7 and 28 days. Detailed information is given in Scope of Work: final draft. The results indicated a high early strength for the samples containing NitCal. This was a trend in both the compressive strength test results and the cumulative heat development of the isothermal calorimetry test results.

Keywords: Accelerator, blastfurnace slag, calcium nitrate, calorimetry, cement, strength, thermogravimetric, hydration.