β-CaSiO3 and colloidal n-SiO2 based blended cement composites- their properties, regression analysis and micro-characterization studies

• Nair, Nishant A. ^[1] ; Viswanathan, T. S. ^[1]
  1. [1] School of Civil Engineering, Vellore Institute of Technology,
• Localización: Materiales de construcción, ISSN 0465-2746, Vol. 73, Nº. 350, 2023
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Compuestos de cemento combinados a base de β-CaSiO3 y n-SiO2 coloidal: sus propiedades, análisis de regresión y estudios de microcaracterización
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• Resumen
  • español

    Este artículo examina el efecto sobre propiedades mecánicas como la resistencia a la compresión, la resistencia a la flexión y el módulo dinámico de elasticidad (DYE) de diferentes proporciones de wollastonita (β-CaSiO3) y nanosílice coloidal (n-SiO2) que reemplazan parcialmente al cemento. También se examinaron indicadores de durabilidad (absorción de agua, sorción y prueba de tratamiento con sulfato) para determinar la calidad de las mezclas de pasta endurecida con respecto a la mezcla de control. Se encontraron los modelos de regresión para las propiedades mecánicas utilizando diferentes parámetros a partir de los resultados obtenidos, y se establecieron y validaron relaciones estadísticas. El análisis de regresión muestra la importancia de cada parámetro y modelo considerados para la predicción de las resistencias mecánicas. Finalmente, los resultados fueron corroborados mediante la caracterización microestructural realizada por FESEM. El β-CaSiO3 y el n-SiO2 coloidal reemplazaron al cemento en un 15 % y entre un 1.5 % y un 6 % con una compensación del 1.5 %, respectivamente, en relación peso/peso baja (0.25), media (0.40) y alta (0.55). Las micrografías FESEM mostraron un gel denso de calcio-silicato-hidrato (CSH) y la estratlingita (CASH) formada por mezclas de pasta de cemento combinadas que contenían β-CaSiO3 y n-SiO2. Los reemplazos de n-SiO2 al 3% y CaSiO3 al 15% de cemento (mezcla NS3) fueron el nivel de reemplazo óptimo para la mezcla de pasta de cemento. El modelo de regresión analizado sugiere que los modelos y parámetros se encontraron significativos y también se pueden usar para la predicción (basado en los valores R2 y el valor p).

  • English

    This paper examines the effect on mechanical properties such as compressive strength, flexural strength, and dynamic modulus of elasticity (DYE) of different proportions of wollastonite (β-CaSiO3) and colloidal nano-silica (n-SiO2) partially replacing cement. Durability indicators (water absorption, sorptivity and sulphate treatment test) were also examined to ascertain the quality of hardened paste mixes with respect to the control mix. The regression models were found for mechanical properties using different parameters from the results obtained, and statistical relations were established and validated. Regression analysis shows the significance of every parameter considered and model for the prediction of mechanical strengths. Finally, the results were substantiated by the microstructural characterization by FESEM. β-CaSiO3 and colloidal n-SiO2 replaced cement by 15%, and 1.5%-6% with an offset of 1.5%, respectively at low (0.25), medium (0.40) and high (0.55) water/binder (w/b) ratio. FESEM micrographs showed dense Calcium-silicate-hydrate (CSH) gel and stratlingite (CASH) was formed by blended cement paste mixes containing β-CaSiO3 and n-SiO2. n-SiO2 at 3% and CaSiO3 at 15% replacements of cement (NS3 mix) was the optimum replacement level for the cement paste mix. Analysed regression model suggests that the models and parameters were found significant and can also be used for prediction (based on R2 values and p-value).