Stability of Cement Grout: Study of Sedimentation Phenomena

Abstract

The grouts are suspensions containing cement used in the technique of prestressing by post-tension. Cement, from its chemical nature, protects the wire ropes (strands) from corrosion. To be able to play correctly this protective role, the grout must remain homogeneous and must entirely cover the strands. The lack of stability of the grouts, which results in packing or sedimentation, is a major problem. In this article, we try to correlate the rheological properties of the grout with its capacity to remain homogeneous. We show that an increase in the concentration of superplasticizer, a polymer solution, decreases the thixotropic behavior of the grout, but on the other hand, increases the effects of sedimentation. We explain this phenomenon by the modification of the structure of a three-dimensional network in relation to the interparticle interactions.

"Properties of Environmentally Friendly Cement Grouts for Soil Improvement - A Mini Review"

“…In contrast, the addition of sand to cement suspensions has been found to increase bleeding [33]. The effect of superplasticizer addition and/or other chemical enhancers on the static and/or forced bleeding of cement suspensions can be beneficial [14,15,30,34,35]. According to Clarke et al [36] & Gelade et al [34], this effect of superplasticizers is due to the fact that they cause repulsive forces between the cement grains, of electrostatic nature, which prevent the formation of agglomerates by increasing the number of grains that remain in suspension.…”

Προσδιορισμός Παραμέτρων Σχεδιασμού Εδαφών Εμποτισμένων Με Αιωρήματα Λεπτόκοκκων Τσιμέντων

“…Σύμφωνα με τον Gouvenot (1996), για την επίτευξη ικανοποιητικών αποτελεσμάτων σε ενέσεις εμποτισμού πρέπει να χρησιμοποιούνται αιωρήματα με ιξώδες όχι μεγαλύτερο των 5cP, ενώ από τον Kutzner (1982) αναφέρεται ότι η συνοχή των αιωρημάτων δεν πρέπει να ξεπερνά τα 50Pa σε εφαρμογές πεδίου. Συνηθέστερη μέθοδος μείωσης του ιξώδους και της συνοχής των αιωρημάτων τσιμέντου είναι η χρήση υπερρευστοποιητή (Deere and Lombardi 1985, Arenzana et al 1989, Ziming et al 1990, Hakansson et al 1992, De Paoli et al 1992a, Santagata et al 1997, Bremen 1997, Bruce et al 1997, Gallagher 2000, Eriksson 2001, Gelade et al 2002, Chuaqui and Bruce 2003, Tolppanen and Syrjanen 2003, Mollamahmutoglu et al 2007). Τυπικό παράδειγμα φαίνεται στο Σχήμα 2.4.…”

“…Ευεργετική, ως προς την εξίδρωση, μπορεί να είναι και η προσθήκη υπερπλαστικοποιητών ή/και άλλων χημικών βελτιωτικών στα αιωρημάτα τσιμέντου (Arenzana et al 1989, Perret et al 1997, Bremen 1997, Neubauer et al 1998, Gelade et al 2002, Svermova et al 2003. Σύμφωνα με τους (Kutzner 1982, Ατματζίδης 1988, Zebowitz et al 1989, Jenkins et al 1992, Schwarz and Krizek 1992, Bremen 1997, Bruce et al 1997, Mollamahmutoglu 2003, Mollamahmutoglu et al 2007.…”

“…Ειδικά για τα αιωρήματα που περιείχαν υπερρευστοποιητή στη σύνθεσή τους, έγιναν οι εξής γενικές παρατηρήσεις : (α) το νερό εξίδρωσης δεν είχε τη διαύγεια του νερού εξίδρωσης των αιωρημάτων που δεν περιείχαν υπερρευστοποιητή αλλά είχε σημαντική θολότητα και (β) το ίζημα των αιωρημάτων των πιο χονδρόκοκκων τσιμέντων (d max = 100μm και 40μm) δεν ήταν ομοιογενές αλλά εμφάνιζε στρωμάτωση και χρωματική διαφοροποίηση κατά την έννοια του ύψους του. Στο Σχήμα 4.19 φαίνονται δύο τυπικές στήλες εξίδρωσης όπου έγιναν παρόμοιες παρατηρήσεις.Πληροφορίες από τη διαθέσιμη βιβλιογραφία(Gelade et al 2002) επιβεβαιώνουν ότι, η χρήση υπερρρευστοποιητή σε υψηλή περιεκτικότητα, είναι δυνατόν να προκαλέσει διαχωρισμό του αιωρήματος, έτσι ώστε οι χονδρότεροι κόκκοι τσιμέντου να καθιζάνουν με ταχύ ρυθμό δημιουργώντας ένα πυκνό ίζημα στον πυθμένα του σωλήνα εξίδρωσης ενώ μια ποσότητα των πιο μικρών σε μέγεθος κόκκων να παραμένουν για μεγάλο χρονικό διάστημα σε αιώρηση προσδίδοντας στο νερό εξίδρωσης μεγάλη θολότητα.Σχήμα 4.19: Εξίδρωση αιωρημάτων με υπερρευστοποιητή : νερό εξίδρωσης με υψηλή θολότητα και στρωμάτωση ιζήματος χρησιμοποιήθηκε ήταν σχετικά ισχυρή για τα αιωρήματα που παρασκευάστηκαν από τα πιο χονδρόκοκκα τσιμέντα (d max = 100μm και 40μm) αλλά μάλλον αβλαβής για τα αιωρήματα των πιο λεπτόκοκκων τσιμέντων (d max = 20μm και 10μm). Η διαφοροποίηση αυτή αποδίδεται στη διαφορετική τιμή της ειδικής επιφάνειας των τσιμέντων που χρησιμοποιήθηκαν.…”

Διερεύνηση Και Βελτίωση Των Κριτηρίων Ενεσιμότητας Αιωρημάτων Για Εμποτισμό Εδαφών

“…Ευεργετική είναι η επίδραση που επιφέρει η προσθήκη υπερρευστοποιητών ή/και άλλων χηµικών βελτιωτικών στην εξίδρωση (στατική ή/και εξαναγκασµένη) των αιωρηµάτων τσιµέντου (Arenzana et al, 1989;Perret et al, 1997;Bremen, 1997;Neubauer et al, 1998;Gelade et al, 2002;Svermova et al, 2003;Sonebi, 2006 (Bremen, 1997). Επιπλέον, σηµαντικό ρόλο στην συµπεριφορά των αιωρηµάτων έναντι εξίδρωσης παίζει και ο τύπος του τσιµέντου, καθώς έχει παρατηρηθεί ότι τσιµέντα που περιέχουν σκωρία παρουσιάζουν καλύτερη συµπεριφορά (Schwarz and Krizek, 1992).…”