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Influence of salt aggregate on the degradation of hybrid alkaline cement (HAC) concretes in magnesium chloride-rich saline solution simulating evaporite rock

  • Concretes produced from salt aggregate and hybrid alkaline cements, an alkali-activated slag/fly ash blend, or a Portland cement were exposed to a magnesium chloride-rich saline solution ([Mg2+] = 3.6 m, [Cl−] = 8.3 m), representing a solution formed after contact of surface water with evaporite rock (rock salt) in a nuclear waste repository. The hydration and deterioration of the concretes were studied with X-ray diffraction, thermogravimetric analysis, pH mapping and permeability measurements. The results show that calcium silicate hydrate (C-S-H) or sodium-substituted calcium aluminium silicate hydrate (C-N-A-S-H) and Friedel's salt were the major reaction products in the concretes prior to exposure to the saline solution. During exposure to the saline solution, increasing amounts of C-S-H/C-N-A-S-H dissolved, and gypsum and a secondary AFm phase formed. The durability of the concretes improved with increasing amounts of Portland clinker in the cements, due to the associatedConcretes produced from salt aggregate and hybrid alkaline cements, an alkali-activated slag/fly ash blend, or a Portland cement were exposed to a magnesium chloride-rich saline solution ([Mg2+] = 3.6 m, [Cl−] = 8.3 m), representing a solution formed after contact of surface water with evaporite rock (rock salt) in a nuclear waste repository. The hydration and deterioration of the concretes were studied with X-ray diffraction, thermogravimetric analysis, pH mapping and permeability measurements. The results show that calcium silicate hydrate (C-S-H) or sodium-substituted calcium aluminium silicate hydrate (C-N-A-S-H) and Friedel's salt were the major reaction products in the concretes prior to exposure to the saline solution. During exposure to the saline solution, increasing amounts of C-S-H/C-N-A-S-H dissolved, and gypsum and a secondary AFm phase formed. The durability of the concretes improved with increasing amounts of Portland clinker in the cements, due to the associated differences in permeability and chemical resistance. Nevertheless, a massive increase of permeability occurred for all concretes, likely caused by crack formation due to the formation of gypsum from anhydrite in the salt aggregate. Thus, the behavior of the concretes differed from, and was more complex than, the behavior of plain cement pastes.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Ricky HenningORCiD, Patrick SturmORCiD, S. KeßlerORCiD, Gregor GluthORCiD
Persönliche Herausgeber*innen:B. Lothenbach, E. Wieland, M. Altmaier
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Applied Geochemistry
Jahr der Erstveröffentlichung:2024
Organisationseinheit der BAM:7 Bauwerkssicherheit
7 Bauwerkssicherheit / 7.4 Baustofftechnologie
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Elsevier
Jahrgang/Band:168
Aufsatznummer:106027
Erste Seite:1
Letzte Seite:14
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Angewandte Physik
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurbau
Freie Schlagwörter:Concrete; Evaporite rock; Hybrid alkaline cement; Magnesium chloride brine; Nuclear waste repository
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Energie
Energie / Kerntechnische Entsorgung
Infrastruktur
Infrastruktur / Green Intelligent Building
Veranstaltung:Joint 6th International Workshop on Mechanisms and Modelling of Waste/Cement Interactions (JCCW 2023)
Veranstaltungsort:Prague, Czech Republic
Beginndatum der Veranstaltung:20.11.2023
Enddatum der Veranstaltung:24.11.2023
DOI:10.1016/j.apgeochem.2024.106027
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-599928
ISSN:0883-2927
ISSN:1872-9134
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:06.05.2024
Referierte Publikation:Nein
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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