Effect of various chemical admixtures and binder combinations of workability of high-performance, self-consolidating concrete used in repair

Abstract

Abstract : It is well known that the winter in Quebec is particularly harsh and poses high demand on concrete performance, especially that used in infrastructure applications. Government agencies, in charge of repair and rehabilitation of such infrastructure, must work to restore the concrete and to extend the lifetime of structures. The objective of this research is to develop high-performance, self-consolidating concrete intended for repair applications that will facilitate the casting of slim and highly reinforced sections while ensuring adequate durability and service life. The performance of fresh concrete made with several Chemical admixture and hydraulic binder combinations has been evaluated. In total, five different brands of admixtures along with four binder types were used in this investigation. Two different approaches were used in proportioning the concrete to ensure proper stability: the use of low water-cementitious ratio, or the use of a moderate water-cementitious ratio (w/cm) with a Viscosity-Enhancing Agent (VEA) to enhance cohesiveness. Optimized mixtures were assessed for key workability characteristics, including: static stability, dynamic stability, and rheological parameters. The mixtures had initial slump flow of 660 ± 20 mm and maximum surface settlement of 0.5%. Some mixtures were made with synthetic fibres and initial slump flow of 700 ± 20 mm. // Résumé : Il est bien connu que l’hiver québécois est particulièrement agressif pour les ouvrages en béton. Les organismes publics doivent de plus en plus compter avec des travaux de réfection afin de réparer les structures existantes pour en prolonger la durée de vie. Le but de cette recherche est de développer un béton autoplaçant destiné aux travaux de réparation qui puisse faciliter la construction d’ouvrages minces et fortement renforcés. Cinq différents adjuvants et quatre différents liants hydrauliques ont été utilisés pour la fabrication d’un tel béton autoplaçant. Deux différentes approches ont été utilisées : l’une avec un faible rapport eau/liant sans agent colloïdal et l’autre avec un rapport eau/liant modéré avec agent colloïdal. La stabilité dynamique, la stabilité statique et les paramètres rhéologiques ont été mesurés lors des différents essais. Les propriétés du béton autoplaçant incluaient un étalement de 660 ± 20 mm et une stabilité statique limitée à une valeur maximale de 0,5%, mesurée avec une colonne de tassement de 700 mm. Des fibres ont été incorporées au béton autoplaçant et ses propriétés ont été améliorées jusqu’à un étalement de 700 ± 20 mm.