Evaluation of natural pozzolan for use as supplementary cementitious material

Abstract

This paper presents preliminary study results on the use of local natural pozzolan (NP) as a mineral addition. The natural pozzolan was obtained from a source in north-western Algeria and was composed of zeolite and plagioclase, which are mineralogical materials containing large quantities of SiO₂ and Al₂O₃. A number of cements were prepared in which portland cement (OPC) was replaced by NP in the range of 0–25%. The parameters investigated included pozzolanic activity, setting times, heat of hydration, compressive strength, and the crystalline hydration products (by XRD).The pozzolanic activity index was evaluated on the basis of physical and mechanical parameters (standards ASTM C618 and ASTM C311) and through a chemical analysis (European standard NF EN 196-5). The performance of natural pozzolan cement exposed to aggressive solutions (sulphuric and nitric acids) and their resistance to chloride permeability were also analysed.

Cet article présente des résultats d’études préliminaires sur l’utilisation d’une pouzzolane naturelle locale (NP) comme addition minérale. Cette Pouzzolane naturelle provient de la region nord-Ouest d’Algérie. Elle est composée de zeolite et plagioclase qui sont des matériaux minéralogiques contenant de grandes quantités de SiO₂ et Al₂O₃. Des mortiers ont été préparés dans lesquels le ciment Portland (OPC) est remplacé par la pouzzolane naturelle dans des proportions variants de 0 - 25%. Les paramètres recherchés sont l’activité pouzzolanique, le temps de prise, la chaleur d’hydratation, les proprieties mécaniques. L’indice de l’activité pouzzolanique a été évalué sur la base des paramètres physiques et mécaniques (normes ASTM C618 et ASTM C311) et par une analyse chimique (norme européenne NF EN 196-5). La performance de ces mortiers exposés à des solutions agressives (acides sulfuriques et nitriques) et leur résistance à la perméabilité des chlorures furent aussi analysées.

Keywords:

• pozzolans
• strength activity index
• setting time
• heat of hydration
• chloride ion
• durability

Mots-clés:

• pouzzolanes
• indice d’activité
• temps de prise
• chaleur d’hydratation
• ion chlore
• durabilité

Acknowledgements

The financial support of the Ministry of Higher Education and Scientific Research of Algeria, under the grant Accord CMEP (Hubert Curien-Tassili 2008), Ref. 08 MDU 741, is gratefully acknowledged. The authors greatly appreciated the technical support from the LMDC Laboratory of INSA Toulouse and also thank graduate students, Hadj Rebai and Sofiane Semoun for their help.