Exploring superplasticizers impact on MgO-based binder

The production of conventional Portland cement significantly contributes to global carbon dioxide (CO2) emissions and energy consumption. Driven by the imperative of sustainable practices, exemplified by the adoption of magnesium oxide (MgO) for its energy efficiency and carbon-mineralization potential, alongside advancements in civil engineering is a pressing need to comprehensively investigate both the rheological and mechanical properties of this eco-friendly material. Superplasticizers are crucial in this regard, as they can alter particle interactions and potentially delay cement hydration. This study examines the significant impact of superplasticizers on both the fresh and hardened characteristics of MgO-based binders. Through a systematic investigation, we analyze the influence of seven distinct superplasticizers on the rheological and mechanical properties of MgO-based binders across two phases. In the initial phase, an extensive screening process is conducted to identify the most effective superplasticizers and determine their optimal dosage based-on workability and mechanical properties. Subsequently, three well-performing superplasticizers are selected for further analysis of their effect on MgO hydration. In the second phase, we conduct a detailed study of the selected superplasticizers’ impact on phase assemblage, microstructure, hardening characteristics, and rheology. This endeavor aims to provide profound insights into the optimization and fundamental properties of MgO-based binders enhanced with superplasticizers, thereby advancing our understanding of their practical applicability in construction scenarios.

La produzione di cemento Portland convenzionale contribuisce in modo significativo alle emissioni globali di anidride carbonica (CO2) e al consumo di energia. Spinta dall’imperativo delle pratiche sostenibili, esemplificato dall’adozione dell’ossido di magnesio (MgO) per la sua efficienza energetica e il potenziale di mineralizzazione del carbonio, insieme ai progressi nell’ingegneria civile, vi è una pressante necessità di investigare in modo esaustivo sia le proprietà reologiche che quelle meccaniche di questo materiale ecologico. In questo contesto, i superfluidificanti sono cruciali, poiché possono modificare le interazioni tra le particelle e potenzialmente ritardare l’idratazione del cemento. Questo studio esamina l’impatto significativo dei superfluidificanti sulle caratteristiche sia fresche che indurite dei leganti a base di MgO. Attraverso un’indagine sistematica, analizziamo l’influenza di sette distinti superfluidificanti sulle proprietà reologiche e meccaniche dei leganti a base di MgO in due fasi.fase iniziale, viene condotto un processo di screening estensivo per identificare i superfluidificanti più efficaci e determinare il loro dosaggio ottimale basato sulla lavorabilità e sulle proprietà meccaniche. Successivamente, tre superfluidificanti ad alte prestazioni vengono selezionati per un’ulteriore analisi del loro effetto sull’idratazione del MgO. Nella seconda fase, conduciamo uno studio dettagliato sull’impatto dei superfluidificanti selezionati sull’assemblaggio delle fasi, la microstruttura, le caratteristiche di indurimento e la reologia. Questo sforzo mira a fornire approfondimenti significativi sull’ottimizzazione e le proprietà fondamentali dei leganti a base di MgO migliorati con superfluidificanti, avanzando così la nostra comprensione della loro applicabilità pratica in scenari di costruzione.