Effect of polycarboxylated acrylic acid polymer-based superplasticizer on cemented paste backfill

Dragana Simon, Murray W. Grabinsky, Will Bawden

In the proceedings of: GEO2011: 64th Canadian Geotechnical Conference, 14th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 5th Pan-American Conference on Teaching and Learning of Geotechnical Engineering

Session: Mining and Rock Mechanics

ABSTRACT: Polycarboxylated Acrylic Acid Polymer-based superplasticizer is a well known in the cement/concrete industry for improving the pumpability and strength characteristics of the paste. This paper explores the effect of this superplasticizer (Admixture PCA) on the yield stress of the freshly mixed cemented paste backfill (CPB) and the strength development in the hardened CPB and its potential applicability in cemented paste backfilling. The rheological, setting and hardening properties of CPB containing Admixture PCA have been investigated using rheological, zeta potential, penetrative resistance, and UCS measurements. The tests indicate that the yield stress of the freshly mixed CPB is reduced from > 1000 Pa in non-treated paste to less than 10 Pa in pastes containing 0.185% by wt of solids of Admixture PCA. Furthermore, the initial time of setting is decreased from original ~9 hours in non-treated CPB to ~7 h in 0.185% by wt of solids of Admixture PCA, while the 28-day UCS strength is increased from original ~450 kPa in non-treated CPB to ~1000 kPa in pastes containing 0.185% by wt of solids of Admixture PCA. The zeta potential measurements reveal that Admixture PCA does not cause changes in the particle zeta potential, thereby implying that the reduction in yield stress is due to steric hindrance.

RÉSUMÉ: Le superplastifiant acide acrylique polycarboxylè à base de polymères (l™additif PCA) est un bien connu dans l'industrie du ciment/béton pour améliorer la fluidité et les caractéristiques mécaniques de la pâte. Cet article traite de l'effet de ce superplastifiant (l™additif PCA) sur la limite d™élasticité apparente (l™évolution temporelle de la fluidité) du remblai cimenté en pâte (RCP) au jeune âge ainsi que du développement de résistance mécanique dans le RCP durci et son applicabilité potentielle dans le RCP. Les propriétés rhéologiques et de durcissement des RCP contenant un superplastifiant ont été explorées en utilisant une variété de techniques. Les épreuves indiquent que la résistance rhéometrique apparente (la limite d™élasticité apparente t) de RCP est réduite de >1000 Pa dans le RCP sans superplastifiant à moins de ~10 Pa dans les RCP contenant 0.185 % par masse de solides de superplastifiant. En outre, le temps initial de mise est diminué de ~9 heures à l™origine dans le RCP sans superplastifiant à ~7 h à 0.185 % par masse de solides de superplastifiant, alors que la résistance mécaniques de 28 jours est augmentée de ~450 kPa à l™origine dans le RCP sans superplastifiant à ~1000 kPa dans les RCP contenant 0.185 % par masse de solides de superplastifiant. Les mesures des potentiels zêta révèlent que ce superplastifiant ne provoque pas de changements dans le potentiel zêta des particules solides, cela impliquant ainsi que la réduction de le résistance rhéometrique (la limite d™élasticité) est due à la répulsion stérique.

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Cite this article:
Dragana Simon; Murray W. Grabinsky; Will Bawden (2011) Effect of polycarboxylated acrylic acid polymer-based superplasticizer on cemented paste backfill in GEO2011. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

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