Influence of alternative accelerators on the hydration and strength of Portland cement with phosphogypsum

• Published in: Ambiente Construído Vol. 25
• Main Authors: Costa, Rayara Pinto, Medeiros, Matheus Henrique Gomes de, Matsuura, Andreza Namie, Suzuki, Seiiti, Bergmann, Carlos Pérez, Kirchheim, Ana Paula
• Format: Journal Article
• Language: English; Portuguese
• Published: Associação Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído - ANTAC 2025
• Subjects: ARCHITECTURE; CONSTRUCTION & BUILDING TECHNOLOGY; ENGINEERING, CIVIL; Alternative accelerators; Hidratação; Phosphogypsum; Hydration; Aceleradores alternativos; Fosfogesso
• ISSN: 1415-8876; 1678-8621; 1678-8621
• DOI: 10.1590/s1678-86212025000100824

Abstract Phosphogypsum (PG), a byproduct of phosphoric acid production, shows potential as a substitute for traditional gypsum in cement formulations. However, the fluorides and phosphates in its composition can delay setting time and reduce early strength in Portland cement. The use of hydration and strength accelerators can counteract these effects, but the literature lacks sufficient information on the subject. This research evaluates the influence of alternative accelerators on the hydration of cement with phosphogypsum. Sodium chloride (NaOH), calcium chloride (CaCl2), sodium hydroxide (NaCl), and sodium silicate (Na2SiO3) were analyzed. Isothermal calorimetry and compressive strength tests were conducted on cement pastes. NaOH showed the highest 24-hour compressive strength and cumulative heat, suggesting its potential as a strength accelerator. Na2SiO3 exhibited the lowest performance compared to the reference sample (REF). The strengths and reaction rates of CaCl2 were similar to those of the REF. NaCl displayed higher strengths and cumulative heat than the REF, indicating its effectiveness as an accelerator. Resumo O fosfogesso (FOS), um subproduto da produção de ácido fosfórico, mostra potencial como substituto do gesso tradicional em formulações de cimento. No entanto, o flúor e fósforo presente na sua composição podem atrasar o tempo de pega e reduzir a resistência inicial no cimento Portland. O uso de aceleradores para hidratação e aumento de resistência pode contrabalançar esses efeitos, mas a literatura carece de informações suficientes. Esta pesquisa avalia a influência de aceleradores alternativos na hidratação do cimento com fosfogesso. Cloreto de sódio (NaOH), cloreto de cálcio (CaCl2), hidróxido de sódio (NaCl) e silicato de sódio (Na2SiO3) foram analisados. Calorimetria isotérmica e testes de resistência à compressão foram realizados em pastas de cimento. NaOH apresentou a maior resistência à compressão em 24 horas e calor acumulado, sugerindo seu potencial como acelerador de resistência. Na2SiO3 mostrou o desempenho mais baixo em comparação com a amostra de referência (REF). As resistências e taxas de reação do CaCl2 foram semelhantes às da REF. NaCl exibiu resistências e calor acumulado superiores aos de REF, indicando sua eficácia como acelerador.