Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ modułu molowego SiO2/Na2O aktywatora na kształtowanie właściwości materiałów geopolimerowych

Wieczorek Alicja, Koniorczyk Marcin, Trzuskowska Monika, Wróbel Piotr

Inżynieria i Budownictwo

|

2024

|

R. 80, nr 6

453--457

PL

Celem pracy było określenie przydatności popiołu lotnego pochodzącego ze spalania węgla kamiennego w elektrociepłowni z terenu Łodzi do wytwarzania materiałów geopolimerowych. W pracy analizowano wpływ modułu molowego aktywatora (SiO2/Na2O) na proces przyrostu wytrzymałości w czasie zapraw modyfikowanych dodatkiem granulowanego żużla wielkopiecowego (0, 10 i 50% masowo względem popiołu lotnego). Ważnym aspektem przeprowadzonych analiz jest informacja o możliwości zagospodarowania lokalnie występujących produktów ubocznych po procesach przemysłowych.

EN

The objective of the study was to determine the suitability of fly ash derived from the combustion of hard coal in a heat and power plant located in Lodz to produce geopolymer. The study investigated the effect of the molar modulus of the activator (SiO2/Na2O) on the compressive strength over time in mortars modified with the addition of granulated blast furnace slag (0, 10 and 50%). An important aspect of the analyses is the possibility of managing locally occurring products from industrial processes.

2

Zwiększenie wytrzymałości bezcementowych zapraw aktywowanych alkalicznie, poprzez dodanie wapna i pokruszonej cegły

Özodabaş Aylin

Cement Wapno Beton

|

2024

|

R. 29, nr 3

233--248

PL

Betony aktywowane alkaliami, których cechą jest ograniczenie ilości stosowanego cementu, wzbudziły w ostatnich latach duże zainteresowanie. Poprzez aktywację bezcementowej zaprawy geopolimerowej wapnem, żużlem wielkopiecowym [BFS], popiołem lotnym [FA], pokruszoną cegłą, wodorotlenkiem sodu i krzemianem sodu, badanie ma na celu wytworzenie bardziej przystępnych cenowo i przyjaznych dla środowiska materiałów. Zaprawy z wapna hydratyzowanego i pokruszonych cegieł, które były wykorzystywane w starożytnych konstrukcjach przez tysiące lat, przetrwały do dziś ze względu na swoją wytrzymałość i odpowiednie techniki budowlane. Jednak największą wadą klasycznych zapraw jest to, że ich czas wiązania jest długi ze względu na zawarte w nich wapno, a ich wytrzymałość wczesna jest niska. Aby poprawić te właściwości zapraw, użyto 7,5 molowego roztworu NaOH w stałych proporcjach i Na2SiO3 w zmiennych proporcjach. Zbadano wpływ wapna, pokruszonej cegły, BFA i FA na właściwości zapraw. Badania obejmowały konsystencję, czas wiązania, gęstość, absorpcję wody, porowatość, wytrzymałość na zginanie i ściskanie, a także badania SEM, XRD i FTIR. Tradycyjna zaprawa odniesienia miała najniższą wytrzymałość na ściskanie wynoszącą 1,47 MPa, podczas gdy próbka Y4, o dużej zawartość BFS miała największą wytrzymałość wynoszącą 22,5 MPa. Próbka YS4 zawierająca BFS, NaOH i Na2SiO3 miała najkrótszy czas wiązania, wynoszący 20 minut. W porównaniu do próbek odniesienia, została również poprawiona konsystencja. Zaprawa odniesienia miała najwyższą wartość absorpcji wody, 26,8%, podczas gdy wartości dla pozostałych próbek utrzymywały się poniżej 2%. W tym przypadku aktywatory przyczyniły się do poprawy właściwości mechanicznych tradycyjnych zapraw wapiennych.

EN

Alkali-activated concretes, which aim to reduce cement, have received the most attention in recent years. By activating cementless geopolymer mortar samples with lime, blast furnace slag [BFS], fly ash [FA], crushed brick, sodium hydroxide, and sodium silicate, the study aims to produce more affordable and environmentally materials. Hydrated lime and crushed brick mortars, which have been utilized in ancient structures for thousands of years, have endured to the present day because of their toughness and appropriate construction techniques. However, the biggest disadvantage of ancient mortars is that their setting time is long due to the lime they contain and therefore their strength properties cannot be developed at an early age. In order to improve these properties of the mortars, 7.5 mole NaOH was used in fixed ratios and Na2SiO3 in variable ratios. On the mortar’s characteristics, the impacts of lime, crushed brick, BFA, and FA were examined. Tests on the generated samples included flow-table, setting-time, density, water absorption, porosity, flexural and compressive strength tests, as well as SEM, XRD, and FTIR studies. The reference ancient mortar sample has the lowest compressive strength value at 1.47 MPa, while the Y4 sample, which has a high BFS content at 22.5 MPa, has the highest compressive strength value. The YS4 sample comprising BFS, NaOH, and Na2SiO3 had the fastest setting time, at 20 minutes. In comparison to the reference samples, the samples’ workability was also enhanced. The reference sample had the highest water absorption value, 26.8%, while the other samples’ values stayed below 2%. In this case, activators contributed to the improvement of the mechanical qualities of traditional lime mortars.

3

Wykorzystanie chłodzonego powietrzem żużla wielkopiecowego w produkcji cementu – wkład w redukcję emisji CO2

Krispel Stefan, Klackl Stefanie, Mauhart Mario

Cement Wapno Beton

|

2024

|

R. 29, nr 5

394--408

PL

Wykorzystanie surowców odpadowych obok tradycyjnie stosowanego wapienia, gliny i margla do produkcji klinkieru cementu portlandzkiego oszczędza zasoby naturalne i umożliwia recykling odpadów w nowym procesie o wartości dodanej. Ponadto niektóre surowce alternatywne mają również tę wielką zaletę, że nie emitują CO2 lub emitują go mniej w trakcie procesu wypału. Stanowi to znaczący wkład w osiągnięcie neutralności klimatycznej. Celem tego projektu badawczego była ocena możliwości recyklingu żużla wielkopiecowego chłodzonego powietrzem [ACBFS] jako surowca alternatywnego w procesie wypalania klinkieru portlandzkiego. W ciągu kilku tygodni do zestawu surowcowego do produkcji klinkieru w austriackiej cementowni dodawano w różnych ilościach żużel wielkopiecowy chłodzony powietrzem. Po ocenie wpływu na podatność na mielenie i zużycie energii podczas mielenia, wyprodukowane cementy poddano serii testów zaprawy i betonu, w tym określeniu czasu wiązania, wodożądności, właściwości mieszanki betonowej, wytrzymałości na ściskanie i odporności na karbonatyzację stwardniałego betonu. Uzyskane wyniki pozwalają lepiej ocenić przydatność odpadowego żużla w technologii produkcji cementu oraz określić ilość żużla, jaką można dodać bez utraty jakości cementu.

EN

Using substitute raw materials alongside the traditionally used limestone, clay, and marl to produce Portland cement clinker saves natural resources and achieves the recycling of waste in a new value-added process. Additionally, certain substitute raw materials also have the great advantage that they release no or very little CO2 during the burning process. This represents a significant contribution to achieving climate neutrality. The aim of this research project was to evaluate the recyclability of air-cooled blast furnace slag [ACBFS] as a substitute raw material in the clinker burning process of cement production. Over a course of several weeks, air-cooled blast furnace slag was added in varying quantities to the raw materials for clinker production in an Austrian cement plant. After assessing the influence on grindability and grinding energy consumption, the produced cements underwent a series of mortar and concrete tests, including the determination of solidification times, water requirement, fresh concrete parameters, compressive strength, and carbonation resistance. The results obtained allow for a better understanding of the basic usefulness of waste slag in cement production technology and the amount of slag that can be added without losing the quality of cement.

4

Właściwości mieszanek cement portlandzki-żużel-popiół lotny krzemionkowy w zależności od ich składu

Tkaczewska Ewelina, Malata Grzegorz

Cement Wapno Beton

|

2024

|

R. 29, nr 6

431--449

PL

Mieszanki cementowe do badań przygotowano poprzez częściowe zastąpienie cementu portlandzkiego CEM I 42,5R mieszaniną żużla wielkopiecowego i popiołów lotnych krzemionkowych. Celem badań jest ocena właściwości cementów trójskładnikowych typu CEM II/C-M i CEM VI uwzględnionych w normie PN-EN 197-5:2021. Zbadano ich ciepło hydratacji, wytrzymałość na ściskanie, skład fazowy i mikrostrukturę. Zwiększenie zawartości żużla wielkopiecowego skutkuje większym zmniejszeniem ilości wydzielonego ciepła i spowolnieniem kinetyki jego wydzielania oraz mniejszymi i opóźnionymi efektami związanymi z obecnością Ca(OH)2 i jonów alkalicznych. Więcej żużla to niższa klasa wytrzymałości mieszanki cementowej zgodnie z normą PN-EN 197-1:2012. Przy dodatku 50% żużla wielkopiecowego nie osiąga ona żadnej z klas wytrzymałości. Zmniejszenie wytrzymałości może wynikać z nieciągłości mikrostruktury obserwowanej w badaniach SEM.

EN

The cement mixtures used in the studies were prepared by partial replacing of Portland cement CEM I 42.5R with a mixture of blast furnace slag and siliceous fly ash. The purpose of the study is to verify the properties of the ternary cements included in the PN-EN 197-5:2021 standard as CEM II/C-M and CEM VI cements. Their hydration heat, compressive strength, phase composition and microstructure were studied. The higher blast furnace slag content results in a greater reduction in the rate of hydration heat evolution and cumulative hydration heat evolved and lower and delayed effects related to Ca(OH)2 and alkalis presence. More blast furnace slag gives a cement mixture of the lower strength class according to the PN-EN 197-1:2012 standard. With the addition of 50 % blast furnace slag, none of the strength classes is achieved. Strength reduction may be due to the discontinuity in microstructure observed in SEM studies.

5

Geopolimery: nadchodząca rewolucja czy ślepy zaułek?

Gołek Łukasz

Budownictwo, Technologie, Architektura

|

2024

|

nr 2

60--64

PL

Niniejsze opracowanie analizuje potencjał spoiw geopolimerowych jako alternatywy dla tradycyjnych cementów. Poprzez przegląd historii, właściwości i możliwości zastosowania geopolimerów, autor przedstawia ocenę zasadności ich produkcji w kontekście współczesnych wyzwań klimatycznych i technologicznych. Pomimo pewnych korzyści, jakie niosą za sobą geopolimery, istnieją poważne obawy dotyczące ich skuteczności i trwałości w porównaniu z konwencjonalnymi cementami, a przede wszystkim informacje dotyczące śladu węglowego, co często nieprawdziwie deklarowane jest jako ich główna zaleta.

EN

This study examines the potential of geopolymer binders as an alternative to traditional cements. By reviewing the history, properties and possible applications of geopolymers, the author presents an assessment of the viability of their production in the context of contemporary climatic and technological challenges. Despite some benefits that geopolymers bring, there are serious concerns about their effectiveness and durability compared to conventional cements, and above all, information about their carbon footprint, which is often falsely declared as their main advantage.

6

Effect of olive-pruning fibres as reinforcements of alkali-activated cements based on electric arc furnace slag and biomass bottom ash

Gómez-Casero M. A., Sánchez-Soto P. J., Castro E., Eliche-Quesada D.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2024

|

Vol. 24, no. 2

art. no. e84, 2024

EN

In this work, alkali-activated composites using electric arc furnace slag (50 wt%) and biomass bottom ash (50 wt%) were manufactured, adding olive-pruning fibres as reinforcement. The objective of adding fibres is to improve the flexural strength of composites, as well as to prevent the expansion of cracks as a result of shrinkage. For this reason, composites reinforced with olive-pruning fibres (0.5-2 wt%) untreated and treated with three different solutions to improve matrix-fibre adhesion were manufactured. Treatments developed over fibres were a 10 wt% Na2SiO3 solution, 3 wt% CaCl2 solution and 5 wt% NaOH solution. Mechanical properties, physical properties, thermal properties and the microstructure of composites by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) were studied to demonstrate the improvement. Alkaline treatment degraded fibre surface, increasing the matrix-fibre adhesion, and as a consequence, flexural strength increased up to 20% at 90 days of curing. Optimal results were obtained with composites reinforced with 1 wt% of olive-pruning fibre treated by a 10 wt% Na2SiO3 solution. Higher quantity of olive-pruning fibre leads to local agglomeration, which weakens the matrix-fibre adhesion. The effect on the compressive strength is less evident, since the addition of fibres produces an admissible decrease (between 0 and 9% using 0.5 or 1 wt% of fibres), except in composites that use olive pruning treated with 10 wt% Na23 solution, where values remain stable, similar or better to control paste. A greater ductility of the matrix in all composites was observed. Furthermore, the alkali-activated cement matrix was bonded to olive-pruning fibre better than untreated fibre, as it is shown in SEM images. Thus, the results showed that olive-pruning fibres could be used as reinforcement in the manufacturing of alkali-activated materials when they are treated with alkali solutions.

7

Optimizing high-performance concrete properties containing blast furnace slag and marble powder

Edeb Belkacem, Allout Naas, Benkhelil Mahmoud, Guettala Salim

Advances in Materials Science

|

2024

|

Vol. 24, nr 3(81)

89--110

EN

Building and industrialization-related environmental harm is becoming an increasingly serious concern. In an effort to create an eco-friendly high-performance concrete (HPC), this paper addresses the idea of partially replacing cement with recyclable industrial waste. The current study will experimentally examine the slump, the strengths of compressive (SC) and porosity (P) of fifteen HPC mixtures manufactured from locally available resources. Hence, the effects of utilizing marble powder (MP) as a mineral additive in binary mixes and ternary with cement (PC) and granulated ground blast furnace slag (GGBFS) on the HPCs properties were studied in order to develop statistical models based on mixture design. Highly accurate prediction graphs and models were created for HPC workability, P at 28-day, SC at 7 and 28-day. All responses have satisfactory coefficients of correlation (R2 ≥ 0.76). Replacing cement with GGBFS causes a rise in slump in mixtures. Nevertheless, that only remains relevant when the mixtures have a small MP percentage (≤ 25%). A minor decrease in SC can be attributed by an increase of GGBFS. After 28-day, using GGBFS alone caused a little drop in SC; however, when GGBFS and PC were mixed, SC increased, in comparison with reference composition, and the porosity was reduced. Conversely, SC is superior with lower porosity when a small amount of MP is utilized. The best combination is HPC14, containing 5% GGBFS; it offers an optimal equilibrium among the three qualities; with HPC4's (15%GGBFS+5%MP) qualities, being almost identical to those of reference HPC15, a lower amount of cement may also be utilized. Findings encourage the use of MP and GGBFS to partially replace cement to produce eco-friendly and cost-effective HPC. An extremely high correlation coefficient indicated a strong relationship between P and SC.

8

Analysis of the impact of sludge and slag waste on the basic properties of cement mortars

Jura Jakub

System Safety : Human - Technical Facility - Environment

|

2023

|

Vol. 5, iss. 1

130--141

EN

The article examined the influence of two additives, which are post-production waste from metallurgical processes, on the basic properties of cement mortars. Sludge and slag waste were used for testing. Both wastes were examined in terms of their chemical composition using a spectrometer, their specific density and grain composition were determined. As part of the tests, a series of standard mortars were made and the results obtained for modified mortars were compared to them. The produced cement composites used waste in amounts of 5, 10, 15 and 20% of the cement mass, used as a substitute for standard sand. After preparing the standard mortar and mortars containing additives for each series, consistency tests were performed using the flow table method. After an appropriate maturing time, flexural and compression tests were performed for all mortar series after 7 and 28 days of maturing, as well as water absorption tests. The research shows that the addition of these two wastes thickens the fresh cement mortar (from 0.62 to 15 %). The use of such waste also results in a decrease in flexural strength after 7 and 28 days (for sludge from 5 to 21% and for slag from 2 to 11%). However, the compressive strength of mortars decreased by 11% in the case of the addition of 20% of sludge and was almost the same as that of the standard mortar after the addition of 20% of slag.

9

Zagrożenia związane ze stosowaniem żużla wielkopiecowego jako podsypki pod posadzki betonowe

Żelazny Sylwester

Przemysł Chemiczny

|

2023

|

T. 102, nr 12

1321--1324

PL

Przedstawiono analizę wpływu zewnętrznej korozji siarczanowej na zmianę składu chemicznego betonu oraz jego rozszerzalności, w wyniku której nastąpiło wybrzuszenie posadzki betonowej o dużej powierzchni. Badania wykonano za pomocą spektrometru XRF. Wykazano bezpośredni wpływ korozji na zwiększenie zawartości faz ekspansywnych powodujących degradację betonu. Dzięki tym badaniom możliwa jest ocena przydatności żużla wielkopiecowego jako podsypki pod tego rodzaju posadzki.

EN

Samples of ballast (blast furnace slag) taken from the layer under the surface of the concrete floor, which was bulging in one of the supermarkets, were tested. The content of selected elements and sulfate ions was detd. in the ballast samples and in its water extracts. The crystallographic phases of concrete were also detd. by taking representative samples of concrete for X-ray tests. The direct impact of corrosion on the increase in the content of expansive phases causing degradation of concrete was demonstrated.

10

Investigating the effects of nano-blast furnace slag powder on the behaviour of composite cement materials

Kadhim M. J., Hasan L. M., Kamal H. M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2023

|

Vol. 116, nr 1

5--10

EN

Purpose: Attributable to the depletion of raw materials and for sustainability purposes in construction works. Therefore, this study looked into the effects of nano blast furnace slag (BFS) on the microstructure, mechanical properties, and durability of mortar. BFS was substituted for cement at various weight percentages of 0, 1, 1.5, 3, 5, and 7%. Design/methodology/approach: A suspension of water and Nano blast furnace slag was made using ultrasonic mixers to prepare the samples. The suspension was combined with cement and sand using 1 cement, 0.5 water, and 2.75 sand in the mixture to make cement mortar. The mixture was then shaped, left in the mould for 24 hours, and then allowed to cure for 7, 14, 28, 60, and 91 days. SEM was used to investigate the microstructure before and after cement replacement. The mechanical characteristics were evaluated by testing the compressive strength and the surface hardness. While the durability was assessed using the water absorption ratios. Findings: The results revealed that increasing the BFS in the mortar improved mechanical characteristics and durability by up to 3% of BFS. Replacing Nano-blast furnace slag for a portion of the cement is a proposed solution to address the problems of environmental pollution and resource consumption caused by cement production. Research limitations/implications: Another sustainable material needs to be used for additional investigation. We may evaluate more properties and use different weight percentages. Practical implications: Each year, a significant amount of slag is produced as a result of the iron industry, endangering the environment. There have been numerous initiatives to reduce slag’s negative environmental consequences. Using slag to replace some of the cement is one of the options to eliminate this byproduct and reduce excessive cement use. Originality/value: This study investigates the possibility of using a blast furnace blast within the Nanoscale to replace some of the cement used in the construction due to the positive impact on the environment to get rid of industrial byproducts and decrease the use of cement.

11

Analiza rozwoju skurczu autogenicznego zaczynów cementowych z CEM I 42,5R i CEM III/A 42,5N o różnym wskaźniku wodno/cementowym

Zieliński Adam, Kapeluszna Ewa

Cement Wapno Beton

|

2023

|

R. 28, nr 1

40--55

PL

W technologii betonu cementy o dużej zawartości klinkieru portlandzkiego są coraz częściej zastępowane przez spoiwa wieloskładnikowe o mniejszym śladzie węglowym. Takimi spoiwami są m. in. cementy hutnicze, które z powodzeniem stosuje się w składzie betonów przeznaczonych do elementów masywnych, betonów samozagęszczalnych, jak również betonów dedykowanych elementom prefabrykowanym. Cementy hutnicze posiadają mniejszą dynamikę przyrostu wytrzymałości w stosunku do cementów portlandzkich oraz mniejsze ciepło hydratacji. Kompozyty z ich udziałem są bardziej odporne na występowanie naprężeń termicznych we wczesnym etapie dojrzewania betonu. W pracy przeprowadzano badania porównawcze rozwoju skurczu autogenicznego zaczynów cementowych wykonanych z CEM I 42,5R i CEM III/A 42,5N o zmiennym stosunku w/c wykorzystując metodę dylatometryczną na autorskim urządzaniu objętym patentem PL241667. Wykonano również badania konsystencji, czasów wiązania oraz wytrzymałości na ściskanie po 2, 7 i 28 dniach dojrzewania. Na podstawie przeprowadzonych analiz stwierdzono, że zaczyny cementowe z cementem hutniczym mają większy skurcz autogeniczny w okresie 28 dni w porównaniu do zaczynów z cementem portlandzkim. Reakcja pucolanowa granulowanego żużla wielkopiecowego ma wpływ na wzrost rejestrowanego skurczu autogenicznego. Zwiększanie wskaźnika wodno-cementowego wpływa na spowolnienie dynamiki rozwoju i wielkość skurczu autogenicznego. Wyniki badań wskazują na konieczność uwzględnienia skurczu autogenicznego podczas projektowania betonów wysokowartościowych zawierających cement hutniczy ze względu na zwiększoną podatność na mikrozarysowania skurczowe oraz dla zachowania trwałości materiału.

EN

In concrete technology, cements with a high content of Portland clinker are increasingly being replaced by blended binders with a lower carbon footprint. Such binders include blastfurnace cements, which are successfully used in concretes designed for large-scale elements, self-compacting concretes, as well as for the precast concrete industry. Blast furnace cements exhibit lower strength gain relative to Portland cements and a lower heat of hydration. Composites that incorporate them are significantly more resistant to the occurrence of thermal stresses at the early stages of curing of concrete. This paper provides a comparative study of the development of autogenous shrinkage of cement pastes made from CEM I 42.5R and CEM III/A 42.5N with a variable w/c ratio using the dilatometric method on a proprietary instrument covered by the patent PL241667. Furthermore, tests on consistency, setting times and compressive strength were performed after 2, 7 and 28 days of curing. From the analyses carried out, it was found that cement pastes containing blast furnace cement show greater autogenous shrinkage over a period of 28 days compared to pastes containing Portland cement. The pozzolanic reaction of granulated blast furnace slag contributes to the increase in recorded autogenous shrinkage. An increase in the water-cement ratio has an impact on the decreased strength gain, and the value of autogenous shrinkage. The research results indicate the need to take autogenous shrinkage into account when designing high-performance concretes containing blast furnace cement due to the increased susceptibility to shrinkage microcracks and for the durability of the material.

12

Performance study of alkali-activated phosphate slag-granulated blast furnace slag composites: effect of the granulated blast furnace slag content

Zhang Yannian, Yang Daokui, Wang Qingjie

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2023

|

Vol. 23, no. 3

art. no. e181, 2023

EN

Alkali-activated materials (AAMs) are a kind of hardened slurry produced by an alkali activation reaction between a silicate precursor and an alkali activator that is treated as an environmentally friendly cementitious material that can be used in place of ordinary Portland cement (OPC). However, some studies point out that the AAMs with a single precursor had some defects. To realize the high value-added utilization of phosphorus slag (PS), this paper mixed PS with granulated blast furnace slag (GBFS) to prepare alkali-activated composite cementitious materials. The workability, mechanical properties, and hydration of alkali-activated phosphorus slag—granulated blast furnace slag (AAPG) were characterized using fluidity, setting time, compressive strength, flexural strength, hydration heat, XRD, FTIR, TG-DSC, and SEM + EDS. The results show that GBFS can improve the fluidity of AAPG, but the slurry will flash set after exceeding 20% GBFS content. GBFS can rapidly hydrate to generate C-S–H to improve its early strength, but the later stage results in larger pores due to the uneven distribution of matrix products. The hydration generation products of AAPG are C-S–H and C-(N)-A-S–H dominated by the Q2 unit, with some hydrotalcite by-products generated.

13

Ograniczenie korozji ASR w betonie za pomocą metakaolinu MK-40 i tradycyjnych dodatków mineralnych

Żebrowski Wojciech, Wolka Paweł, Zieliński Adam, Dąbrowski Mariusz

Materiały Budowlane

|

2022

|

nr 3

55--58

PL

Artykuł prezentuje badania związane z ograniczeniem korozji ASR w betonie, wywołanej przez reaktywne kruszywo drobne, za pomocą dodatków mineralnych. W tym celu użyto metakaolinu MK-40, popiołu lotnego oraz żużla wielkopiecowego. Badania wykonano zgodnie z krajowymi procedurami badawczymi GDDKiA bazującymi na zmodyfikowanych metodach ASTM oraz RILEM AAR. Pozwoliły one określić procentowe ograniczenie ekspansji w przypadku poszczególnych zapraw cementowych. Na podstawie wyników badań stwierdzono, że możliwe jest ograniczenie ekspansji zaprawy z piaskami reaktywnymi przez zastosowanie wybranych dodatków mineralnych.

EN

Article presents research related to the reduction of ASR corrosion induced by reactive fine aggregate in concrete with the use of mineral additives. For this purpose, MK-40 metakaolin, fly ash and blast furnace slag were used. The tests were carried out according to the national GDDKiA test procedures based on the modified ASTM and RILEM AAR methods. Tests allowed to determine the percentage expansion limitation for individual cement mortars. Based on the test results, it is possible to limit the expansion of the mortar with reactive sands by using selected mineral additives.

14

Characteristics of the phase and chemical composition of blast furnace slag in terms of the possibility of its economic use

Jonczy Iwona, Grzesik Bartłomiej, Wieczorek Andrzej Norbert, Gerle Anna, Nuckowski Paweł, Staszuk Marcin

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2022

|

T. 38, z. 4

153--172

EN

This article presents the results of studies into the phase and chemical composition of blast furnace slag in the context of its reuse. In practice, blast furnace slags are widely used in the construction industry and road building as a basis for the production of, for example, cements, road binders and slag bricks. They are also used in the production of concrete floors, mortars, and plasters. Blast furnace slag is mainly used as a valuable material in the production of hydraulic binders, especially cement that improves the mechanical properties of concretes. The favorable physical and mechanical properties of slags, apart from economic aspects, are undoubtedly an asset when deciding to use them instead of natural raw materials. In addition to the above, there is also the ecological aspect, since by using waste materials, the environmental interference that occurs during the opencast mining of natural aggregates is reduced. Specifically, this means waste utilization through secondary management. However, it should be kept in mind that it is a material which quite easily and quickly responds to environmental changes triggered by external factors; therefore, along with the determination of its physical and mechanical properties, its phase and chemical composition must be also checked. The studies showed that the predominant component of the blast furnace slag is glass which can amount up to 80%. In its vicinity, metallic precipitate as well as crystallites of periclase, dicalcium silicates and quartz can be found. With regard to the chemical composition of the slag, it was concluded that it meets the environmental and technical requirements regarding unbound and hydraulically bound mixtures. In case of the latter, in terms of its chemical composition, the slag meets the hydraulic activity category CA3. It also meets the chemical requirements for using it as a valuable addition to mortars and concretes, and it is useful in the production of CEM II Portland-composite cement, CEM III blast-furnace cement and CEM V composite cements. The blast furnace slag is a valuable raw material for cement production. Cement CEM III/C contains 81–95% of blast furnace slag in accordance with EN 197-1:2012. In 2019, the Polish cement industry used 1,939,387.7 tons of slag.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań składu fazowego i chemicznego żużla wielkopiecowego w aspekcie możliwości jego wtórnego wykorzystania. W praktyce żużle wielkopiecowe znajdują dość szerokie zastosowanie w przemyśle budowlanym oraz w drogownictwie, m.in. na ich bazie produkowane są cementy, spoiwa drogowe oraz cegły żużlowe; stosowane są również przy wykonywaniu posadzek betonowych, do produkcji zapraw murarskich i tynkarskich. Wiodącą rolą żużla wielkopiecowego staje się jego wykorzystanie jako cennego surowca w produkcji spoiw hydraulicznych, zwłaszcza cementu poprawiającego właściwości mechaniczne betonów. Korzystne właściwości fizykomechaniczne żużli, obok aspektów ekonomicznych, stanowią niewątpliwie atut przy podejmowaniu decyzji o ich wykorzystaniu zamiast surowców naturalnych. Do tego dochodzi jeszcze aspekt ekologiczny, gdyż wykorzystując materiały odpadowe, ogranicza się ingerencję w środowisko, jaka ma miejsce podczas odkrywkowej eksploatacji kruszyw naturalnych, ponadto prowadzona jest utylizacja odpadów poprzez ich wtórne zagospodarowanie. Należy jednak zwrócić uwagę, że jest to materiał, który dość łatwo i szybko reaguje na zachodzące w środowisku zmiany wywołane czynnikami zewnętrznymi, dlatego obok oznaczeń właściwości fizykomechanicznych żużla niezbędna jest kontrola jego składu fazowego i chemicznego. Przeprowadzone badania wykazały, że w badanym żużlu wielkopiecowym dominującym składnikiem jest szkliwo, którego udział można szacować na około 80%, w jego otoczeniu występują wytrącenia metaliczne żelaza, a także krystality peryklazu, krzemianów dwuwapniowych oraz kwarcu. Biorąc pod uwagę skład chemiczny żużla, stwierdzono, że spełnia on wymagania środowiskowe oraz wymagania techniczne dotyczące drogowych niezwiązanych i związanych hydraulicznie mieszanek. W przypadku tych ostatnich pod względem składu chemicznego żużel spełnia kategorię aktywności hydraulicznej CA3. Spełnia także wymagania chemiczne dotyczące stosowania go jako wartościowego dodatku do zapraw i betonów oraz jest przydatny do produkcji cementów portlandzkich żużlowych CEM II, cementów hutniczych CEM III oraz cementów wieloskładnikowych CEM V. Żużel wielkopiecowy jest cennym surowcem do produkcji cementu. Cement CEM III/C zawiera 81–95% żużla wielkopiecowego zgodnie z normą EN 197-1:2012. W 2019 roku polski przemysł cementowy zużył 1 939 387,7 ton żużla.

15

Zachowania kotew chemicznych montowanych w różnych rodzajach betonu

Çalişkan Özlem, Karakurt Cenk, Aras Murat, Kaya Turgut

Cement Wapno Beton

|

2022

|

R. 27, nr 5

330--345

PL

Kotwy chemiczne znajdują szerokie zastosowanie w dodatkowych instalacjach żelbetu budowlanego, pracach naprawczych i zbrojeniowych. Dzięki coraz większej różnorodności materiałów i poprawie wiadomości na temat produktów odpadowych, możliwe stało się produkowanie różnych rodzajów betonu, o różnych właściwościach. W tym badaniu pręty żebrowane klasy B420C o średnicy 16 mm, zostały osadzone w czterech różnych rodzajach betonu, przy użyciu czterech różnych klejów chemicznych, a następnie zastosowano siłę rozciągającą. Wyznaczono sztywność, współczynnik plastyczności, zdolność do pochłaniania energii i siły rozciągającej oraz oceniono stopień zniszczenia na podstawie krzywych obciążenie-przemieszczenie, uzyskanych w wyniku doświadczeń. Stwierdzono, że siła rozciągająca i zdolność do pochłaniania energii wzrosła w wyniku osadzenia kotew i przyłożenia do betonu siły rozciągającej, uzyskanej przez dodanie materiałów domieszkowych do betonu referencyjnego. W części analitycznej wykorzystano sformułowanie podane w ACI 318, zidentyfikowano nośność i wytrzymałość obliczeniową oraz określono ich poziomy bezpieczeństwa, w porównaniu z wynikami badań.

EN

Chemical anchors are widely used in additional installations of construction irons, repair and reinforcement work. Due to the increasing diversity of materials and the improved awareness of waste products, it has become possible to produce different kinds of concrete, with various properties. In this study, class B420C ribbed bars with 16 mm diameter, were installed in four different concretes by using four different chemical adhesives, and a tensile force was applied. The stiffness, displacement ductility ratio, energy-dissipation capability and tensile force values were determined and the failure modes were interpreted from the load-displacement curves, obtained as a result of the experiments. It was found that the tensile force and energy-dissipation capacity, had increased as a result of installing anchor and applying a tensile force to the concrete, that was obtained by adding admixture materials, to the reference concrete. In the analytical part of the study, the formulation provided in ACI 318 was used, capacity and design strengths were identified, and their safety levels were determined in comparison with the test results.

16

Właściwości cementu o małej zawartości klinkieru portlandzkiego, o różnej zawartości popiołu lotnego krzemionkowego i granulowanego żużla wielkopiecowego

Wieczorek Michał, Pichniarczyk Paweł

Cement Wapno Beton

|

2022

|

R. 27, nr 4

285--299

PL

W artykule przedstawiono badania określające możliwości zastosowania cementów wieloskładnikowych o małej zawartości klinkieru portlandzkiego w zaprawach budowlanych, w tym zaprawach specjalnych. Zastosowane w badaniach dodatki główne w postaci mielonego, granulowanego żużla wielkopiecowego oraz popiołu lotnego krzemionkowego posiadały zbliżony skład ziarnowy, nieprzekraczający 40 μm. Dodano je do zapraw jako zamienniki cementu portlandzkiego w ilości 50 oraz 70%, a także jako ich mieszaniny, w ilościach nie przekraczających 70%. Wykonano badania określające wpływ udziału jak i zawartości SiO2 oraz CaO w poszczególnych składnikach głównych, na wytrzymałość zaprojektowanych cementów. Wyniki badań wykazują, iż cementy te można stosować w technologii betonów samozagęszczalnych oraz w mieszaninach uszczelniających, do zastosowań w pracach geoinżynieryjnych, które przeznaczone są do wykonywania wzmacniania i uszczelniania podłoża gruntowego. Proponowana technologia produkcji cementów CEM V oraz CEM VI oprócz korzystnych zmian ich właściwości, powoduje znaczne zmniejszenie zużycia energii, potrzebnej do wytwarzania tych cementów.

EN

The paper presents a study to determine the applicability of blended cements with low Portland clinker content in construction mortars, including special mortars. The main additives used in the study, in the form of ground granulated blast furnace slag and silica fly ash, were characterised by a similar grain composition of less than 40 μm. They were introduced into mortars as a replacement for Portland cement in amounts of 50 and 70 % and their mixtures in amounts not exceeding 70 %. Tests were carried out to determine the influence of the proportion, as well as the SiO2 and CaO content of the individual main components, on the strength parameters of the designed cements. The results show that these cements can be used in self-compacting concrete technology and in sealing mixtures for geoengineering applications, which are designed to perform soil reinforcement and sealing. The proposed technology for the production of CEM V and CEM VI cements, in addition to the favourable changes in their properties, results in a significant reduction in the energy required to produce these cements.

17

Kształtowanie właściwości materiałów geopolimerowych w zależności od modułów molowych SiO2/Al2O3 oraz SiO2/Na2O

Sikora Szymon, Skowera Karol, Hynowski Mariusz, Rusin Zbigniew

Cement Wapno Beton

|

2022

|

R. 27, nr 2

115--125

PL

Sektor budowlany jest odpowiedzialny za około 37% światowej emisji dwutlenku węgla [CO2], do atmosfery. Z tego względu ograniczenie jego emisji oraz ograniczenie emisji innych gazów cieplarnianych, w tym sektorze, ma szczególne znaczenie wobec postępujących zmian klimatycznych. Ważne jest, aby nowe wyroby budowlane cechował mniejszy wpływ na środowisko naturalne, podczas ich całego cyklu życia, a ich produkcja została oddzielona od wykorzystania energii pierwotnej. W niniejszej pracy zbadano wybrane właściwości materiałów geopolimerowych. Geopolimery to nieorganiczne, amorficzne polimery glinokrzemianowe, które w określonych zastosowaniach mogą stanowić alternatywę dla wyrobów, zastępując cement portlandzki. W niniejszej pracy przedstawiono właściwości zapraw geopolimerowych, m.in. porowatość oraz wytrzymałość mechaniczną, w zależności od ich składu chemicznego. Ten ostatni opisany przez odpowiednie stosunki molowe tlenków SiO2/Al2O3 oraz SiO2/Na2O. Wyniki badań pokazują, iż wzrost zawartości SiO2 względem Al2O3 w mieszaninie reakcyjnej wpływa na zmniejszenie porowatości zapraw geopolimerowych. Zaprawy o dużym module molowym SiO2/Al2O3 mają zwartą i szczelną mikrostrukturę oraz wysoką wytrzymałość mechaniczną. Podobny efekt otrzymano stosując wyższe stężenia roztworu wodorotlenku sodu [NaOH], w stosunku do roztworu krzemianu sodu [Na2SiO3], w mieszaninie aktywatora w procesie geopolimeryzacji.

EN

The construction sector is responsible for around 37% of global emissions of the carbon dioxide to the atmosphere. Therefore, reducing gas emissions, in this construction sector, is particularly important, given the progressing climate change. For this reason, limiting its emissions and limiting the emission of other greenhouse gases in this sector, is of particular importance in view of the progress of climate change. It is important that new construction products have less impact on the environment during their entire life cycle, and their production has been decoupled from the use of primary energy. In this work, selected properties of geopolymeric materials were examined. Geopolymers are inorganic aluminosilicate polymers with an amorphous microstructure, which may be an alternative in certain applications, for products based on Portland cement. Here, the properties of geopolymer mortars, i.e. porosity, microstructure and mechanical strength, were compared. The influence of the composition of reaction mixture on these properties, defined by the appropriate SiO2/Al2O3 and SiO2/Na2O molar ratios, was also defined. The results show that increasing the content of SiO2 in relation to Al2O3 in the composition of the reaction mixture, reduces porosity. Thus, leading to a more compact microstructure and higher mechanical strength. A similar effect occurs when a higher NaOH solution concentration is used, in comparison to the sodium silicate [Na2SiO3] solution.

18

Mechanical performance of ultra-high-performance strain-hardening cementitious composites according to binder composition and curing conditions

Kim Min-Jae, Oh Taekgeun, Yoo Doo-Yeol

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 2

art. no. e63, 1--12.

EN

This study investigated the mechanical properties and microstructures of three ultra-high-performance strain-hardening cementitious composites (UHP-SHCCs) with different mix proportions and curing conditions. The binders comprised ordinary Portland cement (OPC), silica fume, and ground granulated blast furnace slag (GGBS); the specimens were cured under air and wet curing conditions for 28 and 91 days, respectively. Compressive and direct tensile tests were performed, along with subsequent microstructural analyses using the particle packing theory and scanning electron microscopy, on the composite matrix and reinforcing polyethylene (PE) fibers. The test results indicate that the inclusion of GGBS, more than 50% (by weight of OPC), leads to a decrease in compressive and tensile strength by up to 35.7% but an increase in ductility by up to 55.9%. In addition, a higher content of GGBS resulted in larger deviations based on the curing conditions. The wet curing condition was more effective for the development of a higher energy absorption capacity than the air curing condition at a curing age of 28 d. By contrast, 91 d of wet curing resulted in the lowest strain energy in this study, mainly because of the considerably reduced strain capacity.

19

Wykorzystanie odpadów w cementowni a polityka klimatyczna

Środa Bożena

Materiały Budowlane

|

2021

|

nr 12

28--29

20

Treatment of Collapsible Soils with Granulated Blast Furnace Slag and Calcined Eggshell Waste

Adjabi Souhila, Nouaouria Mohamed Salah, Djebabla Wafa

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2021

|

Vol. 31, no. 2

138--162

EN

In order to meet environmental and socio-economic challenges, the recycling of waste tobe used in the treatment of geotechnical problems is one of the main ways of preserving the environment with a lower economic value. The objective of this experimental work is to improve the characteristics and to study the mechanical behaviour of collapsible soil treated with a new hydraulic stabilizer composed of Crushed Granulated Blast Furnace Slag (CGBS) active by Eggshell Waste (CES). The specimens were mixed with stabilizer content, varying from 0 to 15% in mass, with an initial water content of 4, 6 and 8% respectively. in mass. Oedometer apparatus was used to study the addition of new hydraulic stabilizer effect on the Collapse Potential. Triaxial tests are also conducted to determine the shear strength parameters (cohesion and internal friction angle) of this treated soil. The results of this research study show that the mechanical properties of the treated collapsible soil were significantly improved. An appreciable reduction in the collapse potential is observed. The addition of 15% of this new stabilizer with initial water content of 4% under a compaction of 60 blows/ layer is capable of increasing internal friction angle and cohesion. It can be concluded from this study that the mixture of granulated slag and calcined eggshell can be used as an effective treatment of collapsibility phenomenon at low cost while protecting the environment from industrial waste.