Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Study of the mechanical properties, durability, and microstructure of an ultra-high-performance fiberreinforced concrete containing recycled fillers

Lekoui Mohamed Tahar, Kechkar Chiraz, Hebhoub Houria, Messaoudi Karima, Alsayadi Hamid, Benhalilou Mohamed Ichem

Materials Science Poland

|

2024

|

Vol. 42, No. 3

1--16

EN

In this article, a specific mix design of the ultrahigh-performance fiber-reinforced concrete (UHPFRC) was proposed and applied for Algerian materials that are currently in use. In the absence of a general mix design that limits their use and reuses waste materials, the present mix design can help reduce the high manufacturing cost of this type of concrete and make it more environmentally friendly. Here, we have looked for a reference mix design based on local ordinary aggregates, and then, we introduced the recycled fillers from ceramic waste and granulated blast furnace slag into our mix design, and we studied their effects on the properties of the fresh state (density, workability, and air content) and in the hardened state, namely compressive and flexural tensile strength,modulus of elasticity, ultrasonic and sclerometer resistance, as well as durability tests (capillary and immersion absorption, porosity, and chemical resistance). Themicrostructure analysis was carried out using scanning electron microscopy, complemented by energy-dispersive X-ray spectroscopy. Comparison of the results of UHPFRC using ceramic waste and slag fillers with the control UHPFRC after 28 days shows an increase in compressive strengths of approximately 8 and 7%, respectively, aswell as an increase in flexural tensile strengths of 17 and 2%, respectively. In addition, there was a decrease in porosity of 17 and 42%, respectively. The results reveal that it is possible to produce UHPFRC based on local materials and improve its performance, durability, and microstructure with recycled fillers.

2

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.

3

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.

4

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.

5

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.

6

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.

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

Synthesis and Characterization of Slag-Sludge-Based Eco-Friendly Materials – Industrial Implications

Lagrani Saadia, Aziz Ayoub, Bellil Abdelilah, Felaous Khadija, Achab Mohammed, Fekhaoui Mohamed

Journal of Ecological Engineering

|

2023

|

Vol. 24, nr 1

227--238

EN

Currently in Morocco, wastewater treatment plants (WWTPs) generate huge quantities of sludge from wastewater treatment. This sludge is a real concern for the environment. No regulatory text takes into account the future and management of sludge, its use in agriculture is not officially authorized and the solutions currently implemented for its elimination or recovery are done on an ad hoc basis and pose a number of difficulties for operators. The objective of the present study is to investigate the stabilization and solidification of a geopolymer based on sewage sludge and blast furnace slag (slag), as well as the possibility to use this geopolymer as a thermal insulation material. The sludge used comes from the AIN AOUDA-activated sludge type WWTP, the collected sludge is dehydrated and stabilized by slaked lime (Ca(OH)2) in the sludge treatment process. The blast furnace slag (slag) came from the plant in France. Four samples were prepared by substituting the slag with quantities (10 to 40%) of limed sludge, a quantity of sand, and a solution of sodium silicate and sodium hydroxide used as an alkaline activator. The effect of limed sludge on the physicochemical and microstructural properties of the synthesized geopolymers was evaluated using several analytical techniques, such as compressive strength, P-wave velocity, density and porosity tests, and X-ray diffraction. The results showed that the addition of 10 to 40% of limed sludge resulted in a progressive decrease in the compressive strength of the synthesized geopolymer and an increase in the thermal conductivity, which allows the use of the synthesized geopolymer as a material.

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

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.

13

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.

14

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.

15

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.

16

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.

17

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.

18

Wpływ temperatury na długoterminowe właściwości zapraw zawierających odpadowe szkło i mielony granulowany żużel wielkopiecowy

Szydłowski Jakub, Szudek Wojciech, Gołek Łukasz

Cement Wapno Beton

|

2021

|

R. 26, nr 4

264--278

PL

W artykule przedstawiono wyniki dwuletnich badań właściwości zapraw zawierających mielone szkło, którym zastąpiono 15 lub 30% mas cementu. Zaprawy ze szkłem porównano z analogicznymi zaprawami z dodatkiem granulowanego żużla wielkopiecowego, które dojrzewały w różnych temperaturach. Ponadto, po dwuletnim okresie dojrzewania zaprawy poddano autoklawizacji. Zmierzono wytrzymałość na ściskanie próbek, a w części z nich wykonano analizy rentgenograficzne oraz oznaczono zawartość wodorotlenku wapnia, metodą termograwimetryczną. Wyniki potwierdzają, że dodatek mielonego szkła, jako substytutu cementu, może zastąpić granulowany żużel wielkopiecowy. Ponadto nie stwierdzono spadku wytrzymałości, po procesie autoklawizacji dla zapraw z 15% dodatkiem szkła. Dane zebrane w pracy potwierdzają, że właściwości pucolanowe mielonego szkła pozwalają na jego zastosowanie do częściowej substytucji cementu. Badania pokazują również zdolność zapraw, z dodatkiem mielonego szkła, do utrzymywania stałego poziomu wytrzymałości w długim okresie, a nawet po autoklawizacji próbek dwuletnich.

EN

The paper presents new and unique results of two-year examinations of mortars containing ground glass, as a substitute for 15 or 30% by mass of ordinary Portland cement in comparison with the properties of mortars with the analogous addition of ground granulated blast furnace slag, in different temperatures. Moreover, after a two-year curing period, the mortars were autoclaved. Samples were subjected to compressive strength measurements, XRD analysis and the determination of calcium hydroxide content, by means of thermogravimetric analysis. The results confirm that as an additive, glass powder, thanks to its pozzolanic properties, can compete with common SCMs like granulated blast furnace slag. Additionally, a reduction in strength was not observed after the autoclaving process, for the mortars with 15% glass addition. The data collected in the paper confirms that the pozzolanic properties of ground glass allows its use as an additive. It also shows the ability of these mortars to maintain a constant level of strength in the long term and even after the autoclaving of two-year-old samples.

19

Właściwości alkalicznie aktywowanych wałowanych betonów żużlowych wytwarzanych z kruszyw odpadowych

Gök Saadet Gökçe, Kilic Ismail, Sengul Ozkan

Cement Wapno Beton

|

2021

|

R. 26, nr 4

352--363

PL

Zużycie energii i emisja dwutlenku węgla podczas produkcji cementu powoduje potrzebę poszukiwania alternatywnych materiałów budowlanych. Istnieje coraz większe zapotrzebowanie na bardziej przyjazne dla środowiska, bardziej ekonomiczne, trwałe i wytrzymałe materiały. Badania nad recyklingiem odpadów w budownictwie przyczyniają się do zaspokojenia tej potrzeby. W tych badaniach opracowano nowy materiał, który umożliwia ponowne wykorzystanie odpadów, przy użyciu znanych technik. Beton wałowany zagęszczony walcem, aktywowany alkaliami, został wyprodukowany z recyklingu gruboziarnistych kruszyw i zbadano właściwości mechaniczne tego materiału. Celem tych doświadczeń było uzyskanie materiału konstrukcyjnego składającego się z odpadów lub produktów ubocznych. Stosowano zmielony granulowany żużel wielkopiecowy aktywowany krzemianem sodu i 10 – molowym roztworem wodorotlenku sodu. Stosunek Na2SiO3/NaOH w roztworze aktywatora wynosił 2,5. Grube kruszywa uzyskano z odpadów betonu wałowanego i wyprodukowano materiał przyjazny dla środowiska, bez użycia cementu. Ponieważ beton wałowany jest wytwarzany z bardzo gęstą konsystencją w porównaniu do betonu konwencjonalnego, ilość zastosowanego aktywatora jest niewielka, co zapewnia korzyści środowiskowe i ekonomiczne. Wytrzymałość na ściskanie kostkowych próbek betonu wałowanego zbadano po 7 i 28 dniach. Mieszanki wykonane z żużla wielkopiecowego aktywowanego alkaliami uzyskane w tych badaniach i zagęszczonego w trakcie wałowania, osiągnęły wytrzymałość na ściskanie większą od betonu z cementu portlandzkiego. Określono również gęstość, całkowitą absorpcję wody, prędkość impulsu ultradźwiękowego i moduł sprężystości tego betonu.

EN

The energy consumption and the release of carbon dioxide during cement production require the search for alternative building materials. There is an increasing need for more environmentally friendly, more economical, durable and high-strength materials. Studies on recycling of waste materials in construction contribute to meeting this need. In this study, a new material that allows reuse of wastes was produced using known materials and techniques. Alkali-activated roller compacted concrete [AARCC] was produced with recycled coarse aggregates and the mechanical properties of this material were investigated. In this experimental study, the objective was to produce an alternative construction material composed of waste or by-products. Ground granulated blast furnace slag [GGBFS] was activated with a sodium silicate [Na2SiO3] and 10 M sodium hydroxide [NaOH] solution. The Na2SiO3/NaOH ratio was 2.5 in the activator solution. The coarse aggregates were obtained from roller compacted concrete (RCC) wastes and an environmentally friendly material was produced without using any cement. As a roller compacted concrete is produced with a very dry consistency compared to conventional concrete, the amount of activator used is low, which provides environmental and economic benefits. The compressive strengths of the cube RCC specimens were determined at the ages of 7 and 28 days. Using the mix proportions designed in this study, it was found that the compressive strengths of alkali-activated RCCs were higher than roller compacted Portland cement concrete having high dosage of cement. Unit mass, total water absorption, ultrasonic pulse velocity [UPV], and modulus of elasticity of alkali-activated RCCs were also determined.

20

Effect of the ground granulated blast furnaceslag on the pore structure of concrete

Chalid Abdul

Archives of Civil Engineering

|

2021

|

Vol. 67, nr 1

203--214

EN

The objective of this study is to analyze effect of ground granulated blast furnace slag (GGBFS) in concrete on the pore structure, this research will contribute to the knowledge regarding the use of GGBFS as a cementitious material in terms of the future reference and potential improvement to the properties of concrete. To this aim, on the one hand a control specimens (CS) and another samples with 40% and 60% of GGBFS as replacement cement with moist cured at 20°C, 27°C, and cured at site. The compressive strength and the Mercury intrusion porosimetry (MIP) test were done. The result indicates that the strength of concrete with GGBFS at early ages tend to be lower in comparison with the CS. However, the GGBFS reaction plays important roles at the later ages. The samples cured at higher temperature produce higher strength value. The total pore volume (TPV) of the concrete use GGBFS decreases with increasing age.