Wykorzystanie odpadów ceramiki użytkowej i sanitarnej w zaprawach cementowych

• Autorzy: Jura J. , Halbiniak J. , Ulewicz M.

Warianty tytułu

EN

Application of utilitarian and sanitary ceramics waste in cement mortars

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Obecnie odpady powstające podczas produkcji donic i osłon nie mają praktycznego zastosowania. Dlatego w niniejszej pracy przedstawiono wstępne wyniki badań wykorzystania tego tych odpadów ceramiki użytkowej bezpośrednio lub w połączeniu z odpadami ceramiki sanitarnej do wytwarzania zapraw ceramicznych wykonanych zgodnie z normą PN-EN196-1. Skład chemiczny badanych materiałów odpadowych oznaczono przy użyciu fluorescencji rentgenowskiej. Określono wpływ dodatku odpadów ceramiki użytkowej oraz dodatku mieszaniny ceramiki użytkowej i sanitarnej (w stosunku 50:50), stosowanych zarówno jako zamiennik cementu, jak i jako zamiennik kruszywa naturalnego, na wybrane cechy zaprawy cementowej wykonanej z zastosowaniem cementu CEM I 42,5 R. Charakterystykę zapraw cementowych z dodatkiem odpadów ceramicznych o uziarnieniu poniżej 0,03 mm oparto na badaniach mikroskopowych (analiza SEM z EDS) oraz na ocenie parametrów mechanicznych i fizycznych, tj. wytrzymałość na ściskanie oraz mrozoodporność. Uzyskane wyniki wykazały, że zaprawy cementowe, w których odpadami z ceramiki użytkowej zastąpiono odpowiednio 15% cementu oraz 15% kruszywa naturalnego wykazują wyższą (o ok. 5,1%) wytrzymałość na ściskanie w porównaniu z konwencjonalną zaprawą normową. Wytrzymałość zbliżoną (70,0 MPa) do zaprawy normowej (70,3 MPa) uzyskały natomiast próbki, w których cement został zastąpiony w 15% przez mieszaninę odpadów ceramiki użytkowej i sanitarnej w proporcjach 50/50. Natomiast zaprawy cementowe, w których 15% kruszywa naturalnego zastąpiono mieszaniną odpadów ceramiki użytkowej i sanitarnej wykazały najniższą (66,0 MPa) wytrzymałość na ściskanie. Badania mrozoodporności (150 cykli zamrożeń i rozmrożeń) największy spadek wytrzymałości na ściskanie (ponad 25%) wykazały w przypadku zapraw cementowych, w których użyto ceramiki użytkowej zamiast cementu. Natomiast najmniejszy spadek wytrzymałości (ok. 8%) wykazały zaprawy cementowe, w których 15% kruszywa zostało zastąpionych mieszaniną obu odpadów.

EN

Currently, ceramic wastes from the production of ceramic flower pots and covers are not used in any form. Therefore in this paper, the preliminary results of utilization of these wastes directly or in conjunction with waste of ceramics sanitary for the production of ceramic mortars made in accordance with PN-EN196-1 are presented. The chemical composition of the waste materials tested was determined by using X-ray fluorescence. The influence of the ceramics waste addition and the mixture of utilitarian and sanitary ceramics (in a ratio of 50:50), when used as cement or aggregate replacements, on selected properties of cement mortar made using CEM I 42.5 R were investigated. The characteristics of the cement mortar with the addition of ceramic waste of a particle size of less than 0.03 mm were based on microscopic studies (SEM analysis with EDS) and the assessment of mechanical and physical parameters, i.e. the compressive strength and the frost resistance. The results showed that the cement mortar, in which 15% of the cement and 15% of the natural aggregates were replaced by the ceramics waste, had higher (approx. 5.1%) compressive strength when compared to the conventional standardized mortar. A compressive strength of 70.0 MPa, which is similar to the mortar standard one (70.3 MPa) was obtained for the sample where 15% of the cement has been replaced by the mixture of ceramics waste (in ratio of 50/50). Whereas, the cement mortar, in which 15% of the natural aggregate was replaced by a mixture of the utilitarian and sanitary ceramics, showed the lowest compressive strength of 66.0 MPa. After the freeze resistance test (150 cycles of freezing and unfreezing), the largest decrease of compressive strength (over 25%) showed the cement mortar, where the utilitarian ceramics waste was used instead of cement, while the smallest decline of compressive strength of approx. 8% was obtained for the cement mortar, in which 15% of the aggregate has been replaced by a mixture of utilitarian and sanitary waste.

Słowa kluczowe

PL

zaprawa cementowa; odpady ceramiczne; recykling; wytrzymałość na ściskanie

EN

cement mortar; ceramic waste; recycling; compressive strength

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 67, nr 4
• Strony: 438--442
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Jura J.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Budownictwa, ul. Akademicka 3, 42 201 Częstochowa, Poland

autor

Halbiniak J.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Budownictwa, ul. Akademicka 3, 42 201 Częstochowa, Poland

autor

Ulewicz M.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Budownictwa, ul. Akademicka 3, 42 201 Częstochowa, Poland

Bibliografia

• [1] Binici, H.: Effect of crushed ceramic and basaltic pumice as fine aggregates on concrete mortars properties, Constr. Build. Mater., 21, (2007), 1191–1197.
• [2] Halicka, A., Zegardło, B.: Odpady ceramiki sanitarnej jako kruszywo do betonu, Przegląd budowlany, 7-8, (2011), 50-55.
• [3] Halicka, A., Ogrodnik, P., Zegardlo, B.: Using ceramic sanitary ware waste as concrete aggregate, Constr. Build. Mater., 48, (2013), 295–305.
• [4] Medina, C., Frías, M., Sánchez de Rojas, M. I., Thomas, C., Polanco, J. A.: Gas permeability in concrete containing recycled ceramic sanitary ware aggregate, Constr. Build. Mater., 37, (2012), 597–605.
• [5] Medina, C., Sánchez de Rojas, M. I., Frías, M.: Freeze-thaw durability of recycled concrete containing ceramic aggregate, J. Cleaner Production, 40, (2013), 151-160.
• [6] Medina, C., Sánchez de Rojas, M. I., Frías, M.: Properties of recycled ceramic aggregate concretes: Water resistance, Cem. Concr. Comp., 40, (2013), 21-29.
• [7] Sekar, T., Ganesan, N., Nampoothire, NVN.: Studies on strength characterization on utilization of waste materials as coarse aggregate in concrete, Int. J. Eng. Sci. Techn., 3, (2011), 5436- 5440
• [8] Mustafa Al Bakri, A. M., Norazian, M. N., Kamarudin, H., Mohd Salleh, M. A. A., Alida, A.: Strength of concrete based cement using recycle ceramic waste as aggregate, Adv. Mater. Res., 740, (2013), 734-738.
• [9] De Brito, J., Pereira, A. S., Correia J. R.: Mechanical behaviour of non-structural concrete made with recycled ceramic aggregates, Cem. Concr. Comp., 27, 4, (2005), 429-433.
• [10] Veera Reddy, M.: Investigations on stone dust and ceramic scrap as aggregate replacement in concerto, Int. J. Civil Struct. Eng., 1, (2010), 661-66.
• [11] Khatib, J. M., Ellis, D. J.: Mechanical properties of concrete containing foundry sand, ACI Spl. Pub SP-200, ACI, (2001), 733-48.
• [12] Aggarwal, Y., Siddique, R.: Microstructure and properties of concrete using bottom ash and waste foundry sand as partial replacement of fine aggregates, Constr. Build. Mater., 54, (2014), 210-223.
• [13] Chao-Lung, H., Anh-Tuan, B. L., Chun-Tsun, Ch.: Effect of rice husk ash on the strength and durability characteristics of concrete, Constr. Build. Mater., 25, (2011), 3768-3772.
• [14] Kosior-Kazberuk, M.: Odporność betonów zawierających popiół lotny ze współspalania węgla kamiennego i biomasy na wnikanie jonów chlorkowych, Budownictwo i Inżynieria Środowiska, 1, (2010), 131-136.
• [15] Wang, S., Miller, A., Llamazos, E., Fonseca, F., Baxter, L., Biomass fly ash in concrete: mixture proportioning and mechanical properties, Fuel, 87, (2008), 365-371.
• [16] Guerra, I., Vivar, I., Liamas, B., Juan, A. Moran, J., Eco-efficient concretes: The effect of using recycled ceramic material from sanitary installations on the mechanical properties of concrete, Waste Management, 29, (2009), 643-646.
• [17] Akhtaruzzaman, A. A., Hasnat, A.: Properties of Concrete Using Crushed Brick as Aggregate, Concr. Int., 5, 2, (1983), 58-63.