Determination of glass waste allowable amound used as an additive to portland cement

• Autorzy: Shevchenko V. , Kotsay G.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2015.164

Warianty tytułu

PL

Ustalenie dopuszczalnej ilości odpadów użytych jako dodatek do cementu portlandzkiego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

One of the possible ways of glass waste recycling is its usage as an additive to cement. A great number of authors consider glass a pozzolanic additive due to the high content of SiO2 amorphous phase and suggest to use it instead of cement in amount of 10-30%. However the high content of R2O in glass (13-14%) favors alkaline corrosion in cement and therefore should be limited. In the work was determined of pozzolanic activity for different types glass waste according to Butt J. and EN 196-5:2006. Compared with known mineral additives, such as microsilica and fly ash, glass wastes have very low pozzolanic activity. Therefore, increasing strength in the early stages of hydration cement is associated with an alkaline component in a glass additive and not pozzolanic activity of glass waste. To estimate the effect of alkali component in the glass additive we introduced the notion of alkaline activity of cement-glass mixture. Taking as example different types of cement according to the standard PN-EN 197-1:2011 we demonstrate that substitution of neat cement for grinded glass waste is limited due to glass high alkalinity and low pozzolanic activity. The proposed method of the calculation of glass additive allowable amount permits to estimate the glass effect on total alkaline activity of cement compositions at the design stage.

PL

Jednym z możliwych sposobów recyclingu odpadów szklany jest uzycie ich jako dodatek do cementu. Wielu autorów uważa szkło jako dodatek pozzolanowy z powodu wysokiej zawartości SiO2 oraz fazy amorficznej i sugerują jego używanie zamiast cementu w ilości 10-30 %. Jednakże wysoka zawartość R2O w szkle (13-14 %) powoduje alkaliczną korozję w spoiwie i dlatego zawartość szkła powinna być ograniczona. W pracy ustalono aktywność pocolanową w róznych typach odpadów szklanych według Butt J. i EN 196-5: 2006. Porównanie ze znanymi dodatkami mineralnymi, takimi jak mikrokrzemionka czy popiół lotny wykazało, że odpady szklane mają bardzo niski poziom aktywności pocolanowej. Dlatego, zwiększona wytrzymałość we wczesnej fazie hydratyzacji cementu powiązanego ze składnikiem alkalicznym w dodatku szklanym nie wykazuje aktywności pocolanowej odpadów szklanych. Przy oszacowaniu efektów składników alkalicznych dodatku szklanym zostało wprowadzone pojęcie aktywności alkalicznej mieszanki cementowo-szklanej. Biorąc jako przykład inne rodzaje cementów według normy PN-EN 197-1:2011 pokazano, że zastępowanie czystego cementu odpadami szklanymi jest ograniczone z powodu wysokiej zasadowości szkła i niskiej aktywności pocolanowej. Zaproponowana metoda obliczania dopuszczalnej ilości dodatku pozwala oszacować wpływ szkła na całkowitą aktywność alkaliczną składników cementu na etapie projektowym.

Słowa kluczowe

EN

glass waste; utilisation; additive to Portland cement; pozzolanic activity; comparative analysis; alkalinity; allowable content

PL

odpad szklany; wykorzystanie; dodatek do cementu; aktywność pucolanowa; analiza porównawcza; alkaliczność; dopuszczalna zawartość

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2015
• Tom: z. 62, nr 3/II
• Strony: 403--410
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., tab.

Twórcy

autor

Shevchenko V.

• Institute of Civil Engineering, Warsaw University of Technology, Branch at Plock

autor

Kotsay G.

• Institute of Civil Engineering, Warsaw University of Technology, Branch at Plock

Bibliografia

• [1] Jani Y., Holland W.: Waste glass in the production of cement and concrete – A review. Journal of Environmental Chemical Engineering. No.2, pp. 1767-1775, 2014.
• [2] https://www.mos.gov.pl/ [access 2014].
• [3] Shi C., Wu Y., Riefler C., Wang H.: Characteristics and pozzolanic reactivity of glass powders. Cement and Concrete Research. No 35, pp. 987-993, 2005.
• [4] Lin K., Wu-Jang-Huang, Shie J., Lee T., Wang K., Lee C.: The utilization of thin film transistor liquid crystal display waste glass a pozzolanic material. Journal of Hazardous Materials. No.163, pp. 916-921, 2009.
• [5] Park S., Chun Lee B., Kim J.: Studies on mechanical properties of concrete containing waste glass aggregate. Cement and Concrete Research. No 34, pp. 2181-2189, 2004.
• [6] Schwarz N., Cam H., Neithalath N.: Influence of a fine glass powder on the durability characteristics of concrete and its comparison to fly ash. Cement and concrete Composites. No 30, pp 486-496, 2008.
• [7] Sobolev K., Turker P., Soboleva S., Iscioglu G.: Utilization of waste glass in ECOcement: Strength properties and microstructure observations. Waste Management. No 27, pp. 971-976, 2007.
• [8] EN 450-1. Fly ash for concrete. Definition, specifications and conformity criteria, 2012.
• [9] EN 197-1. Cement, Composition, specifications and conformity criteria for common cements. European Committee for Standardization, 2011.
• [10] W. Kurdowski, The chemistry of Cement and Concrete, PWN, Warsaw, 2010 (in polish).
• [11] PN-B 19707. Cement. Special cement. Composition, specifications and conformity criteria, 2012.
• [12] J. Butt, M. M.Sychev, V.Timashev, Workshop on Chemical Technology binders, Moscow, 1973 (in russian).
• [13] EN 196-5. Methods of testing cement - Part 5. Pozzolanic test for pozzolana cements, 2006.
• [14] Kotsay G, Szewczenko W. Kompleksowe dodatki do cementu portlandzkiego z drobnomieonym szkłem odpadowym. Płockie Forum Budowlane, 2012 (in polish).
• [15] Sanytskyy M., Sobol Ch., Markiv T., Modified composite cements, Edition of Lvov Polytechnic National University, Lvov, 2010 (in ukrainian).
• [16] Shevchenko V., Kotsay G. Alkaline activity of the glass powders as additives to a Portland cement. Glass Physics and Chemistry. No 3, Part II, 2015 (in press).
• [17] Shevchenko V., ASR-effect in the glass, used as additives to Portland cement. Glass Physics and Chemistry. No 5, pp. 634–641, 2012 (in russian).