Research of the Use of Waste Rigid Polyurethane Foam in the Segment of Lightweight Concretes

• Autorzy: Dvorsky T. , Vaclavik V. , Simicek V. , Brenek A.

Warianty tytułu

PL

Badania nad użyciem odpadów ze sztywnej pianki poliuretanowej przy produkcji betonu lekkiego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The question of the reduction of waste production and the method of safe, environmentally acceptable and economically profitable use or disposal of waste has currently been a very widely discussed global issue from the point of view of the environment. According to data from the statistics of the largest companies in the world and the only global non-governmental organization dealing with the management of secondary raw materials, the Bureau of International Recycling based in Brussels, it is clear that the industry of secondary raw materials uses 700-800 million tons of secondary raw materials a year, which is more than 40% of all the materials used in industry. This article addresses the issue of the use of waste rigid polyurethane foam after the end of its life cycle with a density of 30 to 40 kg.m-3 as a new filler in the segment of lightweight concretes. The introduction part of this article informs about the current state of the use of secondary raw materials, and it is focused on the incorporation of waste products in the building industry. It presents the results of research and development concerning the use of plastic, rubber and metallurgical waste materials in building industry and a general treatment of these waste materials for their further use. The article describes the individual materials used to prepare the experimental concrete mixtures and the methods used during the research. The experimental part evaluates the particle-size analysis of the input crushed polyurethane foam and selects a suitable type for subsequent incorporation into the concrete mixture. It is a new type of filler, which replaces the natural filler in the amount of 100%. It also presents the individual designed experimental formulas of concrete mixtures based on polyurethane and the test results of their physical and mechanical properties. The tests performed on the experimental mixtures included slump, density of fresh concrete mixture and compressive strength tests. The test results have shown that crushed rigid polyurethane foam can be used as the filler in lightweight concretes, and this new type of lightweight concretes can be produced with different densities, depending on the different ratios of the added components. The conclusion of this article confirms the possibility of using rigid polyurethane foam in building industry as a secondary raw material, representing a possible solution of the disposal of these waste materials.

PL

Zagadnienia obniżenia ilości produkowanych odpadów i metod bezpiecznego, niegroźnego dla środowiska oraz opłacalnego użycia, jak również pozbywania się odpadów, są omawiane na przykładzie rozwiązań światowych. Wg danych ze statystyk największych światowych firm oraz jedynej pozarządowej organizacji zajmującej się zarządzaniem materiałami wtórnymi, Międzynarodowego Biura Recyklingu (ang. The Bureau of International Recycling) z siedzibą w Brukseli, jasno wynika, że przemysł materiałów wtórnych zużywa 700–800 milionów ton tych materiałów rocznie, co stanowi ponad 40% wszystkich materiałów używanych w przemyśle. W artykule przedstawiono kierunki wykorzystania odpadów ze sztywnej pianki poliuretanowej, szczególną uwagę poświęcono odpadom pianki o gęstości od 30 to 40 kg/m3 i ich zastosowaniu jako wypełniacza w przemyśle betonów lekkich. Na wstępie artykułu zawarte są informacje na temat obecnego stanu wykorzystania materiałów wtórnych oraz zamiaru wprowadzenia produktów z odpadów do przemysłu budowlanego. Pokazano wyniki badań oraz rozwój metod wykorzystania plastiku, gumy oraz odpadów metalurgicznych z przemysłu budowlanego oraz ogólne procesy, którym są poddawane odpady w celu dalszego wykorzystania. W artykule opisano wybrane materiały do przygotowania próbnych mieszanek betonowych i metod zastosowanych w trakcie badań. W części badawczej przeprowadzono analizę wielkości cząsteczek w użytej skruszonej poliuretanowej oraz dokonano wyboru najodpowiedniejszego typu do dalszej aplikacji do mieszanki betonowej. Jest to nowy rodzaj wypełniacza, który w 100% zastępuje wypełniacz naturalny. W artykule pokazano również opracowaną metodykę badań nad mieszankami betonowymi o podłożu poliuretanowym oraz wyniki testów właściwości fizycznych i mechanicznych. Testy przeprowadzone na badanej mieszance uwzględniły metodę opadania stożka, gęstość świeżej mieszanki betonowej oraz test siły kompresji. Wyniki testów pokazały, że skruszona pianka poliuretanowa może być użyta jako wypełniacz do betonów lekkich, oraz że może on być produkowany w różnych gęstościach, w zależności od proporcji użytych składników. We wnioskach potwierdzono możliwość wykorzystania sztywnej pianki poliuretanowej w przemyśle budowlanym jako materiału wtórnego, co jednocześnie jest metoda utylizacji tych odpadów.

Słowa kluczowe

EN

polyurethane foam; waste; use; lightweight concrete; research

PL

pianka poliuretanowa; odpady; wykorzystanie ponowne; beton lekki

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 16, nr 2
• Strony: 51--56
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Dvorsky T.

• VSB-Technical University of Ostrava, Faculty of Mining and Geology, 17. listopadu Str. 15, 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic

autor

Vaclavik V.

• VSB-Technical University of Ostrava, Faculty of Mining and Geology, 17. listopadu Str. 15, 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic

autor

Simicek V.

• VSB-Technical University of Ostrava, Faculty of Mining and Geology, 17. listopadu Str. 15, 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic

autor

Brenek A.

• VSB-Technical University of Ostrava, Faculty of Mining and Geology, 17. listopadu Str. 15, 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic

Bibliografia

• 1. AKCAOZOGLU, S. et al. 2010. "An investigation on the use of shredded waste PET bottles as aggregate in lightweight concrete." Waste Management 30(2): 285–290 [cit. 2015-05-29], doi: 10.1016/j.wasman.2009.09.033. ISSN 0956053x. Available online: <http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0956053X09003870>.
• 2. AHMADINIA, E., M. ZARGAR, M.R. KARIM, M. ABDELAZIZ and P. SHAFIGH. 2011. "Using waste plastic bottles as additive for stone mastic asphalt." Materials & Design 32(10): 4844–4849 [cit. 2015-08-29], doi: 10.1016/j.matdes.2011.06.016. ISSN 02613069. Available online: <http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0261306911004225>.
• 3. CSN EN 12350-2. Testing fresh concrete – Part 2: Slump-test. Prague: Czech Standards Institute, 2009.
• 4. CSN EN 12350-6. Testing fresh concrete – Part 6: Density. Prague: Czech Standards Institute, 2009.
• 5. CSN EN 12390-3. Testing hardened concrete – Part 3: Compressive strength of test specimens. Prague: Czech Standards Institute, 2009.
• 6. JUNAK, J. et al. 2009. "Coal fly ash benefit and its utilization in concrete." 9th International Multidicsciplinary Scientific Geoconference and EXPO SGEM 2009, Albena,14–19.06 2009: 465–470.
• 7. JURSOVA, S. 2010. "Metallurgical Waste and Possibilities of Its Processing." 19th International Conference on Metallurgy and Materials: Metal 2010, Rožnov pod Radhoštěm, 18–20.05. 2010, Tanger, spol. s r. o., Ostrava: 115–120.
• 8. KNAPCIKOVA L. et al. 2012. "Testing of new composite materials based on fabric from used tires." Chemicke listy 106(S): 450–452.
• 9. ONDOVA M., STEVULOVA N. 2011. "Benefits of coal fly ash utilization in the area of a pavement building." Environmental Engineering S(1–3): 1156–1159.
• 10. PANYAKAPO, P., M. PANYAKAPO. 2008. "Reuse of thermosetting plastic waste for lightweight concrete." Waste Management 28(9): 1581–1588 [cit. 2015-05-29], doi: 10.1016/j.wasman.2007.08.006. Available online: <http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0956053X07002644 >.
• 11. PUSTEJOVSKA, P. et al. 2013. "Effect of Waste and Alternative Fuels on Blast-Furnace Operation." Metallurgist 56(11–12): 908–911 [cit. 2015-05-29], doi: 10.1007/s11015-013-9673-5. Available online: <http://link.springer.com/10.1007/s11015-013-9673-5>.
• 12. SVARLA J. et al. 2011. "The potential use of fly ash with a high content of unburned carbon in geopolymers." Acta geodynamica et geomaterialia 7(2): 123–132.
• 13. YESILATA, B.et al. 2009. "Thermal insulation enhancement in concretes by adding waste PET and rubber pieces." Construction and Building Materials 23(5): 1878–1882 [cit. 2015-05-29], doi: 10.1016/j.conbuildmat.2008.09.014. Available online: <http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0950061808002808>.