Niezmielony żużel granulowany jako zamiennik kruszywa naturalnego w produkcji betonu

• Autorzy: Krispel Stefan , Zeitlhofer Helga , Peyerl Martin

Identyfikatory

DOI

10.32047/CWB.2021.26.3.2

Warianty tytułu

EN

Unground granulated slag as a substitute for natural aggregate during concrete production

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W celu oceny przydatności niemielonego żużla granulowanego do produkcji betonu, jako częściowego zamiennika kruszywa drobnego, zastępującego piasek, przeprowadzono szczegółowe badania wpływu tego dodatku na właściwości świeżego i stwardniałego betonu. Badania te objęły wytrzymałość na ściskanie, oznaczenie modułu sprężystości, ocenę trwałości przez oznaczenie odporności na zamrażanie i rozmrażanie, wpływ na właściwości betonów, dojrzewających w warunkach zimowych, to jest przechowywanie w temperaturze +10°C i letnich, w temperaturze 20°C. Następnie zbadanie odporności na działanie chlorków i na karbonatyzację, w końcu ocena odporności na ługowanie przy użyciu metody kwasowej. Długotrwałymi badaniami objęto także reakcję krzemionki z wodorotlenkami sodu i potasu. W końcu przeprowadzono badania na dużą skalę, w rzeczywistych warunkach konstrukcyjnych, w austriackiej fabryce prefabrykatów. W tych warunkach doświadczenia dotyczyły głównie długotrwałych pomiarów rozwoju wytrzymałości elementów prefabrykowanych. W celu oceny przydatności niezmielonego żużla granulowanego, jako częściowego zamiennika kruszywa drobnego, wyprodukowano i oceniono betony z dwoma różnymi zawartościami żużla granulowanego – 10% i 15% masowych. Do badań stosowano niezmielone żużle granulowane, pochodzące z dwóch austriackich zakładów produkcyjnych – w Górnej Austrii i Styrii. Wykorzystano świeże i stare żużle granulowane z obu lokalizacji, ponieważ już składowane żużle mogą być również wykorzystywane, jako surowiec do produkcji betonu. Przedstawione w pracy wyniki wskazują na możliwość zastąpienia kruszywa naturalnego o frakcji < 4 mm, niezmielonym żużlem granulowanym, bez negatywnego wpływu na właściwości betonu.

EN

In order to evaluate the usefulness of unground granulated slag for the concrete production, as the partial replacement of fine aggregate – namely sand, the detailed studies of the influence of this addition on the properties of the fresh and hardened concrete were conducted. These studies included the compression strength and the modulus of elasticity determination, as well as the evaluation of durability by the determination of frost resistance. The evaluation of the properties of concretes hardened under winter conditions, at +10°C and summer conditions at +20°C. These studies also covered the resistance to chloride attack and carbonization. The long-lasting examination covered also the ASR. At the end, under real construction conditions in the Austrian prefabrication plant, the unground granulated slag was examined. Under these conditions especially the long-lasting measurements of the strength development of the precast elements were verified. In order to evaluate the usefulness of the unground granulated slag, as partial replacement of fine aggregate, the concretes with the additions of slag of 10% and 15% were produced and examined. For this evaluation, the slags of two Austrian plants from Upper Austria and Styria were used. The old and fresh slags from these two plants were used because the old slags can also be adopted for concrete production. Presented in the paper results are confirming that the natural aggregate of the fraction < 4 mm can be successfully replaced by unground granulated slag, without any negative influence on the properties of concrete.

Słowa kluczowe

PL

żużel niemielony; żużel granulowany; zamiennik; kruszywo drobne; beton; właściwości betonu; mrozoodporność

EN

unground slag; granulated slag; substitute; fine aggregate; concrete; concrete properties; frost resistance

• Wydawca: Fundacja Cement, Wapno, Beton
• Czasopismo: Cement Wapno Beton
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 26, nr 3
• Strony: 185--203
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Krispel Stefan

• Smart Minerals GmbH, TU Wien Science Center

autor

Zeitlhofer Helga

• Smart Minerals GmbH, TU Wien Science Center

autor

Peyerl Martin

• Smart Minerals GmbH, TU Wien Science Center

Bibliografia

• 1. J. Harder, Rohstoff Sand – Eine Mangelware, www.onestone.consulting.de, 2020.
• 2. S. Schütz, Sandgewinnung durch semistationäre Aufbereitungsanlagen. BFT International 06-2020.
• 3. J. Ritter, Warum Diebe einen Strand klauen, Frankfurter Allgemeine Zeitung. 2019.
• 4. S. Janssen, Konsequenzen aus der Sicht der Gesteinskörnungsindustrie. Beton 9/2019.
• 5. K.-Ch. Thienel, Eisenhüttenschlacken und Hüttensand. Institut für Werkstoffe des Bauwesens, Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen, Universität der Bundeswehr München. 2017.
• 6. S.T. Ramesh, R. Gandhimathi, P.V. Nidheesh, S. Rajakumar, S. Prateepkumar, Use of furnace slag and welding slag as replacement for sand in concrete. IJEEE 4:3 (2013).
• 7. M. Nadeem, A.D. Pofale, Replacement of natural fine Aggregate with granular slag - A waste industrial by-product in cement mortar applications as an alternative construction material. Int. J. Eng. Res. Appl. 2(5), 1258-1264 (2012).
• 8. M.S. Rao, U. Bhandare, Application of blast furnace slag sand in cement concrete - A case study. Int. J. Civ. Eng. Res. 5(4), 453-458 (2014).
• 9. I. Yüksel, O. Demirtaş, Effect of NGBFS and CBA as fine aggregate on the chloride permeability of concrete. AJER 2(9), 171-189 (2013).
• 10. P.R. Kumar, P. Kumar, Use of blast furnace slag as an alternative of natural sand in mortar and concrete. IJIRSE 4(2), 252-257 (2015).
• 11. C. Kurz, P. Bilgeri, Untersuchungen zum Einsatz von Hüttensand als Zuschlag für Beton. Beton-Informationen. 1997.
• 12. FFG Abschlussbericht „SlagCrete - Erforschung der Einsatzmöglichkeiten granulierter Hochofenschlacke als Ersatz der feinen Gesteinskörnung im Beton“, Projektnummer 874546. 2020
• 13. ÖNORM B 4710 Teil 1 „Beton - Festlegung, Eigenschaften, Herstellung, Verwendung und Konformität; Regeln zur Umsetzung der ÖNORM EN 206 für Normal- und Schwerbeton“. Österreichisches Normungsinstitut, Wien, 2018.
• 14. ÖNORM EN 206 „Beton - Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität“. Österreichisches Normungsinstitut, Wien, 2017.
• 15. ÖNORM EN 12620 „Gesteinskörnungen für Beton“. Österreichisches Normungsinstitut, Wien, 2014.
• 16. ÖNORM B 3131 „Gesteinskörnungen für Beton - Regelungen zur Umsetzung der ÖNORM EN 12620“. Österreichisches Normungsinstitut, Wien, 2016.
• 17. ONR 23303 „Prüfverfahren Beton (PVB), Nationale Anwendung der Prüfnormen für Beton und seiner Ausgangsstoffe“. Österreichisches Normungsinstitut, Wien, 2010.
• 18. RVS 08.17.02 „Technische Vertragsbedingungen Betondecken“. Österreichische Forschungsgesellschaft Straße - Schiene - Verkehr, Wien, 2011.
• 19. ÖNORM EN 1097 Teil 6 „Prüfverfahren für mechanische und physikalische Eigenschaften von Gesteinskörnungen - Teil 6: Bestimmung der Rohdichte und der Wasseraufnahme“. Österreichisches Normungsinstitut, Wien, 2013.
• 20. ÖNORM EN 933 Teil 1 „Prüfverfahren für geometrische Eigenschaften von Gesteinskörnungen - Teil 1: Bestimmung der Korngrößenverteilung - Siebverfahren“. Österreichisches Normungsinstitut, Wien, 2012.
• 21. ÖNORM EN 1744 Teil 1 „Prüfverfahren für chemische Eigenschaften von Gesteinskörnungen - Teil 1: Chemische Analyse“. Österreichisches Normungsinstitut, Wien, 2013.
• 22. RVS 11.06.23 „Bestimmung des Polierwertes von Sand“. Österreichische Forschungsgesellschaft Straße - Schiene - Verkehr, Wien, 2012.
• 23. ÖNORM EN 12350 Teil 5 „Prüfung von Frischbeton - Teil 5: Ausbreitmaß“. Österreichisches Normungsinstitut, Wien, 2019.
• 24. ÖNORM EN 12350 Teil 7 „Prüfung von Frischbeton - Teil 7: Luftgehalt – Druckverfahren“. Österreichisches Normungsinstitut, Wien, 2019.
• 25. ÖNORM EN 12350 Teil 6 „Prüfung von Frischbeton - Teil 6: Frischbetonrohdichte“. Österreichisches Normungsinstitut, Wien, 2019.
• 26. ÖNORM EN 12390 Teil 3 „Prüfung von Festbeton - Teil 3: Druckfestigkeit von Probekörpern“. Österreichisches Normungsinstitut, Wien, 2019.
• 27. ÖNORM EN 12390 Teil 8 „Prüfung von Festbeton - Teil 8: Wassereindringtiefe unter Druck“. Österreichisches Normungsinstitut, Wien, 2019.
• 28. ONR CEN/TS 12390 Teil 9 „Prüfung von Festbeton - Teil 9: Frost- und Frost-Tausalz-Widerstand - Abwitterung (CEN/TS 12390-9:2016)“. Österreichisches Normungsinstitut, Wien, 2017.
• 29. ÖNORM EN 12390 Teil 11 „Prüfung von Festbeton - Teil 11: Bestimmung des Chloridwiderstandes von Beton - Einseitig gerichtete Diffusion“. Österreichisches Normungsinstitut, Wien, 2015.
• 30. ÖNORM EN 12390 Teil 12 „Prüfung von Festbeton - Teil 12: Bestimmung des Karbonatisierungswiderstandes von Beton - Beschleunigtes Karbonatisierungsverfahren“. Österreichisches Normungsinstitut, Wien, 2020.
• 31. Dillig, C.; Peyerl, M.; Krispel, St.; Hüngsberg, A.: Lösender Angriff auf Beton. In: Zement + Beton (1), 2016.
• 32. ÖNORM B 3100 „Beurteilung der Alkali-Kieselsäure-Reaktivität im Beton“. Österreichisches Normungsinstitut, Wien, 2008.
• 33. ÖNORM 1367 Teil 1 „Prüfverfahren für thermische Eigenschaften und Verwitterungsbeständigkeit von Gesteinskörnungen - Teil 1: Bestimmung des Widerstands gegen Frost-Tau-Wechsel“. Österreichisches Normungsinstitut, Wien, 2007.
• 34. ÖNORM EN 12350 Teil 4 „Prüfung von Frischbeton - Teil 4: Verdichtungsmaß“. Österreichisches Normungsinstitut, Wien, 2019.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).