Recycling of cement kiln dust from cement plants to improve mechanical properties of road pavement base course

• Autorzy: Ghrair Ayoup M. , Louzi Nawal

Identyfikatory

DOI

10.7409/rabdim.020.013

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie powstających w cementowniach pyłów z pieców cementowych do poprawy właściwości mechanicznych podbudów drogowych

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Przedmiotem badań była ocena możliwości wykorzystania pyłów z pieców cementowych (ang. cement kiln dust, CKD) do poprawy parametrów mechanicznych podbudów drogowych. Pył CKD został scharakteryzowany pod względem właściwości fizycznych i chemicznych. Wyniki badań pozwoliły stwierdzić znaczący pozytywny wpływ dodatku pyłu CKD na właściwości mechaniczne podbudowy. Dodatek pyłu CKD spowodował istotny wzrost wartości wskaźnika nośności CBR. Otrzymano odpowiednio wartości wskaźnika 334,4%, 362,7% oraz 384,6% w przypadku dodatku 5%, 15% i 25% pyłu CKD oraz 234,5% w przypadku mieszanki bez dodatku pyłu. Skład chemiczny pyłu CKD okazał się być zbliżony do składu cementu. Średnia wielkość cząstek, ustalona na podstawie analizy obrazów z mikroskopu elektronowego wynosiła około 0,5 µm. Ziarna miały w przeważającej większości kształt sferyczny z udziałem sześciennych kryształów soli sodu i potasu. Na podstawie badania wymywalności metali ciężkich zawartych w pyłach CKD stwierdzono stałość ich stężeń i nierozpuszczalność w wodzie.

EN

In the study, the potential of reuse of cement kiln dust (CKD) to improve the stability properties of the base course of road pavements was investigated. CKD was characterized chemically and physically. The results revealed that addition of CKD improved the mechanical properties of the base course significantly. The results showed a significant increase in California Bearing Ratio, from 234.5% measured for untreated base to 334.4%, 362.7% and 384.6% for CKD content of 5%, 15% and 25%, respectively. In terms of chemical composition, CKD is similar to cement. Scanning electron microscope images showed that the average particle size is approximately 0.5 microns. The granules are mainly spherically shaped, with cubic crystals of sodium and potassium salts. The leachability study of CKD in the base course revealed that heavy metal concentrations in CKD are fixed and insoluble in water.

Słowa kluczowe

PL

drogi; materiały z recyklingu odpadów stałych; nawierzchnia; podbudowa drogowa; pył z pieca cementowego

EN

base course; cement kiln dust; highways; pavement; recycled solid waste

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 19, no. 3
• Strony: 199--210
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ghrair Ayoup M.

• Al-Balqa Applied University, Water Resources and Environmental Management Department, Al-Salt 19117, P.O. Box 206, Jordan

autor

Louzi Nawal

• Al-Ahliyya Amman University, Engineering Faculty, Civil Engineering Department, Al-Salt, Amman, Jordan

Bibliografia

• 1. Khudhair M.H., Elharfi A.: Formulation of the cement kiln dust (CKD) in concrete: Studies of the physical chemical and mechanical properties. International Journal of ChemTech Research, 9, 12, 2016, 695-704
• 2. Federal Highway Administration Research and Technology: User Guidelines for Waste and Byproduct Materials in Pavement Construction. Report No. FHWA-RD-97-148, 2016, https://www.fhwa.dot.gov/publications/research/infrastructure/structures/97148/kd1.cfm, retrieved: 08.09.2018
• 3. Naqi A., Jang J.G.: Recent Progress in Green Cement Technology Utilizing Low-Carbon Emission Fuels and Raw Materials: A Review. Sustainability, 11, 2, 2019, 537
• 4. Pavía S., Regan D.: Influence of cement kiln dust on the physical properties of calcium lime mortars. Materials and Structures, 43, 2010, 381-391, DOI: 10.1617/s11527-009-9496-9
• 5. Bhatty J.I., Bhattacharja S., Todres H.A.: Use of Cement Kiln Dust in Stabilizing Clay Soils. RP 343, PCA Serial No. 2035, Portland Cement Association, Skokie, Illinois, 1996, https://trid.trb.org/view/572800, retrieved 08.09.2018
• 6. Rahman M.K., Rehman S., Al-Amoudi O.S.B.: Literature review on cement kiln dust usage in soil and waste stabilization and experimental investigation. International Journal of Research and Reviews in Applied Sciences, 7, 1, 2011, 77-87, www.arpapress.com/Volumes/Vol7Issue1/IJRRAS_7_1_12.pdf
• 7. Seo M., Lee S.Y., Lee C., Cho S.S.: Recycling of Cement Kiln Dust as a Raw Material for Cement. Environments, 6, 10, 2019, 113, DOI:10.3390/environments6100113
• 8. Miller C.T., Bensch D.G., Colony D.C.: Use of cement-kiln dust and fly ash in pozzolanic concrete base courses, in emulsion mix design, stabilization, and compaction. Transportation Research Record. No. 754, 1980, 36-41, http://onlinepubs.trb.org/Onlinepubs/trr/1980/754/754-007.pdf
• 9. Button J.W.: Kiln Dust for Stabilization of Pavement Base and Subgrade Materials. Texas A&M University System College Station, Texas Transportation Institute, 2003, https://pdfs.semanticscholar.org/9443/890115bef10aa08aa3f4d9f8e402b1d1fb7c.pdf, retrieved: 12.10.2018
• 10. Petry T.M.: Investigation of agents of practical use to stabilize slopes and erosion along the I-55 corridor south of Sikeston, Missouri. Report No. RI-99-030.Missouri Department of Transportation, Jefferson City, 2001, https://library.modot.mo.gov/RDT/reports/Ri99030/RDT01006.pdf, retrieved: 10.10.2018
• 11. Kumar A., Singh A.K.: Stabilization of Soil using Cement Kiln Dust. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology, 6, 6, 2017, 11631-11637, http://www.ijirset.com/upload/2017/june/80_19_Stabilization.PDF
• 12. Baghdadi Z.A., Fatani M.N., Sabban N.A.: Soil Modification by Cement Kiln Dust. ASCE Journal of Materials in Civil Engineering, 7, 4, 1995, 218-222
• 13. Mosaa A.M., Taherb A.H., Al-Jaberib L.A.: Improvement of poor subgrade soils using cement kiln dust. Case Studies in Construction Materials, 7, 2017, 138-143, DOI: 10.1016/j.cscm.2017.06.005
• 14. Owsiak Z., Czapik P., Zapała-Sławeta J.: Testing the cement, hydrated lime and cement by-pass dust mixtures hydration. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 19, 2, 2020, 135-147, DOI: 10.7409/rabdim.020.009
• 15. Adlinge S.S., Gupta A.K.: Pavement Deterioration and its Causes. Second International Conference on Emerging Trends in Engineering (SICETE), IOSR Journal of Mechanical & Civil Engineering (IOSR-JMCE). 2009, 9-15, http://iosrjournals.org/iosr-jmce/papers/sicete(civil)-volume6/60.pdf
• 16. ASTM D1557-12 Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of Soil. (Withdrawn 2018)
• 17. ASTM D2216-10 Standard Test Methods for Laboratory Determination of Water (Moisture) Content of Soil and Rock by Mass. (Withdrawn 2017)
• 18. ASTM D1883-16 Standard Test Method for California Bearing Ratio (CBR) of Laboratory-Compacted Soils. (Withdrawn 2018)
• 19. ASTM D4318-00 Standard Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils. (Withdrawn 2018)
• 20. Adaska W.S., Taubert D.H.: Beneficial uses of cement kiln dust. IEEE/PCA 50th Cement Industry Technical Conference, IEEE, Miami, 2008, 210-228, http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.465.2054&rep=rep1&type=pdf
• 21. Al karagooly Y.H.J.: Effect of Cement Kiln Dust on Some Properties of Soil. Journal of Babylon University/Engineering Sciences, 20, 4, 2012, 1150-1156, https://www.iasj.net/iasj?func=fulltext&aId=77523
• 22. Mahdi Z.A., Hasan M.A., Jasim H.A.: Assessment of Using Cement Kiln Dust Stabilized Roads Subbase Material. International Journal of Engineering & Technology, 7, 4, 2018, 162-165, DOI: 10.14419/ijet.v7i4.20.25919

Uwagi

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