Lekkie kruszywo ultrakompozytowe - ekologiczne i użyteczne wykorzystanie odpadów mineralnych i sztucznych

• Autorzy: Górak Piotr , Postawa Przemysław

Identyfikatory

DOI

10.15199/33.2022.06.08

Warianty tytułu

EN

Ultracomposite lightweight aggregates - ecological and usefull management mineral and plastic waste

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki prac projektowych i badawczych, których celem było wytworzenie lekkiego kruszywa ultrakompozytowego (UCLA - ultracomposite lightweight aggregate) w wyniku połączenia odpadów pochodzących z różnych źródeł. Opracowana technologia wytwarzania pozwoliła na wykorzystanie odpadów pochodzących z termoplastycznych polimerów (PET) oraz mineralnych odpadów z procesów spalania, i pozyskanie kruszywa lekkiego mogącego znaleźć powszechne zastosowanie w budownictwie. W trakcie prac nad technologią wytwarzania nowego, ekologicznego kruszywa wykorzystano właściwości fizyczne termoplastycznych tworzyw sztucznych, w tym ich dużą lepkość w stanie stopionym. W wyniku odpowiednio przeprowadzonej obróbki termicznej w specjalnie zaprojektowanych warunkach wytworzono kompozyt w postaci granulek odpowiadających frakcji kruszywowej 2 - 8 mm. Uzyskano różne rodzaje kruszyw lekkich wykonanych przy użyciu różnych drobnoziarnistych wypełniaczy mineralnych - ubocznych produktów spalania, których podstawowe właściwości zostały zbadane i zaprezentowane.

EN

The paper presents the results of design and research work aimed at producing ultracomposite lightweight aggregate (UCLA) as a result of combining waste from different sources. The developed production technology allowed to utilize waste from thermoplastic polymers (PET) with mineral waste from combustion processes, and to produce a lightweight aggregate that can be widely used in construction. During the development of the technology to produce a new, ecological aggregate, the physical properties of thermoplastics and their high viscosity in the molten state were used. As a result of a properly conducted thermal treatment in specially designed conditions, a composite in the form of granules corresponding to an aggregate fraction of 2 - 8 mm was produced. Different types of lightweight aggregates made with various fine-grained mineral fillers - by-products of combustion - were obtained, the basic properties of which were studied and presented.

Słowa kluczowe

PL

PET; odpady plastikowe; kruszywo lekkie; kruszywo lekkie ultrakompozytowe; uboczne produkty spalania; UPS; kompozyt; odpady; obróbka termiczna; gospodarka obiegu zamkniętego

EN

PET; plastic wastes; lightweight aggregate; ultracomposite lightweigth aggregate; UCLA; combustion by-products; CCPs; composite; wastes; thermal treatment; circular economy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Materiały Budowlane
• Rocznik: 2022
• Tom: nr 6
• Strony: 56--59
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Górak Piotr

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki

• https://orcid.org/0000-0003-3479-7647

autor

Postawa Przemysław

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki

• https://orcid.org/0000-0001-7654-2963

Bibliografia

• [1] https://plasticseurope.org/pl/wp-content/uploads/sites/7/2021/12/AF-Plastics-the-facts-2021_250122.pdf.
• [2] Bimestre B.H., Saron C. Chain extension of poly (ethylene terephthalate) by reactive extrusion with secondary stabilizer. Mat. Res. 2012; 15 (3): 467 - 472.
• [3] Lopez M. del M.C., Pernas A.I.A., Lopez M.J.A., Latorre A.L., Vilariño J.M.L., Rodrígueza V.G. Assessing changes on poly (ethylene terephthalate) properties after recycling: mechanical recycling in laboratory versus postconsumer recycled material. Mater. Chem. Phys. 2-14; 147 (3): 884 - 894.
• [4] De Brito J., Evangelista L., Silvestre J.D. Chapter 11 - Equivalent functional unit in recycled aggregate concrete. Pages 293-327. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102480-5.00011-7.
• [5] Al-Tulaian B.S., Al-Shannag M.J., Al-Hozaimy A.R. Recycled plastic waste fibers for reinforcing Portland cement mortar. Construction and Building Materials. 2016; 127: 102-10. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.09.131.
• [6] Kim J.H.J., Park C.G., Lee S.W., Won J.P. Effects of the geometry of recycled PET fiber reinforcement on shrinkage cracking of cement-based composites. Composites: 2008; Part B 39: 442-50. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2007.05.001
• [7] Al-Tulaian B.S., Al-Shannag M.J., Al-Hozaimy A.R. Recycled plastic waste fibers for reinforcing Portland cement mortar, Construction and Building Materials. 2016; 127: 102 - 110.
• [8] Silva D.A., Betioli A.M., Gleize P.J.P., Roman H.R., Gomez L.A., Ribeiro J.L.D. Degradation of recycled PET fibers in Portland cement-based materials. Cement and Concrete Research. 2005; 35: 1741 - 1746.
• [9] Kim J.-H., Park C.-G., Lee S.-W., Won J.P. Effects of the geometry of recycled PET fiber reinforcement on shrinkage cracking of cement-based composites, Composites: 2008; Part B 39: 442 - 450.
• [10] Wiliński D., Łukowski P., Rokicki G. Application of fibres from recycled PET bottles for concrete reinforcement. J. Build. Chem. 2016; 1: 1 - 9.
• [11] Pereira de Oliveira L.A., Castro-Gomes J.P. Physical and mechanical behaviour of recycled PET fibre reinforced mortar. Construction and Building Materials. 2011; 25: 1712 - 1717. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.11.044.
• [12] Han C.-G., Hwang Y.-S., Yang S.-H., Gowripalan N. Performance of spalling resistance of high performance concrete with polypropylene fiber contents and lateral confinement. Cement and Concrete Research. 2005; 35: 1747 - 1753.
• [13] Karahan O., Atis C.D. The durability properties of polypropylene fiber reinforced fly ash concrete. Mater. Des. 2011; 32: 1044 - 1049.
• [14] Rebeiz K.S., Fowler D.W., Paul D.R. Formulating and evaluating unsaturated polyester composite made with recycled PET. Journal of Material Education. 1991; 13: 441 - 454.
• [15] Rebeiz K.S. Time-temperature properties of polymer concrete using recycled PET. Cement and Concrete Composites. 1995; 17: 119 - 124.
• [16] Pelisser F., Montedo O.R.K., Gleize P.J.P., Roman H.R. Mechanical properties of recycled PET fibers in concrete.Mater. Res. 2012; 15: 679 - 686.
• [17] Foti D. Preliminary analysis of concrete reinforced with waste bottles PET fibers. Construction and Building Materials. 2011; 25: 1906 - 1915. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.11.066.
• [18] https://stat.gov.pl/obszary-tematyczne/roczniki-statystyczne/roczniki-statystyczne/rocznik-statystyczny-przemyslu-2021,5,15. html
• [19] Krajowy Plan Gospodarki Odpadami 2014 (M.P. nr 101, poz. 1183).
• [20] PN-EN 450-1:2012. Popiół lotny do betonu - Część 1: Definicje, specyfikacje i kryteria zgodności.
• [21] PN-EN 197-1:2012. Cement - Część 1: Skład, wymagania i kryteria zgodności dotyczące cementów powszechnego użytku.
• [22] Yadong Li, et al. Composite material from fly ash and post-consumer PET. Resources, Conservation and Recycling. 1998; 24: 87 - 93.
• [23] Sushovan Dutta et al. An Overview on the Use of Waste Plastic Bottles and Fly Ash in Civil Engineering Applications. Procedia Environmental Sciences. 2016; 35: 681 - 691.
• [24] PN-EN 206+A1:2016-12. Beton - Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność.
• [25] PN-EN 13055:2016-07. Kruszywa lekkie. Część 1: Kruszywa lekkie do betonu, zaprawy i rzadkiej zaprawy.
• [26] PN-EN 12620+A1:2010. Kruszywa do betonu.
• [27] PN-EN 1097-6:2013-11. Badania mechanicznych i fizycznych właściwości kruszyw. Część 6: Oznaczanie gęstości ziarn i nasiąkliwości.
• [28] PN-EN 933-3:2012. Badania geometrycznych właściwości kruszyw. Część 3: Oznaczanie kształtu ziarn za pomocą wskaźnika płaskości.
• [29] PN-EN ISO 11885:2009. Jakość wody - Oznaczanie wybranych pierwiastków metodą optycznej spektrometrii emisyjnej z plazmą wzbudzoną indukcyjnie (ICP-OES).
• [30] PN-EN 12457-4:2006. Charakteryzowanie odpadów - Wymywanie.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).