Use of waste materials in alkaline-activated lightweight concrete

• Autorzy: Nalewajko Marta

Identyfikatory

DOI

10.34659/2020/3/25

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie surowców odpadowych w betonach lekkich aktywowanych alkaliczne

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents the concept of using energy waste as an alternative material to natural aggregate and cement, which is one of the elements of sustainable construction. Because the amount of ash produced annually by power plants is very high, its use in the construction sector would allow for its significant elimination from the landfills of polluting components. The use of ash as a substitute for cement, as well as the replacement of natural aggregate by ash sintering process for the production of light concretes would be a big step towards sustainable construction, whose integral point is the implementation of technologies allowing for the integration of construction with the environment. Current knowledge allows for the development of technologies for the production of lightweight concretes based on energy waste materials using alkalis with properties similar to or better than those of traditional lightweight concretes. This is extremely important from environmental protection, and at the same time is an alternative technology for the production of lightweight concretes when natural resources are exhausted.

PL

Artykuł prezentuje koncepcję wykorzystania odpadów energetycznych, jako materiału alternatywnego dla kruszywa naturalnego i cementu, jako jeden z aspektów budownictwa zrównoważonego. Z uwagi na fakt, że ilość wytwarzanego rokrocznie popiołu przez zakłady energetyczne jest bardzo duża, jego wykorzystanie w sektorze budownictwa pozwoliłoby na znaczne jego wyeliminowanie z hałd składowych zanieczyszczających środowisko. Wykorzystanie popiołu w zastępstwie cementu, a także zastąpienie kruszywa naturalnego kruszywem popiołoporytowym, powstałym w procesie spiekania popiołu, do produkcji betonów lekkich stanowiłoby duży krok w kierunku budownictwa zrównoważonego, którego integralnym punktem jest wdrażanie technologii pozwalających na współgranie budownictwa ze środowiskiem. Współczesne technologie oraz wiedza pozwalają na opracowanie technologii wytwarzania betonów lekkich na bazie surowców odpadowych energetycznych przy wykorzystaniu alkaliów o właściwościach zbliżonych bądź lepszych od właściwości tradycyjnych betonów lekkich. Jest to niezwykle istotne z punktu widzenia ochrony środowiska, a także stanowi alternatywną technologię wytwarzania betonów lekkich w razie wyczerpania surowców naturalnych.

Słowa kluczowe

EN

waste raw materials; ash aggregate; concrete; lightweight concrete; sustainable construction

PL

surowiec odpadowy; kruszywo popiołowe; beton; beton lekki; budownictwo zrównoważone

• Wydawca: Polskie Stowarzyszenie Ekonomistów Środowiska i Zasobów Naturalnych
• Czasopismo: Ekonomia i Środowisko
• Rocznik: 2020
• Tom: nr 3
• Strony: 82--93
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Nalewajko Marta

• Białystok University of Technology Daliowa Street 20, 16-010, Nowodworce, Poland

Bibliografia

• Abdollahnejad, Z. et al., 2015. Mix design, properties and cost analysis of fly ash-based geopolymer foam. Construction and Building Materials, 80, 18-30, DOI: j.conbuildmat.2015.01.063.
• Alengaram, U.J., Muhit, B.A.A., 2013. Utilization of oil palm kernel shell as lightweight aggregate in concrete – A review. Construction and Building Materials, 38, 161- 172, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2012.08.026.
• Chen, R., Ahmari, S., Zhang, L., 2014. Utilization of sweet sorghum fiber to reinforce fly ash-based geopolymer. Journal of Materials Science, 49, 2548-2558, DOI: 10.1007/s10853-013-7950-0.
• Davidovits, J., 1994. Properties of geopolymer cement, Proceedings of the First International conference on Alkaline Cements and Concretes, 1, 131-149, SRIBM, Kiev.
• Davitovits, J., 2002. 30 Years of Successes and Failures in Geopolymer Applications. Market Trends and Potential Breakthroughs, Geopolymer 2002 Conference, Melbourne.
• Davidovits, J., 2008. Geopolymer chemistry and applications. Derdacka-Grzymek, A., Stok, A., 1980. Bezcementowe spoiwo z popiołu lotnego, Cement Wapno Gips, 220-222.
• Diaz, E.I., Allouche, E.N., Eklund, S., 2012. Toxicity mitigation and solidification of municipal solid waste incinerator fly ash using alkaline activated coal ash. Waste Management, 32(8), 1521-1527, DOI: 10.1016/j.wasman.2012.03.030.
• Domagała, L., Types of lightweight aggregate and their effect on the properties of fine-aggregate structural-insulating concrete, CWB-4/2019, 296-306.
• Ghosh, R. et al., 2013. Flyash Geopolymer Concrete as Future Concrete. National Institute of Foundry and Forge Technology, Hatia,
• Ranchi. Hardjito, D. et al., 2004. On the Development of Fly Ash-BasedGeopolymer Concrete. ACI Materials Journal, 467-472.
• Lloyd, L.A., Rangan B.V., 2010. Geopolymer Concrete with Fly Ash, Second International Conference on Sustainable Construction Materials and Technologies, June 28–June 30, 2010, Università Politecnica delle Marche, Ancona, Italy.
• Mazur, P., Mikuła, J., 2013. Odporność na korozję geopolimeru na bazie popiołu lotnego. Archives of Foundry Engineering, 13, special Issue, 1/2013, 83-86.
• Oktay, H., Yumrutasß, R., Akpolat, A., 2015. Mechanical and thermophysical properties of lightweight aggregate concretes. Construction and Building Materials, 96, 217-225, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2015.08.015.
• Olivia, M., Nikraz, R.H., 2010. Strength and water penetrability of fly ash geopolymer concrete. Curtin University, Curtin.
• Palomoa, A., Grutzeckb, M.W., Blancoa, M.T., 1999. Alkali-activated fly ashes: A cement for the future. Cement and Concrete Research, 29(8), 1323-1329, DOI: 10.1016/S0008-8846(98)00243-9.
• Prakash, R.V., Dave U.V., 2013. Parametric Studies on Compressive Strength of Geopolymer Concrete. Procedia Engineering, 51, 210-219, DOI: 10.1016/j.proeng.2013.01.030.
• Rajczyk, K., Giergiczny, E., Szota, M., 2015. Mikrostruktura i właściwości stwardniałych spoiw geopolimerowych z popiołu lotnego. Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych, 8(23), 79-89.
• Sarmin, S.N., Welling, J., 2016. Lightweight geopolymer wood composite synthesized from alkali-activated fly ash and metakaolin. Jurnal Teknologi, 78(11), DOI: 10.11113/.v78.8734.
• Song, X.J. et al., 2005. Durability of fly ash based Geopolymer concreto against sulphuric acid attack, 10DBMC International Conference On Durability of Building Materials and Components, Lyon. Swanepoel, J.C., Strydom, C.A., 2020.
• Utilisation of Fly Ash in a Geopolymeric Material. Journal of Applied Geochemistry, 17, 1143-1148, DOI: 10.1016/S0883-2927(02)000057.
• Van Jaarsveld, J.G.S., Van Deventer, J.S.J., 1999. Effect of the alkali metal activator on the properties of fly-ash-based geopolymers. Industrial & Engineering Chemistry Research, 38(10), 3932-3941, DOI: 10.1021/ie980804b.
• Wallah, S.E. et al., 2003. Sulfate Resistance of Fly Ash-Based Geopolymer Concrete, Concrete in The Third Millenium, 21st Biennial Conference of The Concrete Institute of Australia, Brisbane, Queensland, Australia, 205-212, DOI: 10.3390/ma12081247.
• Wallah, S.E., Rangan, B.V., 2006. Low-calcium fly ash-based geopolymer concrete: long-term properties, Research Report GC 2, Faculty of Engineering Curtin University of Technology, Perth.
• Wallah, S.E., 2009. Drying shrinkage of heat-cured fly ash-based geopolymer concrete. Modern Applied Science, 3(12), 14-21, DOI: 10.5539/mas.v3n12p14.
• Xiao Yu Zhuang Liang, C., Sridhar, K., 2016. Fly ash-based geopolymer: Clean production, properties and applications. Journal of Cleaner Production, 125, 253-267, DOI: 10.1016/j.jclepro.2016.03.019.

Uwagi

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