Właściwości betonu z dodatkiem kruszywa z żużla pomiedziowego

• Autorzy: Korentz Jacek , Jurczak Robert , Szmatuła Filip

Identyfikatory

DOI

10.32047/cwb.2020.25.5.3

Warianty tytułu

EN

Properties of concrete with the addition of copper slag aggregate

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W ostatnim okresie zapotrzebowanie na różnego rodzaju kruszywa w Polsce jest bardzo znaczne. Zasoby kruszyw naturalnych kurczą się, a ich eksploatacja ma bardzo duży wpływ na środowisko. Dlatego kruszywa z recyklingu i kruszywa sztuczne, w tym kruszywa z żużla pomiedziowego, są coraz częściej stosowane w budownictwie drogowym oraz kolejowym, a także budownictwie ogólnym. W artykule zaprezentowano wyniki badań doświadczalnych dotyczących możliwości zastosowania kruszywa z żużla pomiedziowego do produkcji betonów konstrukcyjnych, które poza odpowiednią wytrzymałością na ściskanie były odporne na warunki atmosferyczne, a tym samym mogły mieć zastosowanie w obiektach mostowych, drogowych lub innych obiektach narażonych na tak szczególne warunki. W przeprowadzonych badaniach dokonano oceny cech fizycznych i mechanicznych materiałów wchodzących w skład betonu, ale główny nacisk położono na badania wpływu ilości kruszyw z żużla pomiedziowego na podstawowe właściwości betonu, a mianowicie: wytrzymałość na ściskanie, nasiąkliwość i mrozoodporność. Wyniki badań wykazały, że kruszywo z żużla pomiedziowego z powodzeniem może zastąpić kruszywo naturalne w betonach cementowych. Kruszywo to wykazywało lepsze właściwości niż użyte w betonach wzorcowych kruszywo granitowe. Wszystkie betony badane po 28 dniach spełniły warunki dotyczące wytrzymałości. Dla betonów o zawartości kruszyw z żużla pomiedziowego 25% i 50% nastąpił kilkuprocentowy przyrost wytrzymałości na ściskanie. Natomiast dla betonów z 75% i 100% udziałem tego kruszywa odnotowano zmniejszenie wytrzymałości na ściskanie o 14%. Nasiąkliwość betonu wzorcowego wypadła gorzej niż wszystkich betonów zawierających kruszywo z żużla pomiedziowego. Zarówno beton wzorcowy jak i wszystkie betony z kruszywem z żużla pomiedziowego spełniają wymagania dla stopnia mrozoodporności F150. Wytrzymałość na ściskanie betonów z kruszywem z żużla pomiedziowego po 150 cyklach zamrażania i rozmrażania zmniejsza się maksymalnie o 4%.

EN

Recently, the demand for various types of aggregates in Poland has been very significant. The resources of natural aggregates are shrinking and their exploitation has a large environmental impact. Recycled and artificial aggregates, including copper slag aggregates, are therefore increasingly used in road and railway construction as well as in general construction works. The paper presents the results of experimental research concerning the possibility of using copper slag aggregates for the production of structural concretes which, apart from their adequate compressive strength, were resistant to atmospheric conditions and thus could be used in bridges, roads, or other objects exposed to such special conditions. In the conducted research, the physical and mechanical characteristics of the materials included in the concrete were assessed, but the main emphasis was put on the research on the influence of the quantity of copper slag aggregates on the basic properties of concrete such as: compressive strength, water absorption, and freeze-thaw durability. The results of the research showed that copper aggregate can successfully replace natural aggregate in cement concretes. The copper slag aggregate showed better properties than the granite aggregate used in the reference concrete. All the concretes tested after 28 days met the concrete strength requirements. For the concretes with a copper slag aggregate content of 25% and 50% there was a few percent increase in compressive strength. On the other hand, for the concretes with 75% and 100% of the copper slag aggregate, compression strength drops of up to 14% were recorded. The water absorption of the reference concrete was worse than that of all the concretes containing copper slag aggregates. Both the reference concrete and all the concretes with copper slag aggregate meet the requirements for freeze-thaw durability grade F150. Concretes with copper slag aggregate subjected to 150 freezing and thawing cycles exhibit a compression strength drop of up to 4%.

Słowa kluczowe

PL

beton; kruszywo żużlowe; żużel pomiedziowy; wytrzymałość; nasiąkliwość; mrozoodporność

EN

concrete; copper slag aggregate; slag aggregate; strength; absorbability; freeze-thaw durability

• Wydawca: Fundacja Cement, Wapno, Beton
• Czasopismo: Cement Wapno Beton
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 25, nr 5
• Strony: 367--375
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Korentz Jacek

• University of Zielona Góra

autor

Jurczak Robert

• West Pomeranian University of Technology in Szczecin
• General Directorate for National Roads and Motorways (GDDKiA) Branch in Szczecin

autor

Szmatuła Filip

• General Directorate for National Roads and Motorways (GDDKiA) Branch in Szczecin

Bibliografia

• 1. Ł. Machniak, W. Kozioł, Kruszywa alternatywne - baza zasobowa i kierunki wykorzystania w budownictwie, Kruszywa, 4/2014, 28-33 (2014).
• 2. S. Góralczyk, D. Kukielska, Kruszywa pomiedziowe a naturalne - które lepsze?, Kruszywa, 1/2010, 39-44 (2010).
• 3. A. Duszyński, W. Jasiński, A. Pryga-Szulc, Ocena i wykorzystanie kruszywa z pomiedziowego żużla granulowanego do mieszanek gruntowo-kruszywowych, Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego, 469, 85-92 (2017).
• 4. P. Gembal, Kruszywa z żużla powstającego przy produkcji miedzi i możliwości ich wykorzystania w świetle wymagań ochrony środowiska, Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych, 27, 85-94 (2016).
• 5. K.S-Jabri, A.S. Al-Saidy, R. Taha, Effect of copper slag as a fine aggregate on the properties on cement mortar and concrete, Constr. Build. Mater. 25, 933-938 (2011).
• 6. P.S. Ambily, C. Umarani, K. Ravisankar, P.P. Prem, B.H. Bharatkumar, N.R. Iyer, Studies on ultra-high performance concrete incorporating copper slag ad fine aggregate, Constr. Build. Mater., 77, 233-240 (2015).
• 7. Anbarasan, uthaya Banu, Replacing river sand with granulated copper slag in cement, Int. J. Sci. Eng. Res. 7(5), 1415-1423 (2016).
• 8. Z.K. Sambhaji, P.B. Autade. Effect of copper slag as a fine aggregate on properties of concrete, Int. Res. J. Eng. Techn. 3(6), 410-414 (2016).
• 9. A. Shyam, A. Anwar, S.A. Ahmad, Experimental study on the behavior of copper slag as partial replacement of fine aggregate, Int. J. Res. Appl. Sci. Eng. Techn. 5 (IV), 1465-1474 (2017).
• 10. R.S. Edwin, M. De Schepper, E. Gruyaert, N. De Belie, Effect of secondary copper slag as cementitious material in ultra-high performance mortar, Constr. Build. Mater. 119, 31-44 (2016).
• 11. C. Shi, J. Qian, High performance cementing materials from industrial slags - a review, Resour. Conserv. Recy. 29, 195-207 (2000).
• 12. A.M. Rashad, A brief review on blast-furnace slag and copper slag as fine aggregate in mortar and concrete based on Portland cement, Reviews on Advanced Materials Science, 44, 221-237 (2016).
• 13. Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 30 maja 2000 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogowe obiekty inżynierskie i ich usytuowanie (Dz. U. 2000 nr 63 poz. 735 wraz z późniejszymi zmianami).
• 14. A. Gołda, S. Kaszuba, Nasiąkliwość betonu - wymagania a metody badawcze, Cement Wapno Beton, 14, 308-313 (2009).
• 15. P. Kamiński, Wpływ nasiąkliwości na trwałość betonu cementowego, Materiały Budowlane, 495, 102-103 (2013).