Effect of foundry sand and mineral admixtures on mechanical properties of concrete

• Autorzy: Sastry G. K. , Ravitheja A. , Reddy C. S.

Identyfikatory

DOI

10.2478/ace-2018-0008

Warianty tytułu

PL

Wpływ piasku odlewniczego i domieszek mineralnych na właściwości mechaniczne betonu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Foundry sand waste can be utilized for the preparation of concrete as a partial replacement of sand. The strength properties of M25 grade concrete are studied with different percentages of replacement of fine aggregates by foundry sand at 0%, 10%, 20%, 30%, 40%, and 50%. The optimum percentage of foundry sand replacement in the concrete corresponding to maximum strength will be identified. Keeping this optimum percentage of foundry sand replacement as a constant, a cement replacement study with mineral admixtures such as silica fume (5%, 7.5%, 10%) and fly ash (10%, 15%, 20%,) is carried out separately. The maximum increase in strength properties as compared to conventional concrete was achieved at 40% foundry sand replacement. Test results indicated that a 40% replacement of foundry sand with silica fume showed better performance than that of fly ash. The maximum increase in strengths was observed in a mix consisting of 40% foundry sand and 10% silica fume. SEM analysis of the concrete specimens also reveals that a mix with 40% foundry sand and 10% silica fume obtained the highest strength properties compared to all other mixes due to the creation of more C-H-S gel formations and fewer pores.

PL

Ze względu na swoją przewodność cieplną, piasek jest używany od wieków jako materiał formierski w przemyśle odlewniczym wykorzystującym metale żelazne i nie żelazne. Odlewnie z powodzeniem wielokrotnie przetwarzają i ponownie wykorzystują piasek. Jeśli piasek nie może być ponownie użyty w odlewni, wówczas jest on usuwany z odlewni i określany jako ZUŻYTY PIASEK ODLEWNICZY (UFS) lub ODPADOWY PIASEK ODLEWNICZY (WFS). Takie odpady zużytego piasku odlewniczego mogą być wykorzystywane w procesie przygotowywania betonu w ramach częściowej wymiany piasku. W celu zbadania możliwości wykorzystania zużytego piasku odlewniczego jako częciowego zamiennika dla drobnego kruszywa, przeprowadzono badanie eksperymentalne. Właściwości wytrzymałościowe, takie jak wytrzymałość na ściskanie, wytrzymałość na rozciąganie i wytrzymałość na zginanie betonu klasy M25 są badane z zastosowaniem różnego procentowego zastąpienia drobnego kruszywa zużytym piaskiem odlewniczym, przy wartościach 0%, 10%, 20%, 30%, 40% i 50%. Określona zostanie optymalna zawartość procentowa zużytego piasku odlewniczego w betonie, odpowiadająca maksymalnej wytrzymałości. W celu utrzymania takiej optymalnej zawartości procentowej w odniesieniu do takiej wymiany zużytego piasku odlewniczego przeprowadzane są badania wymiany cementu z domieszkami, takimi jak popiół lotny (10%, 15%, 20%) oraz pył krzemionkowy (5%, 7,5%, 10%), oddzielnie dla właściwości wytrzymałościowych betonu. W ramach powyższych badań, określono maksymalną wytrzymałość betonu odpowiadającą wymianie pyłu krzemionkowego i popiołu lotnego. Zaobserwowano, że maksymalny wzrost właściwości wytrzymałościowych w porównaniu do konwencjonalnego betonu został osignity przy 40% zastpieniu zuytego piasku odlewniczego. Maksymalny wzrost wytrzymałości zaobserwowano w mieszaninie składającej się z 40% piasku odlewniczego z 10% zawartością pyłu krzemionkowego. Analiza SEM próbek betonu pokazuje również, że mieszanina z 40% zawartością piasku odlewniczego oraz 10% zawartością pyłu krzemionkowego uzyskała najwyższe właściwości wytrzymałościowe w porównaniu do wszystkich innych mieszanin, ze względu na tworzenie większej ilości form żelowych C-H-S i mniejszej ilości porów.

Słowa kluczowe

EN

foundry sand; fly ash; silica fume; strength properties; SEM analysis

PL

piasek odlewniczy; popiół lotny; pył krzemionkowy; właściwości wytrzymałościowe; analiza SEM

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 64, nr 1
• Strony: 117--131
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Sastry G. K.

• G. Pulla Reddy Engineering College, Kurnool, Andhra Pradesh, India

autor

Ravitheja A.

• Civil Engineering Department, G. Pulla Reddy Engineering College, Kurnool, Andhra Pradesh, India

autor

Reddy C. S.

• G. Pulla Reddy Engineering College, Kurnool, Andhra Pradesh, India

Bibliografia

• 1. Rafat Siddique, Geert de Schutter, Albert Noumowe, “Effect of used-foundry sand on the mechanical properties of concrete”, Elsevier, Construction and Building Materials 23: 976–980,2009.
• 2. J. M. Khatib, S.Baig, A Bougara and C Booth, “Foundry sand utilization in concrete production”, Second International Conference on Sustainable Construction Materials and Technologies, 01:4507-1490.
• 3. Khatib.J.M, Baig.B, Menadi.B, Kenai.S, “Waste foundry sand usage in concrete”, INVACO2, Morocco-Rabat, 23- 25, 2011.
• 4. Kumbhar P.D. and Usharani S.Sangar, “Experimental study of mechanical properties of concrete blended with used foundry sand”, Global Journal Engineering and Applied Sciences, 12: 2249-2631, Pg.122-126,2011.
• 5. M. Ranjitham, B Piranesh, A.Vennila, “Experimental investigation on high-performance concrete with partial replacement of fine aggregate by foundry sand with cement by mineral admixture”, International Journal of Advanced Structures and Geotechnical Engineering 03: 2319-5347, 2014.
• 6. Jay Pandya, Ankur Bogayata, “Experimental Study on Durability of Concrete Containing Slag and Foundry sand”. International Journal of Scientific Research & Development, Vol. 3, (03),2015.
• 7. C.G.Konapure and D.J.Ghanate, “Effect of Industrial Waste Foundry Sand as Fine Aggregate on Concrete”. International Journal of Current Engineering and Technology, 5(4),2015.
• 8. N. Gurumoorthy, K. Arunachalam, “The micro and mechanical behaviour of Treated Used Foundry Sand concrete”, Construction and Building Materials, Volume 123; 184–190,2016.
• 9. Pranita Bhandari, Dr.K. M. Tajne, “Use of Foundry Sand in Conventional Concrete”, International Journal of Latest Trends in Engineering and Technology,3( 3),2016.
• 10. Jayanthi Singaram and Radhika Kowsik, “Assessment of strength and durability of bagasse ash and Silica fume concrete”. Computers and Concrete, 17(6),2016.
• 11. Mahdi Mahdikhani and Ali Akbar Ramezanianpour, “Mechanical properties and durability of self-consolidating cementitious materials incorporating nano Silica and Silica Fume”. Computers and Concrete, 2(14),2016.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).