Wpływ częściowej zamiany cementu zużytym katalizatorem z krakingu katalitycznego na wytrzymałość na zginanie i ściskanie zapraw cementowych bez dodatku i z dodatkiem superplastyfikatora

• Autorzy: Janowska-Renkas Elżbieta , Cisiński Michał , Niewiadomski Paweł

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.6405

Warianty tytułu

EN

The impact of partial substitution of cement with spent fluid catalytic cracking catalyst on flexural and compressive strength of cement mortars without and with the addition of superplasticizer

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań wpływu zużytego katalizatora z krakingu katalitycznego pochodzącego z polskiej rafinerii ropy naftowej, stosowanego jako częściowy zamiennik cementu (w ilości 20, 40, 60 i 80% mas. cementu) w spoiwie na wytrzymałość mechaniczną zapraw cementowych, przygotowanych bez udziału i z udziałem superplastyfikatora. Wykazano, że zastąpienie 20% mas. cementu zużytym katalizatorem zwiększyło wytrzymałość na ściskanie zapraw bez superplastyfikatora i z superplastyfikatorem odpowiednio o 16,7% i 24,4% oraz nie pogorszyło wytrzymałości na zginanie próbek przygotowanych z użyciem superplastyfikatora. Wraz ze zwiększeniem ilości zużytego katalizatora (powyżej 40% mas. cementu) obserwowano spadek wytrzymałości badanych zapraw. Wskazuje to, że zużyty katalizator z krakingu katalitycznego może być obiecującym materiałem jako zamiennik cementu w zaprawach cementowych, jeśli zastosowano go w mniejszych ilościach (do 40%).

EN

This paper presents the results of a study of the effect of spent catalytic cracking catalyst derived from polish oil refinery used as a partiaI replacement of cement (in the amount of 20, 40, 60 and 80% of cement mass) in the binder on the mechanical strength of cement mortars, prepared without and with superplasticizer. It was shown that the replacement of 20% of cement, by mass, with spent catalyst increased the compressive strength of mortars without and with superplasticizer dosage by 16.7% and 24.4%, respectively, and did not deteriorate the flexural strength of samples prepared with superplasticizer. With the increasing amount of spent catalyst (above 40% by weight of cement), a decrease in the strength of mortars was observed. This indicates that spent catalyst from catalytic cracking might be a promising material as a binder replacement in cementitious composites when used in smaller amounts (less than 40%).

Słowa kluczowe

PL

katalizator zużyty; kraking katalityczny; cement; rozwój zrównoważony

EN

spent catalyst; catalytic cracking; cement; sustainable development

• Wydawca: Fundacja Polskiego Związku Inżynierów i Techników Budownictwa
• Czasopismo: Inżynieria i Budownictwo
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 80, nr 4
• Strony: 202--206
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Janowska-Renkas Elżbieta

• Politechnika Opolska, Wydział Budownictwa i Architektury

• https://orcid.org/0000-0002-1877-6216

autor

Cisiński Michał

• Politechnika Opolska, Wydział Budownictwa i Architektury

• https://orcid.org/0009-0005-0614-9820

autor

Niewiadomski Paweł

• Politechnika Wrocławska, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego

• https://orcid.org/0000-0002-0646-3036

Bibliografia

• [1] Hajek P.: (2017). Concrete structures for sustainability in a changing world. Procedia Engineering, 171, 207-214.
• [2] Chang Z., Long G., Xie Y., Zhou J.L.: (2022). Recycling sewage sludge ash and limestone for sustainable cementitious material production. Journal of Building Engineering, 49, 104035.
• [3] Vargas J., Halog A.: (2015). Effective carbon emission reductions from using upgraded fly ash in the cement industry. Journal of Cleaner Production, 103, 948-959.
• [4] Zajac M., Skibsted J., Durdzinski P., Bullerjahn F., Skocek J., Haha M.B.: (2020). Kinetics of enforced carbonation of cement paste. Cement and Concrete Research, 131, 106013.
• [5] Alonso-Fariñas B., Rodríguez-Galán M., Arenas C., Torralvo F.A., Leiva C.: (2020). Sustainable management of spent fluid catalytic cracking catalyst from a circular economy approach. Waste Management, 110, 10-19.
• [6] Torres Castellanos N., Torres Agredo J.: (2010). Using spent fluid catalytic cracking (FCC) catalyst as pozzolanic addition a review. Ingeniería e investigación, 30(2), 35-42.
• [7] https://raportzintegrowany2015.orlen.pl/pl/odpowiedzialnafirma/odpowiedzialnoscsrodowiskowa.html (dostęp 01.03.24).
• [8] Su N., Fang H.Y., Chen Z.H., Liu F.S.: (2000). Reuse of waste catalysts from petrochemical industries for cement substitution. Cement and Concrete Research, 30(11), 1773-1783.
• [9] Payá J., Monzó J., Borrachero M.V., Velázquez S.: (2013). Cement equivalence factor evaluations for fluid catalytic cracking catalyst residue. Cement and Concrete Composites, 39, 12-17.
• [10] AI-Jabri K., Baawain M., Taha R., AI-Kamyani Z.S., AI-Shamsi K., Ishtieh A.: (2013). Potential use of FCC spent catalyst as partial replacement of cement or sand in cement mortars. Construction and Building Materials, 39, 77-81.
• [11] Tseng Y.S., Huang C.L., Hsu K.C.: (2005). The pozzolanic activity of a calcined waste FCC catalyst and its effect on the compressive strength of cementitious materials. Cement and concrete research, 35(4), 782-787.
• [12] Vaičiukyniené D., Grinys A., Vaitkevičius V., Kantautas A.: (2015). Purified waste FCC catalyst as a cement replacement material. Ceramics-Silikáty, 59(2), 103-108.
• [13] Pacewska B., Wilińska I., Kubissa J.: (1998). Use of spent catalyst from catalytic cracking in fluidized bed as a new concrete additive. Thermochimica acta, 322(2), 175-181.
• [14] Abdolpour H., Niewiadomski P., Sadowski Ł., Chowaniec A.: (2022). Self-compacting ultra-high performance mortars produced with waste catalysts from petrochemical industry: Rheological, mechanical and microstructural properties. Journal of Cleaner Production, 369, 133225.
• [15] Nunes, S., & Costa, C. (2017). Numerical optimization of self-compacting mortar mixture containing spent equilibrium catalyst from oil refinery. Journal of Cleaner Production, 158, 109-121.
• [16] Kondraivendhan B., Bhattacharjee B.: (2016). Strength and w/c ratio relationship of cement based materials through pore features. Materials Characterization, 122, 124-129.