Właściwości alkalicznie aktywowanych wałowanych betonów żużlowych wytwarzanych z kruszyw odpadowych

Gök, Saadet Gökçe; Kilic, Ismail; Sengul, Ozkan

doi:10.32047/CWB.2021.26.4.7

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Właściwości alkalicznie aktywowanych wałowanych betonów żużlowych wytwarzanych z kruszyw odpadowych

Autorzy

Gök Saadet Gökçe , Kilic Ismail , Sengul Ozkan

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

http://www.cementwapnobeton.pl/

Identyfikatory

DOI

10.32047/CWB.2021.26.4.7

Warianty tytułu

Properties of alkali-activated roller compacted concretes produced from waste aggregates

Języki publikacji

PL EN

Abstrakty

Zużycie energii i emisja dwutlenku węgla podczas produkcji cementu powoduje potrzebę poszukiwania alternatywnych materiałów budowlanych. Istnieje coraz większe zapotrzebowanie na bardziej przyjazne dla środowiska, bardziej ekonomiczne, trwałe i wytrzymałe materiały. Badania nad recyklingiem odpadów w budownictwie przyczyniają się do zaspokojenia tej potrzeby. W tych badaniach opracowano nowy materiał, który umożliwia ponowne wykorzystanie odpadów, przy użyciu znanych technik. Beton wałowany zagęszczony walcem, aktywowany alkaliami, został wyprodukowany z recyklingu gruboziarnistych kruszyw i zbadano właściwości mechaniczne tego materiału. Celem tych doświadczeń było uzyskanie materiału konstrukcyjnego składającego się z odpadów lub produktów ubocznych. Stosowano zmielony granulowany żużel wielkopiecowy aktywowany krzemianem sodu i 10 – molowym roztworem wodorotlenku sodu. Stosunek Na2SiO3/NaOH w roztworze aktywatora wynosił 2,5. Grube kruszywa uzyskano z odpadów betonu wałowanego i wyprodukowano materiał przyjazny dla środowiska, bez użycia cementu. Ponieważ beton wałowany jest wytwarzany z bardzo gęstą konsystencją w porównaniu do betonu konwencjonalnego, ilość zastosowanego aktywatora jest niewielka, co zapewnia korzyści środowiskowe i ekonomiczne. Wytrzymałość na ściskanie kostkowych próbek betonu wałowanego zbadano po 7 i 28 dniach. Mieszanki wykonane z żużla wielkopiecowego aktywowanego alkaliami uzyskane w tych badaniach i zagęszczonego w trakcie wałowania, osiągnęły wytrzymałość na ściskanie większą od betonu z cementu portlandzkiego. Określono również gęstość, całkowitą absorpcję wody, prędkość impulsu ultradźwiękowego i moduł sprężystości tego betonu.

The energy consumption and the release of carbon dioxide during cement production require the search for alternative building materials. There is an increasing need for more environmentally friendly, more economical, durable and high-strength materials. Studies on recycling of waste materials in construction contribute to meeting this need. In this study, a new material that allows reuse of wastes was produced using known materials and techniques. Alkali-activated roller compacted concrete [AARCC] was produced with recycled coarse aggregates and the mechanical properties of this material were investigated. In this experimental study, the objective was to produce an alternative construction material composed of waste or by-products. Ground granulated blast furnace slag [GGBFS] was activated with a sodium silicate [Na2SiO3] and 10 M sodium hydroxide [NaOH] solution. The Na2SiO3/NaOH ratio was 2.5 in the activator solution. The coarse aggregates were obtained from roller compacted concrete (RCC) wastes and an environmentally friendly material was produced without using any cement. As a roller compacted concrete is produced with a very dry consistency compared to conventional concrete, the amount of activator used is low, which provides environmental and economic benefits. The compressive strengths of the cube RCC specimens were determined at the ages of 7 and 28 days. Using the mix proportions designed in this study, it was found that the compressive strengths of alkali-activated RCCs were higher than roller compacted Portland cement concrete having high dosage of cement. Unit mass, total water absorption, ultrasonic pulse velocity [UPV], and modulus of elasticity of alkali-activated RCCs were also determined.

Słowa kluczowe

aktywacja alkaliami żużel wielkopiecowy właściwości mechaniczne beton wałowany kruszywo odpadowe

alkali-activation blast furnace slag mechanical properties roller compacted concrete waste aggregate

Wydawca

Fundacja Cement, Wapno, Beton

Czasopismo

Cement Wapno Beton

Rocznik

2021

Tom

R. 26, nr 4

Strony

352--363

Opis fizyczny

Bibliogr. 35 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Gök Saadet Gökçe

saadet.gokce.gok@klu.edu.tr

Kirklareli University, Faculty of Engineering, Department of Civil Engineering, Kayali Campus, Kirklareli, Turkey

autor

Kilic Ismail

Kirklareli University, Faculty of Engineering, Department of Civil Engineering, Kayali Campus, Kirklareli, Turkey

autor

Sengul Ozkan

Istanbul Technical University, Faculty of Civil Engineering, Department of Civil Engineering, ITU Ayazaga Campus, Maslak, Istanbul, Turkey

Bibliografia

1. Portland Cement Association, USA Cement Industry Annual Yearbook. 62. (2016).
2. CEMBUREAU, Activity Report 2017 of The European Cement Association. (March), 1-48. (2017). Retrieved from www.cembureau.eu
3. R. M. Andrew, Global CO2 emissions from cement production. Earth Syst. Sci. Data 10(4), 195-217 (2018).
4. J. G. J. Olivier, J. A. H. W. Peters, Trends in global CO2 and total greenhouse gas emissions: 2018 report. PBL Netherlands Environmental Assessment Agency. (December). (2018). Retrieved from <https://www.pbl.nl/en/publications/trends-in-global-co2-and-total-greenhouse-gasemissions-2018-report>
5. N. Arioglu, D. D. Hatipoglu, M. O. Arioglu-Salmona, E. Arioglu, Investigation of concrete industry in the concept of sustainability. (in Turkish), (2002). Retrieved from <https://yapimerkezi.com.tr/PdfDosyalari/ebdb652b-b1d9-4d19-af20-c28ded302fbd-7a5c3811-1160-4f5f-8669-beb507c87990.pdf>,date retrieved 10.02.2020
6. R. Drochytka, Z. Dufek, M. Michalčíková, J. Hodul, Study of possibilities of using special types of building and demolition waste in civil engineering. Period. Polytech. Civil Eng. 64(1) 304-314 (2020).
7. K. H. Yang, J. K. Song, K. I. Song, Assessment of CO2 reduction of alkali-activated concrete. J. Clean. Prod. 39, 265-272. (2013).
8. ASTM C131 / C131M-14, Standard test method for resistance to degradation of small-size coarse aggregate by abrasion and impact in the Los Angeles machine (2006).
9. General Directorate of Highways of Turkey, Highway technical specifications, General Directorate of Highways of Turkey; Ankara, Turkey. (2006).
10. TS 706 EN 12620+A1, Aggregates for concrete, Turkish Standards Institution; Ankara. (2009).
11. A. M. Neville, Properties of Concrete, Longman 981-4053-56-2, by Pearson Education Asia. 2000.
12. TS EN 15167-1, Ground granulated blast furnace slag for use in concrete, mortar and grout - Part 1: Definitions, specifications and conformity criteria, Turkish Standards Institution; Ankara. (2006).
13. Unye Cement, http://www.unyecimento.com.tr/documents/bolu-ogutulmus-yuksek-fi in-curufle.html, date retrieved 03.02.2020.
14. Koray Chemical Company, https://www.koraykimya.com/sodyum-silikat, date retrieved 03.02.2020
15. ASTM C 1435, Standard Practice for Molding Roller-Compacted Concrete in Cylinder Molds Using a Vibrating Hammer, American Society for Testing and Materials, (2014).
16. TS EN 12390-3, Testing hardened concrete-Part 3: Compressive strength of test specimens, Turkish Standards Institution; Ankara. (2003).
17. BS EN 772-11, Methods of Test for Masonry Units Part 11: Determination of Water Absorption of Aggregate Concrete, Manufactured Stone and Natural Action and the Initial Rate of Water Absorption of Clay Masonry Units, BSI Stand. Publ.; London, UK. (2011).
18. Proceq, https://www.proceq.com/uploads/tx_proceqproductcms/import_data/files/Pundit%20 PL-2_Sales%20Flyer_English_high.pdf, date retrieved 07.11.2019
19. ACI Committee 207.5R-99, Roller-compacted mass concrete, ACI Committee Report. (1999).
20. P. Delhez, X. Willem, F. Michel, L. Courard, “Use of concrete recycled aggregates in roller compacted concrete”, in: Vazquez E, Hendriks ChF, Jansen GMT. Proceedings of an International RILEM Conference on Use of Recycled Materials in Buildings and Structures. RILEM, 675-683 (2004).
21. G. Durmus, O. Simsek, M. Dayi, “Effect of recycled coarse aggregates on concrete properties”, J. Fac. Eng. Arch. Gazi Univ. 24(1), 183-189 (in Turkish) (2009).
22. H. Dilbas, O. Cakir, Enhancement of recycled aggregate concrete properties with mechanical grinding method. Hazir Beton, March-April 2018, 80-86 (in Turkish) (2018).
23. F. Debieb, L. Courard, S. Kenai, R. Degeimbre, Roller compacted concrete with contaminated recycled aggregates. Constr. Build. Mater. 23, 3382–3387 (2009).
24. J. R. Berry, S. D. Tayabji, Report on Roller-Compacted Concrete Pavements, 95, 1-32. (2001).
25. S. Frondistou-Yannas, Waste concrete as aggregate for new concrete. ACI J. 78, 373-376. (1977).
26. M. Etxeberria, E. Vázquez, A. Marí, M. Barra, Influence of amount of recycled coarse aggregates and production process on properties of recycled aggregate concrete. Cem. Concr. Res. 37, 735-742 (2007).
27. C. Demirel, O. Simsek, The usability of C30 class waste concrete as recycled aggregate in concrete”, Selcuk Univ. J. Eng. Sci. Tech., 2(2), (in Turkish) (2014).
28. ASTM C 597, Standard Test Method for Pulse Velocity Through Concrete (2002).
29. S. D. Wang, K. L. Scrivener, Hydration products of alkali activated slag cement. Cem. Concr. Res. 25(3), 561-571 (1995).
30. W. Jiang, M. R. Silsbee, , D. M. Roy, Alkali activation reaction mechanism and its influences on microstructure of slag cement. Proc. 10th ICCC Göteborg, 3, 3ii100, (1997).
31. I. G. Richardson, The nature of C-S-H in hardened cements. Cem. Concr. Res. 29(8), 1131-1147. (1999).
32. I. G. Richardson, A. R. Brough, G. W. Groves, C. M. Dobson, The characterization of hardened alkali-activated blast furnace slag pastes and the nature of the calcium silicate hydrate (C-S-H) phase. Cem. Concr. Res. 24(5), 813-829 (1994).
33. S. Marinkovic, V. Radonjanin, M. Malesev, I. Ignjatovic, Comparative Environmental Assessment of Natural and Recycled Aggregate Concrete. Waste Manag. 30, 2255-2264. (2010).
34. A. Gruskovnjak, B. Lothenbach, L. Holzer, R. Figi, F. Winnefeld, “Hydration of alkali-activated slag: comparison with ordinary Portland cement”, Adv. Cem. Res. 18(3), 119-128 (2006).
35. M. Etxeberria, E. Vázquez, A. R. Marí, Microstructure analysis of hardened recycled aggregate concrete. Mag. Concr. Res. 58, 683-690 (2006).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-ab076ccd-8538-4933-9d36-029c23b5d29b