Wpływ żużla pomiedziowego na właściwości mechaniczne i wytrzymałość różnych betonów

Velumani, M.; Kumar, K. Nirmal

doi:10.32047/CWB.2021.26.2.10

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Wpływ żużla pomiedziowego na właściwości mechaniczne i wytrzymałość różnych betonów

Autorzy

Velumani M. , Kumar K. Nirmal

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

http://www.cementwapnobeton.pl/

Identyfikatory

DOI

10.32047/CWB.2021.26.2.10

Warianty tytułu

Effect of copper slag on mechanical and durability aspects for different strength concretes

Języki publikacji

PL EN

Abstrakty

W pracy zbadano wpływ żużla pomiedziowego na właściwości mechaniczne i wytrzymałość mieszanek betonowych o normalnej wytrzymałości [BNW] betonu o wysokiej wytrzymałości [BWW] i betonu ultra wysokowytrzymałego [BUWW]. Żużlem pomiedziowym, który jest produktem ubocznym z produkcji miedzi, zastępuje się kruszywo drobne w różnych proporcjach. Z badań wynika, że wytrzymałość na ściskanie ulega znacznej poprawie w przypadku zastąpienia do 60% kruszywa drobnego tym żużlem, we wszystkich mieszankach. Ponadto stwierdzono, że nawet całkowite zastąpienie kruszywa drobnego żużlem pomiedziowym zwiększa wytrzymałość na ściskanie i jest ona większa niż w przypadku mieszanki wzorcowej. Badania wytrzymałości, szybki pomiar penetracji chlorków, badanie sorpcji i nasiąkliwości wykazały znaczną odporność na penetrację chlorków, sorpcję i nasiąkliwość. Przyczynę znacznej poprawy wytrzymałości na ściskanie i trwałości betonu można przypisać zarówno aktywności pucolanowej tego żużla, jak i efektowi wypełniacza matrycy cementowej.

In the present study, the effect of copper slag on mechanical properties and durability aspects for Normal Strength Concrete [NSC], High Strength Concrete [HSC] and Ultra-High Strength Concrete [UHSC] mixes have been investigated. Copper slag, which is the by-product discharged from the copper manufacturing industry is replaced by fine aggregate in different proportions. It is observed from the studies that compressive strength has been significantly improved up to 60% replacement of fine aggregate by copper slag for all the mixes. Further, it is noted that even with 100% replacement of fine aggregate by copper slag, the compressive strength is higher than for the control mix. Durability studies such as rapid chloride penetration test, water sorptivity test and water absorption test showed significant resistance to chloride penetration, sorptivity and water absorption. The reason for significant improvement in compressive strength and durability aspects could be attributed to both pozzolanic activity and filler effect over the cementitious matrix effectively.

Słowa kluczowe

żużel pomiedziowy faza cementowa gospodarka odpadami wytrzymałość beton

copper slag cement phase cementitious mineral waste management durability properties concrete

Wydawca

Fundacja Cement, Wapno, Beton

Czasopismo

Cement Wapno Beton

Rocznik

2021

Tom

R. 26, nr 2

Strony

156--166

Opis fizyczny

Bibliogr. 39 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Velumani M.

mvelumani84@gmail.com

K.S.Rangasamy College of Technology, Tiruchengode, India

autor

Kumar K. Nirmal

Kongu Engineering College, Perundurai, India

Bibliografia

1. Alpa, H.Deveci, Utilization of flotation wastes of copper slag as raw material in cement production. J. Hazard. Mater. 159(2-3), 390-395 (2008). https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2008.02.056.
2. A.M. Arino, B. Mobasher, Effect of copper slag on the strength, and toughness of cementitious mixtures, ACI Mater. J. 96(1), 68-75 (1999). https://doi.org/10.14359/430
3. ASTM C618-99, Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use in Concrete. ASTM International, 1999.
4. T. Ayano, O. Kuramoto, K. Sakata, Concrete with Copper Slag Fine Aggregate. J. Soc. Mat. Sci. Japan 49(10), 1097-1102 (2000).
5. T. Ayano, K. Sakata, Durability of concrete with copper slag fine aggregate. Proc. 5th CANMET/ACI Int. Conf. Durability of Concrete. ACI Sp. Publ. SP-192, 141-158 (2000).
6. K. Al Jabri, Makoto Hisada, Copper slag as sand replacement for high performance concrete. Cem. Concr. Comp. 31(7), 483-488 (2009) https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2009.04.007
7. K. Al Jabri, R. Taha, M. Al-Ghassani, Use of copper slag and cement by-pass dust as cementitious materials. Cem. Concr. Aggreg. 24, 7-12 (2005).
8. K.S. Al Jabri, H. Abdullah, T. Ramzi, Effect of copper slag and cement by-pass dust addition on mechanical properties of concrete. Constr. Build. Mater. 20(5), 322-33 (2006). https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2005.01.020.
9. K.S. Al Jabri, R.A. Taha, A.S. Al Hashmi, Effect of copper slag as a fine aggregate on the properties of cement mortars and concrete. Constr. Build. Mater. 25(5), 933-938 (2011). https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.06.090.
10. K.S. Al Jabri, H. Makoto, H.A. Abdulla, S.K. Aloraini, Performance of high strength concrete made with copper slag as a fine aggregate. Constr. Build. Mater. 23(6), 2132-2140 (2009). https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2008.12.013.
11. L. Massidda, U. Sanna, E. Cocco, P. Meloni, High pressure steam curing of reactive-powder mortars, ACI SP200-27, 200, 447-64 (2001)
12. A.K. Biswas, W.G. Davenport, Extractive metallurgy of copper. Pergamon Press, 2002.
13. O. Burgos-Montes, M.M. Alonso, F. Puertas, Viscosity and water demand of limestone- and fly ash-blended cement pastes in the presence of superplasticisers. Constr. Build. Mater. 48, 417-423 (2013). https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.07.008.
14. S. Caijun, M. Christian, B. Ali, Utilization of copper slag in cement and concrete. Resour. Conserv. Recyc. 52, 1115-1120 (2008). https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2008.06.008.
15. S. Caliskan, A. Behnood, Proc. 7th Int. Conf. Concrete Technology in Developing Countries, Malaysia, 91-98 (2004).
16. Y.W. Chan, S.H. Chu, Effect of silica fume on steel fiber bond characteristics in reactive powder concrete. Cem. Concr. Res. 34, 1167-1172 (2004). https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2003.12.023.
17. P. Goltermann, V. Johansen, L. Palbol, Packing of aggregate an alternative tool to dertermine the optimal aggregate Mix. ACI Mater. J. 94(5), 435-443 (1997).
18. G. Guvensoy, F. Bayramov, A. Ilki, C. Sengül, M.A. Tasdemir, A.N. Kocatürk, M. Yerlikaya, Int. Symp. Ultra High Performance Concrete, 13, 649-60 (2004).
19. S.H. Han, J.K. Kim, Y.D. Park, Prediction of compressive strength of fly ash concrete by new apparent activation energy function. Cem. Concr. Res. 33(7), 965-71 (2003). https://doi.org/10.1016/S0008-8846(03)00007-3.
20. P. Gorai, R.K. Jana, Premchand, Characteristics and utilisation of copper slag - a review. Resour. Conserv. Recy. 39(4), 299-313 (2003). https://doi.org/10.1016/S0921-3449(02)00171-4.
21. J. Deja, J. Malolepszy, Proc. 3rd Int. Conf. The use of Fly-Ash, Silica Fume, Slag and Natural Pozzolans in Concrete, SP-114, Norway. ACI, 1547-1561 (1989).
22. E. Douglas, P.R. Mainwaring, Hydration and pozzolanic activity of nonferrous slags. Am. Ceram. Soc. Bull. 64, 700-706 (1985).
23. M. Khanzadi, A. Behnood, Mechanical properties of high-strength concrete incorporating copper slag as coarse aggregate. Constr. Build. Mater. 23(6), 2183-2188 (2009). https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat. 2008.12.005.
24. M.G. Lee, Y.C. Wang, C.T. Chiu, A preliminary study of reactive powder concrete as a new repair material. Constr. Build. Mater. 21(1), 182-189 (2007). https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2005.06.024.
25. M.A. Mannan, C. Ganapathy, Concrete from an agricultural waste-oil palm shell (OPS). Build Environ. 39(4), 441-418 (2004). https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2003.10.007.
26. P. Shanmuganathan, P. Lakshmipathiraj, S. Kumar, A. Sumathy, S. Srikanth, Stability of copper smelter slag in sea water. Environ. Prog. Sustain. 31(1), 68-76 (2012). https://doi.org/10.1002/ep.10523.
27. C.J. Shi, C. Meyer, A. Behnood, Utilization of copper slag in cement and concrete. Resour. Conserv. Recy. 52(10), 1115-1120 (2008). https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2008.06.008.
28. K. Hwang, T. Noguchi, F. Tomosawa, Prediction model of compressive strength development of fl y-ash concrete. Cem. Concr. Res. 34(12), 2269-76 (2004). https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2004.04.009.
29. C.L. Hwang, J.C. Laiw, Properties of concrete using copper slag as a substitute for fine Aggregate. Proc. 3rd Int. Conf. Fly Ash, Silica Fume, Slag, and Natural Pozzolans in Concrete, 114, 1677-96 (1989).
30. S. Khalifa, K. AlJabri, H. Makoto, K. Salem, H. Abdullah, Copper slag as sand replacement for high performance concrete. Cem. Concr. Comp. 31(7), 483-488 (2008). https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2009.04.007.
31. F. Li, J. Fuzhou Univ. (Nat. Sci. Ed.), 27, 59-62 (1999).
32. L. Zong, J. Qingdao Inst. Archit. Eng. 24, 20-22 (2003).
33. M. Shoya, S. Nagataki, F. Tomosawa, S. Sugita, Y. Tsukinaga, Freezing and thawing resistance of concrete with excessive bleeding and its improvement. Proc. 4th CANMET/ACI Int. Conf. Durability of Concrete, 170, 879-98 (1987).
34. N. Miura, N. Takeda, R. Chikamatsu, S. Sogo, Application of super workable concrete to reinforced concrete structures with difficult construction conditions. Proc. ACI SP, 140, 163-86 (1993).
35. T.Y. Tu, Y.Y. Chen, C.L. Hwang, Properties of HPC with recycled aggregates. Cem. Concr. Comp. 36(5), 943-50 (2006). https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2005.11.022.
36. E. Shaheen, N. Shrive, Optimization of mechanical properties and durability of reactive powder concrete. ACI Materials Journal, 103, 444-51 (2006).
37. N. Mingzhe, Y.C. Ziruo, Z. Shuaiquan, L. Liang, Fatigue properties of RPC under cyclic loads of single-stage and multi-level amplitude. J. Wuhan Univ. Techn. Mater. Sci. 25, 167-173 (2010). https://doi.org/10.1007/s11595-010-1167-8.
38. P. Richard, M.H. Cheyrezy, ACI SP 144, 24, 507-18 (1994).
39. P. Richard, M.H. Cheyrezy, Composition of reactive powder concretes. Cem. Concr. Res. 25(7), 1501-1511 (1995). https://doi.org/10.1016/0008-8846(95)00144-2.

Uwagi

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

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-acda81df-9c7f-4215-bb55-1d12e777c0bf