Wpływ dodatku popiołu lotnego wapiennego na przepuszczalność betonów w odniesieniu do mediów agresywnych

• Autorzy: Jóźwiak-Niedźwiedzka D. , Gibas K. , Glinicki M. A. , Nowowiejski G.

Warianty tytułu

EN

Influence of high calcium fly ash on permeability of concrete in respect to aggressive media

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem przeprowadzonych badań była ocena przepuszczalności betonu zawierającego popiół lotny wapienny pochodzący ze spalania węgla brunatnego, w stanie surowym i po dodatkowym domieleniu. W badaniach skoncentrowano się na określeniu wpływu ilości popiołu jako dodatku do betonu na wnikanie mediów agresywnych. Określono podstawowe właściwości mieszanki betonowej oraz wytrzymałość na ściskanie. Oznaczono współczynnik migracji jonów chlorkowych przy nieustalonym ich przepływie, głębokość penetracji wody pod ciśnieniem oraz współczynnik gazoprzepuszczalności betonu. Mikrostrukturę badanych betonów przeanalizowano na cienkich płytkach w mikroskopie polaryzacyjnym do światła przechodzącego. Stwierdzono, że zastąpienie cementu przez dodatek popiołów lotnych wapiennych do betonu w ilości 15% lub 30% przy w/s=0,55 powoduje poprawę ich wodo- i gazoszczelności, z tą jednak różnicą, że do zmniejszenia gazoprzepuszczalności betonu odpowiedniejsze jest stosowanie popiołów domielonych. Niższe wartości współczynnika migracji jonów chlorkowych otrzymano w betonach zawierających popiół lotny wapienny, wzrost w/s zwiększył przenikalność jonów chlorkowych. Analiza obrazów na cienkich szlifach betonowych wykazała, że w miarę wzrostu zawartości popiołu w betonie wzrasta również ilość niespalonych cząstek węgla w matrycy, których wielkość jest zależna od czasu mielenia popiołu.

EN

The subject of the investigation was evaluation of the permeability of concrete made with high calcium fly ash (HCFA) from brown coal combustion. Raw (unprocessed) and additionally grinded HCFA was tested. The influence of HCFA type and content on the concrete resistance against penetration of aggressive fluids and gases was studied. HCFA was used for partial replacement of cement in concrete mix assuming the efficiency factor k = 0.4. The chloride migration coefficient in non-steady diffusion state, the water- and air-permeability as well as the compressive strength of concrete were measured. The evaluation of microstructure of concrete was performed using SEM and optical microscopy in transmitted light on thin sections. It was been found that partial replacement of Portland cement by HCFA (15% or 30%) with water to binder ratio w/b=0.55 increased the resistance of concrete against water and air ingress. The grinding process of HCFA improved the air-impermeability of concrete. For w/b=QA5 the influence of HCFA on the water permeability of concrete was unnoticeable. A significant influence of partial replacement of cement by HCFA on the chloride resistance of concrete was found. The lowest value of the coefficient of chloride migration was obtained for concrete made with HCFA, for higher values of w/b the penetration of the chloride ions increased. Image analysis performed on thin sections revealed an increased content of unburned carbon particles in the matrix for higher HCFA content in concrete. The size of unburned particles was inversely related to the grinding time of HCFA and this could influence the permeability of concrete.

Słowa kluczowe

PL

gazoprzepuszczalność; migracja chlorków; mikrostruktura; popiół lotny wapienny; wodoprzepuszczalność

EN

chloride migration; gas permeability; high calcium fly ash; microstructure; water permeability

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Drogi i Mosty
• Rocznik: 2011
• Tom: nr 3
• Strony: 39--61
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys.

Twórcy

autor

Jóźwiak-Niedźwiedzka D.

autor

Gibas K.

autor

Glinicki M. A.

autor

Nowowiejski G.

• Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN, Warszawa

Bibliografia

• [1] Perraton D., Carles-Gibergues A., Aitcin P. C.: La permeabilite vue par le chercheur. Les betons a hautes performances, Du materiau a l'ouvrage, Sous la direction d'Yves Malier, 1990,263-284
• [2] Śliwiński J., Tracz T.: Metody badania przepuszczalności betonu dla cieczy i gazu. Trwałość betonu. Metody badań właściwości determinujących trwałość materiału w różnych warunkach eksploatacji. II Sympozjum Naukowo-Techniczne „Cement -właściwości i zastosowanie", Kraków 2008, 59 - 76
• [3] Giergiczny Z.: Rola popiołów lotnych wapniowych i krzemionkowych w kształtowaniu właściwości współczesnych spoiw budowlanych i tworzyw cementowych. Seria: Inżynieria Lądowa, Monografia 325, Politechnika Krakowska, Kraków 2006
• [4] Glinicki M.A.: Trwałość betonu w nawierzchniach drogowych. Wpływ mikrostruktury, projektowanie materiałowe, diagnostyka. Seria „S" nr 66. IBDiM, Warszawa 2011
• [5] PN-EN 450-1:2009 Popiół lotny do betonu - Część l: Definicje, specyfikacje i kryteria zgodności
• [6] Papadakis K. G.: Effectof fly ash on Portland cement systems Part II: High-calcium fly ash. Cement and Concrete Research, 30, 2000, 1647 - 1654
• [7] Felekoglu B., Tiirkel S., Kalyoncu H.: Optimization of fineness to maximize the strength activity of high-calcium ground fly ash - Portland cement composites. Con-struction and Building Materials, 23, 5, 2009, 2053 - 2061
• [8] Tsimas S,, Moutsatsou-Tsima A.: High-calcium fly ash as the fourth constituent in concrete: problems, solutions and perspectives. Cement and Concrete Composites, 27,2,2005,231-237
• [9] ASTM C618 (2006) Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use in Concrete
• [10] TismackJ.K., Olek J., Diamond S.: Characterization of high-calcium fly ashes and their potential influence on ettringite formation in cementitious systems. Cement, Concrete, and Aggregate, CCAGDP, 21, 1999, 82 - 92
• [11] Naik T.R., Singh S.S., Hossain M.M.: Properties of high performance concrete systems incorporating large amounts of high-lime fly ash. Construction and Building Materials, 9, 1995, 195-204
• [12] GarbacikA., GiergicznyZ., GlinickiM.A., GołaszewskiJ.. Założenia Projektu Strukturalnego Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka „Innowacyjne spoiwa cementowe i betony z wykorzystaniem popiołu lotnego wapiennego". V Międzynarodowa Konferencja Naukowa „Energia i środowisko w technologiach materiałów budowlanych, ceramicznych, szklarskich i ogniotrwałych", Wydawnictwo Instytut Śląski, Warszawa-Opole 2010, 173 - 185
• [13] PN-EN 12390-3:2009 Badania betonu-Część 3: Wytrzymałość na ściskanie próbek do badania
• [14] NT BUILD 492 (1999) Concrete, mortar and cement-based repair materials: chloride migration coefficient from non-steady-state migration experiments
• [15] NT BUILD 361 (1991) Concrete hardened: water-cement ratio
• [16] Jóźwiak-Niedźwiedzka D., Tucholski Z.: Wiadukt żelbetowy z początków XX wieku - analiza mikrostruktury stuletniego betonu. Drogi i Mosty nr 3/2010, 5 - 19
• [17] Andrade C., Sagrera J.L., Martinez L, Garda M., Zuloaga P.: Monitoring of Concrete Permeability, Carbonation and Corrosion Rates in the Concrete of the Containers of El Cabril (Spain) Disposal. 17th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT 17), Prague 2003
• [18] Chindaprasirt P., Rukzon S., Sińvivatnanon V.: Effect of carbon dioxide on chloride penetration and chloride ion diffusion coefficient of blended Portland cement mortar. Construction and Building Materials, 22, 2008, 1701-1707
• [19] Tsimas S.: Supplementary cementing materials in concrete. Part I: efficiency and de-sign. Cement and Concrete Research, 32, 2002, 1525 - 1532
• [20] Papadakis V.G.: Effect of supplementary cementing materials on concrete resistance against carbonation and chloride ingress. Cement and Concrete Research, 30, 2000, 291 - 299