Estimation of chloride migration coefficient in air-entrained concretes containing fluidized bed combustion fly ash

• Autorzy: Jóźwiak-Niedźwiedzka D.

Warianty tytułu

PL

Ocena współczynnika migracji jonów chlorkowych w betonach zawierających popiół fluidalny

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The objective of this investigation was comparing the penetration of chloride ions in ordinary and air-entrained concretes containing a waste material Fluidized Bed Combustion Fly Ash (FBCFA). All concretes were tested with 15% and 30% cement replacement by FBCFA, with the same water-binder ratio of 0.45. Two kinds of fly ash coming from fluid bed combustion in two power plants in Poland have been used. In this study the rapid chloride permeability test - Nordtest Method BUILD 492 method - was used. The microstructure of the concrete was analyzed on thin polished sections and the measurement of air voids sizes and their distribution, using digital image analysis, was carried on according to PN-EN 480-11:2008. Obtained results have shown a significant influence of partial cement replacement by FBCFA on the chloride ions movements in concrete. It has been found that this kind of addition reduced considerably the chloride ion penetration. The influence of air entrainment on the chloride diffusion coefficients was also measured and it was shown that application of air-entraining admixture for concretes with FBCFA reduce the chloride diffusion coefficient but it should be used with caution.

PL

Celem przedstawionych badan było porównanie stopnia przenikania jonów chlorkowych w betony zarówno nienapowietrzone jak i napowietrzone, zawierające materiał odpadowy jakim jest popiół fluidalny pochodzący z dennego złoża (Fluidized Bed Combustion Fly Ash, FBCFA). Badane betony zawierały 15% lub 30% FBCFA, przy stałym współczynniku wodno-spoiwowym równym 0,45. W badaniach użyto dwa rodzaje popiołu fluidalnego pochodzące ze spalania węgla kamiennego i brunatnego. W przeprowadzonych badaniach zastosowano metodę migracji jonów chlorkowych - Nordtest Metod BUILD 492. Mikrostrukturę betonów analizowano na cienkich szlifach betonowych, natomiast obliczenia dotyczące mikrostruktury porów powietrznych, ich wielkości oraz rozmieszczenia przeprowadzono na zgładach betonowych przy pomocy cyfrowej analizy obrazu wg PN-EN 480-11:2008. Otrzymane wyniki uwidoczniły znaczący wpływ częściowego zastąpienia cementu przez popiół fluidalny na przepływ jonów chlorkowych w betonie. Zauważono, że tego rodzaju dodatek do betonu diametralnie obniża wnikanie jonów chlorkowych do betonu. Badano również wpływ napowietrzenia na wielkość współczynnika migracji jonów chlorkowych. Zastosowanie środków napowietrzających do betonów zawierających popiół fluidalny powoduje obniżenie współczynnika migracji jonów chlorkowych jednak proces napowietrzania powinien być przeprowadzany rozważnie i z dużą uwagą.

Słowa kluczowe

EN

fluidized bed combustion fly ash; pore size distribution; chloride permeability; concrete; durability

PL

popiół fluidalny; rozkład wielkości porów; przenikanie chlorków; beton; trwałość

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 58, nr 1
• Strony: 25--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., il.

Twórcy

autor

Jóźwiak-Niedźwiedzka D.

• Institute of Fundamental Technological Research, Polish Academy of Sciences, Warsaw

Bibliografia

• 1. H. Hou, G. Zhang, Assessment on chloride contaminated resistance of concrete with non-steady-state migration method, Journal of Wuhan University of Technology – Mater. Sci. Ed., 19, 4, December 2004.
• 2. Nordtest Method NT Build 492. Concrete. mortar and cement-based repair materials: Chloride migration coefficient from non-steady-state migration experiments, 1999.
• 3. A.M. Sharfuddin, O. Kayali, W. Anderson, Chloride penetration in binary and ternary blended cement concretes as measured by two different rapid methods, Cement and Concrete Composites 30, 576-582, 2008.
• 4. L. Bertolini, B. Elsner, P. Pedeferri, R. Polder, Corrosion of Steel on Concrete, Prevention, Diagnosis, Repair, Wiley-VCH, pp. 392, 2003.
• 5. A.L.G. Gastaldini, G.C. Isaia, T.F. Hoppe, F. Missau, A.P. Saciloto, Influence of the use of rice husk ash on the electrical resistivity of concrete: A technical and economic feasibility study, Construction and Building Materials, 23, 11, 3411-3419, 2009.
• 6. P. Chindaprasirt, C. Chotithanorm, H.T. Cao, V. Sirivivatnanon, Influence of fly ash fineness on the chloride penetration of concrete, Construction and Building Materials 21, 356-361, 2007.
• 7. W. Chalee, C. Jaturapitakkul, Effects of W/B ratios and fly ash finenesses on chloride diffusion coefficient of concrete in marine environment, Materials and Structures, online, DOI 10.1617/s11527-008-9398-2, 2008.
• 8. D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, Scaling resistance and resistivity of concretes containing fluidized bed combustion fly ash, 3rd International Symposium on Non-Traditional Cement&Concrete, Brno, Czech Republic, 10-13 June 2008, 348-355.
• 9. B. Pacewska, G. Blonkowski, I. Wilińska, Investigations of the influence of different fly ashes on cement hydration, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 86, 1, 179-186, 2006.
• 10. J. Havlica, I. Odler, J. Brandstetr, R. Mikulikova, D. Walther, Cementitious materials based on fluidized bed coal combustion ashes, Non-Traditional Cement and Concrete, 2002, Brno, Czech Republic, 292-305.
• 11. R.E. Conn, K. Sellakumar, A.E. Bland, Utilization of CFB fly ash for construction applications, Proc. 15th Int.Conf. on Fluidized Bed Combustion ASME, 19, 1999.
• 12. M. Zieliński, Effects of FBC fly ash on mechanical properties and durability of concrete, US-Poland Workshop on Diagnostics of Concrete Materials and Structures for Infrastructure Facilities, Warsaw. May 2004, 159-165.
• 13. Y.P. Chugh, A. Patwardhan, S. Kumar, Demonstartion of CFB ash as a cement substitute in concrete pier foundations for photo-voltanic power system at SIUC, World of Coal Ash (WOCA), May 7-10, 2007, Covington, Kentucky, USA, http://www.flyash.info/2007/127chugh.pdf
• 14. M.A. Glinicki, M. Zieliński, Air void system in concrete containing circulating fluidized bed combustion fly ash, Materials and Structures, 41, 4, 681-687, 2008.
• 15. PN-EN 206-1:2003 Concrete – Part 1: Specification performance production and conformity.
• 16. A.T. Horiguchi, N. Saeki, Chloride Penetration into Fiber Reinforced Concrete under Static and Cyclic Compressive Loading, 10DBMC International Conference On Durability of Building Materials and Components, Lyon 17-20 April 2005, http://www.irbdirekt.de/daten/iconda/06059016367.pdf
• 17. N. Lee, Post-demould curing of heat-treated concrete: Necessity or complication? NZS 3101: Part 2. BRANZ Ltd, Judgeford, New Zealand, http://www.branz.co.nz/cms_show download.php?id=57
• 18. PN-EN 480-11:2008, Admixtures for concrete, mortar and grout. Test methods. Determination of air void characteristics in hardened concrete.
• 19. A.M. Brandt et al., Diagnosis of Concrete and High Performance Concrete by Structural Analysis (in Polish), IFTR PAS, Warsaw 2003.
• 20. A. Łagosz, J. Małolepszy, J. Sliwiński, T. Tracz, Utilization of fly-ash from fluidized bed boilers as a mineral additive for concretes (in Polish), 5th Conference „Dni Betonu – Tradycja i Nowoczesność”, Wisła, October 13-15 2008, 719-727.
• 21. Z. Giergiczny, The role of calcium and siliceous fly ash in the formulation of modern binders and cementous material’s properties (in Polish), Inżynieria Lądowa, Monografia 325, Kraków 2006, pp. 193.
• 22. L. Tang, Chloride transport in concrete – Measurement and prediction, Publication P-96:6, Chalmers University of Technology, Department of Building Materials, Göoteborg 1996.
• 23. U.J. Jakobsen, D.R. Brown, R.J. Comeau, J.H. Henriksen, Florescent epoxy impregnated thin sections prepared for a round robin test on w/c determination, Proc. 9th Euroseminar on Microscopy Applied to Building Materials, Trondheim, Norway, (2003).