Wykorzystanie odpadów wełny mineralnej do produkcji kompozytów cementowych i ocena ich trwałości

• Autorzy: Rudzińska Z. B.

Warianty tytułu

EN

Use of mineral wool waste material for production of cement composites and evaluation of their durability

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem badań było określenie możliwości zastosowania odpadów wełny mineralnej i luźnych włókien do produkcji drobnoziarnistych kompozytów cementowych. Do wykonania prób kompozytów wełnocementowych użyto piasku, stanowiącego również surowiec częściowo odpadowy, który powstaje w dużych ilościach przy otrzymywaniu w procesach przesiewu kruszyw grubszych frakcji. Produkcja materiałów budowlanych z surowców odpadowych ma tylko wówczas sens, jeżeli można uzyskać finalny produkt o wymaganych właściwościach technicznych, ale także trwały. Istotnym celem części pracy było określenie trwałości kompozytów cementowych z włóknami wełny mineralnej oraz włókien w nich zawartych poddanych działaniu mediów korozyjnych, na które mogą być narażone. Kompozyty poddano korozji zewnętrznej w 3% roztworach chlorku i siarczanu sodowego, 5% kwasu mlekowego. Włókna wełny mineralnej w kompozytach były ponadto narażone na działanie alkalicznego środowiska wilgotnego zaczynu cementowego, czyli na korozję wewnętrzną. Roztwór kwasu mlekowego, jako medium korozyjne, zastosowano, aby uzasadnić celowość modyfikacji kompozytów cementowych dodatkiem włókien wełny mineralnej zamiast włókien polipropylenowych w zakładach przemysłu spożywczego i oczyszczalniach ścieków, gdzie są narażone na działanie związków organicznych. Określono podstawowe właściwości techniczne kompozytów po korozji zewnętrznej i wewnętrznej. Na podstawie wyników badań stwierdzono, że istnieje możliwość stosowania odpadów i luźnych włókien wełny mineralnej do produkcji materiałów budowlanych o wytrzymałościach odpowiadających betonom konstrukcyjnym. Włókna wełny mineralnej nie uległy istotnym zauważalnym zmianom po prawie dwuletnim okresie korozji wewnętrznej. Kompozyty z włóknami wełny mineralnej wykazały większą trwałość w zastosowanych w badaniach 3% roztworach NaCl i Na2SO4 w porównaniu z próbami kontrolnymi bez włókien. Ponadto włókna wełny mineralnej w odróżnieniu od włókien polipropylenowych wykazały całkowitą odporność w kompozytach poddanych działaniu 5% roztworu kwasu mlekowego.

EN

The aim of the study was to assess the possibility of using mineral wool waste material and loose fibres to produce fine-grained cement composites. Samples of mineral wool and cement composites were made with addition of sand, which is in part a waste product, obtained in large amounts when fractions of coarser aggregate are sieved. Production of building materials from waste products makes sense only if it is possible to obtain a final product of the required technological properties, which at the same time is sufficiently durable. An important aspect of the study was to assess the durability of cement composites containing mineral wool fibres as well as the durability of the fibres subjected to corrosion mechanisms. Samples of composites were subjected to external corrosion in 3% sodium chloride and sodium sulfate solutions and in 5% solution of lactic acid. Mineral wool fibres in the composites were also exposed to the effect of alkaline environment of moist cement paste, i.e. subjected to internal corrosion. Lactic acid solution was applied as a corrosive medium in order to justify modification of cement composites with addition of mineral wool fibres instead of polypropylene fibres in food processing and waste water treatment plants, in which composites are exposed to the influence of organic compounds. Basic technological properties of the composites after external and internal corrosion treatment were determined. The results prove that it is possible to use mineral wool waste material and loose fibres of mineral wool to produce building materials which are as durable as construction concrete. Mineral wool fibres did not undergo any significant, noticeable changes after a nearly two-year-long period of internal alkaline corrosion. In the series of experiments with 3% solutions of NaCl and Na2SO4, composites with mineral wool fibres turned out to be more durable than control samples of composites without fibres. Moreover, in contrast to polypropylene fibres, mineral wool fibres were found to be completely resistant to corrosion in composites subjected to the effect of 5% lactic acid solution.

Słowa kluczowe

PL

kompozyty; włókna wełny mineralnej; korozja; trwałość

EN

composites; mineral wool; fibres; corrosion; durability

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2004
• Tom: T. 7, nr 1
• Strony: 90--106
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz.

Twórcy

autor

Rudzińska Z. B.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Wydział Nauk Technicznych, ul. Heweliusza 4, 70-718 Olsztyn

Bibliografia

• [1] Szymański E., Materiały budowlane a środowisko, XL Konferencja Naukowa KILiW PAN i KN PZITB, Rzeszów-Krynica-Warszawa 1994, 97-106.
• [2] Rudzińska Z.B., Badania możliwości zastosowania miejscowych odpadów przemysłowych, popiołów lotnych i wełny mineralnej do produkcji materiałów budowlanych, Konferencja Naukowa Aktualne Problemy Budownictwa 1993, 121-125.
• [3] Piątek Z., Katzer J., Badanie możliwości wykonania piaskobetonów specjalnych na bazie piasku odpadowego mikrokrzemionki i zbrojenia rozproszonego, XVI Konferencja Naukowo-Techniczna, Jadwisin 1998, 105-112.
• [4] Kucharska L., Tradycyjne i współczesne domieszki do betonu zmniejszające ilość wody zarobowej, Cement Wapno Beton 2000, 2, 46-61.
• [5] Brzezicki J., Kasperkiewicz J., O kosztach betonów wysokowartościowych, Inżynieria i Budownictwo 1993, 9, 386-389.
• [6] Czarnecki L., Ściślewski Z., Cechy wyrobów budowlanych w świetle wymagań trwałości budowli, II Konferencja Naukowo-Techniczna, Warsztat Rzeczoznawcy Budowlanego, Kielce 1996, 10-15.
• [7] Ściślewski Z., Materiały a trwałość obiektów budowlanych, XLVII Konferencja KN KJLiW PAN i KN PZITB, Krynica 2001, 171-180.
• [8] Czarnecki L., Trwałość konstrukcji a jakość betonu, Polski Cement 2002, maj, 56-58.
• [9] Małolepszy J., Wybrane zagadnienia z trwałości betonu, Mat. Konferencji nt. Beton na progu nowego milenium, Kraków 2000, 333-359.
• [10] Glinicki M.A., Mechanizm kruchości i trwałości kompozytów cementowych z włóknami szklanymi, IPPT PAN 11/1999.
• [11] Rudzińska Z.B., Trwałość włókien mineralnych w fibrozaprawach w środowisku alkalicznym, Materiały Budowlane 2000, 4, 62-66.
• [12] Brandt A.M., Zastosowanie włókien jako uzbrojenia w elementach betonowych, Mat. Konferencji Beton u progu nowego milenium, Kraków 2000, 433-444.
• [13] PN-EN 206-1, Beton, Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność.
• [14] PN-EN 196-1, Metody badań cementu, Oznaczanie wytrzymałości.
• [15] Kucharska L., Katastrofy, awarie i uszkodzenia a beton i jego rozwój, XX Konferencja Naukowo-Techniczna Awarie Budowlane, Szczecin-Międzyzdroje 2001, 89-118.
• [16] Neville A.M., Właściwości betonu, Polski Cement, Kraków 2000.
• [17] Jamroży Z., Sąsiadek S., Śliwiński J., Betony specjalne konstrukcyjne, Politechnika Krakowska, Kraków 1988.
• [18] Raport TU Berlin, Strength retention of Zongyan alkali resistant glass fibre by strand-in-cement test (SIC).
• [19] Fiertak M., Dębska D., Wybrane przypadki korozji chlorkowej betonu, XII Konferencja Naukowo-Techniczna KONTRA 2000,Warszawa-Zakopane 2000, 78-84.
• [20] Ściślewski Z., Trwałość konstrukcji żelbetowych, Wydawnictwo Techniki Budowlanej, Warszawa 1995.
• [21] Kurdowski W., Chemia cementu, WN PWN, Warszawa 1991.
• [22] Fiertak M., Dębska D., Wpływ warunków ekspozycji korozyjnej na odkształcenia i wytrzymałość zapraw cementowych, XLVII Konferencja KILiW PAN i KN PZITB, Krynica 2001, 301-306.
• [23] Paillere A.M. et al., Long-term study of the influence of the mineralogical composition of on resistance to sea water, ACI SP 145-22, Nice 1994, 423-443.
• [24] Gruener M., Korozje i ochrona betonu, Arkady, Warszawa 1983.