Wpływ dodatku mielonej stłuczki szklanej na wytrzymałość oraz mikrostrukturę zaczynów i zapraw z cementu portlandzkiego

• Autorzy: Gołek Łukasz , Szudek Wojciech , Błądek Monika , Cięciwa Monika

Identyfikatory

DOI

10.32047/CWB.2020.25.6.5

Warianty tytułu

EN

The influence of ground waste glass cullet addition on the compressive strength and microstructure of Portland cement pastes and mortars

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W pracy zbadano wpływ dodatku 5% oraz 35% masowych mielonej stłuczki szklanej na wytrzymałość i mikrostrukturę zapraw i zaczynów z cementu portlandzkiego. Potwierdzono pucolanowe właściwości dodatku, przejawiające się zmniejszeniem wczesnej wytrzymałości na ściskanie kompozytów cementowych względem próbki wzorcowej oraz jej zwiększeniem po dłuższych okresach dojrzewania. Zastąpienie części klinkieru portlandzkiego w cemencie mieloną stłuczką szklaną spowodowało zmniejszenie ciepła hydratacji. Stwierdzono, że powierzchnia właściwa stłuczki szklanej ma duży wpływ na jej aktywność – początek reakcji pucolanowej w przypadku szkła o powierzchni właściwej 5000 cm2/g wystąpił już po 7 dniach, podczas gdy dla stłuczki zmielonej do 3000 cm2/g reakcja ta zachodziła bardzo powoli. Na przestrzeni roku nie zaobserwowano negatywnych efektów reakcji alkalia-krzemionka, wskazane jest jednak przeprowadzenie dłuższych badań. W świetle uzyskanych wyników istnieje możliwość potencjalnego wykorzystania stłuczki szklanej jako składnika głównego cementu, bez negatywnego wpływu na jego właściwości.

EN

The paper presents a study on the influence of ground waste glass cullet, introduced as a component of Portland cements in the amounts of 5% and 35% by mass, on the properties of pastes and mortars. The pozzolanic nature of the additive was confirmed – the long-term compressive strength of cement composites has increased, compared to the reference sample. However, a decrease in the early compressive strength was observed. Replacing part of the Portland clinker with ground waste glass cullet resulted in the reduction of the heat of hydration. It was determined that the degree of grinding has a significant impact on the activity of waste glass cullet – in the case of the cullet ground to 5000 cm2/g, the beginning of the pozzolanic reaction was observed after 7 days, whereas for the cullet ground to 3000 cm2/g, the reaction was severely delayed. In the course of one year, no negative impact of the alkali-silica reaction on the strength and microstructure of mortars and pastes was observed, however, a longer study needs to be conducted to verify the results. The research proves that waste glass cullet can be potentially used as a main component of Portland cements, with no adverse effects on the properties of the composites.

Słowa kluczowe

PL

stłuczka szklana; mikrostruktura; właściwości pucolanowe; hydratacja szkła; wytrzymałość; dodatek; zaprawa cementowa

EN

glass cullet; microstructure; pozzolanic properties; glass hydration; compressive strength; addition; cement mortar

• Wydawca: Fundacja Cement, Wapno, Beton
• Czasopismo: Cement Wapno Beton
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 25, nr 6
• Strony: 480--494
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Gołek Łukasz

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, Department of Building Materials Technology

autor

Szudek Wojciech

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, Department of Building Materials Technology

autor

Błądek Monika

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, Department of Building Materials Technology

autor

Cięciwa Monika

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, Department of Building Materials Technology

Bibliografia

• 1. T. Jaworski, Aspekt środowiskowy zwiększania udziału stłuczki szklanej we wsadzie do produkcji szkła oraz inne propozycje jej zagospodarowania, Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, 14, 64-69 (2012).
• 2. P. Kardaś, Recykling opakowań szklanych. Stłuczka poszukiwanym towarem, Świat szkła, 6-9 (2005).
• 3. A. Kuśnierz, Stłuczka szklana. Kłopotliwy odpad czy cenny surowiec?, Świat szkła, 16(1), 40-43 (2011).
• 4. B. Sordoń-Kulibaba, Zagospodarowanie odpadów szkła i opakowań szklanych, Szkło i Ceramika, 59(4), 15-17 (2008).
• 5. https://stat.gov.pl/files/gfx/portalinformacyjny/pl/defaultaktualnosci/6338/6/1/1/gospodarka_odpadami_komunalnymi_na_poziomie_gmin_i_rgok-raport.pdf (accessed: 01.12.2020r.).
• 6. W. Kurdowski, Chemistry of Cement and Concrete, Springer, Dodrecht (2014).
• 7. Ł. Gołek, A. Guła, Effect of the alkali-activated binder on plant growth. Cem. Wapno Beton, 25(3), 242-254 (2020).
• 8. R.G. Pike, D. Hubbard, E.S. Newman, Silicate glasses in the study of alkali aggregate reaction, High Res. Board Bull. 275, 39-44 (1960).
• 9. K. Skoczylas, T. Rucińska, Strength and durability of cement mortars containing nanosilica and waste glass fine aggregate. Cem. Wapno Beton, 23(3), 206-215 (2018).
• 10. C.D. Jonhnston, Waste glass as coarse aggregate for concrete, J. Test Eval, 2(5), 344-350 (1974).
• 11. C. Shi, Y. Wu, C. Riefler, H. Wang, Characteristics and pozzolanic reactivity of glass powders, Cem. Concr. Res., 35, 987-993 (2005).
• 12. A. Shayan, A. Xu, Performance of glass powder as a pozzolanic material - a field trial on concrete slabs, Cem. Conc. Res., 36(2), 457-468 (2006).
• 13. Y. Shao, T. Lefort, S. Moras, D. Rodriguez, Studies on concrete containing ground waste glass, Cem. Conc. Res., 30(1), 91-100 (2000).
• 14. J. Deja, Ł. Gołek, Ł. Kołodziej, Application of glass cullet in binder production, Cem. Wapno Beton, 16, 349-354 (2011).
• 15. P. Walczak, J. Małolepszy, M. Reben, P. Szymański, K. Rzepa, Utilization of waste glass in autoclaved aerated concrete, Procedia Eng., 122, 302 - 309 (2015).
• 16. Ł. Gołek, E. Kapeluszna, Zastosowanie stłuczki szklanej i popiołów fluidalnych do produkcji spoiw, Świat Szkła, 5(18), 42-44 (2013).
• 17. Ł. Gołek, Glass powder and high-calcium fly ash based binders - long term examinations, J. Clean. Prod., 220, 493-506 (2019).
• 18. R. Kondo, Fundamental study on the manufacture of slag cement, Ph. D. Thesis in Tokyo Intitute of Technology (1958).

Uwagi

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