Waste in the geopolymerization process. Proposal of the use of asbestos and fly ashes in the production of geopolymer concrete

• Autorzy: Wójcik M.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rm.2018.21

Warianty tytułu

PL

Odpady w procesie geopolimeryzacji. Propozycja zastosowania pyłu azbestowego i popiołu lotnego w produkcji betonu geopolimerowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Due to the specific physical, chemical and mechanical properties, the worldwide production of geopolymers is increasing systematically. The high mechanical resistance and the low sensitivity to the high temperature result in the application of geopolymers in many sectors of economy, especially in civil engineering. Additionally, the low emission of carbon dioxide caused that geopolymers are often called „green” material. The wide range of the application of geopolymers requires new substances which could be used in their production. From environmental point of view, the use of waste products in the production of geopolymers is the best solution. Due to the content of silica and aluminum, asbestos dust might be successfully used in the synthesis of geopolymers. This article presents the possibility of recycling of asbestos waste and coal fly ashes in the production of geopolymer concrete. The final product of this method might be used in the construction industry without the risk for the environment. The proposed solution enables to utilize the harmful material, i.e. asbestos dust in accordance with the waste hierarchy and sustainable development.

PL

Specyficzne właściwości fizykochemiczne oraz mechaniczne skutkują systematycznym wzrostem światowej produkcji geopolimerów. Wytrzymałość mechaniczna oraz niska podatność na działanie wysokiej temperatury determinują możliwość zastosowania geopolimerów w wielu dziedzinach gospodarki, w szczególności w sektorze budowalnym. Dodatkowo, niska emisja dwutlenku węgla na etapie produkcji powoduje, że geopolimery sątraktowane jako materiał ekologiczny. Szerokie spektrum zastosowania geopolimerów wymaga poszukiwania nowych materiałów przydatnych do ich produkcji. Z ekologicznego punktu widzenia najkorzystniejszym rozwiązaniem jest zastosowanie w procesie syntezy geopolimerów produktów odpadowych. Ze względu na obecność w swoim składzie krzemu i glinu, pył azebestowy może wykazywać przydatność do wytwarzania geopolimerów. Artykuł przedstawia propozycję recyklingu odpadów azbestowych i popiołu lotnego ze spalania węgla w produkcji betonu geopolimerowego. Końcowy produkt zaproponowanej metody może być zastosowany w budownictwie, bez negatywnego wpływu na środowisko. Przedstawiona propozycja umożliwia utylizację szkodliwego materiału, jakim jest pył azbestowy, zgodnie z hierarchią postępowania z odpadami oraz zasadą zrównoważonego rozwoju.

Słowa kluczowe

EN

asbestos waste; fly ash; geopolymers; recycling; construction industry; civil engineering

PL

odpady azbestowe; popiół lotny; geopolimery; recykling; budownictwo; inżynieria lądowa

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika
• Rocznik: 2018
• Tom: z. 90 [298], nr 2
• Strony: 245--253
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wójcik M.

• Rzeszow University of Technology, 8 Powstańców Warszawy Ave., 35-959 Rzeszów

Bibliografia

• 1. Fan F., Liu Z., Guoji X., Xu G., Peng H., Cai C.S.: Mechanical and thermal properties of fly ash based geopolymers, Constr. Building Mater., 160 (2018) 66-81.
• 2. Mikuła J., Łach M.: Wytwarzanie i właściwości geopolimerów na bazie tufu wulkanicznego, Inżynieria Materiałowa, 3 (2014) 270-276.
• 3. Khale D., Chaudhary R.: Mechanism of geopolymerization and factors influencing its development: a review, J. Mater. Sci., 42 (2007) 729-746.
• 4. Liu Z., Cai C.S., Liu F., Fan F.: Feasibility study of loess stabilization with fly ash-based geopolymer, J. Mater. Civil Eng., 28 (2016) 35-41.
• 5. Ryu G.S., Lee Y.B., Koh K.T., Chung Y.S.: The mechanical properties of fly ash-based geopolymer concrete with alkaline activators, Constr. Building Mater., 47 (2013) 409-418.
• 6. Damilola O.M.: Syntheses, characterization and binding strength of geopolymers: A review, Int. J. Mat. Sci. Applications, 2 (2013) 185-193.
• 7. Xu H., Van Demeter J.: The geopolimerization of aluminosilicate materials, J. Mineral Processing, 59 (2000) 247-266.
• 8. Brinson H.F., Brinson C.: Polymer Engineering Science and Viscoelasticity, Springer 2008.
• 9. Yong S.L., Feng D.W., Lukey G.C., Van Demeter J.: Chemical characterisation of the steel-geopolymeric gel interface, Colloids and Surfaces A: Physicochemical Eng. Aspects, 302 (2007) 411-423.
• 10. Król M., Błaszczyński T.Z.: Ekobetony geopolimerowe, Materiały Budowlane, 11 (2013) 23-26.
• 11. Mikuła J.: Nieorganiczne polimery glinokrzemianowe (geopolimery) – otrzymywanie, właściwości, przykłady zastosowania, http://docplayer.pl /31939858-Nieorganiczne-polimery-glinokrzemianowe-geopolimery-otrzymywa nie-wlasciwosci-przyklady-zastosowania.html (access: 26.01.2018).
• 12. Nikolić I., Tadić M., Durović D., Zejak R., Mugoša B.: Stabilization/solidification of spent grint in fly ash based geopolymers, Environ. Protection Eng., 41 (2015) 5-14.
• 13. Pacheco-Torgal F., Castro-Gomez J.P., Jalali S.: Investigations of tungsten mine waste geopolymeric binder: Strengh and microstructure, Constr. Building Mater., 22 (2008) 2212-2219.
• 14. Phetchuay C., Horpibulsuk S., Arulrajah A., Suksiripattanapong C., Udomchai A.: Strength development in soft marine clay stabilized by fly ash and calcium carbide residue based geopolymer, Applied Clay Sci., 127-128 (2016) 134-142.
• 15. Phummiphan I., Horpibulsuk S., Sukmak P., Chinkulkijniwat A., Arulrajah A., Shen S.L.: Stabilisation of marginal lateritic soil using high calcium fly ash-based geopolymer, Road Mater. Pavement Design, 17 (2016) 877-891.
• 16. Sturm P., Gluth G.J.G., Brouwers H.J.H., Kühne H.C.: Synthesizing one-part geopolymers from rice husk ash, Constr. Building Mater., 124 (2016) 961-966.
• 17. Suksiripattanapong C., Horpibulsuk S., Chanprasert P., Sukmak P., Arulrajah A.: Compressive strength development in geopolymer masonsy units manufactured from water treatment sludge, Constr. Building Mater., 82 (2015) 20-30.
• 18. Ul Haq E., Padmanabhan S.K., Licculli A.: Synthesis and characteristics of fly ash and bottom ash based geopolymers – A comparative study, Ceramics Int., 40 (2014) 2965-2971.
• 19. Kua T-A., Arulrajah A., Mohammadinia A., Horpibulsuk S., Mirzababaei M.: Stiffness and deformation properties of spent coffee grounds based geopolymers, Constr. Building Mater., 138 (2017) 79-87.
• 20. Mucsi G., Szenczi Ă., Nagy S.: Fiber reinforced geopolymer from synergic utilization of fly ash and waste tire, J. Cleaner Production, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652618300246 (access: 26.01.2018).
• 21. Abú-Shams K., Pascal I.: Asbestos: characteristics, properties, pathogenesis and sources of exposure, Anales Del Sistema Sanitario De Navarra, 28 (2005) 7-11.
• 22. Bajorek R., Parosa R.: Technologia mikrofalowa – nowatorski sposób utylizacji azbestu, Dom Wydawniczy Medium, Warszawa 2009.
• 23. Wójcik M.: Azbest w odpadach motoryzacyjnych. Współczesne metody recyklingu odpadów azbestowych z sektora motoryzacyjnego, Autobusy (2018) (to be published).

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).