Influence of sand substitution with waste lime powder on the concrete carbonation

• Autorzy: Kępniak Maja , Woyciechowski Piotr

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2021.138506

Warianty tytułu

PL

Wpływ substytucji piasku odpadowym pyłem wapiennym na przebieg karbonatyzacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The concept of sustainability requires that waste-modified materials also demonstrate adequate sustainability. This paper examines the effect of modifying cement concrete with waste lime dust on the course of concrete carbonation. The waste dust comes from the dedusting of aggregate for use in HMA - Hot Mixture Asphalt. The aim of the study was to examine whether the partial replacement of sand with waste powder would have a negative effect on the potential durability of a reinforced concrete element made of this concrete. To determine the extent of carbonation, an experimental plan was prepared including the execution of concretes with varying levels of substitution and a variable water/cement ratio. In order to identify long term influence the test was performed as indicated in EN 12390-12, but with the test time extended to 560 days. The results obtained were statistically analysed and the predicted maximum extent of carbonation depending on the level of substitution and the water/cement ratio was determined. The analysis indicates that it is possible to substitute sand with waste limestone dust without having a negative impact on the extent of carbonation, and thus on the durability of the reinforced concrete structure.

PL

Koncepcja zrównoważonego rozwoju wymaga, aby materiały modyfikowane odpadami również wykazywały odpowiednią trwałość. W niniejszej pracy zbadano wpływ modyfikacji betonu cementowego odpadowym pyłem wapiennym na przebieg karbonatyzacji betonu. Analizowany pył odpadowy pochodzi z odpylania kruszywa przeznaczonego do stosowania w mieszankach MMA - Mieszanek Mineralno-Asfaltowych. Celem pracy było zbadanie, czy częściowe zastąpienie piasku pyłem odpadowym będzie miało negatywny wpływ na potencjalną trwałość elementu żelbetowego wykonanego z tego betonu. W celu określenia stopnia karbonatyzacji przygotowano plan eksperymentu obejmujący wykonanie betonów o różnym stopniu substytucji i zmiennym stosunku wodno-cementowym. W celu określenia wpływu długiego czasu ekspozycji badanie przeprowadzono zgodnie z normą PN-EN 12390-12, ale z wydłużonym czasem badania do 560 dni. Uzyskane wyniki poddano analizie statystycznej i określono przewidywany maksymalny stopień karbonatyzacji w zależności od poziomu substytucji i stosunku wody do cementu. Przeprowadzona analiza wskazuje, że możliwe jest zastąpienie piasku odpadowym pyłem wapiennym bez negatywnego wpływu na stopień karbonatyzacji, a tym samym na trwałość konstrukcji żelbetowej.

Słowa kluczowe

EN

lime waste powder; carbonation; statistical analysis; long term examination; cement concrete; durability

PL

pył wapienny; pył odpadowy; karbonatyzacja; analiza statystyczna; badanie długotrwałe; beton cementowy; trwałość

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 67, nr 4
• Strony: 383--392
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Kępniak Maja

• Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-8092-0445

autor

Woyciechowski Piotr

• Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-8127-7559

Bibliografia

• [1] M. Kępniak et al., “The durability of concrete modified by waste limestone powder in the chemically aggressive environment”. Materials, vol. 12, p. 16-93, 2019, DOI: 10.3390/ma12101693.
• [2] M. Kępniak, P. Woyciechowski, and W. Franus, “Chemical and physical properties of limestone powder as a potential microfiller of polymer composites”. Archives of Civil Engineering, vol. 63, pp. 67-78, 2017, DOI: 10.1515/ace-2017-0017.
• [3] M. Dobiszewska, “Waste materials used in making mortar and concrete”. Journal of Materials Education, vol. 39, pp.133-156, 2017.
• [4] M. Dobiszewska et al., “Główne aspekty trwałości betonu modyfikowanego odpadowym pyłem bazaltowym z odpylania kruszyw z wytwórni MMA”. Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury JCEEA, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, vol. 33, no. 63, pp. 115-122, 2016, DOI: 10.7862/rb.2016.13.
• [5] L. Libao et al., “Investigating the influence of basalt as mineral admixture on hydration and microstructure formation mechanism of cement”. Construction and Building Materials, vol. 48, pp. 434-440, 2013, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2013.07.021.
• [6] A.R. Esquinas et al., “Durability of self-compacting concrete made with recovery filler from hot-mix asphalt plants”. Construction and Building Materials, vol. 161, pp. 407-419, 2018, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2017.11.142.
• [7] A.R. Esquinas et al., “Mechanical behaviour of self-compacting concrete made with recovery filler from hot-mix asphalt plants”. Construction and Building Materials, vol. 131, pp. 114-128, 2017, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2016.11.063.
• [8] P. Woyciechowski, “Model karbonatyzacji betonu”. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2013.
• [9] A.M. Neville, “Properties of concrete”. 5th Edition, Pearson Education Limited, 2011.
• [10] H. Kuosa, M.R. Ferreira, and E. Holt, “Concrete durability based on coupled determination by frost, carbonation and chloride”. Proceedings of the International Congress on Durability of Concrete, ICDC, Trondheim, 2012.
• [11] T. Proske, N. Vidovic, and C.A. Graubner, “Carbonation of Cement Reduce Concrete”. International Congress on Durability of Concrete, ICDC, Trondheim, 2018.
• [12] W. Kurdowski, “Chemia cementu i betonu”. Stowarzyszenie Producentów Cementu, Wydawnictwo naukowe PWN, Kraków-Warszawa, 2010.
• [13] G.W. Cobb, “Introduction to Design and Analysis of Experiments”. Springer-Verlag New York Inc., 1998.
• [14] L. Czarnecki, P. Woyciechowski, and G. Adamczewski, “Risk of concrete carbonation with mineral industrial by-products”. KSCE Journal of Civil Engineering, vol. 22, pp. 755-764, 2018, DOI: 10.24425/ace-2020-131780.
• [15] L. Czarnecki and P. Woyciechowski, “Concrete carbonation as a limited process and its relevance to concrete cover thickness”. ACI Materials Journal, vol. 109, pp. 275-282, 2012.
• [16] P. Woyciechowski, “Influence of mineral additives on concrete carbonation”. Brittle Matrix Composites, vol. 10, pp. 115-124, 2012.