Cement and concrete production using white waste glass from recycled bottles

• Autorzy: Halbiniak Jacek

Identyfikatory

DOI

10.17512/znb.2019.1.09

Warianty tytułu

PL

Produkcja cementów i betonów z wykorzystaniem białego szkła odpadowego z recyklingu butelek

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Większość badaczy skupia się na wykorzystaniu szkła odpadowego jako częściowego zamiennika kruszywa drobnego do materiałów o matrycy cementowej. W pracy zaproponowano alternatywny sposób zagospodarowania szkła odpadowego w przemyśle betonowym, a mianowicie jako dodatek do betonów w postaci drobno zmielonej mączki szklanej oraz jako składnik cementów. Rozdrobnione do postaci mączki szklanej odpadowe szkło dozowano do betonów w ilościach 5 i 10% masy cementu, redukując równocześnie taką samą ilość kruszywa drobnego. Wykonano dla trzech betonów (w tym beton referencyjny) badania: wytrzymałości na ściskanie, głębokości penetracji wody oraz nasiąkliwości. Wstępnie rozdrobnione szkło odpadowe, pochodzące z białych butelek wspólnie, zmielono także z wcześniej wypalonym klinkierem portlandzkim. Szkło było dozowane w ilościach 6 i 12% masy klinkieru. Uzyskano w ten sposób dwa rodzaje cementów z dodatkiem szkła odpadowego oraz cement referencyjny, dla których wykonano badania: wytrzymałości na ściskanie po 2, 7, 14, 28 i 90 dniach, początku czasu wiązania cementu oraz jego stopnia zmielenia. Przeprowadzona analiza uzyskanych wyników badań potwierdziła możliwość innego zagospodarowania stłuczki szklanej niż dotychczas w większości proponowane. Betony z udziałem rozdrobnionego szkła z butelek uzyskały zadowalające wyniki wytrzymałości na ściskanie, nasiąkliwości oraz penetracji wodą. Cementy uzyskane ze wspólnego zmielenia ze szkłem odpadowym charakteryzowały się znacznie lepszymi parametrami mechanicznymi w porównaniu do cementu referencyjnego.

EN

Most researchers focus on using waste glass as a partial replacement for fine aggregate in the cement matrix. This article proposes an alternative method of managing waste glass in the concrete industry, as an addition to concrete in the form of finely ground glass powder and as a component of the cement. Waste glass ground into a glass powder was dosed into concrete in quantities of 5 and 10% of the weight of cement while reducing the same amount of fine aggregate. Tests that were carried out on three concretes (including a control concrete) included compressive strength, water penetration depth and water absorption. Pre-shredded waste glass from white bottles was also ground together with previously burned Portland clinker. The glass was dosed in quantities of 6 and 12% of the weight of clinker. In this way, two types of cement were obtained: cement with the addition of waste glass and the control cement. Tests carried out included compressive strength after 2, 7, 14, 28 and 90 days, the beginning of cement setting time and its grinding degree. An analysis of the obtained test results confirmed the possibility of using waste glass in a way other than previously proposed. Concretes including fragmented glass from bottles have obtained satisfactory results of compressive strength, water absorption and penetration. Cements obtained as a ground mixture with waste glass were characterized by much better mechanical parameters compared to the control sample cement.

Słowa kluczowe

PL

recykling szkła; beton; cement; szkło białe

EN

glass recycling; concrete; cement; white glass

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej. Budownictwo
• Rocznik: 2019
• Tom: Z. 25 (175)
• Strony: 61--66
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Halbiniak Jacek

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Civil Engineering, ul. Akademicka 3, 42-218 Częstochowa, Poland

Bibliografia

• [1] Senthamarai RM., Devadas Manoharan P., Concrete with ceramic waste aggregate, Cement & Concrete Composites 2005, 27, 910-913.
• [2] Farinha C., de Brito J., Veiga R., Incorporation of fine sanitary ware aggregates in coating mortars, Construct. Build. Mater. 2015, 83, 194-206.
• [3] Halbiniak J., Ocena mrozoodporności betonów modyfikowanych ceramiką odpadową, Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej 2018, 174, Budownictwo 24, 126-131.
• [4] Guerra I., Vivar I., Llamas B., Juan A., Moran J., Eco-efficient concretes: The effects of using recycled ceramic material from sanitary installations on the mechanical properties of concrete, Waste Manage 2009, 29(2), 643-646.
• [5] Higashiyama H., Sappakittipakorn M., Sano M., Yagishita F., Chloride ion penetration into mortar containing ceramic waste aggregate, Constr. Build. Mater. 2012, 33, 48-54.
• [6] Keshavarz Z., Mostofinejad D., Porcelain and red ceramic wastes used as replacements for coarse aggregate in concrete, Construction and Building Materials 2019, 195, 218-230.
• [7] Witkowski B., Pietrzak A., Wpływ odpadowej stłuczki kineskopowej na wybrane właściwości zaprawy cementowej, Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej 2018, 174, Budownictwo 24, 373-376.
• [8] Zainab Z. Ismail, Enas A. AL-Hashm. Recycling of waste glass as a partial replacement for fine aggregate in concreto, Waste Manage. 2009, 29, 655-659.
• [9] Corinaldesi V., Gnappi G., Moriconi G., Montenero A., Reuse of ground waste glass as aggregate for mortars, Waste Manage. 2005, 25(2), 197-201.
• [10] Shayan A., Xu A., Performance of glass powder as a pozzolanic material in concrete: a field trial on concrete slabs, Cement and Concrete Research 2006, 36(3), 457-468.
• [11] Metwally I.M., Investigations on the performance of concrete made with blended finely milled waste glass, Advances in Structural Engineering 2007, 10(1), 47-53.
• [12] Ilker Bekir Topçu, Mehmet Canbaz, Properties of concrete containing waste glass, Cement and Concrete Research 2004, 34, 267-274.
• [13] Her-Yung Wang, Hsueh-hsiung Zeng, Jia-Yan Wu, A study on the macro and micro properties of concrete with LCD glass, Construction and Building Materials 2014, 50, 664-670.
• [14] Mafalda Matos A., Sousa-Coutinho J., Durability of mortar using waste glass powder as cement replacement. Construction and Building Materials 2012, 36, 205-215.
• [15] Shi C, Wu Y, Shao Y, Riefler C. Alkali-aggregate reaction of concrete containing ground glass powder, Proceedings of the 12th international conference on AAR in, concrete, 2004, 789-795.
• [16] Schwarz N., Cam H., Neithalath N., Influence of a fine glass powder on the durability characteristics of concrete and its comparison to fly ash, Cem. Concr. Compos. 2008, 30, 486-496.
• [17] Saccani A., Bignozzi M.C., ASR expansion behavior of recycled glass fine aggregates in concrete, Cem. Concr. Res. 2010, 40, 531-536.
• [18] Byars E.A., Morales-Hernandez B., Zhu H.Y., Waste glass as concrete aggregate and pozzolan. Waste glass as concrete aggregate and pozzolan: laboratory and industrial projects. Concr. Soc. 2004, 38(1), 41-46.
• ]19] Caijun Shi, Keren Zheng, A review on the use of waste glasses in the production of cement and concreto, Resources, Conservation and Recycling 2007, 52, 234-247.
• [20] Chen G., Lee H., Young K.L., Yue P.L., Wong A., Tao T., Choi K.K., Glass recycling in cement production - an innovative approach. Waste Manage. 2002, 22, 747-753.
• [21] Khmiri A., Samet B., Chaaboun M., A cross mixture design to optimise the formulation of a ground waste glass blended cement, Construction and Building Materials 2012, 28, 680-686.
• [22] PN-EN196-1. Metody badań cementu. Oznaczenie wytrzymałości.
• [23] PN-EN196-3. Metody badań cementu. Oznaczenie czasów wiązania i stałości objętości.
• [24] PN-EN196-6. Metody badań cementu. Oznaczenie stopnia zmielenia.
• [25] PN-EN 12350-2. Badania mieszanki betonowej. Część 2: Badanie konsystencji metodą opadu stożka.
• [26] PN-EN 12390-3. Badania betonu. Część 3: Wytrzymałość na ściskanie próbek do badań.
• [27] PN-EN 12390-8. Badania betonu. Część 8: Głębokość penetracji wody pod ciśnieniem.
• [28] PN-88/B-06250 Beton zwykły

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).