Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: ślad węglowy betonu

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Karbonatyzacja betonu: trwałość vs sekwestracja CO2

Woyciechowski Piotr

Budownictwo, Technologie, Architektura

2021

nr 2

56--63

Karbonatyzacja betonu – chemiczna interakcja dwutlenku węgla i hydratów cementu zagrażająca ochronie zbrojenia przed korozją – jako proces nieunikniony w konstrukcjach z betonu w większości środowisk eksploatacyjnych, jest jednym z kluczowych czynników determinujących trwałość i stanowi kryterium projektowania materiałowego betonu i projektowania konstrukcyjnego elementów. Jednocześnie reakcja CO2 z wodorotlenkiem wapnia w betonie stanowi skuteczną formę sekwestracji dwutlenku węgla, korzystnie modyfikującą bilans CO2 w przyrodzie oraz zmniejszającą ślad węglowy cementu i betonu. W artykule rozważono oba aspekty karbonatyzacji, w kontekście poszukiwania bezpiecznej równowagi pomiędzy zapewnieniem wymaganej trwałości konstrukcji i wykorzystaniem potencjału sekwestracyjnego betonu, z uwzględnieniem pełnego cyklu życia cementu/betonu, w tym okresu porozbiórkowego. Przedstawiono także przykład takiego bilansu dla fragmentu hipotetycznej konstrukcji – wiaduktu drogowego.

Concrete carbonation – the chemical interaction of carbon dioxide and cement hydrates threatening the protection of the reinforcement against corrosion – as an inevitable process in concrete structures in most exploitational environments, is one of the key factors determining durability and is a criterion for concrete design and structural design of elements. At the same time, the reaction of CO2 with calcium hydroxide in concrete is an effective form of carbon dioxide sequestration, favorably modifying the CO2 balance in nature and reducing the carbon footprint of cement and concrete. The article considers both aspects of carbonation in the context of the search for a safe balance between ensuring the required durability of the structure and the use of the sequestration potential of concrete, taking into account the full life cycle of the cement/concrete, including the post-demolition period. An example of such a balance is also presented for a fragment of a hypothetical structure - a road viaduct.

Model karbonatyzacji betonu

Woyciechowski P.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Budownictwo

2013

z. 157

3--178

Przedmiotem pracy jest zjawisko karbonatyzacji betonu, czyli procesów fizykochemicznych zachodzących w betonie w wyniku działania dwutlenku węgla. Karbonatyzacja otuliny jest jedną z najczęstszych przyczyn ograniczenia trwałości zbrojonych konstrukcji z betonu. Stan wiedzy przedstawiony w pracy objął analizę mechanizmów karbonatyzacji, wpływu czynników materiałowych i technologicznych na jej przebieg, skutków zjawiska w odniesieniu do trwałości i innych cech eksploatacyjnych betonu oraz metod badań. Wiele spośród omawianych zagadnień przedstawiono na podstawie własnych wyników badań autora. Analiza stanu wiedzy objęła także przegląd matematycznych modeli opisujących przebieg karbonatyzacji w funkcji czasu, z uwzględnieniem innych zmiennych, takich jak charakterystyki jakościowe i ilościowe składu betonu, parametry opisujące działania technologiczne podczas wbudowywania betonu i charakterystyki warunków ekspozycji betonu w czasie karbonatyzacji. Przedstawione hipotezy oraz modele o charakterze analityczno-empirycznym stanowiły punkt wyjścia do poszukiwań badawczych własnego modelu karbonatyzacji, zakładającego, że proces ten jest skończony, samoograniczający się w czasie. Przedstawione w pracy rozważania teoretyczne, badania weryfi kacyjne i statystyczna analiza uzyskiwanych wyników pozwoliły sformułować propozycje rozwiązań szeregu dotychczas nierozstrzygniętych problemów z zakresu karbonatyzacji, obejmujące: zformułowanie hiperbolicznego modelu ogólnego głębokości karbonatyzacji w funkcji czasu, zakładającego skończony w czasie charakter procesu, rozszerzenie modelu hiperbolicznego, ujmujące oprócz czasu, także najistotniejsze zmienne materiałowo-technologiczne, ustalenie relacji między charakterystykami przebiegu procesu karbonatyzacji w warunkach naturalnych i w znormalizowanych warunkach przyspieszonych, zastosowanie modelu hiperbolicznego karbonatyzacji w praktyce projektowej i diagnostycznej, wykorzystanie modelu hiperbolicznego do bilansu emisji dwutlenku węgla w cyklu życia cementu i betonu oraz szacowania śladu węglowego. Przedstawiono statystycznie zweryfi kowany model opisujący głębokość karbonatyzacji w funkcji odwrotności pierwiastka kwadratowego z czasu ekspozycji oraz w funkcji czasu pielęgnacji i współczynnika woda/cement. Taka postać modelu oznacza, że istnieje maksymalna możliwa głębokość karbonatyzacji, którą można wyznaczyć jako asymptotę modelu względem osi czasu. W pracy przedstawiono wyniki badań nad wyznaczeniem asymptot dla szerokiego zakresu różnych rodzajów betonów i w różnych warunkach karbonatyzacji. Zaproponowano autorski algorytm postępowania umożliwiającego wykorzystanie zaproponowanej postaci modelu w projektowaniu elementów żelbetowych do wyznaczania bezpiecznej grubości otuliny ze względu na zagrożenie karbonatyzacją. Przedstawiono także autorski algorytm wykorzystania modelu w diagnozowaniu zagrożenia trwałości z uwagi na karbonatyzację i prognozowaniu bezpiecznego okresu użytkowania. Rozważono ekologiczne aspekty karbonatyzacji, jako jednego z czynników redukujących ilość dwutlenku węgla w atmosferze i przydatność opracowanego modelu do szacowania efektywnej ilości dwutlenku węgla wchłanianego (sekwestrowanego) przez beton na drodze karbonatyzacji. Za szczególnie ważne w tym aspekcie należy uznać, że wykazanie skończonego charakteru procesu karbonatyzacji i wykorzystanie tego faktu w projektowaniu otuliny elementu, stanowi maksymalne możliwe uwzględnienie pozytywnej roli sekwestracyjnej karbonatyzacji bez zwiększenia zagrożenia trwałości.

The subject of the study is the phenomenon of concrete carbonation, namely physico-chemical processes occurring in concrete in the presence of carbon dioxide. Carbonation of concrete cover is one of the most common factors causing reduction of reinforced concrete structures durability. The state of the art presented in the study covers analysis of carbonation mechanisms, impact of material and technological factors on carbonation course, effect of carbonation on concrete durability and its other properties, as well as carbonation testing methods. Most of these issues were elaborated on the basis of the author’s own research results. The study also includes an overview of mathematical models describing the course of carbonation in the function of time, taking into account other variables such as the characteristics of qualitative and quantitative composition of the concrete, parameters describing technological conditions of concrete works and concrete exposure conditions during carbonation. The analyzed hypotheses as well as analytical-empirical models were a starting point for the author’s own research on carbonation model, assuming that the process is self-terminated and fi nite in time. The theoretical considerations presented in the work, verification laboratory tests and statistical analysis of the obtained results allowed to formulate answers to a number of so far unresolved carbonation issues, including: • formulation of the overall hyperbolic model of carbonation depth in time, assuming a self-terminating nature of the process, • extending the hyperbolic model, including not only the time of exposition but also the most important material and technological variables, • determination of the relation between the characteristics of the carbonation process in natural conditions and standard accelerated conditions, • implementation of the hyperbolic model of carbonation in designing practice and diagnostics, • application of the hyperbolic model for carbon dioxide emission calculation in the life cycle analysis of cement and concrete and for estimation of their carbon footprint. The study presents a statistically confirmed model expressing the depth of carbonation as a function of the reciprocal square root of exposure time, as well as a function of early curing time and the water/cement ratio. This form of the model means that there is a maximum possible depth of carbonation, which can be determined as the model function asymptote. The work presents results of research on determining the asymptotes for a wide range of different types of concretes and in different carbonation conditions. The proposed algorithm allows to use a hyperbolic model in designing reinforced concrete elements when determining a safe thickness of cover due to the risk of carbonation. The author presents the possibility of using the algorithm to diagnose the durability threat due to carbonation and to predict service life. Environmental aspects of carbonation were considered as the factors reducing the amount of carbon dioxide in the atmosphere. The usefulness of the model to estimate the effective amount of carbon dioxide absorbed (sequestrated) by concrete in the process of carbonation was discussed. As a particularly important issue was considered the use of the self-terminated nature of the carbonation process in the cover design as the maximal possible way of taking into account the positive sequestration role of carbonation without increasing the risk of decreasing durability.