Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Geopolimery: nadchodząca rewolucja czy ślepy zaułek?

Gołek Łukasz

Budownictwo, Technologie, Architektura

|

2024

|

nr 2

60--64

PL

Niniejsze opracowanie analizuje potencjał spoiw geopolimerowych jako alternatywy dla tradycyjnych cementów. Poprzez przegląd historii, właściwości i możliwości zastosowania geopolimerów, autor przedstawia ocenę zasadności ich produkcji w kontekście współczesnych wyzwań klimatycznych i technologicznych. Pomimo pewnych korzyści, jakie niosą za sobą geopolimery, istnieją poważne obawy dotyczące ich skuteczności i trwałości w porównaniu z konwencjonalnymi cementami, a przede wszystkim informacje dotyczące śladu węglowego, co często nieprawdziwie deklarowane jest jako ich główna zaleta.

EN

This study examines the potential of geopolymer binders as an alternative to traditional cements. By reviewing the history, properties and possible applications of geopolymers, the author presents an assessment of the viability of their production in the context of contemporary climatic and technological challenges. Despite some benefits that geopolymers bring, there are serious concerns about their effectiveness and durability compared to conventional cements, and above all, information about their carbon footprint, which is often falsely declared as their main advantage.

2

Optimizing high-performance concrete properties containing blast furnace slag and marble powder

Edeb Belkacem, Allout Naas, Benkhelil Mahmoud, Guettala Salim

Advances in Materials Science

|

2024

|

Vol. 24, nr 3(81)

89--110

EN

Building and industrialization-related environmental harm is becoming an increasingly serious concern. In an effort to create an eco-friendly high-performance concrete (HPC), this paper addresses the idea of partially replacing cement with recyclable industrial waste. The current study will experimentally examine the slump, the strengths of compressive (SC) and porosity (P) of fifteen HPC mixtures manufactured from locally available resources. Hence, the effects of utilizing marble powder (MP) as a mineral additive in binary mixes and ternary with cement (PC) and granulated ground blast furnace slag (GGBFS) on the HPCs properties were studied in order to develop statistical models based on mixture design. Highly accurate prediction graphs and models were created for HPC workability, P at 28-day, SC at 7 and 28-day. All responses have satisfactory coefficients of correlation (R2 ≥ 0.76). Replacing cement with GGBFS causes a rise in slump in mixtures. Nevertheless, that only remains relevant when the mixtures have a small MP percentage (≤ 25%). A minor decrease in SC can be attributed by an increase of GGBFS. After 28-day, using GGBFS alone caused a little drop in SC; however, when GGBFS and PC were mixed, SC increased, in comparison with reference composition, and the porosity was reduced. Conversely, SC is superior with lower porosity when a small amount of MP is utilized. The best combination is HPC14, containing 5% GGBFS; it offers an optimal equilibrium among the three qualities; with HPC4's (15%GGBFS+5%MP) qualities, being almost identical to those of reference HPC15, a lower amount of cement may also be utilized. Findings encourage the use of MP and GGBFS to partially replace cement to produce eco-friendly and cost-effective HPC. An extremely high correlation coefficient indicated a strong relationship between P and SC.

3

Analysis of the impact of sludge and slag waste on the basic properties of cement mortars

Jura Jakub

System Safety : Human - Technical Facility - Environment

|

2023

|

Vol. 5, iss. 1

130--141

EN

The article examined the influence of two additives, which are post-production waste from metallurgical processes, on the basic properties of cement mortars. Sludge and slag waste were used for testing. Both wastes were examined in terms of their chemical composition using a spectrometer, their specific density and grain composition were determined. As part of the tests, a series of standard mortars were made and the results obtained for modified mortars were compared to them. The produced cement composites used waste in amounts of 5, 10, 15 and 20% of the cement mass, used as a substitute for standard sand. After preparing the standard mortar and mortars containing additives for each series, consistency tests were performed using the flow table method. After an appropriate maturing time, flexural and compression tests were performed for all mortar series after 7 and 28 days of maturing, as well as water absorption tests. The research shows that the addition of these two wastes thickens the fresh cement mortar (from 0.62 to 15 %). The use of such waste also results in a decrease in flexural strength after 7 and 28 days (for sludge from 5 to 21% and for slag from 2 to 11%). However, the compressive strength of mortars decreased by 11% in the case of the addition of 20% of sludge and was almost the same as that of the standard mortar after the addition of 20% of slag.

4

Zagrożenia związane ze stosowaniem żużla wielkopiecowego jako podsypki pod posadzki betonowe

Żelazny Sylwester

Przemysł Chemiczny

|

2023

|

T. 102, nr 12

1321--1324

PL

Przedstawiono analizę wpływu zewnętrznej korozji siarczanowej na zmianę składu chemicznego betonu oraz jego rozszerzalności, w wyniku której nastąpiło wybrzuszenie posadzki betonowej o dużej powierzchni. Badania wykonano za pomocą spektrometru XRF. Wykazano bezpośredni wpływ korozji na zwiększenie zawartości faz ekspansywnych powodujących degradację betonu. Dzięki tym badaniom możliwa jest ocena przydatności żużla wielkopiecowego jako podsypki pod tego rodzaju posadzki.

EN

Samples of ballast (blast furnace slag) taken from the layer under the surface of the concrete floor, which was bulging in one of the supermarkets, were tested. The content of selected elements and sulfate ions was detd. in the ballast samples and in its water extracts. The crystallographic phases of concrete were also detd. by taking representative samples of concrete for X-ray tests. The direct impact of corrosion on the increase in the content of expansive phases causing degradation of concrete was demonstrated.

5

Investigating the effects of nano-blast furnace slag powder on the behaviour of composite cement materials

Kadhim M. J., Hasan L. M., Kamal H. M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2023

|

Vol. 116, nr 1

5--10

EN

Purpose: Attributable to the depletion of raw materials and for sustainability purposes in construction works. Therefore, this study looked into the effects of nano blast furnace slag (BFS) on the microstructure, mechanical properties, and durability of mortar. BFS was substituted for cement at various weight percentages of 0, 1, 1.5, 3, 5, and 7%. Design/methodology/approach: A suspension of water and Nano blast furnace slag was made using ultrasonic mixers to prepare the samples. The suspension was combined with cement and sand using 1 cement, 0.5 water, and 2.75 sand in the mixture to make cement mortar. The mixture was then shaped, left in the mould for 24 hours, and then allowed to cure for 7, 14, 28, 60, and 91 days. SEM was used to investigate the microstructure before and after cement replacement. The mechanical characteristics were evaluated by testing the compressive strength and the surface hardness. While the durability was assessed using the water absorption ratios. Findings: The results revealed that increasing the BFS in the mortar improved mechanical characteristics and durability by up to 3% of BFS. Replacing Nano-blast furnace slag for a portion of the cement is a proposed solution to address the problems of environmental pollution and resource consumption caused by cement production. Research limitations/implications: Another sustainable material needs to be used for additional investigation. We may evaluate more properties and use different weight percentages. Practical implications: Each year, a significant amount of slag is produced as a result of the iron industry, endangering the environment. There have been numerous initiatives to reduce slag’s negative environmental consequences. Using slag to replace some of the cement is one of the options to eliminate this byproduct and reduce excessive cement use. Originality/value: This study investigates the possibility of using a blast furnace blast within the Nanoscale to replace some of the cement used in the construction due to the positive impact on the environment to get rid of industrial byproducts and decrease the use of cement.

6

Analiza rozwoju skurczu autogenicznego zaczynów cementowych z CEM I 42,5R i CEM III/A 42,5N o różnym wskaźniku wodno/cementowym

Zieliński Adam, Kapeluszna Ewa

Cement Wapno Beton

|

2023

|

R. 28, nr 1

40--55

PL

W technologii betonu cementy o dużej zawartości klinkieru portlandzkiego są coraz częściej zastępowane przez spoiwa wieloskładnikowe o mniejszym śladzie węglowym. Takimi spoiwami są m. in. cementy hutnicze, które z powodzeniem stosuje się w składzie betonów przeznaczonych do elementów masywnych, betonów samozagęszczalnych, jak również betonów dedykowanych elementom prefabrykowanym. Cementy hutnicze posiadają mniejszą dynamikę przyrostu wytrzymałości w stosunku do cementów portlandzkich oraz mniejsze ciepło hydratacji. Kompozyty z ich udziałem są bardziej odporne na występowanie naprężeń termicznych we wczesnym etapie dojrzewania betonu. W pracy przeprowadzano badania porównawcze rozwoju skurczu autogenicznego zaczynów cementowych wykonanych z CEM I 42,5R i CEM III/A 42,5N o zmiennym stosunku w/c wykorzystując metodę dylatometryczną na autorskim urządzaniu objętym patentem PL241667. Wykonano również badania konsystencji, czasów wiązania oraz wytrzymałości na ściskanie po 2, 7 i 28 dniach dojrzewania. Na podstawie przeprowadzonych analiz stwierdzono, że zaczyny cementowe z cementem hutniczym mają większy skurcz autogeniczny w okresie 28 dni w porównaniu do zaczynów z cementem portlandzkim. Reakcja pucolanowa granulowanego żużla wielkopiecowego ma wpływ na wzrost rejestrowanego skurczu autogenicznego. Zwiększanie wskaźnika wodno-cementowego wpływa na spowolnienie dynamiki rozwoju i wielkość skurczu autogenicznego. Wyniki badań wskazują na konieczność uwzględnienia skurczu autogenicznego podczas projektowania betonów wysokowartościowych zawierających cement hutniczy ze względu na zwiększoną podatność na mikrozarysowania skurczowe oraz dla zachowania trwałości materiału.

EN

In concrete technology, cements with a high content of Portland clinker are increasingly being replaced by blended binders with a lower carbon footprint. Such binders include blastfurnace cements, which are successfully used in concretes designed for large-scale elements, self-compacting concretes, as well as for the precast concrete industry. Blast furnace cements exhibit lower strength gain relative to Portland cements and a lower heat of hydration. Composites that incorporate them are significantly more resistant to the occurrence of thermal stresses at the early stages of curing of concrete. This paper provides a comparative study of the development of autogenous shrinkage of cement pastes made from CEM I 42.5R and CEM III/A 42.5N with a variable w/c ratio using the dilatometric method on a proprietary instrument covered by the patent PL241667. Furthermore, tests on consistency, setting times and compressive strength were performed after 2, 7 and 28 days of curing. From the analyses carried out, it was found that cement pastes containing blast furnace cement show greater autogenous shrinkage over a period of 28 days compared to pastes containing Portland cement. The pozzolanic reaction of granulated blast furnace slag contributes to the increase in recorded autogenous shrinkage. An increase in the water-cement ratio has an impact on the decreased strength gain, and the value of autogenous shrinkage. The research results indicate the need to take autogenous shrinkage into account when designing high-performance concretes containing blast furnace cement due to the increased susceptibility to shrinkage microcracks and for the durability of the material.

7

Performance study of alkali-activated phosphate slag-granulated blast furnace slag composites: effect of the granulated blast furnace slag content

Zhang Yannian, Yang Daokui, Wang Qingjie

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2023

|

Vol. 23, no. 3

art. no. e181, 2023

EN

Alkali-activated materials (AAMs) are a kind of hardened slurry produced by an alkali activation reaction between a silicate precursor and an alkali activator that is treated as an environmentally friendly cementitious material that can be used in place of ordinary Portland cement (OPC). However, some studies point out that the AAMs with a single precursor had some defects. To realize the high value-added utilization of phosphorus slag (PS), this paper mixed PS with granulated blast furnace slag (GBFS) to prepare alkali-activated composite cementitious materials. The workability, mechanical properties, and hydration of alkali-activated phosphorus slag—granulated blast furnace slag (AAPG) were characterized using fluidity, setting time, compressive strength, flexural strength, hydration heat, XRD, FTIR, TG-DSC, and SEM + EDS. The results show that GBFS can improve the fluidity of AAPG, but the slurry will flash set after exceeding 20% GBFS content. GBFS can rapidly hydrate to generate C-S–H to improve its early strength, but the later stage results in larger pores due to the uneven distribution of matrix products. The hydration generation products of AAPG are C-S–H and C-(N)-A-S–H dominated by the Q2 unit, with some hydrotalcite by-products generated.

8

Ograniczenie korozji ASR w betonie za pomocą metakaolinu MK-40 i tradycyjnych dodatków mineralnych

Żebrowski Wojciech, Wolka Paweł, Zieliński Adam, Dąbrowski Mariusz

Materiały Budowlane

|

2022

|

nr 3

55--58

PL

Artykuł prezentuje badania związane z ograniczeniem korozji ASR w betonie, wywołanej przez reaktywne kruszywo drobne, za pomocą dodatków mineralnych. W tym celu użyto metakaolinu MK-40, popiołu lotnego oraz żużla wielkopiecowego. Badania wykonano zgodnie z krajowymi procedurami badawczymi GDDKiA bazującymi na zmodyfikowanych metodach ASTM oraz RILEM AAR. Pozwoliły one określić procentowe ograniczenie ekspansji w przypadku poszczególnych zapraw cementowych. Na podstawie wyników badań stwierdzono, że możliwe jest ograniczenie ekspansji zaprawy z piaskami reaktywnymi przez zastosowanie wybranych dodatków mineralnych.

EN

Article presents research related to the reduction of ASR corrosion induced by reactive fine aggregate in concrete with the use of mineral additives. For this purpose, MK-40 metakaolin, fly ash and blast furnace slag were used. The tests were carried out according to the national GDDKiA test procedures based on the modified ASTM and RILEM AAR methods. Tests allowed to determine the percentage expansion limitation for individual cement mortars. Based on the test results, it is possible to limit the expansion of the mortar with reactive sands by using selected mineral additives.

9

Characteristics of the phase and chemical composition of blast furnace slag in terms of the possibility of its economic use

Jonczy Iwona, Grzesik Bartłomiej, Wieczorek Andrzej Norbert, Gerle Anna, Nuckowski Paweł, Staszuk Marcin

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2022

|

T. 38, z. 4

153--172

EN

This article presents the results of studies into the phase and chemical composition of blast furnace slag in the context of its reuse. In practice, blast furnace slags are widely used in the construction industry and road building as a basis for the production of, for example, cements, road binders and slag bricks. They are also used in the production of concrete floors, mortars, and plasters. Blast furnace slag is mainly used as a valuable material in the production of hydraulic binders, especially cement that improves the mechanical properties of concretes. The favorable physical and mechanical properties of slags, apart from economic aspects, are undoubtedly an asset when deciding to use them instead of natural raw materials. In addition to the above, there is also the ecological aspect, since by using waste materials, the environmental interference that occurs during the opencast mining of natural aggregates is reduced. Specifically, this means waste utilization through secondary management. However, it should be kept in mind that it is a material which quite easily and quickly responds to environmental changes triggered by external factors; therefore, along with the determination of its physical and mechanical properties, its phase and chemical composition must be also checked. The studies showed that the predominant component of the blast furnace slag is glass which can amount up to 80%. In its vicinity, metallic precipitate as well as crystallites of periclase, dicalcium silicates and quartz can be found. With regard to the chemical composition of the slag, it was concluded that it meets the environmental and technical requirements regarding unbound and hydraulically bound mixtures. In case of the latter, in terms of its chemical composition, the slag meets the hydraulic activity category CA3. It also meets the chemical requirements for using it as a valuable addition to mortars and concretes, and it is useful in the production of CEM II Portland-composite cement, CEM III blast-furnace cement and CEM V composite cements. The blast furnace slag is a valuable raw material for cement production. Cement CEM III/C contains 81–95% of blast furnace slag in accordance with EN 197-1:2012. In 2019, the Polish cement industry used 1,939,387.7 tons of slag.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań składu fazowego i chemicznego żużla wielkopiecowego w aspekcie możliwości jego wtórnego wykorzystania. W praktyce żużle wielkopiecowe znajdują dość szerokie zastosowanie w przemyśle budowlanym oraz w drogownictwie, m.in. na ich bazie produkowane są cementy, spoiwa drogowe oraz cegły żużlowe; stosowane są również przy wykonywaniu posadzek betonowych, do produkcji zapraw murarskich i tynkarskich. Wiodącą rolą żużla wielkopiecowego staje się jego wykorzystanie jako cennego surowca w produkcji spoiw hydraulicznych, zwłaszcza cementu poprawiającego właściwości mechaniczne betonów. Korzystne właściwości fizykomechaniczne żużli, obok aspektów ekonomicznych, stanowią niewątpliwie atut przy podejmowaniu decyzji o ich wykorzystaniu zamiast surowców naturalnych. Do tego dochodzi jeszcze aspekt ekologiczny, gdyż wykorzystując materiały odpadowe, ogranicza się ingerencję w środowisko, jaka ma miejsce podczas odkrywkowej eksploatacji kruszyw naturalnych, ponadto prowadzona jest utylizacja odpadów poprzez ich wtórne zagospodarowanie. Należy jednak zwrócić uwagę, że jest to materiał, który dość łatwo i szybko reaguje na zachodzące w środowisku zmiany wywołane czynnikami zewnętrznymi, dlatego obok oznaczeń właściwości fizykomechanicznych żużla niezbędna jest kontrola jego składu fazowego i chemicznego. Przeprowadzone badania wykazały, że w badanym żużlu wielkopiecowym dominującym składnikiem jest szkliwo, którego udział można szacować na około 80%, w jego otoczeniu występują wytrącenia metaliczne żelaza, a także krystality peryklazu, krzemianów dwuwapniowych oraz kwarcu. Biorąc pod uwagę skład chemiczny żużla, stwierdzono, że spełnia on wymagania środowiskowe oraz wymagania techniczne dotyczące drogowych niezwiązanych i związanych hydraulicznie mieszanek. W przypadku tych ostatnich pod względem składu chemicznego żużel spełnia kategorię aktywności hydraulicznej CA3. Spełnia także wymagania chemiczne dotyczące stosowania go jako wartościowego dodatku do zapraw i betonów oraz jest przydatny do produkcji cementów portlandzkich żużlowych CEM II, cementów hutniczych CEM III oraz cementów wieloskładnikowych CEM V. Żużel wielkopiecowy jest cennym surowcem do produkcji cementu. Cement CEM III/C zawiera 81–95% żużla wielkopiecowego zgodnie z normą EN 197-1:2012. W 2019 roku polski przemysł cementowy zużył 1 939 387,7 ton żużla.

10

Zachowania kotew chemicznych montowanych w różnych rodzajach betonu

Çalişkan Özlem, Karakurt Cenk, Aras Murat, Kaya Turgut

Cement Wapno Beton

|

2022

|

R. 27, nr 5

330--345

PL

Kotwy chemiczne znajdują szerokie zastosowanie w dodatkowych instalacjach żelbetu budowlanego, pracach naprawczych i zbrojeniowych. Dzięki coraz większej różnorodności materiałów i poprawie wiadomości na temat produktów odpadowych, możliwe stało się produkowanie różnych rodzajów betonu, o różnych właściwościach. W tym badaniu pręty żebrowane klasy B420C o średnicy 16 mm, zostały osadzone w czterech różnych rodzajach betonu, przy użyciu czterech różnych klejów chemicznych, a następnie zastosowano siłę rozciągającą. Wyznaczono sztywność, współczynnik plastyczności, zdolność do pochłaniania energii i siły rozciągającej oraz oceniono stopień zniszczenia na podstawie krzywych obciążenie-przemieszczenie, uzyskanych w wyniku doświadczeń. Stwierdzono, że siła rozciągająca i zdolność do pochłaniania energii wzrosła w wyniku osadzenia kotew i przyłożenia do betonu siły rozciągającej, uzyskanej przez dodanie materiałów domieszkowych do betonu referencyjnego. W części analitycznej wykorzystano sformułowanie podane w ACI 318, zidentyfikowano nośność i wytrzymałość obliczeniową oraz określono ich poziomy bezpieczeństwa, w porównaniu z wynikami badań.

EN

Chemical anchors are widely used in additional installations of construction irons, repair and reinforcement work. Due to the increasing diversity of materials and the improved awareness of waste products, it has become possible to produce different kinds of concrete, with various properties. In this study, class B420C ribbed bars with 16 mm diameter, were installed in four different concretes by using four different chemical adhesives, and a tensile force was applied. The stiffness, displacement ductility ratio, energy-dissipation capability and tensile force values were determined and the failure modes were interpreted from the load-displacement curves, obtained as a result of the experiments. It was found that the tensile force and energy-dissipation capacity, had increased as a result of installing anchor and applying a tensile force to the concrete, that was obtained by adding admixture materials, to the reference concrete. In the analytical part of the study, the formulation provided in ACI 318 was used, capacity and design strengths were identified, and their safety levels were determined in comparison with the test results.

11

Właściwości cementu o małej zawartości klinkieru portlandzkiego, o różnej zawartości popiołu lotnego krzemionkowego i granulowanego żużla wielkopiecowego

Wieczorek Michał, Pichniarczyk Paweł

Cement Wapno Beton

|

2022

|

R. 27, nr 4

285--299

PL

W artykule przedstawiono badania określające możliwości zastosowania cementów wieloskładnikowych o małej zawartości klinkieru portlandzkiego w zaprawach budowlanych, w tym zaprawach specjalnych. Zastosowane w badaniach dodatki główne w postaci mielonego, granulowanego żużla wielkopiecowego oraz popiołu lotnego krzemionkowego posiadały zbliżony skład ziarnowy, nieprzekraczający 40 μm. Dodano je do zapraw jako zamienniki cementu portlandzkiego w ilości 50 oraz 70%, a także jako ich mieszaniny, w ilościach nie przekraczających 70%. Wykonano badania określające wpływ udziału jak i zawartości SiO2 oraz CaO w poszczególnych składnikach głównych, na wytrzymałość zaprojektowanych cementów. Wyniki badań wykazują, iż cementy te można stosować w technologii betonów samozagęszczalnych oraz w mieszaninach uszczelniających, do zastosowań w pracach geoinżynieryjnych, które przeznaczone są do wykonywania wzmacniania i uszczelniania podłoża gruntowego. Proponowana technologia produkcji cementów CEM V oraz CEM VI oprócz korzystnych zmian ich właściwości, powoduje znaczne zmniejszenie zużycia energii, potrzebnej do wytwarzania tych cementów.

EN

The paper presents a study to determine the applicability of blended cements with low Portland clinker content in construction mortars, including special mortars. The main additives used in the study, in the form of ground granulated blast furnace slag and silica fly ash, were characterised by a similar grain composition of less than 40 μm. They were introduced into mortars as a replacement for Portland cement in amounts of 50 and 70 % and their mixtures in amounts not exceeding 70 %. Tests were carried out to determine the influence of the proportion, as well as the SiO2 and CaO content of the individual main components, on the strength parameters of the designed cements. The results show that these cements can be used in self-compacting concrete technology and in sealing mixtures for geoengineering applications, which are designed to perform soil reinforcement and sealing. The proposed technology for the production of CEM V and CEM VI cements, in addition to the favourable changes in their properties, results in a significant reduction in the energy required to produce these cements.

12

Kształtowanie właściwości materiałów geopolimerowych w zależności od modułów molowych SiO2/Al2O3 oraz SiO2/Na2O

Sikora Szymon, Skowera Karol, Hynowski Mariusz, Rusin Zbigniew

Cement Wapno Beton

|

2022

|

R. 27, nr 2

115--125

PL

Sektor budowlany jest odpowiedzialny za około 37% światowej emisji dwutlenku węgla [CO2], do atmosfery. Z tego względu ograniczenie jego emisji oraz ograniczenie emisji innych gazów cieplarnianych, w tym sektorze, ma szczególne znaczenie wobec postępujących zmian klimatycznych. Ważne jest, aby nowe wyroby budowlane cechował mniejszy wpływ na środowisko naturalne, podczas ich całego cyklu życia, a ich produkcja została oddzielona od wykorzystania energii pierwotnej. W niniejszej pracy zbadano wybrane właściwości materiałów geopolimerowych. Geopolimery to nieorganiczne, amorficzne polimery glinokrzemianowe, które w określonych zastosowaniach mogą stanowić alternatywę dla wyrobów, zastępując cement portlandzki. W niniejszej pracy przedstawiono właściwości zapraw geopolimerowych, m.in. porowatość oraz wytrzymałość mechaniczną, w zależności od ich składu chemicznego. Ten ostatni opisany przez odpowiednie stosunki molowe tlenków SiO2/Al2O3 oraz SiO2/Na2O. Wyniki badań pokazują, iż wzrost zawartości SiO2 względem Al2O3 w mieszaninie reakcyjnej wpływa na zmniejszenie porowatości zapraw geopolimerowych. Zaprawy o dużym module molowym SiO2/Al2O3 mają zwartą i szczelną mikrostrukturę oraz wysoką wytrzymałość mechaniczną. Podobny efekt otrzymano stosując wyższe stężenia roztworu wodorotlenku sodu [NaOH], w stosunku do roztworu krzemianu sodu [Na2SiO3], w mieszaninie aktywatora w procesie geopolimeryzacji.

EN

The construction sector is responsible for around 37% of global emissions of the carbon dioxide to the atmosphere. Therefore, reducing gas emissions, in this construction sector, is particularly important, given the progressing climate change. For this reason, limiting its emissions and limiting the emission of other greenhouse gases in this sector, is of particular importance in view of the progress of climate change. It is important that new construction products have less impact on the environment during their entire life cycle, and their production has been decoupled from the use of primary energy. In this work, selected properties of geopolymeric materials were examined. Geopolymers are inorganic aluminosilicate polymers with an amorphous microstructure, which may be an alternative in certain applications, for products based on Portland cement. Here, the properties of geopolymer mortars, i.e. porosity, microstructure and mechanical strength, were compared. The influence of the composition of reaction mixture on these properties, defined by the appropriate SiO2/Al2O3 and SiO2/Na2O molar ratios, was also defined. The results show that increasing the content of SiO2 in relation to Al2O3 in the composition of the reaction mixture, reduces porosity. Thus, leading to a more compact microstructure and higher mechanical strength. A similar effect occurs when a higher NaOH solution concentration is used, in comparison to the sodium silicate [Na2SiO3] solution.

13

Mechanical performance of ultra-high-performance strain-hardening cementitious composites according to binder composition and curing conditions

Kim Min-Jae, Oh Taekgeun, Yoo Doo-Yeol

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 2

art. no. e63, 1--12.

EN

This study investigated the mechanical properties and microstructures of three ultra-high-performance strain-hardening cementitious composites (UHP-SHCCs) with different mix proportions and curing conditions. The binders comprised ordinary Portland cement (OPC), silica fume, and ground granulated blast furnace slag (GGBS); the specimens were cured under air and wet curing conditions for 28 and 91 days, respectively. Compressive and direct tensile tests were performed, along with subsequent microstructural analyses using the particle packing theory and scanning electron microscopy, on the composite matrix and reinforcing polyethylene (PE) fibers. The test results indicate that the inclusion of GGBS, more than 50% (by weight of OPC), leads to a decrease in compressive and tensile strength by up to 35.7% but an increase in ductility by up to 55.9%. In addition, a higher content of GGBS resulted in larger deviations based on the curing conditions. The wet curing condition was more effective for the development of a higher energy absorption capacity than the air curing condition at a curing age of 28 d. By contrast, 91 d of wet curing resulted in the lowest strain energy in this study, mainly because of the considerably reduced strain capacity.

14

Wykorzystanie odpadów w cementowni a polityka klimatyczna

Środa Bożena

Materiały Budowlane

|

2021

|

nr 12

28--29

15

Treatment of Collapsible Soils with Granulated Blast Furnace Slag and Calcined Eggshell Waste

Adjabi Souhila, Nouaouria Mohamed Salah, Djebabla Wafa

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2021

|

Vol. 31, no. 2

138--162

EN

In order to meet environmental and socio-economic challenges, the recycling of waste tobe used in the treatment of geotechnical problems is one of the main ways of preserving the environment with a lower economic value. The objective of this experimental work is to improve the characteristics and to study the mechanical behaviour of collapsible soil treated with a new hydraulic stabilizer composed of Crushed Granulated Blast Furnace Slag (CGBS) active by Eggshell Waste (CES). The specimens were mixed with stabilizer content, varying from 0 to 15% in mass, with an initial water content of 4, 6 and 8% respectively. in mass. Oedometer apparatus was used to study the addition of new hydraulic stabilizer effect on the Collapse Potential. Triaxial tests are also conducted to determine the shear strength parameters (cohesion and internal friction angle) of this treated soil. The results of this research study show that the mechanical properties of the treated collapsible soil were significantly improved. An appreciable reduction in the collapse potential is observed. The addition of 15% of this new stabilizer with initial water content of 4% under a compaction of 60 blows/ layer is capable of increasing internal friction angle and cohesion. It can be concluded from this study that the mixture of granulated slag and calcined eggshell can be used as an effective treatment of collapsibility phenomenon at low cost while protecting the environment from industrial waste.

16

Wpływ temperatury na długoterminowe właściwości zapraw zawierających odpadowe szkło i mielony granulowany żużel wielkopiecowy

Szydłowski Jakub, Szudek Wojciech, Gołek Łukasz

Cement Wapno Beton

|

2021

|

R. 26, nr 4

264--278

PL

W artykule przedstawiono wyniki dwuletnich badań właściwości zapraw zawierających mielone szkło, którym zastąpiono 15 lub 30% mas cementu. Zaprawy ze szkłem porównano z analogicznymi zaprawami z dodatkiem granulowanego żużla wielkopiecowego, które dojrzewały w różnych temperaturach. Ponadto, po dwuletnim okresie dojrzewania zaprawy poddano autoklawizacji. Zmierzono wytrzymałość na ściskanie próbek, a w części z nich wykonano analizy rentgenograficzne oraz oznaczono zawartość wodorotlenku wapnia, metodą termograwimetryczną. Wyniki potwierdzają, że dodatek mielonego szkła, jako substytutu cementu, może zastąpić granulowany żużel wielkopiecowy. Ponadto nie stwierdzono spadku wytrzymałości, po procesie autoklawizacji dla zapraw z 15% dodatkiem szkła. Dane zebrane w pracy potwierdzają, że właściwości pucolanowe mielonego szkła pozwalają na jego zastosowanie do częściowej substytucji cementu. Badania pokazują również zdolność zapraw, z dodatkiem mielonego szkła, do utrzymywania stałego poziomu wytrzymałości w długim okresie, a nawet po autoklawizacji próbek dwuletnich.

EN

The paper presents new and unique results of two-year examinations of mortars containing ground glass, as a substitute for 15 or 30% by mass of ordinary Portland cement in comparison with the properties of mortars with the analogous addition of ground granulated blast furnace slag, in different temperatures. Moreover, after a two-year curing period, the mortars were autoclaved. Samples were subjected to compressive strength measurements, XRD analysis and the determination of calcium hydroxide content, by means of thermogravimetric analysis. The results confirm that as an additive, glass powder, thanks to its pozzolanic properties, can compete with common SCMs like granulated blast furnace slag. Additionally, a reduction in strength was not observed after the autoclaving process, for the mortars with 15% glass addition. The data collected in the paper confirms that the pozzolanic properties of ground glass allows its use as an additive. It also shows the ability of these mortars to maintain a constant level of strength in the long term and even after the autoclaving of two-year-old samples.

17

Właściwości alkalicznie aktywowanych wałowanych betonów żużlowych wytwarzanych z kruszyw odpadowych

Gök Saadet Gökçe, Kilic Ismail, Sengul Ozkan

Cement Wapno Beton

|

2021

|

R. 26, nr 4

352--363

PL

Zużycie energii i emisja dwutlenku węgla podczas produkcji cementu powoduje potrzebę poszukiwania alternatywnych materiałów budowlanych. Istnieje coraz większe zapotrzebowanie na bardziej przyjazne dla środowiska, bardziej ekonomiczne, trwałe i wytrzymałe materiały. Badania nad recyklingiem odpadów w budownictwie przyczyniają się do zaspokojenia tej potrzeby. W tych badaniach opracowano nowy materiał, który umożliwia ponowne wykorzystanie odpadów, przy użyciu znanych technik. Beton wałowany zagęszczony walcem, aktywowany alkaliami, został wyprodukowany z recyklingu gruboziarnistych kruszyw i zbadano właściwości mechaniczne tego materiału. Celem tych doświadczeń było uzyskanie materiału konstrukcyjnego składającego się z odpadów lub produktów ubocznych. Stosowano zmielony granulowany żużel wielkopiecowy aktywowany krzemianem sodu i 10 – molowym roztworem wodorotlenku sodu. Stosunek Na2SiO3/NaOH w roztworze aktywatora wynosił 2,5. Grube kruszywa uzyskano z odpadów betonu wałowanego i wyprodukowano materiał przyjazny dla środowiska, bez użycia cementu. Ponieważ beton wałowany jest wytwarzany z bardzo gęstą konsystencją w porównaniu do betonu konwencjonalnego, ilość zastosowanego aktywatora jest niewielka, co zapewnia korzyści środowiskowe i ekonomiczne. Wytrzymałość na ściskanie kostkowych próbek betonu wałowanego zbadano po 7 i 28 dniach. Mieszanki wykonane z żużla wielkopiecowego aktywowanego alkaliami uzyskane w tych badaniach i zagęszczonego w trakcie wałowania, osiągnęły wytrzymałość na ściskanie większą od betonu z cementu portlandzkiego. Określono również gęstość, całkowitą absorpcję wody, prędkość impulsu ultradźwiękowego i moduł sprężystości tego betonu.

EN

The energy consumption and the release of carbon dioxide during cement production require the search for alternative building materials. There is an increasing need for more environmentally friendly, more economical, durable and high-strength materials. Studies on recycling of waste materials in construction contribute to meeting this need. In this study, a new material that allows reuse of wastes was produced using known materials and techniques. Alkali-activated roller compacted concrete [AARCC] was produced with recycled coarse aggregates and the mechanical properties of this material were investigated. In this experimental study, the objective was to produce an alternative construction material composed of waste or by-products. Ground granulated blast furnace slag [GGBFS] was activated with a sodium silicate [Na2SiO3] and 10 M sodium hydroxide [NaOH] solution. The Na2SiO3/NaOH ratio was 2.5 in the activator solution. The coarse aggregates were obtained from roller compacted concrete (RCC) wastes and an environmentally friendly material was produced without using any cement. As a roller compacted concrete is produced with a very dry consistency compared to conventional concrete, the amount of activator used is low, which provides environmental and economic benefits. The compressive strengths of the cube RCC specimens were determined at the ages of 7 and 28 days. Using the mix proportions designed in this study, it was found that the compressive strengths of alkali-activated RCCs were higher than roller compacted Portland cement concrete having high dosage of cement. Unit mass, total water absorption, ultrasonic pulse velocity [UPV], and modulus of elasticity of alkali-activated RCCs were also determined.

18

Effect of the ground granulated blast furnaceslag on the pore structure of concrete

Chalid Abdul

Archives of Civil Engineering

|

2021

|

Vol. 67, nr 1

203--214

EN

The objective of this study is to analyze effect of ground granulated blast furnace slag (GGBFS) in concrete on the pore structure, this research will contribute to the knowledge regarding the use of GGBFS as a cementitious material in terms of the future reference and potential improvement to the properties of concrete. To this aim, on the one hand a control specimens (CS) and another samples with 40% and 60% of GGBFS as replacement cement with moist cured at 20°C, 27°C, and cured at site. The compressive strength and the Mercury intrusion porosimetry (MIP) test were done. The result indicates that the strength of concrete with GGBFS at early ages tend to be lower in comparison with the CS. However, the GGBFS reaction plays important roles at the later ages. The samples cured at higher temperature produce higher strength value. The total pore volume (TPV) of the concrete use GGBFS decreases with increasing age.

19

Influence of curing conditions on the mechanical performance of ultra-high-performance strain-hardening cementitious composites

Kim Min-Jae, Oh Taekgeun, Yoo Doo-Yeol

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 3

607--617

EN

This study investigated the influence of curing conditions and the inclusion of ground granulated blast furnace slag (GGBS) on the mechanical performance of ultra-high-performance strain-hardening cementitious composites (UHP-SHCC). Air- and wet-curing conditions were applied for 28 and 91 days, respectively. Compressive strength and direct tensile tests were performed, and the microstructure of the tested cementitious matrix and surface of the polyethylene (PE) fibers were inspected using scanning electron microscopy. The results showed that 3 months of wet-curing notably deteriorated the tensile performance of UHP-SHCC with or without GGBS as compared to those at the curing age of 1 month, whereas the 3 months of air-curing further enhanced the tensile performance. Therefore, the 3 months air-cured specimens, using binders consisting only of ordinary portland cement (OPC) or OPC with GGBS, could develop the highest tensile strength and strain capacity of up to 12.1 MPa and 9.1% or 13.6 MPa and 9.1%, respectively. The inclusion of GGBS led to a higher rate of stress development as well as tensile strength at the air-curing age of 3 months, resulting in the highest energy absorption capacity of 985 kJ/m3 measured in this study.

20

Assessment of the bending bearing capacity of the GGBFS-based geopolymer concrete beams exposed to acidic environment

Mahdikhani Mahdi, Sarvandani Milad Hatamiyan

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 4

417--436

EN

Currently, ordinary Portland cement is used most of the time as a sticky material of the concrete produced for construction purposes. Unfortunately, the function of the prefabricated concrete made of Portland Cement against chemical factors such as acid attacks and sulfate attacks, raises concerns, because the grout of Portland Cement decomposes, being exposed to acids. Novel construction materials with a strength better than that of the ordinary Portland concrete are required, to be able to resist such corrosive factors. This essay presents an assessment of the strength of GGBFS-based geopolymer concrete samples against acid attacks. In this research, geopolymer concrete beams reinforced with steel and GFRP rebars, also the fabricated cubic concrete samples, underwent tests of mechanical properties, being exposed to acid environments with different pH levels of 4, 6 and 8. Beams reinforced with steel rebars proved to be of a higher strength compared with beams reinforced with GFRP. On an average, the forces applied on the beams reinforced with steel on day 90 and day 300 were, respectively, 14.47 and 14.78% higher than the forces applied on the beams reinforced with GFRP. Compared with the beams reinforced with GFRP, those reinforced with steel revealed to be of a higher resistance when exposed to the environmental changes.