Badanie możliwości wykorzystania drobnej frakcji z recyklingu gruzu betonowego jako dodatku do cementu

• Autorzy: Rajczyk, Krystyna , Janus, Grzegorz , Kaliciak, Agnieszka , Brukhanska, Daria

Warianty tytułu

EN

Study of the possibility of using modified fine fraction obtained from recycled concrete rubble as cement additive

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Przedmiotem pracy było wykorzystanie drobnej frakcji pochodzącej z recyklingu gruzu betonowego, składającej się głownie ze stwardniałego zaczynu cementowego. Gruz betonowy poddano obróbce termicznej w temperaturach: 180°C, 300°C, 500°C i 700°C, co zwiększało stopień rozdrobnienia przy tym samym sposobie mielenia. Przyczyną tego były najprawdopodobniej mikrospękania w stwardniałym zaczynie cementowym powstałe w wyniku dehydratacji faz zaczynu cementowego. Zmielone do powierzchni około 4500 cm2/g drobne frakcje gruzu stosowano jako dodatek, zastępujący 3% lub 6% cementu. Uzyskane wyniki badania wytrzymałości zapraw potwierdziły dane literaturowe, według których drobna frakcja betonu z recyklingu ma niekorzystny wpływ na właściwości zapraw i betonów. Dodatek tej drobnej frakcji do cementu spowodował zmniejszenie wytrzymałości w całym okresie dojrzewania w porównaniu do cementu wzorcowego. Badania wykazują duży wpływ obróbki termicznej drobnej frakcji gruzu betonowego, na osiągniętą wytrzymałość zapraw zawierających ten dodatek. Zwiększenie temperatury prażenia do 700°C spowodowało dużą zmianę składu fazowego próbek, poprzez rozkład dolomitu i węglanu wapnia, zawartego w wyjściowym materiale. 6% dodatek tej próbki spowodował znaczne zmniejszenie wytrzymałości. Biorąc pod uwagę względy materiałowe oraz ekonomiczne za najkorzystniejszą temperaturę wygrzewania uznano 180°C, która powoduje dehydratację fazy C-S-H.

EN

The subject of the work was the use of a fine fraction derived from the recycled concrete, consisting mainly of hardened cement paste. The concrete rubble was heat treated at temperatures of: 180°C, 300°C, 500°C and 700°C. Thermal treatment resulted in better grindability of obtained material. The reason for this was most probably the micro-cracking of the hardened cement paste due to the dehydration of the cement paste phases. Fine fraction ground to the surface of approximately 4500 cm2/g was used as an additive, replacing 3% or 6% of cement. Results of mortar strength test confirmed the literature data, according to which a small fraction of concrete from recycling has an adverse effect on the properties of mortars and concretes. The addition of this fine fraction to the cement caused a reduction in strength throughout the whole maturation period as compared to the reference cement. The research shows a high impact of thermal treatment of recycled concrete fine fraction on strength of mortars containing this additive. Increasing the heating temperature to 700°C caused a large change in the phase composition of the samples, through the decomposition of dolomite and calcium carbonate contained in the starting material. A 6% addition of this sample resulted in a significant reduction in strength. Considering both material and economic aspects, 180°C was found the most favourable annealing temperature, which causes dehydration of the C-S-H phase.

Słowa kluczowe

PL

gruz betonowy; recyklizacja; dodatek; cement; stopień rozdrobnienia; skład fazowy; wytrzymałość

EN

concrete rubble; recycling; addition; cement; fineness; phase composition; strength

• Czasopismo: Cement Wapno Beton
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 22/84, nr 3
• Strony: 188--201
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Rajczyk, Krystyna

• Institute of Ceramics and Building Materials, Materials, Processing and Environmental Engineering Division in Opole, Poland

autor

Janus, Grzegorz

• Institute of Ceramics and Building Materials, Materials, Processing and Environmental Engineering Division in Opole, Poland

autor

Kaliciak, Agnieszka

• Institute of Ceramics and Building Materials, Materials, Processing and Environmental Engineering Division in Opole, Poland

autor

Brukhanska, Daria

• Institute of Ceramics and Building Materials, Materials, Processing and Environmental Engineering Division in Opole, Poland

Bibliografia

• 1. K. McNeil, T. H-K. Kang, Recycled concrete aggregates: A review, Int. J. Concr. Struct. Mater., 7, 61-69 (2013).
• 2. E. Pawluczuk, Kształtowanie strefy kontaktowej kruszywo-zaczyn w betonach recyklingowych, Budownictwo i Inżynieria Środowiska, 2, 369-376 (2011).
• 3. R.V. Silva, J de Brito, R.K. Dhir, Properties and composition of recycled from construction and demolition waste suitable for concrete production, Constr. Build. Mater., 65201-217 (2014).
• 4. D. Pedro, J. de Brito, L. Evangelista, Influence of the use of recycled concrete aggregates from different sources on structural concrete, Constr. Build. Mater., 71, 141-151 (2014).
• 5. J. de Brito, J. Ferreira, J. Pacheco, D. Soares, M. Guerreiro, Structural, material, mechanical and durability properties and behavior of recycled aggregates concrete, J. Build. Eng. 6, 1-16 (2016).
• 6. PN-EN 206+A1:2016-12 Beton -- Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność
• 7. E. Pawluczuk, K. Kozak, Wpływ stosowania drobnego kruszywa z recyklingu na wybrane właściwości kompozytów cementowych, Budownictwo i Inżynieria Środowiska, 7, 39-45 (2016).
• 8. L. Evangelista, J. de Brito, Concrete with fine recycled aggregates: a review, Europ. J Environ Civil Eng., 18 (2), 129-175 (2014).
• 9. K. Kalinowska-Wichrowska, recycling betonu krokiem w stronę ochrony środowiska- przegląd I ocean metod recyklingu betonu, Inżynieria Środowiska, 19, 91-98 (2018).
• 10. M. Bołtryk, K. Kalinowska-Wichrowska, The cement composites with modified recycled addition, Civil and Environmental Engineering 7, 7-10 (2016).
• 11. H. Shima, H. Tateyashiki, R. Matusuhashi, Y. Yoshida, An advanced concrete recycling technology and its applicability assessment through input-output analysis, J J. Adv. Concr. Technol, 3(1), 53-67, (2005).
• 12. S. Lofti, P. Rem, Recycling of end of life concrete fines into hardened cement and clean sand, J. Environ. Protection 7, 934-950 (2016).
• 13. F. DiMaio, P. Rem, S. Lofti, S. Serranti, G. Bonifazi, M. Hu, N. Burganos, E. Skouras, F. Cucchietti, M. Vázquez, Cement and clean aggregates from CDW: The C2CA project. March 11-14, 2012.
• 14. H. Choi, R. Kitagaki, T.Noguchi, Effective recycling of surface modification aggregate using microwave J. Adv. Concr. Technol. 12, 34-45 (2014).
• 15. E. Linß A. Mueller, High-performance sonic impulses-an alternative method for processing of concrete, International Journal of Mineral Processing, 74(10), 199-208 (2004).
• 16. Md. Safiuddin, U. J. Alengaram, Md. M. Rahman, Md. A. Salam, M. Z. Jumaat, Use of recycled concrete aggregate in concrete: a review, J. Civil Eng. Manage., 19(6), 796-810 (2013).
• 17. Bhikshma V., Kishore R., Development of stress - strain curves for recycled aggregate concrete. Asian J Civ Eng 2010;11(2):253-61.
• 18. R. S. Ravindarajah, C.T. Tam, Recycling concrete as fine aggregate in concrete, Int. J. Cem. Compos. Lightweight Concrete, 9(4), 235-241 (1987).
• 19. K. Anderson, W. Uhlmeyer, M. Russell Use of recycled concrete aggregate in PCCP: Literature Search, Washington State Development of Transportation (WSDOT), WSDOT Office of Research – Library Services, Washington (2009).
• 20. M. Malešev, V. Radonjanin, S. Marinkovic Recycled concrete as aggregate for structural concrete production, Sustainability, 2 (5), 1204-1225 (2010).
• 21. C. Meyer The greening of the concrete industry, Cem. Concr. Compos., 31 (8), 601-605 (2009).
• 22. A. G. Khoshkenari, P. Shafigh, M. Moghimi, H. B. Mahmud, The role of 0-2 mm fine recycled concrete aggregate on the compressive and splitting tensile strengths of recycled concrete aggregate concrete, Mater. Des., 64, 345-354 (2014).
• 23. F. Cartuxo, J. de Brito, L. Evangelista, J. R. Jimenez, E. F. Ledesma, Increased durability of concrete made with fine recycled concrete aggregates using superplasticizers, Materials, 9 (98), (2016).
• 24. J.M. Khatib, Properties of concrete incorporating fine recycled aggregate, Cem. Concr. Res., 35, 763-769 (2005).
• 25. L. Evangelista, J de Brito, Mechanical behavior of concrete made with fine recycled concrete aggregates, Cem. Concr. Compos, 29(5), 397-401 (2010).
• 26. E. Pawluczuk, K. Kalinowska-Wichrowska, Ocena zastosowania spoiwa z recyklingu do betonów drobnoziarnistych, Budownictwo i Inżynieria Środowiska, 6, 193-199, (2015).
• 27. J. Topič, Z. Prošek, Properties and microstructure of cement paste including recycled concrete powder, Acta Polytechnica, 57 (1), 49-57, (2017).
• 28. M.V.A. Florea, Z. Ning, H.J.H. Brouwers, Activation of liberated concrete fines and their application in mortars, Constr. Build. Mater., 50, 1-12 (2014).
• 29. D. Gastaldi, F. Canonico, L. Capelli, L. Buzzi, E. Boccaleri, S. Irico, An investigation on the recycling of hydrated cement from concrete demolition waste, Cem. Concr. Compos,61, 29-35 (2015).
• 30. Z. Shui, D. Xuan, H. Wan, B. Cao, Rehydration reactivity of recycled mortar from concrete waste experienced to thermal treatment, Constr. Build. Mater, 22(8), 1723-1729 (2008).
• 31. Z. Shui, D. Xuan, W. Chen, R. Yu, R. Zhang, Cementitious characteristics of hydrated cement paste subjected to various dehydration temperatures, Constr. Build. Mater, 23(1), 531-537 (2009).

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).