Resistance to sulphate corrosion of mortars made of new types of ternary cements CEM II/C and CEM VI

W artykule przeanalizowano odporność na korozję siarczanową nowych rodzajów cementów wieloskładnikowych, będących przedmiotem prac normalizacyjnych, dotyczących nowelizacji normy cementowej EN 197-1. Badane cementy trójskładnikowe zawierały popiół lotny krzemionkowy V, granulowany żużel wielkopiecowy S i/lub zmielony wapień LL. Badania przeprowadzono na zaprawach wykonanych z 4 rodzajów zaproponowanych cementów. Wykazały one, że cementy, w których składzie znajdowała się mieszanina wapienia i popiołu lotnego krzemionkowego nie są odporne na korozję siarczanową, natomiast zastąpienie jednego z tych składników odpowiednią ilością zmielonego granulowanego żużla wielkopiecowego wpłynęło korzystnie na odporność korozyjną badanych mieszanek cementowych.The article analyzes the resistance to sulphate corrosion of new types of multi-component cements, that are the subject of standardization works related to the amendment of the cement standard EN 197-1. Ternary cements contained siliceous fly ash (V), granulated blast furnace slag (S) and / or limestone (LL). The tests were carried out on mortars made of 4 types of proposed cements. Studies have shown that cements which composition was a mixture of limestone and siliceous fly ash are not resistant to sulphate corrosion, whereas substitution of one of these components with a suitable amount of ground granulated blast furnace slag had a positive effect on the corrosion resistance of tested cements

Nowe rodzaje niskoemisyjnych cementów o zredukowanej zawartości klinkieru portlandzkiego jako rezultat proekologicznych działań przemysłu cementowego na rzecz zrównoważonego

Cement industry is among the most energy-intensive economic sectors. Moreover, significant amounts of carbon dioxide are released to the atmosphere as a result of Portland clinker combustion process, where carbonates (limestone, marl) are the main raw materials applied. To offset the harmful effects of the cement industry on the environment, cement producers have resorted to various ways to reduce greenhouse gas emissions and to reduce energy consumption required to produce cement clinker. Development trends in the area of binding materials aim therefore towards a significant reduction of the Portland clinker content in cements for mineral additives. The outcome of these efforts is an amendment plan to the cement standard EN 197-1 based on the introduction of new composite cement groups CEM II/C and CEM VI characterized by significantly reduced amount of Portland clinker (i.e. ternary cements). The essence of actions takes is to obtain composite cements of a good quality, which, in the wake of the selection of relevant non-clinker constituents combinations, will become an alternative for traditional cements of common use. Hereby paper presents the research results of the 4 new cement types, which confirm the relevance of further development of pro-ecological composite cements.Przemysł cementowy jest zaliczany do jednych z najbardziej energochłonnych sektorów gospodarki. Co więcej, w wyniku wypalania klinkieru portlandzkiego w cementowniach, gdzie głównymi zastosowanymi surowcami są węglany (kamień wapienny, margiel), do atmosfery uwalniane są ogromne ilości dwutlenku węgla. Aby zniwelować szkodliwe oddziaływanie przemysłu cementowego na środowisko naturalne, producenci cementu uciekają się do różnych sposobów ograniczenia emisji gazów cieplarnianych oraz do ograniczenia zużycia energii niezbędnej do produkcji klinkieru cementowego. Trendy rozwojowe w zakresie spoiw wiążących zmierzają więc w kierunku znacznej redukcji zawartości klinkieru portlandzkiego w cementach na rzecz dodatków mineralnych. Rezultatem tych starań jest plan nowelizacji normy cementowej EN 197-1 polegający na wprowadzeniu nowych grup cementów wieloskładnikowych CEM II/C i CEM VI charakteryzujących się znacznie zredukowaną zawartością klinkieru portlandzkiego (tzw. cementy trójskładnikowe). Istotą podjętych prac jest uzyskanie cementów wieloskładnikowych o dobrej jakości, które w wyniku doboru odpowiednich kombinacji składników nieklinkierowych, będą stanowiły alternatywę dla tradycyjnych cementów w powszechnym zastosowaniu. W prezentowanej pracy przedstawiono wyniki badań dla 4 rodzajów cementów nowego typu, które potwierdzają słuszność dalszego rozwoju ekologicznych cementów wieloskładnikowych

Nowe rodzaje niskoemisyjnych cementów o zredukowanej zawartości klinkieru portlandzkiego jako rezultat proekologicznych działań przemysłu cementowego na rzecz zrównoważonego rozwoju

Cement industry is among the most energy-intensive economic sectors. Moreover, significant amounts of carbon dioxide are released to the atmosphere as a result of Portland clinker combustion process, where carbonates (limestone, marl) are the main raw materials applied. To offset the harmful effects of the cement industry on the environment, cement producers have resorted to various ways to reduce greenhouse gas emissions and to reduce energy consumption required to produce cement clinker. Development trends in the area of binding materials aim therefore towards a significant reduction of the Portland clinker content in cements for mineral additives. The outcome of these efforts is an amendment plan to the cement standard EN 197-1 based on the introduction of new composite cement groups CEM II/C and CEM VI characterized by significantly reduced amount of Portland clinker (i.e. ternary cements). The essence of actions takes is to obtain composite cements of a good quality, which, in the wake of the selection of relevant non-clinker constituents combinations, will become an alternative for traditional cements of common use. Hereby paper presents the research results of the 4 new cement types, which confirm the relevance of further development of pro-ecological composite cements.Przemysł cementowy jest zaliczany do jednych z najbardziej energochłonnych sektorów gospodarki. Co więcej, w wyniku wypalania klinkieru portlandzkiego w cementowniach, gdzie głównymi zastosowanymi surowcami są węglany (kamień wapienny, margiel), do atmosfery uwalniane są ogromne ilości dwutlenku węgla. Aby zniwelować szkodliwe oddziaływanie przemysłu cementowego na środowisko naturalne, producenci cementu uciekają się do różnych sposobów ograniczenia emisji gazów cieplarnianych oraz do ograniczenia zużycia energii niezbędnej do produkcji klinkieru cementowego. Trendy rozwojowe w zakresie spoiw wiążących zmierzają więc w kierunku znacznej redukcji zawartości klinkieru portlandzkiego w cementach na rzecz dodatków mineralnych. Rezultatem tych starań jest plan nowelizacji normy cementowej EN 197-1 polegający na wprowadzeniu nowych grup cementów wieloskładnikowych CEM II/C i CEM VI charakteryzujących się znacznie zredukowaną zawartością klinkieru portlandzkiego (tzw. cementy trójskładnikowe). Istotą podjętych prac jest uzyskanie cementów wieloskładnikowych o dobrej jakości, które w wyniku doboru odpowiednich kombinacji składników nieklinkierowych, będą stanowiły alternatywę dla tradycyjnych cementów w powszechnym zastosowaniu. W prezentowanej pracy przedstawiono wyniki badań dla 4 rodzajów cementów nowego typu, które potwierdzają słuszność dalszego rozwoju ekologicznych cementów wieloskładnikowyc

Non-clinker binder obtained by alkali-activation of vitrified copper slag

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczące nowego rodzaju spoiwa bezklinkierowego powstałego w wyniku aktywacji alkalicznej granulowanego żużla pomiedziowego. Ważnym elementem przeprowadzonych badań było określenie wpływu standardowych i przyspieszonych warunków dojrzewania na właściwości mechaniczne otrzymanych kompozytów.The article presents the results of research on a new type of non-clinker binder obtained as a result of alkaline activation of a granular copper slag. An important element of the study was determination of the maturation conditions effect (standard or accelerated) on the mechanical properties of the composites

Leaching of heavy metals from cementitious composites made of new ternary cements

The paper presents a comparison of research methods concerning the leaching of harmful substances (selected heavy metal cations ie. Pb, Cu, Zn and Cr) and their degree of immobilization in cement matrices. The new types of ternary cements were used in the study, where a large proportion of cement clinker was replaced by other non-clinker components - industrial wastes, ie. siliceous fly ash from power industry and granulated blast furnace slag from the iron and steel industry. In studied cementitious binders also ground limestone was used, which is a widely available raw material. The aim of research is determining the suitability of new cements for neutralizing harmful substances in the obtained matrices. The application of two research methods in accordance with EN 12457-4 and NEN 7275 intends to reflection of changing environmental conditions whom composite materials may actually undergo during their exploitation or storing on landfills. The results show that cements with high addition of non-clinker components are suitable for stabilization of toxic substances and the obtained cement matrices retain a high degree of immobilization of heavy metals at the level of 99%

Copper slag as a raw material in the production of alkali-activated slag binders

W artykule opisano badania, których celem było opracowanie nowej rodziny spoiw hydraulicznych na bazie żużla pomiedziowego, stanowiącego odpad przemysłowy z hutnictwa miedzi. Granulowany i szybowy żużel pomiedziowy nie wykazuje aktywności hydraulicznej, dlatego w badaniach podjęto próby ich alkalicznej aktywacji. W tym celu wykorzystano 5 rodzajów aktywatorów alkalicznych w postaci sodowego szkła wodnego oraz technicznego metakrzemianu sodowego o zmiennym module krzemianowym. Badania nad aktywacją alkaliczną żużla dowiodły, że najlepsze właściwości mechaniczne (wytrzymałość na ściskanie po 90 dniach wynosiła 53,5 MPa) osiągalne są tylko w przypadku stosowania granulowanego żużla pomiedziowego (100% masy zasadniczej żużla stanowi faza szklista) oraz przy użyciu szkła wodnego o najniższym module krzemianowym (Mk=1,79). Wraz z malejącym modułem krzemianowym zastosowanego szkła wodnego sodowego, widoczny był wzrost wytrzymałości.The article describes research aimed at developing a new family of hydraulic binders based on copper slag, which is industrial waste from smelting of copper. Granulated and lump copper slags do not show hydraulic activity, so the studies were based on their alkaline activation. For this purpose the five types of alkaline activators in the form of aqueous sodium silicate and technical sodium metasilicate were used. All activators were varied in terms of silicate modulus value. Studies on the alkaline activation of slags showed that the best mechanical properties (compressive strength after 90 days amounted even 53.5 MPa) is achievable only in case of using granulated copper slag (100% of the slag constitutes the glassy phase) and water glass with the lowest value of silicate modulus (Mk = 1.79). Along with decreasing silicate module of used water glass there is a significant increase in strength

Nowe rodzaje niskoemisyjnych cementów o zredukowanej zawartości klinkieru portlandzkiego jako rezultat proekologicznych działań przemysłu cementowego na rzecz zrównoważonego rozwoju

Cement industry is among the most energy-intensive economic sectors. Moreover, significant amounts of carbon dioxide are released to the atmosphere as a result of Portland clinker combustion process, where carbonates (limestone, marl) are the main raw materials applied. To offset the harmful effects of the cement industry on the environment, cement producers have resorted to various ways to reduce greenhouse gas emissions and to reduce energy consumption required to produce cement clinker. Development trends in the area of binding materials aim therefore towards a significant reduction of the Portland clinker content in cements for mineral additives. The outcome of these efforts is an amendment plan to the cement standard EN 197-1 based on the introduction of new composite cement groups CEM II/C and CEM VI characterized by significantly reduced amount of Portland clinker (i.e. ternary cements). The essence of actions takes is to obtain composite cements of a good quality, which, in the wake of the selection of relevant non-clinker constituents combinations, will become an alternative for traditional cements of common use. Hereby paper presents the research results of the 4 new cement types, which confirm the relevance of further development of pro-ecological composite cements.Przemysł cementowy jest zaliczany do jednych z najbardziej energochłonnych sektorów gospodarki. Co więcej, w wyniku wypalania klinkieru portlandzkiego w cementowniach, gdzie głównymi zastosowanymi surowcami są węglany (kamień wapienny, margiel), do atmosfery uwalniane są ogromne ilości dwutlenku węgla. Aby zniwelować szkodliwe oddziaływanie przemysłu cementowego na środowisko naturalne, producenci cementu uciekają się do różnych sposobów ograniczenia emisji gazów cieplarnianych oraz do ograniczenia zużycia energii niezbędnej do produkcji klinkieru cementowego. Trendy rozwojowe w zakresie spoiw wiążących zmierzają więc w kierunku znacznej redukcji zawartości klinkieru portlandzkiego w cementach na rzecz dodatków mineralnych. Rezultatem tych starań jest plan nowelizacji normy cementowej EN 197-1 polegający na wprowadzeniu nowych grup cementów wieloskładnikowych CEM II/C i CEM VI charakteryzujących się znacznie zredukowaną zawartością klinkieru portlandzkiego (tzw. cementy trójskładnikowe). Istotą podjętych prac jest uzyskanie cementów wieloskładnikowych o dobrej jakości, które w wyniku doboru odpowiednich kombinacji składników nieklinkierowych, będą stanowiły alternatywę dla tradycyjnych cementów w powszechnym zastosowaniu. W prezentowanej pracy przedstawiono wyniki badań dla 4 rodzajów cementów nowego typu, które potwierdzają słuszność dalszego rozwoju ekologicznych cementów wieloskładnikowyc

Uwalnianie wymywalnych składników z żużla pomiedziowego w zależności od warunków procesu wymywania

The research on leaching of waste components is one of the methods for assessing the level of their contamination by soluble forms of heavy metals. The process of leaching depends on several factors, which change can cause a release of contaminants at different levels. The study presents the results on leaching of Cl–, SO4 2–, Fe, Na, K and heavy metals (Pb, Cd, Ni, Zn, Cu, Cr) from copper slag, which depends on the pH level of the eluent being used in the research. The research on leaching of heavy metals was also performed at various ratio of liquid to solid (L/S = 10 and 100 dm3/kg) and with using a waste with different sizes of the fraction. There was also analysed the total content of heavy metals in the waste. The highest leaching of Cl–, Cr, Ni, Cu, Pb and Zn was observed with the eluent pH level of 13. Waste grain reduction to the size of < 0.125 mm has caused an increase in the release of copper and zinc into the aqueous phase.Badanie wymywalności składników odpadów jest jedną z metod oceny poziomu ich zanieczyszczenia rozpuszczalnymi formami metali ciężkich. Przebieg procesu wymywania uzależniony jest od kilku czynników, których zmiana może powodować uwalnianie zanieczyszczeń na różnych poziomach. W pracy przedstawiono wyniki wymywalności Cl–, SO4 2–, Fe, Na, K oraz metali ciężkich (Pb, Cd, Ni, Zn, Cu, Cr) z żużla pomiedziowego w zależności od pH cieczy wymywającej użytej w badaniu. Badanie wymywalności metali ciężkich przeprowadzono także przy różnym stosunku cieczy do ciała stałego (L/S = 10 i 100 dm3/kg) oraz z wykorzystaniem odpadu o różnej wielkości frakcji. Dokonano także analizy zawartości ogólnej metali ciężkich w odpadzie. Zaobserwowano najwyższą wymywalność Cl–, Cr, Ni, Cu, Pb i Zn przy pH cieczy wymywającej na poziomie 13. Redukcja ziaren odpadu do wartości < 0,125 mm spowodowała wzrost uwalniania miedzi i cynku do fazy wodnej

Leaching of heavy metals from cementitious composites made of new ternary cements

The paper presents a comparison of research methods concerning the leaching of harmful substances (selected heavy metal cations ie. Pb, Cu, Zn and Cr) and their degree of immobilization in cement matrices. The new types of ternary cements were used in the study, where a large proportion of cement clinker was replaced by other non-clinker components - industrial wastes, ie. siliceous fly ash from power industry and granulated blast furnace slag from the iron and steel industry. In studied cementitious binders also ground limestone was used, which is a widely available raw material. The aim of research is determining the suitability of new cements for neutralizing harmful substances in the obtained matrices. The application of two research methods in accordance with EN 12457-4 and NEN 7275 intends to reflection of changing environmental conditions whom composite materials may actually undergo during their exploitation or storing on landfills. The results show that cements with high addition of non-clinker components are suitable for stabilization of toxic substances and the obtained cement matrices retain a high degree of immobilization of heavy metals at the level of 99%