Wpływ substytucji piasku odpadowym pyłem wapiennym na przebieg karbonatyzacji

The concept of sustainability requires that waste-modified materials also demonstrate adequate sustainability. This paper examines the effect of modifying cement concrete with waste lime dust on the course of concrete carbonation. The waste dust comes from the dedusting of aggregate for use in HMA - Hot Mixture Asphalt. The aim of the study was to examine whether the partial replacement of sand with waste powder would have a negative effect on the potential durability of a reinforced concrete element made of this concrete. To determine the extent of carbonation, an experimental plan was prepared including the execution of concretes with varying levels of substitution and a variable water/cement ratio. In order to identify long term influence the test was performed as indicated in EN 12390-12, but with the test time extended to 560 days. The results obtained were statistically analysed and the predicted maximum extent of carbonation depending on the level of substitution and the water/cement ratio was determined. The analysis indicates that it is possible to substitute sand with waste limestone dust without having a negative impact on the extent of carbonation, and thus on the durability of the reinforced concrete structure.Koncepcja zrównoważonego rozwoju wymaga, aby materiały modyfikowane odpadami również wykazywały odpowiednią trwałość. W niniejszej pracy zbadano wpływ modyfikacji betonu cementowego odpadowym pyłem wapiennym na przebieg karbonatyzacji betonu. Analizowany pył odpadowy pochodzi z odpylania kruszywa przeznaczonego do stosowania w mieszankach MMA - Mieszanek Mineralno-Asfaltowych. Celem pracy było zbadanie, czy częściowe zastąpienie piasku pyłem odpadowym będzie miało negatywny wpływ na potencjalną trwałość elementu żelbetowego wykonanego z tego betonu. W celu określenia stopnia karbonatyzacji przygotowano plan eksperymentu obejmujący wykonanie betonów o różnym stopniu substytucji i zmiennym stosunku wodno-cementowym. W celu określenia wpływu długiego czasu ekspozycji badanie przeprowadzono zgodnie z normą PN-EN 12390-12, ale z wydłużonym czasem badania do 560 dni. Uzyskane wyniki poddano analizie statystycznej i określono przewidywany maksymalny stopień karbonatyzacji w zależności od poziomu substytucji i stosunku wody do cementu. Przeprowadzona analiza wskazuje, że możliwe jest zastąpienie piasku odpadowym pyłem wapiennym bez negatywnego wpływu na stopień karbonatyzacji, a tym samym na trwałość konstrukcji żelbetowej

Wstępna ocena możliwości zastosowania odpadowego pyłu perlitowego w budowlanych kompozytach polimerowych

The paper deals with possibility of use of waste perlite powder as a microfiller in the building polymer composites. The perlite powder influences the technological properties of the polymer mixes, while the mechanical properties of the hardened composite are not significantly affected. The obtained results confirm the possibility of rational use of the waste material, which is in agreement with the rules of the sustainable development in construction. Till now, 5 % (by mass) of conventional microfiller in the polyester composite have been successfully substituted by perlite powder, which means the utilization of  large amounts of this waste, due to its low bulk density (< 100 kg/m3). The authors will attempt to increase the degree of substitution. However, it will require resolving some technological problems involved particularly with the deterioration of the polymer mixes workability by the addition of the perlite powder.W artykule przedstawiono wyniki badań nad możliwością racjonalnego wykorzystania odpadu powstającego przy produkcji perlitu ekspandowanego, jako mikrowypełniacza w budowlanych kompozytach żywicznych. Obecność pyłu perlitowego wpływa na cechy technologiczne mieszanek żywicznych, w tym czasy żelowania i wiązania spoiwa poliestrowego. Nie stwierdzono natomiast znaczącego wpływu tego składnika na cechy wytrzymałościowe kompozytu. Uzyskane wyniki wskazują na możliwość racjonalnego zagospodarowania uciążliwego odpadu, co dobrze wpisuje się w strategię zrównoważonego rozwoju w budownictwie. Jak dotąd, osiągnięto powodzenie przy substytucji prowadzonej na poziomie do 5 % masowych mikrowypełniacza – co wszakże, ze względu na bardzo małą gęstość nasypową pyłu perlitowego (< 100 kg/m3), oznacza redukcję dużej objętości składowanego odpadu. Autorzy planują próbę wprowadzenia do mieszanek żywicznych większych ilości pyłu perlitowego, co będzie wymagało rozwiązania problemów technologicznych związanych z dużą lotnością pyłu i jego niekorzystnym wpływem na urabialność mieszanek żywicznych

Metodyka pomiaru głębokości karbonatyzacji betonu - aspekty normowe i pozanormowe

Carbonation of concrete is a complex phenomenon, depending on many factors, including the heterogeneity of concrete, which results in an uneven carbonation front. The assessment of the depth of the carbonation front depends on the measurement technique adopted. The article summarizes the standard techniques for measuring the depth of carbonation and proposes an alternative measurement technique based on the measurement of the fields of the carbonated and noncarbonated surfaces, and then converting to the averaged depth of carbonation. For an example sample, the results obtained with different standard techniques and the proposed off-standard technique were compared.Karbonatyzacja betonu jest zjawiskiem złożonym, zależnym od wielu czynników, między innymi niejednorodności betonu, z czego wynika nierównomierny front karbonatyzacji. Ocena głębokości frontu karbonatyzacji zależy od przyjętej techniki pomiaru. W artykule podsumowano normowe techniki pomiaru głębokości karbonatyzacji oraz zaproponowano alternatywną technikę pomiaru opartą na pomiarze pól powierzchni skarbonatyzowanej i nieskarbonatyzowanej, a następnie przeliczeniu na uśrednioną głębokość karbonatyzacji. Dla przykładowej próbki porównano wyniki otrzymane różnymi technikami normowymi oraz zaproponowaną techniką pozanormową

Transition Zone Enhancement with Waste Limestone Powder as a Reason for Concrete Compressive Strength Increase

Modification of concrete with waste materials is an increasingly common process, and they are primarily used as a partial substitution for cement. In the case of inert or nearly inert additions according to EN 206, the effectiveness of such a modification mainly concerns ecological aspects and, only to a small extent, mechanical properties. This article analyses the effect of modifying cement concrete with waste limestone powder as a partial substitution for fine aggregate. The analysed waste arises as a result of the accumulation of dust produced during the initial preparation of aggregate for the production of hot mix asphalt (HMA). In order to analyse the effect of waste on compressive strength, an experimental design was prepared with variable substitution levels and variable water/cement ratios. Compressive strength tests were performed after 28 to 90 days. Statistical analysis of the results was performed. Microscopic evaluation of the fractures of the samples was carried out to clarify the mechanism of transition zone enhancement, which resulted in an increase of compressive strength of the composite

GŁÓWNE ASPEKTY TRWAŁOŚCI BETONU MODYFIKOWANEGO ODPADOWYM PYŁEM BAZALTOWYM Z ODPYLANIA KRUSZYW W WYTWÓRNI MMA

Przygotowanie kruszywa do mieszanek mineralno-asfaltowych powoduje powstawanie odpadu w postaci pyłu mineralnego w ilości ok. 5% masy kruszywa. Właściwości pyłu zależą od kruszywa użytego do produkcji MMA. Problem utylizacji tego odpadu został częściowo rozwiązany poprzez wykorzystanie niewielkiej jego części, jako wypełniacza w MMA. Jednak duża ilość odpadu składowana jest na wysypiskach, bądź też używana jest w rekultywacji terenu. Opublikowane wyniki badań wskazują, że odpad ten może stanowić cenny składnik betonów cementowych. Może on być stosowany jako efektywny zamiennik części kruszywa drobnego. Rezultatem takiej modyfikacji jest doszczelnienie struktury betonu, co prowadzi do zwiększenia jego trwałości. Rezultaty badań [4, 5] wskazują, że modyfikacja betonu odpadowym pyłem bazaltowym korzystnie wpływa na wytrzymałość betonu, a cechy technologiczne mieszanki betonowej nie ulegają istotnemu pogorszeniu. W artykule przedstawione zostaną wyniki badań nad głównymi aspektami trwałości betonu modyfikowanego odpadowym pyłem bazaltowym. Zbadany zostanie wpływ takiej modyfikacji na wytrzymałość, mrozoodporność, przebieg karbonatyzacji i dyfuzję jonów chlorkowych. Rezultaty badań wskazują, że zastosowanie pyłu bazaltowego, jako częściowego zamiennika kruszywa drobnego w ilości do 20%, wpływa na zwiększenie trwałości betonu

Feasibility of Using Biochar as an Eco-Friendly Microfiller in Polymer Concretes

The circular economy includes, among other things, the use of waste materials. One such material is biochar, which should not be used as a fuel because its combustion generates large amounts of air pollution. This study evaluates the feasibility of using biochar as a partial filler in a polymer concrete. The components of the polymer concretes used in this study were vinyl-ester resin, traditional microfiller—quartz powder, waste microfiller—biochar and quartz aggregate with grain sizes up to 2 mm. The quartz aggregate was dosed at a constant rate of 1458 kg/m3 of concrete, whereas the dosage of resin and microfiller was formulated according to the experimental plan for mixtures and executed based on the volume of the remaining space: resin (65–85%), quartz powder (5–35%) and biochar (0–10%). The effects on the setting process, the consistency of the fresh composite mix and the flexural and compressive strengths were investigated. The study revealed significant deterioration of technological parameters (over 15% of biochar content makes a mixture unworkable) and slight deterioration of mechanical ones (flexural strength did not change significantly, and the compressive strength decreased by up to 15%). These results indicate that, despite some limitations, the use of biochar as an alternative pro-ecological filler is possible

The Durability of Concrete Modified by Waste Limestone Powder in the Chemically Aggressive Environment

The idea of sustainable development assumes that natural resources must be treated as limited goods and that waste must be managed rationally. This idea and the constant striving to reduce production costs make the use of waste materials as substitutes for traditionally used raw materials from non-renewable sources increasingly popular. In cement concrete technology, there are many possibilities to use waste as components of mortars and concretes. The subject of this paper is a fine-grained material, obtained as a by-product during the preparation of aggregate for mineral-asphalt mixtures. The aim of the research was to test the suitability of the selected type of powder, namely limestone powder, as a component of cement composites. The paper presents an evaluation of the potential of using the limestone powder as a substitute for the fine aggregate, focusing on the impact of such a modification on aspects of durability. The sulfate degradation and chloride ion diffusion in concrete were investigated. The overall desirability function has been determined. It was demonstrated that the satisfactory value of the general desirability can be attributed to most of the investigated concretes. Positive test results support the potential of replacing part of natural fine aggregate with the tested waste limestone dust without a negative impact on the durability of concrete