Betony elporytowe o matrycy cementowej
W artykule przedstawiono wyniki badań przeprowadzonych w celu sprawdzenia, jaki wpływ na właściwości betonów o matrycy cementowej będzie miało zastosowanie stosu okruchowego skomponowanego z kruszyw odpadowych, w połączeniu ze spoiwem cementowym modyfikowanym dodatkami mineralnymi.
Specyficznym produktem towarzyszącym wszelkiej działalności człowieka są odpady, w tym również odpady przemysłowe. Do jednych z najbardziej uciążliwych dla środowiska zalicza się procesy wytwórcze związane z górnictwem węgla kamiennego oraz z bazującą na tymże paliwie energetyką zawodową. Wynika to z faktu, że obok podstawowego produktu powstaje również znaczna ilość uciążliwych odpadów (m.in. łupki hałdowe samoczynnie przepalone, popioły lotne). Nieprawidłowe zagospodarowanie tychże odpadów wiąże się w istotny sposób z degradacją środowiska naturalnego człowieka. Jednakże odpady z jednej strefy działalności gospodarczej człowieka mogą być ciekawą alternatywą surowcową w innych procesach wytwórczych cywilizacji ludzkiej. W istniejących warunkach terenów silnie zurbanizowanych i uprzemysłowionych, biorąc pod uwagę szczególnie silne zanieczyszczenie lokalnego środowiska naturalnego, wykorzystanie miejscowych materiałów odpadowych wymaga prowadzenia skrupulatnych badań i ustalenia ścisłych kryteriów oceny pod względem ich przydatności w szeroko pojętym budownictwie. Dotyczy to również odpadów przemysłowych wykorzystywanych na szeroką skalę w budownictwie komunikacyjnym oraz do rekultywacji zdegradowanych terenów (np. odpady pogórnicze i poelektrowniane).
Surowce składowe
W badaniach pilotażowych wykorzystano surowce składowe:
A) Standardowy stos okruchowy skomponowany z następujących kruszyw: elporytu [2] frakcji 0-2 mm (żużel elektrowniany), łupkoporytu ze zwałów [1] frakcji 2-4 mm (kopalnia węgla kamiennego) oraz kruszywa żużlowo-łupkowego frakcji 4-8 mm (stara hałda k. Rybnika) [1].
B) Cement portlandzki CEM I 32,5N.
C) Dodatki mineralne (frakcji 0-0,063 mm): mączka gliniana (glina ceglarska) [4], mączka piaskowa (piasek naturalny) [6] oraz mączka żużlowa (granulowany żużel wielkopiecowy) [5].
Matryca cementowa była modyfikowana wspomnianymi dodatkami mineralnymi. Stosunek spoiwa (cement dodatek mineralny) do standardowego stosu okruchowego jak 1:3 (wagowo). Konsystencja mieszanki betonowej constans.
Zakres i wyniki badań
W trakcie prowadzonego procesu badawczego wykonano próbki walcowe (H = Ø= 8 cm) z betonów serii „C30”, po 9 sztuk dla każdego składu:
− C3/I – stosunek cementu portlandzkiego CEM I 32,5N do standardowego stosu okruchowego jak 1:3 (wagowo).
− C3/IMG – skład wyjściowy jak dla C3/I, zmodyfikowany
poprzez zamianę 30% cementu na „mączkę” uzyskaną z przemiału gliny ceglarskiej (wagowo).
− C3/IMP – skład wyjściowy jak dla C3/I, zmodyfikowany poprzez zamianę 30% cementu na „mączkę” uzyskaną z przemiału piasku naturalnego (wagowo).
− C3/IMŻ – skład wyjściowy jak dla C3/I, zmodyfi kowany poprzez zamianę 30% cementu na „mączkę” uzyskaną z przemiału granulowanego żużla wielkopiecowego (wagowo). Po 28 dniach dojrzewania wzmiankowanych próbek w warunkach laboratoryjnych, zrealizowano następujące oznaczenia i badania wybranych cech technicznych (tab. 1):
- Oznaczenie gęstości pozornej (P0).
- Oznaczenie nasiąkliwości wagowej (nw).
- Badanie wytrzymałości na ściskanie (fc).
- Badanie porowatości otwartej metodą porozymetrii rtęciowej (Fwp & Vcp).
- Wyznaczanie wartośći wskaźników aktywności promieniotwórczej (f1)
Gdzie: (Fwp/Vcp) – współczynnik kształtu porów. Określa się go stosunkiem powierzchni właściwej porów (Fwp) do objętości całkowitej porów (Vcp). Współczynnik ten można inaczej nazwać „zwartością” porów. Im większe pory, tym współczynnik (Fwp/Vcp) jest mniejszy. Wynika to z faktu, że przyrost objętości porów jest większy od przyrostu powierzchni tychże porów [6].

Podsumowanie
Jednym ze sposobów modyfikacji wybranych cech technicznych mieszanek betonowych i/lub betonów jest zastosowanie do betonu mineralnych dodatków, które są definiowane
– zgodnie z normą PN-EN 206 [5] – jako drobnoziarnisty,
nieorganiczny składnik stosowany w celu poprawy pewnych
właściwości tegoż betonu. Dodawany zazwyczaj w ilości
od 5% do 33% masy cementu. Dodatek może w znaczący
sposób poprawiać właściwości – o czym wspomniano
– zarówno mieszanki betonowej, jak i stwardniałego kompozytu betonowego. Norma PN-EN 206 [5] wyróżnia dwa rodzaje dodatków do betonu:
− Typu I – dodatki prawie obojętne chemicznie: mączka wapienna, pigmenty mineralne.
− Typu II – dodatki o właściwościach pucolanowych lub utajonych właściwościach hydraulicznych: pył krzemionkowy, popiół lotny krzemionkowy, granulowany żużel wielkopiecowy. Przeprowadzone badania miały na celu sprawdzenie, jaki wpływ na właściwości betonów o matrycy cementowej
będzie miało zastosowanie stosu okruchowego skomponowanego z kruszyw odpadowych, w połączeniu ze spoiwem cementowym modyfikowanym dodatkami mineralnymi. Przedstawione w niniejszym artykule wyniki badań wskazują wyraźnie, że omawiane betony są tworzywami lekkimi o znacznej nasiąkliwości masowej. Można je zakwalifikować do tzw. „chudych betonów” (wytrzymałość na ściskanie ok. 6-9 MPa). Niestety, ilość zastosowanego spoiwa znacznie przekracza wartość graniczną dla tego typu tworzyw (maks. 150 kg/1 m3). Jednocześnie można zauważyć, że wykorzystane modyfikatory matrycy cementowej w sposób istotny wpływają na zaprezentowane parametry porowatości otwartej betonów serii C30. Z kolei wskaźniki aktywności promieniotwórczej nie przekraczająnajmniejszych dopuszczalnych wartości normatywnych: f1 < 1 [3].
Piśmiennictwo
1. BN-6722-01:1969 Kruszywa mineralne. Lekkie kruszywo budowlane. Łupkoporyt ze zwałów.
2. BN-6722-08:1975 Kruszywa mineralne. Lekkie kruszywo budowlane. Elporyt.
3. Brunarski L., Dohojda M.: Badania promieniotwórczości naturalnej wyrobów budowlanych. „Poradnik ITB”, 455/2010, Warszawa 2010.
4. Lipowski L., Urban L.: Tworzywa cementowo-gliniane. „Budownictwo i Architektura”, Warszawa 1956.
5. PN-EN 206+A1:2016-12 Beton – Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność.
6. Rubin J.A.: Wpływ czynników materiałowych oraz technologicznych na ekshalację radonu z betonów o matrycy cementowej. Gliwice 2019.
Przeczytaj również: Wpływ perlitu ekspandowanego na zmianę wytrzymałości i parametrów cieplnych zaprawy z matrycą cementową
Mogą zainteresować Cię również
Wywiady
Robert Geryło: Polska jest jednym z ważniejszych rynków produkcji wyrobów budowlanych
Dr inż. Robert Geryło, Dyrektor Instytutu Techniki Budowlanej (ITB), w rozmowie z redakcją „Magazynu Autostrady” odkrywa główne cele i zadania instytutu, który odgrywa kluczową rolę w rozwijaniu nowoczesnego budownictwa w Polsce. ITB, jako wiodący ośrodek badawczy, nie tylko uzyskał wysoką kategorię A w dwóch ostatnich ewaluacjach jakości, ale t...
Edukacja surowcowa elementem bezpieczeństwa surowcowego państwa
W artykule zaprezentowano założenia projektu „Edukacja surowcowa elementem bezpieczeństwa surowcowego państwa”. Jego celem jest popularyzacja wiedzy o surowcach mineralnych i ich znaczeniu gospodarczym wśród dzieci i młodzieży. Idea projektu zakłada propagowanie oraz upowszechnianie rzetelnej i aktualnej wiedzy o całym łańcuchu dostaw surowców (od etapu poszukiwania złóż kopalin poprzez ich eksploatację, produkcję surowców mineralnych i ich użytkowanie, a także – tam gdzie to możliwe – recykl...
Nowe narzędzia do inspekcji, diagnostyki i oceny istniejących obiektów mostowych
W niniejszym artykule przedstawiono najnowsze kierunki w zakresie zdalnych inspekcji konstrukcji mostowych. Zaprezentowano zestawienie najnowszych technologii stosowanych do inspekcji opartych na komputerowych systemach obrazowania i innych systemach bezkontaktowych (w tym LiDAR, termowizja) instalowanych w bezzałogowych statkach powietrznych (UAV) i pojazdach naziemnych. Wraz z upływem czasu obiekty mostowe w trakcie użytkowania ulegają stopniowej degradacji i konieczna staje się regularna o...
Nowa nazwa, ta sama jakość
Już od zarania dziejów wiadomo, że jedyną stałą w życiu jest zmiana. To uniwersalne prawo natury, które otacza nas każdego dnia. Cała historia ludzkości to opowieść o nieustannych przekształceniach, o dążeniu do postępu i nowych horyzontów. W tej niezmiernie dynamicznej rzeczywistości nieuniknione zmiany stają się symbolem naszego życia. Podobnie jak rzeki płynące ku morzu, tak i organizacje, firmy i marki podążają za nurtem zmian. Przykładem tych zmian może być rebranding marki znanej do tej...
Analiza możliwości wykorzystania szkła odpadowego w betonie asfaltowym
W artykule opisano możliwość wykorzystania w budownictwie szkła odpadowego jako alternatywę dla jego składowania. Autor wskazuje, że pomysł ten nie jest nowy, a istnieje wiele publikacji i badań, które sugerują potencjał szkła w produkcji betonu, zapraw, spoiw i mieszanek mineralno-asfaltowych. Na podstawie obiecujących wyników wcześniejszych badań autor postanowił zbadać możliwość wykorzystania mielonej stłuczki szklanej w mieszankach mineralno-asfaltowych. Z analizy najnowszych danych staty...
Czy karana firma może wziąć udział w przetargu na budowę drogi?
Pytanie „czy karana firma może wziąć udział w przetargu na budowę drogi?” coraz częściej jest stawiane w kontekście zamówień publicznych. W artykule analizowana jest procedura tzw. self-cleaning, pozwalająca firmom, które popełniły przewinienia lub uczestniczyły w działaniach nieuczciwych, odzyskać swoją reputację i uczestniczyć w przetargach. Tekst przybliża warunki, jakie muszą zostać spełnione, oraz zalecenia Krajowej Izby Odwoławczej. W artykule zawarto także przykłady orzeczeń oraz wskaz...
Kraków: Tunel wzdłuż Opolskiej otwarty dla ruchu.
Od 22 maja tunel wzdłuż Opolskiej – jeden z najważniejszych obiektów inżynierskich budowanych w ramach linii KST III do Górki Narodowej – dostępny jest w całości dla kierowców. Ma dwie niezależne komory, każda po dwa pasy ruchu, jest długi na ok. 100 metrów, jest w stanie przyjąć pojazdy ważące nawet do 50 ton. Przypomnijmy: budowa tunelu rozpoczęła się w marcu 2022 r. od wykonania murków prowadzących dla ponad 60 tonowego dźwigu z wybierakiem. Maszyna sukcesywnie – metr za metrem – wybierała...
Zastosowanie oprogramowania SOFiSTiK do obliczeń konstrukcji mostowych
W artykule przedstawiono przykłady zastosowania systemu MES SOFiSTiK do modelowania komputerowego rzeczywistych konstrukcji mostowych i inżynierskich zaczerpnięte z pracy zawodowej autora. Współcześnie obliczenia projektowe obiektów mostowych prowadzone są głównie za pomocą metody elementów skończonych (MES) [2-4, 9]. Projektant ma do dyspozycji szeroką paletę zaawansowanych programów do obliczeń statycznych, dynamicznych i wymiarowania konstrukcji mostowych (np. Midas, Lusas, RM Bridge, RSTA...
Zimowe utrzymanie dróg w sezonie 2023/2024
W sezonie zimowym kilka tysięcy pracowników będzie pracować przy zwalczaniu śliskości i odśnieżaniu dróg krajowych, za które jest odpowiedzialna GDDKiA. Wsparcie dla tych działań zapewni ok. 2700 pojazdów, w tym pługi, pługosolarki i pługi wirnikowe oraz 283 magazyny soli. Generalna Dyrekcja Dróg Krajowych i Autostrad utrzymuje blisko 18 500 km dróg krajowych, a z uwzględnieniem dodatkowych jezdni, np. dróg serwisowych, już ponad 21 000 km. Prace ściśle związane z zimowym utrzymaniem dróg (ZU...
Kraków: Tunel wzdłuż Opolskiej otwarty dla ruchu.
Od 22 maja tunel wzdłuż Opolskiej – jeden z najważniejszych obiektów inżynierskich budowanych w ramach linii KST III do Górki Narodowej – dostępny jest w całości dla kierowców. Ma dwie niezależne komory, każda po dwa pasy ruchu, jest długi na ok. 100 metrów, jest w stanie przyjąć pojazdy ważące nawet do 50 ton. Przypomnijmy: budowa tunelu rozpoczęła się w marcu 2022 r. od wykonania murków prowadzących dla ponad 60 tonowego dźwigu z wybierakiem. Maszyna sukcesywnie – metr za metrem – wybierała...
Kalendarium
Relacje

Dzień Otwarty KLEEMANN
26 października 2023 roku na terenie Kopalni Wapienia WKG Raciszyn odbył się Dzień Otwart...

XXXII Konferencja „Aktualia i perspektywy gospodarki surowcami mineralnymi”
W dniach 8-10 listopada 2023 r. w Rytrze koło Nowego Sącza odbyła się ...

Nowoczesne nawierzchnie drogowe – Recykling w konstrukcjach nawierzchni
18 października br. w Warszawie miała miejsce konferencja pt. "Nowocze...

Podsumowanie 14. Międzynarodowych Targów SYMAS® i MAINTENANCE
Za nami niesamowicie udana 14. edycja Międzynarodowych Targów Obróbki,...