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
Wiktor Werfel: Najlepszym środkiem ochrony indywidualnej jest zdrowy rozsądek
Wiktor Werfel, Kierownik Ruchu Zakładu Górniczego, w rozmowie z redakcją czasopisma „Kruszywa” odpowiada na pytania dotyczące dozoru ruchu odkrywkowego zakładu górniczego. Omawia m.in. najważniejsze aspekty pracy KRZG, podpowiada, skąd czerpać wiedzę, by spełniać funkcje kierownika ruchu jak najlepiej oraz jak zapewnić bezpieczeństwo załogi zakł...

Tunel w ramach S19 Rzeszów Południe – Babica
GDDKiA rozpoczyna jedną z trudniejszych technologicznie budów infrastrukturalnych w Polsce – ponad 10-kilometrowy odcinek drogi ekspresowej S19 Rzeszów Południe – Babica. Wykonawcą realizacji jest konsorcjum firm Mostostal Warszawa i Acciona Construcción. W ramach inwestycji wybudowany zostanie tunel o długości ok. 2,2 km. Będzie się on składał z dwóch naw, które będą połączone 15 przejściami poprzecznymi oraz dodatkowym przejazdem awaryjnym. Każda z pojedynczych naw będzie miała 12,4 m średn...

Wpływ dodatków mineralnych w cemencie na stabilność napowietrzenia w betonie nawierzchniowym
Artykuł przedstawia badania wpływu stosowania cementów z dodatkami mineralnymi CEM II/A-V 42,5 R, CEM II/B-S 42,5 N i CEM III/A 42,5 N na dystrybucję porów w mieszance betonowej przeznaczonej na górną warstwę nawierzchni betonowej zaprojektowanej na agresję środowiska XF4. Przeanalizowano zmiany charakterystyki porów w betonie od wykonania do wbudowania. Próbki pobrano bezpośrednio po wykonaniu mieszanki, po godzinie bezruchu i po wysokoenergetycznym mieszaniu po godzinie bezruchu. Określono ...

NORD DRIVESYSTEMS – rozwiązania napędowe dla przenośników ciągłych
NORD DRIVESYSTEMS oferuje wydajne systemy napędowe do transportu materiałów sypkich, które charakteryzują się maksymalną niezawodnością, bezpieczeństwem i solidnością oraz zapewniają płynną pracę nawet w najtrudniejszych warunkach środowiskowych. Obróbka materiałów sypkich stawia wielkie wymagania przed przenośnikami taśmowymi i ich technologią napędową. Przenośniki taśmowe są systemami używanymi do ciągłego transportu materiałów masowych i sypkich, na przykład w górnictwie, inżynierii mechan...

Przemysł cementowy – wyzwania na 2022 r.
Według prognozy z kwietnia, wzrost niepewności związany z wojną w Ukrainie i rosnące stopy procentowe będą skutkować ograniczeniem inwestycji w polskiej gospodarce w 2022 r., co przełoży się na spadek produkcji cementu do 19 mln t (-1,6% r/r). Przemysł cementowy w Polsce jest kluczową i strategiczną branżą gospodarki, a polską racją stanu powinno być wspieranie branży cementowej. Branża cementowa zmaga się z licznymi problemami. Aby omówić jej obecną sytuację, Stowarzyszenie Producentów Cemen...

Znakowanie punktowymi elementami odblaskowymi
Punktowe elementy odblaskowe stosuje się jako uzupełnienie znaków poziomych podłużnych i poprzecznych, jak również samodzielnie na krawędzi jezdni na odcinkach dróg, na których dopuszcza się postój pojazdów na jezdni, a uzasadnione jest wskazanie krawędzi jezdni. Punktowe elementy odblaskowe stosuje się w celu ostrzegania, prowadzenia i informowania kierujących o miejscach i odcinkach dróg szczególnie niebezpiecznych.

Projektowanie oświetlenia drogowego
Podczas projektowania oświetlenia na drogach niezwykle istotne jest położenie szczególnego nacisku na względy bezpieczeństwa. Przy rozmieszczaniu słupów oświetleniowych należy przestrzegać właściwych odległości skrajni i przepisów. Zarządcy dróg, miasta lub gminy coraz częściej decydują się na kompleksowe wymiany opraw oświetleniowych, budowę lub przebudowę oświetlenia ulicznego czy drogowego. W ostatnich latach nastąpił znaczny wzrost stosowania oświetlających drogi. Wyjątkowo wydajnych opra...

Analiza technologiczno-ekonomiczna procesu załadunku i transportu w kopalni surowców skalnych
Transport samochodowy jest dominującym rodzajem transportu technologicznego w kopalniach surowców skalnych, a jego opłacalność jest ściśle powiązana z kosztami eksploatacji. Racjonalny dobór systemu transportowego z wykorzystaniem wozideł technologicznych powinien wynikać z dokładnej analizy aspektów techniczno-ekonomicznych – inwestycyjnych oraz eksploatacyjnych. Ponadto wozidła technologiczne powinny być dobierane z uwzględnieniem wszystkich istotnych parametrów do określonych warunków górn...

Diagnostyka i monitoring mostów kompozytowych
Wstępne wyniki badań nad efektywnością zastosowania systemu DFOS w diagnostyce i monitoringu mostów kompozytowych. Wyniki pochodzą z dwóch projektów badawczych realizowanych obecnie przez Katedrę Dróg i Mostów Politechniki Rzeszowskiej, współfinansowanych przez NCBiR i PARP. Obiekty mostowe z kompozytów FRP (ang. fibre-reinforced polymers) są budowane na świecie od ponad 35 lat [1]. Powodem dużego zainteresowania środowiska mostowego tym nowym materiałem konstrukcyjnym jest oczywiście jego tr...

Warstwa odcinająca z geotekstyliów w nawierzchniach drogowych
Materiał omawia zagadnienia związane ze stosowaniem geotekstyliów jako warstwy odcinającej w budowie nawierzchni drogowych. Podano wymagania ogólne, jakie stawia się geotekstyliom w omawianym zastosowaniu. Przedstawiono klasyfikacje wykorzystywane w wybranych krajach oraz wymagania stosowane w Polsce. Zwrócono uwagę na czynniki wpływające na prawidłowy wybór właściwości geotekstyliów do wykonania warstwy odcinającej. Użycie geotekstyliów jako warstwy separacyjnej w budowie dróg należy do jedn...
Kalendarium
Relacje

Centralne eRobocze SHOW
W Lubieniu Kujawskim 3-4.06.2022 odbyło się Centralne eRobocze SHOW.</...

I Forum Dróg Publicznych
18-19 maja 2022 roku w Jastrzębiej Górze odbyło się I Forum Dróg Publicznych zorganizowan...

Targi Nowa Infrastruktura 2022 za nami
Targi Budownictwa Infrastrukturalnego Nowa Infrastruktura przyciągnęły przedstawicieli na...