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
Jan Styliński: Rynek robót drogowych ma szansę utrzymać potencjał wykonawczy polskiego budownictwa
Jan Styliński, Prezes Zarządu Polskiego Związku Pracodawców Budownictwa, w rozmowie z redakcją „Magazynu Autostrady” omówił wyzwania, z jakimi boryka się sektor budownictwa w Polsce po trudnym roku 2023. Ocenił także spadek inwestycji i wysokie ceny materiałów jako główne wyzwania, zaznaczając konieczność utrzymania programów inwestycyjnych i ha...
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...
Stan techniczny urządzeń obcych w kontekście trwałości konstrukcji mostowych – na podstawie własnych doświadczeń z przeglądów i diagnostyki
Artykuł omawia wpływ „urządzeń obcych” na mosty stalowe. Autorzy analizują kwestie techniczne problematyki oraz konflikty interesów z zarządcami urządzeń. Przedstawiono też nowe wytyczne WR-M-72 zalecające m.in. umieszczanie urządzeń na niezależnych konstrukcjach i spełnianie standardów. Urządzenia, które są przeprowadzane nad różnego rodzaju przeszkodami z wykorzystaniem istniejących eksploatowanych obiektów mostowych, są przedmiotem wyzwań technicznych współczesnego mostownictwa. Jak sugeru...
Lekki sprzęt zagęszczający
W procesie budowy dróg ubijanie gruntu to kluczowy etap mający na celu zapewnienie stabilności i trwałości konstrukcji drogowej. Istnieje kilka metod zagęszczania gruntu, a jedną z nich jest ubijanie, które może być wykonywane zarówno przy użyciu ubijaków ręcznych, mechanicznych, jak i ubijaków płytowych. Lekki sprzęt zagęszczający stał się nieodłącznym elementem współczesnej budowy dróg, umożliwiając efektywne i ekologiczne wykonywanie prac. Mobilność, elastyczność i szybkość tego sprzętu sp...
Wykorzystanie metody georadarowej na drodze gminnej
W niniejszym artykule przedstawiono bliżej metodę georadarową, którą można sklasyfikować do grupy pomiarów ciągłych i nieniszczących. Oznacza to, że wykorzystanie tej techniki pomiarowej pozwoli na uzyskanie informacji o nawierzchni na całej długości obserwowanego odcinka drogowego bez konieczności jej naruszania i uszkadzania. Identyfikacja układu oraz grubości warstw konstrukcyjnych nawierzchni drogowej jest zadaniem, z którym często mierzą się osoby pracujące w różnych gałęziach drogownict...
Zasady organizacji ruchu drogowego
Kwestie związane z organizacją i urzędami odpowiedzialnymi za organizację ruchu drogowego są zawarte w ustawie prawo o ruchu drogowym oraz rozporządzeniu w sprawie szczegółowych warunków zarządzania ruchem na drogach oraz wykonywania nadzoru nad tym zarządzaniem. Wątpliwości w praktyce budzi to, czy zmianę organizacji ruchu należy skonsultować z okolicznymi mieszkańcami. Ogólne zasady dotyczące organizacji ruchu drogowego i kompetencji poszczególnych urzędów w tej kwestii zawiera art. 10 Usta...
Najczęstsze błędy projektowe i wykonawcze ekranów akustycznych
Projektowanie i budowa ekranów akustycznych stanowią kluczowe elementy dbania o komfort akustyczny w otoczeniu drogowym. Niestety, pomimo postępu technologicznego i dostępności zaawansowanych narzędzi projektowych, nadal często spotyka się błędy zarówno na etapie projektowania, jak i wykonawczym. W artykule przedstawiono najczęstsze z nich. Projektowanie i budowa ekranów akustycznych są kluczowymi elementami dbania o komfort akustyczny w środowisku drogowym. Jednakże nadal istnieją pewne pows...
Sygnalizacja świetlna w projektach tymczasowej organizacji ruchu
Artykuł dotyczy roli sygnalizacji świetlnej w projektach tymczasowej organizacji ruchu podczas prac drogowych. Opisano w nim proces projektowania organizacji ruchu oraz zwrócono uwagę na kwestię dostosowania sygnalizacji do warunków ruchowych i uzyskania opinii różnych organów przed zatwierdzeniem planu. Autor podkreśla konieczność stosowania sygnalizacji świetlnej na zwężonych odcinkach dróg i omawia miary ruchu oraz kryteria oceny warunków ruchu. Podczas wykonywania projektu organizacji ruc...
Podsumowanie: inwestycje drogowe w 2023 r. i cele na przyszłość
W 2023 r. w Polsce osiągnięto przełomowy moment, przekraczając barierę 5000 km autostrad i dróg ekspresowych. W różnych regionach kraju realizowano znaczące projekty rozbudowy infrastruktury drogowej, zapewniając kierowcom lepszą dostępność i skracając czas podróży. Liczne inwestycje drogowe miały kluczowe znaczenie dla poprawy komunikacji. Jednakże, mimo postępów, pozostało jeszcze wiele wyzwań związanych z procedurami przetargowymi i finansowaniem, co kształtuje plany na bieżący rok. Dolnoś...
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
IV Konferencja Drogowo-Kruszywowa
28 lutego ‒ 1 marca 2024 r. w Zakopanem obyła się IV edycja Konferencj...
18. edycja Seminarium Naukowo-Technicznego WROCŁAWSKIE DNI MOSTOWE Obiekty kolejowe
22-24 listopada 2023 r. odbyła się osiemnasta edycja Wrocławskich Dni Mostowych – jednego...
NOVKOL 2023
29 listopada -1 grudnia 2023 r. w Zakopanem odbyła się XXII Ogólnopolska Konferencja Nauk...
IV Forum Dróg Publicznych
28 listopada – 1 grudnia 2023 r. w Bukowinie Tatrzańskiej odbyło się I...