Popiół lotny z termicznego przekształcania osadów ściekowych jako dodatek do betonów zwykłych

• Autorzy: Rutkowska G.

Warianty tytułu

EN

Fly ash from the thermal transformation of sewage sludge as an additive to concrete

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Beton to najczęściej wykorzystywany materiał konstrukcyjny, bez którego współczesne budownictwo nie mogłoby funkcjonować, to materiał o dużym potencjale dostosowania się do określonych warunków eksploatacyjnych. Wykorzystanie tego potencjału dokonuje się poprzez materiałową modyfikację. W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące wpływu modyfikacji betonu popiołem lotnym z termicznego przekształcania osadów ściekowych w ilości 5, 10, 15, 20 i 25% masy cementu na wybrane parametry betonu zwykłego klasy C20/25. W toku prac eksperymentalnych wykonano pomiary wytrzymałości na ściskanie po dwóch okresach dojrzewania. Zebrane wyniki badań umożliwiły opracowanie modelu materiałowego opisującego wpływ parametrów wejściowych betonu na wytrzymałość na ściskanie. Uzyskane wyniki badań potwierdzają możliwość wytwarzania betonu zwykłego modyfikowanego popiołem lotnym z termicznego przekształcania osadów ściekowych. Średnią wytrzymałość na ściskanie dla betonu zawierającego 25% popiołu ustalono na 41,4 MPa i 44,0 MPa po 28 i 56 dniach dojrzewania.

EN

Concrete is the most commonly used structural material, without which it is hard to imagine modern construction works. It is a material that can be substantially adapted to specific operating conditions. To exploit its potential, it is necessary to modify the material composition of concrete. The paper presents the results of research on the impact of modifying concrete with fly ash from the thermal transformation of sewage sludge in the amount of 5, 10, 15, 20 and 25% of cement mass on selected parameters of the C20/25 ordinary concrete. In the course of experimental work, compressive strength measurements were made at two stages of curing. The collected research results enabled us to develop material models describing the impact of concrete input parameters on its compressive strength. The obtained results confirm that it is possible to manufacture ordinary concrete modified by fly ash from thermal transformation of municipal sewage sludge. It was established that the average compressive strength of concrete containing 25% of ash amounts to 41.4 MPa and 44.0 MPa after, respectively, 28 and 56 days of curing.

Słowa kluczowe

EN

building material; concrete; concrete mix; ash; fly ash; ash content; sewage sludge; thermal treatment; material property; physical property; compression strength

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Architectura
• Rocznik: 2020
• Tom: 19
• Numer: 2
• Opis fizyczny: s.93-104,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Rutkowska G.

• Instytut Inżynierii Lądowej, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Warszawa

Bibliografia

• ASTM C379-65T. Specification for fly ash for use as a pozzolanic material with lime.
• Bastion, S. (1980). Betony konstrukcyjne z popiołem lotnym. Warszawa: Arkady.
• Bromberek, Z. (2014). Energooszczędność a rozwój miast. Izolacje, 1, 14–18.
• Brunarski, L. i Dohojda, M. (2016). An approach in-situ compressive strength of concrete. Bulletin of the Polish Academy of Sciences – Technical Sciences, 64 (4), 687–695. doi: 10.1515/bpasts-2016-0078
• Chen, Z., Li, J. S. i Poon, C. S. (2018). Combined use of sewage sludge ash and recycled glass cullet for the production of concrete blocks. Journal of Cleaner Production, 171, 1447–1459. doi: 10.1016/j.clepro.2017.10.140
• Chen, Z. i Poon, C. S. (2017). Comparative studies on the effects of sewage sludge ash and fly ash on cement hydration and properties of cement mortars. Construction and Building Materials, 154, 791–803. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2017.08.003
• Czarnecki, L. i Łukowski, P. (1996). Model materiałowy betonów żywicznych. W Materiały Konferencji Naukowo-Technicznej „Zagadnienia Materiałowe w Inżynierii Lądowej” (MATBED’96), Kraków-Mogilany (strony 62–69). Kraków: Politechnika Krakowska.
• Decyzja Komisji z dnia 18 grudnia 2014 r. zmieniająca decyzję 2000/532/WE w sprawie wykazu odpadów zgodnie z dyrektywą Parlamentu Europejskiego i Rady 2008/98/WE (2014/955/UE). Dz.U. UE L 370 z 30.12.2014.
• Decyzja Rady z dnia 19 grudnia 2002 r. ustanawiająca kryteria i procedury przyjęcia odpadów na składowiska, na podstawie art. 16 i załącznika II do dyrektywy 1999/31//WE (WE/2003/33). Dz.U. UE L 11 z 16.01.2003.
• Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/75/UE z dnia 24 listopada 2010 r. w sprawie emisji przemysłowych – IED (zintegrowane zapobieganie zanieczyszczeniom i ich kontrola). Dz.U. UE L 334 z 17.12.2010.
• Fontes, C. M. A., Barbosa, M. C., Toledo Filho, R. D. i Goncalves, J. P. (2004). Potentiality of sewage sludge ash as mineral additive in cement mortar and high performance concrete. W E. Vázquez, Ch. F. Hendriks i G.M.T. Janssen (red.), International RILEM Conference on the Use of Recycled Materials in Building and Structures (strony 797–806). Barcelona: RILEM Publications. doi: 10.1617/2912143756.088
• Główny Urząd Statystyczny (2000). Ochrona środowiska 2000. Informacje i Opracowania Statystyczne. Warszawa.
• Główny Urząd Statystyczny (2005). Ochrona środowiska 2005. Informacje i Opracowania Statystyczne. Warszawa.
• Główny Urząd Statystyczny (2010). Ochrona środowiska 2010. Informacje i Opracowania Statystyczne. Warszawa.
• Główny Urząd Statystyczny (2015). Ochrona środowiska 2015. Informacje i Opracowania Statystyczne. Warszawa.
• Hubbard, F. H. i Dhir, R. K. (1984). A compositional index of the pozzolanic potential of pulverized-fuel ash. Journal of Materials Science Letters, 3, 958–960. doi: 10.1007/BF00720328
• Kosior-Kazberuk, M. (2011). Nowe dodatki mineralne do betonu. Budownictwo i Inżynieria Środowiska, 29, 47–55.
• Lin, K. L. i Lin, Ch. Y. (2005). Hydration characteristics of waste sludge ash utilized as raw cement material. Cement and Concrete Research, 35 (10), 1999–2007. doi: 10.1016/j.cemconres.2005.06.008
• Lynn, C. J., Dhir, R. K., Ghataora, G. S. i West, R. P. (2015). Sewage sludge ash characteristics and potential for use in concrete. Construction and Building Materials, 98, 767–779. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2015.08.122
• Merino, J., Arevalo, L. F. i Romero, F. (2005). Characterization and possible uses of ashes from wastewater treatment plants. Waste Management, 25, 1046–1054. doi: 10.1016/j.wasman.2004.12.023
• Monzó, J., Paya, J., Borrachero, M. V. i Girbes, I. (2003). Reuse of sewage sludge ashes (SSA) in cement mixtures: the effect of SSA on the workability of cement mortars. Waste Management, 23 (4), 373–381. doi: 10.1016/S0956-053X(03)00034-5
• Motz, H. i Geiseler, J. (2001). Products of steel slags an opportunity to save natural resources. Waste Management, 21, 285–293. doi: 10.106/s0956-053x(00)00102-1
• Mroueh, U., Eskola, P. i Laine-Ylijoki, J. (2001). Life-cycle impacts of the use of industrial by product in road and earth construction. Waste Management, 21 (3), 1–7. doi: 10.1016/s0956-53x(00)00100-8
• PN-EN 1097-7:2008. Oznaczenie gęstości wypełniacza.
• PN-EN 12350-2:2011. Badanie mieszanki betonowej. Część 2: Badanie konsystencji metodą opadu stożka.
• PN-EN 12350-6:2011. Badanie mieszanki betonowej. Część 6: Gęstość.
• PN-EN 12350-7:2011. Badanie mieszanki betonowej. Część 7: Badanie zawartości powietrza. Metoda ciśnieniowa.
• PN-EN 12390-3:2011. Badanie betonu. Część 3: Wytrzymałość na ściskanie próbek do badań wytrzymałościowych.
• PN-EN 197-1:2012. Cement. Część 1: Skład, wymagania i kryteria zgodności dotyczące cementów powszechnego użytku.
• PN-EN 206+A1:2016-12. Beton. Część 1: Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność.
• PN-EN 450-1:2012. Popiół lotny do betonu. Część 1: Definicje, specyfikacje i kryteria zgodności.
• PN-EN 451-2:2017-06. Metoda badania popiołu lotnego. Oznaczanie miałkości przez przesiewanie na mokro.
• PN-EN ISO/IEC 17025:2018-02. Ogólne wymagania dotyczące kompetencji laboratoriów badawczych i wzorcujących.
• Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 16 lipca 2015 r. w sprawie dopuszczania odpadów do składowania na składowiskach. Dz.U. 2015, poz. 1277.
• Rozporządzenie Ministra Rozwoju z dnia 21 stycznia 2016 r. w sprawie wymagań dotyczących prowadzenia procesu termicznego przekształcania odpadów oraz sposobów postępowania z odpadami powstałymi w wyniku tego procesu. Dz.U. 2016, poz. 108.
• Rutkowska, G., Wichowski, P., Franus, M., Mendryk, M. i Fronczyk, J. (2020). Modification of ordinary concrete using fly ash from combustion of municipal sewage sludge. Materials, 13, 486–503. doi: 10.3390/ma13020487
• Rutkowska, G., Wichowski, P., Fronczyk, J., Franus, M. i Chalecki, M. (2018). Use of fly ashes from municipal sewage sludge combustion in production of ash concretes. Construction and Building Materials, 188, 874–883. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2018.08.167
• Rutkowska, G., Wiśniewski, K., Chalecki, M., Górecka, M. i Miłosek, M. (2016). Influence of fly-ashes on properties of ordinary concretes. Annals of Warsaw University of Life Sciences – SGGW. Land Reclamation, 48 (1), 79–94. doi: 10.1515/sggw-2016-0007
• Środa, K., Kijo-Kleczkowska, A. i Otwinowski, H. (2012). Termiczne unieszkodliwianie osadów ściekowych. Inżynierii Ekologiczna, 28, 67–81.
• Tkaczewska, E. (2008). Właściwości cementów zawierających różne frakcje ziarnowe krzemionkowych popiołów lotnych. Drogi i Mosty, 4, 47–80.
• Uchwała nr 88 Rady Ministrów z dnia 1 lipca 2016 r. w sprawie Krajowego planu gospodarki odpadami 2022. M.P. 2016, poz. 784.
• Ustawa z dnia 14 grudnia 2012 o odpadach. Dz.U. 2012 nr 62, poz. 628 z późn. zm.
• Werther, J. i Ogada, T. (1999). Sewage sludge combustion. Progress in Energy and Combustion Science, 1 (25), 55–116.
• Wichowski, P., Rutkowska, G. i Nowak, P. (2017). Wymywanie wybranych metali ciężkich z betonów zawierających popiół lotny z termicznego przekształcania osadów ściekowych. Acta Scientiarum Polonorum. Architectura, 16 (1), 43–51. doi: 10.22630/ASPA.2017.16.1.05
• Williams, P. T. (2005). Waste treatment and disposal. 2nd ed. Chichester: John Wiley & Sons.
• Yusur, R. O., Noor, Z. Z., Din, M. D. F. M. D. i Abba, A. H. (2012). Use of sewage sludge ash (SSA) in the production of cement and concrete-a review. International Journal of Global Environmental Issues, 12 (2), 214–228.

Identyfikatory

DOI

10.22630