POPIOŁY  LOTNE 

POPIOŁY  LOTNE 

I  ICH  WPŁYW  NA  

I  ICH  WPŁYW  NA  

WŁAŚCIWOŚCI CEMENTU  I  

WŁAŚCIWOŚCI CEMENTU  I  

BETONU

BETONU

Prof. dr hab. Stefania Grzeszczyk

Prof. dr hab. Stefania Grzeszczyk

OPOLE

Schemat instalacji pozyskiwania popiołów 

lotnych

Główne czynniki wpływające na właściwości 

popiołów lotnych

-

rodzaj spalanego węgla

-

stopień rozdrobnienia węgla

-

typ paleniska

Skład 
ziarnowy 
cementu 
portlandzkieg
o „Górażdże

” 

 

Skład ziarnowy 
popiołu z 
Elektrowni 
„Jaworzno III”

Ziarna popiołów lotnych, SEM 
x 7 500

Model budowy ziarna popiołu 
lotnego

Klasyfikacja popiołów lotnych wg ASTM C 
618-89

Klas

a

Typ węgla

SiO

3

 + Al

2

O

3

 + 

Fe

2

O

3

 min. %

CaO

Min. %

SO

3

Min. %

F

kamienny

70,0

-

5,0

C

brunatny

50,0

10

5,0

Klasyfikacja popiołów lotnych w zależności od zawartości 

podstawowych składników SiO

2

, Al

2

O

3

, CaO, SO

3

 

stosowana w Polsce

SiO

2

:  Al

2

O

3

2,0  i CaO 

15,0 %
krzemianowo-glinianowe 

SiO

2

:  Al

2

O

3

<2,0;  i CaO 15,0 %; SO

3 

3,0%

glinianowo - krzemianowe

CaO >15,0 %; SO

3 

.3,0%

siarczanowo-wapniowe 

Skład fazowy popiołów lotnych 
niskowapniowych

FAZA SZKLISTA

na ogół > 80 % mas.

• szkło krzemianowo-wapniowe
• szkło krzemianowo-glinowo-
potasowe

• szkło wapniowo-żelazowo-
krzemianowe

• szkło krzemionkowe

FAZA KRYSTALICZNA

• kwarc
• mulit
• hematyt
• magnetyt

• krzemiany i gliniany 
wapniowe

• glinokrzemiany wapniowe
• siarczany i glinosiarczany 
wapniowe

• tlenek wapniowy
• peraklyz

Skład mineralny różnych popiołów lotnych 

niskowapniowych

Składnik

Popioły lotne

Wielka 

Brytania

USA

Japonia

% mas.

Kwarc

1,0-6,5

0-4,0

5,4-11,8

Mulit

9,0-35,0

0-16,0

8,0-18,0

Magnetyt

5,0

0-30,0

-

Hematyt

 5,0

1,0-8,0

0,5-5,3

Szkło

50-90

50-90

69-84

Zmienność składu chemicznego popiołów 

lotnych niskowapniowych i 

wysokowapniowych

Składnik

Popiół lotny 

niskowapniowy

Popiół lotny 

wysokowapniow

y

% mas.

SiO

2

34-60

25-40

Al

2

O

3

17-31

8-17

Fe

2

O

3

2-25

5-10

CaO

0,5-5

10-38

MgO

1-5

1-3

Zmienność składu chemicznego szkła w popiołach 

lotnych

Składnik

Zawartość

% mas.

SiO

2

27,1-70

Al

2

O

3

7,1-31,2

Fe

2

O

3

0,5-29,8

CaO

1,0-43,7

Rentgenogram popiołu lotnego z Elektrowni 
„Jaworzno-III”

faza szklista

uwodnione 

krzemiany 

i gliniany 

wapniowe 

Ca (OH)

reakcja 
pucolanowa

Schemat mechanizmu hydratacji ziarna 
popiołu lotnego

Czas wiązania cementu CEM IIB-V 32,5 R i 
CEM I 32,5R

Wpływ  temperatury  otoczenia  na  czas 
wiązania 

cementu 

portlandzkiego 

popiołowego CEM IIB-V 32,5R

Cement  portlandzki  popiołowy  CEM  II/B-V  32,5R  charakteryzuje  się 
inną  dynamiką  narastania  wytrzymałości  na  ściskanie  w  porównaniu 
do 

cementu 

CEM 

I 

32,5R. 

W początkowym okresie twardnienia proces ten przebiega wolniej niż w 
przypadku cementu  portlandzkiego CEM  I,  natomiast  z  upływem  czasu, 
tj. po upływie 56, 90 i 180 dni obserwuje się ciągły wzrost wytrzymałości 
cementu  CEM  II/B-V  32,5R  i  uzyskiwanie  wyższego  poziomu 
wytrzymałości w porównaniu z cementem portlandzkim CEM I 32,5 R.

Przyrost wytrzymałości na ściskanie cementu CEM 
IIB-V 32,5R 
w porównaniu do cementu CEM I 32,5R

Umiarkowanej dynamice przyrostu wytrzymałości cementu CEM II/B-
V  32,5R  towarzyszy  umiarkowane  wydzielanie  się  ciepła  podczas 
procesów 

wiązania 

i  twardnienia.  Na  rysunku  poniżej  pokazano  ciepło  hydratacji 
cementu 
CEM  II/B-V  32,5R  w  porównaniu  z  innymi  rodzajami  cementów. 
Stosunkowo niski poziom ciepła hydratacji pozwala na wykonywanie z 
cementu  CEM  II/B-V  32,5R  betonów  fundamentowych,  betonów 
hydrotechnicznych, itp.

Ciepło hydratacji cementu CEM II/B-V 
32,5R

(1) zwykły cement   

portlandzki

(2) cement 

popiołowy 
z 40 % 
zawartością 
popiołów lotnych

Czas t 
[h]

S

zy

b

k

o

ść

 w

yd

zi

e

la

n

ia

 c

ie

p

ła

 W

/

[J

/g

·h

]

Dodatkową zaletą  cementu  portlandzkiego  popiołowego CEM  II/B-V 
32,5R  jest  mniejszy  skurcz  w  stosunku  do  cementów  portlandzkich 
CEM  I,  co  jest  istotnym  parametrem  przy  wykonywaniu  posadzek, 
zbiorników betonowych, stropów, itp.

Skurcz  zapraw  wykonanych  przy  użyciu 
cementu 
CEM II/B-V 32,5R oraz cementu CEM I

Przepuszczalność 
betonu

Skład fazowy popiołów lotnych otrzymywanych w 

wyniku spalania węgla kamiennego w kotłach 

konwencjonalnych i fluidalnych

Faza 

mineraln

a

Spalanie tradycyjne > 120

o

C

Spalanie w złożu fluidalnym

Palenisko 

z ciekłym 

odprowadzani

em żużla

Palenisko 

z suchym 

dodatkiem

Pod 

ciśnieniem 

atmosferyczn

ym

Przy 

podwyższony

m ciśnieniu

Szkło

72-94

65-88

nie 

stwierdzono

nie 

stwierdzono

Kwarc

1-9

1-9

2-12

2-12

Mulit

1-12

3-17

nie 

stwierdzono

nie 

stwierdzono

Illit

nie 

stwierdzono

nie 

stwierdzono

 50

 50

Hematyt

1-12

1-18

3-9

4-15

Magnety

t

1-7

2-12

4-17

< 1

CaO

całkowi

te

1-5

2-8

5-30

5-30

Kalcyt

nie 

stwierdzono

nie 

stwierdzono

 1

4-25

Anhydry

t

 1

1-3

10-20

10-20

Główne kierunki wykorzystania popiołów lotnych w 
budownictwie



 produkcja cementów pucolanowych



 produkcja betonów



 produkcja spoiw:

         - popiołowo – cementowych

         - popiołowo – wapiennych

         - popiołowo – wapienno – gipsowych



 produkcja autoklawizowanych materiałów 
budowlanych



 produkcja kruszyw



 budownictwo komunikacyjne:

         - nasypy

         - stabilizacja gruntów i kruszyw