1
INNOWACYJNE SPOIWA
CEMENTOWE I BETONY
Z WYKORZYSTANIEM POPIOA
U
LOTNEGO WAPIENNEGO
Projekt realizowany w ramach Programu
Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka
Priorytet 1: Badania i rozwój nowoczesnych
technologii. Działanie 1.1: Wsparcie badań
naukowych dla budowy gospodarki opartej
na wiedzy. Poddziałanie 1.1.2: Strategiczne
programy badań naukowych
i prac rozwojowych.
2 3
Projekt realizowany przez konsorcjum SmartConcrete, w skład którego wchodzą: SPIS TREŚCI
Dodatki mineralne w technologii cementu i betonu ................................................................................................ 4
Politechnika ÅšlÄ…ska
Wydział Budownictwa
Stan i możliwości stosowania popiołu lotnego wapiennego w produkcji cementu i betonu .................................... 5
Katedra Inżynierii Materiałów i Procesów Budowlanych
ul. Akademicka 5, 44-100 Gliwice
Efekty zastosowania popiołu lotnego wapiennego w produkcji cementu i betonu .................................................. 6
tel.: [phone],fax.: [phone]
e-mail: [e-mail], http://kaproc.rb.polsl.pl
Cel projektu.............................................................................................................................................................. 7
Statutowym celem Politechniki Śląskiej jest prowadzenie działalności ba- Prace badawcze realizowane w projekcie ................................................................................................................. 8
dawczej służącej rozwiązywaniu problemów nauki i techniki. Wydział Bu-
downictwa Politechniki Śląskiej ma pełne prawa akademickie do nada- Wybrane rezultaty projektu .................................................................................................................................... 12
wania stopni naukowych doktora i doktora habilitowanego w zakresie
budownictwa. Działalność naukowa Wydziału obejmuje najnowsze zagadnie-
nia inżynierii budowlanej m. in.: komputerową symulację zachowania kon-
strukcji pod obciążeniem za pomocą MES i MEB, modelowanie procesów i
materiałów konstrukcyjnych, reologię stosowaną ośrodków trójfazowych,
fizykÄ™ budowli, systemy sztucznej inteligencji z zastosowaniem teorii zbio-
rów rozmytych, algorytmów genetycznych i sieci neuronowych. Katedra Inży-
nierii Materiałów i Procesów Budowlanych realizuje innowacyjne prace w za-
kresie nowych technologii betonu, w tym betonów wysokowartościowych BWW
i samozagęszczalnych SCC.
Instytut Podstawowych Problemów
Techniki Polskiej Akademii Nauk
ul. Pawińskiego 5B , 02-106 Warszawa
tel/fax.: [phone], http://www.ippt.pan.pl, http://www.ippt.pan.pl/~ppo
Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN w Warszawie realizu-
je zaawansowane badania mikrostruktury materiałów kompozytowych z
uwzględnieniem pomiarów właściwości mechanicznych w nanoskali oraz
badania trwałości betonu w rozmaitych środowiskach agresywnych, wy-
korzystujÄ…c szeroko techniki informatyczne, takie jak cyfrowa analiza
obrazów, modelowanie komputerowe i uczenie maszyn.
Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych
Oddział Szkła i Materiałów Budowlanych
ul. Cementowa 8, 31-983 Kraków
tel.: [phone], fax.: [phone], http://icimb.pl/krakow/
Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych specjalizuje się w prowadzeniu
badań naukowych i prac rozwojowych, przystosowaniu wyników prowadzonych
prac do zastosowania w praktyce oraz upowszechnieniu wyników tych prac w
dziedzinie przetwórstwa przemysłowego surowców niemetalicznych, w szcze-
gólności związanych z produkcją wyrobów ceramicznych i ze szkła, materiałów Publikacje i inne informacje o projekcie dostępne są na stronie internetowej:
ogniotrwałych oraz mineralnych materiałów budowlanych.
www.smconcrete.polsl.pl
4 5
Dodatki mineralne w technologii cementu i betonu Stan i możliwości stosowania popiołu lotnego
wapiennego w produkcji cementu i betonu
Jednym z najważniejszych kierunków rozwoju techno- uzyskanie znaczących korzyści ekonomicznych i eko- W Polsce ponad 30% energii elektrycznej uzyskiwane Popiół lotny wapienny w Polsce praktycznie nie jest
logii betonu jest stosowanie dodatków mineralnych, logicznych, doskonale tym samym wpisując się w jest ze spalania węgla brunatnego w kotłach pyłowych. stosowany w technologii produkcji cementu i betonu.
zarówno w składzie betonu, jak i jako składnik głów- strategię zrównoważonego rozwoju. Najczęściej stoso- W wyniku tego procesu powstaje rocznie około 4 mln Jako przyczyny takiego stanu można wskazać: wysoką
ny cementów powszechnego użytku. Dodatki mineral- wanymi dodatkami mineralnymi są popioły lotne krze- Mg popiołów lotnych wapiennych. Ten rodzaj popiołu i zmienną zawartość wolnego wapna, związków siar-
ne, obok poprawy właściwości mieszanki betonowej mionkowe uzyskiwane ze spalania węgla kamiennego lotnego charakteryzuje się aktywnością pucolanowo- ki w popiele, które mogą mieć negatywny wpływ na
i stwardniałego betonu (zwłaszcza odporności na w paleniskach pyłowych, zmielony granulowany żużel -hydrauliczną oraz bogatszym niż popioły lotne krze- właściwości stwardniałego betonu, znaczną zmien-
agresywne oddziaływanie środowiska), pozwalają na wielkopiecowych oraz pył krzemionkowy. mionkowe składem chemicznym i mineralnym. Anali- ność w czasie właściwości fizycznych, składu chemicz-
za istniejących dokumentów odniesienia (krajowych i nego i mineralnego oraz łatwą dostępność do popiołu
zagranicznych norm i aprobat technicznych) wykazała, lotnego krzemionkowego tradycyjnie stosowanego w
że ten rodzaj popiołu lotnego może być składnikiem produkcji cementu i betonu. Brakuje wyników badań
głównym cementu (popiół lotny wapienny W wg PN-EN kompleksowo ujmujących efekty stosowania popio-
197-1:2012), dodatkiem do betonu (ASTM C618, CAN/ łów lotnych wapiennych w składzie cementu oraz
CSA-A23.5-98) oraz stanowić podstawowy składnik spoiw betonu, zwłaszcza badań aplikacyjnych, ukierunko-
stosowanych w stabilizacji gruntów, wzmacniania podłoża wanych na trwałość (mrozoodporność, agresja che-
i innych pracach zwiÄ…zanych z budownictwem drogowym. miczna).
fot. Dariusz Åšmigielski
Popiół lotny wapienny Elektrownia Bełchatów
6 7
Efekty zastosowania popiołu lotnego wapiennego Cel projektu
w produkcji cementu i betonu
Stosowanie popiołu lotnego wapiennego niesie za dów przemysłowych skutkujące m. in. zmniejszeniem Celem strategicznym Projektu jest podniesienie konku-
sobą korzyści ekologiczne, ekonomiczne i techniczne. powierzchni ich składowisk i kosztu składowania. rencyjności polskiego przemysłu cementowego i dziedzin
Obejmują one: poprawę stanu środowiska, ograni- Stosowanie popiołu lotnego wapiennego jest szansą gospodarki od niego zależnych poprzez opracowanie inno-
czenie kosztów wytwarzania cementu (dzięki redukcji na rozszerzenie bazy surowcowej dla krajowego prze- wacyjnej, efektywnej kosztowo technologii nowych spoiw
emisji CO2 oraz zmniejszeniu zużycia energii w proce- mysłu cementowego i betonów, a przez wdrożenie do cementowych zoptymalizowanej w celu redukcji emisji ga-
sie produkcyjnym), możliwość użycia nowego dodatku produkcji nowych rodzajów cementów na utrzymanie zów cieplarnianych i podwyższenia niezawodności obiek-
mineralnego w miejsce coraz trudniej dostępnych: gra- jego konkurencyjności. Potencjalne korzyści uzyskają tów infrastruktury komunikacyjnej a w szczególności:
nulowanego żużla wielkopiecowego i popiołu lotnego również firmy zajmujące się gospodarczym wykorzysta-
krzemionkowego, zaoszczędzenie zasobów surowców niem i przetwarzaniem ubocznych produktów spalania " opracowanie technologii produkcji spoiw cemento-
naturalnych oraz efektywne zagospodarowanie odpa- z energetyki. wych dla budownictwa zawierającego w swoim skła-
dzie wapniowy popiół lotny,
" opracowanie wytycznych technologicznych zastoso-
wania wapniowego popiołu lotnego jako dodatku do
betonu typu II,
" opracowanie wytycznych technologicznych zastoso-
wania popiołu lotnego wapniowego jako składnika
cementu i dodatku do betonu konstrukcyjnego, sa-
mozagęszczalnego i wysokowartościowego,
" przeprowadzenie testów w skali laboratoryjnej, pół-
technicznej oraz prób technologicznych w dużej skali,
" zapewnienie rozwoju naukowego poprzez wprowadze-
nie młodej kadry naukowej do Projektu,
" zapewnienie adopcji technologii poprzez szerokÄ… akcjÄ™
promocyjną i bezpłatne udostępnienie wyników.
RozkÅ‚ad temperatury (w °C) przy krawÄ™dzi masywnych
bloków betonowych
fot. archiwum Katedry Inżynierii Materiałów i Procesów Budowlanych
8 9
Prace badawcze realizowane w projekcie Prace badawcze realizowane w projekcie
Monitoring właściwości popiołów lotnych wapiennych Ocena aktywności pucolanowo - hydraulicznej
Po analizie właściwości fizykochemicznych dostęp- nicznych produkcji cementów popiołowych (wspólny W ramach prowadzonych badań stwierdzono, że popiół stopniu determinują jego aktywność hydrauliczną. Re-
nych w kraju popiołów lotnych wapiennych pod ką- przemiał z klinkierem, miejsce dozowania w układzie lotny wapienny charakteryzuje się aktywnością pucola- aktywna krzemionka i związki glinu decydują o aktywno-
tem ich przydatności w technologii betonu i cementu technologicznym, separacja). Skład chemiczny po- nową i hydrauliczną, która w dużej mierze uzależniona ści pucolanowej, a anhydryt i wolne CaO o aktywności
wytypowano do dalszych badań popiół wapienny piołów wapiennych, z uwagi na proporcje podsta- jest od zawartości reaktywnej krzemionki i reaktywnego pucolanowej i hydraulicznej popiołu. Przydatność techno-
z Elektrowni Bełchatów. wowych tlenków SiO2, CaO, Al2O3 i Fe2O3, czyni je CaO. W składzie fazowym popiołu lotnego wapienne- logiczna popiołu lotn go wapiennego ulega polepszeniu po
Monitoring właściwości tego popiołu wykazał, że cha- przydatnymi jako surowiec niski glinokrzemianowy go obecne są związki charakterystyczne dla klinkieru zastosowanie aktywacji mechanicznej (przemiał), sepa-
rakteryzuje się on dużą zmiennością właściwości fizycz- w przygotowaniu mieszaniny surowcowej do produkcji portlandzkiego i granulowanego żużla wielkopiecowe- racji na frakcje ziarnowe lub selektywnego odbioru z po-
nych, składu chemicznego i fazowego, co utrudnia jego klinkieru portlandzkiego. go - krzemiany i gliniany wapnia  które w znaczącym szczególnych sekcji elektrofiltra.
przemysłową aplikację. Popiół lotny wapienny z Elektrowni Bełchatów, z uwagi
Jednocześnie jednak stwierdzono, że popiół ten speł- na grube uziarnienie i wysoką wodożądność, nie speł-
nia podstawowe wymagania stawiane przez normę nia wymagań stawianych przez normę ASTM C618 dla
cementową PN-EN 197-1:2012 dla popiołów lot- dodatku do betonu. Ten kierunek aplikacji należy roz-
nych wapiennych W. Stosunkowo grube uziarnienie patrywać wyłącznie po waloryzacji (przeróbce) popiołu
popiołów należy uwzględniać w rozwiązaniach tech- lotnego.
Elektrownia Bełchatów Popiół lotny wapienny  obraz SEM
10 11
Prace badawcze realizowane w projekcie Prace badawcze realizowane w projekcie
Badania betonów
Program badań obejmował szeroką grupę cementów kami, np.: CEM II/A,B-M (V-W); CEM II/A,B-M(S-W); Etap ten obejmował kompleksowe badania typo- nu w różnych warunkach wilgotności i temperatury
z różnym udziałem popiołu lotnego wapiennego: ce- CEM II/A,B-M (W-LL), CEM IV/A,B (V,W). Stwierdzono wych betonów konstrukcyjnych (betonów zwykłych) otoczenia. Prowadzone badania obejmowały także
menty portlandzkie wapienne CEM II/A,B-W, cementy również możliwość produkcji nowej, nienormowanej oraz badania betonów nowej generacji z dodatkiem rozkłady temperatury w masywnych elementach
portlandzkie wieloskładnikowe CEM II/A,B-M i cementy aktualnie grupy cementów (cement CEM X) z zastoso- popiołu lotnego wapiennego. Zakres badań obejmo- betonowych i monitorowanie spękań wywołanych
pucolanowe CEM IV/A,B. Ogółem przebadano ponad 40 waniem popiołu lotnego wapiennego. wał ocenę popiołu lotnego wapiennego, jako dodatku ciepłem hydratacji. Program badań betonów nowej
cementów wyprodukowanych w skali laboratoryjnej typu II w składzie betonu oraz badania stwardniałego generacji obejmował przede wszystkim betony wyso-
i półtechnicznej. Zakres badań cementów obejmował betonu z cementów z popiołem lotnym wapiennym, kowartościowe i samozagęszczalne.
przede wszystkim właściwości objęte wymaganiami jako jednym ze składników głównych. Uzyskane wyniki badań i ich analiza posłużą do oce-
normy PN - EN 197 - 1:2012. Badane były zarówno właściwości mieszanki betono- ny przydatności popiołu lotnego wapiennego jako
Określono także wpływ cementów na urabialność wej, (w tym szczególnie efektywność działania różnych dodatku do betonu oraz określenia zakresu stosowa-
zapraw i mieszanek betonowych, kompatybilność ce- domieszek w obecności dodatku popiołu lotnego wa- nia betonu z cementów zawierających popiół lotny
mentów z domieszkami chemicznymi, skurcz, ciepło piennego), jak i właściwości stwardniałego betonu, wapienny w budownictwie.
hydratacji, retencję wody. Dynamikę narastania wy- w tym m. in.: wytrzymałość na ściskanie (ze szcze-
trzymaÅ‚oÅ›ci oznaczonow obniżonej temperaturze 8°C, gólnym uwzglÄ™dnieniem wytrzymaÅ‚oÅ›ci krótko i dÅ‚u-
podwyższonej temperaturze 38°C oraz w warunkach goterminowej), nasiÄ…kliwość, wodoprzepuszczalność,
obróbki niskoprężnej (do 80°C). Stwierdzono peÅ‚nÄ… przy- mrozoodporność oraz skurcz.
datność popiołu lotnego wapiennego do stosowania, Ponadto wykonywane zostały badania trwałościowe,
jako składnika głównego cementu, szczególnie, jako uwzględniające szerokie spektrum środowisk agre-
składnika cementów portlandzkich wieloskładniko- sywnych i rodzajów korozji betonu.
wych pucolanowych w kompozycji z innymi dodat- Ważnym elementem programu badawczego było
również monitorowanie zmian mikrostruktury beto-
Pomiar czasu wiÄ…zania
Pomiar skurczu plastycznego Pomiar parametrów reologicznych
12 13
Wybrane rezultaty projektu Wybrane rezultaty projektu
Aktywność popiołu lotnego wapiennego w porównaniu z innymi Waloryzacja popiołu lotnego wapiennego W
dodatkami mineralnymi stosowanymi w produkcji cementu
Aktywność popiołu lotnego wapiennego (W) porównano piół lotny wapienny (W) wykazywał większą aktywność Metody waloryzacji popiołu lotnego wapiennego CEM II i CEM IV zawierających mieszaninę tego popiołu
do aktywności powszechnie stosowanych nieklinkiero- w porównaniu z popiołem lotnym krzemionkowym (V). W, jako składnika pucolanowo-hydraulicznego ce- z popiołem lotnym krzemionkowym V, granulowanym
wych składników głównych cementu (popiołu lotnego Natomiast po dłuższym czasie twardnienia (90 dni lub mentów, uwzględniają proces domielenia, miesza- żużlem wielkopiecowym S lub kamieniem wapiennym LL.
krzemionkowego V, granulowanego żużla wielkopieco- więcej) aktywność obu popiołów była zbliżona. Znaczne nie oraz separację na frakcje ziarnowe. Sprawdzono Separacja popiołów wapiennych W pozwala na wy-
wego S i wapienia LL). Badania prowadzono wg zmodyfi- przyrosty wytrzymałości w długich okresach są charak- również możliwość waloryzacji popiołów lotnych wa- dzielenie drobnych frakcji poniżej 0,09 mm o bardzo
kowanej metodyki podanej w normie PN-EN 450-1:2012 terystyczne dla materiałów o właściwościach pucola- piennych W na drodze aktywacji chemicznej. Proces niskiej zawartości węgla i dużej aktywności. Dzięki temu
przy różnej zawartości tych składników w spoiwie. nowych. O pozytywnym wpływie procesu mielenia na domielenia popiołów poprawia aktywność i cechy re- wodożądność popiołów wapiennych jest mniejsza,
Stosowano składniki w postaci nieprzetworzonej (V, W, aktywność popiołu lotnego wapiennego (W) świadczą ologiczne. Efekt ten wykorzystano w praktyce poprzez mniejszy też jest ich negatywny wpływ na właściwości
LL, S) i po dodatkowym zmieleniu (V+; W+; S+; LL+). wyniki badań przedstawione na zamieszczonych wykre- wspólny przemiał składników cementu (klinkieru i po- reologiczne mieszanek betonowych. Aktywacja che-
Badania wykazały, że popiół lotny wapienny (W) charak- sach. Zmielony popiół lotny wapienny (W+) charaktery- piołu lotnego wapiennego) w młynie kulowym. Opty- miczna popiołu wapiennego W pozwala na uzyskanie
teryzuje się aktywnością pucolanową i hydrauliczną. zuje się aktywnością zbliżoną lub wyższą niż granulowa- malny efekt uzyskano przy produkcji cementów wielo- bezcementowych spoiw (rozwiązanie jest przedmiotem
W początkowych okresach dojrzewania (do 28 dni) po- ny żużel wielkopiecowy (S). składnikowych zgłoszenia patentowego).
Rozwiązanie waloryzacji popiołów metodą separacji frakcji
Aktywność hydrauliczna
80% frakcji < 0,09 mm.
popiołu lotnego wapiennego
Zawartość węgla < 0,5%
20% frakcja > 0,09 mm
Rc28d, [MPa]
Zawartość węgla > 40%
Popiół w stanie Frakcja popiołu
dostawy poniżej 0.09 mm
3.8 9.7
4.1 7.3
Rozmiar ziaren [µm]
Porównanie wskaz
nika aktywności popiołów lotnych: Porównanie wskaz
nika aktywności popiołu lotnego
wapiennego (W) i krzemionkowego (V) wapiennego po zmieleniu (W+) i zmielonego granulo-
wanego żużla wielkopiecowego (S) Rozkład wielkości ziaren popiołu wapiennego przed separacją
Objétość [%]
14 15
Wybrane rezultaty projektu Wybrane rezultaty projektu
Właściwości betonów z cementów z dodatkiem popiołu lotnego Odporność na agresję siarczanową cementów z udziałem
wapiennego popiołu lotnego wapiennego
Przedmiotem badań były betony z zastosowaniem 11 wody pod ciśnieniem w betonie, badanie mrozoodpor- Badania odporności na korozję siarczanową prowa- Gips występuje na powierzchni zewnętrznej, a ettrin-
różnych cementów zawierających popiół lotny wapien- ności betonu. dzono zgodnie z metodyką zawartą w polskiej normie git w głębszych warstwach. W strefie przypowierzch-
ny (W). Dla każdego z tych cementów wykonano trzy róż- Wyniki badań wykazały, że w większości przypadków be- PN-B 19707:2003, zał. C. niowej nie jest obecny portlandyt, Ca(OH)2, gdyż naj-
niące się składem betony. Jako układ odniesienia w oce- tony z cementów zawierających popiół lotny wapienny Ekspansja w roztworze Na2SO4 linia ciągła  cement szybciej ulega korozji.
nie ich właściwości przyjęto właściwości betonów o tych mają właściwości nie gorsze od właściwości betonu od- odporny na siarczanylinia przerywana  cement nie-
samych składach wyjściowych, lecz wykonanych na ce- niesienia z cementu CEM I 42,5R. odporny na siarczany.
mencie CEM I 42,5R. Najkorzystniejsze właściwości betonu uzyskano w przy- Wyniki wykazały, że popioły lotne wapienne (W)
Zakres badań obejmował: badanie konsystencji mie- padku stosowania cementu wieloskładnikowego CEM poprawiają odporność na korozję siarczanową w
szanki betonowej, badanie zawartości powietrza w mie- II/B-M (S-W), np. uzyskano klasę wytrzymałości C45/55, stosunku do cementu odniesienia CEM I 42,5 R.
szance betonowej, badanie wytrzymałości betonu na podczas gdy beton odniesienia uzyskał klasę C35/45. Domielenie i/lub zwiększenie ilości tych popio-
ściskanie, badanie skurczu betonu, badanie penetracji łów w składzie cementów spowodowało ograni-
czenie ekspansji. Wpływ na wielkość ekspansji
miał również rodzaj kationu towarzyszącego
jonom SO42 .
Największa ekspansja wystąpiła w roztworze siar-
czanu amonu, (NH4)2SO4 i malała wg szeregu
NH4+ > (Mg2+ + Na+) > Mg2+ > Na+ > sztuczna
woda morska.
Szybkość korozji w znacznym stopniu zależała tak-
że od rodzaju drugiego składnika obecnego w ce-
mencie. Cementy CEM II/B-M V-W), CEM IV/A (V-W)
i CEM II/B-M (S-W) charakteryzowały się najmniejszą
ekspansją w różnych roztworach siarczanowych.
Głównymi produktami korozji siarczanowej są gips
i ettringit oraz brucyt w przypadku cementów na- Ekspansja w roztorze Na2SO4 linia ciągła  cement
rażonych na oddziaływanie roztworu siarczanu odporny na siarczany, linia przerywana  cement nie
magnezu, MgSO4. odporny na siarczany
[dni]
Wytrzymałości na ściskanie betonów napowietrzonych o w/c =0,45
Gips E ringit
Wytrzymałość na ściskanie, [MPa]
16 17
Wybrane rezultaty projektu Wybrane rezultaty projektu
Popiół lotny wapienny w betonach nowej generacji Cement portlandzki wieloskładnikowy CEM II/B-M (V-W) 32,5R
Badania dotyczyły analizy wpływu zawartości popiołu dodatku typu I i betonów z cementu CEM I 42,5R. Celem podjętych badań było ustalenie wpływu ce-
lotnego wapiennego na wybrane właściwości betonów Przy dodatku popiołu do betonu większym niż 20% mentów zawierających popiół lotny wapienny na wła-
samozagęszczalnych i wysokowartościowych betonów problemem może być zwiększona utrata urabial- ściwości reologiczne mieszanek na spoiwie cemento-
samozagęszczalnych. Przedstawiono wyniki badania ności mieszanki w czasie. Dzięki odpowiednio do- wym i efektywność działania domieszek chemicznych
klasy rozpływu SF oraz klasy lepkości T500 mieszanek branej, dużej ilości superplastyfikatora uzyskano z uwzględnieniem wpływu temperatury i czasu. Badano
betonowych, badania wytrzymałości na ściskanie, wy- mieszanki z 30% dodatkiem popiołu spełniające właściwości reologiczne, napowietrzenie, ciepło hydra-
trzymałości na zginanie, badania nasiąkliwości oraz warunki samozagęszczalności po 60 min. W przy- tacji, czasy wiązania i skurcz mieszanek z cementów
badania głębokości penetracji wody. Mieszanka betono- padku stosowania cementów z popiołem lotnym z dodatkiem popiołu lotnego wapiennego.
wa była modyfikow na ze względu na zmienny udział wapiennym problemy z samozagęszczalnością są Popiół lotny wapienny i krzemionkowy zwiększa efek-
objętościowy popiołu lotnego wapiennego jako dodatku mniejsze i mogą wystąpić, gdy ilość popiołu w ce- tywność domieszek reologicznych jako składnik ce-
typu I oraz dodatku typu II (10-20-30%). mencie jest większa od 30%. Właściwości stward- mentu CEM II/B-M (V-W) niezależnie od aktywacji po-
Badania potwierdziły możliwość stosowania popio- niałych betonów z dodatkiem popiołów lotnych piołu lotnego wapiennego. Im więcej dodatku popiołu
łów lotnych wapiennych w betonach nowejgene- wapiennych nie odbiegają istotnie od właściwości lotnego wapiennego i krzemionkowego, tym mniejsza
racji, przy zachowaniu zakładanych parametrów analogicznych betonów z cementu CEM I 42,5R, jeśli efektywność domieszek opóz
niajÄ…cych wiÄ…zanie oraz
technologicznych mieszanek betonowych, a przede klasa tych cementów jest zbliżona. Badania potwier- mniejsza ilość wydzielanego ciepła hydratacji. Akty-
wszystkim ich urabialności. Badania nasiąkliwo- dziły również możliwość stosowania nienormowych wacja popiołu przez przemiał redukuje ten negatywny
ści i głębokości penetracji wody wykazały zbliżone wysokopopiołowych wieloskładnikowych cementów wpływ.
właściwości betonów modyfikowanych cementa- (CEM X) zawierających popiół lotny wapienny do be- Ten rodzaj cementu został wdrożony do produkcji w Gó-
mi z dodatkiem popiołu lotnego wapiennego jako tonów nowej generacji. rażdże Cement S.A.(Cementownia Górażdże).
Pomiar ciepła hydratacji
[MPa]
Ciepło hydratacji cementów z dodatkiem popiołu lotnego wapiennego i krzemionkowego oraz z domieszką
opóz
niającą wiązanie w pierwszych 2 godzinach po połączeniu z wodą.
Wytrzymałość na ściskanie, [MPa]
18 19
Wybrane rezultaty projektu Wybrane rezultaty projektu
Szczelność betonów z popiołem lotnym wapiennym Mrozoodporność betonów z popiołem lotnym wapiennym
w odniesieniu do mediów agresywnych
Trwałość betonu w środowiskach agresywnych jest zwią- ningowej i optycznej, porozymetrii rtęciowej oraz inden- Cykliczne oddziaływanie mrozu i wysokiej wilgotności jest powietrznych określono ilościowo przy wykorzystaniu
zana ze zjawiskami transportu mediów ciekłych i gazo- tacji w mikroobszarach. powodem uszkodzeń betonu w konstrukcjach. Oddziały- cyfrowej analizy obrazów mikroskopowych, cienkich szli-
wych przez beton. Tradycyjna ocena szczelności betonu Stwierdzono znaczący wpływ wskaz
nika wodno-spo- wanie mrozu dodatkowo potęgują sole rozmrażające fów oraz mikrotomografii komputerowej. Posługując się
wobec mediów agresywnych nie jest dostatecznie precy- iwowego i zawartości popiołu lotnego wapiennego na (np. NaCl) stosowane w drogownictwie do odladza- nowymi metodami CEN przeprowadzono badania mro-
zyjna w odniesieniu do betonów m dyfikowanych aktyw- redukcję współczynnika migracji chlorków przez beton. nia jezdni. W ramach podjętych badań przydatno- zoodporności wewnętrznej betonów oraz odporności na
nymi dodatkami mineralnymi.Przeprowadzono badania Wykazano korelację zredukowanej przepuszczalności ści popiołów lotnych wapiennych W jako składni- złuszczenia powierzchniowe w obecności NaCl.
przepuszczalności jonów chlorkowych, wody, powietrza betonu ze zmniejszeniem zawartości obszarów o niskiej ków betonów mrozoodpornych wykorzystano znaną Przeanalizowano wpływ popiołów lotnych wapiennych
i dwutlenku węgla przez beton z popiołem lotnym gęstości w matrycy cementowej, identyfikowanych na koncepcję napowietrzania mieszanki betonowej. (rodzaj, sposób uzdatniania i zawartość), stosowanych
wapiennym, stosowanym jako dodatek do betonu lub podstawie mikroindentacji. Stwierdzono korzystne efek- Przeprowadzono badania stabilności procesu napo- jako dodatek do betonu oraz składnik główny cementów
składnik główny cementów wieloskładnikowych. Mi- ty procesu domielenia popiołu i separacji ziarnowej. Do- wietrzania mieszanek betonowych, udoskonalając wieloskładnikowych, na mrozoodporność przy uwzględ-
krostrukturę betonów modyfikowanych popiołem W datek popiołu lotnego wapiennego przyspieszał proces metody oznaczania wskaz
nika piany i stabilności pia- nieniu zmiennych warunków pielęgnacji. Właściwa
charakteryzowano przy wykorzystaniu mikroskopii ska- samozarastania rys, a zwłaszcza mikrorys w betonie. ny. Stwierdzono negatywny wpływ popiołów W na charakterystyka porów powietrznych okazała się kluczo-
stabilność napowietrzania, przy czym ubytek powietrza wym czynnikiem koniecznym do osiągnięcia wysokiej
dotyczył głównie większych pustek, o mniejszym wpły- trwałości betonów z popiołem W w środowisku agresji
30 wie na mrozoodporność betonu. Charakterystykę porów mrozu i środków odladzających.
20
10
0
0 100 200 300
zawartość popiołu W [kg/m3]
Wpływ popiołów wapiennych na współczynnik migracji chlorków
Rodzaj użytego cementu
Zarastanie rys w betonie Nanometryczna faza uwodnionych krzemianów wapnia Przestrzenny obraz porów powietrznych
-12
2
rssm
D
[x10 m /s]
2
Masa uszkodzeń po 56 cyklach
zamrażania - rozmrażania, kg/m
20
D
DOTACJE NA INNOWACJE
O
T
A
C
J
E
N
A
I
N
N
O
W
A
C
J
E
Projekt nr POIG 01.01.02.24-005/09 "Innowacyjne spoiwa
cementowe i betony z wykorzystaniem popiołu lotnego wapiennego"
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską
z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego
w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka
egzemplarz bezpłatny