Wpływ popiołów lotnych ze współspalania węgla

Jan Małolepszy
Ewelina Tkaczewska
Wpływ popiołów lotnych ze współspalania
węgla kamiennego i biomasy
na proces hydratacji i właściwości cementu
EFFECT OF FLY ASHES FROM CO-BURNING BITUMINOUS COAL
AND BIOMASS ON HYDRATION AND PROPERTIES OF CEMENT
Streszczenie
Prezentowana praca przedstawia wpływ popiołów lotnych ze współspalania węgla
kamiennego i biomasy na hydratację i właściwości cementu. Badania wykonano na
spoiwach, w których kolejno 20% i 40% cementu zastępowano popiołami lotnymi – ze
współspalania węgla kamiennego i biomasy oraz popioły ze spalania węgla kamiennego.
Wpływ popiołów na przebieg procesu hydratacji cementu określono, oznaczając ilość
ciepła i kinetykę jego wydzielania w początkowym okresie hydratacji cementu (badania
mikrokalorymetryczne) oraz zawartość Ca(OH)2 w stwardniałych zaczynach cementowych
(badania termograwimetryczne).
W celu określenia stopnia oddziaływania popiołów na właściwości użytkowe cementu
wykonano badania wytrzymałości na ściskanie i porowatości zapraw, a także badania
mikroporowatości i mikrostruktury hydratyzującego zaczynu cementowego za pomocą
elektronowego mikroskopu skaningowego wyposażonego w mikroanalizator dyspersji
energii promieniowania rentgenowskiego (EDX).
W badaniach wykazano, że popioły z węgla i biomasy wpływają w sposób istotny
na właściwości cementu. Cement z dodatkiem tych popiołów ma niższą wytrzymałość
początkową, w porównaniu z cementem zawierającym popioły z węgla, o około 17%
przy dodatku 20% popiołu i o 23% przy dodatku 40% popiołu. Po 28 dniach różnica wytrzymałości wzrasta do 30%, po czym zmniejsza się do 24% po 180 dniach. W referacie
przedstawiono próby wyjaśnienia przyczyn tych różnic na podstawie danych literaturowych i badań własnych.
prof. dr hab. inż. Jan Małolepszy – Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Technologii Materiałów Budowlanych.
mgr inż. Ewelina Tkaczewska – Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej
i Ceramiki, Katedra Technologii Materiałów Budowlanych.
Abstract
This paper presents effect of fly ashes from co-burning bituminous coal and biomass on
hydration and properties of cements. The concentration of fly ashes in cement was – respectively – 20 and 40% by weight. Both fly ashes coming from co-burning bituminous
coal and biomass and the ones from coal combustion were analysed. The effect of fly
ashes on cement hydration process was examined by determination of heat released in
cement pastes during hydration process (microcalorimetric tests) and content of Ca(OH)2
in hardened mortars (thermogravimetric tests).
The following properties of the cement were tested: porosity, compression strength as
well as microporosity and microstructure using a SEM equipped with energy dispersive
spectrometer (EDS). The results showed that fly ashes from co-burning bituminous coal
and biomass strongly influence on properties of cement. The cement containing these fly
ashes demonstrates lower compression strength than the one containing fly ashes from
bituminous coal combustion. The decreases in compression strength are 17 and 20%
– respectively – for 20 and 40% substitution. This difference rises to 30% at 28 days, but
it lower to 24% at 180 days. The attempts at explanation of reasons for these differences
were presented on the basic of literature and results of researches.