Wykorzystanie Recyklingowego Kordu Stalowego w - eco

Construction Science
ISSN 2255-8551 (online)
ISSN 1407-7329 (print)
October 2016, vol. 18, pp. 22–26
do1 i5:1150/c. ons-2016-0004
https://www.degruyter.com/view/j/cons
Wykorzystanie Recyklingowego Kordu Stalowego
w Betonie
Giedrius Girskas1, Džigita Nagrockienė2
Vilnius Gediminas Technical University
1, 2
Abstract – Materiały użyte do badania: Cement Portlandzki
CEM I 42.5 R, 4/16 żwir, 0/4 piasek. Kruszywo drobne w czterech
mieszaninach betonu zostało zastąpione złomem kordu stalowego
dodanego w 1.5%, 3.0% i 4.5%. Wchłanianie wody oraz odporność
na ściskanie zostały zmierzone w próbkach betonu po 7 i 28 dniach
utwardzania. Ogółem, zamknięta i otwarta porowatość została
zbadana w zmodyfikowanych próbkach betonu. Zostały również
przeprowadzone testy przewidywanych cykli zamrażania i
rozmrażania. Wyniki testu pokazały, że podmiana kruszywa
drobnego na złom kordu stalowego prowadzi do mniejszego
wchłaniania wody i wyższej odporności na ściskanie w próbkach
betonu. Podmiana wpłynęła również na parametry porowatości –
porowatość zamknięta wzrosła przez co konsekwentnie wzrosła
odporność na zamrażanie i rozmrażanie.
Słowa kluczowe – Odporność na ściskanie, beton, odporność na
zamrażanie i rozmrażanie, porowatość,
I. WSTĘP
Wielu badaczy skupia swoją uwagę na badaniu, rozwijaniu
i praktycznym wykorzystaniu mieszanin betonów. W tym
czasie, wiele wartościowych rozwiązań badawczych zostało z
sukcesem zastosowanych w projektowaniu budynków i
budowli, produkcji konstrukcji betonowych.
Utylizacja zużytych opon jest globalnym problemem
środowiskowym. Recykling tych opon ma nie tylko wpływ
środowiskowy ale także jest ekonomicznie związane z
ponownym wykorzystaniem surowców.
Każdego roku produkowanych jest około 3 milionów opon
dla samochodów pasażerskich, SUV, ciężarówek i innych
pojazdów, a popyt na opony wciąż rośnie. W między czasie
około 1.4 miliona opon nienadających się już do pierwotnego
użytku jest rocznie wywożonych na składowisko i
traktowanych jako odpad.
Rysunek 1. Skład opony.
Skład opony przedstawiony jest na Rysunku 1.
Ekologiczna utylizacja opon jest raczej trudnym technologicznie
problemem, ponieważ opona jest kompleksowym gumowym
produktem wzmocnionym stalowym drutem i tkaniną bawełnianą. W
ostatnich czasach, opony z kordem stalowym stały się bardziej
popularne, jako że wraz ze wzrostem prędkości osiąganych przez
pojazdy, wzrosły techniczne wymogi dotyczące opon. Efektywne
sposoby odseparowania gumy od kordy stalowe muszą być
wynalezione w celu opracowania wysoce wydajnych technologii
recyklingu ELT [1].
Opony zrobione są z mieszaniny różnych materiałów, w tym
syntetycznej i naturalnej gumy, kauczuku butylowego, tkaniny, stali i
różnych dodatków chemicznych, które utwardza się w wysokiej
temperaturze podczas procesu produkcyjnego.
Opony wykonane są z wielu różnych materiałów, w tym syntetyczne
i naturalne gumy, kauczuku butylowego, tkaniny, stali, sadza i
różnych dodatków chemicznych, które utwardza się w wysokich
temperaturach, w trakcie procesu produkcyjnego. Spalanie opona jest
trudne w porównaniu do zwykłego paliwa, nawet jeśli wartość
opałowa zawartość opony jest znacznie wyższa niż wartości opałowej
węgla i jest zbliżona do gazu naturalnego. Wyższa temperatura i
dłuższy czas wymagany do osiągnięcia ogrzewania w całości oraz
węglowodory utleniają się na dwutlenek węgla i wodę. W stanie endof-life, opony, które straciły około 15% do 20% ich początkowej
masy nadal zawierają około 75% kauczuku naturalnego, które mogą
zostać poddane recyklingowi [2].
Opony wykonane są z wielu różnych materiałów, w tym
syntetycznych i naturalnych gum, kauczuku butylowego, tkaniny,
stali i różnych dodatków chemicznych, które utwardza się w
wysokich temperaturach, w trakcie procesu produkcyjnego. Spalanie
opon jest trudne w porównaniu do zwykłego paliwa, nawet jeśli
wartość opałowa zawartości opony jest znacznie wyższa od wartości
opałowej węgla i jest zbliżona do gazu naturalnego. Wyższa
temperatura i dłuższy czas wymagane są do osiągnięcia ogrzewania
w całości oraz utlenienia się węglowodorów na dwutlenek węgla i
wodę. W stanie end-of-life, opony, które straciły około 15% do 20%
ich początkowej masy nadal zawierają około 75% kauczuku
naturalnego, które mogą zostać poddane recyklingowi [2].
UAB Metaloidas jest jednym z największych zakładów recyklingu
opon w krajach bałtyckich i ma zdolności do mechanicznej obróbki
30 000 ton zużytych opon rocznie. Proces rozdrabniania daje około
12 000 ton kruszonki gumowej i 40 000 m2 gumowej nawierzchni.
Jednak pozostałe odpady tekstylne i kord stalowy nie zostały jeszcze
efektywnie wykorzystane.
Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na innowacyjne technologie
recyklingu i zrównoważone budynki i budowle, niektórzy badacze
proponują użycie okruchów gumy o i stalowej kordu odzyskanych z
wycofanych z eksploatacji opon w projektowaniu mieszanek
betonowych [3].
Construction Science
2016/18
Beton wzmocniony włóknem stalowym jest używany
nie tylko przy budowie nowych budynków, lecz także do
modyfikowania używanych obecnie konstrukcji [4].
Zaprojektowanie mieszanki betonu wymaga głębokiej
wiedzy na temat zachowania się włókien w betonie w
warunkach rozciągania. To zależy od różnych parametrów,
takich jak struktura i geometria włókien, siły wiązania
pomiędzy włóknami i spoiwami, siła mieszaniny, kierunek
włókien w betonie, i tak dalej. Efektywność włókien
metalowych w betonie można badać doświadczalnie lub
cyfrowo [5].
Według naukowców, dobrze zaprojektowany beton
zawierający złom stalowego kordu jest w stanie kontrolować
propagację pęknięć i dlatego ma lepsze właściwości
wytrzymałościowe. Zmęczenie właściwości mieszanki zależy
od treści, rodzaju i geometrii dodanych włókien [6]. Włókna
stalowe w betonie poprawiają odporność na uderzenia
materiału [7]. Mieszanki betonowe modyfikowane dodatkiem
stalowego kordu mają lepsze właściwości wytrzymałościowe
na ściskanie. Poprawa ta zależy od kierunku włókna,
charakterystyki (typ, rozmiar, proporcja i tak dalej) i jakości
cementu [8], [9].
Naukowcy z Sheffield University dowiedli, że
stalowy kord uzyskany z recyklingu ELT może być z
powodzeniem stosowany w produkcji betonu. Przede
wszystkim autorzy badali zachowanie pękania i wytrzymałość
na zginanie betonu i odkryli, że złom stalowego kordu
poprawia odporność betonu na pękanie i na zginanie [10].
Budowa dróg z zastosowaniem betonu z metalowym
kordem z odpadu, może prowadzić do zmniejszenia grubości
powłoki nawet o 26% [11].
Projektowanie mieszanki betonu modyfikowanego
recyklingowym kordem stalowym wymaga precyzyjnego
obliczenia zawartości stalowej kordu w mieszance betonowej.
W przypadku niewłaściwej konstrukcji mieszanki domieszka
stalowa może na osiąść na dnie zamiast równomiernie
rozmieścić się w całej objętości mieszanki. Mimo, że cząstki
kordu metalowego rozpraszają się w elemencie betonowym
losowo, stalowy kord może być stosowany do wytwarzania
dwuwarstwowych betonowych kolumn ze wzmocnionych
belek betonowych o wysokiej wydajności[12].
Recyklingowy kord stalowy powstały z procesu ELT jest
znacznie tańszy w porównaniu do produkowanych włókien
stalowych. Taki kord o odpowiedniej konstrukcji może
stanowić alternatywę dla produkcji włókien stalowych. Obraz
stalowych włókien uzyskanych z recyklingu opon jest
przedstawiony na Rysunku 2.
Badania właściwości mechanicznych i trwałości betonu
wzmocnionego recyklingowym włóknem stalowym udowodniły, że
projekt mieszaniny spełnił wszystkie wymagania dotyczące
charakterystyki
betonu.
Oprócz
badań
laboratoryjnych,
przeprowadzona została analiza ekonomiczna, Według obliczeń,
jeden metr sześcienny mieszanki betony wzmocnionej odzyskanym
włóknem stalowym obniża cenę gotowego produktu od 7% do 33%,
w porównaniu z betonem wzmocnionym nowym, wyprodukowanym
włóknem stalowym. Z tych powodów włókna stalowe pozyskane z
opon wycofanych z użytku oferuje potencjalne korzyści [13].
II. MATERIAŁY I METODY
Cement CEM I 42,5 R został użyty do badań (Tabela 1). Jest to
klasyczne spoiwo użyte do betonu.
Frakcja piasku 0/4 p i frakcja żwiru16/04 została wykorzystana
do próbek testowych. Właściwości fizyczne piasku i fizycznomechaniczne właściwości żwiru, a także dystrybucji wielkości
cząstek drobnych kruszyw były laboratoryjnie badane zgodnie z
metodologią określoną w następującej standardowej serii EN 1097:
EN 1097-7, EN 1097-6, EN 1097- 5, EN 1097-3, EN 933-1, EN
1476-7. Badane właściwości fizyczne grubych i drobnych kruszyw
przedstawiono w Tabeli 2.
Czysta woda pitna zgodna z normą EN 1008: 2003, to znaczy bez
jakichkolwiek zanieczyszczeń, które opóźniają normalne wiązania
betonu, zastosowana została do przygotowania mieszanki wodnocementowej.
Superplastyfikator polikarboksylan na bazie eteru stosowano do
wytwarzania próbek. Charakterystyki zmiękczacza były
następujące: stężenie żywicy w roztworze - 36,1%, wartość pH 5,05; przewodnictwo elektryczne - 1.480 mS / cm, gęstość roztworu
- 1040 kilogram / m3. Zalecana zawartość superplastyfikatora
wynosi od 0,2% do 2,5%.
Zaprojektowano cztery mieszanki betonowe. Mieszanina 1 była
mieszaniną kontrolną bez domieszki włókien stalowych. W
mieszaninie 2, 1,5% 0/4 piasku zastąpione zostało przez odzyskane
włókna stalowe. Z dodatkiem 1,5% włókien stalowych stalowymi,
zawartość wody była nieznacznie zmniejszona (patrz Tabela IV), w
celu utrzymania załamania klasy S2. Zawartość cementu wahała się
od 450 kg / m3 do 483,3 kg / m3. Mieszanina 3 zawierała 3,0%
recyklingowych włókien stalowych, a mieszanina 4 zawierała 4,5%
tychże. Mieszanki betonowe są przedstawione w tabeli IV.
TABELA I
FIZYCZNO-BECHANICZNE WŁAŚCIWOŚCI CEMENTU
Właściwość
Powierzchnia właściwa, cm2/g
Gęstość cząsteczek, kg/m3
Gęstość nasypowa kg/m
Rysunek 2. Włókna stalowe pozyskane z recyklingu opon
3
Portland
cement CEM
I 42.5 R
3700
3200
1200
Standardowa konsystencja pasty, %
25.4
Początkowy czas utwardzania, min
140
Końcowy czas utwardzania, min
190
Odporność na ściskanie po 7 dniach,
MPa
Odporność na ściskanie po 28 dniach,
MPa
28.9
54.6
Unauthenticated
2
Construction Science
2016/18
TABELA II
TABELA V
FIZYCZNE WŁAŚCIWOŚCI ŻWIRU I PIASKU
Właściwość
KOLEJNOŚC MIESZANIA KOMPONENTÓW BETONU
Żwir 4/16
Gęstość cząsteczek, kg/m3
Gęstość nasypowa, kg/m3
Pęcherze %
Zawartość wilgoci, %
2281
1672
27
0.15
Piasek 0/4
Lp
2498
1589
36
0.2
1.
2.
3.
4.
Składniki
Żwir + włókno stalowe
Żwir + włókno stalowe + piasek
Żwir + włókno stalowe + cement
Żwir + włókno stalowe + cement + woda z
plastyfikatorem
Długość
mieszania, s
120
60
60
180
Total: 420
TABELA III
WŁAŚCIWOŚCI ODZYSKANEGO KORDU STALOWEGO
Właściwość
Wartości
Objętość gumy, %
Objętość stali, %
Długość włókna stalowego, mm
Średnica włókna stalowego, mm
8
92
9–15
0.15
TBELA IV
MIESZANKI BETONÓW 1 M3
Materiały
Zawartość odpadu %
Ilość odpadu, kg
CEM I 42,5 R, kg
Żwir 4/16, kg
Piasek 0/4, kg
Plastyfikator, l
Woda, kg
W/C
Klasa mobilności
Wartości
450
950
875
2.25
160
0.36
S2
1.5
13.0
455.8
950
861.7
2.25
164
0.36
S2
26.8
458.5
950
848.5
2.25
165.1
0.36
S2
4.5
39.0
483.3
950
835.8
2.25
174
0.36
S2
Mieszanki betonowe zmieszano mechanicznie w warunkach
laboratoryjnych i wykonany próbki 100 mm x 100 mm x 100
mm w formach metalowych. Po 24 godzinach, próbki wyjęto z
form i trzymano w wodzie o temperaturze (20 ± 2 ° C) przez 28
dni. Po 7 i 28 dniach utwardzania w wodzie wytrzymałość na
ściskanie była testowana zgodnie z normą EN 12390- 3: 2009,
gęstość badano zgodnie z normą EN 12390-7: 2009. Całkowita
absorpcja wody próbek badana była przez moczenie ich w
wodzie przez 96 godzin. Próbki były moczone w wodzie pitnej
(20 ± 5) ° C i utrzymywane w tym stanie aż do osiągnięcia stałej
masy. Próbki powinny być oddzielone przez szczeliny 15 mm i
pokryte 20 mm warstwą wody. Stałą masę osiąga się, gdy
różnica między dwoma ważeniami w ciągu 24 godzin wynosi
poniżej 0,1%. Przed ważeniem, nadmierne wody z powierzchni
próbek zostało usunięte za pomocą wilgotnej ściereczki.
Główne wskaźniki jakości betonu to odporność na ściskanie,
gęstość, wytrzymałość na zamrażanie i rozmrażanie. Jakość i
trwałość betonu zależy od wyboru i oceny odpowiednich
materiałów i ich właściwości, spójność procesów
technologicznych, począwszy od projektowania mieszanki
betonowej, przygotowania świeżego betonu i wprowadzenia do
formy aż do utwardzenia i wyjęcia z formy. Kolejność mieszania
składników betonu i czasu mieszania betonu przedstawiony jest
w tabeli V.
I. WYNIKI
Według wyników badań zaproponowanych przez Sheikin
(Шейкин) i Dobshic (Добшиц), recyklingowy stalowy kord
dodany do mieszanki betonowej ma wpływ na następujące
właściwości betonu: wchłanianie wody, wytrzymałość na
ściskanie, porowatość (zamknięta, otwarta i całkowita) oraz
przewidywana odporność na zamrażanie i rozmrażanie.
Wyniki testów opisano poniżej. Absorpcja wody w
mieszaninie kontrolnej bez dodatku włókien wyniosła 3,57%
(Rysunek 3). Po zamianie 1,5% 0/4 frakcji piasku na
recyklingowe włókno stalowe, absorpcja wody zmniejsza się
o 3,36%. 3,0% zawartości włókien stalowych zmniejszyło
wchłanianie wody w zmodyfikowanym betonie o 3,14% i
4,5% zawartości włókien zmniejszyło wchłanianie wody w
zmodyfikowanym betonie o więcej niż 22,7% w stosunku do
mieszanki kontrolnej. Testy laboratoryjne z wzmocnionego
betonu wykazały, że dodawanie recyklingowego włókna
stalowego znacząco zmniejsza absorpcję wody przez beton.
Zjawisko to można wyjaśnić przez zamienienie absorbującego
wodę piasku na włókna stalowe, które nie pochłaniają wody w
ogóle. Recyklingowy kord stalowy zmniejsza również
porowatość otwartą i zwiększa porowatość zamkniętą
wzmocnionego betonu.
Wytrzymałość betonu na ściskanie mierzono po 7 i 28 dniach
utwardzania (Rysunek 4). Zgodnie z oczekiwaniami, po 7
dniach utwardzania, wytrzymałość na ściskanie wykazuje
niższe wartości 2,4 MPa do 1,4 MPa, w porównaniu do
próbek, które były utwardzane przez 28 dni. Po 7 dniach
utwardzania próbki mieszaniny kontrolnej wykazywały
wytrzymałość na ściskanie wynoszącą 63,42 MPa, a po 28
dniach utwardzania odporność na ściskanie wzrosła do 65.82
MPa.
Unauthenticated
3
Construction Science
2016/18
W próbkach zawierających 1,5% złomu stalowego kordu
wytrzymałość na ściskanie po 7 dniach wzrosła o więcej niż 0,78
MPa, a w próbkach utwardzanych przez 28 dni wytrzymałość na
ściskanie wzrosła o 0,69 MPa. Wzrost zawartości
recyklingowego włókna stalowego jest bezpośrednio związany
ze wzrostem wytrzymałości zmodyfikowanego betonu. Po 7
dniach utwardzania, 3,0% zawartość włókien stalowych
spowodowała 3,44% wzrost wytrzymałości na ściskanie, 4,5%
zawartość włókien stalowych spowodowała 6,02% wzrost
wytrzymałości wzmacnianego betonu.
Wzrost wytrzymałości na ściskanie zaobserwowano również po
28 dniach utwardzania: wzrost o 1,5% wynikły z 3,0%
zawartości włókien, a wzrost 4,43% z 4,5% zawartości włókien.
Tak więc, wyniki badań pokazują, że recyklingowe włókna
stalowe zwiększają wytrzymałość na ściskanie wzmocnionego
betonu.
Utwardzony beton to porowaty materiał mogący zbierać gaz i
ciecz. Pory mogą mieć wpływ na właściwości materiału również
w inny sposób. Całkowita porowatość, wielkość porów i ich
rozkładu, wielkość i kształt większych porów oraz stosunek
pomiędzy porami przede wszystkim mają wpływ na
wytrzymałość betonu na ściskanie. Trwałość zależy od
odporności na zamrażanie-odmrażanie i jest sterowana przez
objętość powietrza uwięzionego w porach i przestrzeni
pomiędzy porami [15], [16].
Według K. P. Mehta, pory w utwardzonej paście cementowej
mogą być klasyfikowane według ich kształtu i wielkości na trzy
główne grupy: kapilarnych porów, porów żelowych i pustek
powietrznych [17].
Kapilarne pory (otwarte pory) występują w betonie po
odparowaniu
nadmiaru
wody
wykorzystywanej
do
przygotowania mieszanki betonowej. Według A. K. Kallipi,
pory kapilarne są to otwarte pory, które łatwo zapełniają się
wodą. Niszczący wpływ zamrażania i rozmrażania zależy od
zawartości wody w betonie. Można stwierdzić, że im większa
liczba otwartych porów i większy rozmiar porów bezpośrednio
odnoszą się do niższej odporności na zamrażanie i rozmrażanie
betonu [18].
Zamknięte pory wynikają z wchłaniania powietrza z
otoczenia i kurczenia utwardzania cementowego.
Napowietrzenie można promować za pomocą specjalnych
domieszek, natomiast skurcz występuje naturalnie. Pęcherze
i pory skurczowe to zamknięte pory, które zwiększają
odporność na zamrażanie-rozmrażanie betonu. Pory żelowe
nie wpływają na odporność na zamrażanie i rozmrażanie,
ponieważ są one bardzo małych rozmiarów, od 1,5 nm do 2,0
nm [18] - [21].
Badania porowatości wykazały, że dodawanie recyklingowego
włókna stalowego zmniejsza porowatość otwartą, a zamknięta
porowatość wzrasta w konsekwencji, trwałość złomu
wzmacnianego beton staje się większa. Całkowita porowatość
mieszaniny kontrolnej wynosiła 6,8%, z 0,45% zamkniętych porów
i 6,3% otwartych porów. Dodatek 1,5% włókna stalowego
spowodował wzrost całkowitej porowatości aż do 8,44%, z
niewielkim wzrostem porowatości otwartej do 7,25%, i wzrost aż
porowatości zamkniętej do 1,19%. Wraz ze wzrostem zawartości
włókna do 3,0%, zaobserwowano znaczny wzrost zamkniętych
porów (do 4,17%) wraz z nieznacznym wzrostem porowatości
otwartej do 7,64%. Z 3,0% zawartością recyklingowych włókien
stalowych dodanych została osiągnięta całkowita porowatość
11,91%. Dzięki zawartości recyklingowych włókien stalowych
4,5%, całkowita porowatość przekracza 15%, porowatość otwarta
dorasta do 8,73%, a zamknięta porowatość dorasta do 6,31%.
Wyniki badań wykazały, że w porównaniu do mieszanki kontrolnej
zamknięta porowatość mieszanek doświadczalnych wzrosła ponad
6 razy (Rysunek 5).
Otwarte pory i pęcherze powietrzne wytworzone podczas
odparowywania wody z betonu wpływają na odporność na
zamrażanie-rozmrażanie. Liczba takich porów i pustek
powietrznych zależy od stosunku woda / cement. Im więcej wody
dodaje się do mieszaniny cementu, tym wyższa jest zawartość
związanej wody i większa liczba kapilar pozostaje po odparowaniu
wody [22].
Główną przyczyną degradacji, pękania i kruszenia betonu jest to, że
produkt jest narażony na warunki lodowe, woda zamienia się w lód,
a jej objętość wzrasta. Gęstość wody wynosi 1 g / cm3, a gęstość
lodu 0,917 g / cm3. Lód zabiera 9% większą objętość w porównaniu
z wodą. Kryształki lodu wywierają presję na ściankach porów i
kapilar z kamienia cementowego i poprzez rozszerzanie, może
rozpaść się na konkretną pozycję [23] [24].
Rozpad utwardzonego cementu w wyniku zamrażania i rozmrażania
jest najczęstszą przyczyną zniszczenia wyrobów betonowych.
Woda nasycająca kamienie cementowe narażone na cykliczne
zamrażanie i rozmrażanie może doprowadzić do rozpadu jak w
każdym innym mineralnym ciele stałym [22].
Unauthenticated
4
Construction Science
2016/18
Cykle zamrażania i rozmrażania badano w celu oceny
trwałości
recyklingowych
włókien
stalowych
zmodyfikowanego betonu. Rysunek 6 ilustruje wzrost w
liczbie cykli zamrażania i rozmrażania z podwyższoną
zawartością recyklingowych włókien stalowych.
Istnieje również powiązanie z wchłanianiem wody i
modyfikacją
struktury
cementowej
przez
dodanie
recyklingowych włókien stalowych (wyższa zamknięta
porowatość). Mieszanina kontrolna podtrzymuje 65 cykli
zamrażania i rozmrażania, gdzie w zawartością 1,5%
recyklingowych włókien stalowych wartość ta wynosi 4,3 razy
więcej, tj. 280 cykli. Wraz ze wzrostem zawartości się
recyklingowych włókien stalowych do 3,0%, przewidywana
liczba cykli zamrażania i rozmrażania wzrasta do 845. 4,5%
zawartości włókien zwiększa trwałość wzmacnianego betonu
do 1050 cykli zamrażania i rozmrażania.
IV. WNIOSKI
Szczegółowa analiza literatury wykazała:
• Prawie 3 mld opon są produkowane dla różnych pojazdów na całym
świecie każdego roku. 1,4 mld wycofanych z eksploatacji opon
umieszczone są na składowiskach co roku i są traktowane jako
odpady.
• Opony wzmocnione recyklingowym kordem stalowym stały się
bardziej powszechne.
• Beton wzmocniony włóknami stalowymi jest używany nie tylko
przy budowie nowych budynków, lecz także do modyfikacji obecnie
stosowanych struktur.
• Włókno stalowe stosowane w betonie polepsza odporność na
wstrząsy wyrobów betonowych.
• Wytrzymałość betonu na ściskanie może być poprawiona poprzez
dodanie recyklingowych włókien stalowych do mieszanki betonowej.
• Według obliczeń, stalowy kord z odzysku dodany do 1 m3 mieszanki
betonowej daje oszczędność od 7% do 33% kosztów.
Badania doświadczalne ze złomu stali kręgowego dały następujące
wyniki:
• Beton wzmacniany poprzez dodanie recyklingowych włókien
stalowych ma znacznie obniżoną wartość absorpcji wody. Dodanie
4,5% recyklingowych włókien stalowych zmniejsza absorpcję wody
o 22,7%.
• Zamienienie kruszywa drobnego na włókna stalowe daje wyższą 7
dniową wytrzymałość na ściskanie (6,02%) i 28 dniową
wytrzymałość na ściskanie (4,43%).
• Recyklingowy kord stalowy zmniejsza otwartą porowatość i
zwiększa zamknięta porowatość kamienia cementowego; następnie
dodanie 4,5% złomu stalowego kordu do mieszanki betonowej
zwiększa zamkniętą porowatość kamienia cementowego 6 razy.
• Recyklingowy kord stalowy znacznie zwiększa odporność na
zamrażanie-rozmrażanie zmodyfikowanego betonu.
Opisane wyniki badań pokazują, że recyklingowe włókna
stalowe dodane do mieszanek betonowych zmniejszają
absorpcję wody, zwiększają wytrzymałość na ściskanie
zarówno po 7 i 28 dniach leczenia, jak również modyfikują
strukturę kamienia cementowego, czyli zwiększa zamkniętą
porowatość i zmniejsza otwartą porowatość.
Odporność na zamrażanie i rozmrażanie betonu
wzmacnianego znacząco wzrasta.
Unauthenticated
5
Construction Science
2016/18
REFERENCES
[1] Ž. Markevičiūtė, “Smulkintų padangų panaudojimas modifikuojant
kelių bitumą,” in 4-osios Lietuvos jaunųjų mokslininkų
konferencijos “Lietuva be mokslo – Lietuva be ateitis, Vilnius,
March 15, 2001, pp. 106–112.
[2] A. Spruogis and B. Jaskelevičius, “Atliekos ir jų tvarkymas,” Vilnius:
Technika, pp. 164–173, 2000.
[3] C. Achilleos,
D. Hadjimitsis,
K. Neocleous,
K.
Pilakoutas,
P. O. Neophytou and S. Kallis, “Proportioning of steel fibre
reinforced concrete mixes for pavement construction and their
impact on environment and cost,” Sustainability, vol. 3, issue 7, pp.
965–983, 2011. http://dx.doi.org/10.3390/su3070965
[4] E. Bruehwiller and E. Denarie, “Rehabilitation of concrete structures
using ultrahigh performance fibre reinforced concrete,” in
Proceedings of the second international symposium on ultra high
performance concrete, Kassel, Germany, March 5–7, 2008.
[5] G. Heinzle,
B. Freytag
and
J.
Linder,
“Rissbildung von biegebeanspruchten Bauteilen
aus Ultrahochfestem Faserbeton,” Beton und Stahlbetonbau vol.
104,
issue
9,
pp.
570–80,
2009.
http://dx.doi.org/10.1002/best.200900031
[6] D.-I. Chang and W.-K. Chai, “Flexural fracture and fatigue behavior
of steel-fiber-reinforced concrete structures,” Nucl. Eng. Des., vol.
156,
pp. 201–207, 1995. http://dx.doi.org/10.1016/00295493(94)00946-V
[7] M. A. Aiello and F. Leuzzi, “Use of steel fibres recovered from waste
tyres as reinforcement in concrete: pull-out behavior, compressive
and flexural strength,” Waste Manage, vol. 29, pp. 1960–1970,
2009. http://dx.doi.org/10.1016/j.wasman.2008.12.002
[8] A. Belferrag, A. Kriker and M. E. Khenfer, “Improvement of the
compressive strength of mortal in the aric climates by valorization
of dune sand and pneumatic waste metal fibres,” Construction and
Building
Materials,
vol.
40,
pp.
847–853,
2013.
http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.11.079
[9] M. Bentalha and H. Houari, “Etude du comportement des matrices
cimentaires renforcees de fibres metalliques sous chargement monote
croissant,” Sci. Technol., vol. 25, pp. 51–58, 2007.
[10] K. Neocleous, H. Tlemat and K. Pilakoutas, “Design issues for concrete
reinforced with steel fibers recovered from waste tires,” Journal of
Materials in Civil Engineering, ASCE 18 (September/October), pp.
677–
685,
2006.
http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)08991561(2006)18:5(677)
[11] A. G. Graeff, K. Pilakoutas, K. Neocleous and M. V. Peres, “Fatigue
resistance and cracking mechanism of concrete pavements reinforces
with recycled steel fibres recovered from post-consumer tyres,”
Engineering Structures, vol. 45, pp. 385–395, 2012.
http://dx.doi.org/10.1016/j.engstruct.2012.06.030
[12] I. Iskhakow and Y. Ribakov, “A design method for two-layer beams
consisting of normal fibered high strength concrete,” Mater Des, vol.
28, issue 5, pp. 1672–1677, 2007.
http://dx.doi.org/10.1016/j.matdes.2006.03.0
17
[13] D. Bjegovic, A. Baricevic and S. Lakusic, “Innovative low cost fibrereinforced concrete – part I: Mechanical and durability properties,”
Development of New Materials and Concrete Structure Protection
Systems,” pp. 082-0822161-2159, 2013.
[14] A. E. Shejkin and L. M. Dobshic, Cementnye betony vysokoj
morozostojkosti, Russia: Strojizdat Len. Otd., p. 128, 1989.
[15] P. W. Brown, D. Shi and J. Skalny, “Porosity/Permeability
Relationships,” Material Science of Concrete II, pp. 83–110, 1991.
[16] N. Hearn, R. D. Hooton and R. H. Mills, “Pore structure and
permeability,” in Significance of tests and properties of concrete and
concrete making materials, American Society for Testing and Materials,
1994.
[17] P. K. Mehta and P. J. Monteiro, Concrete: Structure, properties and
materials, 2nd ed., Englewood Cliffs, N: Prentice Hall, 1993, p. 548.
[18] K. K. Aligizaki, “Pore structure of cement-based materials. Testing,
interpretation and requirements,” Modern concrete technology series,
vol. 12, pp. 1–33, 2006.
[19] G. Skripkiūnas, Statybinių konglomeratų struktūra ir savybės, Kaunas:
Vitae Litera. p. 335, 2007.
[20] H. F. W. Taylor, Cement Chemistry, 2nd ed. London: Thomas Telford Publishing, p.
480, 1997.
[21] S. Rostam et.al., “Durable concrete structures–design guide,” Comite EuroInternational du Beton, London: Thomas Telford Publishing, 1992.
[22] B. Vektaris and V. Vilkas, “Betono tvarumas. Betono sulfatinė ir šarminė
korozija, atsparumas šalčiui ir karbonizacijai. Tyrimai ir prevencinės
priemonės,” Kaunas: Technologija. p. 163, 2006.
[23] H. Cai and X. Liu, “Freeze-thaw durability of concrete: ice formation process in
pores,” Cement and Concrete Research, vol. 28, issue 9,
pp. 1281–1287,
1998. http://dx.doi.org/10.1016/S0008-8846(98)00103-3
[24] B. Zuber and J. Marchand, “Modeling the deterioration of hydrated cement
systems exposed to frost action, Part 1: description of the mathematical model,”
Cement and Concrete Research, vol. 30, pp. 1929– 1939, 2000.
http://dx.doi.org/10.1016/S0008-8846(00)00405-1
Giedrius Girskas, Civil Engineer, Dr. sc. ing. (2015), researcher, VGTU Faculty of
Civil Engineering, Institute of Building Materials and Products (2014).
Publications: 13 scientific papers.
Address: 11 Saulėtekio Av., Vilnius, LT-10223, Lithuania
E-mail: [email protected]; [email protected]
Džigita Nagrockienė, Prof. (2015) at the Department of Building Materials, Vilnius
Gediminas Technical University (VGTU). PhD (2003).
Publications: ~35 scientific and methodological papers. Address: 11 Saulėtekio Av.,
Vilnius, LT-10223, Lithuania E-mail: [email protected]
Unauthenticated
6
Construction Science
2016/18
Unauthenticated
7