Możliwość stosowania frakcjonowanych UPS w produkcji autoklawizowanego betonu komórkowego Marek Petri Seminarium: Innowacyjne rozwiązania w wykorzystaniu ubocznych produktów spalania (UPS) Realizowane w ramach Przedsięwzięcia Iniech: Analiza uwarunkowań oraz badania możliwości wykorzystania wybranych UPS w budownictwie i inżynierii lądowej nr rejestracyjny OSF 65832 Kraków 14 listopada 2012 1
Beton komórkowy schemat produkcji 2
Założenia - technologia produkcji: PGS - wybrane UPS: A. Mieszanka popiołowo-żużlowa (PMS) ze składowiska GDF Suez w Połańcu, a ściślej: wydzielone z niej frakcje: <30 m, oraz <1000 m. B. Popiół lotny z bieżącej produkcji typu W, pochodzący z Elektrowni Pątnów, niefrakcjonowany, oraz wydzielona z niego frakcja <30 m. - dodatki technologiczne: wapno palone, cement portlandzki, gips, proszek aluminiowy. - instytucje realizujące zadanie: AGH Kraków, CEBE Warszawa. 3
Wybrane UPS - charakterystyka Właściwości Popiół Połaniec PMS frakcja <1000μm Popiół Połaniec PMS frakcja <30μm Popiół Pątnów niefrakcjo nowany Popiół Pątnów frakcja <30μm Strata prażenia 10,60 10,90 1,0 2,40 SiO 2 całk. 48,00 45,40 66,30 26,60 CaO całk. 4,10 4,90 16,30 37,70 CaO w 0,04 0,02 2,60 6,60 MgO 2,22 2,54 3,10 5,34 Bezwodnik SO 3 0,41 0,53 3,30 13,48 Przepad przez sito 0,063 mm 68,60 99,20 79,50 99,60 Wodożądność 53,30 48,10 28,10 62,00 4
Badania wstępne skład mineralny SEM W popiele siarczanowo-wapniowym z Elektrowni Pątnów, oraz wydzielonej z niego drobnoziarnistej frakcji <30 m, stwierdzono występowanie aglomeratów będących spiekiem złożonym głównie z anhydrytu, wapna, krzemionki i peryklazu, często będącym przyczyna zmian objętosciowych hydratyzującego zaczynu. 5
Badania wstępne miałkość, zmiany objętościowe Stałość objętości zaczynów cementowych wg PN-EN 196-3 bada się za pomocą pierścieni Le Chateliera. Badania zmienności objętości przeprowadzono na 2 próbach: Popiół Pątnów zmielony do pow. wł. Blaine a 285 m 2 /kg (30%) + CEM I 42,5 (70%) Pęcznienie - + 1,33 mm. Pątnów (<30mm) zmielony do pow. wł. Blaine a 420 m 2 /kg (30%) + CEM I 42,5 (70%) Pęcznienie + 1,00 mm 6
Badania wstępne synteza hydrotermalna Mieszanka A. 100g Pątnowa + 10g klinkieru + 13,2 g CaO CaO + MgO/ SiO 2 + Al 2 O 3 = 0,9 K O K G G/K/ C C S S G/K/ O//S O K/ O 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Mieszanka B. 100g popiołu z Pątnowa + 17,4 g CaO CaO + MgO/ SiO 2 + Al 2 O 3 = 0,9 K K K O G G /G/K C C GK/G/ G O O 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 7
Próby technologiczne wytwarzania ABK w skali ½ technicznej Próby technologiczne prowadzono w formach o wymiarach 147x72x60 cm przy zakładanej gęstości betonu 600 kg/m 3. Przedmuch 15 min Podniesienie ciśnienia do 1,0 MPa 120 minn Utrzymanie ciśnienia 1,0 MPa 450 min Obniżanie ciśnienia 120 min Całkowity czas procesu autoklawizacji wynosił około 12 godzin. 8
Wyniki próby wytwarzania ABK z frakcjonowanych popiołów ze składowiska GDF Suez w ½ technicznej Składniki Jednostka Ilości składników przy zastosowaniu popiołów w spoiwie PMS frakcja <1000 m A 1m 3 w spoiwie PMS frakcja <30 m Popiół lotny PMS kg 150-190 165-190 Mieszanka spoiwowa Popiół lotny kg 270-285 260-205 Wapno palone mielone kg 94 94 Gips kg 23 25 23-26 Woda kg 350-370 320-350 Proszek Al g 180-200 180-200 Środek powierzchniowo czynny dm 3 0,3 0,3 B Przeprowadzono badania: Gęstości Wytrzymałości na ściskanie Absorpcji wody Skurczu Współczynnika przewodzenia ciepła Mrozodporności Średnia gęstość *)1 kg/m 3 650 650 Wytrzymałość na ściskanie R k MPa 6,9 7,0 9
Podsumowanie 1. Reakcje hydrotermalne popiołu lotnego z Elektrowni Pątnów, dotowanego mieszankami mineralnymi (wapno palone, cement portlandzki), mogą prowadzić do tworzenia się 1,1 nm tobermorytu jako głównego produktu. 2. W popiele siarczanowo-wapniowym z Elektrowni Pątnów, oraz wydzielonej z niego drobnoziarnistej frakcji <30 m, stwierdzono występowanie aglomeratów będących spiekiem złożonym głównie z anhydrytu, wapna, krzemionki i peryklazu, często będącym przyczyna zmian objętosciowych hydratyzującego zaczynu. 3. Proces mechanicznej aktywacji (mielenie) powoduje rozbicie w/w agregatów i znacznie ogranicza zmiany liniowe otrzymanych na ich bazie zaczynów. 4. W wyniku przeprowadzonych prób technologicznych stwierdzono: Mieszanki popiołowo-żużlowe (PMS) ze składowiska GDF Suez w Połańcu, frakcja <1000µm oraz frakcja <30µm mogą znaleźć zastosowanie do produkcji ABK. Stosowanie popiołów wapiennych z bieżącej produkcji z El. Pątnów niefrakcjonowanych jako głównego składnika, pozwala na uzyskanie wysokiej jakości ABK. Przy stosowaniu do produkcji ABK popiołów wapiennych z bieżącej produkcji z Elektrowni Pątnów, frakcja <30 μm, wyroby posiadały znaczne rysy i rozwarstwienia po procesie autoklawizacji. 10