Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

Podobne dokumenty
Składniki cementu i ich rola w kształtowaniu właściwości kompozytów cementowych

Wpływ popiołów lotnych krzemionkowych kategorii S na wybrane właściwości kompozytów cementowych

Wskaźniki aktywności K28 i K90 popiołów lotnych krzemionkowych o miałkości kategorii S dla różnych normowych cementów portlandzkich

CO WARTO WIEDZIEĆ O CEMENCIE?

Bezpieczeństwo ekologiczne współspalania odpadów w piecach cementowych. Dyrektor ds. Produkcji Paweł Zajd

WPROWADZENIE DO PROJEKTU ASR-RID REAKTYWNOŚĆ ALKALICZNA KRAJOWYCH KRUSZYW

II POKARPACKA KONFERENCJA DROGOWA BETONOWE

DOŚWIADCZENIA W STOSOWANIU CEMENTU PORTLANDZKIEGO ŻUŻLOWEGO CEMII/B-S 42,5N W BUDOWIE NAWIERZCHNI BETONOWYCH

Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

POPIÓŁ LOTNY SKŁADNIKIEM BETONU MASYWNEGO NA FUNDAMENTY NOWYCH BLOKÓW ENERGETYCZNYCH

UPS w produkcji klinkieru i cementów

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 24/14

Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

CEMENT W INŻYNIERII KOMUNIKACYJNEJ W ŚWIETLE WYMAGAŃ OST GDDKiA

PRODUKCJA CEMENTU str. 1 A9

Cement i beton według Ogólnych Specyfikacji Technicznych (OST) dla nawierzchni betonowych

Przemysł cementowy w Gospodarce o Obiegu Zamkniętym

WYŻSZA SZKOŁA EKOLOGII I ZARZĄDZANIA Warszawa, ul. Olszewska 12. Część VI. Autoklawizowany beton komórkowy.

Mandat 114 ZAŁĄCZNIK I ZAKRES STOSOWANIA CEMENT, WAPNA BUDOWLANE I INNE SPOIWA HYDRAULICZNE LISTA WYROBÓW DO WŁĄCZENIA DO MANDATU

SKURCZ BETONU. str. 1

Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

Wpływ domieszek i dodatków mineralnych na właściwości kompozytowych materiałów cementowych. Rok akademicki: 2013/2014 Kod: CCE s Punkty ECTS: 2

Cement czysty czy z dodatkami - różnice

ZACHODNIOPOMORSKI UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNY W SZCZECINIE WYDZIAŁ BUDOWNICTWA I ARCHITEKTURY KATEDRA KONSTRUKCJI ŻELBETOWYCH I TECHNOLOGII BETONU

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 687

Wpływ domieszek i dodatków mineralnych na właściwości kompozytowych materiałów cementowych. Rok akademicki: 2013/2014 Kod: CCB s Punkty ECTS: 2

Opracowanie powstało ze środków polskiego przemysłu cementowego w ramach Kampanii

METODY BADAŃ I KRYTERIA ZGODNOŚCI DLA WŁÓKIEN DO BETONU DOŚWIADCZENIA Z BADAŃ LABORATORYJNYCH

SKŁADNIKI BETONU W ŚWIETLE WYMAGAŃ OGÓLNYCH. Cement portlandzki CEM I całkowita zawartość alkaliów Na 2

Osady ściekowe w technologii produkcji klinkieru portlandzkiego na przykładzie projektu mgr inż. Małgorzata Dudkiewicz, dr inż.

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 12/13

Instytut Techniki Budowlanej. SPRAWOZDANIE Z BADAŃ Nr LZK /16/Z00NZK

RODZAJE SPOIW BUDOWLANYCH str. 1 A11

BETON W INŻYNIERII KOMUNIKACYJNEJ str. 1 e4

OCENA AGRESYWNOŚCI I KOROZJI WOBEC BETONU I STALI PRÓBKI WODY Z OTWORU NR M1 NA DRODZE DW 913

gospodarka odpadami Anna Król Politechnika Opolska

Centrum Transferu Wiedzy Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych. dr Grzegorz Adamski

NISKOEMISYJNE PALIWO WĘGLOWE

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 21/12

WPŁYW POPIOŁÓW LOTNYCH WAPIENNYCH NA TEMPERATURĘ BETONU PODCZAS TWARDNIENIA W ELEMENTACH MASYWNYCH

SYSTEM ZARZĄDZANIA I AKREDYTACJE

Możliwości zastosowania frakcjonowanych UPS w budownictwie komunikacyjnym

ODPORNOŚĆ BETONÓW SAMOZAGĘSZCZALNYCH NA BAZIE CEMENTU ŻUŻLOWEGO (CEM III) NA DZIAŁANIE ŚRODOWISK ZAWIERAJĄCYCH JONY CHLORKOWE

11.4. Warunki transportu i magazynowania spoiw mineralnych Zasady oznaczania cech technicznych spoiw mineralnych 37

Badanie rozkładu składników chemicznych w wybranych frakcjach popiołu lotnego Aleksandra Sambor

BADANIE PRZYDATNOŚCI POPIOŁU LOTNEGO ZE SPALANIA BIOMASY DO PRODUKCJI BETONÓW CEMENTOWYCH

SPIS TRE ŚCI ROZDZIAŁ 11 MINERALNE SPOIWA BUDOWLANE Klasyfikacja Spoiwa powietrzne...11

Możliwości wykorzystania frakcjonowanych UPS z kotłów fluidalnych w produkcji zapraw murarskich i tynkarskich

Mieszanki CBGM wg WT5 na drogach krajowych

ĆWICZENIE. Wpływ nano- i mikroproszków na udział wody związanej przez składniki hydrauliczne ogniotrwałych cementów glinowych

Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

WYKORZYSTANIE ODPADOWYCH POPIOŁÓW LOTNYCH DO WYTWARZANIA BETONU JAKO ELEMENT BUDOWNICTWA ZRÓWNOWAŻONEGO

Możliwości zastosowania fluidalnych popiołów lotnych do produkcji ABK

Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

Zaczyny i zaprawy budowlane

LABORATORIUM ENERGETYCZNE

Właściwości tworzyw autoklawizowanych otrzymanych z udziałem popiołów dennych

Beton - skład, domieszki, właściwości

PARAMETRY FIZYKOCHEMICZNE BADANYCH PALIW Z ODPADÓW

Instytut Maszyn Cieplnych

Popiół lotny jako dodatek typu II w składzie betonu str. 1 A8. Rys. 1. Stosowanie koncepcji współczynnika k wg PN-EN 206 0,4

LABORATORIUM ENERGETYCZNE

PROJEKTOWANIE SKŁADU BETONÓW Z DODATKIEM POPIOŁÓW LOTNYCH ORAZ ICH WPŁYW NA TEMPO PRZYROSTU WYTRZYMAŁOŚCI

Nowe możliwości zastosowania kruszyw węglanowych w drogowych nawierzchniach z betonu cementowego oraz w betonach konstrukcyjnych

Grupa Azoty Zakłady Chemiczne Police S.A. Centrum Analiz Laboratoryjnych Dział Analiz Środowiskowych i Energetycznych LABORATORIUM ENERGETYCZNE

Materiały budowlane. T. 2, Wyroby ze spoiwami mineralnymi i organicznymi / Edward Szymański, Michał Bołtryk, Grzegorz Orzepowski.

POPIÓŁ LOTNY DO BETONU 2016

Nawierzchnie betonowe Uzasadnione ekonomicznie rozwiązanie na drogach

Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

Drewno jako surowiec energetyczny w badaniach Instytutu Technologii Drewna w Poznaniu

Założenia systemu klasyfikacji i oceny zgodności krajowych kruszyw z punktu widzenia reaktywności alkalicznej

Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

PRACE. Instytutu Ceramiki i Materia³ów Budowlanych. Nr 7. Scientific Works of Institute of Ceramics and Construction Materials ISSN

korozja cheminczna betonu

EDF POLSKA R&D EDF EKOSERWIS

Rodzaj i jakość spoiw a trwałość i bezpieczeństwo konstrukcji

Kruszywo lekkie typu keramzytu z udziałem surowców odpadowych - właściwości, zastosowanie Jolanta Latosińska, Maria Żygadło

Specjalista od trwałych betonów. Nowy produkt w ofercie CEMEX Polska cement specjalny HSR KONSTRUKTOR (CEM I 42,5 N HSR/NA CHEŁM )

KIERUNKI ROZWOJU TECHNOLOGII PRODUKCJI KRUSZYW LEKKICH W WYROBY

Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

BADANIA PORÓWNAWCZE PAROPRZEPUSZCZALNOŚCI POWŁOK POLIMEROWYCH W RAMACH DOSTOSOWANIA METOD BADAŃ DO WYMAGAŃ NORM EN

ZASTOSOWANIE POPIOŁÓW LOTNYCH Z WĘGLA BRUNATNEGO DO WZMACNIANIA NASYPÓW DROGOWYCH

Możliwości zastosowania frakcjonowanych UPS w produkcji kruszyw lekkich

Załącznik nr 2B do Kontraktu. Paliwo

*)

POLITECHNIKA OPOLSKA WYDZIAŁ BUDOWNICTWA Katedra Inżynierii Materiałów Budowlanych Laboratorium Materiałów Budowlanych. Raport LMB 109/2012

Fundacja Naukowo Techniczna Gdańsk. Dr inż. Bogdan Sedler Mgr Henryk Herbut

Cembureau Cement Portlandzki CEM I

Ekonomiczne, ekologiczne i technologiczne aspekty stosowania domieszek do betonu. prof. dr hab. inż. Jacek Gołaszewski

ZAŁĄCZNIK I ZAKRES STOSOWANIA KRUSZYWA

Instytut Materiałów Budowlanych i Technologii Betonu Sp. z o.o.

LEKKIE KRUSZYWO SZTUCZNE KOMPLEKSOWE ZAGOSPODAROWANIE ODPADÓW KOMUNALNYCH I PRZEMYSŁOWYCH. Jarosław Stankiewicz

Przemysł cementowy w Polsce

Przemysł cementowy w Polsce

SPOIWA MINERALNE POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY KATEDRA INŻYNIERII PROCESOWEJ I TECHNOLOGII CHEMICZNEJ TECHNOLOGIE MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH

CEMENTY POWSZECHNEGO UŻY TKU Z DODATKAMI

Wstęp... CZĘŚĆ 1. Podstawy technologii materiałów budowlanych...

WYBRANE METODY BADANIA REAKTYWNOŚCI ALKALICZNEJ KRUSZYW 0RAZ ICH PRZYDATNOŚĆ W SYSTEMIE KLASYFIKACJI I OCENY ZGODNOŚCI KRUSZYWA DO BETONU

Transkrypt:

Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych Scientific Works of Institute of Ceramics and Building Materials Nr 15 (październik grudzień) Prace są indeksowane w BazTech i Index Copernicus ISSN 1899-3230 Rok VI Warszawa Opole 2013

Prace ICiMB 2013 nr 15:57 69 KARINA PŁACHETKA * Słowa kluczowe: całkowita Na 2, wymagania normowe, materiały i surowce budowlane. W artykule przedstawiono wyniki badań całkowitej zawartości alkaliów w materiałach oraz surowcach stosowanych w przemyśle materiałów budowlanym, przeprowadzonych w latach 2010 2013. Zestawiono minimalne i maksymalne wartości alkaliów, co pozwala scharakteryzować dany materiał w tym zakresie. Wykazano normy badawcze i wymagania dotyczące całkowitej zawartości alkaliów oraz częstotliwości badań alkaliów. Porównano otrzymane wyniki badań alkaliów z tymi dostępnymi w literaturze. Przeprowadzono wiele badań, których celem było określenie zawartości alkaliów w popiołach lotnych, pyłach krzemionkowych, cementach, klinkierach, wysiewkach syderytowych oraz w wodzie zarobowej wykorzystywanej do produkcji betonu, a także w innych materiałach, stanowiących nadawę surowcową do produkcji klinkieru. Rezultaty tych badań są znaczące, gdyż nadmierna ilość alkaliów w materiale surowcowym oraz w paliwach może powodować zakłócenia technologiczne w procesie wypalania klinkieru (niebezpieczeństwo powstawania narostów) [1]. Udowodniony jest negatywny wpływ zwiększonej ilości alkaliów w porach betonu na jego jakość (trwałość) związaną z korozją alkaliczną. Na ten rodzaj korozji składają się dwa rodzaje procesów: reakcja alkaliczno-krzemionkowa (z ang. alkali-silica re action ASR) oraz reakcja alkaliczno-węglanowa (z ang. alkali-carbonate reaction ACR) [2]. W przypadku ASR aktywne alkalia zawarte w porach kruszywa wchodzą w reakcję z reaktywną krzemionką ze składu kruszywa [3], powstające produkty tej reakcji powodują pęcznienie betonu, rysowanie warstwy kontaktowej oraz two- * Mgr inż., Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych w Warszawie, Oddział Inżynierii Procesowej Materiałów Budowlanych w Opolu, k.plachetka@icimb.pl

58 KARINA PŁACHETKA rzenie głębokich rys w betonie [4], pojawienie się wykwitów oraz nacieków na powierzchni betonu, a także znaczne zmniejszenie trwałości betonu [5]. Reakcja alkaliczno-węglanowa jest znacznie rzadziej spotykana, następuje w wyniku reakcji alkaliów z kruszywem węglanowym. Na rycinie 1 wyraźnie widać niszczenie betonu na skutek korozji alkalicznej. Ryc. 1. Typowy obraz szkodliwego działania reakcji pomiędzy alkaliami a aktywną krzemionką z kruszywa [3] Istnieją normowe wymagania dotyczące zawartości alkaliów: dla betonu: limit zawartości alkaliów to 3 kg/m 3 betonu [5], dla popiołu lotnego do betonu: Na 2 = 5% masy popiołu [6], dla cementów portlandzkich CEM I wartością graniczną jest suma Na 2 = =Na 2 O + 0,658 K 2 O = 0,6% masy cementu [7]. Graniczna wartość 0,6% Na 2 w cemencie dotyczy przeciętnej zawartości cementu w betonie, to jest 400 kg na 1 m 3, co odpowiada 2,4 kg alkaliów w 1 m 3 betonu [8], dla wody wykorzystywanej do produkcji betonu: Na 2 = 1500 mg/l [9]. Na uwadze należy mieć także alkalia pochodzące ze składu domieszek chemicznych, kruszywa oraz stosowanych środków zimowego utrzymania dróg. Kluczową normą w zakresie badań alkaliów w materiałach stosowanych w przemyśle budowlanym jest metoda zawarta w normie PN-EN 196-2 Metody badania cementu. Część 2: Analiza chemiczna cementu. Przywołana jest ona w normach: PN-EN 450-1 Popiół lotny do betonu. Część 1: Definicje, specyfikacje i kryteria zgodności;

OCENA ZAWARTOŚCI ALKALIÓW W SUROWCACH I CEMENTACH STOSOWANYCH W PRZEMYŚLE... 59 PN-EN 13263-1+A1 Pył krzemionkowy do betonu. Część 1: Definicje, wymagania i kryteria zgodności; PN-EN 1008 Woda zarobowa do betonu. Specyfikacja pobierania próbek, badanie i ocena przydatności wody zarobowej do betonu, w tym wody odzyskanej z procesów produkcji betonu; PN-EN 197-1 Cement. Część 1: Skład, wymagania i kryteria zgodności dotyczące cementów powszechnego użytku; PN-B-19707 Cement. Cement specjalny. Skład, wymagania i kryteria zgodności. Normy te określają między innymi częstotliwość badań zawartości całkowitej alkaliów w poszczególnych składnikach oraz, w niektórych przypadkach, graniczne dopuszczalne wartości. W tabeli 1 zamieszczono informację na temat częstotliwości badań zawartości alkaliów w poszczególnych składnikach materiałów budowlanych w ramach autokontroli. Częstotliwość badań całkowitej zawartości alkaliów T a b e l a 1 Rodzaj badanego materiału Norma odnosząca się do częstotliwości badań Metoda badania Badania w ramach autokontroli minimalna częstotliwość badań sytuacja typowa początkowy okres produkcji nowego produktu Popiół lotny PN-EN 450-1 b) PN-EN 196-2 1 raz/miesiąc 2 razy/miesiąc do betonu a) Pył krzemionkowy do betonu Cement powszechnego użytku PN-EN 13263- -1+A1 PN-EN 196-2 1 raz/miesiąc PN-EN 197-1 PN-EN 196-2 brak danych brak danych Cement PN-B-19707 PN-EN 196-21 2 razy/tydzień 4 razy/tydzień specjalny c) Woda zarobowa do betonu d) : woda odzyskana z procesów produkcji betonu, PN-EN 1008 PN-EN 196-2 e) określa załącznik A w PN-EN 1008,

60 KARINA PŁACHETKA cd. tab. 1 Rodzaj badanego materiału Norma odnosząca się do częstotliwości badań Metoda badania Badania w ramach autokontroli minimalna częstotliwość badań sytuacja typowa początkowy okres produkcji nowego produktu woda ze źródeł podziemnych, naturalna woda powierzchniowa i woda ze ścieków przemysłowych, przed pierwszym użyciem i następnie 1 raz/miesiąc f), woda morska lub woda zasolona przed pierwszym użyciem i następnie 1 raz/rok i jeśli to konieczne a) Do oceny zgodności należy użyć co najmniej 10 próbek reprezentujących okres nie dłuższy niż 12 miesięcy i nie krótszy niż 1 miesiąc. b) Badania należy wykonać w przypadku popiołu lotnego otrzymywanego przez współspalanie pyłu węglowego z materiałami współspalanymi dla spełnienia wymagań zawartych w 5.2.8 i 5.2.9 normy PN-EN 450-1. Badania popiołu lotnego otrzymywanego ze spalania wyłącznie pyłu węglowego wykonuje się w celu uzyskania informacji podawanych na życzenie. c) Badania dotyczą cementów niskoalkalicznych. d) Badaniu nie podlega woda pitna. e) Stosowane mogę być inne metody, jeśli wykazano, że dają one równoważne wyniki z wynikami uzyskanymi metodą PN-EN 196-2. f) Badania aż do czasu ustalenia zmienności składu wody, następnie można zastosować mniejszą częstotliwość. Ź r ó d ł o: Opracowanie własne. W tabeli 2 zamieszczono wymagania dotyczące całkowitej zawartości alkaliów, zestawienie wykonano na podstawie aktualnych norm.

OCENA ZAWARTOŚCI ALKALIÓW W SUROWCACH I CEMENTACH STOSOWANYCH W PRZEMYŚLE... 61 Najwyższa dopuszczalna wartość równoważnika alkaliów T a b e l a 2 Rodzaj badanego materiału Norma odnosząca się do wymagania Wartość dopuszczalna Na 2 Popiół lotny do betonu PN-EN 450-1 5% Cement specjalny, w tym cementy niskoalkaliczne N/A [10]: CEM I CEM II/A-LL CEM II/A-V CEM II/A-S CEM II/A-M (S-V) CEM II/B-V CEM II/B-S CEM II/B-M (S-V) CEM III/A a) CEM III/A b) CEM III/B CEM III/C CEM IV/A (V) CEM IV/B (V) CEM V/A (S-V) c) CEM V/A (S-V) d) CEM V/B (S-V) PN-B-19707 0,60% 0,60% 1,20% 0,70% 1,20% 1,50% 0,80% 1,30% 0,95% 1,10% 2,00% 2,00% 1,50% 2,00% 1,60% 2,00% 2,00% Woda zarobowa do betonu PN-EN 1008 1500 mg/l a) Przy udziale granulowanego żużla wielkopiecowego S 49%. b) Przy udziale granulowanego żużla wielkopiecowego S 50%. c) Przy udziale sumy popiołu lotnego krzemionkowego (V) i granulowanego żużla wielkopiecowego (S) (S+V) 49%. d) Przy udziale sumy popiołu lotnego krzemionkowego (V) i granulowanego żużla wielkopiecowego (S) (S+V) 50%. Ź r ó d ł o: Opracowanie własne. W niniejszym artykule zebrano wyniki oznaczeń całkowitej zawartości alkaliów wykonanych w latach 2010 2013 (do 25.10.2013 r.). Badania obejmują 216 próbek popiołów lotnych do betonu, 16 próbek wysiewek syderytowych, 54 próbki pyłu krzemionkowego, 44 próbki cementu, 9 próbek popiołów lotnych ze współspalania, 6 próbek pyłu z bypassa, 12 próbek klinkierów, 6 próbek mąki surowcowej, 3 próbki żużli hutniczych oraz po dwie próbki kamienia dolomitowego oraz wapiennego.

62 KARINA PŁACHETKA W tabelach 3 5 przedstawiono przedziały wyników badań całkowitej zawartości alkaliów Na 2 w popiołach lotnych do betonu z różnych źródeł. Zestawienie wykonano w odniesieniu do lat 2010, 2011, 2012 oraz 2013 (do 25.10.2013 r.). T a b e l a 3 Przedział wyników całkowitej zawartości alkaliów w popiołach lotnych do betonu na przykładzie próbek ze źródła nr 1 Źródło nr 1 (33 próbki) Na 2 2010 r. 2011 r. 2012 r. 2013 r. (do 25.10.2013 r.) 3,20 3,45 3,06 4,25 2,72 4,14 2,80 3,50 Ź r ó d ł o: Badania własne. T a b e l a 4 Przedział wyników całkowitej zawartości alkaliów w popiołach lotnych do betonu na przykładzie próbek ze źródła nr 2 Źródło nr 2 (43 próbki) Na 2 2010 r. 2011 r. 2012 r. 2013 r. (do 25.10.2013 r.) 3,30 3,47 3,12 3,82 3,10 3,44 3,12 3,36 Ź r ó d ł o: Badania własne. T a b e l a 5 Przedział wyników całkowitej zawartości alkaliów w popiołach lotnych do betonu na przykładzie próbek ze źródła nr 3 Źródło nr 3 (50 próbek) Na 2 2010 r. 2011 r. 2012 r. 2013 r. (do 25.10.2013 r.) 3,06 4,78 3,06 3,98 2,75 3,19 2,79 3,33 Ź r ó d ł o: Badania własne. Analizując wyniki badań zamieszczone w tabelach 3 5, zauważyć można, że największe zróżnicowanie w całkowitej zawartości alkaliów wykazują popioły lotne otrzymane ze źródła nr 1. Natomiast najbardziej stabilne są popioły ze źródła nr 2. W żadnym wypadku nie zostało przekroczone wymaganie odnośnie do maksymalnej zawartości alkaliów w popiołach lotnych do betonu, czyli Na 2 5,0% masy.

OCENA ZAWARTOŚCI ALKALIÓW W SUROWCACH I CEMENTACH STOSOWANYCH W PRZEMYŚLE... 63 Na przykładzie próbek dostarczonych ze źródła nr 4 przedstawiono wyniki badań całkowitej zawartości alkaliów w pyle krzemionkowym do betonu (tab. 6). T a b e l a 6 Przedział wyników całkowitej zawartości alkaliów w pyłach krzemionkowych do betonu na przykładzie próbek ze źródła nr 4 Źródło nr 4 (54 próbki) Na 2 2010 r. 2011 r. 2012 r. 2013 r. (do 25.10.2013 r.) 0,73 1,35 0,71 1,16 0,41 1,98 0,96 1,84 Ź r ó d ł o: Badania własne. Pył krzemionkowy to bardzo drobne ziarna bezpostaciowego dwutlenku krzemu, zbierane jako produkt uboczny otrzymywania metalicznego krzemu i stopów żelazokrzemowych [11]. Podstawowym składnikiem pyłu jest krzemionka w ilości powyżej 80% masy, natomiast jest stosunkowo niska. Analizując wyniki badań zamieszczone w tabeli 6 można zauważyć ich dużą zmienność. Przykładowo różnica między minimalną a maksymalną zawartością alkaliów w 2012 r. wynosiła aż 1,57% masy. W tabeli 7 zamieszczono wyniki badań wysiewek syderytowych. T a b e l a 7 Przedział wyników całkowitej zawartości alkaliów w wysiewkach syderytowych na przykładzie próbek ze źródła nr 5 Źródło nr 5 (16 próbek) Na 2 2010 r. 2011 r. 2012 r. 2013 r. (do 25.10.2013 r.) 0,84 0,98 0,84 1,06 0,85 1,01 0,83 0,98 Ź r ó d ł o: Badania własne. Jak można zauważyć, zawartość związków alkalicznych w wysiewkach syderytowych jest stabilna. Zawartość alkaliów oznaczono także w popiołach lotnych uzyskanych ze spalania pyłu węglowego przy udziale znacznej ilości materiałów współspalanych, głównie pochodzenia roślinnego [12]. W tabeli 8 przedstawiono otrzymane wyniki badań. Wyróżniono próbki badanego popiołu o wyraźnie przekroczonej zawartości całkowitej alkaliów (Na 2 5,0% masy), dopuszczalnej dla popiołu lotnego do betonu według wymagań normy PN-EN:2012.

64 KARINA PŁACHETKA Zawartość alkaliów w popiołach lotnych otrzymanych ze współspalania [12] T a b e l a 8 Charakterystyka próbki Zawartość Na 2 O Zawartość K 2 O Zawartość Na 2 64% biomasy (pelety drzewne) 63% biomasy (pelety ze zboża) 60% biomasy (słoma) 60% biomasy (słoma z dodatkiem innych paliw) 55% biomasy (słonecznik i drewno) 55% biomasy (słoma, drewno i słonecznik) 51% biomasy (słoma z dodatkiem innych biopaliw) 49% biomasy (pelety ze zboża) 48% biomasy (słoma i drewno) 1,08 2,02 2,41 1,42 10,96 8,63 1,00 5,76 4,79 1,42 7,03 6,04 1,04 5,76 4,83 0,94 3,50 3,24 1,08 5,38 4,62 0,96 8,30 6,42 1,15 5,42 4,72 Zauważyć można dużą fluktuację otrzymanych wyników, w szczególności dotyczy to zawartości tlenku potasu. Najniższą zawartość wynoszącą 2,02% K 2 O charakteryzują się popioły lotne otrzymane z procesu współspalania węgla kamiennego i peletów drzewnych, a najwyższą 10,96% K 2 O charakteryzuje się popiół otrzymany w wyniku współspalania węgla kamiennego i peletów ze zboża. Ryciny 2 4 przedstawiają graficzną ilustrację minimalnej i maksymalnej zawartości alkaliów na przykładzie badanych surowców odpadowych w latach 2010 2013. Rycina 5 obrazuje zestawienie minimalnej zawartości alkaliów w przebadanych składnikach materiałów budowlanych, natomiast rycina 6 ukazuje maksymalną ich zawartość.

OCENA ZAWARTOŚCI ALKALIÓW W SUROWCACH I CEMENTACH STOSOWANYCH W PRZEMYŚLE... 65 całkowita 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 2,72% 1 4,25% 2,41% 8,63% 2 1,46% 20,50% 3 minimalna maksymalna 1 popiół lotny do betonu (126 prób) 2 popiół lotny ze współspalania (9 prób) 3 pył z bypassa (6 prób) Ź r ó d ł o: Opracowanie własne. Ryc. 2. Przedział zawartości alkaliów w latach 2010 2013 na przykładzie popiołu lotnego, popiołu lotnego ze współspalania oraz pyłu z bypassa całkowita 2,2 2,1 2,0 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0,17% 1,19% 0,41% 1,98% 0,52% 1,40% 0,86% 1,06% minimalna maksymalna 1 cement (44 próby) 2 pyły krzemionkowe (54 próby) 3 klinkier (12 prób) 4 wysiewki syderytowe (16 prób) Ź r ó d ł o: Opracowanie własne. 1 2 3 4 Ryc. 3. Przedział zawartości alkaliów w latach 2010 2013 na przykładzie cementu, pyłu krzemionkowego, klinkieru oraz wysiewek syderytowych

66 KARINA PŁACHETKA całkowita 1,1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0,24% 0,19% 1 0,52% Ź r ó d ł o: Opracowanie własne. 1,05% 2 0,07% 0,25% 0,12% 3 4 0,27% minimalna maksymalna 1 żużel pohutniczy (3 próby) 2 mąka surowcowa (6 prób) 3 kamień dolomitowy (2 próby) 4 kamień wapienny (2 próby) Ryc. 4. Przedział zawartości alkaliów w latach 2010 2013 na przykładzie żużla pohutniczego, mąki surowcowej, kamienia dolomitowego i wapiennego całkowita 2,9 2,8 2,7 2,6 2,5 2,4 2,3 2,2 2,1 2,0 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 2,72% 2,41% 1,46% 0,83% 0,52% 0,41% 0,52% 0,17% 0,19% 0,07% 0,12% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 minimalna 1 popiół lotny do betonu 2 popiół lotny ze współspalania 3 pył z bypassa 4 cement 5 pył krzemionkowy 6 klinkier 7 wysiewki syderytowe 8 żużel pohutniczy 9 mąka surowcowa 10 kamień dolomitowy Ź r ó d ł o: Opracowanie własne. Ryc. 5. Minimalna w próbkach przebadanych w latach 2010 2013

OCENA ZAWARTOŚCI ALKALIÓW W SUROWCACH I CEMENTACH STOSOWANYCH W PRZEMYŚLE... 67 całkowita 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 4,25% 1 8,63% 20,50% 1,98% 1,19% 1,40% 1,06% 0,24% 1,05% 0,25% 0,27% 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Ź r ó d ł o: Opracowanie własne. maksymalna 1 popiół lotny do betonu 2 popiół lotny ze współspalania 3 pył z bypassa 4 cement 5 pył krzemionkowy 6 klinkier 7 wysiewki syderytowe 8 żużel pohutniczy 9 mąka surowcowa 10 kamień dolomitowy Ryc. 6. Maksymalna w próbkach przebadanych w latach 2010 2013 W dostępnej literaturze [13 15] znaleźć można wyniki badań całkowitej zawartości alkaliów w różnorodnych surowcach i półproduktach służących do wytwarzania materiałów budowlanych. Jednak najczęściej są to wyniki pojedynczych próbek, bądź nieokreślonej ilości, rzadziej podawane są przedziały uzyskanych wyników zawartości alkaliów w poszczególnych pojedynczych składnikach. W tabeli 9 przedstawiono porównanie wyników badań własnych z tymi dostępnymi w literaturze. T a b e l a 9 Zestawienie wyników badań alkaliów otrzymanych w praktyce laboratoryjnej i dostępnych w literaturze Rodzaj badanego materiału Popiół lotny Cement portlandzki Klinkier Pył krzemionkowy Przedział wyników badań całkowitej zawartości alkaliów otrzymany w praktyce laboratoryjnej 2,72 4,25 (126 przebadanych próbek) 0,62 1,19 (36 przebadanych próbek) 0,52 1,40 (12 przebadanych próbek) 0,41 1,98 (54 przebadane próbki) dostępny w literaturze 1,85 3,46 [16] 0,50 1,80 [7] 0,43 1,06 [17] 0,31 1,35 [18]

68 KARINA PŁACHETKA Przedstawione wyniki badań dają możliwość oceny minimalnej i maksymalnej zawartości alkaliów w surowcach i ubocznych produktach przemysłowych stosowanych w przemyśle materiałów budowlanych. Pozwala to na odpowiedni dobór jakościowy i ilościowy surowców, zwłaszcza ubocznych i odpadowych, do produkcji określonego asortymentu materiałów budowlanych, np. cementu niskoalkalicznego NA zgodnego z wymaganiami normy PN-EN 19707:2013-10 [10]. Oceniając poziom zawartości alkaliów, należy mieć także na uwadze charakter alkaliów występujących w poszczególnych surowcach, np. czy są trudno czy łatwo rozpuszczalne. Zazwyczaj alkalia zawarte w ubocznych produktach przemysłowych po obróbce cieplnej wysokotemperaturowej (powyżej 1200ºC) są składnikiem fazy szklistej i trudno się rozpuszczają (popioły lotne, granulowany żużel wielkopiecowy, pył krzemionkowy). Stosując tego rodzaju surowce w składzie betonu lub zapraw, ograniczamy ilość aktywnych alkaliów dostępnych w porach kompozytu cementowego. I stąd te produkty odpadowe, pomimo stosunkowo wysokiej zawartości alkaliów, są składnikami cementów niskoalkalicznych NA według wymagań normy PN-EN 19707:2013-10 [10]. Problematyka ta jest przedmiotem dalszych badań własnych. [1] J a n e c k a L., Mechanizm i przyczyny powstawania napieków i narostów w zewnętrznych wymiennikach ciepła w półsuchej i suchej metodzie produkcji cementu, symbol pracy 5/617/O/S, Opole 1995. [2] M a r e k A., Pełna ochrona betonu z wykorzystaniem produktów systemu Penetron. Obiekty kubaturowe i inżynierskie, Wydawnictwo i-press, Kraków 2013, s. 17 19. [3] T i t z e A., Szkody wywołane przez alkalia w betonie. Ryzyko, którego można uniknąć, Infrastruktura Transportu 2011, nr 2, s. 56 58. [4] http://www.technologia.gda.pl/dydaktyka/index/w/tmb_chb/pdf_z/wyklad_6.pdf (8.09.2013). [5] K o n o p s k a - P i e c h u r s k a M., J a c k i e wi c z - R e k W., Reaktywność alkaliczna kruszyw jako czynnik zagrażający trwałości konstrukcji betonowych w Polsce, [w:] Awarie budowlane: zapobieganie, diagnostyka, naprawy, rekonstrukcje: XXVI konferencja naukowo-techniczna Szczecin Międzyzdroje 21 24 maja 2013, t. 1, red. M. Kaszyńska, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, Szczecin [2013], s. 833 842. [6] Norma PN-EN 450-1:2012 Popiół lotny do betonu. Część 1: Definicje, specyfikacje i kryteria zgodności. [7] K u r d o w s k i W., Chemia cementu, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1991. [8] J a m r o ż y Z., Beton i jego technologie, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa Kraków 2000. [9] Norma: PN-EN 1008:2004 Woda zarobowa do betonu. Specyfikacja pobierania próbek, badanie i ocena przydatności wody zarobowej do betonu, w tym wody odzyskanej z procesów produkcji betonu.

OCENA ZAWARTOŚCI ALKALIÓW W SUROWCACH I CEMENTACH STOSOWANYCH W PRZEMYŚLE... 69 [10] Norma: PN-B-19707:2013-10 Cement. Cement specjalny. Skład, wymagania i kryteria zgodności. [11] Norma: PN-EN 13263-1+A1:2010 Pył krzemionkowy do betonu. Część 1: Definicje, wymagania i kryteria zgodności. [12] R a j c z y k K., G i e r g i c z n y E., J a r o c k a A., P ł a c h e t k a K., P a w ł o w - s k a A., Wpływ zwiększonej ilości biomasy w paliwie na jakość powstających popiołów lotnych, Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych 2012, nr 11, s. 88 100. [13] S z c z e r b a J., Korozja chemiczna wyrobów magnezjowo-cyrkonowych przez wsad pieca cementowego, Materiały Ceramiczne 2009, nr 4, s. 253 259. [14] S y n o w i e c K., Właściwości cementów popiołowo-żużlowych o nienormowym składzie, zawierających popiół lotny wapienny, Budownictwo i Architektura 2013, nr 3, s. 215 222. [15] T k a c z e w s k a E., K ł o s e k - W a w r z y n E.,Wpływ jonów fosforanowych PO 4 3- na proces hydratacji cementu, Cement, Wapno, Beton 2012, nr 6, s. 401 408. [16] W o n s W., Właściwości krzemionkowych popiołów lotnych na proces spiekania mas ceramicznych, AGH, Kraków 2010, s. 17, praca doktorska. [17] K a l a r u s D., Chemiczna identyfikacja cementów portlandzkich produkowanych w Polsce na podstawie zawartości pierwiastków śladowych, AGH, Kraków 2007, s. 11, praca doktorska. [18] J a s i c z a k J., M i k o ł a j c z a k P., Technologia betonu modyfikowanego domieszkami i dodatkami. Przegląd tendencji krajowych i zagranicznych, Politechnika Poznańska, Poznań 2003. KARINA PŁACHETKA RESEARCH OF THE TOTAL ALKALIES CONTENT IN RAW MATERIALS USED IN THE BUILDING INDUSTRY Keywords: total alkalies content Na 2, standard requirements, building materials. The article presents the results of research of total alkalies content in the materials used in the construction industry. Research was conducted in 2010 2013. Summarized the minimum and maximum values of alkalies, which allows to characterize the materials in this range. It has been shown the test standards and requirements for the total alkalies content and frequency of their testing. The obtained results were compared with the results of alkalies research available in the literature.