dr hab. inż. Grzegorz Ludwik Golewski, prof. PL, Politechnika Lubelska,Wydział Budownictwa i Architektury; 

Adres do korespondencji: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

DOI: 10.15199/33.2018.10.07
Oryginalny artykuł naukowy

W artykule oceniono korzyści środowiskowe wynikające z optymalnego zastosowania krzemionkowych popiołów lotnych (Fly ash – FA) jako aktywnych dodatków mineralnych do betonu. Przeanalizowano betony z dodatkiem FAw ilości 0%, 10%, 20% i 30%. Badania przeprowadzono z wykorzystaniem I modelu pękania, analizując zmiany krytycznego współczynnika intensywności naprężeń K1c S . Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że optymalna ilość dodatku FA do betonu, powodująca maksymalny wzrost KS Ic, wynosi 17%. Główne roczne korzyści związane z wykorzystania FA, w tej ilości, jako substytutu spoiwa cementowego, to: redukcja składowisk popiołów lotnych o 136mln t; ograniczenie wydobycia zasobów naturalnych do produkcji klinkieru o 646 mln t; zmniejszenie zużycia energii potrzebnej do wyprodukowania klinkieru o 82 EJ i redukcja emisji CO2 powstającego podczas produkcji klinkieru o 697mln t. Zastosowanie FAwtechnologii betonu jest zatem częścią trzech głównych postulatów zrównoważonego budownictwa.

Słowa kluczowe: beton; popiół lotny; odporność na pękanie; krytyczny współczynnik intensywności naprężeń; korzyści środowiskowe.

Environmental benefits of optimum utilization of fly ash in concrete

This article focuses on the assessment of environmental benefits resulting from the optimal use of siliceous fly ash (FA) as amineral additive to concrete. Concretes with the additives of: 0%, 10%, 20% and 30% FA were analyzed. The tests were performed taking into account the first model of cracking, analyzing the changes of critical stress intensity factors KS Ic. It can be concluded that the optimum volume content of the FA, i.e. maximum increase of KS Ic corresponds to 17%. Therefore, in this paper presents the main annual benefits associated with the use of FAin the amount of 17%as a substitute for cementitious binder. They are as follows: reduction of FAlandfills by 136mln t; reduction of extraction of natural resources for production of clinker by 646 mln t; reduction of energy consumption needed to produce clinker by 82 EJ and reduction of CO2 emission emitted during the production of clinker by 697 mln t. The use of FAin concrete technology is a part of the 3 main demands of sustainable construction.

Keywords: concrete; fly ash; fracture toughness; critical stress intensity factor; environmental benefits.

Literatura
[1] Ajdukiewicz Andrzej. 2012. „Zielony beton” w konstrukcjach – aspekty materiałowe i technologiczne. Materiały Budowlane 484 (12): 2 – 6.
[2] Ajdukiewicz Andrzej 2013. „Zielony beton” w konstrukcjach – aspekty projektowe i przykłady. Materiały Budowlane 485 (1): 76 – 79.
[3] Andrew R. M. 2018. „Global CO2 emissions from cement production”. Earth System Science Data 10: 195 – 217.
[4] Belviso Claudia. 2018. „State-of-the-art applications of fly ash from coal and biomass: A focus on zeolite synthesis processes and issues”. Progress in Energy and Combustion Science 65: 109 – 135.
[5] Bołtryk Michał, Anna Krupa. 2015. „Kompozyty cementowe z wypełniaczemorganicznym modyfikowane domieszkami”.Materiały Budowlane 518 (10): 46 – 48.
[6] Czarnecki Lech, Zbigniew Paszkowski. 2016. „Naprawa, utrzymanie i rewitalizacja jako czynniki kształtujące zrównoważone budownictwo”. Materiały Budowlane 525 (5): 126 – 129. DOI: 10.15199/33.2016.05.57.
[7] Determination of fracture parameters (KIc and CTODc) of plain concrete using three-point bend tests. RILEMDraft Recommendations, TC 89-FMT FractureMechanics ofConcreteTestMethods.Materials and Structures, 23, 1990, 457 – 460.
[8] Giergiczny Zbigniew. 2013. Popiół lotny w składzie cementu i betonu. Gliwice. Politechnika Śląska.
[9] Giergiczny Zbigniew, Albin Garbacik. 2010. „Współdziałanie dodatków mineralnych w składzie cementów wieloskładnikowych”. Materiały Budowlane 458 (10): 27 – 30, 59.
[10] Golewski Grzegorz Ludwik. 2015. Procesy pękania w betonie z dodatkiem krzemionkowych popiołów lotnych. Lublin. Politechnika Lubelska.
[11] Golewski Grzegorz Ludwik. 2013. „Odporność na pękanie a mikrostruktura w betonach z dodatkiem popiołów lotnych”. Materiały Budowlane 494 (10): 28 – 30.
[12] Golewski Grzegorz Ludwik. 2011. „Analiza procesów pękania w kompozytach betonowych z dodatkiem popiołów lotnych”. Materiały Budowlane 470 (10): 39 – 42.
[13] Golewski Grzegorz Ludwik. 2013. „Analiza odporności na pękanie, przy trzecim modelu pękania betonów z dodatkiempopiołów lotnych”. Budownictwo i Architektura 12 (3): 145 – 152.
[14] Golewski Grzegorz Ludwik. 2015. „Makroskopowa ocena procesów pękania w betonach z popiołami lotnymi”. Materiały Budowlane 519 (11): 210–212. DOI: 10.15199/33.2015.11.66.
[15] Gołaszewski Jacek. 2013. „Współpraca domieszek z cementami”.Materiały Budowlane 495 (11): 89 – 92.
[16] Habert G., C. Billard, P. Rossi, C. Chen, N. Roussel. 2010. „Cement production technology improvement compared to factor 4 objectives”. Cement and Concrete Research 40: 820 – 826.

[17] Haustein Elżbieta. 2016. „Wpływ popiołu lotnego na proces wymywania wybranych metali ciężkich z betonu”. Materiały Budowlane 527 (7): 88 – 90. DOI: 10.15199/33.2016.05.57.
[18] Jackiewicz-Rek Wioletta. 2010. „Betony wysokopopiołowe”. Materiały Budowlane 458 (10): 18 – 20.
[19] Kosior-Kazberuk Marta 2010. „Nowe dodatki mineralne do betonu”. Civil and Environmental Engineering 1 (2): 47 – 55.
[20] Łukowski Paweł. 2015. „Rola domieszek we współczesnej technologii betonu”.Materiały Budowlane 518 (10): 106 – 108.
[21] Ostrowski Mikołaj. 2015. „Klasyfikacja popiołów lotnych krzemionkowych kategorii S”. Materiały Budowlane 518 (10): 112 – 114. DOI: 10.15199/33.2015.10.34.
[22] USGS: Mineral Commodity Summaries, J2018. U. S. Geological Survey, Reston, Virginia, 200 p., https://doi. org/10.3133/70194932.
[23] Wiśniewska Krystyna. 2015. „Popioły z energetyki pełnowartościowymi surowcami dla budownictwa”. Materiały Budowlane 520 (12): 41. DOI; 10.15199/33.2015.12.12.
[24] Załęgowski Kamil, Wioletta Jackiewicz-Rek,Andrzej Garbacz, Luc Courard. 2013. „Ślad węglowy betonu”. Materiały Budowlane 496 (12): 34 – 36.

Przyjęto do druku: 12.09.2018 r.

Przeczytaj cały artykuł >>

Materiały Budowlane 10/2018, strona 30-32 (spis treści >>)