Patricija Kara

The usage of fluorescent waste glass powder in concrete

Abstract Typical problem for Baltic States is recycling of glass; glass wastes are mainly dumped into landfill. Landfills of nonrecyclable fluorescent lamp glass do not provide an environmentfriendly solution for these wastes. In the present research waste borosilicate (DRL) and leaden silicate (LB) glass chippings after fluorescent lamp crushing were ground and used as micro filler as partial substitution of cement therefore reducing landfill pollution and CO2 emissions into the atmosphere. Waste glass powder additional grinding time was in the range of 30min to 90min in order to increase fineness. Superplasticizer was used in order to raise compressive strength of concrete. Liels daudzums atkritumu un blakusproduktu rodas ražošanas procesos, pakalpojumu nozarē un no sadzīves atkritumiem. Tipiska problēma Baltijas valstīs ir tā, ka daudzi stikla ražošanas un pārstrādes uzņēmumi bankrotēja un tikai daļa no importētā stikla tiek eksportēta otrreizējai pārstrādei, pārējais stikls tiek aprakts poligonos, bet sakarā ar poligonu trūkumu, izgāztuves kļūst arvien grūtāk pieejamas. Ir vēl viena problēma - tādu nepārstrādājamo stikla atkritumu kā dienasgaismas spuldžu stikls, kurš satur smagos un toksiskos metālus, un tādēļ izgāztuves nav videi draudzīgs risinājums. Baltijas valstīs ir tikai viens demerkurizācijas uzņēmums, kas katru gadu daļēji pārstrādā no 300 līdz 500 tonnām fluoriscentās dienasgaismas lampas. Pārstrādāts fluoriscentais stikls tiek eksportēts luminiscento spuldžu ražotājiem, un daļu no šiem atkritumiem var izmantot betona ražošanā. Šajā pētījumā atkritumu borsilikāta DRL) un svina silikāta (LB) stikla lauskas pēc drupināšanas tika papildus samaltas un izmantotas kā mikro pildviela, daļēji aizstājot cementu, tādējādi taupot dabīgās izejvielas un samazinot CO2 izmešu daudzumu atmosfērā. Stikla atkritumu pūderi papildus samala (diapazonā no 30 līdz 90 minūtēm), lai palielinātu smalkumu. Plastifikatoru izmantoja, lai palielinātu betona stiprību spiedē. Betona maisījumi ar papildus malto stikla pūderi un plastifikatoru parādīja pieaugumu spiedes stiprībā par 30%. Labākos spiedes stiprības rezultātus sasniedza maisījumi ar papildus samalto stikla pūderi DRL un LB 30 minūšu laikā, aizstājot cementu par 20% un 30% no svara. Papildus malts DRL uzrādīja labākus rezultātus vēlākā vecumā un augstāko rezultātu 112 dienu vecumā - 108MPa, salīdzinot to ar visiem eksperimenta sērijas rezultātiem šajā pētījumā. Papildus malts LB stikla pūderis arī parādīja interesantus rezultātus, labākā stiprība spiedē tika sasniegta 104 MPa ar 30% atkritumu stikla saturu, pārsniedzot kontroles maisījuma stiprību (91 MPa). Большое количество отходов и побочных продуктов образуется в результате производственных процессов, сферы услуг и твердых бытовых отходов. Типичной проблемой для стран Балтии является банкротство компаний по производству и переработке стекла. Только часть импортируемого стекла отправляется на экспорт для переработки, остальное сбрасывается на свалку, но с нехваткой свалок, земля для наполнения становится все более и более недоступной. Другая проблема заключается в не предназначенных для переработки отходов стекла, как люминесцентного стекла, которое содержат тяжелые и токсичные металлы и, следовательно, свалки не обеспечивают экологическое решение для этих отходов. В странах Балтии есть только одна демеркуризационная компания, которая ежегодно частично перерабатывает от 300 до 500 тонн люминесцентного лампочного стекла. Вторичное флуоресцентное стекло экспортируется для производителей флуоресцентных ламп и часть этих отходов может быть использована в производстве бетона. В настоящем исследовании был использован дополнительно помолотый порошок боросиликатного (DRL) и свинцового стекла (LB), полученный после дробления флуоресцентных ламп и помола осколков. Порошок был использован в качестве микронаполнителя, частично заменяя цемент и, следовательно, сокращая количество выбросов CO2 в атмосферу. Дополнительное измельчение проводилось в диапазоне от 30 минут до 90 минут для того, чтобы увеличить степень помола. Порошок и пластификатор были использованы в целях повышения прочности бетона на сжатие. Бетонные замесы с дополнительно помолотым стекльным порошоком и пластификатором показали увеличение прочности на сжатие на 30%. Лучший результат был достигнут для замесов с 20% до 30% заменой ДРЛ и LB, которые были помолоты дополнительно в течение 30 минут. Молотый DRL в течение 30 минут дал лучшие результаты в более позднем возрасте, и самый высокий результат был получен в возрасте 112 дней - 108MPa по сравнению со всеми результатами в настоящем исследовании. Молотое LB стекло также дало интересные результаты, самый высокие результаты были достигнуты с 30% содержанием стекольного порошка, с прочностью на сжатие в 104 мПа, которая превысила прочность контрольного замеса бетона (91 МПа)

Evaluation of properties of concrete incorporating ash as mineral admixtures

Abstract Cement industry has a huge environmental impact - it is responsible for a considerable part of man-made CO2 emissions. The prospective scenario to solve this problem is to substitute part of the cement clinker with industrial by-products or waste materials. In the present study coal ash and wood ash were used as a partial substitution of cement at 3 levels (20%; 30% and 40%) in concrete mixes. Ash was used in two ways - with no additional grinding and additionally ground for 30 minutes. Compressive strength of the hardened concrete samples was determined at the age of 7, 28, 56, 84 and 112 days. Ecological and economical characteristics of the materials were calculated. Cementa ražošanas nozarei ir būtiska ietekme uz vidi, jo tā ir atbildīga par ievērojamu daļu cilvēces radītā oglekļa dioksīda. Pašlaik viens no perspektīvākajiem šīs problēmas risinājumiem varētu būt daļēja cementa klinkera aizstāšana ar rūpnieciskajiem blakusproduktiem un atkritumiem, tādējādi iegūstot jaukto cementu. Akmeņogļu pelni ir rūpniecisks blakusprodukts, kas rodas ogļu kurināmās elektrostacijās un koģenerācijas stacijās. Akmeņogļu pelni kā materiāls mēdz būt ar dažādām īpašībām, jo to daļiņu forma, izmērs un sastāvs var krasi atšķirties. Atšķirības akmeņogļu pelnos veidojas šādu faktoru ietekmē: ogļu tips un mineraloģiskais sastāvs, akmeņogļu pulverizācijas pakāpe, krāsns efektivitāte un oksidācijas pakāpe, kā arī akmeņogļu pelnu savākšanas un uzglabāšanas nosacījumi Koka pelni veidojas koksnes un koksnes atkritumu dedzināšanas procesā. Koka pelnu īpašības ievērojami maina daudzi faktori - fizikālās un ķīmiskās īpašības, kas nosaka pelnu pielietojamību, koksnes sugas, augšanas apstākļiem un dedzināšanas metodes, tai skaitā degšanas temperatūras, krāsns efektivitātes un papildus izmantotā kurināmā. Šajā pētījumā akmeņogļu un koka pelni tika izmantoti, betona maisījumos cementu daļēji aizstājot ar pelniem dažādā apjomā (20%; 30% un 40% apmērā). Pelni tika izmantoti divējādi - bez papildus apstrādes un ar papildus malšanu 30 minūšu garumā. Betona paraugu spiedes stiprība tika noteikta 7, 28, 56, 84 un 112 dienu vecumā. Pārbaudei tika izmantota spiedes stiprības pārbaudes iekārta ar precizitāti ±1% no nosakāmā spēka un slogošanas ātrumu 0,7 MPa/s. Kontrolmaisījums ar cementa saturu 410 kg/m3 sasniedza spiedes stiprību 46, 57, 66, 68, 69 MPa attiecīgi 7, 28, 56, 84, 112 dienu vecumā. Vislabākos rezultātus uzrādīja betona maisījums ar 20% papildus maltiem akmeņogļu pelniem (40, 55, 68, 72, 73 MPa attiecīgi 7, 28, 56, 84, 112 dienu vecumā), kas uzrādīja labākus stiprības rādītājus par kontrolmaisījuma betona paraugiem 56 dienu vecumā un pēc ilgāka izturēšanas laika. Tāpat atzīstami labus rezultātus uzrādīja maisījums, kur cements 30% apmērā tika aizstāts ar akmeņogļu pelniem bez papildus apstrādes, kā arī maisījums, kur cements 30% apmērā tika aizstāts ar papildus maltiem koka pelniem. Lai noteiktu jauktā cementa ietekmi uz vidi, tika aprēķināti maisījumu ekoloģiskie un ekonomiskie rādītāji. Aizstājot cementu ar pelniem bez papildus apstrādes, enerģijas patēriņš ir ievērojami mazāks. Izmantojot papildus maltus pelnus, lielākajā daļā gadījumu enerģijas patēriņš ir nedaudz mazāks vai vismaz tādā pašā līmenī kā betonam bez pelniem. Savukārt oglekļa dioksīda izmešu daudzums samazinās proporcionāli samazinātajam cementa daudzumam. Цементная промышленность имеет огромное влияние на окружающую среду, так как ответственна за значительную часть выбросов CO2 в атмосферу. В настоящее время наиболее перспективным решением этой проблемы является частичная замена цементного клинкера с помощью промышленных побочных продуктов или отходов, производя таким образом смешанный цемент. Угольная зола - это промышленный побочный продукт сжигания угля на электростанциях и ТЭЦ. Угольная зола в качестве материала, как правило, отличается свойствами, потому что форма частиц, размер и состав может значительно варьироваться. Различия угольной золы образуются из-за следующих факторов: тип угля и минералогический состав, степень измельчения угля, эффективность печи и степень окисления, а также сбор золы и ее хранение. Древесная зола образуется в процессе сжигания дров и изделий из древесных отходов и состоит из неорганических и органических остатков. Свойства древесной золы значительно различаются в зависимости от многих факторов. Физические и химические свойства древесной золы, которые определяют ее пригодность к использованию, зависят от породы дерева, условий выращивания и методов сжигания, в том числе температуры горения, эффективности печи и дополнительно использованного топлива. Зола-унос и древесная зола были использованы в бетонных смесях при частичном замещении цемента, в различных количествах (20%, 30% и 40%). Золы были использованы в двух направлениях - без дополнительного и с дополнительны помолом в течение 30 минут. Прочность образцов бетона на сжатие была определена в возрасте 7, 28, 56, 84 и 112 дней. Тестирование проводилось с помощью оборудования с точностью ±1% от определяемой силы и скорости нагружения 0,7 МПа/сек. Образцы контрольной смеси бетона с содержанием цемента в 410 кг/м3 достигли прочности на сжатие 46, 57, 66, 68, 69 МПа в возрасте 7, 28, 56, 84, 112 дней соответственно. Наилучшие результаты показали образцы бетона с 20% дополнительно молотой золы-уноса (40, 55, 68, 72, 73 МПа в возрасте 7, 28, 56, 84, 112 дней соответственно),что превосходит прочность контрольный смеси в возрасте 56 дней и более. Другие особенно хорошие результаты дали образцы бетона с 30% золы-уноса без дополнительного помола и с 30% дополнительным помолом древесной золы. Для определения воздействия смешанного цемента на окружающую среду были рассчитаны экологические и экономические показатели. Замена цемента угольной золой без дополнительной обработки понижает энергопотребление. Использование дополнительно молотой золы в смесях, в большинстве случаев, составляет практически то же самое потребление энергии, как бетон без золы. В то же время выбросы двуокиси углерода уменьшаются пропорционально снижению количества цемента.

Performance Characteristics of Waste Glass Powder Substituting Portland Cement in Mortar Mixtures

In the present work, soda-lime glass cullet (flint, amber, green) and special glass cullet (soda-alkaline earth-silicate glass coming from low pressure mercury-discharge lamp cullet and incandescent light bulb borosilicate glass waste cullet) were ground into fine powders in a laboratory planetary ball mill for 30 minutes. CEM I 42.5N Portland cement was applied in mortar mixtures, substituted with waste glass powder at levels of 20% and 30%. Characterisation and testing of waste glass powders included fineness by laser diffraction particle size analysis, specific surface area by nitrogen adsorption technique, particle density by pycnometry and chemical analysis by X-ray fluorescence spectrophotometry. Compressive strength, early age shrinkage cracking and drying shrinkage tests, heat of hydration of mortars, temperature of hydration, X-ray diffraction analysis and volume stability tests were performed to observe the influence of waste glass powder substitution for Portland cement on physical and engineering properties of mortar mixtures.

High Efficiency Ecological Concrete

Waste glass is cementitious in nature when it is finely ground, and especially when it is ground in a wet environment it can be finer than Portland cement. The obtained borosilicate lamp waste glass slurry with a grain size of 0.713 – 8.088 μm has shown better fineness and stability to segregation in comparison to soda-lime and soda-alkaline earth-silicate waste glasses. Elaborated high efficiency concrete with borosilicate lamp waste glass showed 120 MPa compressive strength at 28 days and it can be considered as ecological due to reduced cement content for 20% in concrete mixture without changing concrete properties in a negative way, reduced CO2 and waste glass deposits.