UPOTREBA PEPELA IZ DRVNE BIOMASE (PDB) U CEMENTNIM KOMPOZITIMA PRELIMINARNA ISPITIVANJA IVANA CAREVIĆ Građevinski fakultet Sveučilište u Zagrebu, Zavod za materijale 1.RADIONICA Transformacija pepela iz drvene biomase u građevne kompozite s dodanom vrijednošću, Hrvatska gospodarska komora, 20. listopada 2017. 1
Mogućnosti primjene PDB-a u betonskoj i cementnoj industriji Alternativna sirovina u proizvodnji klinkera Mineralni dodatak u proizvodnji cementa (sastavni cementa) Mineralni dodatak u proizvodnji betona (uz ili djelomično zamjenjuje cement) 2
Norma HRN EN 450 Leteći pepeo za beton specificira zahtjeve za kemijska i fizička i postupke kontrole kvalitete silicijskog letećeg pepela za primjenu kao mineralnog dodatka tipa II u proizvodnji betona, mortova i injekcijskih smjesa. Norma se odnosi na leteći pepeo dobiven izgaranjem drobljenog ugljena, s materijalima za suspaljivanje ili bez njih Postojeći propisi i norme trenutno ograničavaju uporabu pepela od drvne biomase u industriji betona 3
Sastav betonskih mješavina M1-0 M2-5 M3-10 M4-15 cement (kg) 350,0 332,5 315 295,5 PDB (kg) 0 17,5 35,0 52,5 voda (kg) 175 175 175 175 superplastifikator (%) 0,4 0,5 0,8 1,4 aerant (%) 0,4 0,4 0,4 0,4 agregat 1766,0 1753,6 1746,2 1739,3 leteći PDB s elektrostatskog filtera koogeneracijskog postrojenja smještenog u Republici Hrvatskoj koje koristi šumske ostatke iz drvne proizvodnje 4
Program svježeg i očvrsnulog betona Svojstvo Tlačna čvrstoća Norma HRN EN 12390-3:2009 Dimenzije uzorka (cm) 15 15 15 Starost (dan) Broj uzoraka M1-0 M2-5 M3-10 M4-15 1 3 3 3 3 3 3 3 3 3 28 3 3 3 3 90 3 3 3 3 Čvrstoća na HRN EN 12390-28 3 3 3 3 10 10 40 savijanje 5:2009 90 3 3 3 3 Plinopropusnost Kapilarno upijanje Otpornost na smrzavanje i odmrzavanje Ljuštenje HRN EN 993-4:2008 HRN EN 13057:2003 HRN CEN/TS 12390-9:2006 Ø10 20 Ø10 20 28 1 1 1 1 90 1 1 1 1 28 1 1 1 1 90 1 1 1 1 15 15 15 28 4 4 4 4 5
Pepeo oz drvne biomase (PDB) PROSIJAVANJE Cumulative pas ssing(%) leteći pepeo cement PDB 0 0,1 1 10 100 1000 Particle size(µm) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 6
Svojstva svježeg betona M1-0 M2-5 M3-10 M4-15 Slijeganje - slump (mm) 210 160 120 125 Temperatura ( C) 23,8 21,5 20,8 25,3 Gustoća (kg/m 3 ) 2325,0 2289,95 2337,7 2357,75 Pore (%) 5,1 7,0 5,5 4,0 7
Tlačna čvrstoća Tlačna čvrstoća (MPa) 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 42,51 40,66 38,03 39,09 35,55 31,91 33,69 31,36 28,75 24,39 24,6 19,93 21,36 22,61 18,49 20,18 M1-0 M2-5 M3-10 M4-15 1 Day 3 Days 28 Days 90 days Tlačna čvrstoća nakon 28 dana (MPa) 60 50 Elahi et al. (2015) Uzorak 1 40 Elahi et al. (2015) Uzorak 2 Elahi et al. (2015) Uzorak 3 30 Naik et al. (2001, 2001) 20 Sashidhar et al. (2010) Yang et al. (2016) 10 Batt et al (2017) 0 PDB 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% U pepela 8
Čvrstoća na savijanje Flextural stre enhgt (Mpa) 7 6 5 4 3 2 1 0 6,41 6,09 5,72 5,66 5,76 5,44 5,14 M1-0 M2-5 M3-10 M4-15 9
Plinopropusnost COEFFICIENT OF GAS PERMEABILITY ( 10-1 16 m2) 0,00E+00 7,43E-16 6,40E-16 2,91E-16 1,97E-16 2,27E-16 1,99E-16 2,01E-16 1,16E-16 M1-0 M2-5 M3-10 M4-15 10
Kapilarno upijanje Upija anje vode po jedinici površine (kg/m 2 ) 28 dana 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 0,00 2,00 4,00 [ h] M1-0 M2-5 M3-10 M4-15 Upijanje vode po je edinici površine(kg/m 2 ) 90 dana 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 0,00 2,00 4,00 [ h] M1-0 M2-5 M3-10 M4-15 11
Otpornost na smrzavanje i odmrzavanje Srednja vrijednoszljuštenja po jedinici površin ne (kumulativno S n(kg/m2) 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 KRITERIJ 7 14 28 42 56 cycle M1-0 M2-5 M3-10 Betonske mješavine M1-0, M2-5 and M3-10 zadovoljavaju zahtjev za XF2 (28 ciklusa) i XF4 (56 ciklusa) M4-15nakon 28 ciklusa M3-10 nakon 56 ciklusa M1-0 nakon 7 ciklusa M2-5 nakon 7 ciklusa 12
ZAKLJUČCI Postojeći propisi i norme trenutno ograničavaju uporabu PDB-a u industriji betona NUŽNA SU DALJNJA ISTRAŽIVANJA PRIMJENE PDB-a u cementnoj i betonskoj industriji Prema rezultatima preliminarnih korištenja PDB-a u betonu pokazan je potencijal PDB-a i mogućnost primjene kao mineralni dodatak 13
BUDUĆA ISPITIVANJA Idući korak: Karakterizacija PDB-a uz istovremenu karakterizaciju biomase iz više elektrana (lokacija), i sve to kroz vrijeme Rezultati ovog istraživanja daju temelj za slijedeća multidisciplinarna istraživanja korištenja PDB-a u betonskoj industriji: NUŽNA MEĐUSOBNA SURADNJIH SVIH DIONIKA (energana, cementara, betonara). PREPORUKE ZA PRIMJENU 14
HVALA NA POZORNOSTI! icarevic@grad.hr www.grad.hr/tarec Projekt Transformacija pepela iz drvene biomase u građevne kompozite s dodanom vrijednošću -TAREC 2 (IP-06-2016) je financiran od strane Hrvatske zaklade za znanost. 15