SK9659Y1 - Active admixture to concrete with low carbon content made from secondary raw material and the concrete made with the secondary raw material - Google Patents
Active admixture to concrete with low carbon content made from secondary raw material and the concrete made with the secondary raw material Download PDFInfo
- Publication number
- SK9659Y1 SK9659Y1 SK57-2022U SK572022U SK9659Y1 SK 9659 Y1 SK9659 Y1 SK 9659Y1 SK 572022 U SK572022 U SK 572022U SK 9659 Y1 SK9659 Y1 SK 9659Y1
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- concrete
- range
- raw material
- secondary raw
- admixture
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Oblasť technikyThe field of technology
Technické riešenie sa týka využitia nízkouhlíkových aktívnych prímesí do betónu získaných mechanickou aktiváciou druhotných surovín, ktoré obsahujú puzolánové či latentné hydraulické látky ako čiastočné náhrady bežných cementov na výrobu betónov.The technical solution concerns the use of low-carbon active admixtures in concrete obtained by mechanical activation of secondary raw materials that contain pozzolanic or latent hydraulic substances as partial substitutes for ordinary cements for the production of concrete.
Doterajší stav technikyCurrent state of the art
V súčasnej dobe sa pri výrobe betónu používajú ako aktívne prímesi elektrárenské vysokoteplotné lietavé popoly, jemne mletá vysokopecná granulovaná troska, kremičité úlety, metakaolín alebo mikromletý vápenec. Tieto sa používajú s cieľom nahradiť časť bežných cementov triedy CEM I, CEM II alebo CEM III alebo modifikovať niektoré vlastnosti betónov, napr. dosiahnutie veľmi vysokých pevností, odolnosti proti pôsobeniu tlakovej vody či chemicky agresívnych prostredí. Funkcia prímesí v betóne je jednak aktívna - spolu s cementom vytvára spojivovú matricu a ďalej pasívna - vypĺňa póry, a tým zvyšuje hutnosť cementového kameňa. Využívanie aktívnych prímesí prispieva aj k zníženiu uhlíkovej stopy, ktorá je pri čistom portlandskom cemente veľmi vysoká medzi 0,65 - 0,75 tony CO2 na 1 tonu portlandského cementu.Currently, in the production of concrete, power plant high-temperature fly ash, finely ground blast furnace granulated slag, silica fumes, metakaolin or micro-ground limestone are used as active admixtures. These are used to replace a part of common cements of class CEM I, CEM II or CEM III or to modify some properties of concrete, e.g. achieving very high strengths, resistance to the action of pressurized water or chemically aggressive environments. The function of admixtures in concrete is both active - together with the cement it creates a binding matrix, and passive - it fills the pores and thereby increases the density of the cement stone. The use of active admixtures also contributes to the reduction of the carbon footprint, which for pure Portland cement is very high between 0.65 - 0.75 tons of CO2 per 1 ton of Portland cement.
Vzhľadom na postupný útlm tepelných elektrární na fosílne palivá spôsobuje v SR zníženie produkcie surového železa či výroby spekaných karbidov na trhu totálny nedostatok, čo vedie k zvyšovaniu cien uvedených prímesí.Due to the gradual decline of thermal power plants on fossil fuels, the reduction in the production of pig iron or the production of sintered carbides in the Slovak Republic causes a total shortage on the market, which leads to an increase in the prices of the mentioned admixtures.
Cieľom technického riešenia je čiastočne nahradiť pri výrobe betónov cementy typu CEM I, CEM II, CEM III priemyselne vyrobenými aktívnymi prímesami z druhotných surovín, ktoré majú čiastočne puzolánový alebo latentné hydraulický charakter.The goal of the technical solution is to partially replace cements of the CEM I, CEM II, CEM III type with industrially produced active admixtures from secondary raw materials, which partially have a pozzolanic or latent hydraulic character in the production of concrete.
Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution
Uvedené nedostatky odstraňuje nízkouhlíková aktívna prímes do betónu z druhotných surovín, ktorej podstata spočíva v tom, že má podobu jemnozrnného prášku z odpadov zo skupiny tehlové demolačné odpady, betónové demolačné odpady, škvara, vznikajúca v elektrárenských alebo teplárenských prevádzkach, alebo už skôr na sklad uložené suroviny majúce puzolánový či latentne hydraulický charakter, a to jednotlivo alebo v zmesi, pričom prímesi zo spomínaných nadrvených, a potom namletých surovín majú definované rozmedzie granulometrie zŕn v rozsahu od 1 do 150 mikrometrov s merným povrchom podľa Blaina v rozsahu 250 až 70 a indexom účinnosti podľa STN EN 450-1 v rozsahu od 60 do 95 %.The mentioned shortcomings are eliminated by a low-carbon active admixture for concrete from secondary raw materials, the essence of which is that it has the form of a fine-grained powder from waste from the group of brick demolition waste, concrete demolition waste, slag generated in power plant or heating plant operations, or previously stored in storage raw materials having a pozzolanic or latently hydraulic character, individually or in a mixture, while admixtures from the mentioned crushed and then ground raw materials have a defined range of grain granulometry in the range from 1 to 150 micrometers with a specific surface area according to Blain in the range of 250 to 70 and an efficiency index according to STN EN 450-1 in the range from 60 to 95%.
Ďalším predmetom technického riešenia je betón, ktorý obsahuje uvedenú nízkouhlíkovú aktívnu prímes, a to v rozsahu od 10 % do 90 % hmotnostných z použitej hmotnostnej dávky cementu (v kg/m3) pre každú čiastkovú receptúru betónu, pričom rozsah dávky aktívnej prímesi je závislý najmä od:Another subject of the technical solution is concrete, which contains the mentioned low-carbon active admixture, in the range from 10% to 90% by weight of the used mass dose of cement (in kg/m 3 ) for each partial recipe of concrete, while the range of the dose of the active admixture is dependent especially from:
a) pevnostnej triedy daného betónu,a) strength class of the given concrete,
b) druhu použitého cementu (CEM I, II, III alebo V),b) type of cement used (CEM I, II, III or V),
c) aktivity a kvality vstupnej druhotnej suroviny obsahujúcej puzolánové alebo latentne hydraulické látky, z ktorej je aktívna prímes podľa nároku 1 vytvorená.c) the activity and quality of the input secondary raw material containing pozzolanic or latent hydraulic substances, from which the active admixture according to claim 1 is created.
V konečnom dôsledku bude pre každú čiastkovú receptúru betónu použitá vždy iná dávka cementu CEM I, II, III alebo V a k nej v uvedenom rozsahu iná dávka aktívnych prímesí. Dávky aktívnych prímesí v konkrétnej receptúre betónu sa môžu meniť aj v dôsledku zmien kvality vstupnej druhotnej suroviny.Ultimately, a different dose of CEM I, II, III or V cement and a different dose of active admixtures will be used for each partial concrete recipe. Doses of active admixtures in a specific concrete recipe can also change due to changes in the quality of the input secondary raw material.
Príklady uskutočneniaImplementation examples
Ako vstupná surovina sa použije tehlová alebo betónová drvina z recyklácie stavebného odpadu na báze tehál alebo betónu, troska zo spaľovania uhlia v energetických alebo teplárenských kotloch alebo predtým skládkované materiály puzolánového alebo latentne hydraulického charakteru, mechanicky upravené na veľkosť častíc od 1 do 150 mikrometrov.Brick or concrete crumb from the recycling of construction waste based on bricks or concrete, slag from coal combustion in energy or heating boilers, or previously landfilled materials of a pozzolanic or latently hydraulic nature, mechanically adjusted to a particle size of 1 to 150 micrometers, is used as an input raw material.
Tieto aktívne prímesi na báze jemného tehlového, betónového, škvarového alebo iného prachu musia mať maximálnu veľkosť zrna 150 mikrometrov alebo menej. Povrch častíc Blaine je 250 až 700 kg/m2 s veľkosťou zrna 1 až 150 mikrometrov. Index účinnosti stanovený postupom definovaným v norme EN 450-1 musí byť v rozsahu 60 až 95 %, pričom strata žíhaním nesmie byť väčšia ako 10 % hmotnosti.These active admixtures based on fine brick, concrete, cinder or other dust must have a maximum grain size of 150 micrometers or less. The surface area of Blaine particles is 250 to 700 kg/m 2 with a grain size of 1 to 150 micrometers. The efficiency index determined by the procedure defined in the EN 450-1 standard must be in the range of 60 to 95%, while the loss by annealing must not be greater than 10% of the weight.
Chemické zloženie musí zabezpečovať puzolánové alebo latentné hydraulické vlastnosti.The chemical composition must ensure pozzolanic or latent hydraulic properties.
Uvedené produkty môžu byť získané mechanickým mletím tehlových či betónových drvín, škvár vznikajúcich pri spaľovaní energetického uhlia v elektrárňach či teplárňach alebo už skôr na skládkach uložených surovín majúcich puzolánový či latentne hydraulický charakter.The mentioned products can be obtained by mechanical grinding of brick or concrete crumb, cinders produced during the burning of thermal coal in power plants or heating plants, or previously stored raw materials having a pozzolanic or latently hydraulic character in landfills.
Takto získané produkty budú schopné v plnej miere nahradiť zatiaľ bežne používané aktívne prímesi typu II v betónoch. Rozsah ich použitia na výrobu betónov bude optimalizovaný podľa ich hydraulickej aktivity a indexu aktivity tak, aby boli splnené požiadavky noriem na výrobu betónu podľa STN EN 206+A2 a STN P 73 2404 a ich následných platných znení.The products obtained in this way will be able to fully replace the currently used type II active admixtures in concrete. The range of their use for concrete production will be optimized according to their hydraulic activity and activity index so that the requirements of the standards for concrete production according to STN EN 206+A2 and STN P 73 2404 and their subsequent valid versions are met.
Podstatou technického riešenia je použitie jemnozrnných prímesí vznikajúcich mechanickým mletím druhotných surovín, ako sú tehlové a betónové drviny, odpadová troska vznikajúca pri spaľovaní uhlia v elektrárňach alebo teplárňach alebo suroviny s puzolánovým alebo latentne hydraulickým charakterom, ktoré boli predtým uložené na skládkach ako čiastočné náhrady cementov CEM I, II, III a V na tvorbu spojivovej zložky tvoriacej matricu cementových kompozitov. Takto vytvorené zmesi môžu obsahovať 10 až 90 % priemyselne vyrábaných prímesí na báze mletých tehál alebo betónovej drviny, mletej odpadovej trosky zo spaľovania uhlia v elektrárňach alebo teplárňach so zrnitosťou od 5 do 150 mikrometrov a 10 až 90 % cementov CEM I, II, III, V.The essence of the technical solution is the use of fine-grained admixtures resulting from the mechanical grinding of secondary raw materials, such as brick and concrete rubble, waste slag resulting from the combustion of coal in power plants or heating plants, or raw materials with a pozzolanic or latently hydraulic character that were previously deposited in landfills as partial replacements for CEM cements I, II, III and V for the formation of the binder component forming the matrix of cement composites. Mixtures created in this way can contain 10 to 90% of industrially produced admixtures based on ground bricks or concrete rubble, ground waste slag from coal combustion in power plants or heating plants with a grain size of 5 to 150 micrometers and 10 to 90% of CEM I, II, III, IN.
V nasledujúcich príkladoch je pre úplnosť uvedené kompletné zloženie receptúry betónu, ale dávkovanie cementu a pomer aktívnej prímesi k nemu sú kľúčové pre požiadavky na ochranu. Uvedené zloženie receptov má ilustrovať použiteľnosť v praxi, nie je to dogmatická špecifikácia.In the following examples, the complete composition of the concrete formula is given for completeness, but the dosage of the cement and the ratio of the active admixture to it are key to the protection requirements. The stated composition of the recipes is intended to illustrate the applicability in practice, it is not a dogmatic specification.
Referenčný betón:Reference concrete:
Na 1 m3 sa namiešal nasledujúci referenčný vzorec betónu C25/30, XC2, S3, Dmax 16 mm v kg/m3:The following reference formula of concrete C25/30, XC2, S3, Dmax 16 mm in kg/m 3 was mixed per 1 m 3 :
Príklad 1Example 1
Na 1 m3 sa namiešal nasledujúci vzorec betónu C25/30, XC2, S3, Dmax 16 mm v kg/m3:The following formula of concrete C25/30, XC2, S3, Dmax 16 mm in kg/m 3 was mixed for 1 m 3 :
Príklad 2Example 2
Na 1 m3 sa namiešal nasledujúci vzorec betónu C25/30, XC2, S3, Dmax16 mm v kg/m3:The following formula of concrete C25/30, XC2, S3, Dmax16 mm in kg/m 3 was mixed for 1 m 3 :
Príklad 3Example 3
Na 1 m3 sa namiešal nasledujúci vzorec betónu C25/30, XC2, S3, Dmax 16 mm v kg/m3:The following formula of concrete C25/30, XC2, S3, Dmax 16 mm in kg/m 3 was mixed for 1 m 3 :
Príklad 4Example 4
Na 1 m3 sa namiešal nasledujúci vzorec betónu C25/30, XC2, S3, Dmax16 mm v kg/m3:The following formula of concrete C25/30, XC2, S3, Dmax16 mm in kg/m 3 was mixed for 1 m 3 :
Príklad 5Example 5
Na 1 m3 sa namiešal nasledujúci vzorec betónu C25/30, XC2, S3, Dmax16 mm v kg/m3:The following formula of concrete C25/30, XC2, S3, Dmax16 mm in kg/m 3 was mixed for 1 m 3 :
Príklad 6Example 6
Na 1 m3 sa namiešal nasledujúci vzorec betónu C25/30, XC2, S3, Dmax16 mm v kg/m3:The following formula of concrete C25/30, XC2, S3, Dmax16 mm in kg/m 3 was mixed for 1 m 3 :
Príklad 7Example 7
Na 1 m3 sa namiešal nasledujúci vzorec betónu C25/30, XC2, S3, Dmax16 mm v kg/m3:The following formula of concrete C25/30, XC2, S3, Dmax16 mm in kg/m 3 was mixed for 1 m 3 :
Roztoky v príkladoch 1 až 7 vždy spĺňali požiadavky pôvodnej referenčnej receptúry (uvedenej pred príkladmi), a to tak z hľadiska čerstvých vlastností, t. j. konzistencie, ako aj z hľadiska vytvrdnutých vlastností, t. j. hodnôt pevnosti v tlaku pre triedu pevnosti C25/30.The solutions in examples 1 to 7 always met the requirements of the original reference formula (given before the examples), in terms of fresh properties, i.e. j. consistency, as well as in terms of hardened properties, i.e. j. compressive strength values for strength class C25/30.
Aktívne prímesi, ako je opísané, sa budú do betonární prepravovať v suchej práškovej forme cisternami s cementom alebo vo veľkých vreciach. V tomto prípade sa pridávajú do betónu v zmesiach s cementmi CEM I, II, III alebo V dávkach vopred overených pri preukazných skúškach. Dávky aktívnych prímesí sa líšia podľa požadovanej konzistencie, pevnostnej triedy betónu, stupňa vplyvu prostredia, v ktorom sa betón bude používať, druhu použitého cementu, granulometrie a indexu účinnosti jednotlivých druhov týchto aktívnych prímesí.Active admixtures, as described, will be transported to the concrete plants in dry powder form in cement tankers or in large bags. In this case, they are added to concrete in mixtures with CEM I, II, III or V cements in doses verified in advance during proof tests. Doses of active admixtures vary according to the required consistency, strength class of concrete, degree of influence of the environment in which the concrete will be used, type of cement used, granulometry and efficiency index of individual types of these active admixtures.
Vo všeobecnosti sa miešacie pomery definovaných prímesí s cementmi pohybujú od 10 do 90 % hmotnosti použitého typu cementu.In general, the mixing ratios of defined admixtures with cements range from 10 to 90% of the weight of the type of cement used.
To umožní najmä:In particular, this will enable:
a) zníženie dávok cementu,a) reduction of cement doses,
b) zvýšenie pevnosti betónov,b) increasing the strength of concrete,
c) zlepšenie trvanlivosti betónov,c) improving the durability of concrete,
d) zlepšenie čerpateľnosti a zhutniteľnosti betónov,d) improving the pumpability and compactibility of concrete,
e) úprava reologických vlastností čerstvých betónov,e) modification of the rheological properties of fresh concrete,
f) kombináciu všetkých uvedených výhod,f) a combination of all the mentioned benefits,
g) ekonomické úspory ag) economic savings a
h) zníženie uhlíkovej stopy.h) reducing the carbon footprint.
Priemyselná využiteľnosťIndustrial applicability
Technické riešenie je určené na využitie nových typov priemyselne vyrábaných aktívnych prímesí z druhotných surovín určených na výrobu betónov pri čiastočnej náhrade rôznych typov cementov. Tieto prímesi budú podľa výšky percentuálnej náhrady rôznych typov cementov plniť jednak funkciu aktívnu (čiastočná náhrada všetkých bežne používaných cementov, zlepšenie fyzikálne-mechanických vlastností betónov - vyššej pevnosti, odolnosti proti chemicky agresívnym prostrediam, pôsobeniu tlakovej vody atď.) a ďalej funkciu pasívnu, kedy vďaka ich jemnosti bude zahustená pórová štruktúra, čo opäť prispeje k zlepšeniu mechanických vlastností a trvanlivosti betónov a v čerstvom stave potom aj k zlepšeniu spracovateľnosti, čerpateľnosti a samozhutniteľnosti betónov. Rozsah ich využitia je pre všetky typy betónov pevnostných tried a stupňov vplyvu prostredia uvedených podľa STN EN 206+A2 a STN P 73 2404 v platných zneniach a pre všetky používané konzistencie čerstvých betónov. Vďaka nízkym materiálovým nákladom, nižšej uhlíkovej stope a menšej cene nájdu takto modifikované betóny široké využitie tak v oblasti transportbetónu, ako aj vo výrobe betónových prefabrikátov, betónových výrobkov či v suchých silikátových zmesiach.The technical solution is intended for the use of new types of industrially produced active admixtures from secondary raw materials intended for the production of concrete in partial replacement of various types of cement. These admixtures will fulfill both an active function (partial replacement of all commonly used cements, improvement of the physical and mechanical properties of concrete - higher strength, resistance to chemically aggressive environments, the action of pressurized water, etc.) thanks to their fineness, the pore structure will be thickened, which will again contribute to the improvement of the mechanical properties and durability of concrete and, in the fresh state, to the improvement of workability, pumpability and self-compaction of concrete. The scope of their use is for all types of concrete of strength classes and degrees of environmental impact listed according to STN EN 206+A2 and STN P 73 2404 in the valid versions and for all used consistencies of fresh concrete. Thanks to low material costs, a lower carbon footprint and a lower price, concretes modified in this way find wide use in the field of ready-mixed concrete, as well as in the production of concrete prefabs, concrete products or in dry silicate mixtures.
Technické riešenie umožní efektívne spracovávať odpadové suroviny, ktoré doteraz neboli využívané na ďalšie zušľachťovanie, a vytvárať nové materiály s vysokou pridanou hodnotou a významnou ekonomickou, ekologickou a surovinovou úsporou.The technical solution will make it possible to efficiently process waste raw materials that have not yet been used for further refining, and to create new materials with high added value and significant economic, ecological and raw material savings.
Použitie prímesí podľa technického riešenia umožní zníženie dávok všetkých typov cementov a/alebo zvýšenie pevností betónov, a/alebo zlepšenie trvanlivosti betónov, a/alebo zlepšenie čerpateľnosti a zhutniteľnosti betónov, či kombinácie všetkých uvedených prínosov.The use of admixtures according to the technical solution will make it possible to reduce doses of all types of cement and/or increase the strength of concrete, and/or improve the durability of concrete, and/or improve the pumpability and compactibility of concrete, or a combination of all the above benefits.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK57-2022U SK9659Y1 (en) | 2022-05-06 | 2022-05-06 | Active admixture to concrete with low carbon content made from secondary raw material and the concrete made with the secondary raw material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK57-2022U SK9659Y1 (en) | 2022-05-06 | 2022-05-06 | Active admixture to concrete with low carbon content made from secondary raw material and the concrete made with the secondary raw material |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SK572022U1 SK572022U1 (en) | 2022-07-27 |
SK9659Y1 true SK9659Y1 (en) | 2022-12-07 |
Family
ID=82548117
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SK57-2022U SK9659Y1 (en) | 2022-05-06 | 2022-05-06 | Active admixture to concrete with low carbon content made from secondary raw material and the concrete made with the secondary raw material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SK (1) | SK9659Y1 (en) |
-
2022
- 2022-05-06 SK SK57-2022U patent/SK9659Y1/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SK572022U1 (en) | 2022-07-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7708825B2 (en) | Sialite binary wet cement, its production method and usage method | |
US4992102A (en) | Synthetic class C fly ash and use thereof as partial cement replacement in general purpose concrete | |
Okoye | Geopolymer binder: A veritable alternative to Portland cement | |
US6682595B1 (en) | Settable composition containing potassium sulfate | |
Srivastava et al. | Supplementary cementitious materials in construction—an attempt to reduce CO2 emission | |
Yuvaraj et al. | Experimental investigation on strength properties of concrete incorporating ground pond ash | |
Demirbaş et al. | Evaluation of lignite combustion residues as cement additives | |
CN113387672A (en) | Cementing material and preparation method thereof | |
Liu et al. | Construction ceramsite from low-silicon red mud: Design, preparation, and sintering mechanism analysis | |
US7247201B2 (en) | Pre-blend cement compositions containing non-chloride accelerators | |
CN110937863A (en) | Recyclable cement concrete and preparation method thereof | |
SK9659Y1 (en) | Active admixture to concrete with low carbon content made from secondary raw material and the concrete made with the secondary raw material | |
Patil et al. | Recent development in geopolymer concrete: a review | |
Krammart et al. | A study on cement made by partially replacing cement raw materials with municipal solid waste ash and calcium carbide waste | |
US20200354270A1 (en) | Method for producing cementing materials produced from the recycling of industrial waste from the processes of producing ceramics and bricks | |
CZ36129U1 (en) | Low-carbon active admixture for concrete from secondary raw materials and concrete made from it | |
Adewuyi et al. | Influence of slag and fly ash as supplementary cementitious materials on properties of concrete | |
KR20170079661A (en) | Composition of eco-friendly ready-mixed concrete using industrial wastes | |
Šupić et al. | Characterization of harvest residues ashes and ceramic waste powders originating from Vojvodina as potential supplementary cementitious materials | |
US20040050303A1 (en) | Settable composition containing sodium chloride | |
Li et al. | The future resources for eco-building materials: II. Fly ash and coal waste | |
Sawant et al. | Experimental study on utilization of industry waste (red mud) in concrete | |
US6939401B2 (en) | Settable composition containing potassium chloride | |
Liu et al. | The Threshold Value of Effective Replacement Ratio of Fly Ash Mortar Based on Amount of Calcium Hydroxide | |
Li et al. | The bottom ash from municipal solid waste and sewage sludge co-pyrolysis technology: characteristics and performance in the cement mortar and concrete |