Pages: 454 – 464
Tytuł: Możliwości wykorzystania łupin z orzechów laskowych jako lekkiego kruszywa do produkcji betonu
Title: Opportunities for the use of hazelnut shell as a lightweight aggregate in the production of concrete
Murat Özocak, Can Burak Sisman
e-mail: murat.ozocak@outlook.com
doi: https://doi.org/10.32047/cwb.2021.26.6.1
| Streszczenie | Abstract |
| W dzisiejszych czasach wzrost kosztów ogrzewania i energii spowodował zwiększenie znaczenia izolacji w budynkach i poszukiwanie nowych rozwiązań w tym zakresie. W wyniku tych poszukiwańna pierwszy plan wysunęły się badania nad produkcją porowatych i lekkich betonów, w celu poprawy właściwości izolacyjnych betonu. W niniejszej pracy zbadano przydatność łupin z orzecha laskowego, jednego z ważnych produktów rolnych w Turcji, które są odpadami po zbiorach, jako lekkiego kruszywa do betonu. W tym celu wyprodukowano beton zastępując kruszywa łupinami z orzecha laskowego, w ilości 3%, 6%, 9%, 12% i 15%. Zbadano właściwości fizyczne, mechaniczne i cieplne tak przygotowanego betonu. W wyniku badań stwierdzono, że łupiny z orzecha laskowego, które są odpadem rolniczym, mogą być stosowane jako kruszywo do produkcji betonu. Można także wyprodukować lekki beton o wystarczającej wytrzymałości i trwałości oraz dużej izolacji cieplnej i dźwiękowej, pod warunkiem, że ilość łupin orzecha laskowego dodawana do mieszanki, nie będzie większa niż 10% kruszywa. | Today, the increase in heating and energy costs has increased the importance of insulation in buildings and new searches are being made for this purpose. As a result of these searches, studies on the production of lightweight concrete have come to the forefront, to improve the insulation properties of concrete. In this study, the usability of hazelnut shells, one of the important agricultural products of Turkey, which are post-harvest waste materials as a lightweight aggregate in concrete, was investigated. To this end, concrete was produced by replacing the aggregate with hazelnut shell by 3%, 6%, 9%, 12% and 15%, and the physical, mechanical and thermal properties of this concrete, were examined. As a result of the study, it was determined that hazelnut shell, which is an agricultural waste, could be used as aggregate in the production of concrete and that lightweight concrete with sufficient strength and durability and improved heat and sound insulation could be produced, provided that the amount of hazelnut shell to be added to the mixture would not be more than 10% of the aggregate. |
Pages: 465 – 477
Tytuł: Dekarbonizacja wstępna
Title: Preliminary calciner
Wiesław Kurdowski
e-mail: w.kurdowski@icimb.pl
doi: https://doi.org/10.32047/cwb.2021.26.6.2
| Streszczenie | Abstract |
| Całkowita ilość ciepła niezbędna do otrzymania klinkieru była w dawniejszych czasach otrzymywana w palniku piecowym, który określał maksymalną ilość tego ciepła, wyznaczając równocześnie wydajność pieca. Piec odgrywał podwójną rolę: paleniska i reaktora chemicznego. Zmniejszenie obciążenia cieplnego pieca można było otrzymać tylko przez usunięcie dekarbonizacji surowca z pieca. Równocześnie stwarzało to możliwość znacznego zwiększenia wydajności pieca, który nie był już dłużej ograniczona przez ilość ciepła, związaną z palnikiem piecowym. W tym rozwiązaniu technologicznym rola palnika piecowego była ograniczony tylko do podgrzewania materiału w piecu od temperatury 1100°C do 1450°C, co stanowi około 15% ilości ciepła, potrzebnego do prażenia klinkieru. Wynosi to 3050 x 0,15 co wynosi 480 kJ/kg klinkieru. Jak wiemy w procesie otrzymywania klinkieru zachodzą radykalne zmiany właściwości spiekanego materiału, które rozpoczynają się w temperaturze 1260°C i są związane w powstawaniem fazy ciekłej. Po powstawaniu fazy ciekłej proces nie może być prowadzony w gazowym reaktorze, ponieważ materiał może osadzać się na jego ścianach, co prowadzi do zatykania tego urządzenia. Z tych powodów rozwiązanie technologiczne polega na podzieleniu tego procesu na dwie operacje, które są prowadzone w dwóch różnych urządzeniach: (a) podgrzewanie i dekarbonizacja prowadzone są w gazowym podgrzewaczu, którym jest wstępny dekarbonizator, (b) spiekanie i powstawanie klinkieru dobywa się w piecu obrotowym. Ten podział technologiczny zapewnia dużą wydajność pieca, ponieważ ilość ciepła potrzebna w piecu jest mała i obciążenie cieplne strefy spalania paliwa w palniku piecowym jest także mała. | In the former years, the total amount of heat indispensable for clinker formation was obtained in the kiln burner, which determined the maximum of this heat, thus the kiln efficiency was simultaneously determined. The kiln has the double role: the hearth and the chemical reactor. The diminishing of the heat loading of the kiln can be obtained only by emitting the calcination heat of raw materials from the kiln. At the same time, it gives the possibility of significant increase of the kiln productivity, which was already no longer limited by the heat quantity, linked to the kiln burner. In this technology, the kiln burner was only applied to heat the material in the kiln from the temperature of 1100°C to 1450°C, which was fulfil about 15% of the heat, from the entire heat demand of clinker burning. It will be 3050 x 0.15 equal to about 480 kJ/kg of clinker. As is known in the clinker formation process, radical changes of the properties of the roasting material occur, which are started at the temperature of 1260°C and are linked with the liquid phase appearing. After the liquid phase appears, the process cannot be conducted in the fluid reactor, because the material can form the roasting formation on the reactor walls, which can cause its plugging. From these reasons, the best technological solution was the division of the process into two operations, applied in two different equipments: (a) heating and calcining conducting in the fluid heater, which was the preliminary calciner, and (b) sintering and clinker formation in the rotary kiln. This technological division caused the high kiln capacity, because the quantity of heat needed in the kiln was low and the heat charge of the zone of fuel burning in the kiln burner was also low. |
Pages: 478 – 492
Alkan Hafçı, Lutfullah Turanlı
e-mail: ahafci@tse.org.tr
doi: https://doi.org/10.32047/cwb.2021.26.6.3
| Streszczenie | Abstract |
| Przeprowadzone badania mają na celu opracowanie nowej metody, która w sposób wiarygodny i przyspieszony umożliwiłaby przewidywanie potencjalnej reaktywności kruszyw z wodorotlenkami sodu i potasu, ponieważ dostępne metody badawcze, zarówno długotrwałe, jak i przyspieszone, nie są pozbawione wad. Należą do nich długi czas trwania badania w metodzie badania beleczek betonowych oraz złe wyniki przyspieszonego badania beleczek zaprawy. Nowa metoda nazwana krótkotrwałym badaniem beleczek betonowych [SCPT] została opracowana wraz z analizą stopnia korelacji zaprojektowanych nowych metod, z dostępnymi metodami badawczymi. W tym celu zbadano 32 rodzaje kruszyw, których właściwości eksploatacyjne można obserwować. Badania porównawcze szybką metodą badania beleczek betonowych obejmują beleczki betonowe o wymiarach 50 mm x 50 mm x 200 mm, maksymalny wymiar kruszywa wynosi 16 mm, temperatura przechowywania 60°C i roztwór korozyjny ma skład: 0,35N NaOH + 1% CaCl2 oraz czas trwania tylko 28 dni. | This experimental study basically aims to come up with a new method [SCPT], which would be a reliable accelerated performance for predicting potential alkali reactivity of aggregates, because available test methods whether long or accelerated, have some drawbacks such as long test duration in the CPT [concrete prism test] and false tests results in the AMBT [accelerated mortar bar test]. The new method called as short-term concrete prism test [SCPT] has been designed with analysing the degree of correlation between the designed new methods and available test method by examining 32 types of aggregate, whose field performances can be observable. Common specifications of the SCPT includes 50 mm x 50 mm x 200 mm concrete prisms, 16 mm maximum aggregate size, storage temperature at 60°C and soak solution with 0.35N NaOH + 1% CaCl2 and takes only 28 days. |
Pages: 493 – 502
Title: Mechanical performance of engineered cementitious composites developed with different modulus fibers
A.R. Krishnaraja, M. Harihanandh, S. Anandakumar
e-mail: harivmk@gmail.com
doi: https://doi.org/10.32047/cwb.2021.26.6.4
| Streszczenie | Abstract |
| W niniejszej pracy podjęto próbę poprawy właściwości cementowych kompozytów konstrukcyjnych [CKK] stosując dodatek dwóch rodzajów włókien. Zbadano pięć różnych dodatków włókien, w tym trzy składy z pojedynczym rodzajem włókien o udziale objętościowym 2,0%, natomiast pozostałe dwie mieszanki hybrydowe zostały opracowane z dwoma rodzajami włókiem. Składy hybrydowych CKK ustalono stosując mieszaninę włókien o małym module – włókna z poli(alkoholu winylowego) i włókien o dużym module –stalowych i szklanych. Trzy warianty składu wykonano z włókien metalowych, szklanych i włókien z poli(alkoholu winylowego). Hybrydowe mieszanki włókien przygotowano mieszając 2/3 włókien z poli(alkoholu winylowego) i 1/3 włókna metalicznego w udziale łącznym wynoszącym 2,0% objętościowych oraz 2/3, włókien z poli(alkoholu winylowego) oraz 1/3 włókien szklanych. Ta metoda dała dobry wynik z punktu widzenia właściwości CKK, przy rozciąganiu i zginaniu. Na podstawie tych wyników stwierdzono, że włókno z poli(alkoholu winylowego) w udziale 2/3 i włókno szklane o udziale 1/3, z sumarycznym udziałem objętościowym 2,0%, wykazują korzystne właściwości. | In this study, an effort was taken to progress the performance of Engineered Cementitious Composites [ECC] mix, by incorporating two different fibers. Five different proportions were subjected to investigation, in this three different proportions were developed with single fiber with 2.0% volume fraction, other two proportions were with two types of fibers. Hybrid ECC proportions were organized through the mixture of low-modulus fibers [poly(vinyl alcohol) fiber] and high-modulus fibers [steel and glass fibers]. Three proportions were made with metallic, glass fiber and poly vinyl alcohol fiber. The hybridation proportions were made with a 2/3 fraction of poly vinyl alcohol fiber and 1/3 fraction of the metal fiber in 2.0% of volume fraction and accompanied with poly vinyl alcohol fi ber 2/3 fraction and 1/3 fraction of glass fiber. This procedure has a good rate of success in tensile and bending behavior of ECC mix. From this effort, it was concluded that poly(vinyl alcohol) fiber 2/3 fraction and 1/3 fraction of glass fiber in 2.0% volume fraction, displayed reasonable traits. |
Pages: 503 – 514
Tytuł: Równoczesne tłumienie promieniowania gamma i neutronów w jednowarstwowej osłonie betonowej
Title: Simultaneous attenuation of gamma ray and neutrons in single layer concrete shield
KaMajid Safamehr, Mohsen Izadinia, Seyed Hamid Hashemi, Seyed Jalil Hoseini
e-mail: izadinia@iaun.ac.ir
doi: https://doi.org/10.32047/cwb.2021.26.6.5
| Streszczenie | Abstract |
| Dzięki możliwości zastosowania różnych połączeń, beton jest jednym z najbardziej odpowiednich materiałów do konstruowania osłon przed promieniowaniem. W niniejszych badaniach kruszywo hematytowe i magnetytowe zastąpiło kruszywo zwykłe, oddzielnie i całkowicie w dwóch etapach. Dodatkowo zastępowano 2,5, 5 i 10% masowych cementu węglikiem boru. Przeprowadzono badanie gęstości, tłumienia promieniowania gamma z użyciem źródła Co 60 i promieniowania neutronowego z użyciem Am-Be 241. Zgodnie z wynikami, zastąpienie kruszywa zwykłego kruszywem hematytowym, poprawiło liniowy współczynnik tłumienia i makroskopowy przekrój czynny absorpcji neutronów betonu odpowiednio o 17% i 73%. Właściwości te poprawiły się odpowiednio o 37% i 105%, przy zastosowaniu kruszywa magnetytowego. Ponadto, przy dodaniu do składu betonu maksymalnie 10% węglika boru, makroskopowy przekrój czyny wzrósł o 120%, jednak liniowy współczynnik tłumienia zmniejszył się tylko o 5-8%. Oznacza to, że możliwe jest uzyskanie odpowiedniego tłumienia promieniowania gamma i wiązek neutronów jednocześnie, w jednej warstwie betonowej osłony. Ponadto stwierdzono dobrą zgodność wyników badań i symulacji Monte Carlo. | The ability to create various compounds has made concrete one of the most suitable materials for constructing radiation shields. In this investigation, hematite and magnetite aggregates were used to replace ordinary aggregate, separately and completely in two stages. Boron carbide was also substituting cement at percentages of 2.5, 5, and 10 by mass. The density test, gamma irradiation with Co 60 and neutron irradiation with Am-Be 241 were performed. According to the results, the replacement of ordinary aggregates with hematite aggregates in concrete, improved the linear attenuation coefficient and macroscopic cross section by 17% and 73%, respectively. These parameters increased by 37% and 105%, respectively, by the use of magnetite aggregates. Moreover, with the addition of a maximum of 10% boron carbide to the concrete, the macroscopic cross-section increased by 120%, however, the linear attenuation coefficient decreased by between 5% and 8%. This means that it is possible to have a suitable attenuation of gamma ray and neutron beams in a single layer of concrete shield simultaneously. In addition, the results of the tests and Monte Carlo simulation were found to have good consistency. |
Pages: 515 – 530
Title: Properties of the bearing construction materials used in a historical masonry structure of Haci Hasan Feyzi mosque
Solak Adem
e-mail: asolak@mehmetakif.edu.tr
doi: https://doi.org/10.32047/cwb.2021.26.6.6
| Streszczenie | Abstract |
| Nieuniknione jest określenie zachowania się zabytkowych konstrukcji w przypadku trzęsienia ziemi i podjęcie niezbędnych środków ostrożności w celu ochrony historycznych konstrukcji murowanych, znajdujących się w aktywnej strefie trzęsienia ziemi. Pierwszym etapem oceny wytrzymałości historycznych budynków murowanych na trzęsienia ziemi, jest szczegółowa informacja o takich budynkach. Dlatego też ta praca ma na celu zbadanie właściwości materiałowych historycznego budynku na podstawie badania substancji nierozpuszczalnych w kwasie, oceny pH i przewodnictwa elektrycznego. Ponadto zastosowano rentgenowską spektrometrię fluorescencyjną [XRF] i dyfrakcję rentgenowską [XRD] oraz analizę termiczną [TG/ DTG], a także petrograficzną, w celu oznaczenia składu fazowego. Oznaczono także gęstość, masową absorpcję wody, objętościową absorpcję wody, gęstość właściwą, porowatość oraz zbadano wytrzymałość pod obciążeniem jednoosiowym. Ustalono, że występujące większe wtrącenia są kwarcytem, który jest skałą metamorficzną o dużej wytrzymałości na ściskanie, składającą się z minerałów bogatych w krzemionkę. Badane zaprawy murarskie nie wykazują właściwości hydraulicznych, kruszywo nie ma właściwości pucolanowych, a materiałem wiążącym stosowanym w zaprawach, jest stosunkowo czyste wapno. | It is inevitable to determine the earthquake performance of historical structures and to take the necessary precautions to protect historical masonry structures, located in an active earthquake zone. The first stage of evaluating the earthquake performance of historical masonry buildings is a detailed information about such buildings. Therefore, this study aims to investigate material properties of a historical building by means of acid loss, pH, electrical conductivity, X-ray fluorescence spectrometry [XRF], thermal analysis [TG/DTG], petrographic analysis, X-ray diffraction [XRD], density, mass water absorption, volume water absorption, specific mass, porosity and uniaxial loading tests. It has been determined that stones are quartzite, which is a metamorphic rock with high compressive strength, composed of quartz minerals. Examined masonry mortar does not show hydraulic properties, the aggregates are not pozzolanic aggregates and the binder material used in mortars is pure lime. |
Pages: 531 – 544
Selcan Karakuş, Işıl Sanrı Karapınar, Onur Pehlivan, Ayşe Elif Özsoy Özbay, Utku Yazgan
e-mail: isilkarapinar@maltepe.edu.tr
doi: https://doi.org/10.32047/cwb.2021.26.6.7
| Streszczenie | Abstract |
| W pracy przedstawiono nowy nanokompozyt zawierający biodegradowalny chitozan [CS] i modyfikowany zeolit [mZeo] jako eko-nanododatek do cementu oraz oceniono jego wpływ na właściwości mechaniczne zapraw cementowych. Proponowany nanokompozyt otrzymano dzięki synergicznej metodzie sonikacji mikrofalowej, a morfologię powierzchni i skład chemiczny nanokompozytów mZeo i CS/mZeo określono za pomocą SEM, FTIR, XRF i BET. Zbadano wytrzymałość na ściskanie i zginanie zapraw cementowych zawierających mZeo i CS/mZeo w ilości 0, 0,2, 0,5, 1 i 2 % masy cementu. Wyniki badań doświadczalnych wykazały poprawę wytrzymałości zapraw zawierających proponowany nanokompozyt. W niniejszej pracy po raz pierwszy podjęto próbę zastosowania zeolitu w nanoskali w kompozytach cementowych, a uzyskane dotychczas wyniki są bardzo obiecujące. Stwierdza się zatem, że proponowany nanokompozyt ma duży potencjał do zastosowania jako alternatywny eko-nanododatek do kompozytów cementowych. | In this paper, a novel nanocomposite containing biodegradable chitosan [CS] and modifi ed zeolite [mZeo] was introduced as a cement eco-nano additive and its effects on the mechanical properties of cement mortars were evaluated. The proposed nanocomposite was prepared by using a synergistic sonication-microwave method. The surface morphology and chemical compositions of mZeo and CS/mZeo nanocomposites were determined using SEM, FTIR, XRF, and BET. Compressive and flexural strength of cement mortars containing mZeo and CS/mZeo in ratios of 0%, 0.2%, 0.5%, 1% and 2% by mass, were investigated. Experimental results showed a significant improvement in the mechanical properties of mortars containing the proposed nanocomposite. The use of nanoscale zeolite in cementitious composites was attempted for the first time within this study and the results so far have been very promising. Therefore, it is concluded that the proposed nanocomposite has great potential to be used as an alternative eco-nano additive, for cementitious composites. |