Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

(1)

Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

Scientific Works of Institute of Ceramics and Building Materials

Nr 12

ISSN 1899-3230

Rok VI Warszawa–Opole 2013

(2)

7(5./&3"-/&."5&3*"}:#6%08-"/&

1(.JOFSBM#VJMEJOH.BUFSJBMT

T e m a t: 3NS01C12

ALBIN GARBACIK, TOMASZ BARAN, GRZEGORZ ADAMSKI, PIOTR FRANCUZ, BOGUMIŁA DUSZAK

Określenie warunków produkcji klinkierów o niskiej emisji CO₂, przy wy- korzystaniu surowców wapiennych niewęglanowych

(83 s., 15 wykr., 67 tab.); maszyn.: ICiMB, Oddział SiMB, Kraków

Przemysł cementowy to jedna z najbardziej energochłonnych i CO₂–emisyjnych gałęzi przemysłu. Problematyka pracy dotyczyła ograniczania emisji CO₂ z pro- cesów produkcyjnych w przemyśle cementowym. Celem opracowania było określenie warunków produkcji cementowego klinkieru portlandzkiego zapew- niających znaczną redukcję emisji CO₂ na jednostkę produkowanego klinkieru w Cementowni „Warta”. Założeniem programu było zastąpienie tradycyjnych surowców do produkcji klinkieru portlandzkiego surowcami niewęglanowymi, bogatymi w tlenek wapnia. Do tego celu wykorzystano popiół lotny wapienny z Elektrowni „Bełchatów”. Przedmiotem badań objęto zwykłe klinkiery portlandzkie OPC oraz tzw. klinkiery drogowe o umiarkowanej odporności na siarczany MSR i wysokiej odporności na siarczany HSR, aktualnie produkowane w Cementowni „Warta”.

Wyniki badań potwierdziły możliwość zastosowania popiołu lotnego wapiennego W z Elektrowni „Bełchatów” do produkcji klinkierów (OPC, MSR, HSR) w Cementowni „Warta”. Wykazano, że zastąpienie tradycyjnych surowców ze- stawu popiołem wapiennym „Bełchatów” zapewnia redukcję emisji CO₂ o 40 kg/tonę klinkieru. Ponadto, modyfikacja charakterystyki modułowej klinkierów, jak również dobór popiołu wapiennego o wysokiej zawartości CaO i ograniczo- nej zawartości Al₂O₃ umożliwiają osiągnięcie redukcji emisji powyżej 60 kg CO₂/tonę klinkieru.

T e m a t: 3NS02C12

WOJCIECH DROŻDŻ, PIOTR FRANCUZ, BOGUMIŁA DUSZAK

Wpływ popiołu lotnego wapiennego W na reakcję alkalia–kruszywo ASR w betonie

(37 s., 39 wykr., 6 tab., bibl. poz. 21); maszyn.: ICiMB, Oddział SiMB, Kraków

(3)

Praca badawcza podejmuje zagadnienie korozji alkalicznej w betonie. Celem pracy było określenie wpływu popiołu lotnego wapiennego pochodzącego z Elektrowni „Bełchatów” na przebieg reakcji alkalia–krzemionka. Badania, będące przedmiotem rozprawy doktorskiej „Wpływ popiołu lotnego wapiennego W na przebieg korozji alkalicznej w betonie”, stanowiły kontynuację oraz rozszerzenie prac realizowanych w ramach Projektu Strukturalnego POIG

„Innowacyjne spoiwa cementowe i betony z wykorzystaniem popiołu lotnego wapiennego” określających przydatność popiołu lotnego wapiennego w technologii cementu i betonu.

Badania wykazały, że wartość ekspansji zapraw cementowych zależy od składu chemicznego popiołu lotnego wapiennego. Potwierdzono, że popioły zawierają- ce mniej CaO są bardziej efektywne w ograniczaniu reakcji alkalia–krzemionka.

Stwierdzono również silną korelację pomiędzy ekspansją zapraw a zawartością w popiołach CaO, SiO₂ oraz Al₂O₃, wyrażoną ilorazem CaO/(SiO₂+Al₂O₃), przy braku wyraźnej zależności ekspansji zapraw od zawartości SiO₂ i Al₂O₃.

T e m a t: 3NS03C12

DARIUSZ KALARUS, ALBIN GARBACIK, GRZEGORZ ADAMSKI, PIOTR FRANCUZ

Bilans metali ciężkich w piecu obrotowym z uwagi na stosowanie paliw al- ternatywnych

(24 s., 1 rys., 3 wykr., 10 tab., bibl. poz. 26); maszyn.: ICiMB, Oddział SiMB, Kraków

Celem pracy było zbadanie wpływu stosowania paliw wtórnych pochodzą- cych z odpadów na emisję metali ciężkich z pieca cementowego oraz na jakość klinkieru portlandzkiego produkowanego z wykorzystaniem tych materiałów.

Analizowany był stopień związania metali ciężkich w klinkierze portlandzkim, obieg w instalacji piecowej oraz wielkość emisji metali ciężkich w procesie wypalania klinkieru. Analizie poddane były również oddziaływania emisyjne metali ciężkich z cementu, produkowanego na bazie klinkieru portlandzkiego, wypala- nego z dużym udziałem paliw alternatywnych.

Stwierdzono, że głównym źródłem metali ciężkich w klinkierze, oprócz surow- ców i paliwa konwencjonalnego, są niektóre surowce odpadowe i paliwa al- ternatywne. Metale ciężkie wprowadzane z surowcem żelazonośnym do mąki piecowej oraz popiołem z paliw alternatywnych, ulegają związaniu w strukturze klinkieru portlandzkiego w 99% i wyżej. Badania wymywalności potwierdziły bardzo wysoki stopień immobilizacji metali ciężkich w klinkierze. Retencja metali ciężkich w klinkierze przekracza 99,5%.

(4)

Uzyskane wyniki badań zostaną wykorzystane przez przemysł cementowy w rozwoju technologii produkcji cementu z dużym udziałem paliw alternatywnych i surowców odpadowych pod kątem bezpiecznego oddziaływania na środowisko naturalne.

T e m a t: 3NS04C12

GRZEGORZ ADAMSKI, ALBIN GARBACIK, DARIUSZ KALARUS, TOMASZ BARAN

Monitoring emisji zanieczyszczeń gazowych z pieców obrotowych

Celem badań było określenie poziomów emisji zanieczyszczeń gazowych emito- wanych w trakcie procesu wypalania klinkieru portlandzkiego z instalacji wypo- sażonej w system katalitycznej redukcji emisji NOx. Szczególną uwagę zwróco- no na zmiany poziomów emisji zanieczyszczeń gazowych w przypadku modułu SNCR pracującego i wyłączonego. Do analizy wykorzystano dane pochodzące z cementowni Monselice (Włochy).

Zakres pracy obejmował:

– analizę poziomów emisji poszczególnych zanieczyszczeń gazowych w okresie od lutego 2006 do grudnia 2012 r.;

– badania zależności pomiędzy poziomami emisji poszczególnych zanieczysz- czeń;

– określono efekt wpływ pracy modułu SNCR na poziomy emisji zanieczyszczeń gazowych.

Przestawione wyniki stanowią podstawę dla projektu badawczego zakładającego opracowanie katalizatora do oczyszczania gazów odlotowych ze źródeł stacjo- narnych (pieców obrotowych). W projekcie tym zakłada się opracowanie roz- wiązania hybrydowego układu katalitycznego działającego w warunkach wysokiej temperatury i zapylenia pod ciśnieniem atmosferycznym.

T e m a t: 3NS36C12

WIESŁAW KURDOWSKI, ALEKSANDRA BOCHENEK Wpływ bromu na syntezę krzemianu trójwapniowego

(8 s., 6 fot., 9 wykr., 1 tab.); maszyn.: ICiMB, Oddział SiMB, Kraków

(5)

Celem pracy były badania wpływu bromu na syntezę krzemianu trójwapniowe- go. Zbadano mieszaniny złożone z węglanu wapnia, pyłu krzemionkowego oraz bromku wapnia. Wykorzystano mikroskopię wysokotemperaturową, termiczną i termograwimetryczną analizę różnicową oraz elektronową mikroskopię skanin- gową, wyposażoną w analizator rentgenowski. Stwierdzono powstawanie fazy ciekłej w temperaturze ok. 600°C oraz ok. 900°C. Dodatek bromku wapnia przyspiesza powstawanie krzemianu dwuwapniowego. Obok tej fazy w układzie trójskładnikowym CaO-SiO₂-CaBr₂ powstaje bromokrzemian wapnia.

T e m a t: 3NS37C12

WIESŁAW KURDOWSKI, ALEKSANDRA BOCHENEK

Wpływ dużych zawartości cynku w klinkierze na właściwości cementu por- tlandzkiego

(8 s., 3 wykr., 5 tab., bibl. poz. 15); maszyn.: ICiMB, Oddział SiMB, Kraków Fazę cynkową Ca₃ZnAl₄O₁₀ uzyskaną w laboratorium dodawano do przemysło- wego cementu portlandzkiego i cementu żużlowego bez gipsu, uzyskanego w laboratorium i zbadano właściwości tych cementów. Badania wykazały, że dodatek fazy cynkowej nie wpłynął na właściwości przemysłowego cementu portlandzkiego, jeżeli zawartość cynku w cemencie nie przekraczała 1%. Większy dodatek, wynoszący 2% Zn w cemencie, wywołał szybkie wiązanie, spowodowane krystalizacją ettringitu. Równocześnie wczesna wytrzymałość cementu uległa zmniejszeniu, jednak po 28 dniach różniła się ona nieznacznie od wzorca.

Ca₃ZnAl₄O₁₀ dodawane do cementu żużlowego spowodowało bardzo szybkie wiązanie, będące wynikiem krystalizacji uwodnionego glinianu wapniowego.

Dodatek fazy cynkowej odpowiadającej 2% Zn w cemencie spowodował znacz- ny spadek wytrzymałości do ok. 8 MPa po 7 dniach twardnienia i brak jej wzro- stu do 28 dni.

T e m a t: 3NS05B12

MARZENA NAJDUCHOWSKA, TADEUSZ KACICZAK, JERZY BALACHA

Wpływ warunków pielęgnacji na właściwości spoiwa epoksydowo-cemento- wego bez utwardzacza

(30 s., 1 fot., 1 rys., 17 wykr., 3 tab., bibl. poz. 18); maszyn.: ICiMB, Oddział SiMB, Kraków

(6)

W pracy podjęto próbę wytworzenia spoiwa PCC epoksydowo-cementowego bez utwardzacza oraz doboru warunków dojrzewania, które zapewnią korzystne właściwości wyrobu.

Badania wykazały, że w wyniku modyfikacji zapraw cementowych 10% dodatkiem żywicy epoksydowej oraz przez odpowiednie warunki dojrzewania można uzyskać korzystniejsze właściwości zapraw (wzrost wytrzymałości na zginanie, wzrost przyczepności do podłoża betonowego).

Spoiwa cementowo-epoksydowe stanowią jeden z nowych i bardzo obiecujących kierunków rozwoju technologii kompozytów polimerowo-cementowych. Oprócz względów praktycznych i technologicznych, szczególnie atrakcyjna jest tu moż- liwość wykorzystania tego rodzaju materiałów jako „samonaprawialnych”.

Ponadto, spoiwa polimerowo-cementowe zostały zaliczone do grupy zrówno- ważonych obiektów budowlanych. Stosowanie takich materiałów umożliwia minimalizację zużycia materii (ochrona zasobów), maksymalizację powtórnego wykorzystania elementów, renowację, ochronę środowiska i zdrowia człowieka oraz komfort użytkowania (jakość). Opracowana receptura spoiwa PCC na bazie cementu i żywicy epoksydowej pozwoli na rozszerzenie oferty wytwarzanych przez Instytut wyrobów.

T e m a t: 3NS06B12 JERZY BALACHA

Wpływ ilości i rodzaju wypełniacza na właściwości materiałów podkłado- wych z uwzględnieniem odporności na ścieranie powierzchni betonu, na któ- rej materiały zostały zaaplikowane jako posypka

(62 s., 8 fot., 4 wykr., 15 tab., bibl. poz. 31); maszyn.: ICiMB, Oddział SiMB, Kraków

Powszechnie wiadomo, że odporność na ścieranie materiałów na podkłady pod- łogowe mocno zależy od rodzaju wypełniacza. Z jego właściwościami związane są również cechy wytrzymałościowe. Producenci tego typu materiałów niechęt- nie dzielą się swoim doświadczeniem w zakresie kształtowania tych parametrów, niewiele też informacji na ten temat znajduje się w ogólnie dostępnej literaturze.

Projekt miał za zadanie ocenić rolę różnych wypełniaczy w kształtowaniu odpor- ności na ścieranie podkładów podłogowych.

Wyniki badań wskazują na silną zależność odporności na ścieranie podkładów podłogowych od rodzaju użytego materiału wypełniającego. Nie zawsze rodzaj materiału, którego obecność w materiale podkładowym jest podkreślana przez producenta, wpływa na polepszenie odporności na ścieranie, jednakże jego zastosowanie jest uzasadnione koniecznością uzyskania przez materiał odpowiednio wysokiej klasy w zakresie innej cechy, np. wytrzymałości na ściskanie.

(7)

T e m a t: 3NS08B12 ZDZISŁAW NAZIEMIEC

Badania nad możliwością zastosowania pras walcowych w procesach pro- dukcji kruszyw mineralnych

(25 s., 7 rys., 7 wykr., 2 tab., bibl. poz. 23); maszyn.: ICiMB, Oddział SiMB, Kraków

Prasy walcowe wysokociśnieniowe z uwagi na niską energochłonność znajdują zastosowanie w przeróbce rud metali, przemiałach klinkieru cementowego i prze- miałach kamienia wapiennego na mączki wapienne. W pracy przeanalizowano możliwość wykorzystania pras w procesach produkcji kruszyw. Na podstawie analizy procesu rozdrabniania w prasach walcowych określono rzeczywiste na- ciski występujące w warstwie rozdrabnianego materiału. Obliczenia teoretyczne porównano z wynikami pomiarów laboratoryjnych. Przeprowadzono próby rozdrabniania surowców skalnych w prasie walcowej laboratoryjnej i prasie prze- mysłowej. Dokonano oceny efektywności procesu rozdrabniania poprzez ocenę składu ziarnowego produktów i oznaczenie właściwości fizycznych produktów otrzymanych z prasy walcowej.

Z prasy walcowej można otrzymać produkt w postaci kruszywa wypełniającego, kruszywa drobnego i grubego. Energochłonność procesu rozdrabniania w prasie walcowej jest niska, na poziomie porównywalnym z pionowymi młynami rolo- wo-misowymi. Produkty rozdrabniania charakteryzują się stosunkowo dużym udziałem klas średnich, o foremnym kształcie ziaren. Prasy walcowe można stosować w procesach produkcji wypełniaczy i kruszyw drobnoziarnistych (np.

sorbentów, mączek gruboziarnistych). Do procesów produkcji kruszyw gruboziarnistych prasy nie są wskazane, z uwagi na zmiany w strukturze rozdrabnia- nych ziaren i ich niską odporność na rozdrabnianie. Kruszywa otrzymywane z kruszarek stożkowych i udarowych charakteryzują się zdecydowanie wyższym wskaźnikiem Los Angeles, niż kruszywa otrzymywane z pras walcowych.

T e m a t: 3NS38B12

ZDZISŁAW NAZIEMIEC

Weryfikacja metod badań i oceny reaktywności alkaicznej kruszyw krajo- wych

(16 s., 5 wykr., 7 tab.); maszyn.: ICiMB, Oddział SiMB, Kraków

Reaktywność alkaliczna kruszyw jest zjawiskiem złożonym i nie do końca roz- poznanym. W betonie reakcja może zachodzić pomiędzy alkaliami i kruszywa-

(8)

mi zawierającymi reaktywną krzemionkę (ASR), a rzadziej pomiędzy alkaliami i węglanami (ACR). W Unii Europejskiej reaktywność alkaliczna kruszyw jest badana i oceniana na podstawie zasad zawartych w normach krajowych.

Celem pracy było porównanie wyników badań reaktywności otrzymanych z róż- nych metod i ocena reaktywności wybranych kruszyw. Badaniom poddano kilka typowych krajowych kruszyw. Wykonano oznaczenia składu mineralnego oraz przeprowadzono badania według stosowanej w Polsce normy PN-91/B-06714/34 – Kruszywa mineralne. Badania. Oznaczenie reaktywności alkalicznej. Ponadto kruszywa poddano badaniom według metody opisanej w przygotowywanych nowych dokumentach z zakresu normalizacji europejskiej. Z uwagi na trwające obecnie długotrwałe analizy, porównanie wyników będzie możliwe po ich za- kończeniu.

T e m a t: 3NS09O12 STANISŁAW PŁOCICA

Udział w pracach europejskiej Grupy Jednostek Notyfikowanych w zakresie Dyrektywy 89/106/EWG wyroby budowlane (GNB-CPD/SG02)

(15 s.); maszyn.: ICiMB, Oddział SiMB, Kraków

Celem projektu dla Instytutu jako notyfikowanej jednostki w zakresie Dyrektywy 89/106/EWG dotyczącej wyrobów budowlanych (CPD) jest stały dostęp do wytycznych prowadzenia certyfikacji wyrobów budowlanych oraz współuczestnicze- nie w projektowaniu i aktualizacji tych wytycznych. Działania te mają zasadnicze znaczenie dla prawidłowego prowadzenia procesów certyfikacyjnych, a w konse- kwencji utrzymania statusu Instytutu jako jednostki notyfikowanej. Uczestnictwo w pracach GNB-CPD umożliwia współtworzenie wytycznych certyfikacyjnych i udział w opiniowaniu wytycznych horyzontalnych, a zarazem pozyskiwanie na bieżąco informacji wykorzystywanych przy prowadzeniu procesów certyfikacji i nadzoru w obszarze wyrobów budowlanych objętych normami zharmonizowa- nymi, przy zastosowaniu metod ogólnie uznanych przez europejskie jednostki certyfikujące zrzeszone w GNB-CPD, a w szczególności w SG02.

T e m a t: 3NS12O12 PIOTR ZAPOLSKI

Problem wpływu niklu, wanadu i arsenu na proces klinkieryzacji oraz wła- ściwości cementów

(9)

Celem projektu było zbadanie oddziaływania niklu, arsenu i wanadu wprowadza- nych z paliwami alternatywnymi i surowcami odpadowymi na proces produkcji klinkieru portlandzkiego oraz właściwości klinkierów i cementów produkowa- nych z wykorzystaniem tych materiałów. W ramach projektu dokonano przeglą- du literatury na ten temat. W świetle nowo pozyskanej wiedzy przeprowadzono analizę posiadanych wyników badań laboratoryjnych dotyczących wpływu niklu i wanadu, prowadzonych w ramach niniejszej pracy, na proces klinkieryzacji.

Przeprowadzona analiza wykazała, że niezależnie od ilości zawartego w pali- wach i/lub surowcach alternatywnych niklu, nie spowoduje on negatywnego oddziaływania na właściwości cementów, jego oddziaływanie można określić jako obojętne.

T e m a t: 3NS15K12

PAWEŁ PICHNIARCZYK, MIROSŁAW GNOIŃSKI, ADAM MATUSIEWICZ, PELAGIA LASKA-JÓZEFCZAK

Wpływ redukcyjnego oddziaływania siarczków zawartych w cementach na ich właściwości chemiczne i fizyczne

Badania miały na celu ustalenie wpływu zawartości siarczków na właściwości chemiczne i fizyczne cementu. Program prac obejmował przegląd literatury oraz analizę parametrów, na które może mieć wpływ zmienna zawartość siarczków (strata prażenia, zawartość siarki siarczanowej oraz siarczkowej), jak również przykładowe obliczenia niezbędne do skorygowania wyników analiz chemicznych wykonanych przy użyciu metody fluorescencji rentgenowskiej XRF.

W wyniku przeprowadzonych prac ustalono, że:

– stosowanie cementów żużlowych wiąże się ze zmniejszeniem ryzyka korozji siarczanowej i chlorkowej ze względu na większą szczelność betonu, a co za tym idzie, ograniczenie migracji jonów siarczanowych i chlorkowych;

– obecność siarczków w cemencie może powodować negatywne skutki na przy- kład tzw. kruchość wodorową, wywołującą osłabienie stali zbrojeniowej w betonie;

– badania zmian w składzie chemicznym cementów, prowadzone w odstępie jednego roku, wykazały stabilność chemiczną zawartych siarczków;

– pomimo kontaktu materiału próbek z powietrzem, nie zaobserwowano utle- niania siarczków do siarczanów, co mogłoby odbić się na zmianach czasów wiązania cementu.

(10)

Wyniki otrzymane z przeprowadzonych badań stanowią potwierdzenie stabilno- ści chemicznej cementów zawierających siarczki, nawet w przypadku ich dłu- giego przechowywania (1 rok), a opracowany aparat matematyczny dotyczący przeliczeń wyników analizy XFR będzie cenną wskazówką dla przemysłu bazu- jącego na tej metodzie badania składu chemicznego.

T e m a t: 3NS16K12

ALBIN GARBACIK, TOMASZ BARAN, PELAGIA LASKA-JÓZEFCZAK, AGNIESZKA DYBA

Weryfikacja oznaczania zawartości żużla w cementach metodą mikroskopo- wą z uwzględnieniem korekty chemicznej

(31 s. + zał. 24 s., 1 fot., 1 rys., 15 tab., bibl. poz. 22); maszyn.: ICiMB, Oddział SiMB, Kraków

Celem pracy było sprawdzenie obowiązującej metody oznaczania zawartości granulowanego żużla wielkopiecowego w cemencie metodą mikroskopową z uwzględnieniem korekty chemicznej. W stosunku do założeń normy, wahania jakości żużla dotyczące stopnia zeszklenia, składu chemicznego i miałkości pro- wadzą do dużych błędów w oznaczaniu tego składnika w cemencie. Rozwiązanie problemu pozwoli na miarodajne weryfikowanie zawartości żużla w cementach, deklarowanych przez producentów na podstawie nanogramów lub wskazań urzą- dzeń dozujących. Badania wykonane w ramach realizowanej pracy ukierunko- wano głównie na oznaczenie zawartości granulowanych żużli wielkopiecowych w cementach wieloskładnikowych metodą mikroskopii optycznej, z uwzględnie- niem korekty chemicznej.

Wyniki badań pozwalają na sformułowanie następujących wniosków:

– Przy wspólnym mieleniu składników cementu: klinkieru portlandzkiego, gipsu i żużla, metoda mikroskopowo-chemiczna zgodnie z normą PN-B-19707, za- łącznik B, nie nadaje się do weryfikacji zawartości żużla w cemencie hutniczym CEM III/A i powoduje zaniżenie zawartości żużla w cemencie od 13% nawet do 34% (cement z żużlem B).

– Zdecydowanie lepsze wyniki uzyskujemy tylko po określeniu zawartości żużla metodą mikroskopową, bez korekty chemicznej. Z wyjątkiem żużla B, obserwujemy w tym przypadku tendencje zawyżającą do 13% zawartość żużla w cemencie mielonym.

– Lepsze sprawdzenie się metody mikroskopowo-chemicznej obserwujemy w przypadku cementów hutniczych CEM III/A, otrzymanych na drodze wspól- nego mieszania zmielonych składników cementu: żużla i klinkieru portlandzkie-

(11)

go. W tym przypadku, z wyjątkiem cementu mieszanego z żużlem B, wyniki mieszczą się w przedziale 53–65%, z błędem ±7%.

– Dobrą weryfikację metody mikroskopowo-chemicznej obserwujemy w przypadku cementu CEM II/A-S oraz cementu CEM II/B-S.

– W przypadku cementu CEM II/B-S wyniki mieszczą się w przedziale 28–32%, z błędem ±2%.

– W przypadku cementu CEM II/A-S wyniki mieszczą się w przedziale 17–22%, z błędem ±7%. Należy jednak zauważyć, że określenie zawartości żużla dla cementu CEM II/A-S, zawierającego 15% żużla, bardzo dobrze się sprawdza tylko metodą mikroskopową bez korekty chemicznej, gdzie wyniki zawartości żużli w cementach dokładnie się pokrywają ze składami cementów CEM II/A-S.

T e m a t: 3NS18G12 MICHAŁ WIECZOREK

Wdrożenie symulacyjnej metody badania odporności systemów ociepleń na działanie czynników atmosferycznych na próbkach wielkogabarytowych (26 s. + zał. 6 s., 3 fot., 1 rys., 4 wykr., 2 tab., bibl. poz. 6); maszyn.: ICiMB, Oddział SiMB, Kraków

Zgodnie z wymaganiami dyrektywy budowlanej obiekty budowlane muszą być projektowane i wykonywane w taki sposób, by spełniały wymagania dotyczą- ce higieny, zdrowia i środowiska. W odniesieniu do ścian zewnętrznych na- leży uwzględnić dwa wymagania dotyczące wilgotności: zabezpieczenie przed wnikaniem wilgotności z zewnątrz oraz uniknięcie kondensacji na powierzch- niach wewnętrznych i kondensacji wewnętrznej. Celem pracy było wdrożenie w Zakładzie Gipsu i Chemii Budowlanej symulacyjnej metody badania odporno- ści systemów ociepleń na działanie czynników atmosferycznych. Analiza przy- czynowo-skutkowa wad, usterek oraz uszkodzeń pozwoli na wyciągniecie wielu wniosków praktycznych dotyczących projektowania, wykonawstwa i użytkowa- nia ociepleń wykonanych techniką BSO.

Przedmiot badań stanowiły kompletne zestawy wyrobów stosowanych w bezspoinowym systemie ocieplania ścian budynków z zastosowaniem styropianu jako warstwy izolacyjnej z tynkami na spoiwie akrylowym i silikonowym. Wykonano badania systemów ociepleniowych poprzez zaaplikowane ich na wielkogabaryto- wej ściance badawczej i poddanie działaniu zmiennych czynników cieplno-wil- gotnościowych. Następnie określono wpływ składu warstwy zbrojonej oraz warstwy wierzchniej na właściwości użytkowe systemu ociepleń, takie jak: udarność oraz przyczepność do podłoża.

(12)

T e m a t: 3NS21G12

PAWEŁ PICHNIARCZYK, KLAUDIUSZ BORKOWICZ Wpływ metylocelulozy na hydratację cementu portlandzkiego

Celem prowadzonych prac była ocena wpływu dodatku hydroksypropylomety- locelulozy (HPMC) o lepkości wynoszącej odpowiednio 40 i 70 paskalosekund na przebieg procesu hydratacji alitu oraz glinianu trójwapniowego. Prowadzone w 2012 r. w tym kierunku prace były kontynuacją badań wykonanych rok wcze- śniej w ramach pracy statutowej oznaczonej symbolem 3NS36Z11. Badania obejmowały przygotowanie wielu próbek faz klinkierowych, zarówno czystych, stanowiących odnośnik do otrzymanych wyników, jak i próbek zawierających dodatek eterów celulozy o lepkości 40 i 70 Pa∙s, próbek zawierających dodatek gipsu dwuwodnego oraz próbek z dodatkiem zarówno metylocelulozy, jak i dwuwodnego siarczanu wapnia, tak aby wybrane i przygotowane próbki stanowiły jak najdokładniejsze odzwierciedlenie materiałów biorących udział w procesie hydratacji cementu. Przygotowane próby, po przeprowadzeniu kontrolowanej hydratacji o określonym czasie trwania, przebadano z wykorzystaniem dyfrak- tometrii rentgenowskiej. Najciekawsze próby poddano badaniom przy użyciu elektronowego mikroskopu skaningowego.

Otrzymane wyniki analiz RTG oraz wyniki badań mikroskopii skaningowej nie tylko potwierdziły determinującą rolę glinianu trójwapniowego w procesie hydratacji klinkieru portlandzkiego, ale przede wszystkim potwierdzają założenia o powstającym, w obecności gipsu i metylocelulozy procesie hydratacji C₃A, monosiarczanie, który tworzy się równolegle do ettringitu, jednocześnie znacznie hamując jego przyrost. Uzyskane wyniki zostaną wykorzystane nie tylko w publikacjach naukowych, w tym w czasopismach znajdujących się na liście filadelfijskiej, lecz stanowią również integralną część przyszłej rozprawy habi- litacyjnej.

T e m a t: 3NS41G12

MAŁGORZATA NIZIURSKA, MICHAŁ WIECZOREK

Badania zapalności wyrobów budowlanych oraz reakcji na ogień metodą SBI i płyty promienującej

(19 s. + zał. 8 s., 5 fot.); maszyn.: ICiMB, Oddział SiMB, Kraków

(13)

Celem realizacji założonego program badawczego było wdrożenie metod badawczych obejmujących badania zapalności i reakcji na ogień wyrobów budowlanych poddanych działaniu pojedynczego płonącego przedmiotu oraz me- todą płyty promieniującej. Zgodnie z zapisami normy kwalifikacyjnej PN-EN 13501-1 potencjalny udział wyrobu w rozwoju pożaru zależy w dużym stopniu od jego końcowego zastosowania w konstrukcji. Dlatego wyrób powinien być badany zarówno jako składnik niezależny oraz po wbudowaniu w konstrukcję obiektu. Celem realizowanego tematu było opracowanie procedury jednolitego sposobu klasyfikacji wyrobu na podstawie wyników uzyskanych z badań reakcji na ogień.

Przedmiot badań stanowiły wyprawy tynkarskie, płyty gipsowo-kartonowe, kompletne zestawy wyrobów stosowanych w bezspoinowym systemie ocieplania ścian budynków z zastosowaniem styropianu jako warstwy izolacyjnej oraz wylewki samopoziomujące. Określono wpływ poszczególnych składników wy- robów na klasyfikację w zakresie reakcję na ogień, wydzielanie dymu oraz po- jawianie się płonących kropli i odpadów.

T e m a t: 3NS42G12

MAŁGORZATA NIZIURSKA

Wpływ wybranych dodatków modyfikujących na proces hydratacji spoiwa dwuskładnikowego: cementu portlandzkiego i cementu glinowego

Przedmiotem pracy było określenie wpływu wybranych dodatków modyfiku- jących na proces hydratacji i właściwości zapraw uzyskanych na bazie spoiwa złożonego z mieszaniny cementu portlandzkiego i cementu glinowego. Dodatki przyspieszające wiązanie i twardnienie cementu glinowego są powszechnie sto- sowane przy produkcji zapraw budowlanych. Uzyskanie zapraw budowlanych specjalnego przeznaczenia, np. zapraw klejowych szybkowiążących, dla któ- rych wymagana jest przyczepność do podłoża oraz do płytek ceramicznych na poziomie min. 0,5 MPa po 6 h od zarobienia z wodą, wymaga zastosowania mieszaniny tych dwóch cementów oraz odpowiedniego doboru ilości dodatków modyfikujących.

W ramach realizacji pierwszego etapu pracy przeprowadzono badania wytrzy- małości zapraw z cementu glinowego z dodatkiem różnych ilości węglanu litu.

Badania potwierdziły wpływ węglanu litu na przyspieszenie procesu hydratacji cementu glinowego. Dotyczy to jednakże tylko początkowego okresu hydratacji.

W późniejszym czasie (już po 24 h) dodatek węglanu litu powoduje obniże-

(14)

nie wytrzymałości zapraw. Najwyższą wytrzymałością po 24 h charakteryzują się próbki zapraw bez dodatku węglanu litu. W przypadku próbek z dodatkiem Li₂CO₃wytrzymałość po 24 h spada wraz ze wzrostem ilości dodatku.

W oparciu o wyniki przeprowadzonych badań można stwierdzić, że węglan litu jest skutecznym aktywatorem hydratacji w pierwszych godzinach od wymiesza- nia z wodą, co może być wykorzystywane do przyspieszania narastania właści- wości mechanicznych zapraw, takich jak np. zaprawy klejowe do płytek.

T e m a t: 3NS34T12

ELŻBIETA ŻELAZOWSKA, PAWEŁ PICHNIARCZYK, JÓZEF ZAWIŁA, SEBASTIAN SACHA, JOANNA RYBICKA-ŁADA, SŁAWOMIR PABIAN Badania nad technologią wytwarzania materiałów podsadzkowych (propan- tów) stosowanych przy wydobyciu gazu łupkowego

(92 s., 47 rys., 9 tab., poz. bibl. 35); maszyn.: ICiMB, Oddział SiMB, Kraków W ostatnich kilku latach Polska podjęła intensywne prace ukierunkowane na roz- poczęcie przemysłowej eksploatacji własnych złóż gazu łupkowego. Możliwość eksploatacji tych złóż wiąże się z rozwojem technologii wykorzystujących szcze- linowanie hydrauliczne, przy którym stosuje się propanty ceramiczne, aktualnie produkowane tylko w Chinach i USA. Zwiększa to ich koszt i pogarsza dostęp- ność, co powoduje konieczność uruchomienia krajowej produkcji propantów. Dla przygotowanie tej produkcji istnieje konieczność podjęcia prac badawczych w celu opracowania własnej technologii, gdyż zagraniczne są chronione patentami.

Przedmiotem zadania badawczego było opracowanie składów chemicznych i surowcowych, dobór warunków i przeprowadzenie prób obróbki mechano- -chemicznej i termicznej zestawów surowcowych. Na podstawie wyników prób w skali laboratoryjnej, opracowano procedurę i przeprowadzono próby otrzyma- nia metodą granulowania wytypowanego propantu w skali 1/4 technicznej Badania otrzymanych spieków metodami skaningowej mikroskopii elektronowej SEM/EDS oraz analizy rentgenowskiej XRD, a także badania gęstości i wytrzy- małości na zgniatanie potwierdziły, że w oparciu o opracowane zestawy przy zastosowaniu wypracowanej obróbki mechano-chemicznej i termicznej, moż- liwe jest uzyskanie propantów ceramicznych, o korzystnym składzie fazowym i wysokiej odporności mechanicznej. Potwierdzony w wyniku niniejszej pracy korzystny wpływ zawartości perlitu w zestawach surowcowych propantów ceramicznych stwarza możliwość poszerzenia zakresu stosowania tego surowca.

Wyniki niniejszej pracy mogą być wykorzystane jako podstawy technologii wytwarzania propantów stosowanych w procesie wydobycia gazu łupkowego.

(15)

Technologią taką i uruchomieniem produkcji propantów ceramicznych w Polsce, na potrzeby własne, a możliwie też innych krajów europejskich, wobec deficytu propantów w Europie, zainteresowanych jest wiele podmiotów gospodarczych.

T e m a t: 3NS35T12

ELŻBIETA ŻELAZOWSKA, SEBASTIAN SACHA

Opracowanie i optymalizacja składu lekkich kruszyw pod kątem zastosowa- nia w przemyśle materiałów budowlanych

(119 s., 75 rys., 13 tab., poz. bibl. 57); maszyn.: ICiMB, Oddział SiMB, Kraków

Realizacja niniejszego tematu została podjęta w związku z korzystnymi wynikami wstępnych prac realizowanych w 2011 r. i stanowi kontynuację rozpoczętych badań właściwości użytkowych lekkich porowatych kruszyw szklano-krystalicznych na bazie perlitu.

Celem pracy było opracowanie lekkich materiałów szklano-krystalicznych dla budownictwa, opartych na zastosowaniu surowców naturalnych o stosunkowo dużej dostępności i niepełnym wykorzystaniu, jak np. surowiec perlitowy czy bazalt. W ramach niniejszego projektu opracowano i z pozytywnymi rezultatami przeprowadzono próby otrzymywania nowych materiałów o charakterze lekkich kruszyw szklano-krystalicznych na bazie perlitu z udziałem innych surowców o znanym korzystnym wpływie na właściwości użytkowe, takich jak węglan i siarczan baru, kaolin, margiel, bazalt, glina, wodorotlenek i tlenek glinu, wy- korzystując proces krystalizacji i spieniania podczas obróbki termicznej w tem- peraturach z zakresu 900–1000°C. Prace badawcze były prowadzone w skali laboratoryjnej i dotyczyły nowych zmodyfikowanych składów, natomiast badania właściwości użytkowych dotyczyły partii wybranego kruszywa otrzymanej w skali 1/2 technicznej i miały na celu sprawdzenie wpływu i zachowania kruszywa w przewidywanych zastosowaniach praktycznych, tj. jako wypełniaczy dla mas betonowych i gipsowych.

Uzyskane pozytywne wyniki badań składu, struktury i morfologii oraz właści- wości użytkowych wskazują na celowość dalszej kontynuacji badań pod kątem wykorzystania w znacznie większym stopniu unikatowych właściwości perlitu oraz poszerzenia asortymentu syntetycznych kruszyw dla budownictwa i zwięk- szenie konkurencyjności na rynku krajowym i rynkach co najmniej europejskich.

Ponadto opracowane kruszywa mogą być produkowane bezodpadowo.

(16)

Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych