De Substituten van het cement - 9/3/2005 - de Binnenlandse Buitenkant van het Huis

De Substituten van het cement

De bijproducten van andere productie of de elektrische producerende processen kunnen voor cement worden gesubstitueerd

Het produceren van cement gebruikt heel wat energie, zo vindend een afvalprodukt dat voor cement kan substitueren goede milieusteek houdt. Volgens het MilieuNieuws dat van de Bouw (EBN), wordt zo veel broeikasgas gecre?ërd producerend het portlandcement in de V.S. wordt gebruikt zoals in werking stellend 22 miljoen compacte auto's. Bovendien jaarlijks gebruikt de invoer van de V.S. ongeveer 20% van de 100 miljoen metrische tonnen (ton) cement het, toevoegend aan zijn kosten en verspillend meer energie. De brandende steenkool om stroom te maken leidt heel wat afval „tot vliegas,“ en een kleinere hoeveelheid slakken wordt gecre?ërd wanneer het produceren van ijzer in hoogovens. De vliegas van de steenkool, de hoogovenslakken en andere minerale toevoegsels kunnen voor cement in concrete mengelingen voor gebouwen substitueren, besparend energie, wegdoend een afvalprodukt, verbeterend de kwaliteit van het beton, en drukkend kosten. De substituten van het cement zouden van concrete additieven, zoals plastificeermiddelen en de agenten van het luchtmeevoeren moeten worden onderscheiden; en van gezamenlijke substituten, zoals grondglas of gemalen schrootrubber.

Types van de Substituten van het Cement

De vliegas is één van de bijproducten van het branden van steenkool om stroom tot stand te brengen. Tweederden 55 miljoen die ton vliegas in de V.S. in 1999 wordt werden verzonden naar afvalstapels, met slechts 9 miljoen die ton wordt gebruikt veroorzaakt om concreet te maken. De koolstofinhoud van vliegas is een belangrijke zorg. De vliegas van de klasse C, de meesten waarvan in het westen van bruinkoolsteenkool wordt geproduceerd, bevat weinig koolstof. Nochtans, bevat de vliegas van de Klasse F, hoofdzakelijk uit antraciet en vette kolen wordt geproduceerd, significante hoeveelheden koolstof die. Het materiaal van de klasse C en van de Klasse F verschilt ook van elkaar en van bron aan bron met betrekking tot sterkte, tarief van sterkteaanwinst, kleur en weatherability. Het verzekeren van een verenigbare levering is een zorg onder concrete leveranciers.

De slakken zijn een bijproduct van productie van zowel ijzer als staal, en de slakken van het grondijzer van hoogovens kunnen voor het maken worden gebruikt concreet. Ongeveer 12.4 miljoen ton hoogovenslakken werd gebruikt in de V.S. in 1999, van wie 2 miljoen ton in beton werd gebruikt. Bovendien werd nog eens 1.1 miljoen ton ingevoerd voor gebruik door de bouwnijverheid. Omdat de vraag naar het product toeneemt terwijl de levering valt, komen de nieuwe malende installaties online om ingevoerde slakken te verwerken. De toegevoegde die energie aan schip wordt gebruikt en maalt de slakken maakt tot het enigszins minder energy-saving dan vliegas, maar veel dan beter portlandcement.

Damp van het kiezelzuur was eens een goedkoop afvalprodukt; maar de hoge vraag heeft tot het die een high-cost toevoegsel gemaakt, hoofdzakelijk voor bruggen en andere structuren wordt gebruikt waar de hoogste verweringsprestaties en met hoge weerstand nodig zijn. Het beton van kiezelzuurdamp is wordt gemaakt duur, echter, niet alleen wegens de materiële kosten, maar omdat de poederachtige fijnheid van de damp het hard aan handvat dat maakt. Het wordt vaak v3o3or gebruik omgezet in een dunne modder.

De de schilas van de rijst, zolang de kwaliteit wordt gecontroleerd, is een ander materiaal dat kan worden gebruikt om cement te vervangen. Tot dusver, blijft zijn gebruik in het laboratoriumstadium, hoewel een verenigbaar-kwaliteitsas nodig voor beton bij AgroSilica, Inc. in Meer Charles, La beschikbaar is.

De langzame Aanwinst van de Sterkte

In verschillende mate, het werk van cementsubstituten op twee manieren. Eerst, hydrateren zij en genezen als portlandcement. Tweede zijn zij „pozzolans,“ verstrekkend kiezelzuur dat met gehydrateerde kalk, een ongewenst bijproduct van het concrete genezen reageert. De slakken van de hoogoven zijn de meesten als portlandcement en het minst als pozzolan. De vliegas van de klasse F is de meesten als pozzolan, met de vliegas van de Klasse C tussen. Terwijl sterker en duurzamer uiteindelijk, vergt het meer tijd voor pozzolans om sterkte te bereiken dan het portlandcement doet. Voor de meeste bouwdoeleinden, is de hoge vroege sterkte zeer wenselijk omdat het het snellere beëindigen van plakken en vroegere verwijdering van vormen toestaat. Het verminderen van de hoeveelheid water, voor een deel, kan langzame sterkteaanwinst compenseren. De onderzoekers hebben beton in het laboratorium van hoog-percentages van cementsubstituut door de waterinhoud drastisch te verminderen en „superplasticizers“ toe te voegen om de vereiste ineenstorting te handhaven gemaakt, maar dergelijke mengelingen zijn nog niet gemeenschappelijk en kunnen duur zijn. De mengelingen met 15% tot 25% vliegas, en de enigszins hogere percentages van slakken, kunnen in huis-bouwt worden gebruikt met slechts het bescheiden vertragen van sterkteaanwinst. De hogere percentages kunnen in positie worden gebruikt, waar de hoge vroege sterkte typisch niet belangrijk is. Precasters en de concrete producenten van de metselwerk (CMU)eenheid kunnen nauwkeurige controle van de mengeling handhaven, en meer toevoegsel gebruiken. Nochtans, vereisen zij hoge vroege sterkte voor snel hergebruik van vormen, zodat heeft het geprefabriceerde beton zelden hoge percentages cementsubstituten.

Het Meevoeren van de lucht en de Inhoud van de Koolstof

Wat die vliegas, in het bijzonder het grootste deel van de vliegas van de Klasse F in het oosten wordt gebruikt, bevat hoge niveaus van koolstof (onverbrande steenkooldeeltjes als gevolg van de laag-temperatuur „laag-NOx die“ die luchtkwaliteit verbetert branden). De deeltjes van de koolstof absorberen de zeepachtige die air-entraining chemische producten worden gebruikt om koude weerprestaties te verbeteren, en op deze wijze de luchtinhoud onvoorspelbaar te maken. Dit probleem heeft sommige noordelijke leveranciers tot het toevoegsel van substituutslakken voor vliegas geleid, aangezien de slakken geen koolstof bevatten. De vliegasindustrie pakt dit probleem door high-carbon vliegas aan te verwerken om het grootste deel van de koolstof te verwijderen. Niet verwant aan koolstof, concreet met minerale toevoegsels kan meer air-entraining chemische producten vereisen om freeze-thaw bescherming te verzekeren, omdat de kleine deeltjes deze mineralen leegten in het beton kunnen vullen dat anders luchtbellen zou zijn.

Sterkte

De sterkte wordt verbeterd door de substitutie van sommige minerale toevoegsels voor portlandcement. De vliegas en de slakken van de klasse C verbeteren sterkte meer dan flyash van de Klasse F. In toepassingen waar met hoge weerstand kritiek is (zoals high-rise gebouwen) de kiezelzuurdamp is het cementsubstituut van keus, die in samenpersende sterke punten van 15.000 psi resulteren en hoger.

Kleur

De vliegasresultaten van de klasse C in een bleekgeel-gekleurd beton; De klasse F is een donkerder grijs. Het beton van slakken is lichter in kleur met hoog reflectievermogen. Tijdens het genezen, vorm beton slakken kan het blauwgroene vlekken tonen, genoemd „groen makend.“ Nochtans, is de kleur gewoonlijk gegaan van de oppervlakte in een week. Zijn verdwijning hangt bij de oxydatie af, zodat wordt het slakkencement niet geadviseerd voor zwembaden.

Weatherability

Er zijn drie weatherability voorwaarden die de cementsubstituten helpen verminderen:

Doordringbaarheid en chloride-Veroorzaakte Corrosie: De ontijzelende zouten kunnen door poriën in het beton migreren, de passieve beschermende laag opsplitsen rond resteel, en corrosie veroorzaken die tot afsplintering leidt. De pozzolanic actie van cementsubstituten verwijdert het calciumhydroxyde dat concrete permeabel maakt, en is daarom hoogst - wenselijk in rijwegen. Een hoog die percentage van vliegas wordt niet voor plakken geadviseerd en bedekken aan het weer wegens het bestrooien en het schrapen van de oppervlakte worden blootgesteld.

De Reactie van het alkali-kiezelzuur (ASR): De complexen van het hoog-kiezelzuur en het hoog-alkalicement (dat gemeenschappelijker wordt) kunnen tot ASR leiden, die interne uitbreiding en het craqueleren van beton veroorzaakt. De substituten van het cement, vooral slakken, verwijderen de alkaliteit door pozzolanic actie. De vliegas van de klasse C vari?ërt in deze capaciteit, terwijl de vliegas van de Klasse F zeer efficiënt is.

De Aanval van het sulfaat: Het beton met 60% of meer die slakken wordt is zeer efficiënt in het verlichten van aanval door sulfaten, in wat dor gronden, zeewater en afvalwater wordt gevonden gemaakt dat. De pozzolanic actie van vliegas draagt ook tot sulfaatweerstand bij.

Hoewel de Federale overheid en de zware bouwnijverheid cementsubstituten voor decennia hebben gebruikt, en zij zich op hen voor speciale situaties baseren, zijn de wooncontractanten minder vertrouwd met hun gebruik. Aangezien de vliegasindustrie processen ontwikkelt om koolstof te verwijderen, zullen de variaties in de samenstelling van vliegas minder belangrijk worden en zullen zijn gebruik aanmoedigen. De levering van de hoogovenslakken van de V.S. daalt en de vraag groeit, zodat hangt de toekomstige groei in zijn gebruik van de invoer af. De damp van het kiezelzuur blijft duur en moeilijk te behandelen, en de de schilas van de Rijst en andere potentiële substituten worden nog niet op de markt gebracht.

	Alle cementsubstituten hebben het dubbele voordeel om energie-intensief portlandcement, en te vervangen van het gebruiken van materiaal dat anders landfilled zou zijn.
	De sterkte wordt verbeterd door de substitutie van sommige minerale toevoegsels voor portlandcement. De vliegas en de slakken van de klasse C verbeteren sterkte meer dan flyash van de Klasse F. In toepassingen waar met hoge weerstand kritiek is (zoals high-rise gebouwen) de kiezelzuurdamp is het cementsubstituut van keus, die in samenpersende sterke punten van 15.000 psi resulteren en hoger.

De concreetste vliegas van de leveranciersvoorraad of of slakken of allebei, typisch in afzonderlijke silo's toestaan mengend met portlandcement in diverse percentages. Ook beschikbaar is het vooraf gemengde cement met een specifiek percentage van portlandcement en cementsubstituut. Het vooraf gemengde cement heeft het voordeel van gecontroleerde kwaliteit, maar grensflexibiliteit in mengelingsontwerp. De de schilas van de rijst is niet in de handel verkrijgbaar als cementsubstituut.

Het beton met 100% kiezelzuurdamp kan wordt gemaakt 2-3 keer kosten de normale prijs die. Het vervoer van de grond heft ook de prijs van substituten op, zodat worden zij typisch gebruikt binnen 50 mijlen van een bron.

Niet Toepasselijk

Er zijn geen regelgevende codebarrières aan het gebruik van concrete substituten die gelijke of betere prestaties dan portlandcement verstrekken. De primaire prescriptieve Normen ASTM voor cementsubstituten zijn:

ASTM C618-01 „StandaardSpecificatie voor de Vliegas van de Steenkool En Ruwe of Gecalcineerde Natuurlijke Pozzolan voor Gebruik als Mineraal Toevoegsel in Beton“ is de specificatie die steenkoolvliegas en ruwe of gecalcineerde natuurlijke pozzolan voor gebruik als mineraal toevoegsel in beton behandelt.

ASTM C595-02a „StandaardSpecificatie voor Gemengd Hydraulisch Cement“ is de specificatie behandelend vijf klassen van gemengd hydraulisch cement voor zowel algemene als speciale toepassingen, die slakken of pozzolan, of allebei gebruiken, met portlandcement, of portlandcementclinker of slakken met kalk.

De primaire op prestaties-gebaseerde Norm ASTM voor cement is:

ASTM C1157-02 de „StandaardSpecificatie van Prestaties voor Hydraulisch Cement“ is een prestatiesspecificatie behandelend hydraulisch cement voor zowel algemene als speciale toepassingen. Er zijn geen beperkingen op de samenstelling van het cement of zijn constituenten. De specificatie classificeert cement door type op specifieke eisen ten aanzien van algemeen gebruik, hoge vroege sterkte, weerstand tegen aanval door sulfaten wordt gebaseerd, hitte van hydratie, en lage reactiviteit met alkali-reactieve complexen dat.

Niet Toepasselijk

De substituten van het cement zouden aan het beton samen met portlandcement, eerder dan toegevoegd aan de grondstoffen (om het energieverlies te vermijden in het opnieuw verwarmen van het substituut tijdens cementproductie) moeten worden toegevoegd. De meeste substituten worden opgeslagen in afzonderlijke silo's bij de concrete installatie en aan partijen zoals gevraagd toegevoegd. Het beton van een mengsel van portlandcement en 15% tot 25% cementsubstituten wordt gemaakt heeft bruikbaarheid die verbeterd. De hogere percentages met lagere waterinhoud verminderen bruikbaarheid en vereisen de toevoeging van superplasticizers om een uitvoerbare ineenstorting te handhaven, die de kosten opheffen. De substituten van het cement zijn in algemeen gebruikt binnen geprefabriceerd beton, met inbegrip van concrete metselwerkeenheden (cmu) en geluchte gesteriliseerde met autoclaaf concrete producten.

Niet Toepasselijk

Alle cementsubstituten hebben het dubbele voordeel om energie-intensief portlandcement, en te vervangen van het gebruiken van materiaal dat anders landfilled zou zijn. In het geval van hoogovenslakken, wordt één of ander afvalprodukt ingevoerd, enigszins verminderend zijn positief energieeffect. De kleine percentages van vliegas of slakken zullen concrete kosten door hoog-gekost portlandcement te vervangen drukken. Aangezien het percentage substituten toeneemt en inhoudsdalingen aan de aanwinst van de controlesterkte water, superplasticizer beginnen de additieven en de nauwkeurigere controle de kosten op te heffen.