Cementbetonio modifikavimas medienos biokuro lakiaisiais pelenais

Abstract

Cementbetonio gamyba yra susijusi su nemažomis energijos sąnaudomis. Energija vartojama ruošiant žaliavas, gaminant rišamąsias medžiagas, gaminius ir juos transportuojant. Gaminant cementą išsiskiria didelis kiekis CO2. Šiuo metu CO2 emisijos mažinimas cemento gamyboje yra viena iš prioritetinių krypčių Europos Sąjungoje ir visame pasaulyje. Todėl aktuali problema – cemento kiekio mažinimas cementbetonyje. Šiame darbe siekiama dalį cemento cementbetonyje pakeisti medienos biokuro lakiaisiais pelenais, taip pat nagrinėjamos taip modifikuoto cemetbetonio fizikinės ir mechaninės savybės. Disertacijoje nagrinėjami medienos biokuro lakieji pelenai (MBLP), jų naudojimo galimybės cementbetonyje ir sprendžiami keli pagrindiniai uždaviniai: ištirti sijotų ir nesijotų medienos biokuro lakiųjų pelenų kiekio poveikį cementbetonio fizikinėms ir mechaninėms savybėms. Pagrindinė tyrimo tematika – medienos biokuro lakiųjų pelenų kiekio ir smulkumo įtaka cementbetonio savybėms. Disertaciją sudaro įvadas, trys skyriai, bendrosios išvados, naudotos literatūros ir autoriaus publikacijų disertacijos tema sąrašai. Įvadiniame skyriuje aptariama tiriamoji problema, darbo aktualumas, aprašomas tyrimų objektas, formuluojamas darbo tikslas bei uždaviniai, aprašoma tyrimų metodika, darbo mokslinis naujumas, darbo rezultatų praktinė reikšmė, ginamieji teiginiai. Įvado pabaigoje pateikiamos disertacijos tema autoriaus paskelbtos publikacijos ir pranešimai konferencijose, taip pat disertacijos struktūra. Pirmajame skyriuje atlikta literatūros nagrinėjama tema apžvalga. Analizuojami moksliniai tyrimai apie deginimo pelenus, aprašyti biokuro pelenų gavybos procesai. Šiame skyriuje aprašytas biokuro pelenų naudojimas cementbetonyje. Skyriaus pabaigoje formuluojamos išvados ir tikslinami disertacijos uždaviniai. Antrajame skyriuje aprašytos tyrimams naudotos medžiagos ir jų pagrindinės charakteristikos, pateiktos mišinių sudėtys ir aprašyta, kaip buvo formuoti bandiniai. Pateikti tyrimų metodai ir pristatyta laboratorinė įranga. Trečiajame skyriuje analizuojamos medienos biokuro lakiųjų pelenų savybės ir struktūra. Nagrinėjamos cementinio akmens ir cementbetonio fizikinės, mechaninės savybės. Pateikiami betono atsparumo šalčiui tyrimų rezultatai ir jų analizė. Taip pat pateikiami fizikinių ir mechaninių savybių pokyčiai modifikavus betoną. Disertacijos tema paskelbti šeši moksliniai straipsniai ir perskaityti keturi pranešimai Lietuvos ir kitų šalių konferencijose.

Concrete production is associated with considerable energy consumption. Energy is used in the production of raw materials, binder materials, and in their transportation. Cement manufacture is a massive source of CO2 to the atmosphere. The abatement of CO2 emission in cement industry is a priority axis in the European Union and worldwide. Therefore, solutions for mini-mising the amount of cement in cement concrete are sought. This research aims to replace a part of the cement by wood biofuel fly ash (hereinafter WBFA) in cement concrete and to analyse physical and mechanical properties of modified cement concrete. The doctoral thesis analyses the characteristics of wood biofuel fly ash and the possibilities of using thein in concrete manufacture. The main objectives are to test the effect of sieved and not sieved wood biofuel fly ash, and the amount of fly ash used as aggregate on physical and mechanical properties of concrete. The aim of the thesis is to find the technique for rational utilisation of wood biofuel fly ash in concrete manufacture. The doctoral thesis consists of three chapters, general conclusions, and the lists of literature references and author’s publications on the topic of the thesis. The introduction chapter discusses the research topic, the relevance of research, describes the object of the research, states the aim and objectives of the research, and describes the research methodology, the scientific nov-elty of the research, the practical value of research results and thesis statements. The introduction chapter ends with the list of author's publication and conference presentations on the topic of the doctoral thesis and the structure of the thesis. The first chapter covers the analysis of scientific literature. Scientific research on combustion ash is analysed, biofuel ash generation processes, and utilisation of biofuel ash in concrete is described in this chapter. The chapter ends with the formulation of conclusions and specified objectives of the thesis. The second chapter describes the materials used for experimental tests and their characteristics. Compositions of concrete mixes used in the tests and formation of specimens are detailed. Research methods used and laboratory instruments and equipment are specified. The third chapter analyses characteristics and structure of wood biofuel ash. Physical and mechanical properties of hardened cement paste and concrete are analysed in this chapter. Results and analysis of concrete resistance to freeze-thaw cycles are presented. Changes of physical and mechanical characteristics of modified concrete are presented. Six research articles were published and five presentations in scientific conferences in Lithuania and other countries were made on the topic of the doctoral thesis.