Waste paper sludge ash and ground granulated blast furnace slag as binder in concrete

Abstract

The aim of the research was to develop an economic binder from waste products that could have applications in the production of concrete. Portland cement (PC) production is a very high-energy intensive process that also involves significant environmental damage with respect to CO2 production and raw material acquisition. This paper investigates workability and strength of concrete made with different proportions of waste paper sludge ash (WSA) and ground granulated blast-furnace slag (GGBS) as binder, at two w/b rations: 0,5 and 0,4. Specimens were tested unconfined compressive strength after 1, 7, 28 and 90 days of curing. The results obtained show that 28 days strength varies between 15-21 MPa, and the general trend of strength development with increasing WSA content has the shape of an inverse parabola, where the highest 28 days and 90 day strengths are achieve by concrete with a mix composition of 50 : 50 at both w/b ratios.

Darbo tikslas buvo ištirti naujos rišamosios medžiagos panaudojimo betonų gamybai galimybes. Rišamoji medžiaga susidėjo iš pelenų (WSA), gautų sudeginus popieriaus atliekų šlamą ir malto granuliuoto aukštakrosnių šlako (GGBS). Pasirinktos tokios rišamosios medžiagos kompozicijos: WSA santykis su GGBS - 30:70; 40:60; 50:50; 60:40 ir 70:30. Betono mišiniuose (rišamoji medžiaga, stambusis ir smulkusis užpildai, superplastiklis, vanduo) vandens ir rišamosios medžiagos santykis buvo 0,5 ir 0,4. Ištirta superplastiklio įtaka visų kompozicijų mišinių klojamumui. Siekiant nustatyti rišamosios medžiagos įtaką betono stiprumui, buvo atlikti eksperimentai su dešimčia skirtingų betono mišinio kompozicijų. Iš parinktų betono mišinio kompozicijų buvo paruošti bandiniai, kurie po I, 7, 28 ir 90 parų kietėjimo natūraliomis sąlygomis buvo išbandyti nustatant jų stiprį gniuždant. Didžiausias stipris buvo bandinių, pagamintų iš misinių, kuriuose rišamosios medžiagos sudėtis buvo: 50% pelenų ir 50% šlako. Naudojant šią rišamąją medžiagą geriausi rezultatai gauti imant abu vandens ir rišamosios medžiagos santykius (0,5 ir 0,4).