Budownictwo
Drogi
Energetyka
Geoinżynieria
Hydrotechnika
Inż. Bezwykopowa
Kolej
Mosty
Motoryzacja
Tunele
Wod-Kan
Poszukiwanie nowych rozwiązań konstrukcyjnych oraz chęć zmniejszenia wpływu na środowisko powoduje, że różne sektory przemysłu starają się łączyć swoje siły. W przemyśle energetycznym stosowane są turbiny wiatrowe, które po pewnym okresie eksploatacji generują problemy z bezpieczną dla środowiska utylizacją, ponieważ są wykonane głównie z kompozytu zbrojonego włóknami. W artykule przedstawiono proces projektowania i wykonania mieszanki betonowej z zastosowaniem cementu o obniżonej emisji CO2 i zbrojenia rozproszonego z recyklingu łopat turbin wiatrowych.
Projektowanie – założenia parametrów mieszanki i stwardniałego betonu
Zaprojektowana mieszanka betonowa miała spełniać standardowe wymagania specyfikacji technicznych dla betonu nawierzchniowego. Główny nacisk położono na parametry wytrzymałościowe, tj. wytrzymałość na ściskanie, zginanie i rozciąganie przy rozłupywaniu. Porównano wyniki badań mieszanki i stwardniałego betonu z receptur zarówno bez zbrojenia, jak i ze zbrojeniem z tradycyjnych włókien polipropylenowych i włókien węglowych o różnej długości pozyskanych z recyklingu turbin wiatrowych.
Surowce
W recepturach zastosowano cement portlandzki żużlowy CEM II/ B-S 42,5 N-NA, który jest cementem powszechnego użytku według PN-EN 197-1 oraz spełnia wymagania normy PN-B 19707 jako cement niskoalkaliczny (NA). Użycie tego cementu umożliwia redukcję śladu węglowego, gdyż emisja netto CO2 na 1 t wyprodukowanego cementu jest o 46% niższa niż w przypadku cementu CEM I o tej samej klasie wytrzymałości. Jako kruszywo drobne zastosowany został piasek naturalny 0/2. Kruszywo grube to grys granitowy o trzech frakcjach: 2/8, 8/16, 16/22. Parametry mieszanki wymagały zastosowania domieszki uplastyczniającej i napowietrzającej. Jako zbrojenia rozproszonego użyto trzech rodzajów włókien: polipropylenowego 24 mm, węglanowego < 40 mm i węglanowego > 50 mm, w trzech wariantach dozowania: 2 kg/m3, 6 kg/m3, 12 kg/ m3. Na rycinie 1 przedstawiono wykorzystane w badaniach włókna węglanowe o długości większej niż 50 mm i mniejszej niż 40 mm, natomiast na rycinie 2 włókna polipropylenowe o długości 24 mm.
Wykonanie zarobów próbnych
Wykonanych zostało dziewięć serii zarobów, w których mieszanka betonowa była badana pod kątem zawartości powietrza oraz konsystencji metodą Vebe. Próbki zagęszczano na stoliku wibracyjnym, a następnie zabezpieczone przed utratą wody pozostawały w formach przez 24 h. Po wyjęciu z form były pielęgnowane w komorze klimatycznej w temperaturze (20±2) oC i wilgotności względnej ≥ 95% do czasu badania.
Wyniki badań
Na rycinie 3 przedstawiono wartości średnie wytrzymałości na ściskanie wszystkich wykonanych próbek.
Na rycinie 4 przedstawiono wartości średnie wytrzymałości na zginanie wszystkich wykonanych próbek.
Na rycinie 5 przedstawiono wartości średnie wytrzymałości na rozciąganie przy rozłupywaniu wszystkich wykonanych próbek.
Podsumowanie i wnioski
Przeprowadzone badania laboratoryjne wykazały możliwość użycia włókien z recyklingu łopat turbin wiatrowych do produkcji betonu nawierzchniowego. Jest to ciekawe zagadnienie, które należy zbadać w szerszym zakresie, traktując włókna z recyklingu jako alternatywę dla konwencjonalnych produktów tego rodzaju. Dodatkowo zastosowanie cementu o obniżonej emisyjności wpisuje się w trend zmniejszania śladu węglowego w budownictwie.
