Naslov Studija utjecaja štetnih otpada na procese hidratacije i fizikalno-kemijska te mehanička svojstva cementnih kompozita
Autor Damir Barbir
Mentor Pero Dabić (mentor)
Član povjerenstva Petar Krolo (predsjednik povjerenstva)
Član povjerenstva Juraj Šipušić (član povjerenstva) MBZ: 245906
Član povjerenstva Pero Dabić (član povjerenstva)
Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj Sveučilište u Splitu Kemijsko-tehnološki fakultet (Odsjek za inženjerstvo i tehnologije) Split
Datum i država obrane 2013-07-03, Hrvatska
Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana TEHNIČKE ZNANOSTI Kemijsko inženjerstvo Analiza, sinteza i vođenje kemijskih procesa
Univerzalna decimalna klasifikacija (UDC ) 66 - Kemijska tehnologija. Kemijska i srodne industrije
Sažetak U radu je istraživan utjecaj mulja iz pogona pocinčavanja „ADRIA CINK“, smjese mulja i zeolita zasićenog cinkom, prirodnog zeolita iz nalazišta Donje Jesenje, olovo (II) oksida, olovo (II) kromata i amonijeva bikromata na ranu hidrataciju te fizikalno-mehanička svojstva industrijskog cementa tipa CEM I 42,5 R (proizvod cementare CEMEX Hrvatska). Određivanje početka i kraja vezanja provedeno je na uzorcima portland cementa uz različite dodatke mulja, zasićenog i prirodnog zeolita, smjese mulja i zasićenog zeolita, olovo(II) oksida, olovo(II) oksida (uz 20 mas. % zeolita u uzorku), olovo(II) kromata, olovo(II) kromata (uz 20 mas. % zeolita u uzorku), amonijeva bikromata i amonijeva bikromata (uz 20 mas. % zeolita u uzorku). Mjerenja su provedena Vicat-ovim aparatom i elektrokemijskom metodom pri temperaturi od 20 oC i vodocementnom, V/C i voda/kruto omjeru, V/K, 0,5. Određivanje vremena vezanja nije vršeno pri normalnoj konzistenciji zbog mogućnosti usporedbe rezultata s konduktometrijskim i mikrokalorimetrijskim mjerenjima. Utjecaj različitih dodataka (udjeli kao i kod određivanja vremena vezanja) na razvoj toplina (tijekom prvih 48 sati hidratacije) praćen je uporabom diferencijalne mikrokalorimetrije pri izotermnim uvjetima (T = 20 oC) i vodocementnom (V/C) i voda/kruto omjeru (V/K) 0,5. Iz dobivenih termonaponskih veličina su pomoću programa „Hidratacija cementa“ izračunate vrijednosti razvijenih toplina, brzina oslobađanja toplina i stupnjeva hidratacije. Praćenje rane hidratacije vršeno je određivanjem specifične provodnosti cementnih uzoraka uz različite dodatke mulja, smjese mulja i zas. zeolita, olovo(II) oksida, olovo(II) kromata i amonijeva bikromata. Mjerenja su provedena pomoću digitalnog konduktometra ISKRA MA 5924 i elektrode od nehrđajućeg čelika. Iz dobivenih vrijednosti vremena vezanja, oslobođene topline i specifične provodnosti određeni su matematički modeli prema kojima je moguće procijeniti vrijednosti vremena vezanja, maksimalno oslobođene topline i vrijeme pojave maksimalne provodnosti za bilo koji udjel ispitivanih dodataka mulja, smjese mulja i zas. zeolita, olovo(II) oksida, olovo(II) kromata i amonijeva bikromata. Izluživanje teških metala cinka, olova i kroma iz cementnih uzoraka uz različite dodatke provedeno je prema modificiranom dinamičkom testu NEN 7345. Uzorci za izluživanje su hidratizirani 28 dana pri izotermnim uvjetima (u termostatu pri 20 oC). Otopina za izluživanje je nakon 18, 72 i 168 sati zamijenjena svježom otopinom. Koncentracija iona cinka, olova i kroma u otopinama nakon izluživanja određena je EDXRF (engl. Energy Dispersive X-ray Fluorescence) uređajem za kvantitativnu analizu. Dobivene vrijednosti koncentracija su upotrebljene u difuzijskom modelu izluživanja za procjenu uspješnosti S/S procesa preko određivanja koeficijenata difuzije i srednjih vrijednosti indeksa izluživanja. Također su određeni mehanizmi po kojima dolazi do izluživanja metala iz stabiliziranih materijala. Analiza hidratacijskih produkata cementnih uzoraka uz različite dodatke hidratiziranih 28 dana pri izotermnim uvjetima (T = 20 oC) vršena je upotrebom toplinske analize (TG–DTG) i infracrvene spektroskopije (FTIR). Toplinskom analizom određena je količina nastalog kalcijeva hidroksida i kemijski vezane vode. U mortovima, gdje je dio cementa zamijenjen s 2, 5 i 10 mas. % mulja te 10, 20 i 30 mas. % zasićenog zeolita (uz 20 mas. % mulja u smjesi), određivan je utjecaj dodataka na tlačnu i savojnu čvrstoću u određenim periodima nakon 1, 2, 7 i 28 dana hidratacije i njegovanja u vodovodnoj vodi pri konstantnoj temperaturi od 20 ± 1 oC. Iz rezultata izluživanja (vrijednost srednjeg indeksa izluživanja metala) i tlačnih čvrstoća moguće je ocijeniti korišteni S/S proces i procijeniti maksimalno dopuštene količine dodataka u cementnom matriksu.
Sažetak (engleski) In this paper it was investigated the influence of mud from the zinc plating plant "ADRIA CINK", a mixture of mud and zeolite saturated with zinc, natural zeolite from the site Donje Jesenje, lead(II) oxide, lead(II) chromate and ammonium bichromate on early hydration and physico-mechanical properties industrial cement type CEM I 42,5 R (product of CEMEX Croatia cement plant). Determination of the start and the end of setting time was performed on samples of Portland cement with different additions of mud, zeolite saturated with zinc, natural zeolite, mixture of mud and saturated zeolite, lead(II) oxide, lead(II) oxide (with 20 wt.% of zeolite in the sample), lead(II) chromate, lead(II) chromate (with 20 wt.% of zeolite in the sample), ammonium bichromate and ammonium bichromate (with 20 wt.% of zeolite in the sample). Measurements were performed by Vicat's apparatus and electrochemical method at a temperature of 20 °C and water/cement (V/C) and water/solid ratio (V/K) of 0,5. Determination of setting time was not done at normal consistency because of comparison with the conductometric and microcalorimetric results. Effect of different additions (content as well as in determining the setting time) on the development of heat (during the first 48 hours of hydration) was determined using differential microcalorimetry in isothermal conditions (T = 20 °C) and water/cement (V/C), and water/solid ratio (V/K) of 0,5. The obtained thermovoltage results are used in computer program "Hidratacija cementa" for calculation of developed heat, the heat release rate and degree of hydration. Monitoring the early hydration was performed by determining the conductivity of cement samples with different additions of mud, a mixture of mud and saturated zeolite, lead(II) oxide, lead(II) chromate and ammonium bichromate. The measurements were made using a digital conductivity meter ISKRA MA 5924 and electrode made of stainless steel. The matematical models were determined from the obtained values of setting time, heat release and conductivity which can be use for estimation of the value of setting time, maximum heat release and the time of maximum conductivity for any examined addition of mud, a mixture of mud and saturated zeolite, lead(II) oxide, lead(II) chromate and ammonium bichromate. Leaching of heavy metals (zinc, lead and chromium) from cement samples with different additions was carried out according to the modified dynamic leaching test NEN 7345. Samples were hydrated for 28 days at isothermal conditions (in the thermostat at 20°C). After 18, 72 and 168 hours leaching solution was replaced with fresh solution. Ion concentration of zinc, lead and chromium in solution after leaching was determined by EDXRF (Energy Dispersive X-ray Fluorescence) device for quantitative analysis. The concentrations were used in the diffusion leaching models for evaluation of S/S process by determining the diffusion coefficients and the leaching indices. Also, leaching mechanisms of metals from stabized materials were determined. Analysis of hydration products of cement samples with different additions of hydrated 28 days at isothermal conditions (T = 20 °C) was performed using a thermal analysis (TGDTG) and infrared spectroscopy (FTIR). Quantity of calcium hydroxide and chemically bound water was determined by thermal analysis. In mortars, where part of the cement was replaced with 2, 5 and 10 wt. % of mud and 10, 20 and 30 wt. % of saturated zeolite (with 20 wt.% of mud in the mixture), the impact of supplements on the compressive and flexural strength was determined on samples after 1, 2, 7 and 28 days of hydration and nourishing in tap water at a constant temperature of 20 ± 1 oC. S/S process can be evaluated from the leaching (average leaching index of metals) and compressive strength results and estimated the maximum acceptable amount of additions in the cement matrix.
Ključne riječi
Stabilizacija/solidifikacija
portland cement
diferencijalna mikrokalorimetrija
konduktometrija
EDXRF
TG – DTG
FTIR
cink
mulj iz pogona pocinčavanja
olovo
krom
NEN 7345
Ključne riječi (engleski)
Stabilization/solidification
Portland cement
diferential microcalorimetry
conductometry
EDXRF
TG – DTG
FTIR
zinc
mud from zinc plating plant
lead
chromium
NEN 7345
Jezik hrvatski
URN:NBN urn:nbn:hr:167:014516
Studijski program Naziv: Kemijsko inženjerstvo u razvoju materijala i zaštiti okoliša Vrsta studija: sveučilišni Stupanj studija: poslijediplomski doktorski Akademski / stručni naziv: doktor/doktorica znanosti, područje tehničkih znanosti, polje kemijsko inženjerstvo (dr.sc.)
Vrsta resursa Tekst
Način izrade datoteke Izvorno digitalna
Prava pristupa Otvoreni pristup
Uvjeti korištenja
Datum i vrijeme pohrane 2017-12-13 21:11:01