Use of waste in the production of concrete structures
Alicja Szymańska
a:1:{s:5:"en_US";s:56:"Politechnika Poznańska, Wydział Technologii Chemicznej";}Bogdan Wyrwas
Faculty of Chemical Technology, Poznan University of TechnologyPaweł Posadzy
VanStab Research and Implementation EnterpriseMikołaj Klekowicki
Faculty of Civil and Transport Engineering, Poznan University of TechnologyAbstract
The article describes the possibilities of managing and neutralizing industrial and municipal waste in concrete production, recycling, and forming processes. These possibilities relate to the immobilization of contaminants by creating durable systems using hydraulic binders. This is achievable by converting soluble compounds into insoluble forms through the precipitation of salts, oxides, and toxic metals into sparingly soluble hydroxides, sulfides, or phosphates. A classification of concretes according to their potential areas of structural application has been presented. The strength of this material has been defined based on adopted standards, and potential environmental risks associated with its production have been identified. The processes of leaching heavy metals into the environment have also been addressed. Concrete itself may exhibit varying levels of radioactivity. However, appropriate modification of concrete allows for effective containment of hazardous radioactive waste.
By using fine-grained, inorganic additives such as silica fume, fly ash, ground granulated blast furnace slag or metakaolinite it is possible to improve certain properties of concrete or even obtain special properties. Possible types of municipal waste have been defined, and potential methods of utilizing industrial and municipal waste in concrete production have been presented. The share of recycled substances used during concrete formation has been analysed. Agricultural waste represents a separate waste category with considerable potential for utilization in concrete and cement mortars.
Keywords:
concrete, waste management, concrete production, concrete recycling, contaminant immobilization, polymer-modified concrete, geopolymers, environmental risk assessment, heavy metalsReferences
Augustyniok B., JagodaD., Król A., Roszczyk-Walczak R. 2007. Release of heavy metals from concrete as a results of impact of high temperature. Proceedings of ECOpole. Google Scholar
Bajorek G., Kalukin B., Kierna-Hnat M. 2014. Instrumentalne metody analiz chemicznych materiałów budowlanych w ujęciu normatywnym. Instytut Śląski, Warszawa–Opole. Google Scholar
Bieniek J., DomaradzkaM., Przybysz K., Woźniakowski W. 2011. Wykorzystanie paliw alternatywnych na bazie wyselekcjonowanych frakcji odpadów komunalnych i przemysłowych w Cementowni Górażdże. Acta Agrophysica, 17(2): 277-288. Google Scholar
Bundyra-Oracz G. 2008. Różnice między PN-88/B-06250 Beton zwykły i PN-EN 206-1:2003 Beton. Część 1. Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność. Prace Instytutu Techniki Budowlanej, 2(146): 3-26. Google Scholar
Butmankiewicz T., Dziugan P., Kantorek M., Karcz H., Wierzbicki K. 2012. Thermal disposal of municipal waste on a grid-is it a proper technology? Archives of Waste Management and Environmental Protection, 14(2): 13-28. Google Scholar
Courard L., Darimont A., Schouterden M., Ferauche F., Willem X., Degeimbre R. 2003. Durability of mortars modified with metakaolin. Cement and Concrete Research, 33: 1473-1479.
Crossref
Google Scholar
Garbacik A., Giergiczny Z. 2014. Cementy specjalne – nowe kryteria klasyfikacji, wymagań i oceny zgodności. Przegląd Budowlany, 85(5): 28-30. Google Scholar
Guide de l’élimination des déchets de chantier vers les filières de traitement recommandations à destination des professionnels. 2012. Travail collectif. Niort. Google Scholar
Hernández Moreno A., LermaGómez A. 2017. Documento No6: Gestion de residuos (proyecto de trazado y construcción: mejora de enlace en la carretera n-340. tramo: pk 1+081,5. t.m. amposta clave: 31-t-3840 documento n o 6). Ministerio de Fomento, Madrit. Google Scholar
Horszczaruk E., Olczyk N. 2023. Możliwości wykorzystania odpadów z produkcji rolniczej jako składników betonu. Konferencja „Dni betonu”, 9-11 października 2023, Wisła. Google Scholar
Jakubiec M. 2022. Beton ze starych opon i zużytych maseczek – odpady jako składnik betonu. Termomodernizacja. Retrieved from https://termomodernizacja.pl/beton-ze-starych-opony-i-zuzytych-maseczek-odpady-jako-skladnik-betonu/ (22.04.2025). Google Scholar
Kohutek Z.B. 2005. Norma PN-EN 2006-1 – nowy wymiar jakości betonu. Górnictwo i Geo-inżynieria, 29(3/1): 265-274. Google Scholar
Kondej D. 2008. Odpady komunalne i przemysłowe – charakterystyka, zagrożenia. Bezpieczeństwo Pracy: Nauka i Praktyka, 1: 16-19. Google Scholar
Konkol J., PyraM. 2014. Wybrane właściwości betonów modyfikowanych zmiennym udziałem dodatku metakaolinitu. Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture JCEEA, 61(31): 287-296. https://doi.org/10.7862/rb.2014.95
Crossref
Google Scholar
Król A. 2006. Beton i jego składniki w aspekcie wymagań środowiskowych. Budownictwo, Technologia, Architektura, 1: 53-56. Google Scholar
Król A., JagodaD. 2008. Metody oceny oddziaływania betonu na środowisko. Konferencja „Dni betonu”, 13-15 października, Wisła. Google Scholar
Kwaśniewski K., Grzesiak P., Kapłan R. 2018. Ocena efektywności ekonomicznej procesu zgazowania odpadów komunalnych i przemysłowych. Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi Polskiej Akademii Nauk, 107: 5-18. https://doi.org/10.24425/123722 Google Scholar
Latosińska J., Żygadło M. 2007. Gospodarka odpadami a produkcja materiałów budowlanych. Materiały Międzynarodowego Forum Gospodarki Odpadami „Efektywne zarządzanie gospodarką odpadami”, p. 563-572. Kalisz-Poznań. Google Scholar
Michalski W. 2015. Szkodliwe reakcje zachodzące w betonie. Drogownictwo, 7: 215-223. Google Scholar
Mikuła J., Łach M., Mierzwiński D. 2017. Utilization methods of slags and ash from waste incineration plants. Ecological Engineering & Environmental Technology (EEET), 18(3): 37-46. https://doi.org/10.12912/23920629/68331
Crossref
Google Scholar
Pietras M., Iskra-Kozak W., Konkol J. 2020. Wykorzystanie zeolitów naturalnych jako dodatku do zapraw i betonu. Izolacje, 7/8: 50-53. Google Scholar
Położono pierwszy na świecie „beton kawowy”. 2024. MM Magazyn Przemysłowy Online. Retrieved from https://magazynprzemyslowy.pl/artykuly/polozono-pierwszy-na-swiecie-beton-kawowy (22.04.2025). Google Scholar
Poranek N., Łaźniewska-Piekarczyk B., Pikoń K., Czajkowski A. 2021. Ocena możliwości zagospodarowania odpadów wtórnych z ITPOK. Nowa Energia, 4: 8-13. Google Scholar
Pytel Z. 2005. Resistance of cement mortars with the metakaolinite to chemical corrosion. Cement Wapno Beton, 10(6), 330-338. Retrieved from https://www.cementwapnobeton.pl/pdf-177737- 98316?filename=Resistance%20of%20cement.pdf Google Scholar
Spectis. 2024. Rynek wyrobów betonowych w Polsce warty 11 mld zł. Spectis. Construcion Market Expert. Retrieved from https://spectis.pl/news/459/5/Rynek-wyrobow-betonowych-w-Polsce-warty-11-mld-zl (20.12.2024). Google Scholar
Siemiątkowski G. 2012. Zagospodarowanie zmieszanych odpadów komunalnych w Polsce– strategiczne kierunki i dostosowanie prawodawstwa na tle innych państw Unii Europejskiej. Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych, 5(10), 15-56, (in Polish). Google Scholar
Szczucka-LasotaB., Wolniak R., Węgrzyn T. 2018. Logistics in the management of municipal waste. Scientific Papers of Silesian University of Technology. Organization and Management Series, 116(1995): 109-119. https://doi.org/10.29119/1641-3466.2018.116.8
Crossref
Google Scholar
szu/ hgt/. 2017. Polski beton może posłużyć m.in. do utylizacji odpadów radioaktywnych. Polska Agencja Prasowa. Retrieved from https://www.pap.pl/aktualnosci/news%2C935939%2Cpolski-beton-moze-posluzyc-min-do-utylizacji-odpadow-radioaktywnych.html (22.04.2025). Google Scholar
Uliasz-Bocheńczyk A., Mokrzycki E. 2022. The use of waste in cement production in Poland – the move towards sustainable development. Mineral Resources Management, 38(3), 67-81. https:// doi.org/10.24425/gsm.2022.142791 Google Scholar
VarincaK., Gönüllü M. 2011. Solidification/Stabilization of Treatment Sludge Contains Heavy Metals. Conference: EurAsia Waste Management Symposium, İstanbul, Türkiye. Google Scholar
Wichowski P., Nowak P., RutkowskaG. 2017. Wymywanie wybranych metali ciężkich z betonów zawierających popiół z termicznego przekształcania osadów ściekowych. Acta Scientiarum Polonorum, Architecture Construction, 16, 43-51. https://doi.org/10.22630/ASPA.2017.16.1.05
Crossref
Google Scholar
Wiliński D. 2012. Zastosowanie odpadowego PET do wzmacniania betonu. Materiały Budowlane, 5: 22-24. Google Scholar
Wytwarzanie odpadów w Polsce. 2023. Portal Statystyczny. Retrieved from https://portalstatystyczny. pl/wytwarzanie-odpadow-w-polsce/ (19.12.2024). Google Scholar
Zając B., Gołębiowska I. 2014. Zagospodarowanie odpadów budowlanych. Inżynieria i Aparatura Chemiczna, 6: 393-395. Google Scholar
Zębek E. 2018. Zasady gospodarki odpadami w ujęciu prawnym i środowiskowym. Kortowski Przegląd Prawniczy Monografie, Olsztyn. Google Scholar
a:1:{s:5:"en_US";s:56:"Politechnika Poznańska, Wydział Technologii Chemicznej";}
Faculty of Chemical Technology, Poznan University of Technology
VanStab Research and Implementation Enterprise
Faculty of Civil and Transport Engineering, Poznan University of Technology
