Determining the possibilities of increasing binding potencial of fly ash for the usage in cement composites

Záměrné používání elektrárenských popílků při výrobě betonu se uplatňuje již desítky let, ovšem v poslední době směřují trendy k maximalizaci jejich užitných vlastností. Jedná se o různé druhy aktivací od chemické, přes termickou po mechanickou. U chemické aktivace se přidává alkalické činidlo, které naleptáním skelné struktury zrna popílku podporují jeho reaktivitu. Mechanická aktivace je zaměřena hlavně na granulometrii a křivku zrnitosti částic. V této práci jsou porovnány tři způsoby mechanické aktivace: třídění popílku na frakce dle velikosti zrn, mísení těchto frakcí za účelem dosažení ideální křivky zrnitosti a mletí. Z elektrárny Tušimice byly odebrány 4 druhy popílků - popílky z jednotlivých elektrostatických odlučovačů (I, II a III) a popílek SESYP, který představuje souhrn celého objemu produkce. Popílky z jednotlivých odlučovačů, se liší nejen velikostí částic ale s tím i souvisejícím chemickým složením a reaktivností. Lepší vlastnosti totiž obecně vykazují menší částice popílku. Tohoto využívá mechanická aktivace tříděním. Při mísení jednotlivých frakcí popílku je cílem dosažení optimální křivky zrnitosti buď samotného popílku nebo celého souboru jemných částic v betonu. V této práci je uvažován pro výpočet mísícího poměru pouze popílek a jako optimální byla zvolena křivka zrnitosti dle Funka. Poslední porovnávanou variantou aktivace bylo mletí popílku. Mletí proběhlo v průmyslovém mlýně po dobu 15, 30, 45, 60 a 75 minut. Účinnost upravených popílků byla sledována na cementové pastě z hlediska reologie a na betonech z hlediska konzistence, pevnosti a trvanlivosti. Z dosažených výsledků lze říci, že mechanická aktivace tříděním je vhodná pro speciální účely, ale je nutné si uvědomit, že hrubší frakce popílku zůstávají bez využití. Při mísení frakcí, které mělo zajistit hutnost matrice se účinnost prokázala zejména na trvanlivostních charakteristikách. V případě mletí se jednoznačně prokázal pozitivní vliv aktivace na pevnosti i na trvanlivost betonu.The deliberate use of fly ash in the production of concrete has been used for decades, but recent trends tend to maximise its utility properties. These are different types of activations from chemical through thermal to mechanical. An alkaline agent is added to chemical activation which, by etching the glass structure of the ash grain, promotes its reactivity. Mechanical activation is mainly focused on granulometry and particle size distribution curve. In this thesis three mechanical activation methods are compared: separation the ash into fractions by grain size, mixing these fractions to achieve the ideal particle size distribution curve and grinding. Four types of ash were collected from the Tušimice power plant – ash from individual electrostatic separators (I, II and III) and SESYP ash which represents the total volume of production. Ash from individual separators differ not only in the particle size but also in the chemical composition and reactivity. Better properties generally have smaller ash particles. This is used by mechanical activation by sorting. When mixing the individual ash fractions, the aim is to achieve an optimal grading curve of either the ash itself or the fine particle set in the concrete. In this work, ash is only used to calculate the mixing ratio and the grading curve according to Funk was selected as optimal. The last compared option of activation was grinding ash. Grinding was carried out in an industrial mill for 15, 30, 45, 60 and 75 minutes. The efficiency of the modified ash was monitored for cement paste in terms of rheology and for concrete in terms of consistency, strength and durability. Based on the results we can say that mechanical activation by sorting is suitable for special purposes, but it’s necessary to realise that coarser ash fractions remain unused. When mixing the fractions to ensure matrix density, the efficiency was shown mainly on the durability characteristics. Grinding cause positive effect.