Vliv uplatnění vysokopecních strusek a fluidního popílku jako náhrad cementu v betonech pro cementobetonové kryty na konečnou cenu vozovky

Abstract

Diplomová práce se zabývá využitím vedlejších produktů metalurgického a energetického průmyslu, tj. vysokopecních strusek a fluidního popílku jako částečných náhrad cementu v betonech pro cementobetonové kryty vozovek. Vhodnou aktivací těchto vedlejších produktů lze docílit snížení objemu výroby cementu, což je zcela zásadní pro snížení obrovské uhlíkové stopy z jeho výroby a přispět tak k udržitelnějšímu stavebnictví. Cílem práce bylo posoudit a zhodnotit proveditelnost nahrazení části cementu zmíněnými alternativními pojivy, konkrétně pak jejich vliv na základní materiálové vlastnosti betonu (pevnost a trvanlivost) a na konečnou cenu cementobetonové vozovky. Pro jejich experimentální ověření byly vyrobeny zkušební vzorky betonu, kde byl z 25 % hmotnosti nahrazen cement dvěma typy vysokopecní strusky a fluidním popílkem, či jejich kombinací, a došlo také k ověření možnosti nahrazení celé jedné frakce kameniva ocelářskou struskou. Během 7 – 90 dní zrání byl sledován vývoj mechanických vlastností vyrobených vzorků, a dále pak povrchová nasákavost a odolnost proti působení vody a chemických rozmrazovacích látek. V ekonomické části práce byly stanoveny výrobní náklady navržených betonů s využitím kalkulačního vzorce. Následně byly vykalkulované ceny navržených betonů vloženy do softwaru KROS 4, kde byla stanovena konečná cena cementobetonového krytu vozovky. Bylo zjištěno, že využití těchto vedlejších produktů může pozitivně ovlivnit beton po technické i ekonomické stránce.

This master thesis deals with the utilization of by-products from metallurgical and energy industries, namely blast furnace slag and fly ash, as partial replacements for cement in concrete for road pavements. Appropriately activating these by-products, it is possible to achieve a reduction in the volume of cement production, which is crucial for reducing the immense carbon footprint associated with its manufacturing and contributing to a more sustainable construction industry. The objective of the study was to assess and evaluate the feasibility of replacing a portion of the cement with the mentioned alternative binders. Specifically, the study aimed to investigate their impact on the fundamental material properties of concrete (strength characteristics and durability) and on the final cost of the cement concrete pavement. For experimental verification, concrete test samples were produced, where 25 % by mass of cement was replaced by two types of blast furnace slag and one type of fly ash, either individually or in combination. The possibility of replacing the entire aggregate fraction with steel slag was also examined. During the curing period of 7 to 90 days, the development of the mechanical properties of the produced samples was monitored, along with surface absorption, resistance to water and chemical de-icing agents. In the economic part of the thesis, the production costs of the proposed concrete variants were determined using a cost code. Subsequently, the calculated prices of the proposed concretes were input into the KROS 4 software, where the final cost of the cement concrete pavement was established. It was found that the use of these by-products can positively influence concrete from both technical and economic perspectives.