Influence of biochar addition on the mechanical properties and workability of cement mortars

openaccess, Vol. 638 (10) 2025 / niedziela, 26 października, 2025

Wpływ dodatku biowęgla na właściwości mechaniczne i plastyczność zapraw cementowych

(Open Access)

DOI: 10.15199/33.2025.10.27

citation/cytuj: Helbrych P., Zarzycki R., Kobyłecki R. Influence of biochar addition on the mechanical properties and workability of cement mortars. Materiały Budowlane. 2025. Volume 638. Issue 10. Pages 232-238. DOI: 10.15199/33.2025.10.27

The aim of the study was to assess the influence of biochar addition on the workability and mechanical properties of cement mortars. A 2.5% addition improved the consistency, while higher contents reduced both flow and strength. Compressive and flexural strength decreased with increasing biochar content. It was found that a safe biochar amount is up to 5% of the cement mass.

Celem pracy była ocena wpływu dodatku biowęgla na właściwości plastyczne i mechaniczne zapraw cementowych. Dodatek ten w ilości 2,5% masy cementu poprawiał konsystencję zaprawy, natomiast większa zawartość prowadziła do zmniejszenia płynności i wytrzymałości. Wytrzymałość na ściskanie i zginanie zmniejszała się wraz ze wzrostem ilości biowęgla. Ustalono, że bezpieczny udział dodatku wynosi do 5% masy cementu.
biochar; cement mortar; rheological properties; mechanical properties; modification of cement mortars.

biowęgiel; zaprawa cementowa; właściwości reologiczne; właściwości mechaniczne; modyfikacja zapraw cementowych.
  1. P. Cely, G. Gascó, Paz-Ferreiro J, Méndez A. Agronomic properties of biochars from different manure wastes. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2015; https://doi.org/10.1016/j.jaap.2014.11.014.
  2. Choudhary TK, Khan KS, Hussain Q, Ahmad M, Ashfaq M. Feedstock- induced changes in composition and stability of biochar derived from different agricultural wastes.Arabian Journal of Geosciences. 2019; https://doi.org/10.1007/s12517-019-4735-z.
  3. IslamT, LiY, Cheng H. Biochars and Engineered Biochars forWater and Soil Remediation:AReview,Sustainability. 2021; https://doi.org/10.3390/su13179932.
  4. ChenW.-H,Wang C-W, Ong HC, Show PL, Hsieh T-H. Torrefaction, pyrolysis and two-stage thermodegradation of hemicellulose, cellulose and lignin. Fuel. 2019; https://doi.org/10.1016/j.fuel. 2019.116168.
  5.  Tomczyk A, Sokołowska Z, Boguta P. Biochar physicochemical properties: pyrolysis temperature and feedstock kind effects. Reviews in Environmental Science and Bio/Technology. 2020; https://doi.org/10.1007/s11157-020-09523-3.
  6.  Marcińczyk M, Oleszczuk P. Biochar and engineered biochar as slowand controlled-release fertilizers, Journal of Cleaner Production. 2022; https://doi.org/10.1016/j.jclepro. 2022.130685.
  7.  Jafri N,WongWY, Doshi V, oon LW, Cheah KH. A review on production and characterization of biochars for application in direct carbon fuel cells, Process Safety and Environmental Protection. 2018; https://doi. org/10.1016/j.psep.2018.06.036.
  8. Pietrzak A. Wpływ popiołów powstałych ze spalania osadów ściekowych na podstawowe właściwości mechaniczne betonu, Budownictwo o Zoptymalizowanym Potencjale Energetycznym. 2019; https://doi. org/10.17512/bozpe.2019.1.03.
  9. Langier B, Pietrzak A. Innowacyjne cementy stosowane w technologii betonu, Budownictwo o Zoptymalizowanym Potencjale Energetycznym. 2016; https://doi.org/10.17512/bozpe.2016.1.06.
  10.  Gupta S, Kua HW, Koh HJ. Application of biochar from food and wood waste as green admixture for cement mortar, Science of the Total Environment. 2018; https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.11.044.
  11.  Gupta S, Kua HW, Pang SD. Effect of biochar on mechanical and permeability properties of concrete exposed to elevated temperature, Construction and BuildingMaterials. 2020; https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat. 2019.117338.
  12. Suarez-Riera D, Restuccia L, Ferro GA. The use of Biochar to reduce the carbon footprint of cement-based materials. Procedia Structural Integrity. 2020; https://doi.org/10.1016/j. prostr.2020.06.023.
  13.  PN-EN 1097-6:2013 Badania mechanicznych i fizycznych właściwości kruszyw – Część 6: Oznaczanie gęstości ziarn i nasiąkliwości.
  14. PN-EN 933-1:2012 Badania geometrycznych właściwości kruszyw – Część 1: Oznaczanie składu ziarnowego –Metoda przesiewania z użyciem sit o otworach kwadratowych.
  15.  PN-EN 196-1:2016-07Metody badania cementu – Część 1: Oznaczanie wytrzymałości.
  16. PN-EN 197-1:2012 Cement – Część 1: Skład, wymagania i kryteria zgodności dotyczące cementów powszechnego użytku.
  17.  PN-EN 13139:2003 Kruszywa do zaprawy.
  18.  PN-EN 1008:2004 Woda zarobowa do betonu – Specyfikacja pobierania próbek, badania i ocena przydatności wody zarobowej do betonu, w tym wody odzyskanej z procesów produkcji betonu.
  19. PN-EN 1015-3:2000 Metody badań zapraw do murów – Część 3: Oznaczanie konsystencji metodą opadu stożka.
  20.  PN-EN 1015-11:2001 Metody badań zapraw do murów – Część 11: Oznaczanie wytrzymałości na zginanie i ściskanie zapraw stwardniałych.
dr inż. Paweł Helbrych, Politechnika Częstochowska, Wydział Budownictwa
ORCID: 0000-0001-6907-0363
dr inż. Robert Zarzycki, Politechnika Częstochowska, Wydział Infrastruktury i Środowiska
ORCID: 0000-0001-5735-4385
dr hab. inż. Rafał Kobyłecki, prof. PCz, Politechnika Częstochowska, Wydział Infrastruktury i Środowiska
ORCID: 0000-0002-5367-408X

dr inż. Paweł Helbrych, Politechnika Częstochowska, Wydział Budownictwa
ORCID: 0000-0001-6907-0363

Correspondence address: pawel.helbrych@pcz.pl

Full paper:

DOI: 10.15199/33.2025.10.27

Article in PDF file

Received: 23.06.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 23.06.2025 r.
Revised: 08.08.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 08.08.2025 r.
Published: 23.10.2025 / Opublikowano: 23.10.2025 r.