Possibility of ashes utilization from sewage sludge in concrete

Vol. 542 (10) 2017 / środa, 24 października, 2018

(InPolish)

E. Haustein,

DOI: 10.15199/33.2017.10.04 

Volume 542: Issue 10
Pages 15-18
Accepted for publication: 28.08.2017 r.

The paper presents an assessment of the possible applications of fly ash from sewage sludge (SSA) in concrete. The article presents the results of research concerning the replacement of cement (10 and 20%) of ash from sewage sludge (SSA) in concrete. The made two series of test for the two ratios water/binder (w/b) equal to 0,49 and 0,55 with the participation 10% and 20% fly ash of sludge (SSA), as a replacement for cement. The chemical composition shows that the sewage sludge ash (SSA) is mainly composed of CaO, P2O5, SiO2 andAl2O3. The concentrations of these compounds have an effect on the properties of the concrete. The increase of fly ash leads to reduction of its mechanical strength. Concrete with 10% and 20% ash of sludge (SSA) has a compressive strength after 28 days up 32,4 to 36,5 MPa (for the w/b = 0,49), and up 25,8 to 29,7 MPa (for the w/b = 0,55). The contents of selected heavy metals in concrete with the participation of fly ash is not hazardous for environment. The study results show the possibility of the use of sewage sludge ash in building of materials.

Keywords: sewage sludge ash (SSA); heavy metals; concrete; compressive strength.
  1. Baeza-Brotons Francisco, Pedro Garcés Terradillos, Jordi Payá Bernabeu, Oscar Galao Malo. 2015. „Valuation of sewage sludge ash as a component of precast concrete”. Journal of the Latin-Amercian Association of Quality Control, Pathology and Recovery of Construction 5 (1): 41 – 52.
  2. Baeza-Brotons Francisco, Pedro Garcés, Jordi Payá, José Miguel Saval. 2014. „Portland cement systems with addition of sewage sludge ash.Application in concretes for the manufacture of blocks”. Journal of Cleaner Production 82: 112 – 124.
  3. Chen Li, Lin Deng-Fong. 2009. „Stabilization treatment of soft subgrade soil by sewage sludge ash and cement”. Journal of Hazardous Materials 162 (1): 321 – 327.
  4. Lynn Ciarán J., Ravindra K. Dhir, Gurmel S. Ghataora. 2016. „Sewage sludge ash characteristics and potential for use in bricks, tiles and glass ceramics”. Water Science & Technology 74 (1): 17 – 29.
  5. Lynn Ciarán J., Ravindra K. Dhir, Gurmel S. Ghataora, Roger P. West. 2015. „Sewage sludge ash characteristics and potential for use in concrete”. Construction and Building Materials 95: 767 – 779.
  6. Dyrektywa nr 2003/53/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z 18 czerwca 2003 r. zmieniająca po raz dwudziesty szósty Dyrektywę Rady 76/769/EWG odnoszącą się do ograniczeń we wprowadzeniu do obrotu i stosowaniu niektórych substancji i preparatów niebezpiecznych (nonylofenolu, etoksylowanego nonylofenolu i cementu).
  7. PN-EN 196-2:2013-11. Metody badania cementu. Część 2:Analiza chemiczna cementu (wersja angielska).
  8. Beton przyjazny środowisku (red. Kohutek Z.). 2008. Stowarzyszenie Producentów Betonu Towarowego (SPBT) w Polsce. Kraków.
  9. Kosior-Kazberuk Maria. 2010. „Application of SSA as partial replacement of aggregate in concrete”. Polish Journal of Environmental Studies 20 (2): 365-370.
  10. Kurdowski Wiesław. 2010. Chemia cementu i betonu. PWN. Wydawnictwo Polski Cement. Kraków.
  11. Ochrona Środowiska 2015. Warszawa. Główny Urząd Statystyczny.
  12. PN-EN 206:2014. Beton. Część 1: Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność.
  13. PN-ISO 8288:2002. Jakość wody. Oznaczanie kobaltu, niklu, miedzi, cynku, kadmu i ołowiu. Metody atomowej spektrometrii absorpcyjnej z atomizacją w płomieniu.
  14. PN-EN 450-1:2012. Popiół lotny do betonu. Część 1: Definicje, specyfikacje i kryteria zgodności.
  15. PN-EN 197-1:2012. Cement. Część 1: Skład, wymagania i kryteria zgodności dotyczące cementów powszechnego użytku
  16. PN-EN 12390-3:2011. Badania betonu. Część 3: Wytrzymałość na ściskanie próbek do badań.
  17. Rozporządzenie Ministra Środowiska z 1 września 2016 r. w sprawie sposobu prowadzenia zanieczyszczeń powierzchni ziemi (Dz.U. nr 0, poz. 1395).
  18. Rozporządzenie Ministra Rozwoju z 21 stycznia 2016 r. w sprawie wymagań dotyczących prowadzenia procesu termicznego przekształcania odpadów oraz sposobów postępowania z odpadami powstałymi w wyniku tego procesu (Dz.U. nr 0, poz. 108).
  19. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z 16 lipca 2015 r. w sprawie dopuszczania odpadów do składowania na składowiskach (Dz.U. nr 0, poz. 1277).
  20. Rozporządzenie Ministra Środowiska z 9 grudnia 2014 r. w sprawie katalogu odpadów (Dz. U. nr 0, poz. 1923).
  21. Tantawy Mohamed, Ahmed M. El-Roudi, Elham M. Abdalla, Mohamed A. Abdelzaher. 2012. „Evaluation of the pozzolanic activity of sewage sludge ash”. ISRN Chemical Engineering: 1 – 8.
  22. Tenza-AbrilAntonio José, José Miguel Saval, Artemio Cuenca. 2014. „Using sewage sludge ash as filler in bituminous mixes”. Journal of Materials in Civil Engineering 27 (4): 1 – 9.
  23. Yusuf Rafiu Olasunkanmi, Zainura Zainon Noor, Moh’d Fadhil Moh’d Din, Ahmad Halilu Abba. 2012. „Use of sewage sludge ash (SSA) in the production of cement and concrete – a review”. International Journal Global Environmental Issues 12 (2/3/4): 214-228.
dr inż. Elżbieta Haustein, Politechnika Gdańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska

dr inż. Elżbieta Haustein

haustein@pg.gda.pl

Full paper is available at Publisher house SIGMA-NOT Sp. z o.o. webpage

DOI: 10.15199/33.2017.10.04