Institute of Fundamental Technological Research
Polish Academy of Sciences

Partners

Tomasz Baran

Institute of Ceramics and Building Materials (PL)


Recent publications
1.  Jóźwiak-Niedźwiedzka D., Glinicki M.A., Gibas K., Baran T., Alkali-Silica Reactivity of High Density Aggregates for Radiation Shielding Concrete, Materials, ISSN: 1996-1944, DOI: 10.3390/ma11112284, Vol.11, No.2284, pp.1-15, 2018

Abstract:
Long-term exposure of concrete to nuclear reactor environments may enhance the ageing phenomena. An investigation concerning a possible deleterious alkali-silica reaction (ASR) in concrete containing high-density aggregates is presented in this paper. The scope of this investigation was limited to heavy aggregates that could be used for the construction of the first Polish nuclear power plant (NPP). Five different high-density aggregates were selected and tested: three barites, magnetite, and hematite. Mineralogical analysis was conducted using thin section microscopic observation in transmitted light. The accelerated mortar beam test and the long-time concrete prism test were applied to estimate the susceptibility of heavy aggregates to ASR. X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) analyses were conducted on aggregates and mortars. The quartz size in aggregate grains was evaluated using image analysis. Application of the accelerated mortar beam method confirmed the observations of thin sections and XRD analysis of high-density aggregates. The microcrystalline quartz in hematite aggregate and cristobalite in one of barite aggregate triggered an ASR. The composition of ASR gel was confirmed by microscopic analysis. The long-term concrete test permitted the selection of innocuous high-density aggregates from among the other aggregates available, which showed practically no reactivity.

Keywords:
alkali-silica reaction, heavyweight concrete, high-density aggregate, quartz size, radiation shielding, reactive minerals

Affiliations:
Jóźwiak-Niedźwiedzka D. - IPPT PAN
Glinicki M.A. - IPPT PAN
Gibas K. - IPPT PAN
Baran T. - Institute of Ceramics and Building Materials (PL)
2.  Jóźwiak-Niedźwiedzka D., Dąbrowski M., Brandt A.M., Burakowska A., Baran T., The results of the concrete shield of the EWA nuclear reactor/Wyniki badania betonu z obudowy reaktora jądrowego EWA, CEMENT, WAPNO, BETON, ISSN: 1425-8129, Vol.3, pp.226-238, 2018

Keywords:
nuclear reactor, concrete shield, radiation influence

Affiliations:
Jóźwiak-Niedźwiedzka D. - IPPT PAN
Dąbrowski M. - IPPT PAN
Brandt A.M. - IPPT PAN
Burakowska A. - other affiliation
Baran T. - Institute of Ceramics and Building Materials (PL)
3.  Glinicki M.A., Brandt A.M., Dąbrowski M., Gibas K., Jaskulski R., Jóźwiak-Niedźwiedzka D., Baran T., Gryziński M., Ładyżyński K., Nowowiejski G., Beton osłonowy w konstrukcjach narażonych na promieniowanie jonizujące, INŻYNIERIA I BUDOWNICTWO, ISSN: 0021-0315, Vol.12, pp.637-643, 2017

Abstract:
W artykule opisano podstawowe wyniki uzyskane w trakcie realizacji projektu badawczego „Trwałość i skuteczność betonowych osłon przed promieniowaniem jonizującym w obiektach energetyki jądrowej” [1]. Przedstawiono też wytyczne techniczne i kryteria oceny betonu osłonowego. Uzyskane wyniki mogą stanowić podstawę dalszych prac przy projektowaniu obiektów elektrowni jądrowych, składowisk materiałów radioaktywnych i innych miejsc powstawania, stosowania lub przechowywania materiałów wytwarzających promieniowanie jonizujące. Artykuł obejmuje zagadnienia związane z wymaganą skutecznością betonowych konstrukcji osłonowych przez zapewnienie bezpieczeństwa personelu i otoczenia przed oddziaływaniem promieniowania jonizującego. Rozpatrzono również trwałość osłon betonowych, tzn. zachowanie właściwości mechanicznych i nieprzepuszczalności w okresie przewidzianej eksploatacji pod wpływem przewidywanych oddziaływań zewnętrznych i procesów starzenia, a także przy podwyższonej temperaturze i promieniowaniu jonizującym. Artykuł nie obejmuje zagadnień integralności osłon pod obciążeniami wyjątkowymi, spowodowanymi awarią reaktora, uderzeniem samolotu, działaniami terrorystycznymi itp.

Affiliations:
Glinicki M.A. - IPPT PAN
Brandt A.M. - IPPT PAN
Dąbrowski M. - IPPT PAN
Gibas K. - IPPT PAN
Jaskulski R. - other affiliation
Jóźwiak-Niedźwiedzka D. - IPPT PAN
Baran T. - Institute of Ceramics and Building Materials (PL)
Gryziński M. - National Centre for Nuclear Research (PL)
Ładyżyński K. - Hydrobudowa-1 Betoniarnia-Laboratorium (PL)
Nowowiejski G. - other affiliation
4.  Baran T., Glinicki M.A., Jóźwiak-Niedźwiedzka D., The properties of special cements for shielding constructions in nuclear power plants/Właściwości cementów specjalnych przeznaczonych do betonu w konstrukcjach osłonowych elektrowni jądrowych, CEMENT, WAPNO, BETON, ISSN: 1425-8129, Vol.21, No.4, pp.207-216, 2016

Abstract:
The results of studies of concretes from the special cements, destined to the production of shields against the radiation. The study included Portland cement, Portland fly ash cement, and cements with different content of granulated blastfurnace slag. The application of special cements decreased the possibility of ASR occurrence. CEM I 42.5N LH/SR3/NA and CEM III/A 42.5N LH/HSR/NA usage in heavy concrete of gravity in the range of 3200-3600 kg/m3, the compressive strength was in the range of 45-62 MPa and 62-81 MPa after 28 and 90 days, respectively. The comparison of the effect of CEM III/A 42,5N LH/HSR/NA usage instead of CEM I 42,5N LH/SR3/NA for heavy concrete production the systematic decrease of the rate of water absorption, decrease of coeffi cient of chloride ions diffusion, but increased the carbonation rate, was shown.

Keywords:
special cements, concrete shields

Affiliations:
Baran T. - Institute of Ceramics and Building Materials (PL)
Glinicki M.A. - IPPT PAN
Jóźwiak-Niedźwiedzka D. - IPPT PAN

List of recent monographs
1. 
Glinicki M.A., Brandt A.M., Dąbrowski M., Gibas K., Jóźwiak-Niedźwiedzka D., Baran T., Garbacik A., Gryziński M., Ładyżyński K., Nowowiejski G., Wytyczne techniczne i kryteria oceny betonów osłonowych w zależności od ich umiejscowienia w konstrukcji narażonej na promieniowanie jonizujące, IPPT PAN, pp.1-38, 2018

Conference papers
1.  Glinicki M.A., Brandt A.M., Garbacik A., Baran T., Cementy specjalne do wykonawstwa betonów w obiektach energetyki jądrowej, Dni Betonu, IX Konferencja Dni Betonu "Tradycja i nowoczesność", 2016-10-10/10-12, Wisła (PL), No.1, pp.617-632, 2016

Abstract:
Przedstawiono wyniki badań cementów, przeznaczonych do stosowania jako spoiwo w technologii wykonawstwa betonowych osłon przed promieniowaniem jonizującym w energetyce jądrowej. Zakres badań objął cementy spełniające wymagania stawiane cementom specjalnym o niskim cieple hydratacji, odpornym na siarczany oraz o niskiej zawartości alkaliów. Badano cementy powszechnego użytku; portlandzki CEM I bez dodatku mineralnego oraz wieloskładnikowe z dodatkami mineralnymi. Wykonano cementy specjalne z normowymi dodatkami mineralnymi oraz z dodatkami nie ujętymi w normie cementowej PN EN 197-1, stosując autorskie rozwiązania, dotyczące produkcji cementów z proszkowym dodatkiem minerałów ciężkich: barytu, magnetytu i getytu. Na podstawie przeprowadzonych badań cementów wykazano specjalne właściwości tych cementów w zakresie niskiego ciepła hydratacji i odporności na siarczany, w przypadku cementu portlandzkiego oraz cementów z dodatkami mineralnymi ujętymi w normie PN-EN 197-1. Stosowanie cementów normowych do betonu zwiększa odporność na reakcję kruszywa z wodorotlenkami sodu i potasu w betonie, nawet niwelując ekspansję betonu z dodatkiem kruszywa reaktywnego. Stosowanie CEM III/A 42,5N LH/HSR/NA w miejsce CEM I 42,5N LH/SR3/NA w betonie ciężkim o gęstości 3200-3600 kg/m3 spowodowało spadek współczynnika szybkości absorpcji wody, zmniejszenie współczynnika migracji jonów chlorkowych oraz zwiększenie szybkości karbonatyzacji. Zaobserwowano znaczny wpływ zróżnicowania rodzaju kruszywa w betonie ciężkim na wytrzymałość i wskaźniki nieprzepuszczalności betonu.

Affiliations:
Glinicki M.A. - IPPT PAN
Brandt A.M. - IPPT PAN
Garbacik A. - Institute of Ceramics and Building Materials (PL)
Baran T. - Institute of Ceramics and Building Materials (PL)

Category A Plus

IPPT PAN

logo ippt            Pawińskiego 5B, 02-106 Warsaw
  +48 22 826 12 81 (central)
  +48 22 826 98 15
 

Find Us

mapka
© Institute of Fundamental Technological Research Polish Academy of Sciences 2021