Experimental analysis of concrete with partial cement replacement using incinerated hospital waste ash

Roczna produkcja odpadów medycznych z placówek służby zdrowia w Pakistanie wynosi około 250.000 ton. Skuteczny system zarządzania odpadami jest niezbędny do utylizacji niebezpiecznych odpadów medycznych, a spalanie jest uważane za najbardziej efektywną i dostępną technologię. Składowanie popiołu z odpadów medycznych na wysypiskach bez odpowiedniego przetworzenia może prowadzić do zanieczyszczenia wód gruntowych z powodu odcieków. Niniejszy artykuł badawczy ma na celu ocenę możliwości wykorzystania popiołu ze spalania odpadów szpitalnych, uzyskanego z Krajowego Centrum Produkcji Surowców Wtórnych (NCPC) w Rawalpindi, jako częściowego zamiennika cementu. Główną zmienną w tym badaniu była ilość popiołu z odpadów szpitalnych (0%, 3%, 7% i 10% masy cementu), podczas gdy ilość materiału cementowego, stosunek wody do cementu oraz zawartość drobnego i grubego kruszywa były utrzymywane na stałym poziomie. Łącznie wykonano 36 kostek, po dziewięć dla każdego poziomu zastąpienia, na okresy dojrzewania wynoszące 7, 14 i 28 dni. Wartość opadu stożka i gęstość świeżego betonu zmniejszały się wraz ze wzrostem udziału popiołu z odpadów szpitalnych w mieszance. Wytrzymałość na ściskanie mieszanek z 3% zawartością popiołu z odpadów szpitalnych była wyższa niż w mieszance kontrolnej. Najlepsze wyniki (20,13 MPa) uzyskano dla mieszanki z 3% zawartością po 28 dniach dojrzewania, podczas gdy wynik uzyskany dla mieszanki z 7% zawartością był niemal równy wynikowi mieszanki kontrolnej.

Słowa kluczowe:

Popiół z odpadów biomedycznych, spalanie, odciek, wytrzymałość na ściekanie, pucolanowy

Bibliografia

[1] Sadeghi-Nik A., Berenjian J., Bahari A., Safaei A. S. and Dehestani M. “Modification of microstructure and mechanical properties of cement by nanoparticles through a sustainable development approach”, Construction and Building Materials, vol. 155, (2017) 880-891. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.08.107

[2] Tysmans T., Wozniak M., Remy O. and Vantomme J. “Finite element modelling of the biaxial behaviour of high-performance fibre-reinforced cement composites (HPFRCC) using Concrete Damaged Plasticity”, Finite Elements in Analysis and Design, vol. 100, (2015), 47-53. https://doi.org/10.1016/j.finel.2015.02.004

[3] Askarian M., Vakili M. and Kabir G. “Results of a hospital waste survey in private hospitals in Fars province, Iran”, Waste management, vol. 24(4), (2004), 347-352. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2003.09.008

[4] Ababneh A., Al-Rousan R., Gharaibeh W. and Abu-Dalo M. “Recycling of pre-treated medical waste fly ash in mortar mixtures”, Journal of Material Cycles and Waste Management, vol. 22(1), (2020), 207-220. http://dx.doi.org/10.1007/s10163-019-00928-z

[5] Sobiecka E., Obraniak A. and Antizar-Ladislao B. “Influence of mixture ratio and pH to solidification/stabilization process of hospital solid waste incineration ash in Portland”, Chemosphere, vol. 111, (2014), 18-23. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2014.03.057

[6] Genazzini C., Giaccio G., Ronco A. and Zerbino R. “Cement-based materials as containment systems for ash from hospital waste incineration”, Waste management, vol. 25(6), (2005), 649-654. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2005.01.004

[7] Rajpoot S. “A Review on ways to Manage Biomedical Waste at Different Locations in Faizabad”, Journal for Modern Trends in Science and Technology, vol. 6(01), (2020), 33-36. http://www.ijmtst.com/vol6issue01.html

[8] Moritz J. “Current legislation governing clinical waste disposal”, Journal of Hospital infection, vol. 30, (1995), 521-530. https://doi.org/10.1016/0195-6701(95)90058-6

[9] Al-Mutair A., Iqbal M. A., Sakati N. and Ashwal A. “Cytogenetics and etiology of ambiguous genitalia in 120 pediatric patients”, Annals of Saudi medicine, vol. 24(5), (2004), 368-372. https://doi.org/10.5144%2F0256-4947.2004.368

[10] Akter N. “Medical waste management: a review”, Health Studies, vol. XXVIII, (2000), 370–394.

[11] World Health Organization “Promoting rational use of medicines: core components”, 2002. Available: https://www.who.int/activities/promoting-rational-use-of-medicines

[12] Gautam S., Srivastava V. and Agarwal V. “Use of glass wastes as fine aggregate in concrete”, Journal of Academia and Industrial Research, vol. 1(6), (2012), 320-322.

[13] Chitnis V., Vaidya K. and Chitnis D. “Biomedical waste in laboratory medicine: Audit and management”, Indian Journal of Medical Microbiology, vol. 23(1), (2005), 6-13. https://doi.org/10.4103/0255-0857.13865

[14] Glenn M. R. and Garwal R. “Clinical waste in developing countries”, An analysis with a case study of India, and a critique of the BasleTWG guidelines, 1999

[15] Jang Y. C., Lee C., Yoon O. S. and Kim H. “Medical waste management in Korea:, Journal of Environmental Management, vol. 80(2), (2006), 107-115.

https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2005.08.018

[16] Tsakona M., Anagnostopoulou E. and Gidarakos E. “Hospital waste management and toxicity evaluation: a case study”, Waste management, vol. 27(7), (2007), 912-920. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2006.04.019

[17] Landie C. and Sampson I. “The need for the alternative treatment of anatomical waste: a dirty business: medical waste”, ReSource, vol. 12(4), (2010), 46-49. https://hdl.handle.net/10520/EJC90262

[18] Azage M. and Kumie A. “Healthcare waste generation and its management system: the case of health centers in West Gojjam Zone, Amhara Region, Ethiopia”, Ethiopian Journal of Health Development, vol. 24(2), (2010), 119-126. https://doi.org/10.4314/ejhd.v24i2.62960

[19] Manyele S. and Lyasenga T. “Factors affecting medical waste management in lowlevel health facilities in Tanzania SV”. African Journal of Environmental Science and Technology, vol. 4(5), (2010), 3014-318.

[20] Ferraz M. A., Cardoso J. B. and Pontes S. R. “Concentration of atmospheric pollutants in the gaseous emissions of medical waste incinerators”, Journal of the Air & Waste Management Association, vol. 50(1), (2000), 131-136. https://doi.org/10.1080/10473289.2000.10463989

[21] Kerdsuwan S. “Case study of using hospital waste incinerator in Thailand”, in 93rd Annual meeting and Exhibition, Air and Waste Manage. Assoc. paper No. 00-107, Salt Lake City, UT, 2000.

[22] Korkut E. N. “Estimations and analysis of medical waste amounts in the city of Istanbul and proposing a new approach for the estimation of future medical waste amounts”, Waste management, vol. 81, (2018), 168-176. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2018.10.004

[23] Safi B., Saidi M., Daoui A., Bellal A., Mechekak A. and Toumi K. “The use of seashells as a fine aggregate (by sand substitution) in self-compacting mortar (SCM)”, Construction and Building Materials, vol. 78, (2015), 430-438. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.01.009

[24] Augustine U. Elinwa. “Hospital ash waste-ordinary portland cement concrete”. Science Research, vol. 4(3), (2016), 72-78. https://doi.org/10.11648/j.sr.20160403.11

[25] Sathvik S., Suchith S., Edwin A., Jemimahcarmicheal M. and Sheela V. “Partial replacement of biomedical waste ash in concrete”, International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering (IJITEE), vol. 8(6S4), (2019), 854-857. https://doi.org/10.35940/ijitee.F1172.0486S419

[26] Memon S. A., Sheikh M. A. and Paracha M. B. “Utilization of hospital waste ash in concrete”, Mehran University Research Journal of Engineering & Technology, vol. 32(1), (2013), 1-8.

„Eksperymentalna analiza betonu z częściowym zastąpieniem cementu popiołem ze spalonych odpadów szpitalnych” (2024) Budownictwo i Architektura / Civil and Architectural Engineering, 23(3), s. 115–127. doi:10.35784/bud-arch.5880.

##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##

Numer Tom 23 Nr 3 (2024)

Archiwum

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

Authors

Abstrakt

Słowa kluczowe:

Bibliografia

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Licencja