Dr hab. inż. Zbigniew Kledyński Politechnika Warszawska Mgr inż

Dr hab. inż. Zbigniew Kledyński Politechnika Warszawska Mgr inż

Dr hab. inż. Zbigniew Kledyński
Politechnika Warszawska
Mgr inż. Katarzyna Ziarkowska
Energomar-Nord Sp. z o.o. Warszawa
Badania nad wykorzystaniem lotnych popiołów fluidalnych z energetyki do zawiesin
twardniejących na przesłony przeciwfiltracyjne
w obiektach ochrony środowiska
STRESZCZENIE
Duża część popiołów lotnych ze spalania węgla w kotłach fluidalnych zostaje
niezagospodarowana. W referacie zostały przedstawione wyniki badań, które dają
możliwość wykorzystania tego odpadu w sposób zgodny z ochroną środowiska oraz
korzyści ekonomiczne stosowania aktywowanych lotnych popiołów fluidalnych.
1. Wprowadzenie
Popioły są ubocznymi produktami spalania powstającymi w wyniku energetycznego
spalania węgla kamiennego lub brunatnego. Chcąc spełnić wymagania Dyrektywy
2001/80/WE Elektrociepłownie w Polsce zmuszone są do modernizacji instalacji
odsiarczania spalin, redukcji NOx i odpylania. Niektóre z Elektrowni w Polsce
zdecydowały się na wymianę starych kotłów na kotły z cyrkulacyjną warstwą fluidalną,
które rozwiązują ten problem. Z tego powodu często w literaturze specjalistycznej
dotyczącej popiołów z energetyki zawodowej pojawia się nowy produkt spalania paliw
stałych – popiół fluidalny. Popioły te charakteryzują się specyficznym składem
chemicznym i właściwościami, które na ogół nie mieszczą się w granicach wymagań
normy PN-EN 450 [13]. Z tego powodu lotne popioły z palenisk fluidalnych traktowane są
powszechnie jako odpad nieprzydatny do wykorzystania oraz uciążliwy dla środowiska
przy ich niewłaściwym wykorzystaniu i składowaniu.
Dane z roku 2001 podają, że w Polsce mamy około 413 tys. ton popiołów ze spalania
węgla w kotłach z cyrkulacyjną warstwą fluidalną, z czego zagospodarowuje się około
67,4 %. Zagospodarowywanie polega głównie na wypełnianiu wyrobisk górniczych lub
wykorzystywaniu go do rekultywacji i makroniwelacji.
Firma Energomar-Nord zaproponowała rozwiązanie problemu zagospodarowania
pozostałej części odpadu oferując linie do przetwarzania lotnych popiołów fluidalnych na
produkt o nazwie handlowej Flubet.
Uzyskany produkt – przy odpowiednim stosowaniu – jest wartościowym składnikiem
materiałów budowlanych. Przetwarzanie popiołów fluidalnych pozwala na gospodarcze
wykorzystanie odpadów paleniskowych zgodnie z wymogami ochrony środowiska. Flubet
ma aprobaty techniczne Instytutu Techniki Budowlanej (ITB AT-155257/2001) oraz
Instytutu Badawczego Dróg i Mostów (IBDiM AT 2002-04-1249), a także atest
Państwowego Zakładu Higieny poświadczające przydatność materiału w budownictwie
i drogownictwie jako dodatku do betonów.
Firma chcąc poszerzyć możliwość zbytu Flubetu na inne dziedziny budownictwa
inżynieryjnego zainteresowała się możliwościami zastosowania tego produktu w
hydrotechnice. Wśród hydrotechnicznych zastosowań zawiesin twardniejących dominują
przesłony przeciwfiltracyjne, przy czym stosuje się je jako elementy nowo wznoszonych
budowli lub w remontach obiektów istniejących [5, 8, 9]. Rosnącego znaczenia nabiera
stosowanie przesłon przeciwfiltracyjnych w ochronie wód podziemnych przed
zanieczyszczeniem [4, 7, 12].
Przedmiotem pracy są badania zawiesin twardniejących cementowo-bentonitowowodnych z dodatkiem aktywowanego popiołu ze spalania węgla kamiennego w kotle
fluidalnym (nazwa handlowa Flubet). Celem podjętych badań było rozpoznanie wybranych
właściwości technicznych zawiesin z dodatkiem Flubetu i zebranie danych do oceny jego
przydatności na przesłony przeciwfiltracyjne wykonane w wykopach wąskoprzestrzennych
i wykorzystywane w obiektach ochrony środowiska. Oprócz wniosków z wykonanych
badań w artykule przedstawiono postulowane kierunki dalszych badań zawiesin
twardniejących z dodatkiem popiołów fluidalnych.
Pozytywne wyniki badań dadzą możliwość wykorzystania niezagospodarowanej
części lotnych popiołów fluidalnych.
2.
Aktywowane popioły fluidalne i ich charakterystyka
Flubet jest produktem, który powstaje przez aktywację lotnych popiołów fluidalnych
opatentowaną metodą EMDC [11] polegającą na mechanicznej aktywacji dezaglomeracji
cząstek popiołu oraz wywołaniu defektów strukturalnych na ich powierzchniach.
Badania właściwości aktywowanego popiołu fluidalnego (Flubetu) wykorzystywanego
do badań, wykonane zostały przez Instytut Mineralnych Materiałów Budowlanych
w Opolu [20].
Analizę
składu
mineralnego
Flubetu
przeprowadzono
przy
wykorzystaniu
dyfraktometrii rentgenowskiej i termicznej analizy różnicowej. Stwierdzono, że w badanej
próbce popiołu występują: kwarc, anhydryt, tlenek wapnia, kalcyt, hematyt i ilit [20].
Badania właściwości fizycznych przeprowadzono według normy PN-EN 450 [13].
Miałkość badanego popiołu, określana jako pozostałość na sicie o oczkach 0,45 mm
firmy Fritsch wynosiła 33,6 % masy (maksymalna miałkość nie powinna przekraczać
40 %).
Istotną cechą popiołu jest wskaźnik aktywności. Jest to procentowy stosunek
wytrzymałości na ściskanie beleczek z zaprawy normowej wykonanych przy użyciu
mieszaniny 75% masy cementu i 25% popiołu, do wytrzymałości badanych w tym samym
wieku normowych beleczek wykonanych przy użyciu cementu porównawczego. Wskaźnik
aktywności po 28 i 90 dniach powinien osiągnąć odpowiednio, co najmniej 75 % i 85 %.
Wskaźnik aktywności pucolanowej badanego popiołu wynosi (po 28 dniach) 98,2 %.
W badaniach, jako cement porównawczy, zastosowany został CEM I 42,5 R z cementowni
Strzelce Opolskie. Oznaczenie wytrzymałości na ściskanie wykonano według normy
PN-EN 196-1 [14].
Pęcznienie zaczynu cementowo-popiołowego o składzie: 50 % Flubetu i 50 %
cementu porównawczego, oznaczone metodą Le Chateliera wg PN-EN 196-3 [16]
wyniosło 0,5 mm (wartość dopuszczalna wynosi 10 mm).
Gęstość badanego popiołu (Flubetu) oznaczona według PN-EN 196-6 [17] wynosi
2598 kg/m3.
Przeprowadzone badania fizyko-chemiczne [20] pozwalają zaklasyfikować badany
popiół aktywowany (Flubet), do popiołu bogatego w takie związki jak SO3 i CaO.
Jednym z wdrożonych już zastosowań Flubetu są betony cementowe. Stosuje się tu
Flubet jako dodatek zastępujący do 20 % masy cementu.
Przeprowadzone badania [20] wykazały, że Flubet jako dodatek do betonów powoduje:
•
wzrost wytrzymałości na ściskanie,
•
obniżenie nasiąkliwości,
•
poprawę szczelności,
•
obniżenie skurczu w trakcie wiązania,
•
poprawę mrozoodporności.
Stosowanie Flubetu do betonów powoduje obniżkę kosztów wytwarzania betonu.
3.
Właściwości zawiesin twardniejących z aktywowanym popiołem fluidalnym
3.1.
Badania zawiesin płynnych oraz właściwości fizycznych i wytrzymałościowych
zawiesin stwardniałych
W pracy wykorzystana została metoda statystycznego planowania eksperymentu,
pozwalająca na określenie zależności wybranych cech zawiesiny od jej składu. Istotą
metody jest taki dobór wartości zmiennych wejściowych xi, aby poszukiwanie
współczynników funkcji regresji zapewniło odpowiednią dokładność ich oszacowania,
przy możliwie małej liczbie doświadczeń.
Dziedzina eksperymentu została ustalona na podstawie badań wstępnych, które miały
na celu określenie maksymalnego i minimalnego dozowania poszczególnych składników:
aktywowanego popiołu fluidalnego, cementu i bentonitu, w taki sposób, aby
nieprzekroczone zostały założone wartości wybranych cech technologicznych zawiesiny
twardniejącej, tj.: maksymalny odstój dobowy wody nie większy niż 5 %, lepkość umowna
nie większa niż 50 s.
Wartości środkowe zakresu zmienności to dla cementu (CEM I 32,5R „Strzelce
Opolskie”) i bentonitu („Zębiec”) 70 kg/1000 dm3 wody, a dla Flubetu 160 kg/1000 dm3
wody. Jednostkowy zakres zmienności wynosił dla cementu i bentonitu 10 kg/1000 dm3
wody, a dla Flubetu 40 kg/1000 dm3 wody. Program badań przedstawia tablica nr 1.
Do momentu rozformowania (6÷10 dni) próbki przechowywane były pod folią
w temperaturze pomieszczenia laboratoryjnego (od 18˚C do 25˚C). Po rozformowaniu
próbki dojrzewały w naczyniu wypełnionym wodą.
Ze względu na funkcje, jakie ma spełniać zawiesina za celowe uznano wykonanie
następujących badań i oznaczeń (wg BN-90/1785-01 [2]):
a) dla zawiesiny płynnej:
• badanie gęstości objętościowej (waga ramienna typu Baroid’a),
• badanie lepkości umownej (lejek wypływowy Marsha),
• badanie odstoju dobowego wody,
b) dla zawiesiny stwardniałej:
• badanie gęstości objętościowej,
• badania wytrzymałościowe (po 14, 28 i 60 dniach dojrzewania).
Wyniki badań właściwości zawiesiny cementowo-bentonitowo-popiołowo-wodnej w
stanie płynnym i po stwardnieniu przedstawia tablica nr 1.
Uzyskane
rezultaty
badań
doświadczalnych
pozwoliły
na
estymowanie
współczynników funkcji regresji, a oszacowanie wariancji badanych wielkości (przez
kilkakrotne powtórzenie badań wybranego składu zawiesiny na różnych zarobach) dało
możliwość
wielomianu.
zweryfikowania
Ostatecznie
statystycznej
uzyskano
istotności
następujące
poszczególnych
zależności
składników
funkcyjne
badanych
właściwości zawiesin od jej składu:
ρ = 1,176 + 0,008 ⋅ x1 + 0,003 ⋅ x 2 + 0,019 ⋅ x 3 + 0,001 ⋅ x12 + 0,004 ⋅ x 22 +
+ 0,001 ⋅ x 32 − 0,001 ⋅ x1 ⋅ x 2 − 0,001 ⋅ x1 ⋅ x 3 + 0,001 ⋅ x 2 ⋅ x 3
L = 40,910 − 1,314 ⋅ x1 + 6,373 ⋅ x 2 − 0,274 ⋅ x 3 + 0,405 ⋅ x12 + 2,605 ⋅ x 22 −
− 2,125 ⋅ x1 ⋅ x 2 + 1,250 ⋅ x1 ⋅ x 3 − 1,125 ⋅ x 2 ⋅ x 3
O d = 1,591 − 0,258 ⋅ x1 − 1,135 ⋅ x 2 + 0,183 ⋅ x 3 + 0,132 ⋅ x12 + 0,301 ⋅ x 32 +
+ 0,125 ⋅ x1 ⋅ x 2 + 0,125 ⋅ x1 ⋅ x 3
R c (28 ) = 107,75 + 45,28 ⋅ x1 − 1,67 ⋅ x 2 + 81,43 ⋅ x 3 + 35,65 ⋅ x12 +
+ 26,47 ⋅ x 22 + 12,76 ⋅ x 32 + 4,52 ⋅ x1 ⋅ x 2 + 14,52 ⋅ x1 ⋅ x 3 + 5,77 ⋅ x 2 ⋅ x 3
R z (28 ) = 5,559 ⋅ x1 + 10,773 ⋅ x 3
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
w równaniach (1) – (5) wielkości x1, x2, x3 występują w postaci kodowanej, tj. przyjmują
wartości z przedziału <-1;1>.
Dzięki wykorzystaniu statystycznego planowania eksperymentu [18], wyniki badań
zawiesiny
twardniejącej
cementowo-bentonitowo-popiołowo-wodnej
można
było
przedstawić w formie zależności funkcyjnych i na ich podstawie sporządzić plany
warstwicowe. Plany warstwicowe umożliwiają planowanie składów zawiesin (w zakresie
eksperymentu) o projektowanych właściwościach. Umożliwiają również przeanalizowanie
wpływ poszczególnych składników zawiesiny twardniejącej na zmianę jej właściwości.
Tablica 1. Program i wyniki badań zawiesin cementowo-bentonitowo-popiołowo-wodnych
WŁAŚCIWOŚCI ZAWIESINY
PŁYNNEJ
NR
PROGRAM BADAŃ
RECE
PTY
dozowanie stałych składników
[kg/1000 dm3 wody]:
cement
bentonit
popiół
(x1)
(x2)
(x3)
gęstość
objętościowa
lepkość
umowna
odstój
dobowy
[g/cm3]
[s]
[%]
WŁAŚCIWOŚCI ZAWIESINY STWARDNIAŁEJ
wytrzymałość na ściskanie
[kPa]:
po 14
po 28
po 60
dniach
dniach
dniach
wytrzymałość na rozciąganie przy
rozłupywaniu [kPa]:
po 14
po 28
po 60
dniach
dniach
dniach
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
80
80
200
1,21
48,0
1,0
126,1
347,0
409,2
12,8
47,0
69,1
2
80
80
120
1,17
46,0
0,5
43,8
134,7
265,4
2,8
10,6
27,0
3
80
60
200
1,20
38,5
3,5
155,9
317,1
398,9
11,4
37,1
73,5
4
60
80
200
1,20
51,0
1,0
138,0
219,0
238,4
9,1
18,3
24,8
5
80
60
120
1,17
37,0
2,5
24,8
126,9
205,4
3,2
4,4
19,9
6
60
80
120
1,16
59,0
0,5
26,3
63,7
129,4
3,1
4,5
8,6
7
60
60
200
1,19
38,0
3,5
87,6
206,1
228,6
4,8
20,3
28,9
8
60
60
120
1,15
36,5
3,5
14,8
75,0
106,2
3,3
4,2
7,9
9
57,85
70
160
1,16
41,0
2,5
55,1
95,5
164,7
3,3
3,5
12,2
10
82,15
70
160
1,19
41,5
1,0
74,3
205,8
314,1
3,4
10,9
44,8
11
70
57,85
160
1,18
38,0
2,5
65,0
160,7
274,2
3,5
14,8
49,4
12
70
82,15
160
1,18
51,0
0,5
47,8
113,5
244,8
3,1
4,0
24,6
13
70
70
111,4
1,15
41,0
2,0
6,6
33,3
134,7
2,3
2,3
7,6
14
70
70
208,6
1,20
41,0
2,0
67,0
200,3
373,7
3,5
18,0
39,4
15
70
70
160
1,18
38,0
1,75
47,1
137,5
251,9
3,6
7,7
28,0
Poniżej przedstawiono najważniejsze rezultaty takiej analizy.
Uzyskane wyniki badań gęstości objętościowej zawiesiny płynnej wykazały,
że zwiększanie dozowania Flubetu bądź cementu ma istotny wpływ na zwiększenie tej
właściwości (rysunek nr 1). Mały wpływ na gęstość objętościową ma bentonit, oczywiście
w zakresie dozowania tj. od 60 do 80 kg/1000 dm3 wody, co potwierdzają wykresy
zależności bentonitu od Flubetu i cementu od bentonitu.
Popiół(Flubet)
1.00
0.00
-1.00
-1.00
0.00
1.00
Cement
Rysunek 1. Wpływ zawartości Flubetu i cementu [kg/1000 dm3 wody] na gęstość objętościową [g/cm3]
zawiesiny płynnej przy stałym dozowaniu bentonitu wynoszącym 70 kg/1000 dm3 wody.
Dominujący wpływ na zmianę lepkości umownej ma dozowanie bentonitu.
W zakresie dozowania cementu tj. 60-80 kg/1000 dm3 wody lepkość umowna wzrasta
o 3 [s], natomiast przy takim samym zakresie dozowania bentonitu lepkość umowna
wzrasta o 14 [s].
Popiół(Flubet)
1.00
0.00
-1.00
-1.00
0.00
Bentonit
1.00
3
Rysunek 2. Wpływ zawartości bentonitu i Flubetu [kg/1000 dm wody] na lepkość umowną [s] zawiesiny
płynnej przy stałym dozowaniu cementu wynoszącym 60 kg/1000 dm3 wody.
Z analizy wykresów wynika, że na zmniejszanie odstoju dobowego wody istotny
wpływ ma bentonit (rysunek nr 3). Wykres przedstawiający zależność między cementem
a bentonitem przy maksymalnym dozowaniu Flubetu (200 kg/1000 dm3 wody) jest
analogiczny do wykresu przedstawionego na rysunku 3.
Popiół(Flubet)
1.00
0.00
-1.00
-1.00
0.00
Bentonit
1.00
3
Rysunek 3. Wpływ zawartości bentonitu i Flubetu [kg/1000 dm wody] na odstój dobowy [% objętości
zawiesiny] przy stałym dozowaniu cementu wynoszącym 70 kg/1000 dm3 wody.
Na podstawie wykresów przedstawionych na rysunku nr 5 i 6 widać, że bentonit nie
ma istotnego wpływu na wzrost wytrzymałości na ściskanie. Na wzrost wytrzymałości na
ściskanie zasadniczy wpływ mają materiały wiążące, do których zaliczmy w przypadku
tych recept cement i Flubet (rysunek nr 4).
Popiół(Flubet)
1.00
0.00
-1.00
-1.00
0.00
1.00
Cement
Rysunek 4. Wpływ zawartości cementu i Flubetu [kg/1000 dm3 wody] na wytrzymałość na ściskanie [kPa]
po 28 dniach dojrzewania przy stałym dozowaniu bentonitu wynoszącym 70 kg/1000 dm3 wody.
Bentonit
1.00
0.00
-1.00
-1.00
0.00
1.00
Cement
Rysunek 5. Wpływ zawartości cementu i bentonitu [kg/1000 dm3 wody] na wytrzymałość na ściskanie [kPa]
po 28 dniach dojrzewania przy stałym dozowaniu popiołu (Flubet) wynoszącym 200 kg/1000 dm3 wody.
Bentonit
1.00
0.00
-1.00
-1.00
0.00
1.00
Popiół(Flubet)
Rysunek 6. Wpływ zawartości popiołu (Flubet) i bentonitu [kg/1000 dm3 wody] na wytrzymałość na
ściskanie [kPa] po 28 dniach dojrzewania przy stałym dozowaniu cementu wynoszącym 70 kg/1000 dm3
wody.
Przyrosty wytrzymałości na ściskanie w poszczególnych receptach przedstawione zostały
na rysunku nr 7.
450
409,24
398,89
400
373,71
wytrzymałość na ściskanie [kPa]
350
347
317,14
314,09
300
274,18
265,39
250
251,86
244,82
238,36
228,62
218,95
206,14
205,36
205,75
200,34
200
164,71
155,92
150
126,06
138
134,69
126,89
160,73
113,46
106,16
100
95,54
87,58
74,97
63,69
50
74,31
55,07
43,79
24,78
137,51
134,69
129,38
67,01
65,02
47,77
47,11
33,34
26,32
14,78
6,57
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
nr recepty
po 14 dniach dojrzewania
po 28 dniach dojrzewania
po 60 dniach dojrzewania
Rysunek 7. Przyrosty wytrzymałości na ściskanie [kPa] zawiesiny cementowo-bentonitowo-popiołowowodnej w kolejnych dniach dojrzewania.
3.2.
Badania reologiczne zawiesin po stwardnieniu*
Reologia jest to nauka o odkształceniu i płynięciu ciał, gdzie podstawowymi
zjawiskami reologicznymi jest płynięcie i relaksacja, które określane jest za pomocą prób.
Celem badań [10] było zebranie danych o zawiesinach twardniejących cementowobentonitowo-popiołowo-wodnych wykonując badania na kilku zarobach o tym samym
składzie (tablica nr 1, recepta nr 15) i scharakteryzowanie podstawowych właściwości
reologicznych zawiesiny w stanie stwardniałym.
Badania edometryczne wykonano na próbkach o średnicy 4,0 cm i wysokości 2,0 cm
po 14, 28 i 60 dniach dojrzewania.
Badania prowadzone były jednocześnie w trzech edometrach w warunkach swobodnej
rozszerzalności bocznej na próbkach z tej samej serii, ale przy innych obciążeniach,
stanowiących odpowiednio 20 %, 30 % i 40 % aktualnej wytrzymałości zawiesiny na
ściskanie jednokierunkowe. Analizę badań edometrycznych przeprowadzono na podstawie
odczytów odkształceń sporządzonych w poszczególnych seriach badań.
* Paluszak K.: Badania właściwości reologicznych zawiesin twardniejących w stanie stałym. Praca
magisterska, PW 2001r.
Z wykresów odczytano odkształcenia początkowe ε0 (pierwszy pomiar od chwili
przyłożenia obciążenia) i odkształcenia całkowite εc. Odkształcenie pełzania obliczono
według wzoru:
εd = εc - ε0
(6)
gdzie: ε0 – odkształcenie początkowe, εd – odkształcenie
pełzania, εc – odkształcenie całkowite.
Wnioski z uzyskanych wyników są następujące:
•
wzrost wytrzymałości zawiesiny twardniejącej z Flubetem wraz z czasem
dojrzewania,
•
wzrost odkształceń początkowych, opóźnionych i całkowitych ze wzrostem
obciążenia,
•
przy wzroście wieku zawiesiny w chwili obciążenia maleje wzrost wartości
odkształceń,
•
odkształcenia i naprężenia są proporcjonalne.
4. Ocena przydatności popiołów fluidalnych do zawiesin twardniejących.
Kierunki dalszych badań
Przeprowadzone
badania
wybranych
właściwości
technicznych
zawiesiny
twardniejącej wykonanej z dodatkiem Flubetu wskazują na to, że podstawowe,
technologiczne właściwości materiału są odpowiednie do stosowania go na przesłony
przeciwfiltracyjne realizowane w wykopach wąskoprzestrzennych. Ze względu na
ograniczony zakres wykonanych badań ocena ta ma charakter wstępny i wymaga
potwierdzenia w odniesieniu do innych, istotnych właściwości zawiesin z dodatkiem
Flubetu.
Flubet różni się od popiołów lotnych z kotłów konwencjonalnych, co sprawia,
że przenoszenie informacji o wpływie tego dodatku na właściwości zawiesin nie jest
możliwe. Niezbędne jest więc kontynuowanie badań zawiesin twardniejących z Flubetem.
W przypadku stosowania zawiesiny na przesłony przeciwfiltracyjne niezbędne są
badania wodoprzepuszczalności oraz – ze względu na rosnące wykorzystanie przesłon w
ochronie wód podziemnych przed zanieczyszczeniem – odporności korozyjnej zawiesin
twardniejących z Flubetem na różnego rodzaju agresywności chemiczne. Badania takie
powinny być tak zaprojektowane, aby dostarczyć informacji potrzebnej do oszacowania
trwałości przesłon. Powinny więc uwzględnić nie tylko rodzaj zanieczyszczeń, ale i sposób
ich oddziaływania na materiał przesłony, tj. możliwość znalezienia się zanieczyszczeń
w składzie wytwarzanej zawiesiny, ich wnikanie w zawiesinę stwardniałą, dyfuzyjny lub
konwekcyjny charakter transportu zanieczyszczeń itp.
Można spodziewać się, że podobnie jak odpady paleniskowe ze spalania
konwencjonalnego [6], tak i popioły fluidalne okażą się korzystnym dodatkiem
antykorozyjnym do zawiesin twardniejących, przynajmniej w odniesieniu do niektórych
rodzajów agresywności. Teza ta wymaga doświadczalnego sprawdzenia.
Zawiesiny twardniejące mogą – pod pewnymi warunkami – pełnić rolę zaczynów
iniekcyjnych lub stanowić materiały na wylewane i samopoziomujące się poziome
uszczelnienia.
Po
stwardnieniu
zawiesiny
oczekiwania
odnośnie
jej
cech
wytrzymałościowych, przeciwfiltracyjnych i odporności na korozję chemiczną będą zwykle
analogiczne do stawianych zawiesinom twardniejącym w przesłonach przeciwfiltracyjnych.
Wskazuje to na ważność badań korozyjnych i ich szersze znaczenie dla potencjalnych
zastosowań lotnych popiołów fluidalnych w geotechnice i ochronie środowiska.
Prowadzone badania poligonowe dla zawiesiny twardniejącej przeznaczonej do
ubezpieczania wykopu metodą „berlińską” potwierdzają wyniki uzyskane w laboratorium.
Wykonane zostały trzy recepty o różnych składach. Skład poszczególnych zarobów oraz
wyniki uzyskane w badaniach wytrzymałościowych przedstawia tablica nr 2.
Tablica 2. Skład recept oraz wyniki badań wytrzymałościowych.
Wytrzymałość na ściskanie
(średnia z trzech próbek)
[MPa]
Ilość składników
[kg/100 litrów wody]
Nr
recepty
Flubet
cement
bentonit
betostat
po 7 dniach
dojrzewania
po 14 dniach
dojrzewania
1
40
10
5
0,1
1,1
1,2
2
30
5
10
0,1
0,3
0,35
3
50
5
-
0,1
1,2
1,5
Korzyści ekonomiczne płynące z zastosowania Flubetu do zawiesin twardniejących są
uzależnione od projektowanych parametrów zawiesiny twardniejącej oraz od technologii
jej wykonania.
5.
Literatura
[1] BN-83/6731-15 Kontrola międzyoperacyjna. Metody analizy chemicznej surowców.
[2] BN-90/1785-01 Płuczka wiertnicza. Metody badań w warunkach polowych.
[3] Dąbek R., Kledyński Z., Ładyżyński K.: Badania kontrolne zawiesin twardniejących na budowie metra
w Warszawie. Gospodarka Wodna, nr 9/1989.
[4] Dokumentacja wyników badań laboratoryjnych wraz z opinią dotyczącą jakości stwardniałego
tworzywa do budowy ekranu przeciwfiltracyjnego w Świętochłowicach. „Chemkop-Label” Sp. z o.o.,
Kraków, sierpień 1994, maszynopis.
[5] Jawański W., Nowicki W., Młodawski W.: Realizacja przesłony przeciwfiltracyjnej na lewym
przyczółku zapory Chańcza. Mat. VII Konferencji Technicznej Kontroli Zapór, Rytro, 7-10.1996.
[6] Kledyński Z.: Odporność korozyjna zawiesin twardniejących e obiektach ochrony środowiska. Prace
Naukowe Politechniki Warszawskiej. Inżynieria Środowiska, z.33, Oficyna Wydawnicza Politechniki
Warszawskiej, Warszawa 2000; s. 102.
[7] Kledyński Z., Kozyra M.: Properties of hardening slurries state of knowledge review of applications in
Poland. W „Sanierung und Modernisierung von Wasserbauwerken, aktuelle Beispiele aus Deutschland,
Polen, der Slowakei und Tschechien” Technische Universitat Dresden. Dresdner Wasserbauliche
Mitteilungen, Heft 10, Dresden 1997.
[8] Kłosiński B., Rafalski L.: Zastosowanie zawiesiny twardniejącej do wykonania przesłony
przeciwfiltracyjnej w przyczółku zapory w Dębem. Kwartalnik Budownictwo Hydrotechniczne i
Rurociągów Energetycznych Zrzeszenia „Hydrobudowa-Energopol” nr 4/1985.
[9] Lewandowski R.: Reconstruction of the Dychow dam subsequent to the slope failure. International
Symposium on new trends and guidelines on dam safety, Spanish NCOLD, Barcelona 1998.
[10] Paluszak K.: Badania właściwości reologicznych zawiesin twardniejących w stanie stałym. Praca
dyplomowa magisterska, PW 2001r.
[11] Patent nr 180380, na wynalazek pt.: Sposób i urządzenie do otrzymywania materiałów wiążących z
popiołów kotłów energetycznych, zwłaszcza z paleniskiem fluidalnym.
[12] Pisarczyk S.: Problemy geotechniczne budowy uszczelnień nowoczesnych składowisk odpadów
komunalnych. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej, Inżynieria Środowiska, z. 22, OWPW,
Warszawa 1997.
[13] PN-EN 450 Popiół lotny do betonu. Definicje, wymagania i kontrola jakości.
[14] PN-EN 196-1 Metody badania cementu. Oznaczenie wytrzymałości.
[15] PN-EN 196-2 Metody badania cementu. Analiza chemiczna cementu.
[16] PN-EN 196-3 Metody badania cementu. Oznaczenie czasu wiązania i stałości objętości.
[17] PN-EN 196-6 Metody badania cementu. Oznaczenie stopnia zmielenia.
[18] Polański Z. Planowanie doświadczeń w technice, PWN, Warszawa 1984 r.
[19] Rafalski L.: Właściwości i zastosowanie zawiesin twardniejących. Studia i Materiały. Zeszyt 43,
Instytut Badawczy Dróg i Mostów, Warszawa 1995.
[20] Ratajczyk K., Giergiczny E. Ocena przydatności aktywowanego popiołu lotnego z kotła o spalaniu
fluidalnym w EC Żerań jako dodatku do betonu, (maszynopis, źródło Hydrobudowa-1) Instytut
Mineralnych Materiałów Budowlanych w Opolu, Zakład Inżynierii Materiałowej, Opole 1999 r.