Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Screening industrial and organic waste for potential use in polyurethane adhesives

Pęczek Edyta, Pamuła Renata, Białowiec Andrzej

Archives of Environmental Protection

|

2026

|

Vol. 52, no. 1

70--95

EN

This study evaluated the potential use of 15 industrial and organic waste materials - including fly ash, bottom ash, fluidized bed ash, slag, photovoltaic glass, sulfur, lignin, biochar, textile fibers, hemp fibers, sawdust, eggshells, bamboo fibers, fluidized bed sand - as fillers in two-component polyurethane (2C PU) adhesives. The materials were characterized for chemical composition, particle size distribution, moisture content, calorific value, FTIR spectra, and metal leachability. Fly ash from pulverized coal combustion demonstrated the highest compatibility with the PU matrix among all tested materials. Adhesive formulations with various fly ash-to-chalk ratios were synthesized and tested for shear strength. The highest value (4.50 MPa at 20 °C) was obtained with 10% fly ash and 90% chalk, indicating a favorable synergistic effect. In contrast, the formulation containing 100% fly ash showed a substantial drop in performance at elevated temperature (0.10 MPa at 100 °C), revealing a thermal limitation. These findings suggest that fly ash may serve as a sustainable and cost-effective partial filler in PU adhesives, contributing to circular economy goals. However, its limited thermal stability must be considered for products intended for high temperature applications.

PL

W niniejszej pracy przeprowadzono ocenę potencjału zastosowania 15 rodzajów odpadów przemysłowych i organicznych jako wypełniaczy w dwuskładnikowych klejach poliuretanowych (2K PU). Do badania wybrano m.in. popiół lotny, popiół denny, popiół z kotłów fluidalnych, żużel, szkło z paneli fotowoltaicznych, siarkę, ligninę, biowęgiel, włókna tekstylne, włókna konopne, trociny, skorupki jaj, włókna bambusowe oraz piasek fluidalny. Materiały zostały poddane charakterystyce fizykochemicznej, obejmującej oznaczenie zawartości wilgoci, części organicznych, części palnych i popiołu, ciepła spalania, analizę sitową, określenie zawartości węgla, wodoru, azotu i siarki, a także analizę widm w podczerwieni metodą ATR-FTIR oraz ocenę podatności na wymywanie metali ciężkich. Przygotowano formulacje klejów o różnych proporcjach popiołu lotnego do kredy i poddano je badaniom wytrzymałości na ścinanie. Najwyższą wartość (4,50 MPa w temperaturze 20 °C) uzyskano dla układu zawierającego 10% popiołu lotnego i 90% kredy, co wskazuje na korzystny efekt synergiczny. Dla porównania, formulacja zawierająca wyłącznie popiół lotny (100%) wykazała znaczny spadek wytrzymałości w podwyższonej temperaturze (0,10 MPa przy 100 °C), co potwierdza jej ograniczoną stabilność termiczną. Uzyskane wyniki wskazują, że popiół lotny może stanowić zrównoważony i ekonomicznie opłacalny częściowy wypełniacz w klejach poliuretanowych, wpisujący się w założenia gospodarki o obiegu zamkniętym. Należy jednak uwzględnić jego ograniczoną stabilność termiczną przy projektowaniu formulacji przeznaczonych do stosowania w podwyższonych temperaturach.

2

Assessment of heavy metal immobilization in self-hardening slurries with the addition of ashes from municipal solid waste incineration and coal combustion in the context of hydraulic engineering applications

Szarek Łukasz, Falaciński Paweł, Wojtkowska Małgorzata, Bogacki Jan, Drużyński Piotr

Archives of Environmental Protection

|

2026

|

Vol. 52, no. 1

96--109

EN

This study aimed to assess the immobilization of heavy metals (Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) in hardened self-hardening slurries (SHS) made with municipal solid waste fly ash (MSWFA) and conventional coal fly ash (CCFA) intended for cut-off wall construction. Five SHS mixtures were prepared using tap water, Portland cement, sodium bentonite, CCFA, and MSWFA. The microstructure and phase composition were analyzed by SEM and XRD. After 28 and 90 days of curing, samples were leached according to PN-EN 12457-4:2006, and metal concentrations in eluates and digested components were determined by flame AAS. The results were compared with regulatory limits for heavy metal content in leachate and soil. CCFA exhibited the highest Cd, Cu, Pb, and Zn contents, while MSWFA showed the lowest total heavy metal content. The eluates displayed an alkaline pH (≈12.5) and high salinity. Pb and Cd releases exceeded non-hazardous waste limits, while other metals remained below these limits. All tested metals demonstrated high immobilization levels (≥99.99%) regardless of recipe or curing time. Dense C-S-H matrix formation with hydrocalumite contributed to metal immobilization. SHS could potentially be a safe and environmentally friendly method for stabilizing and solidifying fly ash in its raw form. Heavy metals were strongly bound within the slurry structure, however, further research is needed.

PL

Celem niniejszego badania było określenie stopnia immobilizacji metali ciężkich (Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) w stwardniałych zawiesinach twardniejacych (SHS) opartych na popiele lotnym ze spalania stałych odpadów komunalnych (MSWFA) oraz popiele lotnym z konwencjonalnego spalania węgla (CCFA), przeznaczonych do budowy przesłon przeciwfiltracyjnych. Przygotowano pięć receptur SHS z wykorzystaniem wody wodociągowej, cementu portlandzkiego, bentonitu sodowego, CCFA oraz MSWFA. Mikrostrukturę i skład fazowy stwardniałych próbek SHS analizowano za pomocą technik SEM oraz XRD. Próbki SHS poddano wymywaniu metodą batch testu zgodnie z normą PN-EN 12457-4:2006, po 28 oraz 90 dniach dojrzewania. Stężenia metali oznaczono w eluatach z próbek SHS oraz w roztworach po mineralizacji ich komponentów, wykorzystując technikę płomieniowej absorpcyjnej spektrometrii atomowej (AAS). Wyniki porównano z wymaganiami prawnymi dotyczącymi zawartości metali ciężkich w odciekach składowiskowych oraz glebach. CCFA charakteryzował się najwyższą zawartością kadmu, miedzi, ołowiu i cynku, podczas gdy MSWFA wykazywał najniższą całkowitą zawartość metali ciężkich wśród analizowanych materiałów antropogenicznych. Eluaty cechowały się odczynem alkalicznym (≈12,5) oraz wysokim zasoleniem. Uwalnianie ołowiu i kadmu przekroczyło dopuszczalne wartości dla odpadów innych niż niebezpieczne, podczas gdy pozostałe metale pozostały poniżej wartości granicznych. Wszystkie badane metale wykazały wysoki stopień immoblizacji (≥99,99%), niezależnie od składu receptury czy czasu dojrzewania. Istotnym czynnikiem sprzyjającym immobilizacji metali była gęsta matryca C-S-H z obecnością hydrokalumitu. Przeprowadzone badania wskazują, że SHS mogą stanowić potencjalnie bezpieczną i przyjazną środowisku metodę stabilizacji i solidyfikacji popiołów lotnych w formie nieprzetworzonej. Metale ciężkie zostały mocno związane w strukturze zawiesiny. Konieczne jest jednak prowadzenie dalszych badań w tym zakresie.

3

Ocena możliwości zastosowania szkła recyklingowego oraz popiołu lotnego w zaprawach cementowych poddanych agresji siarczanowej i niszczeniu mrozowemu

Jaworska-Wędzińska Monika, Fijałkowski Filip, Marczewska Julia

Przegląd Budowlany

|

2025

|

R. 96, nr 4

183--186

PL

Celem badań była ocena możliwości zastosowania materiałów ze zużytych opakowań oraz odpadów przemysłowych – stłuczki szklanej oraz popiołu lotnego krzemionkowego – jako składników modyfikujących zaprawy cementowe poddawane oddziaływaniu siarczanu sodu i niszczeniu mrozowemu. W artykule przedstawiono wyniki badań zapraw cementowych, w których zastąpiono 20 i 40% cementu popiołem lotnym krzemionkowym oraz 20 i 40% kruszywa drobnego szkłem z recyklingu. Zakres badań obejmował nasiąkliwość oraz zmiany wytrzymałości na ściskanie po korozji siarczanowej i niszczeniu mrozowym. Przedstawiono również wyniki badań konsystencji zapraw. Na podstawie wyników badań oraz analizy literatury stwierdzono, że zastąpienie 20-30% cementu popiołem lotnym oraz do 20% piasku stłuczką szklaną umożliwi efektywne zagospodarowanie odpadów przy zachowaniu wystarczającej trwałości kompozytów cementowych w złożonych warunkach agresywnych.

EN

The aim of the research was to evaluate the possibility of using recycled materials – in particular, siliceous fly ash and waste glass – as modifying components of cement mortars immersed in 5% Na2SO4 solution and freezing and thawing cycles. The article presents the results of tests on cement mortars in which 20 and 40% of the cement was replaced with fly ash, and 20 and 40% of fine aggregate was replaced with recycled glass. The scope of the tests included water absorption and changes in compressive strength after exposure to sulphate environment and cyclic freeze-thaw conditions. The results of tests on the consistency of mortars were also presented. Based on the analysis of research results and literature review, it was concluded that replacing 20-30% of cement or fly ash and up to 20% of sand with glass cullet with a fraction of 0-1 mm will allow for the effective use of waste while maintaining good durability of cement composites under complex destruction conditions.

4

Wykorzystanie popiołu lotnego do stabilizacji skarp wysokich hałd odpadów górniczych

Sternik Krzysztof, Olma Anna

Materiały Budowlane

|

2025

|

nr 3

61--66

5

Magnetic and optical properties of airborne dust particles nearby coal-fifired power plants in Upper Silesia, Poland: a mineralogical petrographical and chemical approach

Chrysakopoulou Chrysoula, Perleros Konstantinos, Wojtaszek-Kalaitzidi Małgorzata, Papadopoulou Lambrini, Kantiranis Nikolaos, Kalaitzidis Stavros

Journal of Sustainable Mining

|

2025

|

Vol. 24, iss. 2

320--332

EN

Coal mining and exploitation pose certain challenges in terms of environmental management. The objective of this research is the study of airborne dust from Knurow region, Southern Poland, aiming identify the level and the features of anthropogenic particles, mostly in the form of fly ash. Two samples collected from a domestic gutter system were analysed regarding their mineralogical, chemical and petrographical features, emphasizing the magnetic fraction and the carbonized organic particles. The airborne dust contains 22 wt.% of fossil and fresh organic matter, whereas the major mineralogical phase is magnetite. The magnetic fraction (up to 3 wt.%) appears in the form of spheres of simple or complex surface structure, while their average size is 12.7 and 15.8 μm in the studied samples. Lithogenic magnetite is totally absent. The magnetic spheres consist mainly of Fe, whereas Al, Si, Mg and Mn participate in minor amounts. Unburnt coal particles, along with chars, sooty and coke particles, were identified, accounting for 80 vol.% on a mineral matter-free basis, with fresh residues of immature organic matter accounting for the remaining 20 vol.%. Anthropogenic activities in the study area point out a significant environmental footprint to the urban site of the Knurow region.

6

Wpływ jednoczesnego dodatku krzemionkowego popiołu lotnego i odpadowej mączki granitowej na wybrane właściwości cementowych warstw wierzchnich w podłogach zespolonych z podłożem betonowym

Chajec Adrian, Sadowski Łukasz

Inżynieria i Budownictwo

|

2025

|

R. 81, nr 1

10--14

PL

Przyczepność warstwy wierzchniej do podkładu determinuje jego walory użytkowe, mechaniczne oraz trwałościowe. Celem pracy jest sprawdzenie możliwości zastąpienia nawet 30% cementu w mieszance cementowej stosowanej na warstwę wierzchnią jednoczesnym dodatkiem mączki granitowej i krzemionkowego popiołu lotnego oraz wyznaczenie ich optymalnych ilości do stosowania. Wykonano 10 poletek badawczych, gdzie każda warstwa wierzchnia została wykonana z mieszanki innej serii. Wykorzystano badania normowe oraz badanie oznaczania przyczepności przy odrywaniu warstwy wierzchniej od podkładu (pull-off). Wyniki wskazują, że optymalną procentową ilością cementu do zastąpienia jest 30%, z wykorzystaniem dodatku 20% popiołu oraz 10% mączki granitowej. Uzyskuje się przy tym największą gęstość kompozytu oraz największą przyczepność warstwy wierzchniej do podkładu (nawet o 10% większą niż w przypadku serii referencyjnej). Te wyniki podkreślają synergię oddziaływania jednoczesnego dodatku materiału pucolanowego (krzemionkowego popiołu lotnego) i wypełniacza (odpadowej mączki granitowej). Zaobserwowano też, że wilgotne warunki pielęgnacji warstwy wierzchniej bezpośrednio determinują zapewnienie jej właściwości wymaganych z uwagi na użytkowanie. Badania podkreślają aplikacyjny charakter stosowanej metody oraz wskazują możliwość przemysłowego zastosowania opracowanego rozwiązania z zauważalną korzyścią dla warstwy wierzchniej z uwagi na jej większą trwałość.

EN

The adhesion of the surface layer to the subbase determines its functional, mechanical and durability qualities. The purpose of this study is to test the possibility of replacing up to 30% of the cement in the cement mixture used for the surface layer with the simultaneous addition of granite powder and siliceous fly ash, and to determine the optimal quantitative use of them. Ten test plots were carried out, where each was made from a different material series. Standard tests and a pull-off adhesion determination test were used. The results show that the optimal percentage replacement of cement is 30% with the addition of 20% ash and 10% granite powder, obtaining the highest density of the composite and the highest adhesion of the surface layer to the primer (up to 10% higher than the reference series). These results highlight the synergistic effect of the simultaneous addition of pozzolanic material (silica fly ash) and filler (waste granite powder). We also observed that wet conditions of surface layer care directly determine the provision of its required properties, given its use. The research highlights the applicative nature of the method used and indicates the possibility of industrial application of the developed solution with a noticeable benefit to the surface layer due to its greater durability.

7

Popiół lotny z osadów ściekowych jako składnik betonu – ocena przydatności w świetle aktualnych norm krajowych i międzynarodowych

Rutkowska Gabriela

Inżynieria i Budownictwo

|

2025

|

R. 81, nr 5

597--602

PL

Rosnące wymagania dotyczące redukcji emisji CO2 w Unii Europejskiej stymulują rozwój alternatywnych materiałów budowlanych o ograniczonej zawartości klinkieru. W technologii betonu szeroko stosowane są popioły lotne krzemionkowe pochodzące ze spalania węgla kamiennego, cenione za swoją aktywność pucolanową, skład chemiczny i dużą miałkość. Celem niniejszych badań była analiza właściwości popiołów lotnych pozyskiwanych z termicznego przekształcania osadów ściekowych, pod kątem ich zgodności z wymaganiami norm PN-EN 450-1, ASTM C618-03 oraz ASTM C379-65T. Wyniki wykazały, że popioły te nie spełniają w pełni wymagań normowych jako zamiennik tradycyjnych popiołów w produkcji betonu, jednakże możliwe jest ich wykorzystanie w wytwarzaniu betonu zwykłego o zadowalających parametrach wytrzymałościowych. Dla betonu z dodatkiem 15% popiołu z Krakowa uzyskano wytrzymałość na ściskanie wynoszącą odpowiednio 47,1 MPa i 48,2 MPa po 28 i 56 dniach dojrzewania. Dla popiołu z Warszawy i Łodzi wartości te były nieco niższe, lecz nadal mieściły się w zakresie typowym dla betonu konstrukcyjnego. Analiza stężeń metali ciężkich wykazała, że są one poniżej dopuszczalnych limitów środowiskowych, co sugeruje, że migracja tych substancji z betonu do środowiska wodnego jest minimalna i nie powinna stwarzać zagrożenia ekologicznego.

EN

The growing requirements for CO2 emission reduction in the European Union are driving the development of alternative construction materials with reduced clinker content. In concrete technology, siliceous fly ash from hard coal combustion is widely used due to its pozzolanic activity, chemical composition, and fine particle size. This study aimed to evaluate the properties of fly ash derived from the thermal treatment of sewage sludge, assessing its compliance with standards PN-EN 450-1, ASTM C618-03, and ASTM C379-65T. The results showed that this type of ash does not fully meet the normative criteria for use as a traditional fly ash substitute in concrete production. However, it can be utilized in the production of conventional concrete with satisfactory mechanical properties. Concrete with a 15% addition of Kraków-origin ash achieved compressive strengths of 47.1 MPa and 48.2 MPa after 28 and 56 days of curing, respectively. Ashes from Warsaw and Łódź also produced acceptable results, albeit slightly lower. The analysis of heavy metal concentrations revealed levels below environmental safety thresholds, indicating that the leaching of these substances into aquatic environments is minimal and should not pose a significant ecological risk.

8

The effect of hard coal fly ash substitution for cement on properties of high sulphide tailings cemented paste backfill

Eker Hasan, Bascetin Atac

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2025

|

Vol. 41, iss. 4

193--217

EN

Cemented paste backfill (CPB) is a method used to fill the gaps in the underground production method. The main component of CPB is cement, which costs a high price. Therefore, some studies have continued in the search for materials to replace cement. In this context, the mechanical behavior of the material obtained following the substitution of ore preparation plant tailings from Kastamonu-Küre copper mine instead of cement using thermal power plant fly ash (FA) in certain proportions by weight was investigated. The results indicate that substituting FA in all cement proportions increases the compressive strength of the CBP mixtures. Up to 20% of the amount and cost of cement has been saved by using FA instead of portland cement (PC). Thus, there is an opportunity for a reduction in the amount of CO2 emissions, a greenhouse gas, from the cement production process. Besides, an economic income was provided to the enterprise by reusing coal thermal power plant waste. As a result, significant benefits have been provided to the mining sector in terms of operation, environment, and cost.

PL

Wypełnianie cementową pastą (CPB) to metoda stosowana do wypełniania szczelin w podziemnej metodzie wydobycia. Głównym składnikiem CPB jest cement, który charakteryzuje się wysoką ceną. W związku z tym kontynuowano badania nad poszukiwaniem materiałów, które mogłyby go zastąpić. W tym kontekście zbadano zachowanie mechaniczne materiału uzyskanego w wyniku zastąpienia odpadów z zakładu przeróbki rudy w kopalni miedzi Kastamonu-Küre zamiast cementu popiołem lotnym (FA) z elektrowni cieplnej w określonych proporcjach wagowych. Wyniki wskazują, że zastąpienie FA we wszystkich proporcjach cementu zwiększa wytrzymałość na ściskanie mieszanek CBP. Dzięki zastosowaniu FA zamiast cementu portlandzkiego (PC) zaoszczędzono do 20% ilości i kosztów cementu. Stwarza to możliwość zmniejszenia emisji CO2, gazu cieplarnianego, powstającego w procesie produkcji cementu. Ponadto ponowne wykorzystanie odpadów z elektrowni węglowej przyniosło przedsiębiorstwu korzyści ekonomiczne. W rezultacie sektor górniczy odniósł znaczące korzyści pod względem działalności, środowiska i kosztów.

9

Wons Wojciech, Rzepa Karol

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2025

|

Vol. 41, iss. 3

197--210

EN

Siliceous fly ashes (FA) are fine-grained thermal decomposition remnants of mineral substances present in bituminous coal. Due to its formation method, FA consists mainly of an aluminosilicate glassy phase, as well as crystalline components, such as mullite and quartz. Formerly treated as waste materials, FAs are now a desirable raw material with numerous applications, particularly in the building materials industry, for instance, as an additive for the production of ceramic building materials. FA suitability in this field of application is determined mainly by its specific impact on the sintering process. The addition of FA to the raw material composition intensifies the firing process, primarily due to the fine grain size and the appearance of a liquid phase during sintering. During the thermal treatment of FA at temperatures above 900°C, in addition to the sintering process, devitrification (or glass crystallization) occurs, resulting in the formation of olivines and calcium-rich plagioclase. The results presented in this publication demonstrate the formation of calcium-rich plagioclase and (Mg, Fe)2[SiO4] olivines of the magnesium-iron type, indicating that the direction of devitrification of FA is similar to the initial stages of basalt magma crystallization, known as the Bowen Reaction Series. This publication aims to explain these similarities. For this purpose, two different FAs were examined for the evolution of their phase composition (XRD) during their heat treatment and thermal properties (DTA/TG, dilatometry).

PL

Popioły lotne krzemionkowe są drobnoziarnistą pozostałością termicznej dekompozycji substancji mineralnych obecnych w węglu kamiennym. Ze względu na sposób powstania popioły składają się głównie z glinokrzemianowej fazy szklistej, jak również składników krystalicznych, takich jak mullit i kwarc. Dawniej traktowane jako odpady, współcześnie popioły lotne są surowcami pożądanymi, z wieloma kierunkami zastosowania, zwłaszcza w przemyśle materiałów budowlanych, między innymi jako dodatek podczas produkcji ceramiki budowlanej. O przydatności popiołów w tym obszarze zastosowań decyduje przede wszystkim ich specyficzny wpływ na proces spiekania. Dodatek popiołów do składu surowcowego intensyfikuje proces wypalania, głównie ze względu na drobnoziarnistość oraz na pojawienie się fazy ciekłej podczas spiekania. Podczas termicznej obróbki popiołów powyżej temperatury 900°C obok procesu spiekania występuje dewitryfikacja (lub krystalizacja szkła), za której sprawą powstają oliwiny i bogate w wapń plagioklazy. Wyniki przedstawione w niniejszej publikacji pokazują powstawanie plagioklazów bogatych w wapń oraz oliwinów typu magnezowo-żelazowego (Mg,Fe)2[SiO4], co wskazuje na to, że kierunek dewitryfikacji popiołów jest podobny do początkowych etapów krystalizacji magmy bazaltowej, tzw. szeregów reakcyjnych Bowena. Niniejsza publikacja jest próbą wyjaśnienia tych podobieństw. W tym celu dwa różne popioły lotne zostały przebadane pod kątem ewolucji składu fazowego (XRD) w trakcie ich obróbki cieplnej oraz właściwości termicznych (DTA/TG, dylatometria).

10

Exploring elemental variability in incineration residues for urban mining: A case study from southern Poland

Bielowicz Barbara, Chuchro Monika

Geologos

|

2025

|

Vol. 31, No. 3

201--213

EN

Urban mining increasingly concentrates on secondary raw materials derived from waste streams, among which municipal solid waste incineration (MSWI) residues are of growing importance. Fly ash, in particular, contains a wide range of trace and critical elements, yet its variability and internal associations remain insufficiently characterised. In the present study, 30 fly ash samples were collected in 2021 on a weekly basis from an MSWI facility in southern Poland. Eighteen elements (Ag, Al, Au, Ba, Co, Cr, Cu, Fe, Li, Mn, Mo, Ni, Pb, Pt, Sb, Sr, V and Zn) were quantified using ICP-MS and ICP-OES, producing a robust dataset suitable for multivariate analysis. Data exploration comprised descriptive statistics, normality assessment with the Shapiro-Wilk test, outlier detection via Rosner’s test, correlation analysis using Pearson’s and Spearman’s coefficients, and hierarchical cluster analysis (HCA). Results show that most elements display moderate concentrations (10–1000 ppm), while Al, Fe, and Zn exceed 1000 ppm, and noble metals remain below 10 ppm. Strong positive correlations were observed between Sr and Li, as well as Fe, Ni, and Mo, while HCA consistently grouped Cr, Fe, Mo, and Ni into a stable cluster across methods. The most accurate dendrogram structure was achieved with average linkage (Euclidean or Manhattan), whereas Pearson-based distances produced sharper cluster boundaries. Importantly, the elemental concentrations determined in fly ash were systematically compared with both the geochemical background of the Earth’s crust and typical grades in natural ore deposits. This comparison revealed substantial enrichment in Zn, Pb, Sb, Ag, Au, and Pt relative to crustal averages, while only Zn (and occasionally Cu and Ag) reached concentrations approaching the lower thresholds of economically exploited ore deposits. These findings demonstrate the internal geochemical structure of MSWI fly ash and underscore its significance as a potential source of valuable elements within the framework of urban mining.

11

Zastosowanie prostych geotechnicznych badań laboratoryjnych do określenia wytrzymałości na ścinanie gruntów spoistych wzmacnianych popiołem i wapnem

Tisler Witold, Zglinicki Stanisław, Szewczuk Natalia

Builder

|

2025

|

R.29, nr 12

36--41

PL

W artykule podjęto problem wyznaczania wytrzymałości na ścinanie bez drenażu w gruntach spoistych wzmacnianych popiołem lotnym oraz wapnem. Przygotowano plan badawczy, w którym do dobranej stałej zawartości procentowej popiołu lotnego klasy F dodano wapno w ilości 2, 4 oraz 6% w stosunku do suchej masy szkieletu gruntowego. Wymieszane próbki gruntu zbadano po siedmiodniowym okresie dojrzewania (pod naprężeniem 50 kPa), używając penetrometru stożkowego oraz ścinarki laboratoryjnej. Otrzymane wartości przeliczono na wytrzymałość na ścinanie w warunkach bez drenażu i porównano z wynikami badań bardziej zaawansowanych, wykonanych w aparacie trójosiowego ściskania i aparacie skrzynkowym. Dla gruntu spoistego otrzymano zadowalającą zgodność wyników. Potwierdziło to, że proste badania laboratoryjne mogą być stosowane do wstępnego szacowania wytrzymałości na ścinanie w warunkach bez drenażu. W artykule sprawdzono również, jaka ilość wapna jest potrzebna, aby aktywować reakcje pucolanowe dla dodatku, jakim jest popiół lotny klasy F. Z uwagi na niską zawartość CaO jest on znacznie rzadziej używany w budownictwie niż np. klasa C. Badania pokazują, że zaledwie 2-4% wapna znacznie poprawia wytrzymałość próbki. Wprowadzenie dodatkowej ilości CaO spowodowało spadek wytrzymałości na ścinanie, jednak wartość finalna znacząco przewyższa parametry bazowe gruntu.

EN

The article deals with the problem of determining the undrained shear strength in cohesive soils reinforced with class F fly ash and lime. The investigation plan was prepared where lime in the amount of 2, 4 and 6% was added to constant percentage of fly ash (20%) in relation to the dry mass of the soil skeleton. The mixed soil samples were tested after a 7-day curing period using a cone penetrometer and laboratory shear vane. Then the measured values were recalculated into undrained shear strength and compared with the results of more advanced test, e. g. triaxial compression test, shear box apparatus. For cohesive soil, results were nearly the same. This confirms that simple laboratory apparatus is a reasonable alternative to complicated and expensive geotechnical tests. The article also examines the amount of lime required to activate the pozzolanic reactions of class F fly ash which, due to low content of CaO is less popular than class C fly ash. The research shows that just 2-4 % of lime significantly improves the quality of the sample, increasing its strength even several times. The additional amount up to 6 % of CaO resulted in a decrease in shear strength, but the final value exceeds the soil parameters in natural state.

12

Analiza właściwości fizyczno-mechanicznych kompozytów geopolimerowych z zastosowaniem kruszyw z recyklingu betonu

Kalinowska-Wichrowska Katarzyna, Granatyr Krzysztof, Nowak Andrzej S., Fleming Caleb, Jackson Haden

Builder

|

2025

|

R.29, nr 8

2--6

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących właściwości kompozytów geopolimerowych zawierających kruszywo pochodzące z recyklingu betonu cementowego. Analizowano wpływ zawartości kruszywa wtórnego na skurcz, wytrzymałość na ściskanie oraz nasiąkliwość materiału. Wyniki wykazały, że wzrost udziału kruszywa z recyklingu prowadzi do zwiększenia skurczu i nasiąkliwości oraz obniżenia wytrzymałości mechanicznej kompozytu. Mimo to zastosowanie kruszyw wtórnych wpisuje się w założenia gospodarki o obiegu zamkniętym. Wskazano również na potrzebę modyfikacji składu mieszanki geopolimerowej w celu poprawy parametrów fizyczno-mechanicznych kompozytów.

EN

This article presents the results of a study on the properties of geopolymer composites containing recycled aggregate from cement concrete. The effect of recycled aggregate content on the shrinkage, compressive strength and absorbability of the material was analyzed. The results showed that an increase in the proportion of recycled aggregate leads to an increase in shrinkage and absorbability and a decrease in the mechanical strength of the composite. Nevertheless, the use of recycled aggregates is in line with the principles of a closed-loop economy. The need to modify the composition of the geopolymer mixture to improve the physical-mechanical parameters of the composites was also pointed out.

13

The use of bottom and a mixture of bottom and fly ash from wood-sunflower biomass combustion in concrete production

Jura Jakub, Ulewicz Małgorzata

Archives of Civil Engineering

|

2025

|

Vol. 71, nr 2

19--35

EN

As part of the research, concrete mixes containing the addition of bottom ash as well as bottom and fly ash mixtures from the combustion of biomass only were made. The ashes were obtained from the combustion of 80% of wood and 20% of sunflower in a fluidized bed boiler. In the study, the elemental composition of ashes was determined by testing with an XRF X-ray spectrometer. Ashes in the amount of 10, 20 and 30% of the cement mass were used as a substitute for sand for testing concrete samples. During the preparation of concrete mixes, tests of consistency and air content in the mixes were carried out. Concrete samples were tested in terms of e.g. compressive strength, water absorption or frost resistance. The compressive strength of the samples with the addition of bottom ash was lower than the strength of the control samples. The use of a mixture of ashes allowed to improve this property and each of the samples obtained a higher compressive strength than samples without the addition of ash. The addition of ashes significantly improves the frost resistance of concrete, i.e. reduces the decrease in the compressive strength of concrete after frost resistance tests. The absorbability of the samples, regardless of the amount and type of added ash, changed slightly in relation to the control samples.

PL

W ramach badań wykonano mieszanki betonowe zawierające dodatek popiołu dennego oraz mieszanki popiołu dennego i lotnego pochodzących ze spalania wyłącznie biomasy. Popioły powstały ze spalania w kotle fluidalnym 80% drewna oraz 20% słonecznika. W badaniach określono skład pierwiastkowy popiołów poprzez badania spektrometrem rentgenowskim XRF. Do badan próbek betonów użyto popiołów w ilości 10, 20 i 30% masy cementu jako zamiennik piasku. Podczas sporządzania mieszanek betonowych wykonano badania konsystencji oraz zawartości powietrza w mieszankach. Próbki betonów badano pod względem m.in. wytrzymałości na ściskanie, nasiąkliwości czy mrozoodporności. Wytrzymałość na ściskanie próbek z dodatkiem popiołu dennego była mniejsza od wytrzymałości próbek kontrolnych zarówno po 7, 28 i 56 dniach dojrzewania. Zastosowanie mieszanki popiołów pozwoliło na poprawienie tej właściwości i każda z próbek uzyskała wyższą wytrzymałość na ściskanie niż próbki bez dodatku popiołu. Z analizy uzyskanych wyników wywnioskować można, że stosowanie takich dodatków w zależności od ich rodzaju oraz ilości dodatku popiołu powoduje, że modyfikowane odpadem betony charakteryzują się zbliżoną lub wyższą wytrzymałością niż beton kontrolny. Dodatek popiołów zdecydowanie poprawia mrozoodporność betonów czyli powoduje zmniejszenie spadku wytrzymałości na ściskanie betonów po badaniach mrozoodporności. Nasiąkliwość próbek niezależnie od ilości oraz rodzaju dodanego popiołu zmieniała się nieznacznie względem próbek kontrolnych.

14

LC50 fly ash microbead lightweight high-strength concrete: mix ratio design, stress mechanism, and life cycle assessment

Wang Chao-qiang, Yu Lin, Wang Hao-ran, Gao Sheng-hui, Huang Jian-Shan, Chen Xi, Shao Meng-sheng

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2025

|

Vol. 25, no. 1

art. no. e18, 2025

EN

This study compared and evaluated the working performance and mechanical properties of LC50 fly ash microbead lightweight high-strength concrete (FLHSC) using fly ash microbeads, cement, water-reducing agent dosage, water–cement ratio, and types of additives as variables. Through reasonable design of expansion tests, bulk density tests, and mechanical strength tests, the basic optimal combination was obtained. The research results indicate that the optimal mix ratio of FLHSC is: fly ash floating beads 230 kg/m3, ceramsite 200 kg/m3, cement 1200 kg/m3, water 360 kg/m3, water-reducing agent 20.4 kg/m3. The water–binder ratio is selected as 0.3, type II water-reducing agent is selected, and the dosage is 1.7% of the cementitious material. Its slumps is 680 mm, and its dry bulk density is 1562.0 kg/m3, the 28-day strength is 52.4 MPa. On this basis, the microstructure and hydration products of FLHSC under different conditions were analyzed in depth using scanning electron microscopy and infrared spectroscopy, and the interface enhancement mechanism and failure mode were studied in depth. It is found that the failure of FLHSC is close to the vertical failure mode, and the crack always passes through the lightweight aggregate. In addition, a life cycle assessment and CO2 emission calculation from production to application were conducted on FLHSC. In addition, a life cycle assessment and CO2 emission calculation were conducted on FLHSC from production to application, and the results showed that FLHSC has better environmental benefits than ordinary C50 concrete, with a CO2 emission of 632.443 (kgCO2/t). Finally, the application of LWHSC was analyzed.

15

The impact of internal hydrophobization on the properties of the cement-based materials with mineral additives

Materak Kalina, Wieczorek Alicja, Zasada Marcin, Koniorczyk Marcin

Structure and Environment

|

2024

|

Vol. 16, no. 3

148--152

EN

The paper presents results regarding the possibility and effectiveness of carrying out the internal hydrophobization in cement-based materials with mineral additives such as granulated blast furnace slag, silica dust and silica fly ash. The obtained results indicate that effective internal hydrophobization by using triethoxyoctylsilane is achievable and provides protection against water by decreasing the capillary absorption of water in the material. However, it also affects the hydration process of the binder, which results in a reduction in the compressive strength of the material.

PL

W pracy przedstawiono wyniki dotyczące możliwości przeprowadzenia i skuteczności procesu hydrofobizacji objętościowej w materiałach cementowych z dodatkami mineralnymi, takimi jak: granulowany żużel wielkopiecowy, pył krzemionkowy oraz lotny popiół krzemionkowy. Otrzymane wyniki wskazują, że efektywna hydrofobizacja w masie wykonana przy pomocy trietoksyoktylosilanu jest osiągalna i zapewnia ochronę przed działaniem wody w postaci ograniczenia absorpcji kapilarnej w materiale. Jednakże wiąże się ona również z wpływem na proces hydratacji spoiwa, co skutkuje obniżeniem wytrzymałości na ściskanie materiału.

16

Wpływ rodzaju popiołu na wybrane właściwości wytworzonych na ich bazie mieszanin wodnych

Pierzyna Piotr

Rynek Energii

|

2024

|

Nr 1

69--74

PL

W artykule przedstawiono możliwość zastosowania w górnictwie podziemnym dwóch rodzajów popiołów lotnych pochodzących z energetyki zawodowej spalającej węgiel kamienny. Badaniom podano mieszaniny wytworzone z popiołów lotnych pochodzących z kotła konwencjonalnego bez produktów odsiarczania spalin (10 01 02) oraz kotła fluidalnego z produktami odsiarczania spalin (10 01 82). Mieszaniny sporządzono wykorzystując wodę kopalnianą o gęstości 1023 g/dm3. Badane mieszaniny miały konsystencję płynną o rozlewności w zakresie 160-280 mm. Mając na uwadze uzyskane wyniki badań oraz wytyczne normy PN-G 11011:1998 należy stwierdzić, że w zakresie omawianych parametrów mieszaniny wytworzone na bazie popiołu pochodzącego z kotła fluidalnego (10 01 82) spełniają jej wymagania w zakresie rozlewności 160-240 mm, jedynie w technologii doszczelniania. W technologii podsadzki zestalanej żadna z zbadanych mieszanin nie spełnia ww. normy. Ponadto stosując w górnictwie podziemnym mieszaniny z popiołu lotnego bez produktów odsiarczania spalin pochodzącego z kotła konwencjonalnego należy dokładnie rozważyć jego możliwość, technologię w której ma być stosowany, a przede wszystkim miejsce jego aplikacji.

EN

The paper presents the possibility of using two types of fly ash from utility power plants burning hard coal in underground mining. Mixtures made from ﬂy ash from a conventional boiler without ﬂue gas desulphurisation products (10 01 02) and a fluidised bed boiler with ﬂue gas desulphurisation products (10 01 82) were tested. The mixtures were prepared using mine water With a density of 1023 g/dm3. The tested mixtures were of liquid consistency with a ﬂowability of 160-280 mm Taking into account the obtained test results and guidelines of the PN-G 11011:1998 standard, it should be stated that, in terms of the discussed parameters, mixtures produced on the basis of ash from the ﬂuidised bed boiler (10 01 82) meet its requirements in the range of ﬂowability of 160-240 mm, only in the case of the backﬁlling technology. In solidifying backﬁll . technology, none of the mixtures tested comply with the aforementioned standard. In addition, when using ﬂy ash mixtures without ﬂue gas desulphurisation products from a conventional cat (10 01 02) in underground mining, careful consideration must be given to its feasibility, the technology in which it is to be used and, above all, where it is to be applied.

17

Management of fly ash from biomass combustion

Maj Izabella

Rynek Energii

|

2024

|

Nr 1

75--81

EN

The efficient management of biomass fly ash is a key factor for the circular economy. Fly ash is produced in large quantities during biomass combustion and may be utilized for various applications, for both environmental and financial benefits. The main limitation of biomass fly ash utilization is its unrecognized potential caused by a lack of consistent law regulations. In this paper, possible paths of biomass fly ash management are discussed. The compositions of 4 fly ashes derived from biomass combustion in Polish units are presented, together with 2 examples of phosphorous-rich ashes. The five most promising ways of management are elaborated: concrete and cement production, phosphorous recovery and fertilizers, composites, ceramics, and sorbents. The latest state-of-the-art research regarding each path is briefly reviewed and current law regulations are introduced. Limitations for the safe management of biomass ash are also discussed.

PL

Zagospodarowanie popiołów lotnych z biomasy jest ważnym elementem gospodarki o obiegu zamkniętym (GOZ). Popiół lotny powstaje W znacznych ilościach podczas spalania biomasy, a jego odpowiednie zagospodarowanie może przynieść zarówno korzyści dla środowiska, jak i oszczędności finansowe. Głównym ograniczeniem wykorzystania popiołów lotnych z biomasy jest brak odpowiednich uregulowań prawnych, co powoduje również słabe rozpoznanie możliwości użycia popiołów. W artykule przedstawiono składy 4 popiołów lotnych pochodzących ze spalania biomasy W polskich obiektach energetyki zawodowej oraz 2 przykłady popiołów szczególnie bogatych w fosfor. Omówiono pięć najbardziej obiecujących sposobów wykorzystania: produkcja betonów i cementu, odzysk fosforu i zastosowanie jako nawozy, składnik kompozytów, materiały ceramiczne oraz sorbenty. Przedstawiono aktualne regulacje prawne oraz dokonano krótkiego przeglądu najnowszych badań dotyczących poszczególnych ścieżek. Omówiono także ograniczenia w zakresie bezpiecznego zagospodarowania popiołów z biomasy.

18

Wpływ popiołów lotnych na właściwości fizyczne zapraw w ujęciu statystycznym

Marczewska Julia, Jaworska-Wędzińska Monika, Jasińska Iga

Przegląd Budowlany

|

2024

|

R. 95, nr 7

171--174

PL

Unia Europejska nakłada surowe wymagania środowiskowe związane z ograniczeniem emisji CO2 do atmosfery. W artykule przedstawiono wyniki badań wytrzymałości na ściskanie zapraw cementowych po 28 dniach dojrzewania i po 170 dniach przebywania próbek w roztworze Na2SO4. Skład zapraw był opracowany na podstawie trójkąta Gibbsa, w którym zastosowano różną ilość popiołów lotnych. Uzyskane wyniki badań poddano analizie statystycznej w oparciu o simplexowy plan eksperymentów dla mieszanin trójskładnikowych. Przedstawione obliczenia statystyczne wykonano w środowisku obliczeniowym R w wersji 3.3.1. Badania statystyczne potwierdziły istotny wpływ popiołów lotnych na trwałość zapraw.

EN

The European Union imposes strict environmental requirements related to the reduction of CO2 emissions into the atmosphere. The article presents the results of testing the compressive strength of cement mortars after 28 days of curing and after 170 days of the samples remaining in the Na2SO4 solution. The composition of the mortars was developed on the basis of the Gibbs triangle, in which different amounts of fly ash were used. The obtained test results were subjected to statistical analysis based on a simplex experimental plan for three-component mixtures. The presented statistical calculations were performed in the R computing environment, version 3.3.1. Statistical tests confirmed the significant impact of fly ash on the durability of mortars.

19

Shrinkage of alkali-activated slag-fly ash concrete cured at ambient temperature

Rodrigue Alexandre, Bissonnette Benoit, Duchesne Josée, Fournier Benoit

Materiały Budowlane

|

2024

|

nr 8

1--4

EN

The paper summarizes the results of a study intended to characterize alkali-activated slag/fly ash concretes concerning their volume changes, freeze-thaw resistance, scaling resistance, and alkali-aggregate reactivity. The manifestation of early-age microcracking in the hardened alkali-activated paste phase of these concretes calls for attention. It is related to significant autogenous shrinkage, although it does not appear to agree with the other shrinkage measurements performed in the experimental program. Smaller pores and high sodiumion concentration result in higher internal pressure during the process of self-desiccation and could be the main causes for the very high autogenous shrinkage values recorded.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań betonu z alkalicznym spoiwem żużlowo-popiołowym. Oznaczono zmianę objętości, odporność na cykle zamrażania-rozmrażania, w tym na złuszczanie, oraz reaktywność alkaliczno-krzemianową. Zwrócono uwagę na występowanie mikropęknięć w stwardniałym zaczynie we wczesnym wieku. Wysunięto hipotezę, że jest to związane ze znacznym skurczem autogenicznym, jakkolwiek inne pomiary skurczu, przeprowadzone w programie badawczym, nie potwierdzają tego mechanizmu. Małe pory i duże stężenie jonów sodu powodują wysokie ciśnienie wewnętrzne podczas wysychania i mogą być głównymi przyczynami dużych wartości skurczu autogenicznego zarejestrowanych w badaniach.

20

Posadzka betonowa modyfikowana dodatkiem krzemionkowego popiołu lotnego i mączki granitowej w garażu podziemnym

Chajec Adrian

Materiały Budowlane

|

2024

|

nr 10

154--155