Popioły fluidalne ze spalania węgla brunatnego jako dodatek do zaczynów uszczelniających wykorzystywanych podczas prac wypełniania pustek w górotworze

• Autorzy: Formela M. , Stryczek S.

Warianty tytułu

EN

Fly ashes from the combustion of lignite as additive to the cement slurry used in the work of filling voids in the rock mass

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W Polsce podstawowym źródłem energii elektrycznej i cieplnej jest nadal węgiel kamienny i brunatny. Podczas procesu spalania węgli powstają duże ilości produktów ubocznych, m.in.: popioły lotne, żużle paleniskowe oraz dostające się do atmosfery szkodliwe związki chemiczne w postaci gazu (CO2, NOx, związki siarki). Popioły lotne, z uwagi na swoją dużą miałkość (zbliżoną do cementu), skład chemiczny i fazowy oraz reaktywność, znalazły szerokie zastosowanie w rozwiązaniach technologicznych, m.in.: w produkcji cementu zwykłego, masywnego, hydrotechnicznego oraz cementów nowej generacji. Stosowanie odpowiedniego dodatku popiołów lotnych ma pozytywny wpływ na właściwości świeżego i stwardniałego betonu, a także umożliwia proekologiczne i ekonomiczne wytworzenie mieszanki cementowej. Eksploatacja bogactw naturalnych Ziemi związana jest z wykonywaniem na różnych głębokościach wyrobisk górniczych. Po pewnym czasie pułap wyrobiska ulega załamaniu, co pociąga za sobą obsunięcie się górnych warstw i wytworzenie się na powierzchni ziemi zagłębienia, tzw. niecki lub zapadliska. Taki rozwój sytuacji, wymusza potrzebę wzmacniania podłoża oraz uszczelniania górotworu. Aby zminimalizować ryzyko związane z problemami geotechnicznymi na terenach pogórniczych, należy stosować takie rozwiązania inżynierskie, które w sposób uniwersalny, ekonomiczny oraz wydajny poprawią nośność gruntów. Prowadzi to do rozwoju badań nad nowymi recepturami cementu stosowanego podczas prac geoinżynieryjnych, zwłaszcza na terenach górniczych. Co więcej, wymagania ekonomiczne zmuszają inżynierów do stosowania tańszych rozwiązań techniczno- technologicznych przy jednoczesnym zachowaniu właściwości wytrzymałościowych. Przykładem takiego rozwiązania jest użycie odpowiednich dodatków do receptur zaczynów uszczelniających, które zmniejszają całkowity jednostkowy koszt zabiegu.

EN

The main energy source in Poland is still hard coal and lignite. The coal combustion process produces large quantities of by-products, e.g. fly ashes, slag furnace and harmful chemical gases (CO2, NOx, sulfur compounds) which enter the atmosphere. Fly ashes, due to their being fine grained (cement-like), chemical and phase compound and reactivity, have also been widely used in various technological solutions e.g. in the production of ordinary cement, hydro-technical cement and the new generation of cements. The adequate amount of fly ashes additive has a positive effect on fresh and hardened cement slurry properties. What is more, it allows for the pro-ecological and economic production of cement mix The exploitation of natural resources is connected with performance mining excavations at different depths. After a certain period of time, those voids break down which, in turn, leads to the slip of upper layers and the so-called landslides forming on the surface. This situation imposes the necessity of basis and sealing rock mass reinforcement. To minimize the risk connected to geotechnical problems on the mining areas, there is a need to use engineering solutions which could improve soil bearing in a universal, economical and efficient way. This leads to the development of new cement slurry recipes used during geoengineering works, especially in the mining areas. Moreover, economic requirements are forcing engineers to use less expensive technical and technological solutions simultaneously maintaining strength properties. An example of such a solution is to use suitable additives to cement slurry which could reduce the total unit cost of the treatment.

Słowa kluczowe

PL

zaczyny cementowe; popioły fluidalne; węgiel brunatny; pustki w górotworze

EN

cement slurry; fly ashes; lignite; voids in the rock mass

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 97
• Strony: 117--134
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab., zdj.

Twórcy

autor

Formela M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu, Katedra Wiertnictwa i Geoinżynierii, Kraków

autor

Stryczek S.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu, Katedra Wiertnictwa i Geoinżynierii, Kraków

Bibliografia

• 1. Deja, J. 2004. Trwałość zapraw i betonów żużlowo-alkalicznych. Prace Komisji Nauk Ceramicznych vol. 83, Kraków, AGH.
• 2. Formela, M. 2014. Wpływ dwutlenku węgla na parametry świeżego i stwardniałego zaczynu cementowego. Praca magisterska, Wydział Wiertnictwa, Nafty i Gazu, AGH w Krakowie (niepublikowane).
• 3. Galos, K. i Uliasz-Bocheńczyk, A. 2005. Źródła i użytkowanie popiołów lotnych ze spalania węgli w Polsce. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management t. 21, s. 23–42.
• 4. Giergiczny, Z. 2013. Popiół lotny w składzie cementu i betonu. Gliwice: Wyd. Politechniki Śląskiej.
• 5. Grabowski i in. 2005 – Grabowski, Z., Pisarczyk, S. i Obrycki, M. 2005. Fundamentowanie. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.
• 6. Grzeszczyk, S. i Lipowski, G. 2002. Popioły lotne i ich wpływ na reologię i hydratację cementów. Opole: Oficyna Wydawnicza Politechniki Opolskiej.
• 7. Gwizdała, K. 2010. Fundamenty palowe. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.
• 8. Kremieniewski, M. 2016. Ograniczenie ekshalacji gazu w otworach wiertniczych poprzez modyfikację receptur oraz kształtowanie się struktury stwardniałych zaczynów uszczelniających. Prace Naukowe nr 199, Instytut Nafty i Gazu-Państwowy Instytut Badawczy.
• 9. Kurdowski, W. 2003. Chemia materiałów budowlanych. Kraków: Uczelniane Wydawnictwo Naukowo-Dydaktyczne AGH.
• 10. Kurdowski, W. 2010. Chemia betonu i cementu. Kraków: Wyd. Naukowe PWN.
• 11. Małolepszy, J. 1989. Hydratacja i własności spoiwa żużlowo-alkalicznego. Zeszyty Naukowe AGH nr 53, Kraków: Wyd. AGH.
• 12. Pisarczyk, S. 2005. Geoinżynieria. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.
• 13. PN-EN 450-1:2012. Popiół lotny do betonu. Część 1: Definicje, specyfikacje i kryteria zgodności.
• 14. PN-EN 934-1. Domieszki do betonu, zapraw i zaczynu.
• 15. Stryczek i in. 2007 – Stryczek, S., Brylicki, W., Małolepszy, J., Gonet, A., Wiśniowski, R. i Kotwica, Ł. 2007. Influence of fly ash formed in brown coal fluidal combustion process on the properties of pastes incorporating large amount of blast-furnace slag. Ninth CANMET/ACI International Conference on the Use of fly ash, slag, silica fume and other supplementary cementing materials in concrete technology, Warsaw, Poland, May 20–25.
• 16. Stryczek i in. 2011 – Stryczek, S., Małolepszy, J., Gonet, A., Wiśniowski, R. i Kotwica, Ł. 2011. Wpływ dodatków mineralnych na kształtowanie się właściwości technologicznych zaczynów uszczelniających stosowanych w wiertnictwie i geoinżynierii. Monografia pod redakcją S. Stryczka, Kraków: Wyd. S.C.M.R. Wioska z Chorzowa. (Projekt współfinansowany przez UE w ramach środków Europejskiego Funduszu społecznego – Kapitał Ludzki).
• 17. Stryczek i in. 2013 – Stryczek, S., Małolepszy, J., Gonet, A., Wiśniowski, R., Kotwica, Ł., Złotkowski, A. i Ziaja, J. 2013. Popioły z fluidalnego spalania węgla brunatnego jako dodatek do zaczynów uszczelniających. Monografia pod redakcją Stryczka S. Kraków: Wyd. AGH (Projekt współfinansowany przez UE w ramach środków Europejskiego Funduszu społecznego – Kapitał Ludzki).
• 18. Stryczek red. 2015 – Poradnik Górnika Naftowego, tom II: Wiertnictwo. Kraków: SITPNiG.
• 19. Stryczek i in. 2016 – Stryczek, S., Wiśniowski, R., Uliasz-Misiak, B., Złotkowski, A., Kotwica, Ł., Rzepka, M. i Kremieniewski, M. 2016. Studia nad doborem zaczynów uszczelniających w warunkach wierceń w Basenie Pomorskim, Monografia pod redakcją Stryczka S. Kraków: Wyd. AGH (Monografia sfinansowana przez NCBiR w ramach projektu naukowo-badawczego Optidrilltec z programu Blue Gas – Polski Gas Łupkowy).

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).