Filtration resistance of hardening slurries with fluidized fly-ashes under sulphate aggression

• Autorzy: Falaciński P.

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2020.135229

Warianty tytułu

PL

Odporność filtracyjna zawiesin twardniejących z popiołami fluidalnymi na agresję siarczanową

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The research paper presents the results of hydraulic conductivity, pore structure, phase composition and microstructural tests of hardening slurries prepared using Portland cement, bentonite, water and fluidized-bed ashes coming from hard coal and lignite combustion. The slurries were subjected to long-term (210 days) exposure to the filtering action of an environment strongly aggressive to a cement binder. A sulphate solution with sodium content of SO4 2- = 6700 mg/l was applied, which modelled sulphate aggression. The comparative base were samples subjected to filtration in tap water (neutral environment). The test covered dependencies between hydraulic conductivity k10 (filtration coefficient) and the parameters characterizing porous structure in the slurry, as well as the impact of an aggressive medium on slurry tightness (its porosity and hydraulic conductivity). Changes in the phase composition and slurry microstructure were analysed in terms of its corrosion resistance to the action of sulphate aggression. Observations from other researchers have been confirmed that the use of fluidized fly-ash addition has a positive effect on increasing the resistance of cement matrix exposed to sulphate aggressiveness.

PL

Przesłony przeciwfiltracyjne wykonywane z zawiesin twardniejących mogą być realizowane w obiektach hydrotechnicznych oraz ochrony środowiska, gdzie pracują w warunkach filtracyjnego oddziaływania wód zanieczyszczonych. Tym samym kluczowa staje się kwestia odporności korozyjnej (filtracyjnej) zawiesin w kontekście filtracyjnego oddziaływania różnorodnych środowisk agresywnych chemicznie. Przedmiotem artykułu są zawiesiny twardniejące cementowo-bentonitowo-wodne z dodatkiem lotnych popiołów fluidalnych ze spalania węgla kamiennego i węgla brunatnego. Głównym celem pracy było określenie odporności filtracyjnej zawiesin twardniejących w świetle długotrwałej ekspozycji na filtracyjne oddziaływanie substancji agresywnej w stosunku do spoiwa cementowego. Zastosowano roztwór wodny siarczanu sodu o zawartości SO4 2-= 6700 mg/l, który modelował agresywność siarczanową. Badano związki przepuszczalności hydraulicznej z parametrami charakteryzującymi strukturę porów w zawiesinie oraz wpływ agresywnego medium na szczelność zawiesiny (jej porowatość i przepuszczalność hydrauliczną). Analizowano zmiany w składzie fazowym oraz mikrostrukturę zawiesin w kontekście jej odporności filtracyjnej na działanie agresywności siarczanowej. Bazę porównawczą stanowiły próbki poddane filtracji wody wodociągowej (środowisko obojętne). W artykule omówiono związki korelacyjne parametrów charakteryzujących porowatość zawiesin twardniejących z przepuszczalnością hydrauliczną (k10). Przedstawiono badanie składu fazowego metodą rentgenowskiej analizy dyfrakcyjnej (XRD), a także obraz mikrostruktury zawiesin twardniejących wykonany za pomocą mikroskopu skaningowego (SEM). Analiza uzyskanych wyników badań zawiesin twardniejących poddanych ekspozycji filtracyjnemu oddziaływaniu roztworu siarczanu sodu pozwala stwierdzić, iż przebieg procesu korozji jest nieco inny niż materiałów budowlanych na bazie spoiwa cementowego. Potwierdzono obserwacje innych badaczy, iż zastosowanie dodatku lotnych popiołów fluidalnych wpływa korzystnie na zwiększenie odporności matrycy cementowej eksponowanej na agresywność siarczanową. Zidentyfikowane fazy ettringitowe powstałe w matrycy zawiesiny nie spowodowały jej destrukcji, a jedynie zwiększyły szczelność, którą identyfikował wyraźny spadek współczynnika przepuszczalności hydraulicznej k10.

Słowa kluczowe

EN

hardening slurry; cut-off wall; sulphate aggression; fluidal fly ash; circular economy

PL

zawiesina twardniejąca; przesłona przeciwfiltracyjna; agresywność siarczanowa; popiół fluidalny; popiół lotny; gospodarka o obiegu zamkniętym

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 66, nr 4
• Strony: 413--428
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Falaciński P.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Building Services, Hydro and Environmental Engineering, Warsaw, Poland

Bibliografia

• 1. ECOBA, Production and Utilisation of CCPs in 2016 in Europe, www.ecoba.org, 2016.
• 2. P. Falaciński, Z. Kledyński, Influence of aggressive liquids on hydraulic conductivity of hardening slurries with the addition of different fluidal fly ashes. Environmental Engineering, Taylor&Francis Group, London, pp 295-300, 2007.
• 3. Z. Kledyński, P. Falaciński, A. Machowska, J. Dyczek, Ł. Kotwica, Utilisation of CFBC fly ash in hardening slurries for flood-protection dikes. Archives of Civil Engineering, vol. LXII, Issue 3, pp 75-87, 2016.
• 4. PN-EN 1538. Execution of special geotechnical works - Diaphragm walls.
• 5. Z. Kledyński, Influence of Fly Ashes on Hardening Slurries Resistance to Sulphate Attack. Archives of Hydro - Engineering and Environmental Mechanics, vol. 51, no. 2, pp 119-133, 2004.
• 6. P. Falaciński, Possible applications of hardening slurries with fluidal fly ashes in environment protection structures. Archives of Environmental Protection. Polish Academy of Sciences, vol. 38, no. 3, pp 91-104, 2012.
• 7. B. Słomka-Słupik, Sulfate corrosion of concrete designed to wastewater settlers after wet flue gas desulfurization (WFGD) installation. Part I - The state of knowledge. Corrosion Protection, t 60, vol. 1, pp. 10-12, 2017.
• 8. Min H., Sui L., Xing F., Tian H., Zhou Y.: An effective transport model of sulphate attack in concrete. Construction and Building Matererial, 365-378, 2019.
• 9. P. Łukowski, D. Dębska: Effect of polymer addition on performance of Portland cement mortar exposed to sulphate attack, Materials, 13(1), 71, 2020.
• 10. A.A. Bashandy, Self-curing concrete under sulfate attack, Archives of Civil Engineering, vol. LXII, Issue 2, pp 3-18, 2016.
• 11. PN-EN 206+A1:2016-12. Beton - Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność.
• 12. T. Ramlochan , P. Zacarias, M.D.A. Thomas, R.D. Hooton, The Effect of Pozzolans and Slag on the Expansion of Mortars Cured at Elevated Temperature, Part 2, Microstructural and Microchemical Investigations, Cement and Concrete Research, vol. 34, pp 1341-1356, 2004.
• 13. J. Bensted, J. Munn, Delayed ettringite formation - a concise view, Cement lime concrete, Issue 5, pp 240-244, 2009.
• 14. Kelham S., Effects of Cement Parameters on Expansion Associated with DEF, Proceedings of the International RILEM TC 186-ISA Workshop on Internal Sulfate Attack and Delayed Ettringite Formation, pp 197-211, 2002.
• 15. Falaciński P. Leak Tightness of hardening slurries with fluidal fly ashes in chemically aggressive environments. Archives of Environmental Protection. Polish Academy of Sciences, vol. 37, no. 1, pp 115-134, 2011.
• 16. Glinicki M.A., Zieliński M.: Air voids spacing in concrete with addition of fly ash from fluidized bed coal combustion. Cement Lime Concrete no. 3, pp. 133-138, 2007.
• 17. Neville A.: The confused world of sulfate attack on concrete. Cement and Concrete Research, Issue 34, pp 1275-1296, 2004.
• 18. P.K. Mehta, Mechanism of Sulfate Attack on Portland Cement Concrete - Another Look. Cement and Concrete Research, vol. 13, pp 401-406, 1983.
• 19. E. Drygalska, A. Pieta, A. Czyżewska, G. Krupa, J. Lis, S. Jonas, Wpływ warunków otrzymywania materiałów ogniotrwałych z dwuglinianu wapnia na wybrane właściwości. Ceramic Materials t 2, pp 103-108, 2014.