Właściwości mieszanin gruntowo-popiołowych i ich wykorzystanie w inżynierii środowiska

• Autorzy: Rybicki S. , Górniak K. , Gaweł A.

Warianty tytułu

EN

Properties of soil-ash mixtures and their use in environmental engineering

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości mieszanin spoistego gruntu zwałowego z odkrywkowej kopalni "Turów" z popiołami lotnymi elektrowni "Turów", spalającej węgiel brunatny z tej kopalni. Do gruntu zwałowego składającego się głównie z iłów mioceńskich z domieszką piasków i żwirów dodawano trzy rodzaje, o różnej zawartości procentowej, popiołu: nieodsiarczany, odsiarczany z palenisk pyłowych i odsiarczany z palenisk fluidalnych. Popioły z gruntem przy wilgotności optymalnej wiązały przez 28 dni, a następnie na próbkach mieszanin oznaczano niektóre cechy fizyczno-mechaniczne oraz skład fazowy, mineralny i rodzaje mikrostruktur. Podobne badania układu fazowego, mineralnego i mikrostruktur wykonano dla składników wyjściowych mieszanin, to jest trzech rodzajów popiołów lotnych oraz dla gruntu zwałowego. W wyniku badań stwierdzono głównie wzrost parametrów wytrzymałości na ścinanie, a zwłaszcza spójności mieszanin z popiołami fluidalnymi, oraz opisano warunkujące ten wzrost zmiany i osobliwości składu mineralnego, fazowego oraz mikrostruktury mieszanin. Wskazano też na kierunki zastosowań mieszanin popiołowo-gruntowych w inżynierii środowiska.

EN

The paper presents the results of studies on physico-mechanical, mineralogical and structural properties of mixtures composed of cohesive dump soils originating from the "Turów" lignite open pit mine and fly ash derived from the "Turów" power plant, which burns lignite from this mine. The dump soils, which include mostly Miocene clays with minor sands and gravels were mixed with variable proportions of raw fly ash, desulphurized fly ash from pulverized fuel furnaces and desulphurized fly ash from fluidized fuel furnaces. Fly ash and soil mixtures have been subjected to setting for 28 days under the optimum moisture content. Then physical and chemical properties, phase composition, mineralogical composition and microstructures were determined. Similar properties were measured for soils and for three types of fly ash. The results demonstrated the increasing shear strength parameters - mainly cohesion, particularly for mixtures of fluidized fly ash and soil. The changes and pecularities of mineral and phase compositions, and mixrostructures were described, which control the properties of mixtures. The possible applications of fly ash and soil mixtures in environment engineering were proposed.

Słowa kluczowe

PL

popioły; grunty zwałowe; cechy geotechniczne; skład mineralny i fazowy

EN

ashes; dump soils; geotechnical properties; phase and mineral composition

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Geologia / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
• Rocznik: 2007
• Tom: T. 33, z. 4
• Strony: 439--462
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Rybicki S.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska, Zakład Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej; al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Górniak K.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska, Zakład Mineralogii, Petrografii i Geochemii; al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Gaweł A.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska, Zakład Mineralogii, Petrografii i Geochemii; al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• Abramski K., 1992. Wykorzystanie odpadów produkcyjnych do wzmocnienia podłoża budowlanego. Mat. Symp. „Krajowe doświadczenia wzmacniania podłoża", Gdańsk, 25-26 września 1992,230-240.
• Bahranowski K., Górniak K., Ratajczak T., Sikora W.S., Szydłak T. & Wyszomirski P., 1999. Wymywalność niektórych pierwiastków głównych i śladowych z zawiesiny wodnej popiołów lotnych. Polskie Towarzystwo Mineralogiczne - Prace Specjalne, 13,9-35.
• Brandstetr J., Havlica J. & Odler I., 1997. Properties and use of solid residue from fluidized bed coal combustion. W: Chandra S. (ed.), Waste Materials used in concrete manufacturing, 1-52, Noyes Publications, Westwood, New Jersey, USA.
• Brylska E. & Gawlicki M., 2003. Właściwości popiołów lotnych powstających w nowych systemach spalania węgla. Ceramika Budowlana, 10-15.
• Ciuk E., Doktor M., Kokon I., Matl K., Rybicki S., Słomka T. & Wagner M., 1992. Litologia utworów trzeciorzędu w polskiej części niecki żytawskiej i ich własności fizyko-mechaniczne. Prace Geologiczne, 137, 103pp.
• Enders M., 1995. Microanalytical characterization (AEM) of glassy spheres and anhydrite from a high-calcium lignite fly ash from Germany. Cement and Concrete Research, 25,6,1369-1377.
• Fisher G.L., Prentice B.A., Silberman D., Ondov J.M., Bierman A.H., Ragaini R.C. & Mc-Farland A.R., 1978. Physical and morphological studies of size-classified coal fly ash. Environmental Science and Technology, 12,4,447-451.
• Giere R., Carleton L.E. & Lumpkin G.R., 2003. Micro- and nanochemistry of fly ash from coal-fired power plant. American Mineralogist, 88, 1853-1865.
• Goodarzi F., 2006. Characteristics and composition of fly ash from Canadian coal-fired power plants. Fuel, 85, 1418-1427.
• Górniak K., Szydłak T., Bahranowski K., Gaweł A., Muszyński M. & Ratajczak T., 1999. Skład mineralny kopalin towarzyszących węglom oraz odpadów poflotacyjnych w aspekcie ich wykorzystania jako składników mieszanin popiołowo-mineralnych. Polskie Towarzystwo Mineralogiczne - Prace Specjalne, 13, 35-43.
• Guorui G., 1991. Application of microstructure classification of marine sediment to engineering geological evaluation. W: Bennett R.H., Bryant W.R. & Hubert M.H. (eds), Microstructures of fine-grained sediments, from mud to shale, 531-537, Springer--Verlag, New York.
• Halse Y., Pratt P.L., Dalziel J.A. & Gutterdge W.A., 1984. Development of microstructure and other properties in flyash OPC systems. Cement and Concrete Research, 14,491-498.
• Keller W.D., 1978. Classification of kaolins examplified by their textures in scan electron micrographs. Clays Clay Minerals, 26, 1-20.
• Kozydra Z. & Wyrwicki R., 1970. Surowce ilaste. Wyd. Geol., Warszawa, 1-208.
• Nishikawa J., Sato A. & Amano K., 2002. Utilization of coal ash as filling materials. Proceedings of the 4th International Congress on Environmental Geotechnics, Rio de Janeiro, 615-618.
• O'Brien N.R. & Slatt R.M., 1990. Argillaceous rock atlas. Springer-Verlag, New York, 1-141.
• Paszyc-Stępkowska K., 1993. Application of fly ash to improve properties of a mud. 4th International Symposium on the Reclamation Treatment and Utilization of Coal Mining Wastes, vol. 2, University of Agriculture in Kraków, 6-9 September, 595-600.
• Powder Diffraction File PDF-2. International Centre for Diffraction Data. 1995.
• Prietto P.D.M., Carraro J.A.H., Vendruscolo M.A. & Consoli N.C., 1998. Utilization of waste in the improvement of soil. Proceedings of the 3rd International Congress on Environmental Geotechnics, Lisbona, 157-162.
• Puch K.H., 2001. Utilization of FBC ashes - applications, options, research. Materiały VIII Międzynarodowej Konferencji „Popioły z energetyki", Międzyzdroje, 121-139.
• Querol X., Fernandez Turiel L.J. & Soler L., 1994. The behaviour of mineral matter during combustion of Spanish subbituminous and brown coals. Mineralogical Magazine, 58, 119-133.
• Ratajczak T., Gaweł A., Górniak K., Muszyński M., Szydłak T. & Wyszomirski P., 1999. Charakterystyka popiołów lotnych ze spalania niektórych węgli kamiennych i brunatnych. Polskie Towarzystwo Mineralogiczne — Prace Specjalne, 13, 5-9.
• Rybicki S., Kaczmarczyk R. & Borecka A., 1999. Właściwości gruntu zwałowego z KWB Turów. Górnictwo Odkrywkowe, A—5, 132-148.
• Sava K., Tomohisa S. & Inazumi S., 1998. Utilization of industrial wastes as a hardening additive for muddy soil. Proceedings of the 3rd International Congress on Environ-mental Geotechnics, Lisbona, 691-696.
• Sergeyev Y.M., Grabowska-Olszewska B., Osipov V.I., Sokolov V.N. & Kolomenski Y.N., 1980. The classification of microstructures of clay soils. Journal of Microscopy, 120,3,237-260.
• Shenbaga R., Kaniraj S. & Vasant H., 1996. Fly ash and fly ash - soil mixture for embankment construction. Proceedings of the 2nd Interanational Congress on EnvironmentalGeotechnics, Osaka, 757-762.
• Stępisiewicz M., 1987. Studium mineralogiczne skał ilastych niecki turoszowskiej. Archiwum Mineralogiczne, XLII, 1,109-205.
• Szczepańska J., 2000. Ograniczenia transportu zanieczyszczeń ze składowisk odpadów górnictwa węglowego przez zmianę parametrów filtracyjnych. Szkoła gospodarki odpadami, Kraków - Rytro, IGSMiE PAN, 289-300.