Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Badania związane z podłożem nawierzchni drogowej

Rafalski L., Ćwiąkała M., Gajewska B., Kraszewski C.

Inżynieria Morska i Geotechnika

|

2018

|

nr 3

165--170

PL

Prace badawcze dotyczące wysadzinowości podłoża nawierzchni drogowej w ostatnich latach. Istotny wpływ zawartości i stężenia środków przeznaczonych do zimowego utrzymania na wznios kapilarny. Zmniejszenie wzniosu kapilarnego w gruntach pod wpływem środków do zimowego utrzymania dróg. Ocena wysadzinowości gruntów i kruszyw stosowanych do podłoża nawierzchni drogowej na podstawie zawartości drobnych cząstek (< 0,02 mm, 0,075 mm i 0,125 mm), wskaźnika piaskowego lub sorpcji błękitem metylenowym.

EN

Investigations on frost susceptibility of road subgrade in recent years. Significant influence of chemical compounds used in winter maintenance of roads influence significantly on the active capillarity of soils. Reduction of the active capillarity of soils as a result of chemical compounds used in winter maintenance of roads. Evaluation of the frost susceptibility of soils or aggregates used for road subgrade on the basis of the fines content (< 0.02 mm, 0.075 mm and 0.125 mm), sand equivalent or methylene blue value.

2

The Possibility to Use Modified Flight Ash as a Neutralizer in the Acid Soils Reclamation Processes

Ćwiąkała M., Greinert A., Kostecki J., Rafalski L.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2018

|

Vol. 28, no. 4

88--104

EN

Using the alkaline fly ash after combustion of lignite as the acid soils neutralizer is a technique known for decades. Due to many disadvantages of the direct fly ash application it is sought to modify this material prior to its use. The process of fly ash modification in the magnetic activator involved breaking up fly ash to small grain sizes in order to obtain a material with a very large specific surface and modified properties. The purpose of the research was to compare the properties of unmodified fly ash with those of ash modified in the magnetic activator in terms of its usefulness in the neutralization of acidic soils. Unmodified fly ash was classified as a medium-grained calciferous material. The basic components of ash were silicates (33.28% of SiO2) and calcium compounds (31.26% of CaO). It has a low heavy metal content falling within a range characteristic of coal ash and meeting soil quality standard requirements. As a result of activation, the following changes were obtained in the properties of modified ash compared with unmodified ash: sand fraction content – reduced to 0.40, silt fraction content – increased by 1.40, silt fraction content – increased by 1.68, content of the sum of the dust and silt fractions – increased by 1.49, specific surface – increased by 1.65, fineness – reduced by 0.48. Modification of fly ash in the magnetic activator was found to have improved the physical properties of ash as acidic soil neutralizer, and its chemical properties make such an application possible.

PL

Wykorzystanie alkalicznego popiołu lotnego po spalaniu węgla brunatnego jako neutralizatora gleb kwaśnych to technika znana od dziesięcioleci. Ze względu na wiele wad bezpośredniego stosowania popiołu lotnego dąży się do modyfikacji tego materiału przed jego użyciem. Proces modyfikacji popiołów lotnych w aktywatorze magnetycznym polegał na rozbiciu popiołów lotnych na małe ziarna w celu uzyskania materiału o bardzo dużej powierzchni właściwej i zmodyfikowanych właściwościach. Celem badań było porównanie właściwości niezmodyfikowanego popiołu lotnego z właściwościami modyfikowanego popiołu w aktywatorze magnetycznym pod względem jego przydatności do neutralizacji kwaśnych gleb. Niezmodyfikowany popiół lotny został sklasyfikowany jako średnio ziarnisty materiał wapienny. Podstawowymi składnikami popiołu były krzemiany (33,28% SiO2) i związki wapnia (31,26% CaO). Odznacza się niską zawartością metali ciężkich, mieszczącą się w zakresie charakterystycznym dla popiołu węglowego spełniając wymagania normy jakości gleby. W wyniku aktywacji uzyskano następujące zmiany we właściwościach zmodyfikowanego popiołu w porównaniu z popiołem niemodyfikowanym: zawartość frakcji piaskowej – zmniejszona do 0,40, zawartość frakcji pylistej – zwiększona o 1,40, zawartość frakcji pylastej – zwiększona o 1,68, zawartość sumy frakcji pyłu i mułu – zwiększona o 1,49, powierzchnia właściwa – zwiększona o 1,65, rozdrobnienie – zmniejszona o 0,48. Stwierdzono, że modyfikacja popiołu lotnego w aktywatorze magnetycznym poprawiła właściwości fizyczne popiołu jako środka neutralizującego glebę, a jego właściwości chemiczne umożliwiają takie zastosowanie.

3

Recapitulation of research on frost susceptibility of unbound mixtures for pavement structures

Ćwiąkała M., Gajewska B., Kraszewski C., Rafalski L.

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2016

|

Vol. 15, no. 4

285--300

PL

W zimnym lub nawet umiarkowanym klimacie istotny wpływ na nawierzchnie drogowe ma oddziaływanie mrozu, czyli temperatura ujemna oraz cykle zamrażania i odmrażania. W celu zapewnienia nośności i trwałości konstrukcji nawierzchni drogowej w rejonach występowania ujemnej temperatury niezbędne jest stosowanie materiałów odpornych na szkodliwe oddziaływanie mrozu, które może powodować zjawisko wysadzin mrozowych. Wywołują one niekorzystne zmiany objętościowe, podnoszenie się nawierzchni po zamarznięciu, a po rozmarznięciu znaczne zmniejszenie nośności konstrukcji mogące skutkować nawet przełomami drogowymi. W artykule przedstawiono przegląd metod określania wysadzinowości oraz kryteria wysadzinowości gruntów i kruszyw, jak również podsumowano wyniki badań laboratoryjnych drogowych mieszanek niezwiązanych z kruszyw naturalnych przeznaczonych do nawierzchni drogowych. Fragmenty tych badań prezentowano wcześniej na konferencjach naukowych. Do badań wytypowano 14 mieszanek niezwiązanych z kruszyw naturalnych o uziarnieniu ciągłym 0/31,5 mm. Wysadzinowość ustalono na podstawie badań laboratoryjnych następujących cech: zawartości frakcji drobnych < 0,002 mm, < 0,02 mm, < 0,075 mm, granicy plastyczności wP, granicy płynności wL, wskaźnika plastyczności IP, wskaźnika piaskowego SE4, błękitu metylenowego MBF oraz wielkości rzeczywistej wysadziny mrozowej FH zagęszczonej mieszanki kruszywa poddanej zamrażaniu w cylindrze. Na podstawie tych badań przeanalizowano przydatność stosowanych w Polsce i na świecie metod oraz kryteriów do oceny wysadzinowości kruszyw niezwiązanych.

EN

The impact of frost, i.e. minus temperatures and cycles of freezing and thawing, has a significant influence on road surfaces in cold or even temperate climate. In order to ensure the bearing capacity and durability of a pavement construction in places where freezing temperatures occur, it is necessary to use materials that are resistant to the harmful effects of frost, which can cause the phenomenon of frost heave. Frost heaves provoke adverse volume changes, the rising of a surface after freezing and a significant reduction of a structure's bearing capacity after thawing, which may even result in the cracking of roads. This article presents an overview of the methods of determining frost susceptibility, as well as the criteria of the frost susceptibility of soils and aggregates. It also summarizes the results of laboratory tests of unbound road mixtures made of natural aggregates for road pavements. Parts of this research have been previously presented at scientific conferences. Fourteen unbound mixtures of natural aggregates with a continuous granulation of 0/31.5 mm were subjected to tests. Frost susceptibility was determined on the basis of laboratory tests of the following properties: the content of fine fractions < 0.002 mm, < 0.02 mm, < 0.075 mm, plastic limit wP, liquid limit wL, plasticity index IP, sand equivalent SE4, methylene blue MBF and also the real value of frost heave FH of the compacted aggregate mixture subjected to freezing in a cylinder. On the basis of these tests the usefulness of methods and criteria, which are used in Poland and the rest of the world for evaluating the frost susceptibility of unbound aggregates, was analysed.

4

Stabilizacja hydrauliczna gruntów w drogownictwie

Ćwiąkała M., Greinert A., Kołodziejczyk U., Widuch A., Wysokowski A.

Magazyn Autostrady

|

2016

|

Nr 6

84--88, 91--93

PL

W artykule opisano problem stabilizacji hydraulicznej gruntów w drogownictwie, jego aspekty prawne, cel i rodzaje stabilizacji oraz przedstawiono zagadnienie wykorzystania popiołów lotnych, żużli i cementów jako stabilizatorów gruntu.

EN

The article describes the issue of hydraulic stabilization of grounds in the road construction, its legal aspects, the purpose and the types of stabilization. The use of fly ashes, slag and cements as stabilizers of the ground has been presented.

5

Skuteczność środków chemicznych stosowanych w zimowym utrzymaniu dróg

Czarna M., Ćwiąkała M., Kołodziejczyk U.

Logistyka

|

2015

|

nr 4

8775--8780, CD3

PL

W zimowym utrzymaniu dróg stosuje się różne środki chemiczne, których zadaniem jest zapobieganie i likwidacja śliskości pośniegowej, oblodzenia i gołoledzi. Najczęściej stosowanym materiałem przeciwoblodzeniowym jest chlorek sodu, jednak jego nadmierne stosowanie powoduje uszkodzenia w nawierzchni drogowej, korozje oraz nieodwracalne zmiany w środowisku przyrodniczym. W artykule scharakteryzowano środki chemiczne stosowane najczęściej na polskich drogach – chlorek sodu, chlorek wapnia oraz mieszaninę chlorku sodu z chlorkiem wapnia. Celem pracy było sprawdzenie skuteczności działania środków chemicznych, a także wskazanie substancji najbardziej skutecznych w likwidacji oblodzenia. Badania wykazały, że środkiem najskuteczniejszym jest chlorek wapnia.

EN

In winter roads maintenance used different chemical agents whose task is prevention and elimination slippery of snow, icing and glazed frost. The anti-icing material which is applied most frequently is sodium chloride, however, its overuse results in damages to the road surface, corrosion, as well as irreversible changes to the natural environment. In the publication characterized chemical agents which are applied on the Polish public roads, streets and squares, and in particular: sodium chloride (NaCl), calcium chloride (CaCl2) and mixture of chloride and calcium chloride. Primary the aim of this study was the examination effectiveness of chemical agents variety applied in winter roads maintaining as well as indication of the most efficient substances applied in ice melting. The study included: sodium chloride, calcium chloride and mixture of chloride and calcium chloride. Researches proved that the most effective chemical agent used in winter roads maintaining is calcium chloride.

6

Impact range of traffic pollution based on a section of the Krakow-Zakopane trunk road

Ćwiąkała M., Korzeniowska J.

Logistyka

|

2015

|

nr 4

8781--8790, CD3

EN

Road construction and operation has a negative impact on the environment because of, among others, water and roadside soil pollution by toxic substances and causing an anomalous development of vegetation related to the harmful effects of chemicals used to fight winter slipperiness. By measuring roadside soil salinity using conductometry, the authors of the paper determined the range of the impact of traffic pollution. The research was conducted along selected sections of the Krakow-Zakopane trunk road (five transects) and eight reference (background) points located at least 500 m away from the nearest roads were selected for the study. For each transect, the samples of the top layer of soil were collected at points located 5, 10, 50 and 100 m away from the road. Conductometry was used to measure the electrolytic conductivity (EC) of the samples, and was thus used to determine the salinity of the soil. EC was also measured at the chosen reference points to compare the salinity of roadside soil, which was under the influence of the trunk road, with that of ‘clean’ areas, i.e., areas that were not affected by traffic pollution. The EC values of the analysed soil samples varied depending on the collection point of a sample (transect) and its distance from the road. In all of the investigated soil samples, the study observed that salinity (EC) decreased with an increase in distance from the road. The salinity values for soil 100 m from the road were the lowest and were closest to the reference values, while the EC values of soil 5 m from the road were a few times higher (from two to six times) than the values obtained for the reference points.

PL

Budowa i eksploatacja dróg wpływa negatywnie na środowisko przyrodnicze poprzez m.in. zanieczyszczenie wód i gleb przydrożnych substancjami toksycznymi oraz spowodowanie nieprawidłowego rozwoju roślin związanego ze szkodliwym oddziaływaniem środków chemicznych stosowanych do zwalczania śliskości zimowej. Autorzy artykułu, oznaczając zasolenie gleb przydrożnych metodą konduktometryczną, określili zasięg oddziaływania zanieczyszczeń drogowych. Badania wykonano wzdłuż wybranych odcinków drogi krajowej Kraków-Zakopane (pięć transektów) oraz na ośmiu terenach referencyjnych (tłowych), oddalonych od najbliższych dróg o co najmniej 500 m, stanowiących punkt odniesienia. Dla każdego transektu, w odległości 5, 10, 50 i 100 m od drogi, pobrano próbki glebowe z warstwy wierzchniej (0-30 cm). Metodą konduktometryczną oznaczono w nich przewodność elektrolityczną właściwą (PEW), czyli zasolenie. PEW oznaczono również w wytypowanych miejscach referencyjnych celem porównania zasolenia gleb znajdujących się na terenach przydrożnych, objętych oddziaływaniem drogi krajowej i gleb z terenów „czystych”, nie objętych oddziaływaniem zanieczyszczeń drogowych. Wartości przewodności elektrolitycznej właściwej (PEW) w badanych próbkach glebowych były zróżnicowane w zależności od odległości od drogi i miejsca poboru próbek (transektu). Dla wszystkich badanych gleb zaobserwowano spadek zasolenia (PEW) wraz ze wzrostem odległości od drogi. Wartości zasolenia gleb w odległości 100 m od drogi były najniższe i zbliżone do wartości tłowych. Natomiast w odległości 5 m od drogi kilkukrotnie (około od 2 do 6 razy) przewyższały wartości PEW dla terenów referencyjnych.

7

Improvement of Parent Material with Hydraulic Road Binders Used for Road Construction

Korzeniowska J., Ćwiąkała M., Chrobok J.

Logistyka

|

2014

|

nr 4

4474--4485, CD6

EN

Load-bearing capacity of a road construction depends first and foremost on the parameters of a foundation that is based on parent (local) material. The improvement of the parent material with the use of hydraulic road binders, serving as the subsoil load-bearing skeleton, provides a solid base both for the base course, and subsequent layers of the pavement construction. The paper presents the role of hydraulic road binders based on fly ash produced during the combustion of lignite in the improvement of parental material. The CBR load-bearing tests of soil-binder mixtures, made from seven types of parent material and two types of hydraulic road binders, have been performed. These binders were added in the proportions: 2, 4, 6, 8 and 10% in relation to the total soil skeleton weight. The tests consisted in determining the CBR loadbearing ratio directly after having thickened the binder-free soil samples (including determining the loadbearing ration after 4 days of water saturation) and in defining the increment of that ratio upon 7 days of curing the samples of soil mixtures with the addition of binders. The test results indicate that all examined soil-binder mixtures can prove useful in earth works. Examined soils in their natural (i.e. binder-free) state are characterised by low load-bearing capacity, in particular upon having saturated thereof with water (CBR ratio remains within the limit of 1–36%). After the addition of a relatively small amount of a hydraulic road binder (e.g. 2%) – after 7 days of curing these soils were characterised by a significantly increased load-bearing capacity (CBR ratio remained within the limit of 25–190%). According to the test analysis, mean values of CBR load-bearing capacity ratios of the soil-binder mixtures with the addition of 2% to 10% of hydraulic binder remain high and remain within the limit of 94–264%, while the medians of these mixtures remain within the limit of 41–251%. Fly ashes (as a component of hydraulic road binders) occurring in soil-binder mixtures contribute to the improvement of the geotechnical properties of the parent material, including first and foremost to the increase in CBR of these mixtures. The soils characterised by a high content of the dust-silt fraction (> 15%) – that so far have been deemed useless in road construction industry – after having improved them with the hydraulic road binders based on fly ash produced during the combustion of lignite can prove useful in earth works and can constitute a valuable material for road construction.

PL

Nośność konstrukcji drogowej zależna jest przede wszystkim od parametrów fundamentu bazującego na gruntach rodzimych (miejscowych). Ulepszenie gruntów rodzimych poprzez zastosowanie w nich hydraulicznych spoiw drogowych, spełniających rolę wzmocnienia szkieletu nośnego podłoża, stwarza solidne oparcie dla podbudowy i kolejnych warstw konstrukcji nawierzchni drogowej. Praca dotyczy zastosowania hydraulicznych spoiw drogowych na bazie popiołów lotnych ze spalania węgla brunatnego do ulepszania gruntów rodzimych. Przeprowadzono badania nośności CBR mieszanek gruntowo-spoiwowych, wykonanych przy zastosowaniu siedmiu rodzajów gruntów rodzimych oraz dwóch rodzajów hydraulicznego spoiwa drogowego. Spoiwa te dodawano w proporcjach: 2, 4, 6, 8 i 10% w stosunku do całkowitej masy szkieletu gruntowego. Badania polegały na wyznaczeniu wskaźnika nośności CBR bezpośrednio po zagęszczeniu próbek gruntów bez dodatku spoiw (w tym także wyznaczenia wskaźnika nośności po 4 dobach nasycenia wodą) oraz na określeniu przyrostu tego wskaźnika po 7 dniach pielęgnacji próbek mieszanek gruntów z dodatkiem spoiw. Otrzymane wyniki badań wskazują, iż wszystkie przebadane mieszanki gruntowo-spoiwowe mogą być przydatne w wykonawstwie robót ziemnych. Przebadane grunty w stanie naturalnym (bez dodatku spoiw) charakteryzują się niską nośnością, zwłaszcza po nasyceniu wodą (CBR kształtuje się w zakresie 1–36%). Po dodaniu do nich niewielkiej ilości hydraulicznego spoiwa drogowego (np. 2%) – po 7 dniach pielęgnacji charakteryzują się znacznie wyższą nośnością (CBR kształtuje się w zakresie 25–190%). Z analizy badań wynika, iż średnie wartości wskaźników nośności CBR mieszanek gruntowo-spoiwowych przy zastosowaniu od 2 do 10% dodatku spoiwa hydraulicznego są wysokie i wynoszą w granicach 94–264%, natomiast mediany tych mieszanek w granicach 41–251%. Popioły lotne (jako składnik hydraulicznych spoiw drogowych) występujące w mieszankach gruntowospoiwowych przyczyniają się do poprawy właściwości geotechnicznych gruntów rodzimych, w tym przede wszystkim do zwiększenia nośności CBR tych mieszanek. Grunty o dużej zawartości frakcji pyłowoiłowej (> 15%) – traktowane dotychczas w drogownictwie jako nieprzydatne – po ulepszeniu ich spoiwami hydraulicznymi wytworzonymi na bazie popiołów lotnych ze spalania węgla brunatnego, mogą być przydatne w robotach ziemnych i stanowić cenny materiał do budowy dróg.

8

Możliwości zastosowania innowacyjnego aktywatora magnetycznego w przemyśle energetycznym

Ćwiąkała M., Korzeniowska J.

Logistyka

|

2013

|

nr 4

PL

Od kilkudziesięciu lat zarówno w Polsce jak i na świecie obserwuje się znaczny wzrost zainteresowania odpadami energetycznymi, szczególnie popiołami lotnymi wytworzonymi w trakcie spalania naturalnych złóż węglowych. Wynika to przede wszystkim z dużego rozwoju gospodarczego, ale także z trudności w gromadzeniu i utylizacji tych odpadów. Możliwość przetworzenia (modyfikowania) odpadów energetycznych w celu uzyskania pełnowartościowych wyrobów budowlanych (produktów), wiąże się z poszukiwaniem wysokoefektywnych procesów, które zapewnią uzyskanie produktu o wysokiej jakości i praktycznym zastosowaniu. Jednym z procesów technologicznych, pozwalających na przekształcenie popiołów lotnych w wysokojakościowy materiał o zastosowaniu praktycznym, jest modyfikowanie ich właściwości za pomocą nowatorskiej technologii aktywatora magnetycznego Wapeco. Wykorzystanie tego urządzenia do przetwarzania (modyfikacji) popiołów lotnych, w tym pozyskania odpowiednio zmielonego popiołu lotnego (o doskonałych właściwościach reaktywnych) stanowi jedną z innowacyjnych koncepcji technologicznych na rynku krajowym i światowym. Stąd, ukierunkowanie badań na modyfikowanie popiołów lotnych z wykorzystaniem innowacyjnego urządzenia, oraz wprowadzenie produktów tych modyfikacji na rynek budownictwa komunikacyjnego stanowi ważne zagadnienie gospodarcze i ekologiczne.

EN

For decades, both in Poland and in the world there is a significant increase in interest in energy wastes, in particular fly ashes produced during the combustion of natural deposits of coal. It is mainly due to high economic growth, but also results in the difficulties in collecting and disposing wastes. The possibility of processing (modifying) the energy waste in order to obtain a full-fledged construction products is associated with search for highly effective processes that provide a high quality product with practical application. One of the processes that allows for the conversion of fly ashes into high-quality material with practical application is a modification of their characteristics by using an innovative technology of Wapeco magnetic activator. The usage of this equipment for the processing (modification) of fly ashes, including obtaining appropriately grounded fly ashes (with excellent reactive properties) is one of the innovative technological concepts on the national and global market. Therefore, the focus on the research of the ashes modification by using an innovative device as well as the implementation of these products is an important economic and environmental issue.

9

Efektywność energetyczna źródła trójgeneracyjnego na podstawie zmiany parametrów pracy chłodziarki absorpcyjnej

Malicki M., Ćwiąkała M.

Logistyka

|

2013

|

nr 4

PL

W artykule zaprezentowano ogólną charakterystykę źródeł skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej, ciepła i chłodu (trójgeneracja lub CHCP) ze szczególnym naciskiem na wpływ zmiany parametrów pracy chłodziarki absorpcyjnej na pracę całego źródła. Przedstawiono także podstawowe strategie i kryteria optymalizacyjne pracy źródła. Analiza została przeprowadzona bazując na dostępnych materiałach dotyczących wpływu zmiany przykładowych parametrów pracy chłodziarki absorpcyjnej na pracę całego źródła oraz opracowaniach własnych. Przeprowadzono także analizę korzyści związanych z możliwością poprawy sprawności wytwarzania chłodu przez chłodziarkę absorpcyjną pracującą na potrzeby klimatyzacyjne budynku biurowego.

EN

Paper presents an overview of combined heating, cooling and power sources (called trigeneration or CHCP) considering the impact of absorption chiller working parameters change on energy source. Analysis was conducted basing on available data and technical materials on impact of cogeneration and absorption units parameters change. Basic CHCP working strategies with optimization algorithms were presented and preliminary assessment of possibilities of improving absorption chiller efficiency by decreasing cooling water temperature was also conducted.

10

Wykorzystanie gruntów rodzimych do budowy dróg lokalnych na terenach wiejskich

Ćwiąkała M., Greinert A., Korzeniowska J., Tarasewicz P.

Budownictwo i Architektura

|

2013

|

Vol. 12, nr 3

129--136

PL

Grunty rodzime, powstałe w wyniku procesów geologicznych w miejscu zalegania, stanowią fundamentalny element konstrukcji drogowej. Fundament ten powinien charakteryzować się odpowiednią nośnością i trwałością, osiąganą dzięki prawidłowo ulepszonemu naturalnemu podłożu gruntowemu. Ulepszone podłoże gruntowe to mocny fundament dla podbudowy nawierzchni drogowej. Polepszenie właściwości gruntów rodzimych można uzyskać poprzez zastosowanie w nich hydraulicznych spoiw drogowych, spełniających rolę wypełniacza drobnych cząstek (bądź doraźnego wzmocnienia) szkieletu mineralnego gruntu. W niniejszej pracy skupiono się na określeniu podstawowego parametru mechanicznego mieszanek gruntowo-spoiwowych, a mianowicie wskaźnika nośności CBR. Mieszanki gruntowo-spoiwowe składały się z gruntów rodzimych, pobranych na terenach wiejskich (pięć rodzajów o zróżnicowanym uziarnieniu) oraz z dwóch rodzajów spoiwa hydraulicznego (o klasie wytrzymałości 3 MPa i 9 MPa). Głównym składnikiem spoiw hydraulicznych był aktywowany popiół lotny, pochodzący ze spalania węgla brunatnego w Elektrowni Pątnów, oraz cement portlandzki (CEM I 42,5 MPa). Wyniki badań wykazały, że przy zastosowaniu innowacyjnych spoiw drogowych o właściwościach wiążących, możliwe jest wykorzystanie gruntów rodzimych do budowy dróg lokalnych na terenach wiejskich.

EN

Virgin soils as a result of geotechnical processes are element of road’s solid bottom. The bottom ought to have enough capacity and durability which is provided by proper virgin sub-grade’s enhancement. The sub-grade is road’s base course right bottom. It is possible to improve virgin soil’s parameters by road’s hydraulic binding agent. The agent is a mineral frame’s micro-particle extender or enhancement. The researches were focused to define main soil-cement compound’s mechanical parameter called CBR. Compounds consisted of rural virgin soils (five grain-size types) and two hydraulic agent types (endurance rates 3 MPa and 9 MPa). Hydraulic agent’s main component was activated fly ash and white cement (CEM I 42,5 MPa). The ash is from Pątnów Power Plant and is a result of brown coal burning. The researches answered that it is possible to exploit virgin soils in rural service road’s construction thanks to innovative road cements with binding qualities.

11

Soil stabilisation with the use of hydraulic road binders on the basis of brown coal fly ash

Ćwiąkała M., Korzeniowska J., Kraszewski C., Widuch A.

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2012

|

Vol. 11, no. 3

195-214

EN

Brown coal fly ash is used more and more often in the construction industry because of its physical and chemical properties as well as economic and environmental aspects. The purpose of this study was to determine the prospects of using the modified (in magnetic activator Wapeco) fly ash from Pątnów Power Plant - as a main component of hydraulic road binding agent for soil stabilisation. In this paper the investigation on compressive strength R C of soil and binder mixtures with the use of brown coal fly ash is reported. The research was done on seven types of soil with variable uniformity coefficient as well as silt and clay fraction content. The soil was stabilised with the use of hydraulic road binding agents with low strength grade (3 MPa and 9 MPa). In both cases, the components of those binders were cement and activated fly ash. The obtained results proved the soil and binder mixtures very useful for road structures, especially in earth works.

PL

Popioły lotne są coraz częoeciej stosowane w sektorze budowlanym z uwagi na posiadane właoeciwooeci fizyczne i chemiczne, jak również aspekt ekonomiczny i oerodowiskowy. Celem pracy było okreoelenie możliwooeci zastosowania zmodyfikowanego (w aktywatorze magnetycznym Wapeco) popiołu lotnego z węgla brunatnego z Elektrowni Pątnów, jako głównego składnika hydraulicznego spoiwa drogowego stabilizującego podłoże gruntowe. W pracy przedstawiono analizę wyników badań wytrzymałooeci na oeciskanie R C mieszanek gruntowo-spoiwowych z udziałem zmodyfikowanych popiołów lotnych z węgla brunatnego. Badania przeprowadzono na siedmiu rodzajach gruntów o zróżnicowanym wskaźniku różnoziarnistooeci oraz zawartooeci frakcji pyłowej i iłowej. Do stabilizacji gruntów użyto drogowych spoiw hydraulicznych o niskich klasach wytrzymałooeciowych (3 MPa oraz 9 MPa). Składnikami tych spoiw w obu przypadkach był cement oraz aktywowany popiół lotny. Uzyskane wyniki badań potwierdziły przydatnooeć mieszanek gruntowo-spoiwowych w konstrukcjach drogowych, szczególnie w robotach ziemnych.

12

O sposobie ograniczenia wzniosu wód kapilarnych w nasypach drogowych

Kołodziejczyk U., Ćwiąkała M.

Magazyn Autostrady

|

2012

|

Nr 5

96-102

PL

Jednym z negatywnych zjawisk geoinżynierskich jest wysadzinowość gruntów. Okazuje się, że w nasypach drogowych można ją skutecznie ograniczyć poprzez zmniejszenie wysokości wzniosu kapilarnego wody gruntowej. W artykule przedstawiono model dynamiki podsiąku kapilarnego w zależności od rodzaju gruntu zalegającego w nasypie, a także od rodzaju i stężenia roztworu migrującego w ten nasyp.

EN

One of a negative geo-engineering phenomena is soil swelling. It can be effectively limited by decreasing the height of capillary rise of ground water in the road embankment. This paper aims at presenting the model of capillary ascent depending on the kind of soil occurring in the road embankment, as well as a type and concentration of solution migrating into the road embankment. The research was carried out on natural aggregate occuring in the area of Zielona Góra (western Poland) and differentiated in a kind of aggregate and its genesis. The analysis of capillary rise was related to the genesis of aggregate and concentration of capillary rise. The results were presented as analysis of triple factor variance, the type and concentration of a compound, a type of aggregate and size of aggregate fraction.

13

Use of fly-ash for the production of hydraulic binding agents and for soil stabilisation

Kołodziejczyk U., Ćwiąkała M., Widuch A.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2012

|

T. 28, z. 4

15-28

EN

Fly-ash is a form of production waste produced as a result of the burning of coal for energy production. Millions of tonnes of this waste are produced worldwide every year; hence it is extremely important to dispose of it in a useful way, including through treating the initial raw material to obtain amaterial of higher quality. The aim of the present work is to determine the suitability of processed fly-ash from lignite for reinforcing (stabilizing) soils used in the building of road foundations and embankments. The results provide a method of recycling this waste while at the same time obtaining new materials and technologies for use in road building. This is an important issue both environmentally and in terms of the positive effect that processed fly-ash can have on the stability of road structures. This article presents the results of experiments carried out using fly-ash produced from lignite at the Pątnów Power Plant. This ash was first modified (activated) using a Wapeco magnetic activator, and then used to produce hydraulic binders (with the addition of cement) and soil-binder mixtures. These mixtures were made using natural soils from seven different deposits in the Lubuskie region (western Poland). They were stabilized using two hydraulic binders (strength ratings 3 MPa and 9 MPa) added in different amounts (6% and 8% relative to the mass of the soil). During the experiment, a determination was made of the increase in the strength of the analysed samples (after 14, 28, and 42 days) and the increase in the bearing ratio (immediately after consolidation and after 7 days). Interpretation of the results of the experiment made it possible to assess the dynamics of the increase in compression strength and load-bearing capacity of various soils stabilized with hydraulic binders produced from lignite ash, and to indicate possibilities for the use of these materials. The analysis showed that it is possible to use these binders for the stabilisation of soils, enabling soils formerly considered to have weak load-bearing capacity (clayey sand; clayey, sandy gravel; clays) to be classified as fully usable in road construction.

PL

Popiół lotny jest odpadem produkcyjnym, wytwarzanym w wyniku spalania węgla w kotłach energetycznych. Rocznie na świecie wytwarza się miliony ton tego odpadu, stąd niezwykle ważne jest umiejętne jego zagospodarowanie, w tym - uzyskanie materiału o wyższej jakości niż zastosowany produkt wyjściowy. Celem pracy jest określenie przydatności przetworzonych popiołów lotnych z węgla brunatnego do wzmocnienia (stabilizacji) gruntów stosowanych w budowie nasypów drogowych oraz podbudowy dróg. Wyniki pracy są sposobem na utylizację odpadów, a jednocześnie - uzyskanie nowych materiałów i technologii w budowie obiektów liniowych. Jest to zagadnienie istotne zarówno z punktu widzenia ochrony środowiska przyrodniczego, jak i pozytywnego wpływu przetworzonych popiołów lotnych na trwałość obiektów drogowych. W pracy przedstawiono wyniki badań przeprowadzonych na popiołach lotnych z węgla brunatnego wytwarzanych w Elektrowni Pątnów. Popioły te zostały najpierw zmodyfikowane (aktywowane) za pomocą 'aktywatora magnetycznego Wapeco', a następnie - użyte do wytworzenia spoiw hydraulicznych (z dodatkiem cementu) oraz mieszanek gruntowo-spoiwowych. Poszczególne mieszanki sporządzono na bazie surowców mineralnych zalegających w siedmiu różnych złożach regionu lubuskiego (zachodnia Polska). Zastabilizowano je dwoma spoiwami hydraulicznymi (o wytrzymałości 3 i 9 MPa), przy zróżnicowanym dodatku spoiwa hydraulicznego (6% i 8% w stosunku do masy gruntu). Podczas badań określono przyrost wytrzymałości badanych próbek (po upływie czasu: 14, 28 i 42 dni) oraz przyrost wskaźnika nośności (bezpośrednio po zagęszczeniu i po 7 dniach). Interpretacja wyników badań pozwoliła na ocenę dynamiki wzrostu wytrzymałości na ściskanie i nośności różnych gruntów zastabilizowanych spoiwami hydraulicznymi, wytworzonymi na bazie popiołu lotnego z węgla brunatnego, oraz - wskazanie możliwości zastosowania tych materiałów. Przeprowadzona analiza wykazała, że istnieje możliwość wzmocnienia gruntów za pomocą tych spoiw, a następnie - zaliczenia gruntów uznawanych dotychczas za słabonośne (tj. piaski gliniaste, pospółki gliniaste, gliny) do materiałów w pełni przydatnych w budownictwie drogowym.

14

Możliwości zagospodarowania popiołów lotnych z węgla brunatnego w drogownictwie

Widuch A., Ćwiąkała M., Korzeniowska J., Kraszewski C.

Drogownictwo

|

2011

|

nr 12

390-394

PL

Zaprezentowano wyniki badań wskaźnika nośności (CBR) mieszanek gruntowo-spoiwowych, w których głównym składnikiem spoiwa hydraulicznego były aktywowane popioły lotne z węgla brunatnego. Badania wykonano na gruntach naturalnych niespoistych (sypkich) oraz średnio i mało spoistych. Do ulepszenia gruntów zastosowano dwa rodzaje drogowego spoiwa hydraulicznego w proporcjach od 4÷10% w stosunku do całkowitej masy objętościowej szkieletu gruntowego. W celu określenia parametru mechanicznego (CBR) mieszanek gruntowo-spoiwowych badania wykonano bezpośrednio po zagęszczeniu oraz po 7 dniach pielęgnacji próbek. Otrzymane wyniki badań nośności mieszanek gruntowo-spoiwowych z dodatkiem popiołów lotnych z węgla brunatnego wykazały ich wysoką użyteczność oraz możliwość przemysłowego zagospodarowania odpadu energetycznego.

EN

This paper presents the investigation on bearing capacity ratio (CBR) of soil and binder mixtures, in which the main component of hydraulic binder was activated brown coal fly ash. The tests were performed on natural non-cohesive soil, medium-cohesive and less cohesive soil. In order to improve the soil there were used two types of hydraulic road binders in proportion 4÷10% in relation to the total weight of the soil skeleton volume. To determine mechanical parameter (CBR) of soil and binder mixtures, the tests were carried out immediately after compacting and after 7 days of the samples curing. The obtained results proved the soil and binder mixtures with brown coal fly ash very useful. They also proved the possibility of industrial waste recycling.

15

Wykorzystanie popiołów lotnych z węgla brunatnego w budownictwie komunikacyjnym

Widuch A., Ćwiąkała M.

Zeszyty Naukowe. Inżynieria Środowiska / Uniwersytet Zielonogórski

|

2010

|

Nr 137 (17)

158-168

PL

Do scharakteryzowania właściwości fizykochemicznych popiołu lotnego z węgla brunatnego obszaru konińskiego wykorzystano wyniki analizy rentgenograficznej oraz skaningowej analizy mikroskopowej. W artykule przedstawiono możliwość zastosowania aktywowanego popiołu lotnego z węgla brunatnego do produkcji hydraulicznych spoiw drogowych, a w szczególności - do stabilizowania podłoża gruntowego. Uzyskane wyniki badań nośności (CBR) oraz dynamiki narastania wytrzymałości (Rc) mieszanek gruntowo - spoiwowych potwierdzają dobrą przydatność tego materiału dla potrzeb budownictwa komunikacyjnego.

EN

In order to describe chemical and physical properties of brown coal fly-ash from Konin region, analysis of X-ray radiography and scanning microscopy was used. The article aims to present the possibility of application activated brown coal fly-ash for hydraulic binding agents production, especially - to stabilize foundation soil. Findings on bearing capacity (CBR) and dynamics of growing compressive strength (Rc) of soil and binders mixture, prove its suitability for communication engineering.

16

Zasady projektowania betonów w zależności od składu

Halbiniak J., Ćwiąkała M.

Materiały Budowlane

|

2010

|

nr 3

51-53

17

Dynamika wzniosu kapilarnego wody i wodnych roztworów CaCl_2 i NaCl w nasypach drogowych

Kołodziejczyk U., Ćwiąkała M.

Zeszyty Naukowe. Inżynieria Środowiska / Uniwersytet Zielonogórski

|

2009

|

nr 136 (16)

74-96

PL

Jednym z negatywnych zjawisk naturalnych jest wysadzinowość gruntów. Okazuje się, że można ją skutecznie ograniczyć poprzez zmniejszenie wysokości wzniosu kapilarnego wody gruntowej. W pracy przedstawiono model dynamiki podsiąku kapilarnego w zależności od rodzaju gruntu zalegającego w nasypie drogowym, a także rodzaju i stężenia roztworu migrującego w nasyp drogowy. Badania przeprowadzono na kruszywie naturalnym występującym w trzech złożach zlokalizowanych w okolicy Zielonej Góry, różniących się rodzajem kruszywa i jego genezą. Analizę wzniosu kapilarnego odniesiono do genezy kruszywa oraz rodzaju i stężenia kapilującego związku. Uzyskane wyniki przestawiono w postaci analizy wariancji trójczynnikowej, rodzaju i stężenia związku chemicznego, typu złoża oraz wielkości frakcji kruszywa. Przeprowadzone badania wykazały, że największą (maksymalną) wysokość wzniosu kapilarnego wykazuje woda gruntowa. Natomiast nasycenie wód gruntowych związkami chemicznymi, stosowanymi w zimowym utrzymaniu dróg (np. CaCl2 lub mieszaniną NaCl z CaCl2 w stosunku wagowym np. 4:1) oraz wzrost stężenia tych związków (od 5% do 10%) powoduje znaczne obniżenie wzniosu kapilarnego i – tym samym – wysadzinowości gruntów.

EN

One of the negative natural phenomena is soil swelling. It can be effectively limited by decreasing the height of capillary rise of ground water. This paper aims at presenting the model of capillary ascent depending on the kind of soil occurring in the road embankment as well as a type and concentration of solution migrating into the road embankment. The research was carried out into natural aggregate lying in the area of Zielona Góra and differentiated in a kind of aggregate and its genesis. Analysis of capillary rise was related to the genesis of aggregate and concentration of capillary rise. The results were presented as analysis of triple factor variance, the kind and concentration of compound, type of aggregate and size of aggregate fraction. The conducted research proved that the ground water shows the maximum height of capillary rise. However, the saturation of ground water with chemical compounds used in winter roads maintenance (NaCl with CaCl_2 in weight relation e.g. 4:1) and increase in concentration of those compounds (from 5% to 10%) decreases the capillary rise considerably as well as swelling.

18

Analiza wyników modelowych badań podciągania kapilarnego wody w nasypach drogowych

Kołodziejczyk U., Ćwiąkała M.

Drogi i Mosty

|

2009

|

nr 4

25-42

PL

Trwałość obiektów inżynierskich, w tym dróg, zależy w dużym stopniu od właściwego rozpoznania procesów naturalnych zachodzących w podłożu gruntowym. Takim zjawiskiem - szczególnie istotnym dla drogownictwa - jest wysadzinowość gruntów. Okazuje się, że można ją skutecznie ograniczyć poprzez zmniejszenie wysokości podciągania kapilarnego wody gruntowej. W pracy przedstawiono wyniki modelowych badań kapilarności gruntów i dokonano ustalenia zależności pomiędzy wysokością podciągania kapilarnego i rodzajem gruntu zalegającego w nasypie drogowym, a także rodzajem i stężeniem roztworu migrującego w nasyp. Badania przeprowadzono na kruszywie naturalnym występującym w trzech złożach zlokalizowanych w okolicy Zielonej Góry, różniących się rodzajem kruszywa i jego genezą. Zbadano wysokość podciągania kapilarnego w kruszywach o naturalnym uziarnieniu oraz w poszczególnych frakcjach kruszyw, analizując zarówno podciągania kapilarny wody jak i roztworów różnych związków chemicznych stosowanych powszechnie w zimowym utrzymaniu dróg, tj.: chlorku sodu oraz chlorku wapnia, o stężeniach 5% i 10%. Analizę podciągania kapilarnego w poszczególnych gruntach w zależności od rodzaju kapilującego związku i jego stężenia przestawiono w postaci analizy wariancji trójczynnikowej z interakcjami drugiego rzędu. Przeprowadzone badania wykazały, że największą (maksymalną) wysokość podciągania kapilarnego wykazuje woda gruntowa. Natomiast nasycenie wód gruntowych związkami chemicznymi stosowanymi w zimowym utrzymaniu dróg (NaCI i CaCb) oraz wzrost stężenia tych związków (od 5% do 10%) powoduje znaczne obniżenie podciągania kapilarnego i - tym samym - wysadzinowości gruntów. Otrzymane wyniki badań wskazują na możliwość ograniczenia negatywnych skutków wysadzinowości gruntów poprzez odpowiedni dobór rodzaju i stężenia środków stosowanych w zimowym utrzymaniu dróg.

EN

The durability of engineering objects, including roads, depends on proper recognition of natural reactions undergoing in soil. One of this kind of processes is soil swelling, which is very important for highway engineering. It was proven that it can be effectively limited by decrease in the height of ground water capillary rise. This paper aims not only at presenting the results of model research in ground capillarity and relations between the height of capillary rise and a kind of soil in a road embankment, but also examines a type and concentration of a solution migrating in a embankment. Natural aggregate, occurring in three deposits in the area of Zielona Gora of different origine, was tested. The research was focused in the height of capillary rise in naturally grained aggregate and in particular fractions of aggregates. At the same time water capillary rise and the solutions of different chemical compounds commonly used in winter roads maintaining i.e.: sodium chloride and calcium chloride, with concentration 5% and 10%, was analysed. The analysis of capillary rise in particular soils, depending on a type of a capillary compound and its concentration, was presented as analysis of triple factor variance with second order interaction. The conducted research proved that the ground water shows the maximum height of capillary rise. The saturation of ground water with chemical compounds used in winter roads maintenance (NaCI and CaCI2) and increase in concentration of those compounds {from 5% to 10%) decreases the capillary rise considerably as well as swelling. The presented results show the possibilities of reduction of the negative effects of soil swelling by an appropriate selection and concentration of chemical compounds used in winter maintenance of roads.

19

Evaluation of the efficiency of use of aggregates and chemical compounds for winter road maintenance

Kołodziejczyk U., Ćwiąkała M.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2009

|

No. 3

67-76

EN

The purpose of this article is to indicate the most effective chemical agents used for winter road maintenance. The research included the examination of melting speeds of snow and ice under various chemical agents, such as: calcium chloride, sodium chloride, potassium chloride and potassium formate. The research done proved that aggregate mixed with calcium chloride is the most efficient compound for removing winter road slipperiness. However, in view of the necessity of environmental protection, the use of chemical agents for maintaining roads during winter must be strictly controlled in practice.

20

Aktywowanie popiołów lotnych z węgla brunatnego Elektrowni Pątnów w młynie elektromagnetycznym

Ćwiąkała M., Szymańska J., Sosiński R., Nowak W.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2008

|

T. 11, nr 4

491-502

PL

Przedstawiono wyniki badań potwierdzające zalety nowatorskiej koncepcji technologicznej wykorzystania młyna elektromagnetycznego w celu uzyskania aktywowanego popiołu lotnego o bardzo korzystnych właściwościach. Podano klasyfikację popiołów lotnych w zależności od miejsca wydobycia i rodzaju węgla. Badania prowadzono z wykorzystaniem popiołu pochodzą- cego ze spalania węgla brunatnego w Elektrowni "Pątnów". Podano uzasadnienie takiej aktywacji poprzez zamieszczenie wyników badań wytrzymałości mieszanek gruntowo-spoiwowych z aktywowanym w młynie elektromagnetycznym popiołem. Przedstawiono skład chemiczny tego popiołu oraz wskazano na zalety jego stosowania w mieszankach gruntowo-spoiwowych. Badania przeprowadzono dla gruntów spoistych po 14 i 42 dniach twardnienia, korzystając z normy BN-71/8933-10. Dla gruntów niespoistych wg PN-88/B-04481 przeprowadzono następujące badania: zawartości frakcji piaskowo-żwirowej, zawartości ziarna mniejszego niż 0,075 mm, zawartości niespalonego węgla, maksymalnej gęstości objętościowej szkieletu gruntowego po zagęszczeniu wg I metody Proctora i odpowiadającej jej wilgotności optymalnej, wskaźnika piaskowego po pięciokrotnym zagęszczeniu metodą I Proctora, wskaźnika nośności po 4 dobach nasycenia wodą bez obciążenia i z obciążeniem 3 kN/m2 oraz kąta tarcia wewnętrznego (stan naturalny). Wyznaczono również wskaźnik wodoprzepuszczalności (stan naturalny) wg normy PN-55/B-04492 i kapilarność bierną wg normy PN-B-04493:1960. Przygotowaną mieszankę popiołu lotnego z gruntem spoistym o wilgotności optymalnej wsypywano do formy walcowej (średnica i wysokość formy równa 8 cm) i zagęszczano w jednej warstwie dynamicznie energią 0,59 J/cm3 mieszanki wg normalnej metody Proctora zgodnie z normą PN-88/B-04481. Próbki po uformowaniu pielęgnowano zgodnie z normą BN-71/8933-10, a następnie ściskano na prasie hydraulicznej, uzyskując wynik wytrzymałości na ściskanie. Badania przeprowadzone po 14 dniach twardnienia wykazały, że domielenie popiołu lotnego powoduje podwyższenie wytrzymałości mieszanek gruntowych z dodatkiem cementu o 43 i o 25% w mieszankach bez dodatku cementu. Natomiast, biorąc pod uwagę badania uzyskane po 42 dniach, procentowy wzrost wytrzymałości wynosił 28% dla mieszanki gruntowej z dodatkiem cementu i 37,5% dla mieszanki bez dodatku cementu. Badania mieszanin popiołu lotnego z gruntem niespoistym wykonywało Laboratorium Geotechniki Instytutu Badawczego Dróg i Mostów w Warszawie we współpracy z Centralnym Laboratorium firmy Wapeco Sp. z o.o. Przedstawiona koncepcja technologiczna charakteryzuje się wysokim wzrostem wytrzymałości mieszanek gruntowych przy blisko 80% sprawności energetycznej procesu domielenia w młynie elektromagnetycznym. Zapewnia ona minimalne koszty zużycia energii na aktywowanie popiołów.

EN

The article presents the results of research on specific activated fly ash preparation, confirming the advantages of innovatory technological conception of electromagnetic mill use. The fly ash from brown coal utilization in the electric power station "Pątnów" (Poland) was used in research. This activation was substantiated on the basis of research on ground binding mixture strength with the fly ash activated in electromagnetic mill. Chemical constitution of this fly ash and advantages of its use in ground binding mixture were presented. The research was conducted for coherent ground after 12 and 14 days of hardening on the basis of the norm BN-71/8933-10. For disintegrated ground the following research was conducted: according to PN-88/B-04481 gravel-sand fraction content, content of grain smaller than 0.075 mm, content of non utilized coal, maximal volumetric density of soil particles after thickening it according to I Proctor method and the optimal degree of saturation corresponding to it, sand ratio after 5 times density with I Procter method, bearing capacity ratio of the ground after 4 days water absorption without load and with 3 kN/m2 load and internal friction angle (natural state). Water - permeability ratio was also performed (natural state) according to the norm PN-55/B-04492 as well as passive capillarity ratio according to the norm PN-B-04493:1960. The mixture of fly ash with binding ground of the optimal degree of saturation was poured into the roll form (the diameter and height of the form amounted 8 cm) thickened in one layer dynamically with energy 0.59 joule per 1 cm3 of mixture according to normal Procter method on the basis of the norm PN-88/B-04481. In order to obtain the knowledge concerning the resis- tance to pressing, the samples were treated according to the norm BN-71/8933-10 after being formed and then pressed on hydraulic press. Research conducted after 14 days of hardening revealed that in the result of fly ash grinding the strength of ground mixture with cement addition increases by 43% and by 25% as far as mixtures without cement are concerned. The research results after 42 days showed 28% strength increase for the ground mixture with cement addition and 37,5% - increase for the ground mixture without cement addition. The presented technological conception is characterized by the high increase in ground mixture strength by nearly 80% energetic efficiency in grinding process in electromagnetic mill. It ensures the minimal cost of energy used for ash activation.