Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Electrical resistivity analysis for the internal capillary water migration mechanism of porous stone

Yang Haiqing, Chen Chiwei, Zhao Gang, Zhou Jiayuan

Acta Geophysica

|

2024

|

Vol. 72, no. 1

213--231

EN

Porous stone that has been exposed to the natural environment for a long time has developed a variety of diseases under the influence of environmental and geological factors. Especially, migration of soluble salt solution in porous stone and salt crystallization will inevitably lead to the deterioration of stone surface. To investigate the spatial and temporal evolution features of porous stone during capillary water migration, a series of capillary water absorption tests with different types of porous sandstone were performed. The process of capillary water absorption and stone surface deterioration characteristics was observed by high-density resistivity method. The results indicate that the process of capillary rise can be divided into stages of rapid rising, transition, and slow rising. According to the analysis of electrical resistivity measurements at millimeter scale, there was a negative correlation between capillary rise rate and sample total porosity, and the rising trend of the dry-wet interface was presented as the saddle shape. Then, a novel capillary rise model was proposed considering the variation in pore saturation. Moreover, it has been demonstrated that the migration and crystallization of soluble salt solution were the main causes for the change of micropore structure, resulting in increased deterioration of porous stone during the dry-wet cycles. This present study serves as some references for the protection and restoration of porous stone.

2

Remonty murów licowych

Wesołowska M.

Inżynier Budownictwa

|

2018

|

nr 4

77--81

3

Możliwość stosowania tynków lekkich jako tynków renowacyjnych

Konca P., Maćkowiak A., Koniorczyk M.

Materiały Budowlane

|

2016

|

nr 9

18--20

PL

W artykule przedstawiono badania dotyczące możliwości wykorzystania tynków lekkich jako tynków renowacyjnych. Bazując na wymaganiach zawartych w polskiej normie i instrukcji WTA, wykonano badania parametrów fizycznych tynku cementowo-wapiennego, trzech tynków lekkich wykonanych z perlitu oraz tynku renowacyjnego. Cechy mechaniczne oraz porowatość i paroprzepuszczalność wybranych tynków lekkich spełniają wymagania stawiane tynkom renowacyjnym. Zbyt duża adsorpcja wody wskutek podciągania kapilarnego może spowodować powierzchniową krystalizację soli, co wyklucza zastosowanie tynków lekkich jako tynków renowacyjnych. Istnieje możliwość stosowania tynków lekkich jako tynków podkładowych w systemie tynków renowacyjnych.

EN

The paper considers the possibility of application of mortar containing perlite as a part of renovation plaster system. Based on the requirements for renovation plaster defined in Polish Standard and WTA instruction we test the properties of cementlime mortar, three types of light mortar containing perlite and one renovation plaster. The mechanical properties as well as porosity and water vapor permeability fulfill the requirements of renovation plasters. Water absorption, due to capillary suction, determined for mortar containing perlite is too high. It could lead to the efflorescence of salt on the surface of the system. This excludes such mortars for possible application as a renovation plaster system. However we can see possibility of application the light mortar based on perlite as a underlay.

4

Hydrofobizowane tynki z zeolitem

Barnat-Hunek D., Klimek B.

Materiały Budowlane

|

2016

|

nr 9

14--16

PL

Artykuł poświęcony jest ocenie skuteczności hydrofobizacji tynków z zeolitem. Hydrofobizację w masie uzyskano, stosując domieszki hydrofobowe. Hydrofobizację powierzchniową wykonano przy użyciu wodnej emulsji żywicy metylosilikonowej w wodorotlenku potasu i alkiloalkoksysilanu w rozpuszczalniku organicznym. Przeprowadzono badania podstawowych parametrów mechanicznych i fizycznych. Wszystkie próbki użyte w badaniach wykazały dobrą odporność na krystalizację soli po 15 cyklach. Hydrofobizacja przy użyciu mineralnej zaprawy uszczelniającej (Z2) nie chroni w wystarczającym stopniu zaprawy z zeolitem przed korozją mrozową, a hydrofobizacja powierzchniowa w znacznym stopniu wpłynęła na mrozoodporność tynków.

EN

The article is devoted to assessing the effectiveness of hydrophobisation of plasters with zeolite. Hydrophobisation of the mass was performed using a hydrophobic admixture and surface hydrophobisation was produced using: a water-based emulsion of methyl silicone resin in potassium hydroxide and alkyl-alkoxy-silane in organic solvents. Measurements of the basic mechanical and physical parameters were carried out. All the samples used in the research demonstrated good resistance to salt crystallization after 15 cycles. Hydrophobisation by the use of mineral waterproofing grout (Z2) does not protect to a sufficient degree mortar with zeolite against corrosion frost. Surface hydrophobisation had a considerable impact on the frost-resistant properties of the plasters.

5

Tynki renowacyjne jako ochrona murów przed zniszczeniem wskutek krystalizacji soli

Konca P., Maćkowiak A., Koniorczyk M.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2016

|

z. 63, nr 3

177--184

PL

W artykule przedstawiono badania dotyczące ochrony konstrukcji murowych przed zniszczeniem wskutek krystalizacji soli. Omówiono mechanizmy destrukcji wywołanej solą i warunki, w jakich do niej dochodzi. Przedstawiono rodzaje soli najczęściej występujących w warunkach rzeczywistych, a także zjawiska towarzyszące migracji roztworu i procesowi krystalizacji. Zdefiniowano ciśnienie krystalizacji, jako funkcję przesycenia roztworu oraz wielkości i kształtu porów, w których aktualnie następuje krystalizacja. Następnie określono klasy zasolenia konstrukcji murowych oraz układ warstw tynków renowacyjnych i ich wymiary zgodnie z zaleceniami niemieckiego instytutu WTA. Podkreślono, iż tynk renowacyjny to w rzeczywistości system składający się z obrzutki, warstwy podkładowej - magazynującej, tynku renowacyjnego - nawierzchniowego oraz ewentualnych szpachli i farb. Takie rozwiązanie ma za zadanie przesunąć strefę krystalizacji poza lico muru. W ostatniej części pracy przedstawiono wyniki badań tynku lekkiego cementowo– wapiennego na bazie perlitu ekspandowanego oraz popularnego przemysłowego tynku renowacyjnego pod kątem spełnienia wymagań normowych będących warunkiem wprowadzenia produktu na polski rynek. Przeanalizowano również spełnienie przez badane tynki kryteriów stawianych przez instrukcję instytutu WTA. Sprawdzono parametry świeżej mieszanki, przede wszystkim konsystencję, gęstość, zawartość porów powietrza. Dla stwardniałej mieszanki określono między innymi gęstość, porowatość, parametry wytrzymałościowe, paroprzepuszczalność, absorpcje wody i odporność na sole. Badania pokazują, iż ostatnie dwie cechy stanowią zasadniczą przeszkodę dla stosowania tynku lekkiego do zasolonych murów.

EN

We present the research aims at the better protection of brick wall against salt crystallization induced damage. Damage mechanisms and conditions enable destruction were elaborated. We present salts, which are most destructive in real constructions. The formula defining crystallization pressure as a function of solution supersaturation ratio and the size and shape of pores, where the crystallization proceeds, is defined. Classes of salt content and the dimensions of composite layers due to German WTA Institute is given. It is also stressed that renovation plaster is actually a whole system containing rendering, ground plaster coat – as salt storage, renovation plaster – external protective layer and additional putties and paints. The paper is finished with the results of experimental research on the comparison of light lime-cement plaster with expanded perlite and popular commercial-made renovation plaster. Whole range of research of fresh and hardened mortars has been performed. For fresh mortar especially the consistence, density and content of air pores has been evaluated. The hardened product has been examined due to set density, porosity, compressive and bending strength, diffusion, water absorption coefficient and resistance to salts damage. Two last properties doesn’t allow to apply light plasters for salt attacked walls.

6

Transport i krystalizacja soli w materiałach budowlanych

Koniorczyk M.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2013

|

Z. 443

1--168

PL

Praca poświęcona jest zagadnieniom transportu i krystalizacji soli w porowatych materiałach budowlanych. Przedstawiono w niej podstawy teoretyczne i wyniki badań doświadczalnych wybranych parametrów opisujących strukturę wewnętrzną materiałów budowlanych. Praca składa się z dwóch części: w pierwszej opisano wyniki badań doświadczalnych związanych z transportem i krystalizacją soli w materiałach budowlanych. W drugiej - skoncentrowano się na omówieniu modeli matematycznych służących do opisu zjawisk towarzyszących obecności soli w porach materiałów budowlanych. W rozdziale drugim opisano cztery grupy doświadczeń, mających na celu analizę wpływu soli rozpuszczonej i wytrąconej w porach materiału na właściwości cieczy porowej i szkieletu ośrodka. Porozymetrię rtęciową wykorzystano do analizy zmian struktur wewnętrznych zaprawy cementowej i cegły ceramicznej, spowodowanych krystalizacją soli NaCl, Na2SO4, Ca1Cl2 Krystalizacja soli była skutkiem wysychania cieczy oraz chłodzenia materiału. Podczas badań wykonano dwa cykle intruzji-ekstruzji rtęci, dzięki czemu uzyskano informacje dotyczące całkowitej porowatości, rozkładu wielkości porów oraz udziału porów butelkowych w całkowitej porowatości. Następnie opisano wyniki badań dotyczące wpływu soli NaCl oraz CaCl2 na sorpcję wilgoci w cegle oraz zaprawie cementowej. Wilgotność względna powietrza nad roztworem soli równa się aktywności wody i jest niższa niż nad czystą wodą. Wykonano badania izoterm adsorpcji i desorpcji wilgoci w eksykatorze metodą nasyconych roztworów soli. Otrzymane wyniki potwierdzają fakt, że wilgotność materiału znacząco zależy od zawartości w nim soli, przy czym im wyższe jest stężenie soli, tym wilgotność materiałów jest wyższa, przy danej wilgotności względnej otaczającego powietrza. Kolejne badania poświęcone były zjawiskom cieplnym towarzyszącym krystalizacji soli. Krystalizacja Na2SO4 jest procesem egzotermicznym. Pomiar ciepła wydzielanego podczas krystalizacji soli zastosowany został do oszacowania parametrów równania definiującego kinetykę wzrostu kryształów. Opisano również dyfuzyjny i adwekcyjny strumień masy, z uwzględnieniem zjawiska osmozy, oraz przewodzenie ciepła w porowatych materiałach budowlanych zawierających wilgoć oraz sól, na podstawie odpo¬wiednio rozszerzonego prawa Ficka, Darcy’ego oraz Fouriera. Uwzględniono w nich wzajemne sprzężenia pomiędzy strumieniem wilgoci i soli oraz fakt, że materiał o bardzo drobnych porach może działać jako membrana półprzepuszczalna. Część teoretyczna pracy obejmuje trzy rozdziały. W pierwszym opisano model krystalizacji soli, który bazuje na sformułowaniu zaproponowanym przez Steigera (2005a,b). Krystalizacja soli następuje z przesyconego roztworu, którego stopień wyznaczany jest za pośrednictwem aktywności jonowej. Kinetyka wzrostu kryształów soli opisana jest izotermą Freundlicha, która uwzględnia zarówno proces krystalizacji, jak również rozpuszczanie istniejących kryształów soli. Ciśnienie, które towarzyszy wzrostowi kryształów soli, wyznaczane jest na podstawie stopnia przesycenia roztworu i uwzględnia wpływ wielkości oraz kształtu porów, które ograniczają wzrost kryształów. Ciśnienie krystalizacji uwzględnione jest podczas wyznaczania naprężeń w ośrodku porowatym jako oddziaływanie jednej z faz wypełniających pory, przy zastosowaniu teorii naprężeń efektywnych. W kolejnym rozdziale części teoretycznej przedstawiono najważniejsze etapy formułowania modelu matematycznego opisującego sprzężony transport soli, wilgoci i energii w odkształcalnym ośrodku porowatym z uwzględnieniem krystalizacji soli oraz jego rozwiązanie numeryczne. Stosując metodę uśredniania objętościowego, z równania zachowania uogólnionej wielkości termodynamicznej w skali „mikro” wyprowadzono pięć równań bilansu w skali „makro”: równania bilansu masy wilgoci, soli i suchego powietrza oraz równania zachowania energii i pędu w ośrodku wielofazowym. W pracy podano metodykę rozwiązania zaproponowanego modelu matematycznego przy wykorzystaniu następujących metod numerycznych: metody Eulera wstecz, metody elementów skończonych, metody Newtona-Raphsona. W ostatnim rozdziale przedstawiono wyniki symulacji numerycznych, pewnych praktycznych problemów dotyczących procesów higrotermicznych oraz trwałości przegród wykonanych z materiałów, w porach których obecna jest sól. Pierwszym zadaniem jest analiza stanu wilgotnościowego przegrody zawierającej sól. W opisie izoterm sorpcji wyniki badań doświadczalnych aproksymowano przy pomocy sztucznych sieci neuronowych. W kolejnym rozważanym zadaniu modelowano proces krystalizacji siarczanu sodu wywołany ochładzaniem oraz rozpuszczanie kryształów spowodowane ogrzewaniem materiału. Rozwiązując zadanie odwrotne, oszacowano parametry opisujące kinetykę krystalizacji siarczanu sodu w cegle ceramicznej. Kolejne zadanie dotyczyło symulacji podciągania kapilarnego roztworu chlorku sodu w wodzie, w zaprawie cementowej i piaskowcu. Wyniki symulacji numerycznych porównano z danymi uzyskanymi przez Černego i in. (2004) oraz Ruckera i in. (2003). Rozwiązany problem stanowi jednocześnie weryfikację eksperymentalną modelu matematycznego i rozwiązania numerycznego. Podczas analizy podciągania kapilarnego wodnego roztworu chlorku sodu w zaprawie istotna okazała się składowa osmotyczna adwekcyjnego strumienia masy. Ostatnim rozważanym problemem była analiza krystalizacji soli podczas wysychania betonu i cegły ceramicznej. Wyniki symulacji numerycznych wskazują na istnienie niebezpieczeństwa uszkodzenia powierzchniowych warstw cegły ceramicznej w wyniku krystalizacji soli.

EN

The presented work is devoted to the analysis of salt transport and crystallization in porous building materials. The experimental results considering the influence of salt on the internal structure of porous materials are shown. The presented research might be divided into two parts. The first one contains the results of research aiming at the experimental analysis of salt transport and crystallization and the processes related. The second part is devoted to the theoretical and mathematical description of the coupled mass and energy transport in deformable porous media. The first experimental part considers four groups of physical phenomena which are related with salt transport and crystallization. Mercury intrusion porosimetry was used to analyze the influence of NaCl, Na2SO4, Ca1Cl2 crystallization on the porous structure of ceramic brick and cement mortar. The salt crystallization was induced by water drying and material cooling. Two mercury intrusion-extrusion cycles were applied in order to investigate the total porosity, pore size distribution and the pore shape (contribution of ink-bottle type pores). In the next section the influence of NaCl and CaCl2 on adsorption and desorption isotherms of ceramic brick and cement mortar was investigated. The relative humidity of air above the salt in water solution is equal to water activity and is lower than the value above the pure water. The samples were placed in desiccators, where the conditions were set using the salt solution method. The obtained results indicate that the salt has an significant influence on the moisture content of porous materials. The higher salt content is the more moisture is absorbed by the material at the same boundary conditions. The crystallization process is accompanied with thermal effects. Measurement of the heat, which is released during the crystallization process, might be helpful while estimation of salt crystallization kinetics parameters. The last chapter of that part is devoted to the description of mass and energy fluxes. The advective, diffusive mass flow, considering the osmotic terms, and the heat conduction are described by means of extended Darcy, Fick and Fourier law appropriately. The material with well developed pore structure may act as a semi-permeable membrane, which allows water migration but partly blocks salt transport. The theoretical part contains three parts. The first one is devoted to the derivation of salt crystallization model. The proposed model is based on the formulation proposed by Steiger (2005a,b). The salt crystallizes from the supersaturated solution. The salt crystallization ratio is described by means of ion activities, which are calculated using the Pitzer model. The kinetics of salt phase change is described by the Freundlich isotherm, which considers both salt crystallization and dissolution. Salt crystallization starts from the largest pores. The pressure, which is released during the crystal growth, depends on the solution supersaturation ratio and on the pore diameter. The effective stress principle is applied in order to take into account both the external load and the pressure, which is induced by the phases occupying the air voids. The next chapter contains the milestone description of mathematical model description. Firstly the conservation equation is derived in the micro-scale. Then using the Volume Averaging Theory the balance equation in the macro-scale is derived. The mathematical model consists of five balance equations: moisture, dry air and salt mass conservation, energy and momentum balance equations, which are supplemented by the crystals evolution equation. The numerical methods used to solve the governing PDE are shortly described: the finite difference method, the final element method, the Newton-Raphson scheme. In the last chapter the verification and validation of mathematical and numerical model are presented. The capillary suction experiment (Rucker et al. 2003, Černy et al. 2004) was chosen to compare the experimental and numerical results considering moisture and salt concentration. The osmotic salt flow was observed while investigating the mass transport in cement based materials. Solving the appropriate inverse problem the kinetics parameters of NaCl salt and ceramic brick were estimated. The influence of salt on the drying rate of concrete wall was investigated. The experimental results, presented in chapter two, were approximated using artificial neural networks. The last analyzed problem considers the pressure which is induced by the salt crystallization in concrete and ceramic brick during drying. The starting point of the analysis is the microstructure of the materials. Concrete has very fine pore structure and very low intrinsic permeability, while ceramic brick has relatively large pores and intrinsic permeability coefficient. The simulation result indicates that the damage of the ceramic brick surface layer is very likely. The experimental results are very helpful for better understanding of the physical processes related with salt presence in porous building materials. The developed computer code enables to investigate the durability and assess the damage of materials caused by the salt crystallization.

7

Tynki renowacyjne

Siemiński W., Brachaczek W.

Materiały Budowlane

|

2013

|

nr 6

52--56

EN

The article concerns the subject of effectiveness of refinishing plaster. Complex damp-proofing in already existing buildings is one of the most difficult and expensive actions. Such works are connected with interference with the building substance, therefore they are accompanied by noise and dirt, which makes them bothersome, especially when they take place in inhabited buildings. There are situations, when complex damp-proofing is impossible due to technical or economical reasons. In such cases there is the need to partly renovate the building by using only refinishing plaster. The evaluation of effectiveness of efinishing plaster functioning in such situations is the subject of this paper. 7 buildings have been selected for analysis. 2 objects were fully renovated, 2 – partially, and in the case of the remaining ones only refinishing plaster was applied. The results showed that in the beginning the level of moisture content did not vary from the one set for the walls of buildings in which complex renovation took place. Functionality of refinishing plaster on the walls which were partially renovated will only be effective in the beginning. However, as soon as the pores of refinishing plaster are filled with crystallizing salts, the layer will lose its hydrophobic properties and it will no longer constitute an effective solution against aggressive action of salt.

8

Transport i krystalizacja soli podczas wysychania materiałów budowlanych

Koniorczyk M., Grymin W., Konca P., Gawin D.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2012

|

z. 59, nr 3/III

25-32

PL

W referacie przedstawiono model matematyczny procesów higro-chemo-termo-mecha- nicznych zachodzących w porowatych materiałach budowlanych, zawierających sól podczas ich wysychania. Sól obecna w porach materiałów budowlanych zmienia ich strukturę we-wnętrzną. Kryształy soli zajmują część porów, zmniejszając tym samym efektywną porowa- tość oraz przepuszczalność właściwą. Materiały zawierające sól charakteryzują się wyższą wilgotnością niż te same materiały bez soli. Podczas badań eksperymentalnych przeanalizo-wano wpływ soli na izotermy desorpcji wilgoci wybranych materiałów budowlanych. W matematycznym opisie zjawisk transportowych uwzględniono kinetykę przemiany fazowej soli, która modelowana jest za pomocą nierównowagowej izotermy Freundlicha. Ciśnienie krystalizacji soli zależy od stopnia przesycenia roztworu, które jest funkcją aktywności jono-wej elektrolitu. Aktywność jonowa wyznaczona jest przy zastosowaniu modelu Pitzera, który uwzględnia zarówno oddziaływania krótkiego, jak również długiego zasięgu. Ciśnienie kry-stalizacji uwzględnione jest jako dodatkowe obciążenie wewnętrzne działające na szkielet ośrodka. Stosując metodę elementów skończonych i metodę różnic skończonych rozwiązano równania rządzące modelu oraz opracowano program komputerowy, za pomocą którego wy-konano symulacje transportu masy oraz krystalizacji soli podczas izotermicznego wysychania wybranych materiałów budowlanych.

EN

A mathematical model of chemo-hydro-thermo-mechanical behaviour of porous building ma-terials considering salt transport and crystallization during drying of building materials is pre-sented. The experimental study concerns the influence of salt contained in the pores on the effective porosity, intrinsic permeability and desorption isotherms of two building materials. An additional pressure due to salt crystallization is taken into account by means of the effec-tive stress principle. The Pitzer ion interaction model and the Freundlich non-equilibrium iso-therms are used to define the kinetics of salt crystallization/dissolution. The solution proper-ties and magnitude of crystallization pressure depend on the internal pore structure of the ma-terial. The model equations are solved by means of the finite element and finite difference method. Using the developed software the drying process of some building materials and po-tential damage due to salt crystallization is analysed.

9

Modelowanie transportu roztworów soli w trakcie wysychania

Kucharczyk A.

Roczniki Inżynierii Budowlanej

|

2012

|

z. 12

29--32

EN

The paper presents a model of salt solution flows in porous materials. It contains balance equations for moisture and salt, constitutive equations, initial and boundary conditions. On the basis the numerical solutions was formulated. This model could also be use to formulate the inverse problem.

10

Modelowanie naprężeń wywołanych krystalizacją soli w materiałach budowlanych

Koniorczyk M., Gawin D.

Przegląd Budowlany

|

2012

|

R. 83, nr 6

39-41

PL

W artykule przedstawiono model matematyczny procesów chemo-higro-termomechanicznych i naprężeń w porowatych materiałach budowlanych z uwzględnieniem transportu i krystalizacji soli. W opisie uwzględniono kinetykę przemiany fazowej soli, która modelowana jest za pomocą nierównowagowej izotermy Freundlicha. Ciśnienie krystalizacji soli zależy od stopnia przesycenia roztworu, które jest funkcją aktywności jonowej, wyznaczonej przy zastosowaniu modelu Pitzera. Ciśnienie krystalizacji uwzględnione jest jako dodatkowe obciążenie wewnętrzne działające na szkielet. Przy zastosowaniu metody elementów skończonych i metody różnic skończonych wyznaczono pochodne przestrzenne oraz czasowe. Opracowany program komputerowy może służyć do prognozowania zniszczenia materiałów budowlanych wywołanych krystalizacją soli.

EN

This article presents a mathematical model for chemo-hygro-thermomechanical processes and stresses in porous construction materials taking account of the movement and crystallization of salt. The description includes the kinetics of the phase transformation of salt, modelled using a non-equilibrium Freundlich isotherm. The salt crystallization pressure depends on the degree of saturation of the solution, which is a function of ionic activity determined using a Pitzer model. The crystallization pressure is taken into account as an additional internal load acting on the framework. With the use of finite element and finite difference methods, the spatial and time derivatives were determined. A computer program was developed which can be used to predict damage to construction materials caused by salt crystallization.

11

Badania wydzielania się soli w odwiertach naftowych

Kluk D., Janocha A.

Przegląd Górniczy

|

2010

|

T. 66, nr 1-2

57-62

PL

W artykule opisano zjawisko wydzielania się soli zachodzące podczas eksploatacji złóż węglowodorów, podścielonych wodami złożowymi o wysokiej mineralizacji. Omówiono wpływ metanolu na przyspieszenie procesu krystalizacji soli. Przedstawiono wyniki laboratoryjnych testów, które posłużyły do określenia kolejności krystalizacji zoli z wysoko zmineralizowanych solanek. Zilustrowano efekt kapilarnego podciągania soli z wody złożowej do skały. Zaproponowano metody walki z osadami solnymi w odwiertach zagrożonych ich powstawaniem.

EN

The phenomenon of salt secretion occurring during exploitation of hydrocarbon deposits with active high mineralization brines reservoir is described. Influence of methanol on acceleration of the salt crystallization process is discussed. The results of laboratory tests used for determination the order of crystallization of salt from highly mineralized bines are presented. The effect of water capillary pulling from the reservoir into the rock is illustrated. The methods to combat salt sediments in the wells with their formation hazard are proposed.

12

Modelowanie transportu roztworów soli w trakcie wysychania muru

Kubik J., Kucharczyk A.

Ochrona przed Korozją

|

2010

|

nr 6

310-312

PL

W pracy rozważa się przepływy roztworów soli w zabytkowych murach, w trakcie suszenia. W tym celu zaproponowano uśredniony model przepływów roztworów soli. Na jego podstawie wyznaczono rozkłady wilgoci, jonów soli oraz wykrystalizowanej soli w części przypowierzchniowej muru.

EN

The paper considers the flows of salt solutions, in the monumental walls during drying. For this purpose the averaged model of salt solutions flows was proposed. With help of this model the moisture, ions and salt concentration was determined.

13

Środki chemiczne zapobiegające wydzielaniu się soli w odwiertach ropnych i gazowych

Bęben D., Janocha A.

Nafta-Gaz

|

2008

|

R. 64, nr 11

807-811

PL

Zjawisko krystalizacji soli występuje podczas wydobycia płynów złożowych i zaburza prawidłową eksploatację złoża. Głównym powodem wytrącania się soli w złożu i w rurkach wydobywczych jest zaburzenie równowagi PVT skutkujące nasyceniem się wód złożowych. Zastosowanie pewnych środków chemicznych częściowo eliminuje to niekorzystne zjawisko.

EN

Salt cristalization during production of hydrocarbons disturb production process. Main reason of salt depositions in reservoir and tubing string is caused by PVT equilibrium upset and reservoir water saturation. Using some chemical agents can partially protect salt deposition phenomena.

14

Wpływ niektórych czynników chemicznych, fizykochemicznych i krystalochemicznych na wielkość współczynników współkrystalizacji D2/1 śladowych ilości jonów metali podczas krystalizacji wybranych soli z roztworów wodnych

Smolik M.

Zeszyty Naukowe. Chemia / Politechnika Śląska

|

2004

|

z. 148

3-186

PL

Współczynniki współkrystalizacji śladowych ilości jonów metali D2/1 (Hendersona - Kracka, Chłopina) stanowią ważne wskaźniki efektywności krystalizacji jako metody oczyszczania substancji nieorganicznych. Znajomość ich wartości jest potrzebna, zwłaszcza w zastosowaniach krystalizacji w preparatyce substancji wysokiej czystości. Stąd współczynniki te są wyznaczane eksperymentalnie, a ponadto pojawiają się próby oszacowania ich wielkości na podstawie wzorów biorących pod uwagę stosunek rozpuszczalności współkrystalizujących soli w wodzie. Próby te na ogół prowadzą do ogromnych błędów, które wynikają przede wszystkim z niedoskonałości roztworów stałych (wyrażonych formalnie współczynniki aktywności soli w fazie stałej) oraz z różnicy struktur tych soli (wyrażonej przez entalpię swobodną przejścia fazowego soli(2) od jej struktury II do struktury I soli (deltami0II-I)). Dane te na ogół nie są dostępne, ale świadczą o różnicy otoczenia koordynacyjnego dwóch wzajemnie podstawiających się jonów w fazie stałej. Założyłem, że otoczenie to może pośrednio zależeć od znanych chemicznych, fizykochemicznych i krystalochemicznych właściwości współkrystalizujących soli (liczby cząsteczek wody krystalizacyjnej, struktury krystalicznej , rodzaju anionu) oraz wzajemnie podstawiających się pierwiastków (elektroujemność) i jonów (promień jonowy, twardość, konfiguracja elektronowa, energia stabilizacji pola krystalicznego). Celem pracy było ustalenie, czy na podstawie przedstawionych właściwości możliwa jest ocena wartości współczynników współkrystalizacji D2/1 śladowych ilości jonów metali w grupach najbardziej znanych soli, których krystalizacja może mieć praktyczne znaczenie w preparatyce substancji nieorganicznych wysokiej czystości. Przeprowadziłem szczegółową i kompleksową analizę wpływu wymienionych czynników na wartości funkcji lnD2/1, pi1c =lnD2/1 - ln(C01/C02)v/b i pi1m=lnD2/1 - ln(m01/m02)v/b. Wykorzystałem do tego celu wartości współczynników współkrystalizacji D2/1 śladowych (10-3 - 10-1%) ilości jonów Mn+ wyznaczone przeze mnie, jak również przez innych autorów. Analiza objęła N > 300 układów krystalizacyjnych (makroskładnik)i - (mikroskładnik)ij z następujących grup soli: siarczany MSO4.nH2O (N = 100), azotany M(NO)32.nH2O (N = 34), chlorki MCI2.H2O (N = 42), octany M(CH3COO)2.nH2O (N = 18), mrówczany M(HCOO)2.2H2O (N = 37), ałuny MIMIII(SO4)2.12H2O, (N = 9 +15), sole MI2MII(SO4)2.6H2O (N = 7 + 43), halogenki MX(N = 17), siarczany M2SO4.nH2O (N = 24) oraz azotany(V) MNO3 (N = 5), chlorany(V) MCIO3 (N = 3), chlorany(VII) MCIO4 (N = 5), chromiany M2CrO4 (N = 4). Wpływ czynników jakościowych (np. konfiguracja elektronowa lub układ krystolograficzny) oceniałem przez porównanie średnich współczynników podziału dla mikroskładników mających takie same właściwości. W przypadku innych, ilościowych właściwości wyznaczałem współczynniki korelacji liniowej dla różnych zakładanych zależności. Wykazałem, że w ogromnej większości badanych układów krystalizacyjnych dotyczących najbardziej znanych grup soli nieorganicznych (mających praktyczne znaczenie w preparatyce substancji wysokiej czystości) możliwe jest oszacowanie współczynników współkrystalizacji D2/1 ze średnim względnym błędem nie przekraczającym 31% (lub 35% w przypadkach bardzo niskich średnich wartości współczynników współkrystalizacji D2/1 (<0,05)) za pomocą powyższych prostych równań empirycznych, wprowadzonych na podstawie wyznaczonych zależności soli, jak i jonów, z których są one zbudowane. Badania grupy soli scharakteryzowałem pod względem czynników mających wpływ na współczynniki współkrystalizacji oraz stosowanych rodzajów funkcji składowych w równaniach empirycznych służących do obliczania wartości D2/1. Ułatwia to wprowadzenie równań służących do oszacowania D2/1 w innych, nie badanych dotąd układach krystalizacyjnych należących do tych grup soli.

EN

Cocrystallization coefficients of trace amounts of metal ions, D2/1 (Henderson - Kracek, Khlopin) are important indicators of the effectiveness of crystallization as a method of purification of inorganic salts. There exists therefore need for these values, particularly in the application of crystallization in the preparation of high-purity substances. Consequently, these coefficients are determined experimentally, and attempts are also made to assess them by means of various formulae, taking into account the solubility ratio of cocrystallizing salts. These attempts generally produce large average errors, because the solid solutions of the salts are non-ideal and their structures differ considerably, which may be formally expressed by activity coefficients of the solid phase and the Gibbs fre energy of the phase transition of salt (2) from its (II) into structure (I) of salt (1) (delta my0 II-II)). In general, these data are not available, but they indicate differences in the coordination environment of the mutually substituting ions. In this work it was assumed that this coordination environment may depended indirectly on more commonly known chemical, physicochemical and crystalochemical properties of cocrystallizing salts (similarity in the number of molecules of water of crystallization; crystal structure; kind of anion), as well as of mutually substituting elements (electronegativity) or ions (ionic radius, hardness, electronic configuration and crystal fiels stabilization energy). Thre purpose of the present study was to establish I it is possible to estimate the cocrystallization coefficient, D2/1, of trace amounts common salts, whose crystallization is of great importance in the preparation of high-purity inorganic substances. A detailed and comprehensive analysis of the effect of these factors on lnD2/1, as well as on the following functions pi1c = lnD2/1 - ln(C01/C02)v/b and pi1m =lnD2/1 - ln(m01/m02)v/b has been carried out. To do that I used cocrystallization coefficients, D2/1, of trace amounts (10-3 - 10-1%)of Mn+ ions determined ni my own previous research as well as by other authors (from the largest set available in the literature). They included N > 300 crystallization systems: (macrocomponent)I - (microcomponent)ij from the following groups of salts: sulfates MSO4.nH2O (N=100), nitrates M(NO)32.nH2O (N = 34), chlorides MCI2.H2O (N = 42), acetates M(CH3COO)2.nH2O (N = 18), formates M(HCOO)2.2H2O (N = 37), alums MIMIII(SO4)2.12H2O, (N = 9 + 15) double salts MI2MII(SO4)2.6H2O (picromerites) (N = 7 + 43), halides MX (N = 17), sulfates M2SO4.nH2O (N = 24) as well as nitrates MNO3 (N = 5), chlorates (V) MCIO3 (N = 3), chlorates (VII) MCIO4 (N = 5), chromates (VI) M2CrO4 (N = 4). The influence qualitative factors, such as electronic configuration or crystal system has been evaluated by comparing the average distribution coefficients D2/1 for microcomponents having the same properties. In the case of other quantitative factors linear correlation coefficients were determined for various assumed dependences.

15

Krystalizator membranowy

Gryta M.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2001

|

Nr 5

15-16

PL

W pracy przedstawiono zastosowanie procesu destylacji membranowej (MD) połączonego z krystalizacją soli do zatężania zasolonych ścieków. Badania MD przeprowadzono z wykorzystaniem kapilarnych membran polipropylenowych. Prowadząc proces MD w temperaturze 358 K, a proces krystalizacji w temperaturze 323 K, uzyskano strumień wydzielanej soli w zakresie 15-85 kg NaCl m-2 24h-1.

EN

The application of membrane distillation (MD) for the concentration of waste saline solutions integrated with salt crystallisation has been reported. The MD experiments were performed using polypropylene capillary membranes. Running the processes, respectively, the MD at temperature of 358 K and the crystallisation at 323 K, the salt flux in the range of 15-85 kg NaCl m~2 24hr> was obtained.

16

The effect of saline muds and brines on the permeability of gas bearing sandstones : a laboratory report

Dubiel S., Falkowicz S.

Archives of Mining Sciences

|

2001

|

Vol. 46, nr 3

357-373

EN

The authors measured the permeability of gas bearing sandstones which were exposed to saline muds and brines. The tests were carried out using a special test stand. The permeability/ time curves and the digital images of cores arc shown in figures accompanying the paper.

PL

W publikacji zamieszczono wyniki badań laboratoryjnych dotyczących wpływu filtratu płuczek zasolonych oraz solanek na przepuszczalność piaskowców gazonośnych. Badania prowadzone były w Instytucie Górnictwa Naftowego i Gazownictwa w Krakowie, na przygotowanym do tego celu, stanowisku badawczym (rys. 1). Wyniki badań przedstawiono w formie zależności zmian przepuszczalności próbek piaskowców w funkcji czasu oraz zdjęć cyfrowych o wysokiej rozdzielczości. Pomiary laboratoryjne utraty przepuszczalności rdzeni prowadzono przy tych samych strumieniach objętości przepływu gazu (azotu) przez rdzeń. W pierwszym cyklu badań przez rdzenie piaskowcowe prowadzono filtrację płuczki polimerowej zasolonej KC1. Użyte w doświadczeniach piaskowce mioceńskie miały przed nasączaniem przepuszczalność początkową wynoszącą od 150 do 800 mD, natomiast piaskowce czerwonego spągowca od 10 do 100 mD. Stan ustalony procesu odzysku przepuszczalności rdzeni wyznaczano metodą przewidywania (predykcji) na podstawie analizy wielkości i tempa zmian przepuszczalności w pierwszym etapie trwania procesu (Such, Falkowiczl998). Obliczenia realizowane były przez programy komputerowe (PRZEPUSZALNOŚĆ i PREDYKCJA), które dane wejściowe poprzez system pomiarowy i program sterujący GENIE, otrzymują w formie analogowej bezpośrednio ze stanowiska pomiarowego w systemie "on-line". Analizując pierwsze fragmenty krzywych otrzymanych w pierwszym cyklu badań zauważono, że w niektórych przypadkach proces ten składa się z kilku faz różniących się dynamiką przebiegu. Pierwszym najbardziej widocznym wskaźnikiem tego faktu byty intensywne zmiany w przebiegu krzywej predykcji. W wielu przypadkach wartość predykcji osiągała zbyt różniące się wielkości (rys. 2). Na rysunkach 3 i 4 przedstawiono przykładowe krzywe odzysku przepuszczalności rdzeni piaskowcowych, na które oddziaływano płuczkami wiertniczymi. Widać, że krzywe te nic osiągają stanu ustalonego jednoctapowo. Na podstawie wyników pierwszego cyklu badań sformułowano tezę, że zaburzenia w przebiegu krzywych odzysku przepuszczalności rdzeni można przede wszystkim tłumaczyć wytrącaniem się kryształków soli z solanki nasycającej rdzeń oraz wysuszeniem rdzenia przez przepływający gaz. W celu udowodnienia postawionej tezy i ograniczenia liczby czynników wpływających na przebieg eksperymentów odzysku przepuszczalności rdzeni, następny etap doświadczeń przeprowadzono na rdzeniach nasyconych czystymi solankami. Do tego celu stosowano 5, 15 i 20% wodne roztwory KCL oraz nawilżacz gazu W niektórych eksperymentach pierwszego cyklu, gdzie stosowano solanki o wysokim stopniu zasolenia, rckrystalizowała się tak duża ilość soli, że powodowało to czasami całkowitą blokadę przepływu gazu (rys. 5 a-d). Zastosowanie nawilżacza likwidowało zjawisko całkowitej blokady umożliwiając pomiary. cząsteczek minerałów ilastych (tzw. prędkość krytyczna), zjawiska inercji przepływającego płynu (Forchheimcrowskie), pomiary należy prowadzić z minimalnymi mierzalnymi prędkościami przepływu (Core Lab. 1997). Przepływający gaz ulega ochłodzeniu (Duliński i in. l962;Sicmek 1969; Kaleta i in. 1970).Spadek temperatury zależy od różnicy ciśnień w rdzeniu i poza nim oraz wielkości współczynnika Joulc'a--Thompsona, który jest między innymi funkcją ciśnienia. Im ciśnienie jest wyższe, tym jego wpływ na zmiany temperatury jest mniejszy. Oba te postulaty: minimalizowania prędkości przepływu i zwiększania ciśnienia gazu w trakcie pomiaru zrealizowano prowadząc pomiar w warunkach dławienia wypływającego gazu. W takich warunkach przeprowadzono doświadczenia II grupy o numerach: 20, 24, 26, 29, 33, 38, 39. W przypadku rdzeni nasyconych solanką o stężeniu 5% KC1, w większości przypadków krzywe odzysku przepuszczalności przyjmowały typowe kształty zmierzając mniej lub bardziej szybko do stanu ustalonego (rys. 6). Wspomniane krzywe, ze względu na efekt skali, zamieszczono na czterech odrębnych wykresach (a-d) w celu zachowania ich kształtu. Pomiary prowadzono bowiem w szerokim przedziale wartości początkowej przepuszczalności rdzeni wynoszącej od 8 do 400 mD. Na rysunkach 7 i 8 zamieszczono zdjęcia rdzeni z doświadczeń 24, 25, 28 i 29 oraz odpowiednie krzywe odzysku przepuszczalności. Rdzenie oznaczone symbolem "W" to rdzenie wzorcowe. Zamieszczono je w celu porównania wyglądu rdzenia przed i po pomiarze. Rysunki 7 i 8 reprezentują wyniki eksperymentów, w których rdzenie nasączano 15% roztworem KC1. Występują na ich czołowej powierzchni kryształki soli. Szczególnie duże ilości soli zauważono na rdzeniach I grupy o numerach: 20,24,26,29,33,38,39. Iloraz końcowej i początkowej wartości przepuszczalności jest wskaźnikiem ilościowym określającym stopień zmniejszenia przepuszczalności badanych piaskowców. Wielkość zmniejszenia przepuszczalności w opisywanych eksperymentach była znaczna i zawierała się w przedziale od 52 do 98%. (tabl. 1). Odmiennie przebiegał proces odzysku przepuszczalności w przypadku II grupy rdzeni o numerach: 21, 25, 27, 28, 32, 34, 35. Przepuszczalność w pierwszym etapie procesu zdecydowanie rosła, by po pewnym czasie ustabilizować się (rys. 7). Stwierdzono, że ilość i wielkość kryształów wykrystalizowanej soli zależy od właściwości petrofizycznych rdzeni (rys. 9). Wykrystalizowane na czole rdzenia nr 33 kryształki soli są o wiele mniejsze niż na czole rdzenia oznaczonego numerem 29. Początkowa przepuszczalność rdzenia nr 33 była około 10 razy mniejsza niż rdzenia nr 29. Zjawisko wytrącania się soli szczególnie intensywnie zachodzi w niewielkiej końcowej części rdzenia. Nasączony 15% roztworem K.C1 rdzeń o przepuszczalności początkowej Ao = 555 mD uzyskał przepuszczalność końcową równą 21 mD. Zmniejszenie przepuszczalności wynosiło zatem 96%. Po usunięciu 2 mm warstwy końcowej rdzenia przepuszczalność wzrosła do 128 mD, czyli zmniejszenie przepuszczalności wyniosło 77% (rys. 10). Na rdzeniu nr 29 widać szeroki na 2-3 mm wyraźnie różniący się od reszty rdzenia pasek wykrystalizowanej soli (rys. 11). Za zjawisko to odpowiada istniejąca w tym miejscu przekładka, która powoduje lokalne zmiany prędkości i ciśnienia przepływającego gazu.