Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Durability, carbon footprint and contaminant immobilization in self-hardening slurries applied to cut-off walls: a review

Szarek Łukasz, Krysiak Łukasz, Kledyński Zbigniew, Machowska Agnieszka, Falaciński Paweł

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 3

5--29

EN

Cut-off walls built using self-hardening slurries are an important tool for modern engineering pursuing Sustainable Development Goals. Much like cement concrete, this material is affected by the challenges posed by the increasing human pressure on the environment, although it is used significantly less widely than concrete; for this reason, relatively little comprehensive literature data is available describing the interaction of self-hardening slurries with the environment. This article provides a review that complements the current state of knowledge on self-hardening slurries in this area, with a particular focus on the durability of the material and its pollutant immobilization capabilities. To provide context, the material’s operating conditions, properties and components are briefly characterized. The resistance of self-hardening slurries to environmental aggression is described extensively, as it is a key factor in ensuring the durability of the material. A sample analysis of the material’s carbon footprint in several representative composition variants is presented. The subject of pollutant immobilization by self-hardening slurries is outlined. Lines of further research are proposed to fill gaps in the available knowledge.

PL

Zawiesiny twardniejące stanowią ważne narzędzie nowoczesnej inżynierii dążącej do realizacji celów Zrównoważonego Rozwoju. Pomimo iż materiał ten stosowany jest zdecydowanie mniej powszechnie od betonu cementowego, to dotyczą go podobne wyzwania związane z rosnącą presją człowieka na środowisko - zmniejszenie negatywnego oddziaływania (np. w wyniku obniżenia śladu węglowego, czy zwiększenia wykorzystania odpadów po-procesowych), zwiększenie trwałości, itd. Pochodna węższego zakresu wykorzystania zawiesin twardniejących w szeroko rozumianym budownictwie jest względnie niewielką bazą dostępnych danych literaturowych kompleksowo opisujących ten rodzaj materiału ze środowiskowego punktu widzenia. Niniejszy artykuł stanowi przegląd uzupełniający bieżący stan wiedzy na temat zawiesin twardniejących, ze szczególnym uwzględnieniem trwałości materiału i jego zdolności do immobilizacji zanieczyszczeń. W celu nakreślenia kontekstu, krótko scharakteryzowano zawiesinę, warunki jej pracy (w przesłonach przeciw filtracyjnych), właściwości i składniki. Szeroko opisana została odporność zawiesin twardniejących na agresję środowiskową (fizyczną i chemiczną) jako czynnik kluczowy dla trwałości materiału. Wykonano przykładową analizę śladu węglowego zawiesiny twardniejącej w kilku zbliżonych pod względem właściwości technologicznych i użytkowych wariantach recepturowych. Przedstawiono zarys zagadnienia immobilizacji i sorpcji zanieczyszczeń w materiale. Zaproponowano kierunki dalszych badań.

2

Impact of acid aggressiveness on the filtration resistance of hardening slurries with an addition of fluidized-bed fly-ash

Falaciński Paweł, Kledyński Zbigniew

Archives of Civil Engineering

|

2021

|

Vol. 67, nr 2

475--490

EN

The subject matter of the article comprises cement-bentonite-water hardening slurries with an addition of fluidized-bed fly-ash resulting from the combustion of hard and brown coal. The main objective of the study was to determine the filtration resistance of hardening slurries in the context of long-term exposure to the filtration of an aggressive substance in relation to a cement binder. A nitric acid aqueous solution with a concentration of 0.5 M was used, which modelled acid aggressiveness. The authors studied the hydraulic conductivity of the slurries as a function of time (18 months) for the exposure to a 0.5 M solution of nitric acid. Changes in the phase composition and hardening slurry surface structures were analysed in terms of their filtration resistance to the action of acid aggressiveness. The comparative base were samples subjected to filtration in tap water (neutral environment). The article reviews a methodology for studying hydraulic conductivity (k10) of hardening slurries. It also presents a study involving the phase composition using the X-ray diffraction analysis (XRD) method, infrared (IR) spectroscopy and showing an image of the hardening slurry surface structure. The findings of other researchers that the application of fluidized-bed fly-ash additives positively impacted improving the resistance of the cement matrix to acid aggressiveness were confirmed. The hydrated colloidal compounds, identified within the subsurface zone of the slurry, which has been in contact with an acidic environment, provide extra sealing of the material structure, thus significantly limiting the access of aggressive substance to the interior of the slurry.

PL

Przesłony przeciwfiltracyjne wykonywane z zawiesin twardniejących mogą być realizowane w obiektach hydrotechnicznych oraz ochrony środowiska, gdzie pracują w warunkach filtracyjnego oddziaływania wód zanieczyszczonych. Tym samym kluczowa staje się kwestia odporności filtracyjnej i korozyjnej zawiesin w kontekście filtracyjnego oddziaływania różnorodnych środowisk agresywnych chemicznie. Przedmiotem artykułu są zawiesiny twardniejące cementowo-bentonitowo-wodne z dodatkiem lotnych popiołów fluidalnych ze spalania węgla kamiennego i węgla brunatnego. Głównym celem pracy było określenie odporności filtracyjnej zawiesin twardniejących w świetle długotrwałej ekspozycji na filtracyjne oddziaływanie substancji agresywnej w stosunku do spoiwa cementowego. Zastosowano roztwór wodny kwasu azotowego o stężeniu 0,5 M, który modelował agresywność kwasową. Badano zmiany przepuszczalności hydraulicznej zawiesin w funkcji czasu (18 miesięcy) oddziaływania roztworu 0,5 M kwasu azotowego. Analizowano zmiany w składzie fazowym oraz strukturze powierzchni zawiesin twardniejących w kontekście jej odporności filtracyjnej na działanie agresywności kwasowej. Bazę porównawczą stanowiły próbki poddane filtracji wody wodociągowej (środowisko obojętne). W artykule przedstawiono metodykę badania przepuszczalności hydraulicznej (k10) zawiesin twardniejących. Przedstawiono badanie składu fazowego metodą rentgenowskiej analizy dyfrakcyjnej (XRD), spektroskopii w podczerwieni (IR), a także obraz struktury powierzchni zawiesin twardniejących. Analiza uzyskanych wyników badań zawiesin twardniejących poddanych filtracyjnemu oddziaływaniu roztworu kwasu azotowego pozwala stwierdzić, iż przebieg procesu korozji jest nieco inny niż materiałów budowlanych na bazie spoiwa cementowego. Potwierdzono obserwacje innych badaczy, iż zastosowanie dodatku lotnych popiołów fluidalnych wpływa korzystnie na zwiększenie odporności matrycy cementowej eksponowanej na agresywność kwasową. Zidentyfikowane w przypowierzchniowej strefie zawiesiny, która miała kontakt ze środowiskiem kwaśnym, uwodnione związki koloidalne doszczelniają strukturę materiału, przez co znacząco ograniczają dostęp substancji agresywnych do wnętrza zawiesiny. Powstałe substancje bezpostaciowe, w formie żelu uwodnionej krzemionki, zwiększyły szczelność zawiesin, zidentyfikowaną obniżeniem wartości przepuszczalności hydraulicznej.

3

Censored random variable as a form of coping with missing data in studying the leachability of heavy metals from hardening slurries

Szarek Łukasz, Kledyński Zbigniew

Archives of Civil Engineering

|

2021

|

Vol. 67, nr 1

233--247

EN

Missing data in test result tables can significantly impact the analysis quality, especially in relation to technical sciences, where the mechanism generating missing data is often non-random, and their presence depends on the non-observed part of studied variables. In such cases, the application of an inappropriate method for dealing with missing data will lead to bias in the estimated distribution parameters. The article presents a relatively simple method to implement in dealing with missing data generated as a result of the MNAR mechanism, which utilizes the censored random variable. This procedure does not modify the variable distribution form, which is why it ensures objective and efficient estimation of distribution parameters within studies affected by certain restrictions of technical or physical nature (censored distribution), with a relatively low workload. Furthermore, it does not require the application of specialized software. A prerequisite for using this method is the knowledge of the frequency and cause of missing data. The method for estimating the random variable censored distribution parameters was shown based on the example of studying the leachability of selected heavy metals from a hardening slurry. The analysis results were compared with classical methods for dealing with missing data, such as, ignoring missing data observations (listwise or pairwise deletion), single imputation and stochastic regressive imputation.

PL

Braki danych w tablicach wyników badań mogą w znaczący sposób wpływać na jakość analizy, szczególnie w naukach technicznych, gdzie mechanizm generujący braki danych często jest nielosowy, a ich występowanie zależy od części nieobserwowanej badanych zmiennych. W takich przypadkach zastosowanie nieodpowiedniej metody radzenia sobie z brakami danych prowadzi do obciążenia estymowanych parametrów rozkładu. W artykule przedstawiono stosunkowo prostą w implementacji metodę radzenia sobie z brakami danych powstałymi w wyniku mechanizmu MNAR wykorzystującą rozkład cenzurowany. Procedura ta nie modyfikuje postaci rozkładu zmiennej, przez co zapewnia obiektywne i skuteczne estymowanie parametrów rozkładu w badaniach dotkniętych pewnymi ograniczeniami natury technicznej lub fizycznej, przy stosunkowo niskim nakładzie pracy. Ponadto nie wymaga zastosowania specjalistycznego oprogramowania. Warunkiem koniecznym zastosowania metody jest znajomość częstości występowania braków danych oraz ich przyczyny. Sposób estymacji parametrów rozkładu cenzurowanego zmiennej losowej przedstawiono na przykładzie badania wymywalności wybranych metali ciężkich z zawiesiny twardniejącej. Wyniki analizy porównano z klasycznymi sposobami radzenia sobie z brakami danych: pominięciem obserwacji z brakami danych, imputacją oraz stochastyczną imputacją regresyjną.

4

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

Falaciński P.

Archives of Civil Engineering

|

2020

|

Vol. 66, nr 4

413--428

EN

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

PL

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

5

Odporność filtracyjna zawiesin twardniejących z popiołami fluidalnymi w warunkach agresji chemicznej

Falaciński P.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Inżynieria Środowiska

|

2018

|

z. 76

3--101

PL

Przesłony przeciwfiltracyjne wykonywane z zawiesin twardniejących mogą być realizowane w obiektach ochrony środowiska, gdzie znajdują się w warunkach filtracyjnego oddziaływania wód zanieczyszczonych. Tym samym kluczowa stała się kwestia odporności filtracyjnej zawiesin w kontekście oddziaływania różnorodnych środowisk agresywnych chemicznie. Przedmiotem rozważań monografii były zawiesiny twardniejące cementowo-bentonitowo-wodne z dodatkiem lotnych popiołów fluidalnych ze spalania węgla kamiennego i węgla brunatnego. Głównym celem pracy było określenie odporności filtracyjnej zawiesin twardniejących w świetle długotrwałej ekspozycji na filtracyjne oddziaływanie substancji agresywnych chemicznie. Omówione zostały właściwości technologiczne i użytkowe zawiesin wraz z metodyką ich badania. Przedstawiono podstawowe pojęcia związane z korozją materiałów budowlanych i agresywnością środowisk. Sklasyfikowano czynniki mogące destrukcyjnie wpływać na trwałość przesłon przeciwfiltracyjnych z zawiesin twardniejących. Omówiono odporność zawiesin na czynniki destrukcyjne natury fizycznej, mechanicznej oraz chemicznej. W monografii zdefiniowano pojęcie odporności filtracyjnej zawiesin twardniejących, która jest rozumiana jako miara szczelności materiału (zawiesin twardniejących) i określana za pomocą przepuszczalności hydraulicznej (współczynnika przepuszczalności hydraulicznej, współczynnika filtracji). Przedstawiono metodykę oraz wyniki badań własnych przepuszczalności hydraulicznej zawiesin twardniejących cementowo-bentonitowo-popiołowo-wodnych poddanych 180-dniowej filtracji roztworów agresywnych chemicznie. Modelowano agresywność kwasową siarczanową, amonową, magnezową ługującą oraz mieszaną. Badano również zmiany współczynnika przepuszczalności hydraulicznej w czasie po filtracji zawiesin substancjami agresywnymi wobec stosowanego spoiwa. Następnie szukano korelacji pomiędzy szczelnością zawiesin a morfologią porów. Analizowano również zmiany odporności filtracyjnej badanych zawiesin w kontekście ewentualnych przemian korozyjnych. W tym celu zostały przeprowadzone badania specjalistyczne: porowatości, rentgenowskiej analizy dyfrakcyjnej, analizy termicznej oraz skaningowej mikroskopii elektronowej. W drugim etapie badań powtórzono badania specjalistyczne, uzupełnione o spektroskopię w podczerwieni, zawiesin eksponowanych przez okres 9 lat w warunkach statycznych, w roztworze kwasu azotowego. W wyniku analizy uzyskanych wyników badań oraz danych studialnych sformuowano wnioski końcowe dotyczące odporności filtracyjnej zawiesin twardniejących poddanych filtracyjnemu oddziaływaniu różnorodnych substancji agresywnych chemicznie. Określono możliwe kierunki dalszych prac badawczych.

EN

Cut-of walls made of hardening slurries may be present in environmental protection structures, where they operate under the conditions of filtration effects of contaminated waters. Therefore, the problem of filtration resistance of hardening slurries has become essential in the context of the effects of various chemically aggressive environments. The subject of the considerations have been cement-bentonite-water hardening slurries with the addition of fluidized fly-ashes from hard coal and brown coal combustion. The primary purpose of the thesis was to identify filtration resistance of hardening slurries under the conditions of long-term exposure to filtration effects of chemically aggressive substances. Technological and functional properties of hardening slurries, along with the methodology of studying them, have also been discussed. Basic terms related to corrosion of building materials and corrosiveness of environments have been presented. Factors that may destructively affect durability of cut-oft walls made of hardening slurries have been classified. Resistance of hardening slurries to destructive physical, mechanical and chemical factors has been discussed. In the monograph the notion of filtration resistance of hardening slurries has been defined, which is understood as the measure of material leak tightness (of hardening slurries) and determined by means of hydraulic conductivity (hydraulic conductivity coefficient, permeability coefficient). The originality and complementarity of the author’s own research have been indicated as compared to data published by other researchers. The methodology and the author’s own research results of hydraulic conductivity of cement bentonite-ash-water hardening slurries subjected to 180-day filtration of chemically aggressive solutions have been presented. Acid, sulphate, ammonia, magnesium, leaching and mixed aggressiveness was modelled. Changes in the hydraulic conductivity coefficient were tested over time. Then, a correlation between leak tightness of slurries and pores morphology was sought. Changes were also analysed in the filtration resistance of the examined hardening slurries in the contex of possible corrosion changes. For this purpose, specialist tests were conducted: porosity, X-ray diffraction analysis, thermal analysis and scanning electron microscopy. At the second stage of the research, the specialized tests were repeated, supplemented with. IR spectroscopy, for slurries exposed for the period of 9 years under static conditions, in a nitric acid solution. As a result of an analysis of the obtained research results and the study data, final conclusion have been formulated concerning filtration resistance of hardening slurries subjected to dynamic, filtering effect of various chemically aggressive substances. Possible directions of further research work have also been specified.

6

Immobilization of selected heavy metals from fly ash from thermal treatment of municipal sewage sludge in hardening slurries

Szarek Łukasz, Falaciński Paweł, Wojtkowska Małgorzata

Archives of Civil Engineering

|

2018

|

Vol. 64, nr 3

131--144

EN

The growing number of municipal sewage treatment plants in Poland raises the problem of managing more and more sludge. The thermal treatment of municipal sewage sludge (TTMSS), which significantly reduces the volume of waste, results in an increase in the concentration of heavy metals in the fly ashes – the final products of the process. The search for methods of utilization of fly ash from TTMSS resulted in attempts to use it in hardening slurries widely used in hydro-engineering. Due to the nature of the application of this material in the cut-off walls (exposure to groundwater flow) one of the key issues is the degree of heavy metal immobilization. The paper attempted to determine the degree of leaching of selected heavy metals from the hardened hardening slurry, composed of fly ash from TTMSS. For this purpose, the eluates were prepared from samples, after various periods of curing, using a dynamic short-term method called "Batch test". The liquid used for leaching was: distilled water and 0.1 molar EDTA solution – to determine the amount of potentially mobile heavy metal forms. The results show the possibility of the safe usage of fly ash from TTMSS as an additive for hardening slurries.

PL

Rosnąca liczba oczyszczalni ścieków komunalnych w Polsce, pożądanych z ekologicznego punktu widzenia, rodzi problem zagospodarowania rosnącej ilości osadów ściekowych. Metoda termicznego przekształcania osadów ściekowych, znacznie redukując objętość odpadu, powoduje wzrost koncentracji metali ciężkich w żużlach i popiołach – produktach końcowych procesu przekształcania. Poszukiwania metod utylizacji popiołu lotnego z TPKOŚ zaowocowały próbami wykorzystania go w zawiesinach twardniejących szeroko wykorzystywanych w budownictwie hydrotechnicznym, w realizacji przesłon przeciwfiltracyjnych. Ze względu na charakter pracy tego materiału w przesłonie (ekspozycja na przepływ filtracyjny wód gruntowych) jedną z kluczowych kwestii jest stopień związania w nim metali ciężkich. W pracy podjęto próbę określenia stopnia uwalniania wybranych metali ciężkich z matrycy stwardniałej zawiesiny twardniejącej, skomponowanej z cementu, bentonitu oraz popiołu lotnego z TPKOŚ. W tym celu pobrano eluaty z próbek, po różnym okresie ich dojrzewania, wykorzystując dynamiczną metodę krótkoterminową, tzw. „batch test”. Jako ciecz wymywającą wykorzystano: wodę destylowaną oraz 0,1 molowy roztwór EDTA – w celu określenia potencjalnie mobilnych form metali ciężkich. Uzyskane wyniki wskazują na możliwość bezpiecznego zastosowania popiołu lotnego z TPKOŚ, jako dodatku do zawiesin twardniejących.

7

Influence of fly ash from the thermal treatment of municipal sewage sludge on chosen properties of hardening slurries

Falaciński P.

Technical Transactions

|

2017

|

Vol. 3(114)

125--138

EN

Over recent years in Poland, there has been a rapid accumulation of sewage sludge – a by-product of the treatment of urban wastewater. This has come about as a result of infrastructure renewal, specifically, the construction of modern sewage treatment plants. As a consequence, the amount of fly ash resulting from the thermal treatment of municipal sewage sludge has grown significantly. The aim of this experiment was to evaluate the possibility of using the fly ash that results from municipal sewage sludge thermal treatment (SSTT) as an additive to hardening slurries. The article presents the technological and functional parameters of hardening slurries with the addition of fly ash obtained by SSTT. Moreover, the usefulness of these slurries is analysed on the basis of their basic properties. The mandated requirements for slurries employed in the construction of cut-off walls in flood embankments are listed as a criterion of usefulness. On the basis of this experiment, the usefulness of fly ash obtained through SSTT as an addition to hardening slurries was identified.

PL

W ostatnich latach odnotowano dość szybki wzrost ubocznych produktów w procesie oczyszczania ścieków komunalnych – osadów ściekowych. Jest to pochodna rozwoju cywilizacyjnego Polski i budowy nowoczesnych oczyszczalni ścieków. W wyniku takich działań ilość powstałych lotnych popiołów po spaleniu komunalnych osadów ściekowych znacząco rośnie. Celem przeprowadzonego eksperymentu była ocena możliwości zastosowania lotnego popiołu z termicznego przekształcania komunalnych osadów ściekowych (TPKOŚ) jako dodatku do zawiesin twardniejących. W artykule zaprezentowano wyniki badań parametrów technologicznych i użytkowych zawiesin twardniejących z dodatkiem lotnego popiołu z TPKOŚ. Na podstawie oznaczonych wartości podstawowych właściwości (w stanie płynnym oraz po stwardnieniu) analizowano przydatność projektowanych zawiesin twardniejących. Jako kryterium porównawcze zastosowano wymagania w stosunku do zawiesin twardniejących stosowanych podczas realizacji przesłon przeciwfiltracyjnych w wałach przeciwpowodziowych. Na podstawie przeprowadzonego eksperymentu stwierdzono przydatność popiołu z TPKOŚ jako dodatku do zawiesin twardniejących.

8

Immobilizacja metali ciężkich w zawiesinach twardniejących z popiołami z termicznego przekształcania komunalnych osadów ściekowych w świetle dynamicznych badań krótkoterminowych

Kledyński Z., Wojtkowska M., Falaciński P., Szarek Ł.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2017

|

R. 10, nr 30

79--92

PL

Rosnąca liczba oczyszczalni ścieków komunalnych w Polsce, pożądanych z ekologicznego punktu widzenia, rodzi problem zagospodarowania rosnącej ilości osadów ściekowych. Metoda termicznego przekształcania osadów ściekowych, znacznie redukując objętość odpadu, powoduje wzrost koncentracji metali ciężkich w żużlu i popiołach – produktach końcowych procesu przekształcania. Z uwagi na specyficzne właściwości popiołu lotnego z termicznego przekształcania komunalnych osadów ściekowych (TPKOŚ), m.in. niską aktywność, wysoką wodożądność, wysoką zawartość fosforu i metali ciężkich, odpad ten jest trudny do szerszego zagospodarowania w przemyśle budowlanym. Poszukiwania metod utylizacji popiołu lotnego z TPKOŚ zaowocowały próbami wykorzystania go w zawiesinach twardniejących wykorzystywanych w budownictwie hydrotechnicznym, w realizacji przesłon przeciwfiltracyjnych. Ze względu na charakter pracy tego materiału w przesłonie (ekspozycja na przepływ filtracyjny wód gruntowych) jedną z kluczowych kwestii jest stopień związania w nim metali ciężkich.

EN

The growing number of municipal sewage treatment plants in Poland, ecologically desirable, raises the problem of manaing more and more sludge. Among others legal regulations have contributed to dissemination of the sewage sludge thermal treatment method, which significantly reduces the volume of waste, results in an increase in the concentration of heavy metals in the slags and ashes – the final products of the transformation process. Due to the specific properties of fly ash from thermal treatment of municipal sewage sludge (TTMSS) such as: low activity, high water demand and high content of phosphorus and heavy metals, the waste is difficult to use in the construction industry. The search for methods of utilization of fly ash from TTMSS resulted in attempts to use it in hardening slurries used in hydrotechnical engineering, in the implementation of cut-off walls. Due to the nature of the application of this material in the cut=off walls (exposure to groundwater flow) one of the key issues is the degree of heavy metal immobilization. The paper attempted to determine the degree of leaching of selected heavy metals from the matrix of the hardened hardening slurry, composed of cement, bentonite and fly ash from TTMSS. For this purpose, the eluates were prepared from samples, after various periods of curing, using a dynamic short-term method called “Batch test”. The liquid used for leaching was: distilled water and 0.1 molar hydrochloric acid solution. The results show the possibility of the safe usage of fly ash TTMSS as an additive for hardening slurries. The proposed direction of using the fly ash from TTMSS is part of the broad policy of sustainable development and circular economy.

9

Popiół z termicznego przekształcania komunalnych osadów ściekowych jako składnik zawiesin twardniejących

Falaciński P., Szarek Ł.

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

|

2017

|

z. 64, nr 3/I

49--66

PL

W roku 2015 wytworzono 568,0 tys. ton s.m. komunalnych osadów ściekowych. Jest to pochodna rozwoju cywilizacyjnego Polski i budowy nowoczesnych oczyszczalni ścieków. Zaostrzające się przepisy oraz założone, strategiczne cele gospodarki ściekowej determinują rozwój nowoczesnych metod utylizacji osadów ściekowych: technik termicznych. W wyniku takich działań ilość powstałych lotnych popiołów po spaleniu komunalnych osadów ściekowych znacząco rośnie. Specyficzne właściwości powstającego popiołu nie pozwalają na wykorzystaniu go w powszechnie rozumianym przemyśle budowlanym. Trwają intensywne prace nad możliwością bezpiecznego dla środowiska zagospodarowania tego typu odpadu. Artykuł prezentuje możliwości zastosowania popiołu z termicznego przekształcania komunalnych osadów ściekowych (TPKOŚ) jako dodatku do zawiesin twardniejących stosowanych podczas realizacji przesłon przeciwfiltracyjnych w obiektach hydrotechnicznych / ochrony środowiska. Przedstawiono proces TPKOŚ, podstawowe właściwości fizyczne oraz chemiczne powstającego popiołu i skonfrontowano je z obowiązującymi wymaganiami dla dodatków do betonu. Zaprezentowano wyniki badań podstawowych parametrów technologicznych zawiesin twardniejących z dodatkiem lotnego popiołu z TPKOŚ, tj. gęstość, lepkość, odstój dobowy wody, wytrzymałość strukturalną. Ponadto przedstawiono wyniki parametrów użytkowych zawiesin po stwardnieniu tj. gęstość, przepuszczalność hydrauliczną, wytrzymałość na ściskanie. Na tej podstawie przeanalizowano przydatność projektowanych zawiesin twardniejących do realizacji przesłon przeciwfiltracyjnych w wałach przeciwpowodziowych.

EN

In recent years there has been a rapid increase in by-products in the purification of waste water treatment – sewage sludge. It is a derivative of Polish civilization development and construction of modern sewage treatment plants. More stringent regulations and established strategic goals wastewater determine the development of modern methods of disposal of sewage sludge: thermal techniques. As a result of such actions amount resulting fly ash from thermal utilization of munici66 P. Falaciński, Ł. Szarek pal sewage sludge has been growing significantly. Intensive work on the possibility of environmentally safe development of this type of waste. The article presents the characteristics of ash formation as well as its basic physical and chemical properties against the background of the existing criteria for additives for concrete materials. The main part of the paper presents the results of technological and functional parameters of hardening slurries with the addition of fly ash from thermal treatment of municipal sewage sludge. As a comparative criterion applicable requirements in relation to slurries applied during the implementation of the cut-off walls in water embankment.

10

Popiół lotny z termicznej utylizacji komunalnych osadów ściekowych jako dodatek do zawiesin twardniejących

Falaciński P., Hejko W., Jakubowicz M.

Materiały Budowlane

|

2016

|

nr 3

46--49

PL

Celem badań była ocena możliwości zastosowania lotnego popiołu z utylizacji komunalnych osadów ściekowych jako dodatku do zawiesin twardniejących, które wykorzystywane są podczas realizacji przesłon przeciw filtracyjnych w obiektach hydrotechnicznych. W artykule zaprezentowano wyniki badań parametrów technologicznych i użytkowych tych zawiesin. Na podstawie gęstości, lepkości umownej, odstoju wody, wytrzymałości strukturalnej oraz gęstości objętościowej, przepuszczalności hydraulicznej, wytrzymałości na ściskanie i rozciąganie, analizowano przydatność projektowanych zawiesin twardniejących. Jako kryterium porównawcze zastosowano wymagania dotyczące zawiesin stosowanych podczas realizacji przesłon przeciw filtracyjnych w wałach przeciwpowodziowych. Określono kierunki dalszych, specjalistycznych badań pozwalających w pełni rozpoznać możliwości aplikacji tego odpadu w zawiesinach twardniejących.

EN

The aim of the experiment was to evaluate the possibility of using fly ash from thermal utilization of municipal sewage sludge disposal as an addition of hardening slurries. The slurry of various types of additives: by-products of combustion, is used in the implementation of cut-off walls in hydraulic structures. The article presents the results of technological and functional parameters of hardening slurries with the addition of fly ash from thermal treatment of municipal sewage sludge. As a comparative criterion applicable requirements in relation to slurries applied during the implementation of the cut-off walls in water embankment. Article presented the potential field of use of the said by-product of combustion. The directions for further specialized research to fully recognize the possibility of the application of the waste in hardening slurries.

11

The release of heavy metals from hardening slurries with addition of selected combustion by-products

Wojtkowska M., Falaciński P., Kosiorek A.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2016

|

T. 19, nr 4

479--491

EN

In Poland, in recent years, there has been a rapid accumulation of sewage sludge - a by-product in the treatment of urban wastewater. This has come about as a result of infrastructure renewal, specifically, the construction of modern sewage treatment plants. The more stringent regulations and strategic goals adopted for modern sewage management have necessitated the application of modern engineering methodology for the disposal of sewage sludge. One approach is incineration. As a consequence, the amount of fly ash resulting from the thermal treatment of municipal sewage sludge has grown significantly. Hence, intensive work is in progress for environmentally safe management of this type of waste. The aim of the experiment was to evaluate the possibility of using the fly ash that results from municipal sewage sludge thermal treatment (SSTT) as an additive to hardening slurries. This type of hardening slurry with various types of additives, e.g. coal combustion products, is used in the construction of cut-off walls in hydraulic structures. The article presents the technological and functional parameters of hardening slurries with an addition of fly ash obtained by SSTT. Moreover, the usefulness of these slurries is analysed on the basis of their basic properties, i.e. density, contractual viscosity, water separation, structural strength, volumetric density, hydraulic conductivity, compressive and tensile strength. The mandated requirements for slurries employed in the construction of cut-off walls in Floyd embankments are listed as a usefulness criteria. Subsequently, leaching tests were performed for heavy metals in the components, the structure of the hardening slurries. An experiment showed leaching of hazardous compounds at a level allowing their practical application. The article presents the potential uses of fly ash from SSTT in hardening slurry technology. It also suggests directions for further research to fully identify other potential uses of this by-product in this field.

PL

W ostatnich latach w Polsce odnotowano dość szybki wzrost ubocznych produktów w procesie oczyszczania ścieków komunalnych - osadów ściekowych. W 2014 roku wytworzono 556,0 tys. ton suchej masy komunalnych osadów ściekowych. Jest to pochodna rozwoju cywilizacyjnego Polski i budowy nowoczesnych oczyszczalni ścieków. Zaostrzające się przepisy oraz założone, strategiczne cele gospodarki ściekowej determinują rozwój nowoczesnych metod utylizacji osadów ściekowych, tj. technik termicznych. W wyniku takich działań ilość powstałych lotnych popiołów po spaleniu komunalnych osadów ściekowych znacząco rośnie. Trwają intensywne prace nad możliwością bezpiecznego dla środowiska zagospodarowania tego typu odpadu. W artykule przedstawiono badania nad możliwością dodawania lotnych popiołów z TPOŚ jako składnika zawiesin twardniejących. Przeprowadzono badania właściwości technologicznych i użytkowych, których celem było określenie praktycznej przydatności zastosowanych w eksperymencie zawiesin twardniejących. Wykonano również badania wymywalności metali ciężkich ze struktury zawiesin (znajdujących się w składnikach receptur zawiesin). Przeprowadzony eksperyment wykazał wymywanie niebezpiecznych związków na poziomie umożliwiającym praktyczne ich zastosowanie. Artykuł przedstawia potencjalne pole wykorzystania wspomnianego ubocznego produktu spalania.

12

Utilisation of CFBC fly ash in hardening slurries for flood-protecting dikes

Kledyński Z., Falaciński P., Machowska A., Dyczek J., Kotwica Ł.

Archives of Civil Engineering

|

2016

|

Vol. 62, nr 3

75--87

EN

Strength and permeability properties along with microstructural evolution of hardened slurries composed of fly ash from fluidal bed combustion of brown coal and an addition of OPC/BFSC is assessed in this paper. An increase in the amount of fly ash in slurries influences the development of mechanical strength and a decrease of hydraulic conductivity. SEM, XRD, and porosity analyses confirmed formation of watertight microstructures. The structure of slurries is composed of ettringite, C-S-H phase, AFt, and AFm phases. Ettringite crystallises as relatively short needles forming compact clusters or intermixed with the C-S-H phase. The occurring C-S-H phases are mainly of type I – fibrous and type II – honeycomb.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych, filtracyjnych oraz składu fazowego i mikrostruktury zawiesin twardniejących wykonanych z udziałem popiołu lotnego z fluidalnego spalania węgla brunatnego po 28 i 90 dniach dojrzewania. Ten rodzaj popiołu lotnego wykazuje się wysoką wodożądnością, co ogranicza możliwość jego wykorzystania w technologii betonu. Natomiast jego dodatek nie wpływa na właściwości zawiesiny twardniejącej ze względu na dużą zawartość wody. Zawiesiny wykonano wg trzech receptur w dwóch wariantach (po trzy próbki na każdą recepturę, termin i rodzaj badania), w których popiół lotny był głównym składnikiem spoiwa, a do niego dodano odpowiednio cement portlandzki CEM I 42,5 (próbki 1-3) i cement hutniczy CEM III 32,5 (próbki 4-6). Proporcje popiołu do cementu były następujące: 1,81 (próbki 1 i 4), 2,18 (próbki 2 i 5), 2,45 (próbki 3 i 6).

13

Wpływ rodzaju próbek na parametry wytrzymałościowe zawiesin twardniejących

Falaciński P.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2012

|

z. 59, nr 3/IV

25-32

PL

Artykuł prezentuje analizę wpływu rodzaju zastosowanych próbek zawiesiny twardniejącej z dodatkiem popiołu fluidalnego z węgla kamiennego oraz brunatnego, dojrzewających w wodzie wodociągowej oraz w odciekach ze składowiska odpadów komunalnych, na wartość wytrzymałości na ściskanie.

EN

This paper presents an impact analysis exploring how compressive strength is influenced by different samples of self-hardening slurry. The samples of self-hardening slurry were made with addition of fluidal ash from black coal combustion and brown coal combustion. The samples were maturing in tap water and landfill leachate till the day of the tests.

14

Odpadowe materiały mineralne w przegrodach przeciwfiltracyjnych

Kledyński Z., Falaciński P., Machowska A.

Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne

|

2007

|

Nr 6

68--73

15

Podstawowe problemy przebudowy i modernizacji obwałowań przeciwpowodziowych : przegrody filtracyjne z zawiesin twardniejących

Borys M., Mosiej K.

Gospodarka Wodna

|

2006

|

Nr 6

234-241

PL

W artykule podano podstawowe informacje dotyczące zastosowania zawiesin twardniejących do budowy pionowych przegród przeciwfiltracyjnych, wykonywanych w ostatnich latach bardzo często w ramach modernizacji wałów przeciwpowodziowych. Omówiono metody ich wykonywania przy wykorzystaniu różnych technologii, w tym wgłębnego mieszania, wibracyjnej, szczeliny kopanej, iniekcji. Wymieniono normy dotyczące wykonywania przegród przeciwfiltracyjnych z zawiesin. Podano podstawowe właściwości zawiesin do wykonywania przegród przeciwfiltracyjnych w wałach przeciwpowodziowych, metody ich badań i kontroli.

EN

The paper presents the basic information concerning application of hardening suspensions to building the vertical anti-filtration cut-off walls which have been very often carried out lately in the framework of modernization of flood banks. There are discussed methods for their realization with various technologies including the ones based on subterranean mixing, vibration, dug slits, injection. There are also mentioned standards concerning building of those structures. Furthermore the paper provides information on basic features of suspensions being used to building of anti-filtration shields in river embankments, methods for their testing and inspection.

16

Stan i perspektywy wykorzystania materiałów mineralnych w konstrukcji przesłon przeciwfiltracyjnych

Kledyński Z., Machowska A.

Materiały Budowlane

|

2005

|

nr 2

71-74

17

Realizacja i badania kontrolne przesłony przeciwfiltracyjnej z zawiesiny twardniejącej z dodatkiem popiołów fluidalnych

Falaciński P., Kledyński Z., Ziarkowska K., Garbulewski K., Skutnik Z.

Gospodarka Wodna

|

2005

|

Nr 4

156-162

PL

Przedstawiono wyniki badań właściwości technologicznych i użytkowych zawiesin twardniejących z dodatkiem popiołów ze spalania fluidalnego węgla kamiennego i brunatnego. Opisano realizację doświadczalnego odcinka przesłony z zawiesiny z dodatkiem aktywowanego lotnego popiołu fluidalnego zwęgla kamiennego. Przeanalizowano i porównano wyniki testów laboratoryjnych i polowych zawiesiny użytej na przesłonę przeciwfiltracyjną modernizowanego wału przeciwpowodziowego oraz rezultaty badań in situ materiału wbudowanego w przesłonę wykonane po 1 i 7 miesiącach po realizacji obiektu.

EN

There have been presented results of testing the technological and usable properties of the hardening suspensions with addition of ashes from fluidal combustion of the hard coal and lignite. The realization of the experimental section of a barrier made of suspension with addition of the volatile fluidal ash from the hard coal burning has been described. The laboratory and field testing of the suspension used for construction of the antifiltration barrier in the flood embankment being under modernization as well as the tests in situ of the material used for building the barrier had been carried out in 1 month and in 7 months after the object had been accomplished and the results of them have been analysed and compared.