PL212762B1 - Zawiesina twardniejąca do zastosowań w robotach budowlanych - Google Patents

Zawiesina twardniejąca do zastosowań w robotach budowlanych

Info

Publication number
PL212762B1
PL212762B1 PL387420A PL38742009A PL212762B1 PL 212762 B1 PL212762 B1 PL 212762B1 PL 387420 A PL387420 A PL 387420A PL 38742009 A PL38742009 A PL 38742009A PL 212762 B1 PL212762 B1 PL 212762B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
hardening
suspension
water
bentonite
days
Prior art date
Application number
PL387420A
Other languages
English (en)
Other versions
PL387420A1 (pl
Inventor
Zbigniew Kledynski
Agnieszka Machowska
Original Assignee
Politechnika Warszawska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Warszawska filed Critical Politechnika Warszawska
Priority to PL387420A priority Critical patent/PL212762B1/pl
Publication of PL387420A1 publication Critical patent/PL387420A1/pl
Publication of PL212762B1 publication Critical patent/PL212762B1/pl

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest zawiesina twardniejąca do zastosowań w robotach budowlanych, zwłaszcza w zakresie robót budowlanych związanych z posadowieniem i zespoleniem z gruntem stalowych lub betonowych elementów prefabrykowanych (ściany szczelinowe lub pale obudowy berlińskiej), do wypełnienia podłoża w celu jego wzmocnienia lub uszczelnienia oraz do wykonania samodzielnych elementów konstrukcyjnych jakimi są pionowe lub poziome bariery przeciwfiltracyjne.
Zawiesina twardniejąca jest to mieszanina składnika nadającego jej właściwości tiksotropowe (np. bentonit) oraz spoiwa. Zawiesina twardniejąca w stanie płynnym pełni rolę płuczki wiertniczej (utrzymuje w stateczności otwór lub wykop wąskoprzestrzenny w gruncie). Po związaniu spoiwa zawiesina nabiera właściwości charakterystycznych dla materiału konstrukcyjnego, tzn. osiąga pewną wytrzymałość mechaniczną i właściwości przeciwfiltracyjne.
Znane są z literatury (Rafalski L., Właściwości i zastosowanie zawiesin twardniejących, IBDiM1 z. 43, Warszawa 1995; Kledyński Z., Materiały na iniekcyjne przesłony przeciwfiltracyjne. Przegląd aktualnych zastosowań w Polsce, materiały III Konferencji Naukowej nt. „Współczesne problemy inżynierii wodnej”, Wisła 1997 oraz Kledyński Z., Odporność korozyjna zawiesin twardniejących w obiektach ochrony środowiska, Prace Naukowe PW, Inżynieria Środowiska, z. 33, Warszawa 2000) zawiesiny dotychczas stosowane lub badane w Polsce:
• cementowo-bentonitowo-wodne, • cementowo-bentonitowo-wodne z domieszkami chemicznymi, • cementowo-bentonitowo-wodne z dodatkami, takimi jak:
- piasek,
- popiół z węgla kamiennego,
- popiół lotny z węgla kamiennego lub brunatnego,
- żużel wielkopiecowy, • bentonitowo-wodne z dodatkami, takimi jak:
- popiół z węgla brunatnego,
- popiół z węgla kamiennego,
- wapno, • cementowo-bentonitowo-wodne z dodatkami (np. popiół lotny), tzw. mieszanki firmowe.
Na rynku występuje szereg gotowych mieszanek dopuszczonych do użycia stosowną aprobatą techniczną. Przykładem takiej mieszanki jest mieszanka o nazwie handlowej Mixbent 2 o składzie: cement (1,7-8%), bentonit sodowy (0- 5%), suchy popiół lotny normowy (0-26%) i mielony żużel wielkopiecowy (14-49%), posiadająca aprobatę techniczną AT/18-2005-0022-00-IMUZ. Stosowany w tej mieszance popiół lotny posiada charakterystykę pozwalająca na zastosowanie w mieszankach z cementem.
Z literatury zagranicznej (Andromalos K., Fisher M. Design and Control of Slurry Wall Backfill Mixes for Groundwater Containment; www:geocon.net z marca 2007 r.) znane są mieszanki, w których skład wchodzi grunt miejscowy oraz:
- bentonit,
- atapulgit,
- cement i bentonit, a także zawiesina twardniejąca z cementu hutniczego oraz mieszanka firmowa z cementu hutniczego i atapulgitu znana z amerykańskiego opisu patentowego 4726713.
Istotą wynalazku jest wykorzystanie jedynie mineralnych materiałów odpadowych przemysłu hutniczego i energetyki do wykonania zawiesiny. Jako spoiwo zastosowano mielony granulowany żużel wielkopiecowy, którego reakcję wiązania aktywowano fluidalnym popiołem lotnym ze spalania węgla brunatnego, który jest ubocznym produktem spalania niespełniającym norm dotyczących popiołów do betonu. Popiół lotny powstały w wyniku konwencjonalnego spalania węgla ma szerokie zastosowanie w przemyśle cementowym i produkcji betonu jako dodatek zastępujący częściowo cement w betonie. Ze względu na konieczność ograniczenia emisji gazów spalinowych do atmosfery przemysł energetyczny od kilku lat stosuje nową technikę spalania węgla w kotłach zaopatrzonych w cyrkulacyjną warstwę fluidalną, która zatrzymuje tlenki siarki i azotu emitowane podczas spalania konwencjonalnego.
Powstały produkt w postaci popiołu fluidalnego ma podwyższoną zawartość związków wapnia (CaO), związków siarki w postaci siarczanów (od kilku do kilkunastu %, czasami występują również
PL 212 762 B1 niewielkie ilości siarczynów), podwyższoną zawartość strat prażenia (od kilku do prawie 30%) wywołaną obecnością węgla i nadmiarem sorbentu, niższe stężenie naturalnych pierwiastków promieniotwórczych, odmienną budowę krystalograficzną - brak spieków i fazy szklistej oraz niższą gęstość nasypową i rozbudowaną powierzchnię właściwą popiołu lotnego. Dotychczasowe doświadczenia w zastosowaniu popiołów lotnych ze spalania fluidalnego jako dodatku do cementu i betonu wskazują na niepożądaną jego cechę jaką jest zwiększenie wodożądności oraz szybka utrata urabialności mieszanki betonowej. Cząstki popiołu fluidalnego z węgla brunatnego charakteryzują się drobnym, nieregularnym uziarnieniem oraz rozbudowaną powierzchnią właściwą, która określana metodą Blaine'a 2 wynosi zwykle od 2500 do 6000 cm2/g.
Ze względu na swoje właściwości popiół fluidalny z węgla brunatnego może mieć jedynie zastosowanie do wypełniania wyrobisk górniczych. Jednak wymienione właściwości popiołu fluidalnego z węgla brunatnego nie stanowią przeszkody dla zastosowania go jako składnika aktywującego wiązanie żużla wielkopiecowego w zawiesinie. Badania wykazały, że można z wymienionych składników stworzyć w pełni użyteczną zawiesinę twardniejącą z przeznaczeniem na przesłony przeciwfiltracyjne, która będzie miała potencjalnie wysoką odporność korozyjną na działanie cieczy agresywnych w gruncie ze względu na brak w składzie cementu portlandzkiego, którego głównym składnikiem jest wrażliwy na korozyjne działanie cieczy klinkier.
Zawiesina twardniejąca będąca przedmiotem wynalazku składa się z 2,6-4,7% wagowych bentonitu sodowego, 13,8-28% wagowych spoiwa w postaci mielonego granulowanego żużla wielkopiecowego, 1-13% wagowych aktywatora reakcji wiązania żużla w postaci fluidalnego popiołu lotnego z węgla brunatnego oraz wody do 100% wagowych. Zawiesinę sporządzono przez zmieszanie składników dozowanych w kolejności podanej powyżej, a czas mieszania wynosił odpowiednio 3 min, 1,5 min. i 1,5 min. Należy zachować proporcje podawanych składników, szczególnie w dolnym zakresie dozowania żużla, gdyż ich przekroczenie w poszczególnych zakresach dozowania zmienia właściwości otrzymanej zawiesiny.
Zawiesina twardniejąca w stanie płynnym prezentuje gęstość objętościową w zakresie 1,183
-1,35 g/cm3, odstój dobowy wody zmierzony w cylindrze o pojemności 1000 ml: 1,0-7,0%, lepkość umowną zmierzona w lejku Marsha: 35-40 s, wytrzymałość strukturalna zawiesiny oznaczona w spirometrze po 1 i 10 min. od pozostawienia w spoczynku wynosi odpowiednio 1,92 Pa/1,44 Pa. Zawiesina twardniejąca po 28 dniach twardnienia prezentuje wytrzymałość na ściskanie w zakresie 0,52-0,85 MPa, wytrzymałość na rozciąganie przy rozłupywaniu w zakresie 0,11-0,12 MPa, przepuszczalność hydrauliczną w zakresie 7,31·10-9-8,09·10-10 m/s oraz maksymalne odkształcenia powstałe w wyniku długotrwałego (ok. 7 dni) działania obciążenia równego 40% faktycznej wytrzymałości na ściskanie wynoszą 0,09 mm. Zawiesina twardniejąca po 120 dniach twardnienia prezentuje wytrzymałość na ściskanie w zakresie 0,75-2,31 MPa, wytrzymałość na rozciąganie przy rozłupywaniu w zakresie 0,15-0,17 MPa, przepuszczalność hydrauliczną w zakresie 2,64·10-9-4,99·10-10 m/s oraz maksymalne odkształcenia powstałe w wyniku długotrwałego (ok. 7 dni) działania obciążenia równego 40% faktycznej wytrzymałości na ściskanie wynoszą 0,125 mm.
Zawiesina twardniejąca bentonitowo-żużlowo-popiołowo-wodna ma potencjalnie wysoką odporność korozyjną ze względu na brak w składzie klinkieru, który jest składnikiem cementu mało odpornym na działanie korozyjne cieczy agresywnych.
Wykonanie zawiesiny twardniejącej z odpadów mineralnych przyczyni się do ograniczenia ilości składowanych odpadów oraz emisji CO2 (gaz cieplarniany) ze względu na wyeliminowanie cementu portlandzkiego ze składu zawiesiny.
Na rynku polskim nie ma norm opisujących właściwości zawiesiny twardniejącej. Jest to materiał wieloskładnikowy, w związku z czym określenie użyteczności zawiesiny wymaga optymalizacji wielokryterialnej. Ze względu na typowe wymagania dotyczące gęstości objętościowej, lepkości, wytrzymałości na ściskanie i przepuszczalności hydraulicznej zawiesiny mogą spełniać stawiane im wymagania lub nie.
P r z y k ł a d I.
Sporządzono zawiesinę twardniejącą o składzie wagowym, przez zmieszanie:
4,7% bentonitu sodowego,
15,4% mielonego żużla wielkopiecowego,
1,2% popiołu fluidalnego z węgla brunatnego,
78,7% wody o następujących parametrach:
PL 212 762 B1
1) zawiesina płynna:
3
- gęstość objętościowa 1,18 g/cm3,
- odstój dobowy wody 1,5%,
- lepkość umowna 40 s.
2) zawiesina stwardniała:
- wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach twardnienia: 0,52 MPa,
- wytrzymałość na rozciąganie przy rozłupywaniu po 28 dniach twardnienia: 0,12 MPa,
- przepuszczalność hydrauliczna po 28 dniach twardnienia: 1,07·10-9 m/s.
P r z y k ł a d II.
W celach porównawczych, w przypadku zmiany ilości popiołu i bentonitu w zawiesinie otrzymujemy materiał o niewystarczającej wytrzymałości na ściskanie oraz przepuszczalności hydraulicznej:
2,0% bentonitu sodowego,
15,4% mielonego żużla wielkopiecowego,
13,0% popiołu fluidalnego z węgla brunatnego, o następujących parametrach:
1) zawiesina płynna:
3
- gęstość objętościowa 1,24 g/cm3,
- odstój dobowy wody 8,5%,
- lepkość umowna 38 s.
2) zawiesina stwardniała:
- wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach twardnienia: 0,37 MPa (min. to 0,50 MPa),
- wytrzymałość na rozciąganie przy rozłupywaniu po 28 dniach twardnienia: 0,09 MPa,
- przepuszczalność hydrauliczna po 28 dniach twardnienia: 1,56 ·10 m/s (min. to 10-8 m/s), lub o zbyt wysokiej lepkości umownej, który to parametr warunkuje możliwość wbudowania zawiesiny do wykopu:
4,'% bentonitu sodowego,
31,0% mielonego żużla wielkopiecowego,
13,0% popiołu fluidalnego z węgla brunatnego, właściwości:
1) zawiesina płynna:
3
- gęstość objętościowa 1,38 g/cm3,
- odstój dobowy wody 2,0%,
- lepkość umowna 46 s.
2) zawiesina stwardniała:
- wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach twardnienia: 2,45 MPa (zakres 0,50-1,0 MPa),
- wytrzymałość na rozciąganie przy rozłupywaniu po 28 dniach twardnienia: 0,31 MPa,
- przepuszczalność hydrauliczna po 28 dniach twardnienia: 4,95d0-10m/s (min. to 10-8 m/s). Zawiesina o tym składzie jest materiałem zbyt mocnym i sztywnym. Z tego względu nie będzie odpowiedniej współpracy z gruntem, przez co nie będzie zachowana szczelność na styku przesłona-grunt, więc konstrukcja wykonana z tego typu zawiesiny nie spełni swojej roli jako przesłona przeciwfiltracyjna.
P r z y k ł a d III.
Porównanie właściwości zawiesiny twardniejącej będącej przedmiotem wynalazku i zawiesiny Mixbent 2:
Parametr Mixbent 2 Zaw. b-ż-p-w
Gęstość objętościowa, g/cm3 1,40-1,55 1,18
Lepkość umowna, s 34-37 40
Odstój dobowy, % <33 1,5
Wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach twardnienia, Mpa >0,5 0,52
Przepuszczalność hydrauliczna po 28 dniach twardnienia, m/s <10 8 109 i maleje
PL 212 762 B1

Claims (1)

  1. Zawiesina twardniejąca do zastosowań w robotach budowlanych zawierająca bentonit, mielony granulowany żużel wielkopiecowy oraz odpadowy popiół lotny z węgla brunatnego oraz wodę, znamienna tym, że składa się z 2,6-4,7% wagowych bentonitu sodowego, 13,8-28% wagowych spoiwa w postaci mielonego granulowanego żużla wielkopiecowego, 1-13% wagowych aktywatora reakcji wiązania żużla w postaci fluidalnego popiołu lotnego z węgla brunatnego oraz wody do 100% wagowych.
PL387420A 2009-03-06 2009-03-06 Zawiesina twardniejąca do zastosowań w robotach budowlanych PL212762B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL387420A PL212762B1 (pl) 2009-03-06 2009-03-06 Zawiesina twardniejąca do zastosowań w robotach budowlanych

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL387420A PL212762B1 (pl) 2009-03-06 2009-03-06 Zawiesina twardniejąca do zastosowań w robotach budowlanych

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL387420A1 PL387420A1 (pl) 2010-09-13
PL212762B1 true PL212762B1 (pl) 2012-11-30

Family

ID=42940895

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL387420A PL212762B1 (pl) 2009-03-06 2009-03-06 Zawiesina twardniejąca do zastosowań w robotach budowlanych

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL212762B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL387420A1 (pl) 2010-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101343167A (zh) 充填密闭材料及其使用方法
KR101638084B1 (ko) 페로니켈 슬래그를 활용한 팽창성 그라우트 조성물
Ahmad et al. Self-compacting concrete with partially substitution of waste marble: a review
KR101636283B1 (ko) 페로니켈 슬래그를 활용한 말뚝 주입재
Eker et al. The study of strength behaviour of zeolite in cemented paste backfill
US20240190770A1 (en) Binder composition comprising fine filler and fine ground granulated blast furnace slag
KR102021116B1 (ko) 압밀 그라우팅 공법용 건조 모르타르 조성물 및 이를 이용한 압밀 그라우팅 공법
US8647431B2 (en) Catalyst composition which is intended for use with pozzolan compositions
CN106554765A (zh) 一种油井水泥无氯防窜早强剂及制备方法和应用
Tian et al. Development and application of novel high‐efficiency composite ultrafine cement grouts for roadway in fractured surrounding rocks
KR101600840B1 (ko) 버텀애쉬를 골재로 활용한 콤팩션 그라우팅(Compaction Grouting) 공법용 속경형 모르타르 조성물
KR20180051840A (ko) 시멘트를 함유하지 않은 무독성 지반 주입재 및 이를 이용한 지반 보강 방
RU2468187C1 (ru) Основа отверждаемого тампонажного раствора
KR101627675B1 (ko) 소일 네일링 공법용 팽창성 그라우트 조성물
KR101341103B1 (ko) 지반 경화용 조성물 및 그것을 포함하는 지반 경화체
JP2022176037A (ja) グラウト材料、グラウトモルタル組成物及び硬化体
Lutze et al. Handbook on fly ash in concrete: Principles of production and use
PL212762B1 (pl) Zawiesina twardniejąca do zastosowań w robotach budowlanych
KR20180028048A (ko) 중금속 용출이 없는 친환경 지반 그라우팅 공법
KR102585612B1 (ko) 친환경 저탄소 지반 그라우트재 조성물
KR101974591B1 (ko) 포인트 기초용 친환경 고기능성 고화재 조성물
KR101602130B1 (ko) 비소성 무기결합재 및 버텀애쉬를 활용한 콤팩션 그라우팅(Compaction Grouting) 공법용 모르타르 조성물
KR20220155783A (ko) 로내 탈황방식 석탄 연소 고칼슘 플라이애시를 활용한 매입말뚝 주입재 조성물
Łączny et al. Carbonised fluidised fly ash (CFFA); A new product for mining engineering purposes (discussion of possible applications)
KR20180096441A (ko) 광산 차수재 조성물