PL241896B1 - Zawiesina twardniejąca na bazie fosfogipsu do zastosowań w budownictwie hydrotechnicznym i sposób jej wytwarzania - Google Patents

Zawiesina twardniejąca na bazie fosfogipsu do zastosowań w budownictwie hydrotechnicznym i sposób jej wytwarzania Download PDF

Info

Publication number
PL241896B1
PL241896B1 PL432018A PL43201819A PL241896B1 PL 241896 B1 PL241896 B1 PL 241896B1 PL 432018 A PL432018 A PL 432018A PL 43201819 A PL43201819 A PL 43201819A PL 241896 B1 PL241896 B1 PL 241896B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
phosphogypsum
weight
hardening
suspension
water
Prior art date
Application number
PL432018A
Other languages
English (en)
Other versions
PL432018A1 (pl
Inventor
Joanna Rycharska
Paweł Kalbarczyk
Maciej Motrenko
Halina Polkowska-Motrenko
Original Assignee
Inst Chemii I Techniki Jadrowej
Instytut Tech Przyrodniczy
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 Inst Chemii I Techniki Jadrowej, Instytut Tech Przyrodniczy filed Critical Inst Chemii I Techniki Jadrowej
Priority to PL432018A priority Critical patent/PL241896B1/pl
Publication of PL432018A1 publication Critical patent/PL432018A1/pl
Publication of PL241896B1 publication Critical patent/PL241896B1/pl

Links

Landscapes

  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest zawiesina twardniejąca na bazie fosfogipsu i sposób jej wytwarzania. Zawiesina zawiera 1 — 5% wagowych bentonitu korzystnie sodowego  7 — 15% wagowych wapna korzystnie hydratyzowanego 10 — 20% wagowych cementu, 20 — 30% wagowych mielonego fosfogipsu korzystnie o uziarnieniu < 0,25 mm i pH = 4 oraz wodę do 100%  wagowych. Zawiesina w stanie płynnym i po stwardnieniu ma właściwości wymagane dla zawiesin stosowanych do wykonywania przegród przeciwfiltracyjnych w podłożu gruntowym.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest zawiesina twardniejąca na bazie fosfogipsu i sposób jej wytwarzania. Zawiesina twardniejąca jest przeznaczona do zastosowań w budownictwie hydrotechnicznym, zwłaszcza do wykonywania przegród przeciwfiltracyjnych: w podłożu urządzeń wodno-melioracyjnych, w korpusie i podłożu nasypów stanowiących wały przeciwpowodziowe, obwałowania zbiorników, obwałowania i groble stawów rybnych oraz doprowadzalników, oraz w ramach części podziemnych innych zbliżonych konstrukcji budowlanych.
Zawiesina twardniejąca to ciecz tiksotropowa, utrzymująca w stanie stateczności wykop wąskoprzestrzenny lub otwór głębiony w gruncie, a następnie wiążąca i przechodząca w ciało stałe (Rafalski L, Właściwości i zastosowanie zawiesin twardniejących, Studia i materiały, z. 43, IBDiM, Warszawa, 1995). Po stwardnieniu zawiesina nabiera właściwości materiału konstrukcyjnego.
Parametry zawiesin dobiera się zależnie od metody wykonywania przegród przeciwfiltracyjnych oraz od przyjętych założeń projektowych (Borys M., Rycharska J., Parametry zawiesin twardniejących stosowanych do wykonywania przegród przeciwfiltracyjnych w walach przeciwpowodziowych. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, t. 6, z. 1, s. 47-56, 2006). Dla zawiesin twardniejących stosowanych do budowy przegród przeciwfiltracyjnych w wałach przeciwpowodziowych przyjmuje się, że współczynnik filtracji w czystej zawiesinie po 28 dobach dojrzewania próbki nie powinien być większy niż 1 χ 10-8 m/s, a wytrzymałość na ściskanie jednoosiowe powinna wynosić co najmniej 0,5 MPa. Wytrzymałość materiału po 28 dobach w przegrodach przeciwfiltracyjnych wykonanych metodą wibracyjną lub szczeliny kopanej nie powinna przekraczać 1,5 MPa. Wytrzymałość zawiesiny powinna być tak dobrana na etapie projektowania, aby przegroda elastycznie pracowała z odkształcającym się gruntem, co jest szczególnie ważne przy maksymalnych obciążeniach, np. w trakcie ekstremalnych stanów wód. Przegrody wykonane ze sztywnych materiałów po przekroczeniu naprężeń granicznych ulegają zniszczeniu i tracą szczelność.
W stanie techniki (Kledyński Z., Falaciński P., Machowska A., Odpadowe materiały mineralne w przegrodach przeciwfiltracyjnych, Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne, nr 6, s. 68-73, 2007; Opis patentowy PL 212762 B1; Falaciński P., Szarek Ł., Popiół z termicznego przekształcania komunalnych osadów ściekowych jako składnik zawiesin twardniejących, Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury, T. XXXIV, z. 64, s. 49-66, 2017) znane są zawiesiny twardniejące:
- cementowo-bentonitowo-wodne,
- cementowo-bentonitowo-wodne z domieszkami chemicznymi,
- cementowo-bentonitowo-wodne z dodatkami, takimi jak: piasek, popiół z węgla kamiennego, popiół fluidalny z węgla kamiennego lub brunatnego, popiół z termicznego przekształcania komunalnych osadów ściekowych, żużel wielkopiecowy,
- bentonitowo-wodne z dodatkami, takimi jak: popiół z węgla brunatnego, popiół z węgla kamiennego, wapno,
- bentonitowo-żużlowo-popiołowo-wodne,
- cementowo-bentonitowo-wodne z dodatkami, tzw. mieszanki firmowe.
Znane są także zawiesiny twardniejące zawierające wodę, bentonit lub attapulgit, oraz cement portlandzki lub cement żużlowy, z publikacji: Andromalos K., Fisher M. Design and Control of Slurry Wall Backfill Mixes for Groundwater Containment, Proceedings Of International Containment & Remediation Technology Conference and Exhibition, 10-13 June 2001, Orlando, Florida, www.containment.fsu.edu z września 2019 r. oraz ze zgłoszenia wynalazku US 4726713 A.
Z opisu patentu US 4095988 A znana jest samoutwardzalna zawiesina zawierająca wodę, cement, bentonit i wapno hydrauliczne, a także stabilizatory, regulatory wiązania, plastyfikatory.
W Chinach opracowano bazujący na fosfogipsie wodoodporny materiał konstrukcyjny do budowy zapór (Opis patentowy CN 106007610 A), zawierający w składzie także popiół lotny, cement, wapno palone i bentonit. Materiał nie spełnia zasadniczych wymagań w zakresie właściwości stawianych zawiesinom twardniejącym do budowy przegród przeciwfiltracyjnych w podłożu gruntowym - m.in. charakteryzuje się zbyt wysokim współczynnikiem filtracji (wynoszącym po 15 dniach twardnienia od 1,3 χ 10-6 do 4,6 χ 10-6) i zbyt dużą wytrzymałością (po 14 dniach twardnienia: 12,5-17,5 MPa).
Fosfogips stanowi odpad z produkcji kwasu fosforowego. Do chwili obecnej na świecie wytworzono ok. 4 mld Mg fosfogipsu, z czego 70-90% zdeponowano na składowiskach. W Polsce jest składowanych ok. 110 mln Mg tego odpadu. Szacuje się, że co roku na świecie przybywa 100-280 mln Mg fosfogipsu, w Polsce - 2 mln Mg. Problemy związane z składowaniem tak dużych ilości tego odpadu
PL 241 896 B1 mogą spowodować konieczność ograniczenia lub całkowitego wstrzymania produkcji kwasu fosforowego. Zagospodarowanie fosfogipsu jest problematyczne ze względu na obecne w nim zanieczyszczenia, a jego oczyszczanie jest energochłonne i wiąże się z produkcją znacznych ilości ścieków oraz jeszcze bardziej uciążliwych odpadów.
Na świecie fosfogips jest zagospodarowywany w ok. 14%. Znalazł on zastosowanie w rolnictwie, bezpośrednio jako nawóz mineralny lub jako składnik nawozów.
Z opisu patentowego PL 230343 B1 znany jest sposób utylizacji fosfogipsów do wytwarzania kompozytu poliuretanowego zawierającego fosfogips, również fosfogips wymieszany z popiołami paleniskowymi i pyłami z kotłów oraz żużlem, dodatek granulatu z gumy, zwłaszcza z odpadów opon samochodowych oraz poliuretanu, przeznaczonego do zastosowań w hydrobudownictwie do budowy wałów przeciwpowodziowych, umocnień nadbrzeży, a także jako elementów bezpieczeństwa ruchu drogowego.
W ostatnich latach ukazało się wiele prac świadczących o zainteresowaniu możliwościami utylizacji fosfogipsów. Podsumowanie tych prac można znaleźć w artykule B. Cichy i H. Jaroszek, Zarządzanie odpadem fosfogipsowym w Polsce i na świecie, Przemysł Chemiczny, 2013, 92, 7, 1336-1340. Przedstawiono w nim przegląd 65 publikacji w zdecydowanej większości dotyczących zastosowań fosfogipsu w Polsce i na świecie oraz określono kierunki odzysku fosfogipsu w Polsce. Jednym z wniosków jest stwierdzenie, że zbyt mało uwagi poświęcono wykorzystaniu fosfogipsu w aspekcie ochrony środowiska. Żadne z opisanych w artykule zastosowań nie dotyczy budownictwa hydrotechnicznego.
Biorąc pod uwagę duże ilości fosfogipsu składowanego na hałdach oraz corocznie wytwarzanego na świecie, dotychczas podejmowane próby jego zagospodarowania są niewystarczające. Stąd istnieje potrzeba poszukiwania nowych rozwiązań w zakresie wykorzystania tego odpadu.
Nieoczekiwanie okazało się, że możliwe jest otrzymanie zawiesiny twardniejącej z użyciem odpadowego mielonego fosfogipsu z przeznaczeniem na przegrody przeciwfiltracyjne. Przegrody te są stosowane jako elementy nowo wznoszonych budowli lub w remontach istniejących obiektów h ydrotechnicznych, a także coraz częściej w ochronie wód podziemnych przed zanieczyszczeniem.
Istotą wynalazku jest zawiesina twardniejąca do zastosowań w budownictwie hydrotechnicznym zawierająca 1-5% wagowych bentonitu sodowego, 7-15% wagowych wapna, korzystnie hydratyzowanego, 10-20% wagowych cementu, 20-30% wagowych mielonego fosfogipsu o uziarnieniu < 0,25 mm i pH = 4 oraz wodę do 100% wagowych.
Istotą wynalazku jest również sposób wytwarzania zawiesiny twardniejącej do zastosowań w budownictwie hydrotechnicznym, na bazie fosfogipsu, charakteryzujący się tym, że w pierwszej kolejności bentonit sodowy w ilości 1 -5% wag. miesza się z wodą w celu aktywacji bentonitu, korzystnie przez 5-10 minut, korzystnie z prędkością 1200 obrotów na minutę. Następnie do uzyskanej mieszaniny dodaje się wapno w ilości 7-15% wag., cement w ilości 10-20% wag., fosfogips w ilości 20-30% wag. i całość miesza się do uzyskania jednorodnej zawiesiny twardniejącej, korzystnie przez 10-20 minut, korzystnie z prędkością 1200 obrotów na minutę. Fosfogips przed dodaniem do mieszaniny poddaje się wysuszeniu na powietrzu i ewentualnie zobojętnieniu do pH = 4 (oznaczonego zgodnie z normą PN-ISO 10390:1997) przez dodanie obliczonej ilości wapna palonego. Wodę dodaję się w ilości uzupełniającej.
Korzystnie, gdy do sporządzenia zawiesiny stosuje się bentonit sodowy w ilości 1-5% wagowych, wapno hydratyzowane 7-15% wagowych, cement 10-20% wagowych, mielony fosfogips o uziarnieniu < 0,25 mm w ilości 20-30% wagowych oraz wodę w ilości uzupełniającej 100% wagowych.
Zawiesina w stanie płynnym i po stwardnieniu wykazuje właściwości wymagane dla zawiesin stosowanych do wykonywania przesłon przeciwfiltracyjnych w budownictwie hydrotechnicznym. Jako ciecz tiksotropowa może utrzymywać w stanie stateczności wykop wąskoprzestrzenny lub otwór głębiony w gruncie, a następnie wiązać i przechodzić w ciało stałe.
Zaletą wynalazku jest wykorzystanie odpadowego fosfogipsu bez wstępnej obróbki jako głównego suchego składnika zawiesiny twardniejącej, który jest przed użyciem zobojętniany do pH = 4. Z zastosowań i badań nie są znane zawiesiny twardniejące zawierające odpadowy fosfogips, nadające się do wykonywania przegród przeciwfiltracyjnych. Fosfogips stanowi ponad 40% składników stałych zawiesiny twardniejącej.
Wynalazek umożliwia gospodarcze wykorzystanie fosfogipsów, będących uciążliwym odpadem przemysłowym z produkcji kwasu fosforowego, a tym samym ograniczenie ilości składowanych odpadów.
PL 241 896 B1
Przykład I
Do 51,2% wagowych wody dodano 1,0% wagowych bentonitu sodowego i mieszano przez 10 minut mieszarką szybkoobrotową z prędkością 1200 obrotów na minutę. Następnie do uzyskanego roztworu dodano pozostałe składniki, tj. 11,2% wagowych wapna hydratyzowanego palonego, 14,6% wagowych cementu CEM II oraz 22,0% wagowych fosfogipsu, przy czym fosfogips przed dodaniem do roztworu poddano wysuszeniu na powietrzu, po czym został on zobojętniony do pH = 4 (oznaczonego zgodnie z normą PN-ISO 10390:1997) przez dodanie obliczonej ilości wapna palonego i wymieszanie, a następnie poddano go zmieleniu do uzyskania uziarnienia < 0,25 mm. Zawiesinę mieszano przez 20 minut z prędkością 1200 obrotów na minutę. Następnie zawiesinę wlano do formy i utwardzano w temperaturze pokojowej przez 28 dni, z czego 14 dni pod wodą i kolejne 14 dni na powietrzu.
Otrzymano zawiesinę o właściwościach:
w stanie płynnym:
- gęstość objętościowa 1,40 g/cm3,
- odstój dobowy wody 4,0%,
- lepkość umowna 47 s, w stanie stałym po 28 dniach twardnienia:
- wytrzymałość na ściskanie jednoosiowe: 0,97 MPa,
- współczynnik filtracji: 2,66 χ 10-9 m/s.

Claims (4)

1. Zawiesina twardniejąca do zastosowań w budownictwie hydrotechnicznym, na bazie fosfogipsu, znamienna tym, że zawiera 1-5% wagowych bentonitu sodowego, 7-15% wagowych wapna, 10-20% wagowych cementu, 20-30% wagowych mielonego fosfogipsu o uziarnieniu < 0,25 mm i pH = 4 oraz wodę do 100% wagowych.
2. Zawiesina według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera wapno hydratyzowane.
3. Sposób wytwarzania zawiesiny twardniejącej do zastosowań w budownictwie hydrotechnicznym z zastosowaniem fosfogipsu, znamienny tym, że bentonit sodowy w ilości 1-5% wag. miesza się z wodą, korzystnie przez 5-10 minut, korzystnie z prędkością 1200 obrotów na minutę, następnie do tak uzyskanej mieszaniny dodaje się wapno w ilości 7%-15% wag., cement 10%-20% wag., mielony fosfogips 20%-30% wag. i całość miesza się do uzyskania jednorodnej zawiesiny, korzystnie przez 10-20 minut, korzystnie z prędkością 1200 obrotów na minutę, przy czym fosfogips przed dodaniem do mieszaniny poddaje się wysuszeniu i ewentualnie zobojętnieniu do pH = 4 przez dodanie wapna, a ponadto poddaje się go zmieleniu.
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że wysuszony fosfogips przed dodaniem do mieszaniny poddaje się zmieleniu do uzyskania uziarnienia < 0,25 mm.
PL432018A 2019-11-29 2019-11-29 Zawiesina twardniejąca na bazie fosfogipsu do zastosowań w budownictwie hydrotechnicznym i sposób jej wytwarzania PL241896B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL432018A PL241896B1 (pl) 2019-11-29 2019-11-29 Zawiesina twardniejąca na bazie fosfogipsu do zastosowań w budownictwie hydrotechnicznym i sposób jej wytwarzania

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL432018A PL241896B1 (pl) 2019-11-29 2019-11-29 Zawiesina twardniejąca na bazie fosfogipsu do zastosowań w budownictwie hydrotechnicznym i sposób jej wytwarzania

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL432018A1 PL432018A1 (pl) 2021-05-31
PL241896B1 true PL241896B1 (pl) 2022-12-19

Family

ID=76133090

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL432018A PL241896B1 (pl) 2019-11-29 2019-11-29 Zawiesina twardniejąca na bazie fosfogipsu do zastosowań w budownictwie hydrotechnicznym i sposób jej wytwarzania

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL241896B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL432018A1 (pl) 2021-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102344813B (zh) 一种用于固化海相软弱土的固化剂
EP1720809B1 (en) Construction material based upon a sludge or sludged waste material
US20080179253A1 (en) Porous Particulate Material For Fluid Treatment, Cementitious Composition and Method of Manufacture Thereof
CN101607812B (zh) 一种高水泥浆复合固化剂
Zulkifley et al. A review of the stabilization of tropical lowland peats
Priyadharshini et al. Reuse potential of stabilized excavation soil as fine aggregate in cement mortar
CN102153326A (zh) 一种软土固化剂及应用
RU2627772C2 (ru) Композиция катализатора, которая предназначена для использования с композициями пуццоланов
CN101672037A (zh) 一种拜耳法赤泥固化筑坝和堆存方法
Liu et al. Water resistance and hydration mechanism of phosphogypsum cemented paste backfill under composite curing agent modification
CN106939165A (zh) 一种土体硬化剂和其制备方法及其喷浆方法
JP2002121552A (ja) 含水土壌用固化剤及びそれを用いた含水土壌の固化方法
Singh et al. Utilization of coal and biomass ash
KR101666074B1 (ko) 고함수비의 점성준설토를 이용하여 준설과 동시에 급속부지 조성이 가능하도록 하는 급속부지 조성처리시스템 및 이를 이용한 급속부지 조성방법
KR100497422B1 (ko) 해양수산폐기물과 산업폐기물을 이용한 함수연약토의지반개량형 고화재의 조성물 및 그 제조방법
PL241896B1 (pl) Zawiesina twardniejąca na bazie fosfogipsu do zastosowań w budownictwie hydrotechnicznym i sposób jej wytwarzania
KR102779695B1 (ko) 친환경 다기능 무기계 토양개량 고화재
CN115140995B (zh) 一种胶结料、模袋混凝土及其制备与应用
KR100773991B1 (ko) 준설토 고화처리 방법
CN107162516B (zh) 一种用于固化处理废弃泥浆的固化剂及其应用方法
DE10332249B4 (de) Verfahren zur Herstellung von Bodenverfüllmassen, nach dem Verfahren hergestellte Bodenverfüllmasse und deren Verwendung
JP2002029812A (ja) 人工ゼオライト利用によるセメント系固化土における重金属溶出量を低減させる方法
KR102242173B1 (ko) 현장토를 사용하는 친환경성 다용도 유동화토 조성물
KR20060136325A (ko) 준설토 고화처리 방법
Safhi et al. Reuse of dredged materials as filler, fine, and lightweight aggregates in cementitious matrix