Oddziaływanie chemiczne mieszanki popiołowo-żużlowej na wytrzymałość geowłóknin igłowanych

• Autorzy: Cholewa M.

Warianty tytułu

EN

Chemical influence of an ash-slag mixture on the strenght of stitched geotextiles

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Geosyntetyki, materiały znajdujące szerokie zastosowanie w inżynierii budowlanej i ochronie środowiska posiadają pewne charakterystyczne parametry wyjściowe uzyskiwane podczas badania nowo wytworzonych produktów. Jednak z czasem, na skutek oddziaływania czynników degradujących, wartości te ulegają zmianie. Poznanie zakresu tych zmian umożliwia ulepszenie produktów lub projektowanie konstrukcji z odpowiednim współczynnikiem bezpieczeństwa. Polski przemysł energetyczny wykorzystuje w procesach wytwarzania energii głównie węgiel kamienny i brunatny. Produktami ubocznymi spalania są popioły lotne unoszone przez spaliny i wychwytywane w elektrofiltrach oraz popioło- żużle usuwane z komory paleniskowej. Obecnie mieszanki popiołowożużlowe są cennym gruntem antropogenicznym, używanym do budowy nasypów, gdzie zabudowywuje się również geowłókniny. Celem podjętych badań było ustalenie wpływu chemizmu popioło-żużli na zmianę wybranych parametrów wytrzymałościowych geosyntetyków. Głównym czynnikiem degradującym, który mógłby w okresie prowadzenia badań wpłynąć na strukturę, a przez to na wytrzymałość geowłóknin, jest odczyn pH popiołożużli. Mieszankę pobrano ze składowiska Huty ArcelorMittal Poland S.A. w Krakowie Nowej Hucie, z kilkunastu miejsc osadnika o powierzchni 15 ha z głębokości 0,5 do 2,0 m. Przeprowadzone badania chemiczne wykazały silnie zasadowy odczyn pH, który może destrukcyjnie oddziaływać na strukturę włókien stykającej się geowłókniny, a przez to na parametry wytrzymałościowe wyrobu. Sprawdzenie wytrzymałości na przebicie statyczne próbek wykonano zgodnie z normą PN-EN ISO 12236 i porównano materiał „świeży” z materiałem poddanym działaniu mocno zasadowego pH i czynników atmosferycznych. W badaniach wykorzystano geowłókniny igłowane; dwie wykonane z polipropylenu (PP), dwie z recyklowanych włókien polipropylenu, jedna dwuwarstwowa z włókien odcinkowych syntetycznych PP/PES. W celu realizacji założeń badawczych wybudowano nasyp doświadczalny z mieszanki popiołowo- żużlowej o wysokości 1,0 m, w którym zabudowano geowłókniny. Konstrukcja nasypu zapewniała ochronę geosyntetyków przed oddziaływaniem promieniowania słonecznego i podsiąkaniem wody gruntowej. Próbki zasypano na głębokości 0,5 m pozostawiając je na okres 8 i 24 miesięcy. Naturalne czynniki atmosferyczne mogły oddziaływać bezpośrednio na nasyp. Próbki geowłóknin umieszczono tak, aby obie strony wyrobu były w bezpośrednim kontakcie z mieszanka popiołowo-żużlową z zaznaczeniem górnej powierzchni. Po wydobyciu geowłóknin z nasypu wykonano przebicie statyczne, uzyskane wyniki badań pozwoliły sformułować dwa podstawowe wnioski; – ośmio miesięczny okres zabudowania geowłóknin w nasypie nie wpłynął istotnie na ich wytrzymałość na przebicie. Nie zanotowano dla żadnego z typów geowłóknin zmniejszenia wartości siły przebijającej, –po okresie 24 miesięcy zabudowania w nasypie z mieszanki popiołowożużlowej geowłókniny GRK 151 i 401 z włókien polipropylenowych utraciły 15-16% wytrzymałości na przebicie statyczne. Geowłókniny R 404, 1024 i Terrafix z recyklowanych włókien polipropylenu utraciły natomiast 17-19% wytrzymałości.

EN

Geosynthetics, materials that are broadly used in civil engineering and environmental protection, have certain initial characteristics, which are obtained while testing new products. However, with time, these values change as a result of the influence of degrading factors. Getting to know the scope of these changes enables improving products or designing structures with the appropriate safety factor. Power industry in Poland uses mainly hard and brown coal in processes of energy generation. Fly ashes raised by the exhaust fumes and separated by electrofilters and ash-slag removed from furnace chamber are combustion byproducts. Nowadays, the ash-slag mixtures are valuable anthropogenic soils, used for building embankments, where the geotextiles are also built in. The taken up research aimed at the determination of the influence of the ash-slag chemistry on the changes of chosen strength parameters of geotextiles. The main degrading agent in the period of the research, which could influence the structure and thus the strength of geotextiles, was pH of the ash-slag. The mixture was taken from the dumping ground of the Steelworks Arcelor Mittal Poland S.A. in Kraków, from several places of the holding pond of the surface of 15 ha, from depths 0.5 to 2.0 m. The carried out chemical tests revealed strongly alkaline pH, which can destructively influence the structure of fibres of the adhering geotextile, and as a result the strength parameters of the product. The static punch strength of the samples prepared according to the standard PN-EN ISO 12236 was checked, and the “fresh” material was compared with the one subjected to the strongly alkaline reaction and the atmospheric factors. Stitched geotextiles were used for the tests, two of them made of polypropylene (PP), two – of recycled fibres of polypropylene and one – two-ply, made of synthetic staple fibres PP/PES. To execute the research assumptions, a 1.0 m high experimental embankment was built up of the ash-slag mixture, in which the geotextiles were built in. The structure of the embankment ensured protection of the geosynthetics from the solar radiation and permeating groundwater. The samples were buried at the depth of 0.5 m and left for 8 and 24 months. Natural atmospheric factors could directly influence the embankment. Samples of geotextiles were placed in a way so that both sides of the product were in a direct contact with the ash-slag mixture, and the upper surface was marked. After getting out the geotextiles from the embankment, they were subjected to the static puncture and the obtained test results allowed to make two basic conclusions: – 8-months period of resting the geotextiles in the embankment did not essentially influenced their puncture strength. For none of types of the geotextiles were noticed any decrease of the value of the puncture force. After 24 months of resting in the embankment made of the ash-slag mixture, the geotextiles GRK 151 and 401 made of the polypropylene fibres lost 15–16% of their puncture strength. The geotextiles R 404, 1024 and Terrafix made of the recycled polypropylene fibres lost 17–19% of their puncture strength.

Słowa kluczowe

PL

nasypy; mieszanki popiolowo-zuzlowe; sklad chemiczny; oddzialywania chemiczne; geosyntetyki; geowlokniny; wytrzymalosc

• Wydawca: -
• Czasopismo: Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich
• Rocznik: 2012
• Numer: 3/IV
• Opis fizyczny: s.167-177,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Cholewa M.

• Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, al.A.Mickiewicza 24/28, 30-059 Kraków

Bibliografia

• Bartkowiak E. Geowłókniny igłowane o właściwościach drenażowych i ochronnych. Konferencja Naukowo-Techniczna. Ustroń 2001, s. 92-101.
• Bartkowiak E., Malkiewicz J. Parametry i właściwości użytkowe geowłóknin igłowanych wytwarzanych z włókien odcinkowych na tle właściwości innych geotekstyliów [w:] Geosyntetyki i worzywa sztuczne w geotechnice i budownictwie inżynieryjnym. Materiały konferencji naukowo- technicznej. Częstochowa, 11–13 marca 2006 r. Częstochowskie Wydawnictwo Archidiecezjalne Regina Poloniae. Częstochowa 2006, s. 19–26.
• Bolt A. Sterpejkowicz-Wersocki W. Trwałość geosyntetyków z uwzględnieniem zagadnień filtracji [w:] Geosyntetyki i tworzywa sztuczne w geotechnice i budownictwie inżynieryjnym. Materiały konferencji naukowo-technicznej. Częstochowa, 11–13 marca 2006 r. Częstochowskie Wydawnictwo Archidiecezjalne Regina Poloniae. Częstochowa 2006, s. 43–50.
• Chodyński A. Trwałości surowców stosowanych w geosyntetykach [w:] VIII Konferencja Naukowo-Techniczna: Szkoła metod projektowania obiektów inżynierskich z zastosowaniem geosyntetyków. Ustroń 2002, s. 65–78.
• Maślanka K., Pielichowski J. Geosyntetyki w inżynierii i ochronie środowiska. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne TEZA. Kraków 2006, 141 ss.
• NAUE – Materiały informacyjne firmy Naue GmbH&Co.KG, Wartturmstraße1 32312, Lübbecke, Germany.
• Pawlikowski M., Mglej R. Badania mineralogiczne procesu starzenia się geosyntetyków stosowanych w obiektach inżynierskich [w:] Geosyntetyki i tworzywa sztuczne w geotechnice i budownictwie inżynieryjnym. Materiały konferencji naukowo-technicznej. Częstochowa, 11– 13 marca 2006 r. Częstochowskie Wydawnictwo Archidiecezjalne Regina Poloniae. Częstochowa 2006, s. 193–202.
• PN-B-02481:1998 Geotechnika — Terminologia podstawowa, symbole literowe i jednostki miar.
• PN-EN 13251:2002/A1:2006 Geotekstylia i wyroby pokrewne — Właściwości wymagane w odniesieniu do wyrobów stosowanych w robotach ziemnych, fundamentowaniu i konstrukcjach oporowych.
• PN-EN ISO 12236:2007 Geosyntetyki – Badanie statycznego przebicia (metoda CBR).
• PN-EN ISO 14688-1:2006 Badania geotechniczne — Oznaczanie i klasyfikowanie gruntów — Część 1: Oznaczanie i opis.
• PN-EN ISO 14688-2:2006 Badania geotechniczne — Oznaczanie i klasyfikowanie gruntów — Część 2: Zasady klasyfikowania.
• PKN-CEN ISO/TS 17892-4:2009 Badania geotechniczne — Badania laboratoryjne gruntów — Część 4: Oznaczanie składu granulometrycznego.
• Rosik-Dulewska Cz. Podstawy gospodarki odpadami. Wydawnictwo Ekoinżynieria. Lublin 1999, 302 ss.
• Sawicki A., Kulczykowski M., Bogdanowicz U., Kazimierowicz–Frankowska K. Geosyntetyki w inżynierii lądowej i wodnej. Inżynieria i Budownictwo 1996, nr 11, s. 617–620.
• Wesolowski A., Krzywosz Z., Brandyk T. Geosyntetyki w konstrukcjach inżynierskich. Wydawnictwo SGGW. Warszawa 2000, 231 ss.