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

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.

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.