Fly ashes from the combustion of lignite as additive to the cement slurry used in the work of filling voids in the rock mass

Abstract

W Polsce podstawowym źródłem energii elektrycznej i cieplnej jest nadal węgiel kamienny i brunatny. Podczas procesu spalania węgli powstają duże ilości produktów ubocznych, m.in.: popioły lotne, żużle paleniskowe oraz dostające się do atmosfery szkodliwe związki chemiczne w postaci gazu (CO2, NOx, związki siarki). Popioły lotne, z uwagi na swoją dużą miałkość (zbliżoną do cementu), skład chemiczny i fazowy oraz reaktywność, znalazły szerokie zastosowanie w rozwiązaniach technologicznych, m.in.: w produkcji cementu zwykłego, masywnego, hydrotechnicznego oraz cementów nowej generacji. Stosowanie odpowiedniego dodatku popiołów lotnych ma pozytywny wpływ na właściwości świeżego i stwardniałego betonu, a także umożliwia proekologiczne i ekonomiczne wytworzenie mieszanki cementowej. Eksploatacja bogactw naturalnych Ziemi związana jest z wykonywaniem na różnych głębokościach wyrobisk górniczych. Po pewnym czasie pułap wyrobiska ulega załamaniu, co pociąga za sobą obsunięcie się górnych warstw i wytworzenie się na powierzchni ziemi zagłębienia, tzw. niecki lub zapadliska. Taki rozwój sytuacji, wymusza potrzebę wzmacniania podłoża oraz uszczelniania górotworu. Aby zminimalizować ryzyko związane z problemami geotechnicznymi na terenach pogórniczych, należy stosować takie rozwiązania inżynierskie, które w sposób uniwersalny, ekonomiczny oraz wydajny poprawią nośność gruntów. Prowadzi to do rozwoju badań nad nowymi recepturami cementu stosowanego podczas prac geoinżynieryjnych, zwłaszcza na terenach górniczych. Co więcej, wymagania ekonomiczne zmuszają inżynierów do stosowania tańszych rozwiązań techniczno- technologicznych przy jednoczesnym zachowaniu właściwości wytrzymałościowych. Przykładem takiego rozwiązania jest użycie odpowiednich dodatków do receptur zaczynów uszczelniających, które zmniejszają całkowity jednostkowy koszt zabiegu.The main energy source in Poland is still hard coal and lignite. The coal combustion process produces large quantities of by-products, e.g. fly ashes, slag furnace and harmful chemical gases (CO2, NOx, sulfur compounds) which enter the atmosphere. Fly ashes, due to their being fine grained (cement-like), chemical and phase compound and reactivity, have also been widely used in various technological solutions e.g. in the production of ordinary cement, hydro-technical cement and the new generation of cements. The adequate amount of fly ashes additive has a positive effect on fresh and hardened cement slurry properties. What is more, it allows for the pro-ecological and economic production of cement mix The exploitation of natural resources is connected with performance mining excavations at different depths. After a certain period of time, those voids break down which, in turn, leads to the slip of upper layers and the so-called landslides forming on the surface. This situation imposes the necessity of basis and sealing rock mass reinforcement. To minimize the risk connected to geotechnical problems on the mining areas, there is a need to use engineering solutions which could improve soil bearing in a universal, economical and efficient way. This leads to the development of new cement slurry recipes used during geoengineering works, especially in the mining areas. Moreover, economic requirements are forcing engineers to use less expensive technical and technological solutions simultaneously maintaining strength properties. An example of such a solution is to use suitable additives to cement slurry which could reduce the total unit cost of the treatment