Odporność filtracyjna zawiesin twardniejących z popiołami fluidalnymi w warunkach agresji chemicznej

W Polsce prawie cała energetyka zawodowa bazuje na spalaniu paliw stałych. Spalanie węgla kamiennego lub brunatnego corocznie generuje miliony ton ubocznych produktów spalania (UPS). Część z nich jest wykorzystywana gospodarczo,lecz duża ilość musi być składowana na przepełnionych składowiskach. Od kilkunastu lat rozwijana jest technika spalania paliw stałych w paleniskach z cyrkulacyjną warstwą fluidalną, zwykle w skojarzeniu z odsiarczaniem spalin. Nowa technologia spalania zapewnia m.in. obniżenie emisji szkodliwych związków do atmosfery. Ilość odpadów powstających ze spalania fluidalnego w Polsce w ciągu ostatnich lat znacząco wzrosła. Niższa temperatura spalania i dodatek sorbentu powodują, że popioły otrzymywane z kotłów fluidalnych są trudne do wykorzystania w technologii cementu i betonu, m.in. ze względu na ich wysoką wodożądność, zawartość wolnego wapna i znaczących ilości związków siarki. Ponadto popioły fluidalne charakteryzują się znaczną zmiennością właściwości, na co składa się współspalanie paliw innych niż węgiel oraz łączenie spalania z procesem odsiarczania. Poszukując nowych sposobów wykorzystania tego rodzaju odpadu, podjęto badania nad możliwością ich dodawania do zawiesin twardniejących. Zawiesina twardniejąca to materiał wielofazowy, różniący się znacząco od zapraw i betonów cementowych zarówno składem, jak i właściwościami (w stanie płynnym oraz po stwardnieniu). Przeważająca ilość wody, obecność bentonitu, spoiwa (np. cementu), a także dodatków mineralnych (np. uboczne produkty spalania) powodują, iż zawiesina twardniejąca po związaniu spoiwa wykazuje cechy materiału konstrukcyjnego, odpowiednio wytrzymałego i wodoszczelnego, np. na przesłony przeciwfiltracyjne. Jednak wzajemna interakcja pomiędzy składnikami powoduje odmienne zachowanie w warunkach korozyjnych stwardniałej zawiesinyw stosunku do znanych, opisanych modeli zachowań zapraw lub betonów.Skomplikowana natura przemian chemicznych zachodzących w mineralnych materiałach wiążących oraz właściwości popiołów fluidalnych sprawiają, że ich dodatek do zawiesin twardniejących wymaga głębszego rozpoznania. Szczególnym wyzwaniem jest rozpoznanie właściwości zawiesin twardniejących z popiołami fluidalnymi, które pracują w warunkach agresywności chemicznej środowiska wodno-gruntowego, co ma miejsce w przesłonach przeciwfiltracyjnych wykonywanych w obiektach ochrony środowiska (składowiska odpadów, ochronaujęć wód podziemnych przed zanieczyszczeniem itp.). Miarą szczelności zawiesin twardniejących jest ich przepuszczalność hydrauliczna. Warunkuje ją przede wszystkim struktura porowatości oraz właściwości filtrującego medium. Oprócz temperatury i cech fizycznych cieczy (lepkość, gęstość) ważne są także jej właściwości chemiczne, a zwłaszcza zdolność wchodzenia w reakcje ze składnikami zawiesiny (przemiany korozyjne). Przemiany te mogą znacząco zmieniać strukturę materiału i jego właściwości, w tym przepuszczalność hydrauliczną. Ma to szczególne znaczenie, gdy przesłony przeciwfiltracyjne służą do separacji wód podziemnych od źródeł zanieczyszczenia. W prezentowanej monografii podjęto zagadnienie odporności filtracyjnej zawiesin twardniejących z dodatkiem dwóch rodzajów popiołów fluidalnych: ze spalania węgla kamiennego oraz brunatnego, w warunkach agresji chemicznej. Biorąc pod uwagę powyższe przesłanki, badano zachowanie się zawiesin twardniejących z dodatkiem popiołów ze spalania fluidalnego w warunkach korozyjnych względem stosowanego spoiwa, przy czym kontakt z agresywnymi cieczami zapewniono przez wymuszenie ich filtracji w porowatej strukturze materiału.