univerza v ljubljani fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, jamova 2, ljubljana
DESCRIPTION
Sintetične sadre ( gipsi ) Obnašanje pri zgoščanju in stabilnost na odlagališčih - slovenske izkušnje doc.dr. Ana Petkovšek. Univerza v Ljubljani Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, Jamova 2, Ljubljana. Inženjerstvo okoliša 2012, Geotehnički fakultet Varaždin 9. in 10. 5.2012. Vsebina. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Univerza v Ljubljani Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, Jamova 2, Ljubljana
Sintetične sadre (gipsi)Sintetične sadre (gipsi)
Obnašanje pri zgoščanju in stabilnost na odlagališčih - slovenske izkušnje
doc.dr. Ana Petkovšek
Inženjerstvo okoliša 2012, Geotehnički fakultet Varaždin 9. in 10. 5.2012
VsebinaVsebina
1.1. Naravna/sintetična sadraNaravna/sintetična sadra
2.2. Fizikalne lastnosti sintetičnih saderFizikalne lastnosti sintetičnih sader
3.3. Kaj se dogaja v odlagališčih sadreKaj se dogaja v odlagališčih sadre
4.4. Raziskave v SlovenijiRaziskave v Sloveniji
5.5. ZaključkiZaključki
2
Naravna/sintetična sadraNaravna/sintetična sadra
Naravna sadra
Sadra (CaSO4 x 2H2O) v naravi pogost sulfatni mineral,
lahko nastopa skupaj z anhidritom (CaSO4) in drugimi solmi
Po nastanku:- sedimentnega izvora- vulkanskega izvora- produkt razpada sulfidnih
mineralov v karbonatih
Sintetična sadra
Po nastanku:
H2SO4 + H2O+CaCO3 CaSO4x2H2O + CO2 in/ali
H2SO4 + Ca(OH)2 CaSO4x2H2O
Dva glavna vira:− Energetski objekti: energetska
sadra, FGD gypsum − Industrija - kemična sadra:
fosforna, titanska, steklarska, uranska, organo (citronska, …)
Naravna sadra - odlično gradivoNaravna sadra - odlično gradivo
V naravi: prozoren kristal, drobno zrnat alabaster (Volterra), puščavska roža, v metrskih skladih ali mikronskih kristalih
Edinstvena lastnost
Velika uporaba: v gradbeništvu, kmetijstvu, medicini, filmu
http://www.google.si/search?q=selenit&hl=sl&rlz=1W1ADFA_enSI459
1
3 P- pirit, S- sadra
1
1
1
P
S
4
Sintetična sadra
Suspenzija/(slurry) Filtrski kolač (filter cake)
5
Nevezljiv (nekoheziven)
Vezljiv (koheziven), dvojna poroznost
Naravna sadra v geotehniki– Naravna sadra v geotehniki– potencialna nevarnostpotencialna nevarnost
− Nabrekanje (CaSO4 CaSO4 x 2H2O; Alonso et all, 2007)
− Sulfatni napad v betonu in stabiliziranih zemljinah− Progresivni razpad – deterioracija kamnin− Pokanje in nastajanje mehurjev v asfaltu− Druge škodljive reakcije zaradi izločanja sulfatov iz
porne vode (obloge v drenažnih in kanalizacijskih ceveh)
6
Veliko oblik sulfatnega “napada”Veliko oblik sulfatnega “napada”
Pirit in sadra, oligocenska glina, Ljubno- SLO
Etringit v betonu – predor Ljubno
7
Razpad flišnih kamnin –Slano blatoRazpad flišnih kamnin –Slano blato
“Spomladi 1786 se je od Čavna odtrgala velikanska gmota in zapolnila dolino z razpadlo kamnino, mineralizirano vodo in blatom …” (B. Haquet, 1789)
8
SO4:120-752 mg/lCl: 1,8 – 71 mg/l
Mehčanje kamnin, plaz Slano blatoMehčanje kamnin, plaz Slano blato
9
Sintetična sadra –uporaba
• Primesi: za zdravje ali okolje škodljive primesi (Pb, Sb, druge spojine, radionuklidi)
• Obarvanost
• Velike količine
• Visoka topnost v vodi (2 g/l); 20-30 g/kg ss (največja omejitev za zemeljska dela)
• Uravnoteženost povpraševanje – proizvodnja
• Dolgoročna politika spodbuja ali zavira
• Možnost odlaganja
• Zahteve zaščite okolja, ki določajo ceno
tla in pokrov,način ravnanja z izcednimi vodami, globalna varnost, klimatske razmere
10
Lahko enakovredno nadomesti naravno sadro. Toda:
Sintetične sadre v Sloveniji
Različne proizvodnje:– Titanska
– Uranska
– Fosforna
– Steklarska
– Organska
– Energetska
Trenutna proizvodnja:– Energetske s.– Titanove s.
Koristna raba:– Prodaja v cementarne
– Prodaja industriji gipsa
– Prodaja za kmetijstvo
– Zapolnjevanje jamskih p.
– STS tehnično soglasje (ZAG) za površinske zapolnitve
Leto Proizvodnja ton
1992 150 000
2002* 430 000
2007 700 000
11* Napoved IKROS (Gačeša, 1992): za leto 2000: 165 000 ton
Odlaganje sadre v Sloveniji
• Mokro odlaganje v akumulacije (končano 2008)
• Suho odlaganje na mono deponijah
• Skupno odlaganje energetske sadre z EF pepelom in žlindro
• Skupno odlaganje z drugimi odpadki (končano pred letom 2005)
12
Mokro odlaganje (1970 - 2008)
Najvišji nasuti zemeljski pregradigrajeni po načelu visokih pregrad
H = 41 m (Bukovžlak)H = 49 m (Za Travnikom)
13
“Suho” odlaganje
14
Suho odlaganje sadre z EFP
Eno prvih poskusnih polj EFP+sadra
Zemeljske pregrade, grajene z uporabo EF pepela in sadre
15
Fizikalne lastnosti sintetične sadre
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
0 10 20 30 40 50 60gravimetric water content w (%)
dry
den
sit
y
d (
kg
/m3)
Glass
FGD 1
FGD 2
Ti 1
Ti 2
Ti 3
P0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,001 0,01 0,1 1grain size, D (mm)
Passin
g (
%)
FGDTiU 1U 2U 3U 4Glass
0
100
200
300
400
500
600
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900(s1'+s
3')/2
(s1'
-s3'
)/2
stress paths
w: 7 -80 %Atterberg. m.: ni, nizko plastična: 34 – 400
k: 10-6 -10-9 m/swopt: 15-45 %dmax: 1,1 – 1,5 t/m3
D10: 0,01 – 0,001 mm16
Mikroskopski nivo: usmerjena zrna
Zemljina:Levo zgoraj: (kaolinit)-predor ŠentvidLevo spodaj: sivica
Sintetična sadra
17
Usmerjena rast - značilnost sadre
Energetska s. Titanska s. Steklarska s.
18
Značilnost zgoščenega stanja
Energetska sadra
Kamena moka
Peščena glina
19
Lastnosti / posledice
• Je slabo graduirana• Usmerjena rast zrn
• Prevladuje sulfat (SO42- ca
40 %)• Je topna, porne vode so
bogate s topnimi komponentami (sulfat, klorid…)
• Težavno določanje referenčne vlage itd.
• Počasna sedimentacija• Težavno zgoščanje• Nestabilna struktura
• Raztapljanje in rekristalizacija
• Spreminjanje fizikalnih lastnosti
• VARNOST
20
Počasna sedimentacijaPočasna sedimentacija
21
Posledice počasne sedimentacije
0
5
10
15
20
0 50 100 150 200 250 300
w (%)
glo
bin
a (m
)
S1 1983
S2 1983
S3 1983
Preoptimistični projektni podatki (1970 – 1976). Akumulacija se veliko hitreje polni kot je bilo s projektom predvideno
0
5
10
15
200,4 0,6 0,8 1 1,2
ρd (t/m3)
glo
bin
a (m
)
TRAVNIK-pod nasipom
TRAVNIK-z vrha jezera
S1 1983
S2 1983
S3 1983
22
Tiksotropija
Sveži kolačqu > 100 kPa
23
Tiksotropija: transport/vgradnja
Foto levo: Zmago Logar 24
Diageneza v deponiji (20 let kasneje)
1 – površina.
1
2 – globina 12 m
3 –globina ca19 m
4 - dno, sadra v filtrskem geosintetiku
25
Diageneza v deponiji (20 let kasneje)
Na 12 m
Soli Na, K, ClFe
Pri dnu
26
Varnost?
površina
Pri dnu
Fizikalne lastnosti se popolnoma spreminjajoPodzemna voda se dvigaObčutljivost na potres naraščaOdlagališča ni možno enostavno zapreti
27
Kaj smo se naučili
• Potrebne so multidisciplinarne raziskave– Geomehanske, dinamične, reološke– Mineraloške– Kemične/kemija pornih vod
• Dolgoročno opazovanje/vzdrževanje objektov po sanaciji
• Potrebno je graditi poskusne nasipe/ tehnološke preiskave v velikem merilu
28
Napredne raziskave v labu
Enostavni ciklični direktni strig
Testi na potresni mizi 29
Zapiranje odlagališč sadre – stabilnost “na dolgi rok”
14
2
5 – testiranje pokrova
30
Prehod iz mokrega na suho odlaganjePrehod iz mokrega na suho odlaganje
Obrat za ožemanje
Sesalni bager+ Življenjska doba+ Prostor+ VARNOST
- Vzdrževanje- Opazovanje
31
Suho odlaganje v bazen
Umetni priobalni pas in izkoriščanje Umetni priobalni pas in izkoriščanje tiksotropijetiksotropije
32
Visoki učinki suhega odlaganjaVisoki učinki suhega odlaganja
0
5
10
15
20
0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,10 1,20 1,30
ρd (t/m3)
glo
bin
a (m
)
TRAVNIK -vrtina
TRAVNIK-pod nasipom
TRAVNIK-z vrha jezera
S1 1983
S2 1983
S3 1983
0
5
10
15
20
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0
cu (kPa)
glob
ina
(m)
DMT
S1 1983
S2 1983
S3 1983
Suha gostota po globini, prej-potem Nedrenirana trdnost po globini33
Gradnja in učenje na poskusnih nasipih
34
Površina nekdanje gošče (>10m)
Poskusni nasip
Zaključek
• Konvencionalne geotehnične raziskave ne identificirajo pomembnih lastnosti/obnašanja kemične sadre
• Odločujoč je vpliv strukture in pornih vod – še ne znamo opisati s sedanjimi znanji
• Vpliv časovne komponente na dogajanja v nasipih iz sadre je drugačen kot v zemljinah
• Velik vpliv lokalnega okolja• Potrebne so nadaljnje raziskave in…
35
…izmenjava izkušenj
Hvala!