2015 Volume 31 Issue 2 Pages 157–172 DOI 10.1515/gospo-2015-0015
EL¯BIETA VOGT*, ANNA HORAK**, ELIZA WOLAK*, URSZULA KANIK**
Wp³yw wybranych zagro¿eñ œrodowiskowych
na w³aœciwoœci hydrofobowe
drobnodyspersyjnego wapienia
Wprowadzenie
Wapieñ jest bardzo cennym surowcem, szeroko stosowanym w wielu dziedzinach prze-mys³u. Bogate krajowe zasoby sprzyjaj¹ szerokiemu zastosowaniu tego surowca mine-ralnego do produkcji wapna i m¹czek wapienniczych, które z kolei s¹ wykorzystywane w przemyœle cementowym, ceramicznym i szklarskim, celulozowo-papierniczym, chemicz-nym, hutniczym, budownictwie, rolnictwie, przemyœle cukrowniczym oraz do produkcji farb i lakierów, gumy i tworzyw sztucznych oraz w górnictwie wêglowym(Krysztafkiewicz i in. 2003; Grzeszczyk i in. 2010; Stowarzyszenie Przemys³u Wapienniczego 2014; Domka i in. 2003; Ciesielczyk i in. 2006; Stanis³awska i in. 2006; Hu i in. 2009, Malicka-Soczka i in. 2010; PN-G-11020 1994; Cashdollar i in. 2006; Man i in. 2009; Vogt i in. 2008).
To, jaki rodzaj materia³u wapiennego jest przydatny dla okreœlonego zastosowania wynika bezpoœrednio z jego w³aœciwoœci. W przypadku kruszywa do budowy dróg istotna jest twardoœæ i wytrzyma³oœæ materia³u, dla procesów odsiarczania reaktywnoœæ(Szymanek i in. 2007; Ney 2000). Dla innych zastosowañ istotne s¹ takie w³aœciwoœci jak: kszta³t, wielkoœæ ziaren, sypkoœæ, œcieralnoœæ, reaktywnoœæ, zdolnoœæ do granulacji i zagêszczania (Frances i in. 2001; Eskin i in. 2001). Jednak¿e d³ugoletnie doœwiadczenia zwi¹zane z wy-korzystywaniem wapienia wskazuje na to, ¿e we wszystkich zastosowaniach najistotniejsza
* Dr in¿., ** Mgr in¿., AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydzia³ Energetyki i Paliw, Kraków; e-mail: vogt@agh.edu.pl
jest odpornoœæ tego materia³u na warunki atmosferyczne. Budowle wykonane z wapienia podlegaj¹ procesom niszczenia w wyniku wietrzenia i korozji (Przesmycka i in. 2002; Domas³owski i in. 1998), a odpowiedzialnoœæ za szybkie niszczenie materia³u ponosi, w wielu przypadkach, jego porowata struktura. Otwarty uk³ad porów zwiêksza powierzchniê kontaktu oraz stanowi doskona³e arterie transportowe, dla szkodliwych czynników, w g³¹b materia³u. Porowate wapienie bardzo ³atwo ch³on¹ wodê, a rozpuszczone w niej sole obni¿aj¹c napiêcie powierzchniowe p³ynu u³atwiaj¹ zwil¿anie powierzchni, a co za tym idzie proces niszczenia (Czarnecki i in. 1996). Du¿a nasi¹kliwoœæ wapieni sprzyja nie tylko niszczeniu budynków, ale odpowiada równie¿ za wystêpuj¹ce w materiale rozdrobnionym oddzia³ywania kohezyjnych i zbrylanie siê drobnodyspersyjnych wapieni, co znacz¹co utrudnia ich stosowanie w wielu dziedzinach.
Drobnodyspersyjne wapienie o zmodyfikowanej wodoodpornoœci s¹ cennym surowcem tam, gdzie w swojej surowej postaci by³yby ma³o u¿yteczne, jak przyk³adowo podczas stosowania m¹czki wapiennej jako œrodka przeciwwybuchowego w kopalniach wêgla kamiennego(PN-G-11020 1994; Vogt 2008), czy podczas renowacji zabytków architekto-nicznych(Getty Conservation Institute 2006). Farby zawieraj¹ce drobnodyspersyjny wêglan wapnia oraz substancje wodoodporne stosuje siê jako zabezpieczenie powierzchni wa-piennych po usuniêciu z nich sczernia³ych warstw zanieczyszczeñ, powsta³ych w wyniku reakcji wapienia z zanieczyszczeniami powietrza powsta³ymi w procesach spalania(Grossi i in. 2003; Urosevic i in. 2012). Py³y, które s¹ u¿ywane do produkcji betonu nale¿y hydrofobizowaæ, poniewa¿ dodatek surowych drobnodyspersyjnych wapieni zwiêksza wo-do¿¹dnoœæ (£ukowski 2003). Bior¹c pod uwagê ci¹gle wzrastaj¹ce zapotrzebowanie na surowiec wapienny istotne jest, aby stosowaæ go w takiej formie, która gwarantuje jego najwy¿sz¹ jakoœæ oraz jest odporna na negatywne dzia³anie czynników agresywnych.
Wiele prac poœwiêcono sposobom zabezpieczania materia³ów przed wilgoci¹, w tym szczególn¹ pozycjê zajmuj¹ materia³y wapienne. Najogólniej proces hydrofobizacji swadza siê do dodawania – b¹dŸ na etapie produkcji, b¹dŸ na powierzchniê gotowego pro-duktu – domieszek/warstw, które wype³niaj¹c strukturê porowat¹ czyni¹ j¹ niedostêpn¹ dla wilgoci. Najczêœciej oferowane preparaty zalecane do hydrofobizacji powierzchniowej pod³o¿y mineralnych to preparaty, których baz¹ s¹ ¿ywice poliakrylowe, ró¿nego rodzaju zwi¹zki krzemoorganiczne, ¿ywice epoksydowe, substancje polimerowo-woskowe, sub-stancje bitumiczne, wodne dyspersje kauczuków silikonowych. Skutecznoœæ wymienionych powy¿ej œrodków do hydrofobizacji pod³o¿y mineralnych znajduje potwierdzenie w wielu pracach badawczych(Bauchemie 2014; Ecofair 2014; Köster 2014; Ecosil 2014; Czarnecki i in. 1996; Domas³owski i in. 1998; Pichniarczyk 2000; Ma³olepszy i in. 2000; £ukowski 2003; £ukowski 2005; Rokiel 2006; Czarnecki 2010). Sam proces hydrofobizacji po-wierzchni p³askich jest dobrze poznany, tak jak i dobrze s¹ przebadane w³aœciwoœci zmo-dyfikowanych materia³ów, czego nie mo¿na powiedzieæ w przypadku materia³ów drob-nodyspersyjnych. Jeszcze mniej prac poœwiêconych jest badaniom wp³ywu czynników agresywnych na tego typu materia³y (Kozak 2010; Nita i in. 2013). Problematyka taka w œwietle coraz szerszego wykorzystywania materia³ów drobnodyspersyjnych oraz
istnie-j¹cych w œrodowisku zanieczyszczeñ stwarza nowe pole badañ. Ciekawym materia³em badawczym z tej dziedziny s¹ drobnodyspersyjne wapienie ze wzglêdu na ich szerokie wykorzystywanie w gospodarce. Poprawienie jakoœci tego materia³u, a dalej poznanie w³aœciwoœci materia³u zmodyfikowanego mo¿e przyczyniæ siê do lepszego wykorzystania surowca wapiennego. Zagadnienie to staje siê jeszcze istotniejsze jeœli weŸmie siê pod uwagê, ¿e z³o¿a wapieni na znacznych obszarach nie s¹ dostêpne dla eksploatacji ze wzglêdów technicznych, jak i z uwagi na wymagania ochrony œrodowiska (Ney 2000). Wyrobiska poeksploatacyjne nie tylko szpec¹ krajobraz, ale równie¿ wprowadzaj¹ szkod-liwe zmiany w ekosystemie danego terenu.
1. Wp³yw czynników atmosferycznych
na trwa³oœæ wapieni
Materia³y nara¿one na dzia³anie czynników atmosferycznych zmieniaj¹ swoje w³aœ-ciwoœci fizyczne oraz mechaniczne. G³ównym czynnikiem odpowiedzialnym za ten stan jest woda gruntowa i opadowa, a zawarte w niej zanieczyszczenia, którymi s¹ substancje o charakterze kwaœnym, zasadowym oraz sole przyspieszaj¹ proces niszczenia. Roztwory wype³niaj¹c strukturê porowat¹ zmieniaj¹ przewodnoœæ ciepln¹ materia³u, maj¹ wp³yw na temperaturê zamarzania oraz stwarzaj¹ dobre warunki dla rozwoju mikroorganizmów (Pogorzelski 2001; Suchorab i in. 2008; Ho³a i in. 2009). Woda wraz z obecnym w atmo-sferze tlenkiem wêgla IV reaguje z wapieniem i tworzy rozpuszczalny wodorowêglan IV wapnia, który jest wymywany z materia³u. To powoduje gwa³towne pogorszenie w³aœ-ciwoœci fizykomechanicznych materia³ów budowlanych. Tlenki siarki rozpuszczone w wo-dzie tworz¹ roztwory kwasów, które reaguj¹ z wapieniem tworz¹c gips. Proces ten zwiêksza porowatoœæ wapieni i obni¿a jego wytrzyma³oœæ na skutek powstawania naprê¿eñ zwi¹-zanych ze zmianami objêtoœci jednostkowej poszczególnych zwi¹zków. W atmosferze wystêpuj¹ tak¿e kwaœne zanieczyszczenia organiczne w postaci kwasów: metanowego i etanowego oraz ich soli. Te drugie w ostatnim czasie stosuje siê jako œrodki odladzaj¹ce na lotniskach(Nita i in. 2013). ród³em tych zanieczyszczeñ s¹ równie¿ spaliny samochodowe, spalana biomasa oraz zak³ady przetwarzania ¿ywnoœci. Kwas etanowy mo¿e pojawiaæ siê w powietrzu tak¿e w wyniku rozk³adu lotnych zwi¹zków organicznych z drewna pokrytego lakierem, z farb, dywanów, œrodków czyszcz¹cych (Tétreault i in. 1997). Jest on tak¿e wytwarzany przez drzewa oraz mikroorganizmy(Gibson i in. 2010). Chocia¿ kwas etanowy jest s³abym kwasem to jednak jest mocniejszy od kwasu wêglowego, czyli wypiera go z jego soli, równie¿ z wêglanu IV wapnia(Grzywacz 2006). W konsekwencji tej reakcji zwiêksza siê porowatoœæ wapieni. Dodatkowo kwas etanowy stanowi równie¿ czynnik agresywny dla substancji ¿ywicznych, którymi pokrywa siê elementy wapienne(Czarnecki 2010).
Jednym z zanieczyszczeñ atmosfery o charakterze zasadowym jest amoniak. Jego podsta-wowym Ÿród³em s¹: rolnictwo, odpady przemys³owe oraz materia³y wybuchowe. Czysta zasada amonowa nie szkodzi zaprawom cementowym i betonowi. Wapienie jako ska³y
zasadowe s¹ tak¿e odporne na jej dzia³anie. Natomiast tworz¹ce siê w œrodowisku sole amonu mog¹ byæ bardziej lub mniej agresywne w stosunku do betonu. Chlorek i siarczan amonu powoduj¹ korozjê betonu. Natomiast wêglan amonu nie jest szkodliwy (Biczók 1972). Wrêcz mo¿na go dodawaæ do ska³y wapiennej w celu jej oczyszczenia z gipsu. Jego zadaniem jest przekszta³cenie gipsu w mniej rozpuszczalny kalcyt:
CaSO4· 2 H2O + (NH4)2CO3Û (NH4)2SO4+ CaCO3+ 2 H2O
Jednak¿e wydzielaj¹cy siê równie¿ w tej reakcji siarczan VI amonu, który jest dobrze rozpuszczaln¹ sol¹, mo¿e powodowaæ szybsze wietrzenie wapienia.
Materia³y budowlane s¹ równie¿ nara¿one na zniszczenie pod wp³ywem dzia³ania czyn-ników o charakterze obojêtnym, jak wystêpuj¹ce w przyrodzie siarczany, chlorki i azotany. Chlorek sodu, azotan V sodu oraz siarczan VI sodu s¹ szczególnie Ÿle postrzegane w tej grupie(Benavente i in. 2006). Bardzo podatne na to zniszczenie s¹ materia³y maj¹ce du¿¹ porowatoœæ otwart¹ oraz ma³e rozmiary porów, czyli zaprawy i materia³y drobnodysper-syjne. Ch³on¹ one wiêksz¹ iloœæ rozpuszczalnych soli ani¿eli materia³y budowlane w ka-wa³ku(Lopez-Arce i in. 2008).
Proces hydrofobizacji – chroni¹c wewnêtrzn¹ strukturê materia³ów porowatych przed dostêpem wilgoci – powoduje ograniczenie wp³ywu czynników chemicznych rozpusz-czalnych w wodzie na trwa³oœæ materia³u.
2. Badanie wp³ywu czynników agresywnych
Drobnodyspersyjne materia³y wapienne surowe (m¹czka wapienna i piasek wapienny) oraz hydrofobizowane traktowano wybranymi czynnikami agresywnymi, a nastêpnie okreœ-lano zmianê ich w³aœciwoœci wodoodprnych na podstawie wyników pomiarów wilgotnoœci i œciœliwoœci. Wilgotnoœæ okreœlono dla materia³ów wyjœciowych, surowych i modyfi-kowanych (hydrofobizowanych), przed poddaniem ich jakimkolwiek przemianom (zmiana wilgotnoœci, procesy korodowania) (W0). Nastêpnie materia³y wyjœciowe zosta³y poddane procesowi wilgotnego sk³adowania i okreœlono ponownie ich wilgotnoœæ (W1). Badaniom poddano równie¿ materia³y, które uprzednio traktowano czynnikami agresywnymi (skoro-dowane) i okreœlono ich wilgotnoœæ (W2_SX).
Zmiana wilgotnoœci jest oczywistym sposobem umo¿liwiaj¹cym ocenê stopnia znisz-czenia hydrofobowej warstwy ochronnej na materia³ach. We wczeœniejszych badaniach (Vogt 2013)wykazano, ¿e œciœliwoœæ jest równie¿ u¿ytecznym parametrem umo¿liwiaj¹cym iloœciowe okreœlenie stopnia hydrofobizacji drobnodyspersyjnych materia³ów wapiennych. Parametr ten stosowany w oryginalnych technikach podczas badania materia³ów drobno-dyspersyjnych(Carr 1965; Handbook Index Tables 1965; Tablets i Capsules 2005), oparty na bezpoœrednim pomiarze gêstoœci nasypowej swobodnej i upakowanej, mo¿e byæ obli-czany ze wzoru:
C = P A P
-· 100%
Ä C – wspó³czynnik œciœliwoœci, A – gêstoœæ nasypowa swobodna, P – gêstoœæ nasypowa upakowana.
2.1. Badane materia³y
Badaniom poddano drobnodyspersyjne wapienie surowe i hydrofobowe. Materia³y su-rowe wyprodukowano w procesie mielenia w Kopalni Wapienia Czatkowice. Rozmiar ziaren m¹czki wapiennej jest mniejszy od 80 µm, a piasku wapiennego mieœci siê w zakresie od 100 do 400 µm. W³aœciwoœci chemiczne m¹czki wapiennej z Czatkowic zosta³y przed-stawione w tabeli 1. Wed³ug producenta piasek wapienny charakteryzuje siê takim samym sk³adem jak m¹czka wapienna.
2.2. Hydrofobizacja
Badane materia³y hydrofobowe otrzymano przez modyfikacjê surowych drobnodys-persyjnych wapieni za pomoc¹ przemys³owych modyfikatorów: kwasu stearynowego oraz zwi¹zków stosowanych przemys³owo w procesach hydrofobizacji materia³ów mineralnych: preparatu silikonowgo o nazwie handlowej SARSIL® H-15 (Zak³ad Chemiczny „Silikony Polskie” Sp. z o.o. w Nowej Sarzynie) oraz preparatu bitumicznego „Bitumenovoranstrich” (KÖ ESTER Polska Sp. z o.o.; Kraków). Pierwsza metoda hydrofobizacji drobnodysper-syjnych wapieni polega³a na przeciwpr¹dowym przep³ywie materia³u sta³ego i par kwasu stearynowego (Vogt i in. 2007), a materia³ po procesie hydrofobizacji zawiera³ 0,18% modyfikatora. Pozosta³e modyfikacje prowadzono mieszaj¹c w odpowiednich warunkach i proporcjach materia³y wapienne z modyfikatorem. Dok³adne opisy prowadzenia procesów hydrofobizacji znajduj¹ siê we wczeœniejszych pracach autorów(Buczek i in. 2006; Vogt 2008, 2011; Vogt i in. 2009; Buczek i in. 2013). Wszystkie modyfikowane materia³y charakteryzuj¹ siê dobrymi w³aœciwoœciami wodoodpornymi, co stwierdzono na podstawie wyników uzyskanych w doœwiadczeniu nazywanym prób¹ p³ywania po powierzchni wody. Polega ona na porównaniu zachowania siê niewielkiej iloœci materia³u wapiennego na Tabela 1. Sk³ad chemiczny m¹czki wapiennej z Kopalni Wapienia Czatkowice – dane producenta
Table 1. Chemical composition of limestone meal from Limestone Mine Czatkowice – manufacturer’s data
Sk³adnik CaCO3 SiO2+ NR MgCO3 Fe2O3 Al2O3 Na2O K2O Metale ciê¿kie (% w/w) 96,00 1,50 1,50 0,11 0,08 0,023 0,037 Œladowe iloœci
powierzchni wody z zachowaniem siê takiej samej warstwy przemys³owej, hydrofobowej m¹czki wapiennej pochodz¹cej z kamienio³omu wapieni i margli cementowni w Ma³o-goszczu (Kopalnia Wapienia Ma³ogoszcz)(Vogt i in. 2010, 2014). Wiêkszoœæ materia³ów po modyfikacji uzyska³a w³aœciwoœci hydrofobowe lepsze lub na poziomie w³aœciwoœci m¹czki z Ma³ogoszczy. Oznaczono równie¿ k¹t zwil¿ania wod¹ warstwy sprasowanego drobnodyspersyjnego materia³u wapiennego(Vogt i in. 2014). Pomiar k¹ta zwil¿ania dla wapiennego piasku surowego nie by³ mo¿liwy ze wzglêdu na du¿¹ szybkoœæ wch³aniana kropli w g³¹b materia³u. W tabeli 2 zebrano wartoœci otrzymanych k¹tów zwil¿ania
2.3. Materia³ wyjœciowy surowy i modyfikowany
Na rysunku 1 przedstawiono fotografie piasku wapiennego i m¹czki wapiennej surowej i próbek modyfikowanych.
Tabela 2. K¹ty zwil¿ania wody na badanych materia³ach wapiennych Table 2. Water contact angles on studied lime materials
Domieszka
Materia³ Brak Kwas stearynowy SARSIL® H-15 Bitumenovoranstrich K¹t zwil¿ania st.
M¹czka Czatkowice 33,7 125,5 101,6 105,8
Piasek Czatkowice – 112,4 104,1 120,9
M¹czka Ma³ogoszcz – 76,5 – –
piasek surowy piasek – sarsil piasek bitumin piasek stearyna
m¹czka surowa m¹czka – sarsil m¹czka bitumin m¹czka stearyna
Rys. 1. Fotografie piasku i m¹czki surowej i próbek modyfikowanych Fig. 1. Photos of raw and modified sand and meal samples
Mo¿na zauwa¿yæ, ¿e materia³ po procesie hydrofobizacji – zw³aszcza m¹czka – charak-teryzuje siê du¿o mniejsz¹ kohezyjnoœci¹ ni¿ materia³ surowy.
Dla wszystkich materia³ów wyjœciowych oznaczono wilgotnoœæ (W0). Otrzymane wy-niki zebrano w tabeli 3. Badane materia³y poddano równie¿ pomiarom wilgotnoœci po procesie wilgotnego sk³adowania (W1)(PN-G-11020 1994). Do badañ u¿yto próbek o masie 8 g. Materia³ badawczy zosta³ wysuszony do sta³ej masy, a nastêpnie poddany wilgotnemu sk³adowaniu. Wilgotne sk³adowanie odbywa³o siê w warunkach wilgotnoœci wzglêdnej otoczenia równej 93%. Próbki surowe nawil¿ano przez 7 dni, a modyfikowane (hydro-fobizowane) przez 21 dni. W tabeli 3 zebrano otrzymane wartoœci wilgotnoœci.
Najwiêksz¹ wilgotnoœci¹ charakteryzuj¹ siê próbki surowe. Niezale¿nie od u¿ytego modyfikatora piasek wapienny wykazuje zawsze wy¿sz¹ wartoœæ wilgotnoœci ni¿ m¹czka. Wzrost wilgotnoœci po wilgotnym sk³adowaniu dla ¿adnej z modyfikowanych próbek nie przekracza 1%, co œwiadczy o dobrych w³aœciwoœciach hydrofobowych badanych ma-teria³ów(PN-G-11020 1994).
Gêstoœæ nasypow¹ swobodn¹ oznaczano za pomoc¹ cylindra miarowego. Podczas po-miaru gêstoœci nasypowej upakowanej masê dobnodyspersyjnego wapienia umieszczano w cylindrze, a nastêpnie zagêszczano poprzez uderzanie dnem cylindra o twarde pod³o¿e, przez 180 s (PN-EN ISO 3953 2011). W tabeli 4 zebrano wyniki badañ.
Tabela 3. Wilgotnoœæ wyjœciowych materia³ów wapiennych przed (W0) i po (W1) wilgotnym sk³adowaniu oraz zmiany wilgotnoœci Table 3. Wettability of initial lime materials before(W0)
and after (W1) wet storage and wettability changes
Materia³ Wilgotnoœæ W0[%] Wilgotnoœæ W1[%] Zmiana wilgotnoœci (W1– W0) [%] Kopalnia Wapienia Czatkowice piasek surowy 0,052 0,162 0,110 m¹czka surowa 0,036 1,077 1,041 piasek A 0,027 0,046 0,019 m¹czka A 0,007 0,044 0,037 piasek B 0,013 0,038 0,025 m¹czka B 0,009 0,120 0,111 piasek C 0,019 0,020 0,001 m¹czka C 0,004 0,026 0,022 Kopalnia Wapienia Ma³ogoszcz m¹czka D 0,010 0,565 0,555
A – próbki z Kopalni Wapienia Czatkowice hydrofobizowane preparatem„Bitumenovoranstrich”
B –próbki z Kopalni Wapienia Czatkowice hydrofobizowane preparatem SARSIL® H-15
C –próbki z Kopalni Wapienia Czatkowice hydrofobizowane kwasem stearynowym
Materia³y surowe charakteryzuj¹ siê wiêkszym wspó³czynnikiem œciœliwoœci ni¿ mate-ria³y hydrofobowe. Proces modyfikacji powierzchni wp³ywa na zmniejszenie wspó³czyn-nika œciœliwoœci.
2.4. Badanie materia³ów nara¿onych na dzia³anie agresywnego œrodowiska (materia³ skorodowany)
Wp³yw œrodowisk agresywnych na materia³y badano wy³¹cznie na próbkach piasku wapiennego. W przypadku m¹czki uzyskiwano zbyt du¿e rozbie¿noœci wyników, najpraw-dopodobniej spowodowane wysok¹ jej reaktywnoœci¹, zwi¹zan¹ z ma³ym rozmiarem ziaren. Z tego powodu we w³aœciwych eksperymentach nie stosowano tego materia³u.
2.4.1. Œrodowisko kwasowe
Piasek wapienny poddano dzia³aniu 2,5-procentowego roztworu kwasu etanowego. U¿yte stê¿enie przyjêto poni¿ej przedzia³u 3–5-procentowego stê¿enia, które powoduje destrukcjê betonu(Biczók 1972). Do badañ u¿yto próbek o masie 10 g. Materia³ suszono do sta³ej masy, a nastêpnie zalewano roztworem kwasu etanowego, w iloœci 0,5 ml roztworu na 1 g próbki. Materia³ kontaktowano z roztworem kwasu przez 24 godziny. Po tym czasie materia³ sta³y ods¹czano od nadmiaru roztworu. Na powierzchni ods¹czonych materia³ów zauwa¿ono wytr¹cone kryszta³ki kwasu etanowego.
Badane materia³y przemyto wod¹. Wartoœæ pH ostatniej porcji przes¹czu wynosi³a 7. Przemyte próbki suszono do sta³ej masy, a nastêpnie poddano wilgotnemu sk³adowaniu (PN-G-11020 1994). Po procesie sk³adowania oznaczono wilgotnoœæ materia³ów, a otrzy-mane wyniki (W2_SK) zebrano w tabeli 5. Dla porównania w tabeli tej umieszczono równie¿ wartoœci wilgotnoœci (W1) dla próbek wyjœciowych po wilgotnym sk³adowaniu.
Tabela 4. Œciœliwoœæ wyjœciowych materia³ów wapiennych Table 4. Compressibility of initial lime materials
Materia³ Œciœliwoœæ materia³ów wyjœciowych [%]
Kopalnia Wapienia Czatkowice
m¹czka surowa piasek surowy 44,1 22,2 m¹czka A piasek A 23,0 4,9 m¹czka B piasek B 28,5 14,4 m¹czka C piasek C 40,1 16,8
Prawie wszystkie modyfikowane materia³y po kontakcie z kwasem etanowym zwiêk-szy³y swoj¹ wilgotnoœæ w stosunku do wartoœci otrzymanych dla próbek wyjœciowych. Jedynie piasek surowy skorodowany wykazuje mniejsz¹ wilgotnoœæ, co jest wynikiem wytrawienia wêglanu IV wapnia przez kwas etanowy. Materia³ podczas kontaktu z ag-resywnym œrodowiskiem znacz¹co wzbogaci³ siê w substancje, takie jak: kwarc, tlenek ¿elaza, tlenek glinu, które w mniejszym stopniu adsorbuj¹ wodê ni¿ wêglan IV wapnia. Otrzymane wyniki wskazuj¹ na wyst¹pienie reakcji kwasu etanowego z warstwami hydro-fobowymi, co znajduje potwierdzenie w literaturze(Czarnecki 2010). Jednak¿e zaobserwo-wane ró¿nice w wilgotnoœciach piasku wapiennego surowego i modyfikozaobserwo-wanego wskazuj¹, ¿e stopieñ skorodowania materia³u hydrofobowego jest znacz¹co mniejszy. Najbardziej trwa³a by³a pow³oka ochronna bitumiczna.
Wspó³czynnik œciœliwoœci zosta³ zmierzony – podobnie jak wilgotnoœæ – tylko dla piasków wapiennych. Otrzymane wartoœci zebrano w tabeli 6.
Tabela 6. Œciœliwoœæ piasków wapiennych wyjœciowych i materia³ów skorodowanych kwasem etanowym Table 6. Compressibility of initial lime sands and corroded ones by acetic acid
Materia³ Œciœliwoœæ materia³ów wyjœciowych [%] Œciœliwoœæ materia³ów skorodowanych [%] Kopalnia Wapienia Czatkowice piasek surowy 22,2 20,7 piasek A 4,9 2,5 piasek B 14,4 10,6 piasek C 16,8 17,4
W wiêkszoœci przypadków próbki skorodowane wykazuj¹ mniejsz¹ œciœliwoœæ ni¿ wyj-œciowe, jednak¿e zmiany s¹ niewielkie.
Tabela 5. Wilgotnoœæ piasków wapiennych wyjœciowych (W1)
i skorodowanych (W2_SK) kwasem etanowym po wilgotnym sk³adowaniu oraz zmiana wilgotnoœci Table 5. Wettability of initial lime sands (W1)
and corroded ones (W2_SK) by acetic acid after wet storage and wettability changes
Materia³ Wilgotnoœæ W1[%] Wilgotnoœæ W2_SK[%]
Zmiana wilgotnoœci (W2_SK– W1) [%] Kopalnia Wapienia Czatkowice piasek surowy 0,110 0,088 –0,021 piasek A 0,046 0,135 0,089 piasek B 0,038 0,181 0,142 piasek C 0,020 0,361 0,340
2.4.2. Œrodowisko zasadowe
Próbki materia³ów wapiennych przygotowano jak podczas badania wp³ywu œrodowiska kwasowego z t¹ ró¿nic¹, ¿e kontaktowano je z 5% roztworem zasady amonowej. Sole amonu o tym stê¿eniu powoduj¹ destrukcjê materia³ów budowlanych. W tabeli 7 zebrano wyniki oznaczeñ wilgotnoœci materia³ów wyjœciowych W1oraz po wilgotnym sk³adowaniu W2_SZ.
Nie dla wszystkich próbek zauwa¿ono pogorszenie w³aœciwoœci hydrofobowych po kontakcie z zasad¹ amonow¹. Piasek wapienny modyfikowany ¿ywic¹ metylosilikonow¹ (preparat SARSIL® H-15) wykazuje wilgotnoœæ mniejsz¹ ni¿ materia³ wyjœciowy. Mo¿na przypuszczaæ, ¿e jon NH4+zast¹pi³ niektóre grupy metylowe obecne w ¿ywicy, co poprawi³o w³aœciwoœci hydrofobowe piasku wapiennego (Biczók 1972). Pozosta³e próbki skorodo-wane wykaza³y wzrost wilgotnoœci, ale i tak ich nasi¹kliwoœæ jest nadal mniejsza ni¿ dla piasku surowego. Najwiêkszy przyrost wilgotnoœci uzyskano dla piasku modyfikowanego substancj¹ bitumiczn¹. Bior¹c pod uwagê, ¿e substancje bitumiczne s¹ œrednio odporne na dzia³anie amoniaku(Stefañczyk 2005) takiego wyniku mo¿na siê by³o spodziewaæ.
Zmiany wspó³czynnika œciœliwoœci próbek poddanych dzia³aniu zasady amonowej zebrano w tabeli 8.
Tabela 7. Wilgotnoœæ piasków wapiennych wyjœciowych (W1)
i skorodowanych (W2_SZ) zasad¹ amonow¹ oraz zmiana wilgotnoœci Table 7. Wettability of initial lime sands (W1)
and corroded ones (W2_SZ) by ammonia hydroxide and wettability changes
Materia³ Wilgotnoœæ, W1 [%] Wilgotnoœæ, W2_SZ [%] Zmiana wilgotnoœci (W2_SZ– W1) [%] Kopalnia Wapienia Czatkowice piasek surowy 0,110 0,238 0,129 piasek A 0,046 0,168 0,122 piasek B 0,038 0,031 –0,007 piasek C 0,020 0,108 0,088
Tabela 8. Œciœliwoœæ piasków wapiennych wyjœciowych i skorodowanych zasad¹ amonow¹ Table 8. Compressibility of initial lime sands and corroded ones by ammonia hydroxide
Materia³ Œciœliwoœæ materia³ów wyjœciowych [%] Œciœliwoœæ materia³ów skorodowanych [%] Kopalnia Wapienia Czatkowice piasek surowy 22,2 22,1 piasek stearyna 16,8 18,2 piasek sarsil 14,4 13,0 piasek bitumin 4,9 2,2
Œciœliwoœæ piasków wapiennych po kontakcie z wod¹ amoniakaln¹ praktycznie nie uleg³a zmianie. Najwiêksz¹ zmianê tego parametru mo¿na zaobserwowaæ, podobnie jak to mia³o miejsce przy pomiarach wilgotnoœci, dla piasku modyfikowanego substancj¹ bitumiczn¹.
2.4.3. Œrodowisko obojêtne – roztwór soli
Badania, które mia³y okreœliæ wp³yw roztworów soli na w³aœciwoœci hydrofobowe drobnodyspersyjnych wapieni zosta³y przeprowadzone za pomoc¹ siarczanu VI sodu o stê¿eniu 5%. Siarczan VI sodu o takim stê¿eniu by³ wykorzystywany podczas badania odpornoœci korozyjnej cegie³ ceramicznych(Domas³owski i in. 1998).
W tabeli 9 zebrano wartoœci wilgotnoœci próbek wyjœciowych (W1) oraz wartoœci wil-gotnoœci (W2_SS) próbek, które zosta³y poddane dzia³aniu siarczanu VI sodu.
Najwiêksz¹ zmian¹ wilgotnoœci charakteryzuje siê próbka piasku modyfikowanego ¿y-wic¹ metylosilikonow¹. Tak wysoka wilgotnoœæ tego materia³u wydaje siê byæ b³êdem pomiarowym. Jednak¿e zaobserwowano, ¿e na powierzchni materia³u w trakcie nawil¿ania tworz¹ siê kropelki wody, które nie wsi¹kaj¹ w g³¹b próbki. Woda w takiej postaci zwiêksza drastycznie masê próbki. Tylko w przypadku tego jednego materia³u wyst¹pi³o takie zja-wisko. W reakcji ¿ywicy metylosilikonowej i siarczanu VI sodu móg³ powstaæ metylo-silikonian sodu, który charakteryzuje siê bardzo dobrymi w³aœciwoœciami hydrofobowymi. W pracy(Nita i in. 2013) stosowano metylosilikonian sodu do zabezpieczania betonowej p³yty uzyskuj¹c dobre wyniki. Piasek wapienny modyfikowany bituminem zwiêkszy³ swoj¹ wilgotnoœæ, choæ wed³ug pracy(Biczók 1972)bituminy s¹ odporne na dzia³anie siarczanu VI sodu.
W tabeli 10 zebrano wyniki pomiaru œciœliwoœci próbek korodowanych siarczanem VI sodu.
Podobnie jak w przypadku korozji kwasowej i zasadowej wspó³czynnik œciœliwoœci dla wszystkich próbek zmieni³ siê nieznacznie.
Tabela 9. Wilgotnoœæ próbek piasków wapiennych wyjœciowych (W1) i skorodowanych (W2_SS) roztworem siarczanu VI sodu po wilgotnym sk³adowaniu oraz zmiana wilgotnoœci
Table 9. Wettability of initial lime sands (W1) and corroded ones (W2_SS) by sodium sulphate after wet storage and wettability changes
Materia³ Wilgotnoœæ, W1 [%] Wilgotnoœæ, W2_SS [%] Zmiana wilgotnoœci (W2_SS– W1) [%] Kopalnia Wapienia Czatkowice piasek surowy 0,110 0,168 0,058 piasek A 0,046 0,188 0,142 piasek B 0,038 1,643 1,605 piasek C 0,020 0,238 0,218
Wnioski
W pracy przeprowadzono badania wp³ywu trzech czynników chemicznych, wystêpu-j¹cych jako zanieczyszczenia w œrodowisku, na w³aœciwoœci hydrofobowe drobnodyspe-rsyjnych wapieni. Wp³yw ten oceniano badaj¹c zmiany wilgotnoœci materia³ów skoro-dowanych w stosunku do wilgotnoœci materia³ów wyjœciowych podczas wilgotnego sk³a-dowania oraz na podstawie oznaczonych wartoœci œciœliwoœci (Vogt 2013). Wilgotnoœæ uzyskana po procesie wilgotnego sk³adowania dla próbek wyjœciowych (W1) stanowi³a kryterium odniesienia dla wilgotnoœci uzyskanej dla materia³ów skorodowanych (W2_SX).
Niewielkie zmiany wspó³czynników œciœliwoœci uzyskane dla materia³ów skorodo-wanych – w porównaniu do ró¿nicy tego parametru oznaczonego dla materia³ów wyj-œciowych surowych i zmodyfikowanych (hydrofobizowanych) – mog¹ œwiadczyæ o ma³ym stopniu zniszczenia warstwy hydrofobowej przez czynniki agresywne. Materia³y sko-rodowane charakteryzuj¹ siê podobn¹ kohezyjnoœci¹ jak materia³y wyjœciowe mody-fikowane. Jednak¿e nie mo¿na na podstawie zmian œciœliwoœci oceniaæ stopnia utraty w³aœciwoœci hydrofobowych.
Wiêkszoœæ modyfikowanych drobnodyspersyjnych wapieni po procesie korodowania uzyskiwa³a gorsze w³aœciwoœci wodoodporne ni¿ materia³y wyjœciowe, ale w dalszym ci¹gu charakteryzowa³a siê wy¿szym stopniem hydrofobowoœci ni¿ skorodowane materia³y su-rowe. Materia³ modyfikowany ¿ywic¹ metylosilikonow¹ po kontakcie z zasad¹ amonow¹ uzyska³ lepsze w³aœciwoœci hydrofobowe ni¿ materia³ wyjœciowy, co zaobserwowano tak¿e podczas badañ prowadzonych na materia³ach budowlanych (Biczók 1972). Efekt polep-szenia w³aœciwoœci hydrofobowych w przypadku tego materia³u zauwa¿ono równie¿ po jego kontakcie z roztworem siarczanu VI sodu. Widoczne krople wody na powierzchni materia³u wskazuje na du¿y k¹t zwil¿ania. Podczas badañ korozji chlorkowej równie¿ zauwa¿ono, ¿e oddzia³ywania pomiêdzy materia³em i œrodkiem hydrofobizuj¹cym powoduj¹, i¿ sole ¿ywicy metylosilikonwej znacz¹co poprawi³y w³aœciwoœci hydrofobowe betonu(Medeiros i in. 2012).
Tabela 10. Œciœliwoœæ piasków wapiennych wyjœciowych i skorodowanych siarczanemVI sodu Table 10. Compressibility of initial lime sands and corroded ones by sodium sulphate
Materia³ Œciœliwoœæ materia³ów wyjœciowych [%] Œciœliwoœæ materia³ów skorodowanych [%] Kopalnia Wapienia Czatkowice piasek surowy 22,2 22,4 piasek A 4,9 1,9 piasek B 14,4 11,6 piasek C 16,8 16,2
Wszystkie próbki hydrofobizowane wykazuj¹ zmianê w³aœciwoœci wodoodpornych w wyniku dzia³ania zastosowanych czynników agresywnych. Jednak¿e trudno jest jedno-znacznie interpretowaæ przyczyny obserwowanych efektów, gdy¿ procesy zachodz¹ce pod-czas tych oddzia³ywañ s¹ ró¿nego rodzaju. Oprócz niszczenia warstwy hydrofobowej za-uwa¿ono reakcje pomiêdzy materia³em wapiennym a czynnikami agresywnymi, jak np. w obecnoœci kwasu etanowego. Zauwa¿ono równie¿, ¿e niektóre efekty mog¹ byæ wynikiem reakcji modyfikatora z czynnikiem agresywnym.
Nie uda³o siê uzyskaæ wiarygodnych wyników dla m¹czki wapiennej, co najprawdo-podobniej spowodowane jest jej wiêksz¹ reaktywnoœci¹ wynikaj¹c¹ ze stopnia rozdrob-nienia. Przeprowadzone badania mia³y charakter wstêpny.
Praca finansowana z badañ statutowych AGH Akademia Górniczo-Hutnicza (Projekt No. 11.11.210.244)
LITERATURA
Bauchemie, http://www.mcbauchemie.pl/technologie/hydrofobizacja-powierzchni-mineralnych.html, maj 2014.
Benavente i in. 2006 – Benavente, D., Garcia del Curab, M.A., Garcia-Guinead, J., Sanchez-Morald, S. i Ordonez, S., 2006. Role of pore structure in salt crystallization in unsaturated porous stone. Journal of
Crystal Growth 260, s. 532–544.
Biczók, I. 1972. Concrete corrosion and concrete protection. Budapest, Haus of The Hungarian Academy Kiadoì.
Buczek, B. i Vogt, E. 2006. Hydrofobizacja py³u wapiennego dla potrzeb górnictwa wêglowego. Ecological
Chemistry and Engineering 13/S4, s. 391–398.
Buczek, B. i Vogt, E. 2013. Zastosowanie modyfikatora silikonowego do hydrofobizacji py³u wapiennego. PL.396668.
Carr, R. 1965. Classifying Flow Properties of Solids. Chem. Eng. 72, 3, s. 68–72.
Cashdollar, M. i Sapko, J. 2006. Explosion hazards of coal dust in the presence of methane in Handbook for methane control in mining. DHHS (NIOSH) Publication 127, chapter 12.
Ciesielczyk i in. 2006 – Ciesielczyk, F., Krysztafkiewicz, A. i Jesionowski, T. 2006. Sedimentation and wettability of synthetic magnesium silicates. Physicochemical Problems of Mineral Processing 40, s. 255–263. Czarnecki i in. 1996 – Czarnecki, L., Broniewski, T. i Henning, O. 1996. Chemia w budownictwie. Warszawa,
Arkady.
Czarnecki L., 2010. Polymer concretes. Cement Wapno Beton 15, 2, s. 63–85.
Domas³owski i in. 1998 – Domas³owski, W., Kêsy-Lewandowska, M. i £ukaszewicz, J.W. 1998. Badania nad
konserwacj¹ murów. Toruñ, Uniw. M. Kopernika.
Domka i in. 2003 – Domka, L., W¹sicki, A. i Kozak, M. 2003. The microstructure and mechanical properties of new HDPE-chalk composites. Physicochemical Problems of Mineral Processing 37, s. 141–147.
Ecofair, http://ecofair.pl/wlasciwosci/srodki-hydrofobowe.html, maj 2014.
Ecosil, Specifications, EPRO Services, Waterproofing Systems, http://www.eproserv.com/pb/pdf/ec.pdf, maj 2014.
Eskin, D. i Voropayev, S. 2001. Engineering estimation of opposed jet milling efficiency. Minerals Engineering 14, 10, s. 1161–1175.
Frances i in. 2001 – Frances, C., Le Bolay, N., Belaroui, K. i Pons, M.N. 2001. Particle morphology of ground gibbsite in different grinding environments. International Journal of Mineral Processing 61, s. 41–56.
Getty Conservation Institute. 2006. The hieroglyphics of copán, Honduras, Study results and conservation proposals, a project report, The Getty Conservation Institute, Los Angeles,
http://hdl.handle.net/10020/gci_pubs/copan_english, maj 2014.
Gibson, L.T. i Watt, C.M. 2010. Acetic and formic acids emitted from wood samples and their effect on selected materials in museum environments. Corrosion Science 52, 1, s. 172–178.
Grossi i in. 2003 – Grossi, C.M., Esbert, R.M., Diaz-Pache, F. i Alonso, F.J. 2003. Soiling of building stones in urban environments. Building and Environment 38, s. 147–159.
Grzeszczyk, S. i Podkowa, P. 2010. Wp³yw m¹czki wapiennej na w³aœciwoœci samozagêszczaj¹cych siê betonów.
Cement Wapno Beton 15, 6, s. 340–347.
Grzywacz, C.M. 2006. Monitoring for gaseous pollutants in museum environments. Getty Center Drive, Los Angeles.
Handbook Index Tables. Handbook of powder characteristics tester. Hosokawa Micron Corporation. Reprinted from Carr R., 1965 Chem. Eng. 18, 166–167, with approval of Mr. R. Carr and the copyright owner McGraw-Hill Incorporated, New York, 10036, U.S.A.
Ho³a, J. i Matkowski, Z. 2009. Wybrane problemy dotycz¹ce zabezpieczeñ przeciwwilgociowych œcian w ist-niej¹cych obiektach murowanych, Awarie budowlane. XXIV Konferencja Naukowo-Techniczna, Szczecin--Miêdzyzdroje, s. 73–92
Hu i in. 2009 – Hu, Z., Zen, X., Gong, J. i Deng, Y. 2009. Water resistance improvement of paper by super hydrophobic modification with microsized CaCO3and fatty acid coating. Colloids and Surfaces A: Physico-chemical and Engineering Aspects 351, 1–3, s. 65–70.
Kozak, A. 2010. Wp³yw naturalnego i przyspieszonego starzenia na w³aœciwoœci ochronne pow³ok zabez-pieczaj¹cych beton przed karbonatyzacj¹. Ochrona przed Korozj¹ 1, s. 14–17.
Köster, Technical guideline, http://www.koester.pl/?p=102&c=pl_pl, maj 2014.
Krysztafkiewicz, A. i Jesionowski, T. 2003. Uk³ady hybrydowe krzemionka-barwnik organiczny: otrzymanie i zastosowanie. Przemys³ Chemiczny 82/8–9, s. 844–846.
Lopez-Arce i in. 2008 – Lopez-Arce, P., Doehne, E., Greenshields, J., Benavente, D. i Young, D. 2008. Treatment of rising damp and salt decay: The historic masonry buildings of Adelaide, South Australia. Materials and
Structures 42, 6, s. 827-848.
£ukowski, P. 2003. Domieszki do zapraw i betonów. Polski Cement.
£ukowski, P. 2005. Adhesion of polymer-cement concretes to the substrate. Cement Wapno Beton 10, 3, s. 142–147. Malicka-Soczka i in. 2010 – Malicka-Soczka, A., Domka, L. i Kozak, A. 2010. Kaolin modified with silane
compounds as a filler used in rubber industry. Physicochemical Problems of Mineral Processing 44, s. 151–156.
Ma³olepszy i in. 2000 – Ma³olepszy, J., Deja, J., Brylicki, W. i Gawlicki, M. 2000. Technologia betonu: metody
badañ. AGH, Kraków, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne.
Man, C.K. i Teacoach, K.A., 2009. How does limestone rock dust prevent coal dust explosions in coal mines?
Mining Engineering 61, 9, s. 69–73. Materials and Structures, 2008, 42 (6), 827–848.
Medeiros i in. 2012 – Medeiros, M.H.F., Castro-Borges, P., Aleixo, D.M., Quarcioni, V.A., Marcondes, C.G.N. i Helene, P. 2012. Reducing water and chloride penetration through silicate treatments for concrete as a mean to control corrosion kinetics. International Journal of Electrochemical Science 7, s. 9682–9696.
Ney, R. 2000. Surowce skalne: surowce wêglanowe. Wydawnictwo IGSMiE PAN, Kraków.
Nita i in. 2012 – Nita, P., Weso³owski, M., Poœwiata, A. i Kowalska, D. 2013. Projektowe, wykonawcze
i utrzymaniowe. Problemy wspó³czesnych nawierzchni na lotniskach. 32, s. 159–177, Prace Naukowe
Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych, Warszawa, Wyd. Inst. Tech. Wojsk Lotniczych.
Pichniarczyk, P. 2000. Hydrofobizacja lekkich poryzowanych zaczynów z gipsu syntetycznego otrzymywanego
w procesie odsiarczania spalin. Praca doktorska. AGH, Kraków.
PN-EN ISO 3953, 1011. Proszki metaliczne, Oznaczanie gêstoœci nasypowej z usadem. PN-G-11020, 1994. Py³ kamienny przeciwwybuchowy.
Pogorzelski, J.A. 2001. Stan wilgotnoœciowy przegród budowlanych. Materia³y Budowlane 4, s. 63–66, 88. Przesmycka, E. i Kwiatkowski, B. 2002. Stan zachowania i problemy konserwacji obiektów zabytkowych
Rokiel, M. 2006. Poradnik. Hydroizolacje w budownictwie. Wybrane zagadnienia w praktyce. Warszawa, Dom Wydawniczy Medium.
Stanis³awska, A. i Werner, A. 2006. Wp³yw dodatku polialkoholu winylu na wybrane w³aœciwoœci drukowe papierów powlekanych. Przemys³ Chemiczny 85/8–9, 1318–1320.
Stefañczyk, B. 2005. Budownictwo ogólne. t. 1, Warszawa, Arkady.
Stowarzyszenie Przemys³u Wapienniczego, http://www.wapnoinfo.pl/, maj 2014.
Suchorab i in. 2008 – Suchorab, Z., Barnat-Hunek, D. i Sobczuk, H. 2008. Pomiary wilgotnoœci murów z ka-zimierskiej opoki wapnistej przy zastosowaniu metody TDR. Budownictwo i Architektura 2, 1, s. 125–140, Lublin, Wydawnictwa Uczelniane.
Szymanek, A. i Nowak, W. 2007. Mechanically activated limestone. Chemical and Process Engineering 28, 1, s. 127–137.
Tablets & Capsules, 2005. Powder density in solid dosagef, M.A. Thomas, Quanta-chrome Corporation. Tétreault, J. i Stamatopoulou, E. 1997. Determination of concentrations of acetic acid emitted from wood coatings
in enclosures. Studies in Conservation 42, 3, s. 141–156.
Urosevic i in. 20012 – Urosevic, M., Yebra-Rodríguez, A., Sebastián-Pardo, E. i Cardell, C. 2012. Black soiling of an architectural limestone during two-year term exposure to urban air in the city of Granada. Science of
the Total Environment 414, s. 564–75.
Vogt, E. 2008. Hydrophobization of fine solids presented on the example of limestone powder. Polish Journal of
Chemical Technology 10, s. 49–51.
Vogt, E. 2011. Hydrofobizacja py³u wapiennego za pomoc¹ par kwasu stearynowego. In¿ynieria i Aparatura
Chemiczna 6, s.12–15.
Vogt, E. 2013. Effects of commercial modifiers on flow properties of hydrophobized limestone powders. Polish
Journal of Environmental Studies 22, 4, 1213–1218.
Vogt, E. i Bisztyga, A. 2014. Badanie w³aœciwoœci hydrofobowych proszków wapiennych modyfikowanych handlowymi modyfikatorami. In¿ynieria i Aparatura Chemiczna 53, 1, s. 42–43.
Vogt, E. i Buczek, B. 2007. Rola i znaczenie py³u wapiennego w systemie zabezpieczeñ przeciwwybucho-wych w kopalniach wêgla kamiennego. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources
Mana-gament 23, 3, s. 235–242.
Vogt, E. i Ho³ownia, D. 2010. Badanie w³aœciwoœci hydrofobowych modyfikowanych py³ów wapiennych.
Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Managament 26, 2, s. 41–56.
Vogt, E. i Opaliñski, I. 2009. The comparison of properties of hydrophobized limestone powders produced in different methods. Chemical Engineering Transactions 17, s. 1711–1716.
WP£YW WYBRANYCH ZAGRO¯EÑ ŒRODOWISKOWYCH NA W£AŒCIWOŒCI HYDROFOBOWE DROBNODYSPERSYJNEGO WAPIENIA
S ³ o w a k l u c z o w e
drobnodyspersyjny wapieñ, hydrofobowy, korozja chemiczna, zanieczyszczenia, œrodowisko S t r e s z c z e n i e
Przestawiono wyniki badañ zmiany hydrofobowych w³aœciwoœci drobnodyspersyjnego wapienia pod wp³ywem wybranych czynników korozyjnych. Badano dwie frakcje ziarnowe drobnodysper-syjnego wapienia, o œrednicy ziaren zgodnie z danymi producenta (Kopalnia Wapienia Czatkowice) wynosz¹cej odpowiednio: dla m¹czki wapiennej poni¿ej 80 µm oraz piasku wapiennego z przedzia³u 100–400 µm. Badano równie¿ m¹czkê wapienn¹ hydrofobizowan¹ w kamienio³omie wapieni i margli cementowni w Ma³ogoszczy. Badano materia³y surowe oraz hydrofobizowane za pomoc¹ kwasu
stearynowego, preparatu silikonowego oraz preparatu bitumicznego. Jako substancji agresywnych (korodotwórczych) u¿yto roztworów: kwasu etanowego, zasady amonowej, siarczanu VI sodu. Okreœlono wp³yw tych substancji na zmianê nasi¹kliwoœci i œciœliwoœci badanych materia³ów. Miar¹ nasi¹kliwoœci by³a zmiana wilgotnoœci materia³ów podczas procesu wilgotnego sk³adowania. Œciœli-woœæ obliczano na podstawie pomiarów densymetrycznych: gêstoœci nasypowej swobodnej i upako-wanej, oznaczanych za pomoc¹ cylindra miarowego. Niewielkie zmiany wartoœci wspó³czynników œciœliwoœci uzyskane dla materia³ów skorodowanych w porównaniu do wartoœci uzyskanych dla materia³ów wyjœciowych œwiadcz¹ o podobnych w³aœciwoœciach kohezyjnych obu rodzajów mate-ria³ów. Wiêkszoœæ modyfikowanych (hydrofobowych) materia³ów po procesie korodowania uzyski-wa³a gorsze w³aœciwoœci wodoodporne ni¿ materia³y wyjœciowe, ale w dalszym ci¹gu charakte-ryzowa³a siê wy¿szym stopniem hydrofobowoœci ni¿ skorodowane materia³y surowe. Dla m¹czki wapiennej nie uzyskano powtarzalnych wyników, co najprawdopodobniej spowodowane jest wiêksz¹ reaktywnoœci¹ tego materia³u zwi¹zan¹ z ma³¹ œrednic¹ ziaren. Przeprowadzone badania mia³y charakter wstêpny.
THE INFLUENCE OF CHOSEN ENVIRONMENTAL HAZARDS ON HYDROPHOBIC PROPERTIES OF FINE DISPERSIONAL LIMESTONE
K e y w o r d s
fine dispersional limestone, hydrophobic, chemical corrosion, pollutants, environment
A b s t r a c t
The paper concerns the results of researches carried out on the changes of hydrophobic properties of fine dispersional limestone caused by chosen corrode substances. The researches were conducted on two grain fractions of fine dispersional limestone, which grain diameter in accordance with the manufacturer’s data (Limestone Mine Czatkowice) equals less than 80 µm for lime meal and 100–400 µm for lime sand accordingly and also on a meal hydrophobized in the limestone and margiel quarry of cement plant in Ma³ogoszcz. Raw materials and hydrophobized ones with the use of stearic acid, silicone preparation and bituminous preparation were tested. The acetic acid, ammonia hydroxide, sodium sulphate were used as aggressive substances. The researches proved the influence of these substances on an absorbability and a compressibility changes of studied materials. The absorbability was measured as changes of the material humidity during the storage in wet conditions. The compressibility was calculated on the base of the results of densimetric measurements such as loose and packed bulk density obtained with the use of measuring cylinder. A small changes in the compressibility coefficient values obtained for corroded materials in the comparison with values obtained for initial materials show that the cohesive properties of both kinds of material are similar. The majority of modified (hydrophobized) materials obtained after corrode process worse waterproof properties than initial materials, but they were still characterised by higher hydrophobization degree than corroded raw materials. No repeaTable results were obtained in the case of meal. It was probably caused by a higher reactivity of this material, connected with its little grain diameter. The measurements performed had the preliminary character.
