Analysis of factors affecting the chemical reactivity of fly ash

openaccess, Vol. 644 (04) 2026 / piątek, 24 kwietnia, 2026

Analiza czynników wpływających na reaktywność chemiczną popiołu lotnego

(Open Access)

DOI: 10.15199/33.2026.04.04

citation/cytuj: Strzałkowska E. Analysis of factors affecting the chemical reactivity of fly ash. Materiały Budowlane. 2026. Volume 644. Issue 04. Pages 27-35. DOI: 10.15199/33.2026.04.04

In the article, the factors determining the reactivity of the glassy phase of fly ash were analyzed. The obtained results highlight the validity of using advancedmethods such as Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopy as a complement to classical methods for assessing the pozzolanic activity of fly ash. This method made it possible to explain cases in which fine particle size or a high content of SiO2 and Al2O3 do not always translate into high chemical reactivity of fly ash.

W artykule przeanalizowano czynniki decydujące o reaktywności fazy szklistej popiołów lotnych. Uzyskane wyniki podkreślają zasadność stosowania zaawansowanych metod, takich jak Spektroskopia Magnetycznego Rezonansu Jądrowego (NMR), jako uzupełnienie klasycznych metod oceny aktywności pucolanowej popiołów lotnych. Metoda ta pozwoliła na wyjaśnienie przypadków, w których drobne uziarnienie lub duża zawartość SiO2 i Al2O3 nie zawsze przekładają się na dużą reaktywność chemiczną popiołów lotnych.
reactivity of fly ash; pozzolanic activity; network modifier; glassy phase.

reaktywność popiołu lotnego; aktywność pucolanowa; modyfikator sieci; faza szklista.
  1. Sanalkumar KUA, Lahoti M, Yang E. Investigating the potential reactivity of fly ash for geopolymerization. Construction and Building Materials. 2019; https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.07.140.
  2. Adamczyk Z, Cempa M, Białecka B. Synthesis of Na-LSX type zeolite from Polish fly ash. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management. 2020; https://doi.org/10.24425/gsm.2020.133933.
  3. Okeme IC, Crane RA, Nash WM, Ojonimi TI, Scott T B. Characterisation of rare earth elements and toxic heavy metals in coal and coal fly ash. RSC Adv. 2022, 12. DOI: 10.1039/D2RA02788G.
  4. Strzałkowska E. Rare earth elements and other critical elements in the magnetic fraction of fly ash from several Polish power plants, International Journal of Coal Geology. 2022; https://doi. org/10.1016/j. coal. 2022.104015.
  5. Hower JC. Petrographic examination of coal-combustion fly ash. International Journal of Coal Geology. 2012; https://doi.org/10.1016/j.coal. 2011.12.012.
  6. Uliasz-Bocheńczyk A, Mokrzycki E. The use of waste in cement production in Poland – the move towards sustainable development. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management. 2022; https://doi. org/10.24425/gsm.2022.142791.
  7. Galos K, Uliasz-BocheńczykA. Źródła i użytkowanie popiołów lotnych ze spalania węgli w Polsce. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management. 2005, 21 (1), 23−42 (in Polish).
  8. Giergiczny Z. Dodatki mineralne – niezastąpione składniki współczesnego cementu i betonu. Materiały Budowlane. 2009; (3): 46 ÷ 50.
  9. Li J, Xu K, Geng G, Harris E, Mason HE. Determine the coordination of Al and Si of Fe-rich fly ash: The challenge in NMR and how we probe its heterogeneity using X-ray spectromicroscopy. Cement and Concrete Research. 2022; https://doi.org/10.1016/j.cemconres. 2022.106947.
  10. Kurdowski W. Chemia cementu i betonu, Polski Cement Sp. z o. o, i Wydawnictwo Naukowe PWN, 2010. Kraków-Warszawa.
  11. Giergiczny Z. Popiół lotny w składzie cementu i betonu. Monografia. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2013, Gliwice.
  12. Goodarzi F. Characteristics and composition of fly ash from Canadian coal-fired power plants. Fuel, 85, 2006, 1418-1427.
  13. Kuchar S. Popiół lotny w cemencie – rola fazy amorficznej. BTA, 2014, lipiec-wrzesień.
  14. Wons W, Murzyn P, Kłosek-Wawrzyn E. The structure of components of fly ash with different granulation. Materiały ceramiczne. 2015, 67 (4), 407-412.
  15. Cormier L, Neuville DR. Ca and Na environments in Na- 2O–CaO–Al2O3–SiO2 glasses: influence of cation mixing and cation-network interactions, Chemical Geology, 2004, 213, 1–3, https://doi. org/10.1016/j. chemgeo. 2004.08.049.
  16.  Görlich E. Chemia krzemianów, Wydawnictwo Geologiczne, Warszawa 1957.
  17. Tkaczewska E, Małolepszy J. Właściwości szkła w krzemionkowych popiołach lotnych. „Cement-Wapno-Beton”. 2009, 3 75.
  18. Hemmings RT, Berry EE. On the Glass in Coal Fly Ashes: Recent Advances. MRS Proceedings. 1987. DOI: 10.1557/PROC-113-3.
  19. Gołek Ł. Wpływ składu chemicznego szkieł glinokrzemianowych na proces ich alkalicznej aktywacji, Praca doktorska, Influence of chemical composition of aluminum-silica glasses on their alkaline activation process, 2008. AGH, Kraków.
  20. Gołek Ł, Deja J, SitarzM, Fojud Z. The role of aluminium ions during the slag activation proces. Physics and Chemistry of Glasses. 2014, 55 (2).
  21. Gabzdyl, W. Geologia i kopaliny Górnego Śląska. Zeszyty Naukowe Pol. Śl., 1997.
  22. Strzałkowska E.Morphology, chemical and mineralogical composition of magnetic fraction of coal fly ash. International Journal of Coal Geology. 2021; https://doi.org/10.1016/j.coal.2021.103746.
  23. Krzeszowska E. Potentially toxic elements (PTEs) in the Carboniferous coal-bearing series of the Lublin Coal Basin (Poland), a case study, Case Studies in Chemical and Environmental Engineering. 2024; https://doi.org/10.1016/j. cscee.2024.100984.
  24. OstrowskiM. Klasyfikacja popiołów lotnych krzemionkowych kategorii S. Materiały Budowlane. 2015. DOI 10.15199/33.2015.10.34.
  25. Roszczynialski W, Stępień P, Tkaczewska E. The reliability of pozzolanic activity assessmentmethods in testing different fly ashes. Cement-Wapno- Beton = Cement Lime Concrete, 2014, 19 (5), 323–333.
dr inż. Ewa Strzałkowska, Politechnika Śląska, Wydział Górnictwa, Inżynierii Bezpieczeństwa i Automatyki Przemysłowej
ORCID: 0000-0002-9039-9187

dr inż. Ewa Strzałkowska, Politechnika Śląska, Wydział Górnictwa, Inżynierii Bezpieczeństwa i Automatyki Przemysłowej
ORCID: 0000-0002-9039-9187

Correspondence address: ewa.strzalkowska@polsl.pl

Full paper:

DOI: 10.15199/33.2026.04.04

Article in PDF file

Received: 07.01.2026 / Artykuł wpłynął do redakcji: 07.01.2026 r.
Revised: 16.02.2026 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 16.02.2026 r.
Published: 22.04.2026 / Opublikowano: 22.04.2026 r.