Het gebruik van vliegas als hydraulisch bindmiddeldoor ir K. L. A. van der LeeuwInleidingIn de periode na afloop van de tweede wereldoorlog ?s een stroomvan literatuur verschenen over de mogelijkheden van het gebruikvan vliegas als hydraulisch bindmiddel. Bijgaande literatuurlijst,die slechts een greep vormt uit de vele literatuur over dit onder-werp, toont duidelijk aan, dat men zich in vele landen hiermeeheeft beziggehouden. Overigens is deze belangstelling niet geheelnieuw, want ook al vroeger heeft het nuttig gebruik van vliegasde gemoederen beroerd. Zo hebben, bijv. in de aan vangder twin-tiger jaren Duitse onderzoekers onderzoekingen op dit gebiedverricht. Daarna schijnt de belangstelling weer te zijn gezaktom in en vooral na de laatste oorlog weer met hernieuwdekracht op te komen.Vanwaar deze grote en telkens weer oplevende belangstelling?De oorzaken zijn niet moeilijk te raden. In de eerste plaats heefthet sterk toenemend gebruik van electriciteit en de daarmeegepaard gaande grote uitbreiding van aantal en capaciteit derelectrische centrales de productie van vliegas geweldig opgevoerd.De afvoer van dit voor de centrales waardeloze materiaal vormteen steeds groter wordend probleem en het is derhalve vanzelf-sprekend, dat men allerwegen naar middelen zoekt om ditmateriaal op een of andere wijze nuttig te gebruiken. Anderzijdsis het gebruik van beton als constructiemateriaal zeer sterktoegenomen en aangezien het cement het duurste bestanddeelvormt, is het ook alweer zeer begrijpelijk, dat men op middelenzint om de benodigde hoeveelheid cement te beperken bijv. doordit cement gedeeltelijk te vervangen door een ander bindmiddel.De bovengestelde vraag is dus feitelijk te herleiden tot de vol-gende: Kan de vliegas de haar toegedachte taak als vervangings-c.q. aanvullingsmiddel voor cement vervullen ? Het feit, dat degetaande belangstelling voor vliegas weer is opgeleefd in een tijdvan groot gebrek aan bouwmaterialen, klinkt in dit verbandbedenkelijk. Ook de publicaties van onderzoekers, die de bruik-baarheid van vliegas hebben onderzocht, zijn niet alle evenhoog gestemd. Daartegenover staan berichten van grote werken,waarbij men met succes vliegas heeft gebruikt en we| in aanzien-lijke hoeveelheden. Bij het doorlezen van de literatuur overvliegas stuit men op vrij veel tegenstrijdigheden en het is daaromwel van belang zich eens te verdiepen in de eigenschappen vanvliegas om na te gaan, of hierin misschien een oorzaak kan liggenvoor deze tegenstrijdige resultaten. Eerst dan kan men de vraagbeantwoorden, waarom vliegas nog geen belangrijke plaats alsbindmiddel heeft verworven, hoewel vele onderzoekers zichhiermee in de laatste dertig jaar hebben beziggehouden.Samenstelling en eigenschappen van vliegasReeds een vluchtige beschouwing van enkele vliegas-analysestoont aan, dat men hier niet van ??n bepaalde samenstelling kanspreken. Vooral het gehalte aan onverbrande bestanddelen, totuiting komend in 'een bepaling van het gloeiverlies, loopt voorverschillende vliegassoorten zeer sterk uiteen. Men vindt voorhet gloeiverlies cijfers, die uiteenlopen van I tot 37%! Het isduidelijk, dat hierin al een oorzaak kan liggen voor de uiteen-lopende resultaten, die met het gebruik van vliegas zijn bereikt.In onderstaande tabel zijn enige voorbeelden gegeven vanvliegasanalyses, berekend op het gloeiverliesvrije product.I 2 3Si03 51,3% 51,2% 44,6%Al203 32,3 32,9 25,7Fe303 6,9 7,0 17,5CaO 2,2 2,7 3,9MgO 2,0 2,1 2,7K20 4,9 3,7 5,2Na20 0,2 0,2 0,1S03 0,2 0,2 0,3totaal 100,0% 100,0% 100,0%Vliegas is dus in hoofdzaak een aluminiumsilicaat, hoewel ookbelangrijke hoeveelheden ijzer kunnen voorkomen. De hogetemperatuur in poederkool-vuurhaarden doet de as smelten;de fijne druppeltjes gesmolten as worden door de rookgassenmeegevoerd en vormen de vliegas. Tengevolge van de snelleafkoeling stollen ze tot glasachtige deeltjes. Een idee van defijnheid van dit materiaal kan men krijgen uit onderstaande zeef-resten van dezelfde vliegasmonsters, als waaraan bovenstaandeanalyse-resultaten zijn ontleend ;1 2 3zeefrest N480-d-0,09025,1% 9,1% 0,8%z?efrest N 480-d-0,06047,5% 25,3% 11,7%Uit de verstrekte gegevens blijkt dus wel, dat verschillendemonsters vliegas al naar de herkomst zeer uiteen kunnen lopen infijnheid en chemische samenstelling.Het is een bekend verschijnsel, dat onderkoelde silicaten hydrau-lische eigenschappen kunnen hebben. Deze eigenschappen tredenuiteraard pas goed naar voren, wanneer het product zo fijn isverdeeld, dat een goede reactiesnelheid is gewaarborgd. Gewoon-lijk zijn dergelijke stoffen latent hydraulisch, d.w.z. dat ze detegenwoordigheid van een activerend middel nodig hebben ommet water te kunnen reageren. Dit activerend middel is gewoon-lijk een of andere calciumverbinding, als hoedanig ook Portland-cement kan optreden, dat bij zijn reactie met water immerscaliumhydroxyde vrijmaakt. Sterk calciumhoudende productenvan het bovenomschreven karakter kunnen bij zeer fijne ver-deling soms actief hydraulisch worden, dus uit zichzelf verharden,zonder toevoegingen.Wanneer we nu de samenstelling van vliegas nog eens naderbezien, dan blijkt dat we hier te doen hebben met een in fijnverdeelde vorm aanwezig onderkoeld aluminiumsilicaat. Demogelijkheid van latent hydraulische eigenschappen is hier zekeraanwezig. Het geringe gehalte aan calciumverbindingen doetgeen grote activiteit op dit gebied vermoeden. Hiermee zijn dein de inleiding gestelde vragen al gedeeltelijk beantwoord, alzullen voor een volledige beantwoording proeven moeten be-wijzen, of vliegas de verwachte eigenschappen inderdaad vertoont.Een storend bestanddeel wordt in ieder geval gevormd door desoms zeer aanzienlijke hoeveelheden onverbrande kool, die in devliegas voorkomen. Deze zijn ook de voornaamste oorzaak van dezeer uiteenlopende resultaten, die men met vliegas heeft bereikt.Oppervlakkig beschouwd lijkt het zeer eenvoudig deze koolstofdoor uitgloeien te verwijderen. De als regel zeer grote fijnheidvan vliegas, die zeer gemakkelijk aanleiding tot stuiven geeft,maakt deze reactie echter al minder makkelijk in uitvoering danzij schijnt. Teneinde de vliegas zonder overmatige stofontwikke-ling te kunnen afvoeren, wordt ze bovendien gewoonlijk nat-gemaakt en dit schept een nieuwe moeilijkheid voor een even-tuele naverbranding van de kool. Hier komt de economie om dehoek kijken; bij een dergelijke nabehandeling moet dus eerst eenhoeveelheid water worden verdampt, wat brandstof en dus geldkost. Op de economische aspecten van het gebruik van vliegaskomen wij trouwens nog terug.Wanneer we nu de theoretische mogelijkheden voor het gebruikvan vliegas als hydraulisch bindmiddel nog eens samenvatten, dankunnen we de zaak als volgt stellen : Vliegas ontstaat als een afval-product in de vuurhaarden van poederkool-stookinstallaties, deeigenschappen ervan kunnen al naar de kwaliteit van de gebruiktekolen en de inrichting van de vuurhaard sterk uiteenlopen.Hoewel de bruikbaarheid van vliegas als hydraulisch bindmiddelzeer zeker mogelijk is, mag men echter niet verwachten, dat diteen algemene eigenschap van iedere willekeurige vliegas zal zijn.Integendeel, het is hoogstwaarschijnlijk, dat het ene 'fabrikaat'vliegas deze eigenschap wel, het andere die niet of in veelmindere mate zal vertonen.Uit de bovenstaande theoretische beschouwing is feitelijk alde vraag te beantwoorden, waarom de ervaringen met het ge-bruik van vliegas zulke sterk uiteenlopende resultaten vertonen.Het is dus zeker de moeite waard eens na te gaan, wat men in depractijk met vliegas heeft bereikt.Ervaringen met het gebruik van vliegasDe resultaten van vele onderzoekingen in verschillende landenlaten geen twijfel bestaan over de vraag, of vliegas als hydraulischbindmiddel kan werken. Proeven, o.a. in Amerika, Duitsland,Engeland en in ons land, hebben bewezen, dat inderdaad vliegasdeze eigenschap kan bezitten. Over de kwaliteit van vliegas alshydraulisch bindmiddel zijn de meningen echter zeer verdeeld,Een uitvoerig onderzoek werd in 1937 gepubliceerd door R. E.Davis, Carlson, Kelly en H. E. Davis (I). Zij maakten verschillen-de mengsels van Portlandcement en vliegas, waarbij het gehalteaan vliegas in het bindmiddel zelfs tot 50% werd opgevoerd. Zijvonden, dat mits het koolstofgehalte van de vliegas niet boven2% steeg en de fijnheid ervan zeer hoog was (