dr.ir.G.J.L. van der Wegendr.J.M.J.M.Bijen (lid ONRI)Intron BV, MaastrichtVergelijke.ndonderzoekvan drie soorten vliegas-kunstgrindIn Cement nr. 6 1985 is gepubliceerd overde toepassing van Lytag als lichttoeslagmateriaal voor beton. Daarbij werdal aangekondigd dat een publikatie zouvolgen waarin een vergelijking wordtgetrokken tussen drie soorten toeslagmate-riaal die kunstmatig worden vervaardigduit vliegas. In bijgaand artikel zijn deresultaten van het bedoelde, vergelijkendeonderzoek gepresenteerd. Eveneens zijnde eigenschappen vergeleken van betonbereid met deze verschillende lichtetoeslagmaterialen. Riviergrind meteenzelfde korre/verdeling als hetvliegaskunstgrind is steeds alsvergelijkingsmateriaal in het onderzoekmeegenomen.Red.Cement XXXVII (1985)nr.9InleidingDe Nederlandse betonwereld is de laatsteja-ren vertrouwd geraakt met de term vliegas,als benaming voor een restprodukt dat ont-staat bij de verbranding van poederkool.lnde nog betrekkelijk korte tijd dat we ons inNederland geplaatst zien voor het probleemvan een verantwoorde verwerking van grotegrote hoeveelheden vliegas zijn al belangrij-ke resultaten bereikt. In 1983 is circa 65%van de geproduceerde en afgevangen hoe-veelheid vliegas (500 000 ton) verwerkt.Voorzover bekend is dit een van de hoogstepercentages in de wereld.Inde kader van het Nationaal Onderzoekpro-gramma Kolen (NOK) is in 1982 een studieafgesloten naar kunstgrind bereid uit vliegas[1]. In deze studie is het kunstgrind ingedeeldnaar de 'verhardingstemperatuur'bij de ver-vaardiging:- sintering (temperatuur T > 900?C);- hydrothermische verharding(100?C < T < 250?C);- koude verharding (10?C < T < 100?C).Uit elk van deze drie typen produktieproces-sen is een vliegaskunstgrind geselecteerdvoor een vergelijkend experimenteel onder-zoek naar de eigenschappen als toeslagma-teriaal voor beton.Doel van het'onderzoek is geweest het ge-drag van de drie soorten vliegaskunstgrindte vergelijken met die van Nederlands rivier-grind als grof toeslagmateriaal voor beton.De karakteristieke eigenschappen van dedrie soorten vliegaskunstgrind en van het ri-viergrind als grof toeslagmateriaal voor be-ton zijn bepaald voor eenzelfdekorrelfractie(4-12,5 mm). De karakteristieke eigenschap-pen van beton vervaardigd uit bovenge-noemde grove toeslagmaterialen in combi-natie met Nederlands rivierzand als fijn toe-slagmateriaal zijn bepaald aan beton vaneenzelfde kwaliteit {B 22,5} en eenzelfde ver-werkbaarheid (zetmaat 100 mm).Experimentele procedureDe toegepaste materialen in dit onderzoekzijn:- cement: hoogovencement klasse A;- water: leidingwater Maastricht;- fijne toeslag: Nederlands rivierzand con-form NEN 3542;- grove toeslag:686Lytag: een voor 100% uit vliegas bestaandekorrel, die door sintering boven 1200 ?C isgeproduceerd door Lytag Ltd. in Groot-Brit-tani?;Aarde/ite: vervaardigd (volgens opgave) uit45% m/m kwartszand, 47% m/m vliegas,4,5% m/m kalk, 2% m/m hulpstoffen en1,5% m/m water; geproduceerde door Aar-ding Weerstandlas in Nederland. Volgens deproducent zijn deze korrels hydrothermischverhard gedurende 6,5 uur op 200?C;Niro Atomizer: volgens mededelingen doorde leverancier bereid uit 60% m/m vliegasen 30% m/m sproeidroog ontzwavelingsre-sidu, 4% kalk, 2% additieven en water;gepro-duceerd door Niro Atomizer in Denemarkendoor verharding van de pellets gedurendeenkele dagen op 70 ? 80?C bij hogevoch-tigheid;Nederlands riviergrind conform NEN 3542.Bij de produktie van Lytag en Aarde/ite wordt. de vliegas geagglomereerd door agitatie-granulatietechnieken [1], wat resulteert inbolvormige korrels van verschillende afme-tingen. In het Niro Atomizer proc?d? wordthet grondstoffenmengsel geagglomereerdmet behulp van een zogenaamde pelleteer-molen, wat resulteert in cilindrische korrelsvan ongeveer gelijke grootte (diameter onge-veer 20 mm, lengte 30 ? 40 mm). De partijNiro Atomizer pellets die in dit onderzoek isgebruikt, is afkomstig van een demonstratie-project in augustus 1982 te Amsterdam.Een uitvoerige beschrijving van de produk-tieprocessen van deze vliegaskunstgrind-soorten is opgenomen in literatuur 1.In dit onderzoek zijn de karakteristieke ei-genschappen van de vier voornoemde grovetoeslagmaterialen vergeleken bij eenzelfdekorrelverdeling. Daartoe is elk van deze ma-terialen gezeefd in verschillende fracties envervolgens in de juiste verhouding weer sa-mengevoegd. De Niro Atomizer pellets zijngebroken in een kaakbreker om de juiste kor-relopbouw te kunnen bewerkstelligen.De korrelverdelingen van de aldus verkregenvier grove toeslagmaterialen zijn weergege-ven in tabel 1. Deze korrelverdelingen zijngedurende het gehele onderzoek aangehou-den. De relatief lage maximale korrelgroottevan de onderzochte grove toeslagmaterialenwerd bepaald doorde maximale beschikbareafmetingen van de Lytag en de Niro Atomizerkorrels.Tabel 1Korrelverdeling van de toeslagmaterialenna zeven en mengencumulatievezeefrest (%m/m)Lytag Aardelite NiroAtomizer riviergrindzeef (mm)12,5 0 0 0 08 36 36 35 364 94 92 92 932 96 96 95 961 100 100 100 100Experimenteel programmaHet experimentele programma bestond uittwee delen:- bepaling karakteristieke eigenschappenvan de grove toeslaqrnaterialen als zodanig;bepaling karakteristieke eigenschappenvan beton vervaardigd uit deze grove toe-slagmaterialen en rivierzand als fijn toeslag-materiaal.Elk betonmengsel diende eenzelfde ver-werkbaarheid (zetmaat ongeveer 100 mm)en eenzelfde druksterkte na 28 dagen ver-harden (ongeveer 30 N/mm2) te bezitten.Karakteristieke eigenschappen van degrove toeslagmaterialen als zodanigDe uitgevoerde beproevingen en de daarbijverkregen resultaten betreffende de karakte-ristieke eigenschappen van de onderzocntegrove toeslag materialen zijn weergegeven intabel 2. Niro Atomizer bevat een relatief hooggehalte aan wateroplosbaar sulfaat waar-door potentieel gevaar voor expansieve dub-belzoutvorming, gevolgd door desintregratievan beton, aanwezig is. Niro Atomizer vol-doet dan ook niet aan de eis van het maxi-maal toelaatbaar gehalte aan sulfaat vermeldin NEN 3543 (1% m/m S03 t.O.V. droog ge-wicht toeslagmateriaal), terwijl Aardelitedicht tegen dit maximaal toelaatbaar niveauaan zit.Tabel 2Karakteristieke eigenschappen vanonderzochte grove toeslagmaterialenHet chloridegehalte van de onderzochtetoe-slagmaterialen voldoet ruimschoots aan demaximaal toelaatbare waarde vermeld inNEN 3543 (0,02% m/m). Hierbij dient opge-merkt te worden dat de Niro Atomizer pelletszijn geproduceerd uit een mengsel van vlieg-as, calciumsulfaat en calciumsulfiet, welknagenoeg geen chloride bevatte. Sproei-droog ontzwavelingsresidu daarentegen zalnormaal gesproken een relatief hoog chlori-de-gehalte bevatten.Deschijnbare volumieke massa van de drogekorrels en de waterabsorptie na 30 minutenen 24 uur onderdompelen is voor de lichtetoeslagmaterialen het laagste voor Lytag.De duurzaamheid van toeslagmaterialenvoor beton is een belangrijke eigenschap.Vele beproevingsmethoden zijn ontwikkeldom een indruk van deze 'duurzaamheid' teverkrijgen. Echter duurzaamheid is geeneenduidige eigenschap. De resultaten vanenkele duurzaamheidsproeven zijn voor deonderzochte grove toeslagmaterialen opge-nomen in tabel 2. Hieruit kan worden gecon-cludeerd dat de 'duurzaamheid' afneemt inde volgorde: riviergrind - Lytag - Aardelite- Niro Atomizer.Devorm en oppervlaktetextuur van de Lytag-en Aardelite-korrels lijken veel op elkaar tengevolge van eenzelfde agglomeratietech-niek (tabel 3). Doordat deNiro Atomizer pel-lets zijn gebroken vertonen ze een onregel-matige korrelvorm en een ruw korrelopper-vlak.BetonsamenstellingenUitgaande van de grove toeslagmaterialenmet een korrelopbouwzoals weergegeven intabel 1 zijn betonmengsels samengesteld(door 'trial and error'), die aan de volgendeeisen voldoen:- korrelverdeling toeslagmaterialenmengsel(fijn + grof) zoveel mogelijk volgens de ge-modificeerde Fuller-curve (Rothfuchs);- zetmaat ongeveer 100 mm;- gemiddelde druksterkte na 28 dagen ver-harden bij 20 ?C onder verzadigd kalkwaterongeveer 30 N/mm2.Door een tekort aan Niro Atomizer pellets zijnvan dit materiaal geen betonnen proefstuk-ken vervaardigd. De onregelmatige korrel-vorm van de gebroken Niro Atomizer pelletszal resulteren in een hogere waterbehoeftevoor het verkrijgen van eenzelfde zetmaat alsvoor de andere onderzochte betonmeng-sels. DOOr de lagere korrel sterkte van de NiroAtomizer pellets zal naar verwachting een la-gere water-cementfactor nodig zijn om een-zelfde 28-daagse druksterkte te verkrijgenals voor de andere mengsels.Deze twee redenen geven aanleiding om teverwachten dat het betonmengsel met ge-broken Niro Atomizer pellets als grof toe-slagmateriaal een hoger cementgehaltedient te bezitten dan de andere onderzochtebetonmengsels onder dezelfde omstandig-heden.Tabel 3Korrelvorm en textuur van de onderzochtegrove toeslagmaterialen, volgens as 812MengproceduresDe luchtdrogekunstgrindkorrels zijn gedu-rende 30 minuten ondergedompeld in wateren vervolgens gedurende enkele minuten ineen geperforeerde bak uitgedropen. Het ri-vierzand en het grove toeslagmateriaal ismet ongeveer eenderde deel van het aan-maakwater gedurende 30 seconden ge-mengd in een 50 liter tegenstroommenger., na breken van de pelletsLytag bolvormigAardelite bolvormigNiro Atomizer' onregelmatigriviergrind afgerond metvaak platterekorrelseigenschap eisen grove toeslagmaterialenLytag Aardelite Niro riviergrindAtomizersulfaat: totaal (%m/m) NEN3543 0,10 0,77 1,68 0,08(S03) wateroplosbaar (%m/m) NEN3543 0,09 0,33 0,87 0,001chloride (%m/m) NEN3543 0,001