Een maandelijkse uitgave van deNederlandse Cementindustriecorrespondentie-adrespostbus 3011, 5203 DA 's-Hertogenboschtelefoon 073-150150 (abOnnementen 150231)ISSN 0166·137xjuli/augustus 1980Vliegas en betonWat is vliegas?Nog niet eens zo erg lang geleden was deenergievoorziening in Nederland vrijwel vollediggebaseerd op steenkool en olie. De ontdekkingvan aardgas in en rondom Nederland brachthierin een radicale verandering. De electriciteits-centrales werden omgebouwd op aardgas, demijnen werden gesloten, de rol van steenkool bijde energievoorziening leek min of meer uitge-speeld.Maar het blijkt toch anderste gaan verlopen. Er iseen kolennota verschenen, waarin aan steenkooleen erg belangrijke plaats is toegedacht. Alsuitvloeisel hiervan passen twee grote centrales(van de PGEM en PNEM) nu ook weer kolen alsbrandstof toe, terwijl vermoedelijk in de loop vande jaren '80 meer eenheden zullen volgen.In tegenstelling tot vroeger wordt overigens nietmeer met stukkool gestookt, maar met poeder-kool. Dit geeft een efficiêntere verbranding. Hetgevolg is echter ook dat de verbrandingsrestennu niet in de vorm van slakken, maar voorname-lijk in de vorm van een fijn poeder vrijkomen. Datpoeder is vliegas. Het wordt doorelectrofilters uitde verbrandingsgassen afgescheiden. Voorlopigin Nederland 3 à 400.000 ton per jaar, rond hetjaar 2000 misschien zelfs 1 à 3 miljoen ton perjaar.Wat doen we er mee?Vroeger zouden we zo'n materiaal gewoonergens dumpen, maar dat is in ons land tegen-woordig wel uitgesloten. Er zal een niet alleeneconomisch, maar ook milieukundig verant-woorde toepassing moeten worden gevonden.Daarom is naast het Ministerie van EconomischeZaken ook het Ministerie van Volksgezondheiden Milieuhygiene sterk in vliegas geïnteresseerd.Een interessant afzetgebied zou de bouw kunnenzijn. In Frankrijk bijvoorbeeld wordt per jaar ruim3 miljOen ton vliegas verwerkt. Hiervan gaatongeveer de helft naar de wegenbouw voorophoging, stabilisatie van de ondergrond en alsvulstof voor asfalt. De rest wordt voor een grootdeel (ruim 1 miljoen ton) gebruikt als grondstofvoor de cementfabricage.Dat laatste hoeft geen verwondering te wekken:vliegas bevat bestanddelen die ook in portland-en hoogovencement voorkomen. Alleen deverhoudingen zijn anders. Het belangrijksteverschil is het kalkgehalte. Bij portlandcement isdat ca. 65%, bij de Nederlandse hooqoven-cementen zo'n 45-50%, bij vliegas echter slechts1 à 2%. Het gevolg is dat vliegas geen hydrau-lischeeigenschappen heeft. Zelfs in zeerfijngemalen toestand reageert het niet met water.oie reactie kan wel op gang komen als voldoendekalk wordt toegevoegd. Pas na samenmalen meteen kalkrijk produkt als portlandcementklinkerontstaateen hydraulisch cement: het vliegas-cement.PuzzolanenEen bindmiddel, dat niet met water reageert,maar wel met water plus kalk, noemen we eenpuzzolaan. De naam is afkomstig uit Italië, waarbepaalde vulkanische gesteenten deze eigen-Amercentrale Geertruidenberg; de nieuwe, kolen-gestookte eenheid (600 MW) produceert jaarlijks125000 ton (droge) vliegasschap vertonen. In Nederland is beter bekend hetovereenkomstige Duitse tras; eveneens eenvulkanisch materiaal met puzzolane eigen-schappen. In de Nederlandse norm NEN 3550 isportlandtrascement zelfs gedefinieerd. Het is eenfijngemalen mengsel van 60-80% klinker met 20-40% tras.In tegenstelling totenkele omringende landengeeft de norm echter geen ruimte voor eenvliegascement. In Nederland is er, gezien vanuitde cementtechnologie, ook niet zoveel behoefteaan; we beschikken hier over een ander afval-produkt van uitzonderlijk goede kwaliteit:Nederlandse hoogovenslak. In tegenstelling totvliegas is deze slak wel hydraulisch. Het gevolg isdat voor hoogovencementen met een veel lagerklinkergehalte kan worden volstaan: een typischhoogovencement, sulfaatbestand en met lagehydratatiewarmte, bevat slechts 20-35% klinker.Vliegas in betonspecieIn bepaalde gevallen wordt wel eens tras toege-voegd aan betonspecie. De Nederlandse normengeven hiervoor ook de ruimte. NEN 3532, hulp-2stoffen voor mortel en beton, behandelt inparagraaf 4.4 de mineralepoeders. Volgens dezenorm zijn dit zeer fijn verdeelde, vaste hulpstoffendie onoplosbaar zijn in water.De bedoeling is de samenhang van de beton-specie en de dichtheid, en daarmee de duur-zaamheid van het beton te verbeteren. Meestalgaat het dan om mengsels waarvan de hoeveel-heid fijne delen « te gering is.De normstelt verder dat deze minerale poeders chemischinert kunnen zijn, maar ook puzzolane of zelfshydraulische eigenschappen kunnen hebben. Zekunnen dus een bijdrage leveren aan de sterkte-ontwikkeling. Datis dan mooi meegenomen,maar dat mag volgens de norm niet het doel vande toepassing zijn.De VB 1974 noemt als grondstoffen voor beton-specie: cement, overeenkomstig NEN3550, zanden grind overeenkomstig NEN 3542, water, entenslotte - als hierover tevoren overeenstemmingis bereikt - hulpstoffen overeenkomstigNEN 3532. Toevoeging van tras, steenmeel,gemalen slak en ook van vliegas mag dus onderdeze voorwaarde.WaterbehoefteEen bezwaar van minerale poeders is dat ze dewaterbehoefte vaak vergroten. En dáár is nuvliegas in het voordeel. In tegenstelling tot tras,steenmeel enz., in tegenstelling ook tot cement,SEM (scanner elektronenmicroscoop)opname vanvliegasdeeltjes; vergroting 3000)(bestaat vliegas voor het grootste deel uit rondebolletjes met meestal ook nog een gunstigekorrelverdeling. Het gevolg is dat vliegas, in niette grote hoeveelheden toegevoegd aan watschrale mengsels, een plastificerende werkingheeft en daardoor dewaterbehoefte juist watvermindert. In dat geval zal ook de samenhangvan zo'n schrale specie verbeteren.Toevoeging vaneen beperkte hoeveelheidvliegas aan betonspecie kan dus vier voordelenhebben.voor de betonspecie:schrale mengsels verkrijgen een beteresamenhang;- de waterbehoefte wordt verminderd.voor het beton:- op de lange duurwatextrasterkte;- grotere dichtheid en daardoor verhoogdeduurzaamheid.Extra sterkteIn verband met het puzzolane karakter van eengoede vliegas zou men kunnen denken aanvervanging vaneen deel vanhet cement doorvliegas. Helaas komt de sterkteontwikkeling vanvliegas maar zeer langzaam op gang. Zelfs eenkwalitatief goede vliegas levert na 28 dagenslechts 25-35% van de sterkte vancement.Dat betekent dat hoogstens één deel cementvervangen zou kunnen worden door 3 à 4 delenvliegas. Alleen bij erg schrale mengsels zou datzin hebben. Bij normale gehalten aan cement enfijn toeslagmateriaal kan vervanging vanzeg20 kg cement door 80 kg vliegas de water-behoefte juist doen toenemen. Met alle gevolgenvoor de sterkte-ontwikkeling.Bovendien is meestal niet alleen de sterkte na 28dagen van belang, maar - bijvoorbeeld voorhetSEM-opname van cementdeeltjes;vergroting 3000)(entkisten - ook de sterkte enkele dagen na hetstorten. En dan heeft zelfs de meest reactievevliegas nog niets gedaan.Blijven dus overdie gevallen waarbij de begin-sterkte en zelfs de 28-dagen sterkte minderbelangrijk zijn, maar waar het aankomt op sterktena maanden of zelfs jaren. Dan komen de voor-delen van vliegas volledig tot hun recht.Overige eigenschappenEnkele andere, belangrijke kenmerken zijn:Wisselende kwaliteitErvaringen uit hetbuitenland wijzen er op datmen zeer voorzichtig moet zijn met het gebruikvan vliegas als toevoeging aan betonspecie. Dekwaliteit kan sterk wisselen, afhankelijk vandeherkomstvan de kolen en omstandigheden vanhet verbrandingsproces. Voor de produktie vaneen vliegascement is dit in mindere mate eenbezwaar: door een zorgvuldige selectie vangeschikte vliegas en een goede produktie-controle kan de kwaliteit goed in de hand wordengehouden.KoolgehalteNiet alle kool uit steenkool verbrandt, zelfs niet bijgebruikvan poederkool. Over het algemeen steltmen dat het koolresidu minder dan 5 à 10% moetzijn. Bij grotere hoeveelheden koolresidu invliegas ontstaat de neiging tot luchtbelvorming inde betonspecie.WarmteontwikkelingBij gedeeltelijke vervanging vanportlandcementdoor vliegas treedt een duidelijk geringerewarmteontwikkeling op tijdens de beqinverhar-ding. Helaas gaat dit samen met een eveneensgeringere sterkteontwikkeling.Vervanging van hoogovencement doorvliegas3heeft wat warmteontwikkeling betreft weinig zin,omdat hiermee nauwelijks winst is te behalen.KleurDoor zijn koolgehaltekan vliegas een donkerekleur hebben, die ook tot uiting kan komen in dekleur van beton, waarin het is verwerkt. Wisse-lende koolgehalten (zie boven) kunnen daardooral gauw tot zichtbare kleurvariaties in hetbetonoppervlak leiden.Hoe gaat het verder?Dat is een moeilijke vraag, zowel voor deelectriciteitscentrales als voor de overheid. Decentrales worden door de overheid gedwongenom op kolen over te gaan. Tegelijkertijd wordthun verboden om de resulterende vliegas voor-lopig maar ergens neer te leggen.Er moet dus een toepassing voor wordengevonden en daar wordt momenteel ook hard aangewerkt. Een belangrijke vraag daarbij is hetkostenaspect. Vliegas is zeker niet waardevolgenoeg om over grotere afstanden te wordenvervoerd. Centrales zijn aan de andere kant vrijgelijkmatig over het land verspreid. De vraag iswat ze er voor over hebben om hun afvalproduktaan de man te brengen.4Toevoeging aan betonspecie kan, vooral bijschrale mengsels, voordelen hebben. Maar danals toevoeging aan of vervanging van de fijnerezandfracties en slechts in geringe mate alsvervanging van cement.Een andere mogelijkheid is nog het gebruik vanvliegas als grondstof voor licht toeslagmateriaaLBij de produktie daarvan in een draaioven komtdan zelfs het restant onverbrande kool nog totzijn recht als energiebijdrage.Gebruik van vliegas als grondstof voor decementproduktie neemt in het buitenland toe. InNederland, waar een groot deel van het portland-cement al is vervangen door hoogovencement,ligt dit niet zo voor de hand. De mogelijkheid isechter wel in studie genomen. Opnieuw is hetnatuurlijk de vraag wat devliegas moet kosten.Een voordeel van de toevoeging aan cement inplaats van aan betonspeciezou de beterekwaliteitsbewaking zijn. Ook dat blijkt uit buiten-landse ervaringen.Hoe het ook zij, in de nabije toekomst zal Neder-land, en vooral de bouwwereld, meer en meer metdit voor velen misschien nieuwe produkt temaken krijgen. Daarom voor een eerste oriëntatiedit BETONIEK-artikel.