Was ist Flugasche und wie wird sie in Beton verwendet?

Nahaufnahme von Flugasche mit Textur

Die Fichte / Jacob Fox

Kohlekraftwerke erzeugen Strom durch die Verbrennung von pulverisierter Kohle, wobei ein gefährliches Nebenprodukt namens Flugasche entsteht. Flugasche allein hat keinen wirklichen Nutzen. In der Vergangenheit wurde sie in die Atmosphäre freigesetzt, was sich jedoch negativ auf die Luftqualität auswirkte. Daher wurden Vorschriften erlassen, um ihre Entsorgung zu kontrollieren. Heute wird sie in Kohlekraftwerken gesammelt und gelagert oder auf Mülldeponien verbracht.

Die Gefahr für Mensch, Tier und Umwelt, die durch die Flugascheproduktion entsteht, kann jedoch gemindert werden, indem man Flugasche zur Verbesserung der Betonzusammensetzung verwendet. Da Flugasche aluminium- und silikatische Bestandteile enthält, kann sie beim Mischen mit Wasser Zement bilden, wenn der Kalziumgehalt der Flugasche hoch genug ist. Ebenso kann durch Mischen von Flugasche mit Kalk und Wasser eine Substanz entstehen, die Portlandzement ähnelt.

Flugasche kann in zwei Haupttypen unterteilt werden: Klasse F und Klasse C. Flugasche der Klasse F enthält Partikel, die mit einer Art geschmolzenem Glas überzogen sind. Dadurch verringert sie das Risiko einer Betonausdehnung und erhöht die Widerstandsfähigkeit gegen Sulfate und Alkali-Zuschlagstoff-Reaktionen. Flugasche der Klasse C enthält einen höheren Anteil an Calciumoxid und ist daher wirksamer bei der Verstärkung von Konstruktionsbeton.

Erfahren Sie in diesem ausführlichen Leitfaden mehr über Flugasche und ihre Verwendung in Beton.

Was ist Flugasche?

Flugasche ist ein fein verteilter Rückstand aus der Verbrennung von Kohlenstaub, der verwendet werden kann, um die Haltbarkeit und Verarbeitbarkeit von Beton zu erhöhen und gleichzeitig die Durchlässigkeit zu verringern.

Anwendungen und Verwendung von Flugasche

Im gewerblichen und industriellen Bereich wird Flugasche in vielen verschiedenen Bereichen eingesetzt, ist aber vor allem dafür bekannt, die Haltbarkeit und Verarbeitbarkeit von Betonmischungen zu verbessern. Flugasche ist auch ein Füllstoff in Farben, Klebstoffen sowie Metall- und Kunststoffverbundstoffen. Sie wird häufig als struktureller Füllstoff im Straßenbau verwendet und kann zur Herstellung von Ziegeln, Keramikfliesen, Gips, Portlandzement und Transportzement verwendet werden.

Andere Baumaterialien, die Flugasche enthalten können, sind Heißasphalt, Fugenmörtel, Wandplatten, Betonrohre und Betonsteine. Tatsächlich kann Flugasche in einer Portlandzementmischung in einem Verhältnis von etwa 1,5 Pfund Flugasche pro 1 Pfund Zementmischung ersetzt werden. Dementsprechend muss die Menge an Feinzuschlagstoff in der Betonmischung reduziert werden, um das zusätzliche Volumen der Flugasche aufzunehmen.

Beton-Bordsteinbau

EinfachCreativePhotography/E+/Getty Images

Kosten und Umweltauswirkungen

Flugasche ist kein Produkt, das der durchschnittliche Heimwerker in den Regalen eines örtlichen Baumarkts finden würde. Diese Substanz gilt als gefährliches Nebenprodukt, das bei der Verbrennung von Kohle entsteht, und wird von der EPA reguliert. Daher dürfen nur Unternehmen mit entsprechender Ausbildung und Genehmigung Flugasche oder Kohlenasche kaufen, um Flugascheprodukte herzustellen.3 Allgemeinen ist die Herstellung von Flugaschezement kostengünstiger als die von herkömmlichem Zement, was ihn für Betonhersteller zu einer attraktiven Option macht.

Flugasche enthält Quecksilber, Cadmium und Arsen. Ohne ordnungsgemäße Handhabung kann Flugasche die Gewässer, das Grundwasser, das Trinkwasser und die Luft verschmutzen und so eine Gefahr für Mensch, Tier und Umwelt darstellen. Die Verwendung von Flugasche in Baumaterialien statt ihrer Entsorgung auf Deponien verringert die Menge an Sondermüll, die die Umwelt belastet. Wenn Flugasche ein Viertel oder ein Drittel des Zements in Beton ersetzt, verringert sich auch der CO₂-Ausstoß, der bei der Zementherstellung entsteht, und die Gesamtbelastung der Umwelt wird verringert.

Vor- und Nachteile von Flugasche in Beton

In den meisten Fällen ist die Verwendung von Flugaschezement anstelle von Portlandzement zur Herstellung von Beton eine kostengünstige Option, die die Haltbarkeit und Verarbeitbarkeit der Betonmischung erhöht. Diese Formel reduziert auch die Menge an CO₂-Emissionen, die bei der Zementherstellung entstehen, und recycelt gefährliche Abfälle, anstatt sie auf einer Mülldeponie lagern zu

Die Verwendung von Flugasche in Beton verringert Rissbildung, Durchlässigkeit und Ausbluten und erzeugt einen dichten, hochbeständigen Beton, der resistent gegen Sulfate und Alkali-Zuschlagstoff-Reaktionen ist. Diese Betonmischung benötigt außerdem weniger Wasser und neigt dazu, nicht zu schrumpfen.

Die Verwendung von Flugasche in Beton bringt jedoch potenzielle Probleme mit sich. Der Ersatz von Portlandzement durch Flugasche in einer Betonmischung führt zu längeren Trocknungs- und Aushärtungszeiten. Bei Verwendung in kalten Klimazonen können Mischungen mit hohem Flugaschegehalt auch Probleme mit einer langsamen Festigkeitsentwicklung aufweisen. Luftporenbildner können jedoch verwendet werden, um die Schäden durch Frost-Tau-Zyklen zu minimieren.

Bedenken Sie auch, dass die EPA Vorschriften für die ordnungsgemäße Entsorgung von Flugasche hat, da diese Arsen, Quecksilber und Cadmium enthält, Schadstoffe, die Wasser- und Luftverschmutzung verursachen

Pro

  • Kostengünstige Alternative zu Portlandzement

  • Erhöht die Haltbarkeit und Verarbeitbarkeit von Beton

  • Hilft, Rissbildung oder Ausdehnung zu verhindern und verringert die Durchlässigkeit

  • Beständig gegen Sulfate und Alkali-Aggregat-Reaktionen

  • Recycelt Abfälle aus der Kohleverbrennung und reduziert den CO₂-Ausstoß

Nachteile

  • Längere Trocknungs- und Abbindezeiten

  • Verzögertes Abbinden in kalten Klimazonen

  • Langsame Festigkeitsentwicklung in kaltem Klima

  • Luftporenbildner können erforderlich sein

  • Erfordert eine sichere Entsorgung gemäß den EPA-Vorschriften

FAQ
  • Welche Produkte können aus Flugasche hergestellt werden?

    Flugasche wird zur Herstellung zahlreicher Produkte verwendet, unter anderem zur Herstellung von Transportbeton, als mineralischer Füllstoff für Asphaltstraßen, in Betonblöcken und -rohren, als Ziegelsteinmaterial sowie als Strukturfüllstoff im Straßenbau.

  • Woraus besteht Flugasche?

    Die genauen Bestandteile von Flugasche können je nach Quelle und Zusammensetzung der verbrannten Kohle variieren. Flugasche enthält jedoch erhebliche Mengen an Calciumoxid, Aluminiumoxid und Siliziumdioxid.

  • Ist Flugasche umweltfreundlich?

    Flugasche ist nicht umweltfreundlich. Sie ist ein Abfallprodukt der Kohleverbrennung und wird allgemein als umweltschädlich angesehen. Durch die Wiederverwendung oder das Recycling der Flugasche zur Herstellung von Betonprodukten können die Auswirkungen der Flugasche auf die Umwelt jedoch reduziert werden, anstatt diesen gefährlichen Abfall einfach auf die Mülldeponie zu schicken.

  1. US EPA, O. (11. Dezember 2014). Entsorgung von Kohleverbrennungsrückständen aus der Gesetzgebung von Elektrizitätswerken [Weitere Richtlinien und Leitlinien]. https://www.epa.gov/coalash/coal-ash-rule

  2. US EPA, O. (11. Dezember 2014). Wiederverwendung von Kohlenasche [Weitere Richtlinien und Leitlinien]. https://www.epa.gov/coalash/coal-ash-reuse

  3. US EPA, O. (11. Dezember 2014).  Entsorgung von Kohleverbrennungsrückständen aus der Gesetzgebung von Elektrizitätswerken  [Weitere Richtlinien und Leitlinien]. https://www.epa.gov/coalash/coal-ash-rule

  4. US EPA, O. (11. Dezember 2014).  Grundlagen zu Kohlenasche  [Übersichten und Factsheets]. https://www.epa.gov/coalash/coal-ash-basics

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