Studie naar het gebruik van zandvliegasmengsel in zandcementtoepassingen

Zand is een zeer belangrijk basismateriaal binnen de bouwkunde. Het wordt al een lange tijd intensief ontgonnen en verwerkt in bouwkundige toepassingen. Er wordt ook steeds meer en meer gebouwd, dus de vraag naar zand stijgt. Dit zorgt ervoor dat er nu een tekort aan zand zit aan te komen. De uitdaging van nu is het vinden van een zandvervanger die voldoet aan de kwaliteiten die zand ons levert. Wegenbouwbedrijf Viabuild, ging deze uitdaging aan en belandde bij een site te Sambreville waar 200 000 m³ zandvliegasmengsel ligt opgeslagen. Deze site werd aangekocht met als doel het afvalmateriaal te verwerken als zandvervanger. Dit thesisonderwerp werd in 2017- 2018 opgestart door Viabuild. Hanna Debruyne en Sinitha Ferier gingen op zoek naar het meest interessante bouwproduct om het zandvliegasmengsel in te verwerken. Zij hebben besloten dat de toepassing van het zandvliegasmengsel het meest voordelig kan worden gebruikt in zandcement. In 2018-2019 gingen Ewout Vanden Bussche en Thibaut Vansteelant op zoek naar een zo economisch mogelijk mengsel, binnen de toepassing zandcement, met partiële zandvervanging door het zandvliegasmengsel. Finaal werden twee mengselontwerpen met een financieel voordeel naar voor geschoven. Deze thesis zet de zoektocht naar het meest interessante mengselontwerp verder. Het doel van deze thesis is het oplossen van enkele cruciale vragen zoals: “Waarom wordt een hogere druksterkte behaald bij verwerking van het zandvliegasmengsel?” en “Waarom wordt nalevering in druksterkte als gevolg van deze verwerking waargenomen?”. Theoretisch onderzoek en in mindere mate praktische testen zullen deze vragen moeten oplossen. De antwoorden op de vragen zullen leiden naar het vinden van belangrijke parameters die aangepast kunnen worden met als doel de mengsels te optimaliseren. Het theoretisch onderzoek heeft geleid tot zeer relevante en interessante conclusies. In het onderzoek werden de belangrijkste chemische aspecten van het puzzolaan vliegas bestudeerd. Dit zijn de hydratatiereacties, de puzzolane reacties en het effect van de zuurtegraad. Door bestudering van de puzzolane reacties werd geconcludeerd dat deze niet optimaal worden gebruikt, omdat er niet genoeg calciumhydroxide wordt aangeboden aan de vliegas. Dit heeft geleid tot het ontwerp van enkele mengselontwerpen met een toevoeging van een bepaalde hoeveelheid calciumhydroxide. Deze mengsels werden ontworpen op basis van een financiële analyse. De toevoeging van calciumhydroxide is dus een eerste optimalisatievoorstel. Het theoretisch onderzoek rond de zuurtegraad of pH-waarde heeft uitgewezen dat de puzzolane werking van de vliegas optimaal wordt benut bij een zeer hoge pH-waarde (>13). De kans bestaat dat de mengsels deze pH-waarde nooit halen en de puzzolane werking dus niet optimaal wordt benut. Een mogelijke oplossing hiervoor is het toevoegen van een zeer sterke base aan het mengsel, zoals NaOH. Dit is een tweede optimalisatievoorstel. De twee optimalisatiemogelijkheden dienen nog gefundeerd te worden op experimentele data. Ook dienen ze getest te worden op hun financiële maakbaarheid. Volgens ons hebben deze twee optimalisatievoorstellen een goede kans van slagen. Vanuit ons perspectief en het uitgevoerde theoretisch onderzoek betwijfelen we dat er naast deze voorstellen nog andere parameters zijn die aangepast kunnen worden om de mengsels te optimaliseren.