<Desc/Clms Page number 1>
GESTABILISEERD VLIEGASMENGSEL VOOR GRONDWERKEN
Onderhavige uitvinding heeft betrekking op een gestabiliseerd vliegasmengsel voor autonome aanwending als materiaal voor de aanleg van onderfunderingen, gleufaanvullingen en ophogingen in wegenbouw, vervaardigd door menging van vliegas en bindmiddel.
Ze betreft een gepaste conditionering van een vliegasmateriaal in de elektrische centrales om het gebruik van vliegas in wegenbouw ekonomisch aantrekkelijker te maken.
Tegenwoordig vindt vliegas toepassing als vulstof voor asfaltbeton, als hulpstof bij de productie van cement en als toeslagstof voor beton.
<Desc/Clms Page number 2>
Deze toepassing. is beperkt tot verse of droog opgeslagen vliegassoorten.
Vliegas is een poedervormig mineraal produkt, verkregen door ontstoffing van de rookgassen uit elektrische centrales die met poederkool worden gestookt.
Het corpusculair aanzien van vliegaskorrels is beschreven in een publicatie van C. PLOWMAN over "The Chemistry of PFA in concrete. An assessment of Present Knowledge and Future Research. " Paper 5. 6 Ash Technology and Marketing Conference, London, October 1978.
De vliegas ziet er over het algemeen uit als een verzameling bolvormige deeltjes, waarvan sommige een erg dunne wand hebben en doorschijnend zijn ; andere hebben een donker voorkomen en bij gebruik van dubbele belichting wordt duidelijk dat sommige van deze deeltjes hol zijn. Vele vertonen aan hun oppervlak in een bepaald punt een blaasje of een uitwas, soms met een gaatje waarlangs de verbrandingsgassen ontsnapt zijn. In bepaalde gevallen blijken zeer kleine bolvormige deeltjes'sterk of zwak aan bollen met een grotere diameter vast te kleven ; sommige van deze deeltjes kunnen worden losgeschud of-geroerd.
Verspreid tussen de bollen zijn ook donkere korrels met een onregelmatige geometrische vorm te zien ; het kunnen vliegaskorrels of onverbrande steenkooldeeltjes zijn.
<Desc/Clms Page number 3>
Een gemiddelde chemische samenstelling van Belgische vllegassoorten is de volgende :
EMI3.1
<tb>
<tb> Uitgedrukt <SEP> BELGLE
<tb> Dedoseeid <SEP> in
<tb> eleinenl <SEP> %
<tb> Sl <SEP> SlO2 <SEP> 43-52
<tb> Al <SEP> Al2O3 <SEP> 24-30
<tb> Fe <SEP> Fe2O3 <SEP> 3,8-6,7
<tb> C3 <SEP> CaO <SEP> 1,3-7,9
<tb> Mg <SEP> MgO <SEP> 0,8-1,8
<tb> Ti <SEP> TiO2 <SEP> 0. <SEP> 9-1,6
<tb> K <SEP> K2O <SEP> 0,7-4,1
<tb> Na <SEP> Na2O <SEP> 0.1-0, <SEP> 8
<tb> Ba <SEP> BaO <SEP> 0, <SEP> 05-0, <SEP> 20 <SEP>
<tb> Mn <SEP> MnO <SEP> 0, <SEP> 05-0. <SEP> 08
<tb> Sr <SEP> SrO <SEP> 0. <SEP> 02-0,20
<tb> V <SEP> V2O5 <SEP> 0. <SEP> 04-0.06
<tb> 13 <SEP> B203 <SEP> 0. <SEP> 01-0, <SEP> 06
<tb> Li <SEP> Li20 <SEP> 0. <SEP> 01 <SEP> - <SEP> 0.
<SEP> 04 <SEP>
<tb> P <SEP> P2O5 <SEP> 0,04-0,50
<tb> S <SEP> SO3 <SEP> 0,2-1,0
<tb> C <SEP> ! <SEP> CI <SEP>
<tb> Cloeiverlies <SEP> 1,8-6,3 <SEP> (9,8)
<tb>
<Desc/Clms Page number 4>
Vliegas bezit de eigenschap zeer werkzame siliciumdioxyde-en aluminiumtrioxydehoudende materialen te omvatten die met calciumhydroxyde ("kalk"), verbindingen doen ontstaan met gelijkaardige bindende eigenschappen als een hydraulisch bindmiddel.
In 1985 werd echter ongeveer 40% van de in België geproduceerde vliegas nuttig aangewend als hulpstof bij de fabrikate van cement of als vulstof in betoncentrales en steenbakkerijen. De resterende hoeveelheid werd afgevoerd naar stortplaatsen.
Om het leefmilieu helpen te beschermen door gebruiksmogelijkheden voor vliegas te scheppen waardoor zij niet hoeft te worden gestort en om klassieke materialen te helpen uitsparen, heeft de wegentechniek zich bezig gehouden met het ontwikkelen van vliegasmengsels die nuttig kunnen aangewend worden als : - ophogingsmateriaal ; - materiaal voor onderfunderings-en funderingslagen ; - stof ter verbetering van de korrelverde- ling van grond.
Onder andere, is het bekend dat men puzzolanische bindmiddelen verkrijgt als men vliegas met gebluste kalk behandelt zodanig dat men een mengsel met een samenstelling uitgedrukt in massaspercent tussen 2% kalk en 98% vliegas en 30% kalk en 70% vliegas krijgt.
De beoordeling van de puzzolanische eigenschappen van vliegas maakt het ontwerp van een mededeling van A. Verhasselt over "Caractérisation de la pouzzolanité des cendres volantes" Actes du 7ème Congrès International de la Chimie des Ciments, volume 111 "Communications (suite) pp IV 116 - 121, Paris 1980
<Desc/Clms Page number 5>
Aan de hand van drukweerstand, trekweerstand bij diametrale samendrukking en calciumoxyde verbruik berekent men de gemiddelde relatieve puzzolanische reactiviteit en het puzzolanische kwaliteitscijfer van de vliegas.
Meestal zijn onderfunderingen samengesteld uit een mengsel van grofkorrelige materialen, zoals steenslag, grint, gebroken slak, as, hoogovenslak of rode gebrande leisteen, en een zekere hoeveelheid fijne materialen.
Volgens verschillende lastenkohieren, moet een zandcement een homogeen mengsel van zand, cernent en water zijn, dat aan strenge normen beantwoordt, b. v. NBN B 11-011.
Het mengsel moet zodanig worden samengesteld, dat de gemiddelde druksterkte van volgens de proctormethode bereide cilinders van het mengsel na 28 dagen verharding 5, 0 MN/m2 bedraagt.
De minimumverdichtingsgraad van het verdichte zandcement moet ten minste 95% bedragen.
De minimumdruksterkte van uit een laag zandcement geboorde cilinders moet na 90 dagen
EMI5.1
2 verharding ten minste 1.
Schraalbeton moet een mengsel van zand en grof toeslagmateriaal zijn met een in het bestek nader vast te stellen samenstelling in een massaverhouding gelegen tussen 1 : 1 en 1 : 3, voorts cement in een hoeveelheid gelegen tussen 75 en 125 kg per m3 beton, en water.
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
De karakteristieke kubusdruksterkte moet na 90 2 dagen verharding ten minste De fundering moet aangelegd worden in een meer lagen.
Het mengsel waarmee de lagen. worden aangelegd moet bereid worden in een mengcentrale. Het vervoer ervan geschiedt in laadbakken die met een zeildoek afgedekt zijn.
Het laagsgewijs spreiden en verdichten van het mengsel en het afwerken van het oppervlak van de fundering worden mechanisch uitgevoerd.
De bewerkingen moeten voltooid zijn vooraleer binding optreedt en ten laatste 2 uren na de bereiding van het mengsel.
Wanneer de fundering wordt aangelegd onder rijwegverhardingen, weggoten, kantstroken en fietspaden, wordt er onmiddellijk na het afwerken van het oppervlak en ten laatste dezelfde dag, een bescherming tegen uitdrogen op aangebracht, bestaande uit een laag bitumenemulsie naar rata van minstens 0, 7 kg/m2,
EMI6.2
2 bestrooid met grof zand naar rata van minstens 3 kg/m2.Bij het einde van de dag begrenst de aannemer de tot dan uitgevoerde fundering door een verticaal vlak ; hiertoe gebruikt hij als bekisting een op zijn kant geplaatste houten balk die stevig op zijn plaats wordt gehouden. Die houten balk wordt weggenomen bij het hervatten der werkzaamheden.
<Desc/Clms Page number 7>
Alle verkeer op de fundering is verboden gedurende de eerste 7 dagen na het aanleggen.
De aanleg is verboden wanneer de temperatuur, afgelezen onder thermometerhut om 8 u's morgens, lager is dan 10C of's nachts lager was dan -3OC.
De uitvinding betreft een gestabiliseerde vliegas die bovengenoemde eisen vervult en die concurrentieel is met de conventionele gestabiliseerde materialen voor onderfunderingen, opvullen van sleuven en aanvullingen tegen landhoofden van bruggen.
Ze betreft een gestabiliseerd vliegasmengsel voor autonome aanwending als materiaal voor de aanleg van onderfunderingen, sleufaanvullingen en ophogingen in wegenbouw, vervaardigd door menging van vliegas en bindmiddel, met het voornamelijk kenmerk dat het mengsel uit twee bestanddelen bestaat, namelijk :
70 tot 95% vers geproduceerde vliegas of droog opgeslagen, en
5 tot 30% cement en eventueel water zodat het vochtgehalte 17 tot 24% bereikt, om een ideale verdichting mogelijk te maken.
Volgens een bijzonderheid van de uitvinding, wordt het gestabiliseerd vliegasmengsel gebruikt als gestabiliseerd zand voor het uitvoeren van onderfunderingen en wegfunderingen wanneer het cementgehalte ongeveer 7 gew. % bereikt.
<Desc/Clms Page number 8>
De uitvinding heeft ook betrekking op de toepassing van bovengenoemde gestabiliseerde vliegas, als gestabiliseerd zand voor het uitvoeren van onderfunderingen wanneer het cementgehalte in het mengsel rond 7 gew. % bereikt.
De uitvinding maakt nuttig gebruik van de noodzaak om vliegas bij bevochtiging in de centrale te homogeniseren in een menger, door tijdens het mengen cement toe te voegen.
Principieel bestaat ze erin aan een geschikte vliegasvoorraadsilo in een elektrische centrale en een bestaande bevochtigingsinstallatie, slechts een silo met cement en een doseerinrichting toe te voegen.
Als vliegas als gestabiliseerd materiaal wordt aangewend, zijn de behoeften aan vliegas beter in overeenstemming met de beschikbare dagproduktie aan vliegas in een elektrische centrale.
Met het inzicht de kenmerken van de gestabiliseerde vliegas beter aan te tonen zijn hierna voorbeelden en testen beschreven van vliegascementmengsels.
Er werden proeven gedaan op vliegascementmengsels met verschillende cementsoorten, namelijk : portland cement P40 en P50, puzzolan portland cement PPZ 30, hoogovencement HL 30 - HK 40, permetal cement LK 30. RO cementsoorten werden alle vervaardigd door OBOURG
<Desc/Clms Page number 9>
De mengsels worden op vier verschillende tijdstippen op hun sterkte getest : na 7,14, 28 en 56 dagen. Bij elke drukproef worden er steeds 2 proctors van hetzelfde mengsel getest.
Al de vliegas-cementmengsels bevatten 7% cement en 93% verse vliegas.
Bij al de mengsels neemt de hardheid van de mengsels toe met de tijd tot rond de 28ste dag.
De breukwaarden zijn na 56 dagen wel iets gedaald t. o. v. na 28 dagen. Dit is te verklaren door de niet optimale bewaarsomstandigheden ; veel proctors vertoonden na 56 dagen uitdrogingsverschijnselen.
Al de mengsels kunnen dienen als vervangingsmiddel voor gestabiliseerd zand (breukwaarde na 28 dagen 3MPa (30 kg/cm 2), doch er zijn wel grote verschillen tussen de verschillende cementsoorten.
<Desc/Clms Page number 10>
TABEL 1 : Breukwaarde (in kg/cm2) van vliegas-cementmengsels (93 %-7 %) met verschillende cementsoorten.
EMI10.1
<tb>
<tb>
Cementsoorten <SEP> na <SEP> 7 <SEP> na <SEP> 14 <SEP> na <SEP> 28 <SEP> na <SEP> 56
<tb> dagen <SEP> dagen <SEP> dagen <SEP> dagen
<tb> Portlandcement <SEP> P <SEP> 40 <SEP> Proefstuk <SEP> 1 <SEP> 47 <SEP> 64 <SEP> 76 <SEP> 67
<tb> Proefstuk <SEP> 2 <SEP> 60 <SEP> 66 <SEP> 74 <SEP> 70 <SEP>
<tb> P <SEP> 50 <SEP> Proefstuk <SEP> 1 <SEP> 57 <SEP> 57 <SEP> 76 <SEP> 86
<tb> Proefstuk <SEP> 2 <SEP> 67 <SEP> 70 <SEP> 83 <SEP> 97
<tb> PuzzolanPortland <SEP> PPZ <SEP> 30 <SEP> Proefstuk <SEP> 1 <SEP> 32 <SEP> 41 <SEP> 55 <SEP> 48
<tb> Proefstuk <SEP> 2 <SEP> 38 <SEP> 43 <SEP> 57 <SEP> 32
<tb> Hoogoven <SEP> HL <SEP> 30 <SEP> Proefstuk <SEP> 1 <SEP> 42 <SEP> 47 <SEP> 76 <SEP> 41
<tb> Proefstuk <SEP> 2 <SEP> 44 <SEP> 38-44
<tb> HK <SEP> 40 <SEP> Proefstuk <SEP> 1 <SEP> 44 <SEP> 51 <SEP> 76 <SEP> 48
<tb> Proefstuk <SEP> 2 <SEP> 52 <SEP> 57 <SEP> 72 <SEP> 48
<tb> Permetal <SEP> LK <SEP> 30
<SEP> Proefstuk <SEP> 1 <SEP> 36 <SEP> 41 <SEP> 53 <SEP> 48
<tb> Proefstuk <SEP> 2 <SEP> 32 <SEP> 34 <SEP> 57 <SEP> 56
<tb>
<Desc/Clms Page number 11>
TABEL 2 : Invloed van de stijgende cement-gehaltes op de hardheid
EMI11.1
<tb>
<tb> Proef <SEP> Samenstelling <SEP> Totale <SEP> drukkracht <SEP> Breukwaarde
<tb> Cement <SEP> Vers <SEP> ge-bij <SEP> breuk <SEP> in <SEP> bar <SEP> kg/cm
<tb> P40 <SEP> produ-na <SEP> 16 <SEP> dager
<tb> gew.-% <SEP> ceerde
<tb> vliegas
<tb> gew.-%
<tb> l <SEP> 5 <SEP> 95 <SEP> 20 <SEP> 25
<tb> 2 <SEP> 7 <SEP> 93 <SEP> 25 <SEP> 32
<tb> 3 <SEP> 10 <SEP> 90 <SEP> 40 <SEP> 51
<tb> 4 <SEP> 13 <SEP> 87 <SEP> 45 <SEP> 57
<tb> 5 <SEP> 16 <SEP> 84 <SEP> 50 <SEP> 64
<tb> 6 <SEP> 20 <SEP> 80 <SEP> 70 <SEP> 89 <SEP>
<tb>
EMI11.2
De vliegas welke met cement gemengd wordt, is vlug hard.
Reeds na 7 dagen worden breukwaarden bekomen welke hoger zijn dan de eisen voor gestabiliseerd zand.
Vanaf een cementtoediening van 7% in gewicht, is de hardheid groot genoeg om als vervangingsmiddel voor gestabiliseerd zand te kunnen dienen.
EMI11.3
De eisen voor gestabiliseerd zand zijn inderdaad : breukwaarde na 7 d. 20 (20 C) breukwaarde na 28 d. 30 kg/cm (20 C)
<Desc/Clms Page number 12>
kg/cm2Het watergehalte ligt bij 17 tot 24 gew. %. Het wijzigt de meetwaarden niet maar is wel heel belangrijk voor de bewerkbaarheid van het mengsel.
Om de evolutie van de hardheid van een vliegas-cementmengsel in de loop van de tijd te onderzoeken, werden verse vliegasmengsels met stijgende cementgehaltes van 5-7-10-13-16-20 % uitgetest. De gebruikte cement was een P40. Per soort mengsel werden er telkens drie standaard proctor monsters genomen na verouderingstermijnen van 15 dagen, 33 dagen en 56 dagen.
TABEL 3 : Invloed van de tijd op de hardheid.
EMI12.1
<tb>
<tb> breukwaarde <SEP> kg/cm2
<tb> cement <SEP> % <SEP> na <SEP> 15 <SEP> na <SEP> 33 <SEP> na <SEP> 56
<tb> P40 <SEP> dagen <SEP> dagen <SEP> dagen
<tb> S <SEP> 25 <SEP> 32 <SEP> 25
<tb> 7 <SEP> 32 <SEP> 47 <SEP> 36 <SEP>
<tb> 10 <SEP> 51 <SEP> 38 <SEP> 25
<tb> 13 <SEP> 57 <SEP> 60 <SEP> 52
<tb> 16 <SEP> 64 <SEP> 72 <SEP> 53
<tb> 20 <SEP> 89 <SEP> 83 <SEP> 89 <SEP>
<tb>
Globaal genomen kan gesteld worden dat de hardheid bij de drukproeven na ! 33 dagen hoger is dan na 15 dagen doch dan terug afneemt bij de resultaten van na 56 dagen.
De mengsels worden sterker met stijgende cementgehaltes. Het cementgehalte is dus bepalend voor de druksterkte van het mengsel.
<Desc/Clms Page number 13>
Na deze ori nterende proeven werden meer gerichte testen uitgevoerd, die nog meer positieve resultaten voor de vliegasmengsels opleverden.
Verschillende monsters van vliegasmengsels met respectievelijk 10 en 7 % cement P40, werden vergeleken met gestabiliseerd zand. wat betreft de breukwaarde na 28 dagen, de wateropslorping, de droge volumieke massa en de waterdoorlatendheid.
TABLE 4 : vergelijkende proeven vliegasmengsel en gestabiliseerd zand.
EMI13.1
<tb>
<tb> breuk- <SEP> droge <SEP>
<tb> Samenstelling <SEP> waarde <SEP> water- <SEP> volu- <SEP> waterdoorvan <SEP> het <SEP> mengsel <SEP> na <SEP> 28 <SEP> opslor- <SEP> mieke <SEP> latendheid
<tb> --- <SEP> dagen <SEP> ping <SEP> % <SEP> massa <SEP> cm/sec <SEP>
<tb> kg/cm2 <SEP> g/cm3
<tb> 93 <SEP> % <SEP> vliegas <SEP>
<tb> 7 <SEP> % <SEP> cement <SEP> P40 <SEP> 46,8 <SEP> 30.3 <SEP> 1,222 <SEP> 0,72#10-5
<tb> 90 <SEP> %vliegas-
<tb> 10 <SEP> % <SEP> cement <SEP> P40 <SEP> 56.0 <SEP> 32,6 <SEP> 1,256 <SEP> 0,50#10-5
<tb> Zandcement-zandScheldezand <SEP> 30,6 <SEP> 17,3 <SEP> 1,726 <SEP> 4,82#10-3
<tb> Zandcement
<tb> zand-zeer <SEP> fijn <SEP> 32,9 <SEP> 17,3 <SEP> 1,717 <SEP> 1, <SEP> 73x10" <SEP>
<tb> zand <SEP> (geel)
<tb>
<Desc/Clms Page number 14>
De breukwaarden van de vliegas-cementmengsels liggen beduidend hoger dan deze van de zandmengsels. De sterkte en de snelheid waarmee deze bereikt wordt, is evenredig met de hoeveelheid bindmiddel en als dusdanig een vrije keuze in funktie van de kostprijs en de minimale eisen. In kolom 3, stelt men vast dat de droge volumieke massa van de vliegasmengsels lager ligt dan bij de zandmengsels, wat logisch is gezien het lagere soortelijk gewicht van vliegas. Het verschil in relatie volume-gewicht kan tot verwarring leiden bij vergelijking van de beide produkten. De tabel toont aan, dat er goed op gelet dient te worden, in welke eenheden een kontrakt gesteid wordt.
Kolom 4 geeft de
EMI14.1
waterdoorlatendheid Het van de vier bovengenoemde monsters.door droging bij 110oC, daarna verzadiging onder vacuÜm, een waterdoorlatendheidsproef en droging aan kamertemperatuur, geen zwelling of sterktevermindering
EMI14.2
tot (=versnelde Bijvoorbeeld - - druksterkte na de wateropslorpings-en 2 tendheidsproef : 88, 2 kg/cm2.
Indien een negatief effekt zou opgetreden zijn, zou deze sterktevermeerdering erdoor teniet gedaan zijn. Deze druksterkte is wellicht wat men op lange termijn kan verwachten. Alleen kan op heden niet gezegd worden met welke re le termijn deze overeenkomt.
<Desc / Clms Page number 1>
STABILIZED FLY GAS MIX FOR GROUNDWORKS
The present invention relates to a stabilized fly ash mixture for autonomous use as a material for the construction of sub-foundations, trench additions and embankments in road construction, manufactured by mixing fly ash and binder.
It concerns an appropriate conditioning of a fly ash material in the power plants to make the use of fly ash in road construction economically more attractive.
Nowadays, fly ash is used as a filler for asphalt concrete, as an auxiliary material in the production of cement and as an additive for concrete.
<Desc / Clms Page number 2>
This application. is limited to fresh or dry stored fly ash species.
Fly ash is a powdered mineral product, obtained by dedusting the flue gases from power plants fired with pulverized coal.
The particulate appearance of fly ash granules is described in a publication by C. PLOWMAN on "The Chemistry of PFA in concrete. An assessment of Present Knowledge and Future Research." Paper 5. 6 Ash Technology and Marketing Conference, London, October 1978.
The fly ash generally looks like a collection of spherical particles, some of which have a very thin wall and are translucent; others have a dark appearance and when using double exposure it becomes clear that some of these particles are hollow. Many show a bubble or a wash on their surface at some point, sometimes with a hole through which the combustion gases have escaped. In some cases, very small spherical particles appear to stick strongly or weakly to spheres of a larger diameter; some of these particles can be shaken or stirred.
Dark grains with an irregular geometric shape can also be seen scattered between the spheres; they can be fly ash granules or unburned coal particles.
<Desc / Clms Page number 3>
An average chemical composition of Belgian wild gas species is the following:
EMI3.1
<tb>
<tb> Expressed <SEP> BELGLE
<tb> Dedoseeid <SEP> in
<tb> eleinenl <SEP>%
<tb> Sl <SEP> SlO2 <SEP> 43-52
<tb> Al <SEP> Al2O3 <SEP> 24-30
<tb> Fe <SEP> Fe2O3 <SEP> 3.8-6.7
<tb> C3 <SEP> CaO <SEP> 1.3-7.9
<tb> Mg <SEP> MgO <SEP> 0.8-1.8
<tb> Ti <SEP> TiO2 <SEP> 0. <SEP> 9-1.6
<tb> K <SEP> K2O <SEP> 0.7-4.1
<tb> Na <SEP> Na2O <SEP> 0.1-0, <SEP> 8
<tb> Ba <SEP> BaO <SEP> 0, <SEP> 05-0, <SEP> 20 <SEP>
<tb> Mn <SEP> MnO <SEP> 0, <SEP> 05-0. <SEP> 08
<tb> Sr <SEP> SrO <SEP> 0. <SEP> 02-0.20
<tb> V <SEP> V2O5 <SEP> 0. <SEP> 04-0.06
<tb> 13 <SEP> B203 <SEP> 0. <SEP> 01-0, <SEP> 06
<tb> Li <SEP> Li20 <SEP> 0. <SEP> 01 <SEP> - <SEP> 0.
<SEP> 04 <SEP>
<tb> P <SEP> P2O5 <SEP> 0.04-0.50
<tb> S <SEP> SO3 <SEP> 0.2-1.0
<tb> C <SEP>! <SEP> CI <SEP>
<tb> Cloe loss <SEP> 1.8-6.3 <SEP> (9.8)
<tb>
<Desc / Clms Page number 4>
Fly ash has the property of comprising highly effective silicon dioxide and aluminum trioxide-containing materials which, with calcium hydroxide ("lime"), produce compounds with similar binding properties as a hydraulic binder.
In 1985, however, about 40% of the fly ash produced in Belgium was usefully used as an adjuvant in the manufacture of cement or as a filler in concrete plants and brickyards. The remaining amount was removed to landfills.
In order to help protect the environment by creating uses for fly ash that require no landfill and to help conserve classic materials, the road engineering has developed fly ash mixtures that can be usefully employed as: - fill material; - material for sub-foundation and foundation layers; - substance to improve the grain distribution of soil.
Among other things, it is known that one obtains pozzolanic binders when treating fly ash with slaked lime such that one obtains a mixture with a composition expressed in mass percent between 2% lime and 98% fly ash and 30% lime and 70% fly ash.
The assessment of the puzzolanic properties of fly ash makes the draft of a communication by A. Verhasselt on "Characterization of the pouzzolanité des cendres volantes" Actes du 7ème Congrès International de la Chimie des Ciments, volume 111 "Communications (suite) pp IV 116 - 121, Paris 1980
<Desc / Clms Page number 5>
The mean relative pozzolanic reactivity and the pozzolanic quality figure of the fly ash are calculated on the basis of pressure resistance, tensile resistance with diametrical compression and calcium oxide consumption.
Typically, sub-foundations are composed of a mixture of coarse-grained materials, such as crushed stone, gravel, crushed slag, ash, blast furnace slag, or red burnt slate, and a certain amount of fine materials.
According to various specifications, a sand cement must be a homogeneous mixture of sand, core and water, which meets strict standards, b. v. NBN B 11-011.
The mixture should be formulated so that the average compressive strength of cylinders of the mixture prepared by the proctor method after 28 days of curing is 5.0 MN / m2.
The minimum degree of compaction of the compacted sand cement must be at least 95%.
The minimum compressive strength of cylinders drilled from a layer of sand cement must be after 90 days
EMI5.1
2 pavement at least 1.
Raw concrete must be a mixture of sand and coarse aggregate with a composition to be determined in the specifications in a mass ratio between 1: 1 and 1: 3, furthermore cement in an amount between 75 and 125 kg per m3 of concrete, and water .
<Desc / Clms Page number 6>
EMI6.1
The characteristic cube compressive strength must be at least after 2 days of curing. The foundation must be laid in several layers.
The mixture that makes up the layers. must be prepared in a mixing plant. They are transported in containers covered with a tarpaulin.
Layering and compacting the mixture in layers and finishing the surface of the foundation are performed mechanically.
The operations must be completed before binding occurs and at the latest 2 hours after the preparation of the mixture.
When the foundation is laid under road pavements, gutters, edging strips and cycle paths, a protection against drying out is applied immediately after finishing the surface and at the latest the same day, consisting of a low bitumen emulsion at a rate of at least 0.7 kg / m2,
EMI6.2
2 sprinkled with coarse sand at a rate of at least 3 kg / m2. At the end of the day, the contractor delimits the foundation that has been carried out until then by a vertical plane; for this purpose he uses as a formwork a wooden beam placed on its side and held firmly in place. That wooden beam is removed when work is resumed.
<Desc / Clms Page number 7>
All traffic on the foundation is prohibited during the first 7 days after construction.
Construction is forbidden if the temperature, read under thermometer hut at 8 am, is below 10C or below -3OC at night.
The invention relates to a stabilized fly ash which fulfills the above requirements and which is competitive with the conventional stabilized materials for sub-foundations, trench filling and bridge abutments.
It concerns a stabilized fly ash mixture for autonomous use as a material for the construction of sub-foundations, trench additions and embankments in road construction, manufactured by mixing fly ash and binder, mainly characterized in that the mixture consists of two components, namely:
70 to 95% freshly produced fly ash or stored dry, and
5 to 30% cement and possibly water so that the moisture content reaches 17 to 24%, to allow ideal compaction.
According to a feature of the invention, the stabilized fly ash mixture is used as stabilized sand for performing sub-foundations and road foundations when the cement content is about 7 wt. % reached.
<Desc / Clms Page number 8>
The invention also relates to the use of the above-mentioned stabilized fly ash, as stabilized sand for carrying out sub-foundations when the cement content in the mixture is around 7 wt. % reached.
The invention makes good use of the need to homogenize fly ash in a mixer when wetted at the plant, by adding cement during mixing.
In principle, it consists of adding only a cement silo and a metering device to a suitable fly ash supply silo in a power plant and an existing humidification installation.
When fly ash is used as a stabilized material, the fly ash needs are more in line with the available daytime production of fly ash in a power plant.
With the insight to better demonstrate the characteristics of the stabilized fly ash, examples and tests of fly ascent mixtures are described below.
Tests were conducted on fly cement mixes with different cements, namely: Portland cement P40 and P50, puzzolan Portland cement PPZ 30, blast furnace cement HL 30 - HK 40, permetal cement LK 30. RO cements were all manufactured by OBOURG
<Desc / Clms Page number 9>
The mixtures are tested for strength at four different times: after 7,14, 28 and 56 days. With each pressure test, 2 proctors of the same mixture are always tested.
All fly ash cement mixtures contain 7% cement and 93% fresh fly ash.
In all mixtures, the hardness of the mixtures increases with time to around the 28th day.
The fracture values have dropped slightly after 56 days t. o. v. after 28 days. This can be explained by the non-optimal storage conditions; many proctors showed signs of dehydration after 56 days.
All the mixtures can serve as a substitute for stabilized sand (breaking value after 28 days 3MPa (30 kg / cm 2), but there are large differences between the different cements.
<Desc / Clms Page number 10>
TABLE 1: Breaking value (in kg / cm2) of fly ash cement mixtures (93% -7%) with different cements.
EMI10.1
<tb>
<tb>
Cements <SEP> after <SEP> 7 <SEP> after <SEP> 14 <SEP> after <SEP> 28 <SEP> after <SEP> 56
<tb> days <SEP> days <SEP> days <SEP> days
<tb> Portland cement <SEP> P <SEP> 40 <SEP> Sample <SEP> 1 <SEP> 47 <SEP> 64 <SEP> 76 <SEP> 67
<tb> Test piece <SEP> 2 <SEP> 60 <SEP> 66 <SEP> 74 <SEP> 70 <SEP>
<tb> P <SEP> 50 <SEP> Sample <SEP> 1 <SEP> 57 <SEP> 57 <SEP> 76 <SEP> 86
<tb> Test piece <SEP> 2 <SEP> 67 <SEP> 70 <SEP> 83 <SEP> 97
<tb> PuzzolanPortland <SEP> PPZ <SEP> 30 <SEP> Sample <SEP> 1 <SEP> 32 <SEP> 41 <SEP> 55 <SEP> 48
<tb> Test piece <SEP> 2 <SEP> 38 <SEP> 43 <SEP> 57 <SEP> 32
<tb> Blast furnace <SEP> HL <SEP> 30 <SEP> Sample <SEP> 1 <SEP> 42 <SEP> 47 <SEP> 76 <SEP> 41
<tb> Test piece <SEP> 2 <SEP> 44 <SEP> 38-44
<tb> HK <SEP> 40 <SEP> Sample <SEP> 1 <SEP> 44 <SEP> 51 <SEP> 76 <SEP> 48
<tb> Test piece <SEP> 2 <SEP> 52 <SEP> 57 <SEP> 72 <SEP> 48
<tb> Permetal <SEP> LK <SEP> 30
<SEP> Sample <SEP> 1 <SEP> 36 <SEP> 41 <SEP> 53 <SEP> 48
<tb> Test piece <SEP> 2 <SEP> 32 <SEP> 34 <SEP> 57 <SEP> 56
<tb>
<Desc / Clms Page number 11>
TABLE 2: Influence of increasing cement levels on hardness
EMI11.1
<tb>
<tb> Test <SEP> Composition <SEP> Total <SEP> pressure force <SEP> Breaking value
<tb> Cement <SEP> Fresh <SEP> added at <SEP> fracture <SEP> in <SEP> bar <SEP> kg / cm
<tb> P40 <SEP> producer-<SEP> 16 <SEP> dager
<tb> wt%% <SEP>
fly ash
<tb> wt%
<tb> l <SEP> 5 <SEP> 95 <SEP> 20 <SEP> 25
<tb> 2 <SEP> 7 <SEP> 93 <SEP> 25 <SEP> 32
<tb> 3 <SEP> 10 <SEP> 90 <SEP> 40 <SEP> 51
<tb> 4 <SEP> 13 <SEP> 87 <SEP> 45 <SEP> 57
<tb> 5 <SEP> 16 <SEP> 84 <SEP> 50 <SEP> 64
<tb> 6 <SEP> 20 <SEP> 80 <SEP> 70 <SEP> 89 <SEP>
<tb>
EMI11.2
The fly ash which is mixed with cement is quickly hard.
Breaking values that exceed the requirements for stabilized sand are already obtained after 7 days.
From a cement application of 7% by weight, the hardness is sufficient to serve as a substitute for stabilized sand.
EMI11.3
The requirements for stabilized sand are indeed: breaking value after 7 d. 20 (20 C) break value after 28 d. 30 kg / cm (20 C)
<Desc / Clms Page number 12>
kg / cm2 The water content is 17 to 24 wt. %. It does not change the measured values but is very important for the workability of the mixture.
To investigate the evolution of the hardness of a fly ash cement mixture over time, fresh fly ash mixtures with increasing cement contents of 5-7-10-13-16-20% were tested. The cement used was a P40. Three standard proctor samples were taken per type of mixture after aging periods of 15 days, 33 days and 56 days.
TABLE 3: Influence of time on hardness.
EMI12.1
<tb>
<tb> fracture value <SEP> kg / cm2
<tb> cement <SEP>% <SEP> after <SEP> 15 <SEP> after <SEP> 33 <SEP> after <SEP> 56
<tb> P40 <SEP> days <SEP> days <SEP> days
<tb> S <SEP> 25 <SEP> 32 <SEP> 25
<tb> 7 <SEP> 32 <SEP> 47 <SEP> 36 <SEP>
<tb> 10 <SEP> 51 <SEP> 38 <SEP> 25
<tb> 13 <SEP> 57 <SEP> 60 <SEP> 52
<tb> 16 <SEP> 64 <SEP> 72 <SEP> 53
<tb> 20 <SEP> 89 <SEP> 83 <SEP> 89 <SEP>
<tb>
Overall, it can be stated that the hardness in the proofs is after! 33 days higher than after 15 days but then decreasing again after 56 days.
The mixtures become stronger with increasing cement levels. The cement content therefore determines the compressive strength of the mixture.
<Desc / Clms Page number 13>
After these exploratory tests, more targeted tests were performed, yielding even more positive results for the fly ash mixtures.
Different samples of fly ash mixtures with 10 and 7% cement P40, respectively, were compared with stabilized sand. with regard to the breaking value after 28 days, the water absorption, the dry density and the water permeability.
TABLE 4: comparative tests of fly ash mixture and stabilized sand.
EMI13.1
<tb>
<tb> fracture- <SEP> dry <SEP>
<tb> Composition <SEP> value <SEP> water- <SEP> volu- <SEP> water of <SEP> the <SEP> mixture <SEP> after <SEP> 28 <SEP> storage <SEP> mieke <SEP> latency
<tb> --- <SEP> days <SEP> ping <SEP>% <SEP> mass <SEP> cm / sec <SEP>
<tb> kg / cm2 <SEP> g / cm3
<tb> 93 <SEP>% <SEP> fly ash <SEP>
<tb> 7 <SEP>% <SEP> cement <SEP> P40 <SEP> 46.8 <SEP> 30.3 <SEP> 1,222 <SEP> 0.72 # 10-5
<tb> 90 <SEP>% fly ash
<tb> 10 <SEP>% <SEP> cement <SEP> P40 <SEP> 56.0 <SEP> 32.6 <SEP> 1,256 <SEP> 0.50 # 10-5
<tb> Sand cement-sand Scheldezand <SEP> 30.6 <SEP> 17.3 <SEP> 1,726 <SEP> 4.82 # 10-3
<tb> Sand cement
<tb> sand-very <SEP> fine <SEP> 32.9 <SEP> 17.3 <SEP> 1,717 <SEP> 1, <SEP> 73x10 "<SEP>
<tb> sand <SEP> (yellow)
<tb>
<Desc / Clms Page number 14>
The fracture values of the fly ash cement mixtures are significantly higher than those of the sand mixtures. The strength and speed with which it is achieved is proportional to the amount of binder and as such a free choice in function of the cost price and the minimum requirements. In column 3, it is noted that the dry density of the fly ash mixtures is lower than for the sand mixtures, which is logical given the lower specific gravity of fly ash. The difference in volume-weight relationship can lead to confusion when comparing the two products. The table shows that care must be taken in which units a contract is made.
Column 4 gives the
EMI14.1
water permeability The of the above four samples. by drying at 110 ° C, then saturation under vacuum, a water permeability test and drying at room temperature, no swelling or strength reduction
EMI14.2
to (= accelerated For example - compressive strength after the water absorption and resistance test: 88.2 kg / cm2.
If a negative effect had occurred, this increase in strength would have been nullified. This compressive strength is perhaps what can be expected in the long term. However, it is currently impossible to say with which real term this corresponds.