Nr 425 © 1985 ISSN 0347-6049
425
Statens väg- ochtrafikinstitut (VT!) : 58101 Linköping Swedish Road andTraffic ResearchInstitute - S-58101 Linköping: Sweden
Hydrauliska
bindemedel baserade på restprodukter,
vidstabiliseringav
vagoverbyggnader
- en litteraturstudie
av Peet Höbeda
Nr 425 - 1985 ISSN 0347-6049
425
Statens väg- och trafikinstitut (VTI) - 581 01 linköping
Swedish Road and Traffic Research Institute S-581 01 Linköping Sweden
Hydrauliska bindemedel, baserade på restprodukter,
vid stabilisering av vägöverbyggnader
- en litteraturstudie
FÖRORD
Litteraturstudien är gjord på uppdrag av vägverket, TUb, inom projektet "Restprodukter i väg". Avsikten har också varit att skaffa fram underlag till det utvecklingsarbete beträffande stabilisering som
pågår inom NVF utskott 32, Cement och
specialproduk-ter .
Peet Höbeda
I N N E H A L L S F O R T E C K N I N G
SAMMANFATTNINGSUMMARY
1 INLEDNING
2 SLAGGBASERADE BINDEMEDEL
3 FLYGASKAMODIFIERAD CEMENT OCH BETONG
INNE-HÅLLANDE FRYGASKA
4 BINDEMEDEL EESTâENDE AV CEMENT BLANDAD
MED FLYGASKA I HÖG HALT
5 FLYGASKA - KALK SOM BINDEMEDEL
6 BLANDNINGAR AV FLYGASKA OCH MALD HYTTSAND
SOM EINDEMEDEL
7 ANVÄNDNING AV KALKRIKA FLYGASKOR VID
STABILISERING
8 RESTPRODUKTER ERAN VIRVELBÄDDSFÖRBRÄNNING
OCH AVSVAVLING AV ROKGASER VID
KOLPULVER-ELDNING
9 KISELSTOFT I BINDEMEDEL VID STABILISERING
10 SLUTSATSER
11 REFERENSER
VTI MEDDELANDE 425 Sid III 10 l i) 12 13Hydrauliska bindemedel, baserade på restprodukter, vid stabilisering av vägöverbyggnader - en
littera-turstudie
Av Peet Höbeda
Statens Väg- och Trafikinstitut (VTI) 581 01 LINKÖPING
SAMMANFATTNING
Portlandcement har traditionellt använts i Sverige vid stabilisering av vägöverbyggnad (jfr VTI Medde-lande 423). Långsamt verkande bindemedel, baserade på höga halter restprodukter, har dock vissa förde-lar, t ex mindre inverkan av fördröjd packning,
ibland mycket god långtidshållfasthet och
beständig-het, mindre vattenkänslighet m.m.
Vid användning av långsamt bindande bindemedel staälls dock större krav på stabiliteten hos
obun-det material och egenskapen bör kontrolleras, t ex
genom CBR-försök, vid sidan av provningar av håll-fasthetsutveckling och beständighet hos bundet
mate-rial. Mer omfattande laboratorieundersökningar än
vid användning av portlandcement kan således bli nödvändiga, också pga större variabilitet hos bindemedlet.
Olika typer av bindemedel beskrivs. Mald granulerad
masugnsslagg (hyttsand) kan ex. användas i slaggce-ment, men också som ännu mer dominerande beståndsdel
i supersulfaterad cement eller i slaggbindemedel,
aktiverat på olika sätt.
Flygaskor från kolpulvereldning kan användas som beståndsdel i cement och betong, t o m som
domine-rande sådan vid stabilisering. Flygaska används ofta utomlands i kombination med kalk, varvid en
II
mycket långsam hållfasthetsutveckling erhålls. Olika aktiverande medel kan dock tillsättas. Flygaska kan även blandas med mald hyttsand i blandbindemedel.. Speciella flygaskor från eldning av lägre
kolkvali-teter ex. lignit, ger ofta flygaskor med hög kalkhalt,
ibland t o m användbara som självständiga bindeme-del vid stabilisering. Höga halter av fri kalk och sulfat innebär dock risker för svällning.
Specialun-dersökningar måste göras så att Vägskador inte
förorsakas av okontrollerad svällning.
Höga halter sulfat och fri kalk erhålls även i restprodukter från avsvavling av rökgaser vid
kol-pulvereldning. Blandningar av avsvavlingsprodukt och flygaska kan ha bindande egenskaper. Detta gäller
även restprodukter, som bildats vid förbränning
på virvelbädd, innehållande kalksten eller dolomit
för avsvavling. Dessa restprodukter blir allt Vikti-gare, men är än så länge lite undersökta.
Kiselstoft från metallurgisk industri utgör ett
högaktivt material i blandning med cement eller
kalk. Vissa kvaliteter, som ej lämpar sig för betong, kan användas vid stabilisering.
III
Hydraulic binders containing waste materials or by-products for stabilization of road pavements. A study
of the literature
By Peet Höbeda
Swedish Road and Traffic Research Institute (VTI)
8-581 01 LINKÖPING
SWEDEN
SUMMARY
Portland cement has traditionally been used in Sweden
as a binder for stabilization of road pavements and the Swedish experiences are summarized in VTI
Medde-lande 243. However, binders based on high contents
of waste materials and by-products and having a slow strength develOpment, possess certain properties
that are advantageous in this context. The negative influence of delayed compaction is considerably
redu-ced and the long term strength of the material can be very high as well as the durability.
With slowly acting binders, the stability of the
un-bound mix must be high and should be controlled, e.g. by CBR-testing, besides the more conventional
testings of strength and durability properties of
the bound material.
Different types of binders are discussed. Ground granulated slag can be used in slag cement and also as a more dominating component in supersulphated cement or as a slag binder, activated in different
ways.
Fly-ash from plants, fired with powdered coal, can
be used as a component in cement or mixed in
separa-tely at the plant. When stabilizing road pavements, fly ash also can be a dominating component. Fly
ash-lime binder is used quite a lot in certain countries
IV
abroad, but is characterized by a slow strength deve-lOpment that can be improved by activating agents.
Also combinations of fly-ash and milled, granulated slag can be used in mixed binders.
Fly-ashes, rich in lime and sulphate, obtained from firing certain low rank coals, have binding pro-perties in themselves and can sometimes be used as binders without additions. A binder with a high con-tent of free lime and sulphates can, however, give swelling prOperties to the mix and certain precautions are necessary. The pr0perties of the materials must be sufficiently understood in order to avoid failures in the road pavement.
This is also true if wastes originating from flue
gas desulphurization products or fluidized bed
com-'bustion (lime or dolomite bed) are included in binders.
These types of wastes will be more and more important
in the future but have been until now little studied.
Condensed silica fume, obtained from metallurgical processes, is a very active puzzolanic material. Certain qualities, not suitable for use in a high
quality concrete, can be used for stabilization.
1 INLEDNING
Med några undantag i form av korta provsträckor, har standard portlandcement använts vid stabilise-ring i Sverige (jfr Höbeda 1984). Svensk portland-cement har varit snabbindande internationellt sett, något som innebär vissa nackdelar vid stabilisering (jfr Paute m fl 1976). Alltför kort tid står näm-ligen till förfogande mellan blandning och
vält-ning. Vidare ökar risken för kerpsprickor samt
därmed också risken för försämrad beständighet. Ett redan delvis bundet lager kan också lättare skadas vid ett tidigt trafikpåsläpp än om ett
lång-samt bindande och till underlaget mer anpassningsbart
bindemedel användes. Det är vidare svårt att få en god vidhäftning hos längsfogar och dygnsfogar eller mellan lagren om utläggningen sker i mer än ett
lager.
Portlandcement är enligt Paute m fl (1976) mer känsligt för korrekt vattenkvot än vissa mer lång-samt bindande bindemedelstyper. De senare kan använ-das i högre halter, något som resulterar i en bätt-re utfyllnad av hålrum, särskilt viktigt vid stenma-terial med bristfällig gradering. Vid användning av högre bindemedelskvoter minskar också risken för sådana kvalitetsvariationer som beror på bland-ningsprocessen. Porositeten blir ofta låg i materia-len, något som innebär god beständighet och hållfast-het, i varje fall på längre sikt.
Snabbindande portlandcement får exempelvis inte användas vid stabilisering i Frankrike, däremot utnyttjas i stor omfattning "filleriserad" cement
(innehållande finmalen kalksten, flygaska eller hytt-sand), eller också portlandcement, tillsatt
torer (Paute m fl, 1976). Utvecklingen på senare år
går dock - mycket pga energisparåtgärder - mot
användning av bindemedel innehållande höga halter
restpodukter (Paute m fl, 1976, Bordonado och Nissoux, 1983, Malhorta 1983, OECD 1984). I öststaterna har,
beroende på materialbrist m.m., lokala restprodukter använts sedan lång tid i specialcementer och utveck-lingen går även i samma riktning i länder, där
traditionellt endast portlandcement har använts vid stabilisering, t ex England (Reeves, 1981) och USA
(Philleo 1984). Problemet med restprodukter är dock alltid deras ofta varierande kvalitet varför Ökad materialkontroll blir nödvändig.
Den långsamma reaktionen hos bindemedel, baserade på restprodukter, innebär att krav måste ställas på stabiliteten hos obundna lager för att säkerstäl-la goda utläggningsegenskaper och för att undvika
skador av trafik. Detta kan göras antingen genom
att ha en god gradering eller också utföra en
bland-ning med hög skenbar kohesion (t ex genom att använ-da filler som flygaska och anpassa vattenkvoten).
2 SLAGGBASERADE BINDEMEDEL
Hyttsand, dvs granulerad, vattenkyld masugnsslagg
har latenta hydrauliska egenskaper, dvs den behöver aktiveras för att binda med fuktighet. I Frankrike har användning av s k "grave-laitier" tekniken fått mycket stor omfattning på 60- och 70-talen (Krass
1976). Man har därvid stabiliserat välgraderat.
stenmaterial med omalen, kalkaktiverad hyttsand, som tillsätts i ganska höga halter (IS-20%). En motive-ring till hög stenmaterialkvalitet har varit att blandningen också ska kunna läggas ut vid underhåll av trafikerade vägar. Utlagt material utsätts för
en intensiv vältning för att sönderdela
hyttsand-kornen så att den spec. ytan ökar. Senare har man
visat att alkali-sulfataktivering ger överlägset resultat. Denna teknik kräver dock slagg av god kvalitet och en speciell transportapparat (främst järnvägs- eller sjötransporter) för stora volymer bindemedel som måste fraktas långa vägar.
Erfarenheterna av några försök med denna typ av
stabilisering i Sverige är ej helt positiva (Höbeda, 1980 och 1984). Materialet har fått alltför dålig bindning för att tåla trafik- och klimatpåkänningen under en tunn asfaltbeläggning. Dålig hållfasthet har även inneburit dålig frostbeständighet.
Senare har man på 70-talet i Frankrike börjat för-mala slaggen till en finmaterialhalt (<0.09 mm) på 10-12%. Avsikten är att det oaktiverade materialet
fortfarande ska kunna lagras i upplag under en viss
tid utan att förändras. Bindemedelshalten kan på
så sätt nedsättas och även sämre slaggkvaliteter
användas. Förfarandet kräver dock fortfarande
speciell omsorg och problem kan uppstå med sammanbak-ning av slaggen i upplaget eftersom den som har viss
bindningseffekt även i oaktiverat tillstånd. Nästa steg är att mala hyttsanden ungefärligen
till cementfinlek. Bindemedlet används i detta fall
i princip som portlandcement och för detta
utveck-lad stabiliseringsutrustning kan användas. Man kan
skilja mellan några olika bindemedelsvarianter, t ex:
Finmald hyttsand (eller också pelletiserad slagg)
kan användas t ex som slaggcement i olika blandningar
med portlandcement (upp till ca 70% slagg), som
super-sulfaterad cement (tillsatt exempelvis 10-15% gips
och ca 2% kalk eller portlandcement) eller också som
slaggbindemedel, aktiverat på olika sätt, exempelvis med kalk, sulfat eller alkali (vanligen NaOH).
Slaggcement (s k massivcement) har framställts i
begränsad omfattning i Sverige, men enligt en STU-utredning (Bergström och Sällström, 1977) ansågs
en produktion av bindemedelstypen omotiverad. Man hänvisade bl a till lägre korttidshållfastheter och större känslighet låg temperatur än hos
port-landcement, egenskaper som är till nackdel vid de flesta betonganvändningar. Vidare ansågs även svensk masugnsslagg vara av ganska dålig kvalitet med
avseen-de på hydauliska egenskaper. Slaggcement tillverkas f.n. för vissa specialändamål som bindemedel för gruvfyllningar.
Utländska undersökningar (jfr mom 1) har visat,
att man genom inblandning av malen hyttsand av god kvalitet i portlandcement väsentligen kan förbätt-ra i stabiliseringssammanhang viktiga bindemedelsegen-skaper. Den långsammare hållfasthetsutvecklingen kan vara till fördel vid stabilisering och långtids-hållfastheten (som kan ta år att uppnå) blir i regel högre än med portlandcement. Korttidshållfastheten kan också förbättras genom ökad finmalning. Hytt-sanden bör lämpligen separatmalas, då den är
hårda-re än cementklinkern.
Av väsentlig betydelse för beständigheten är att
det i betongsammanhang visats att porstorlekarna
blir mindre hos hårdnad betong vid användning av Slaggcement än portlandcement, även om den totala porvolymen inte behöver skilja sig åt. Mer gelporer bildas nämligen på bekostnad av kapillärporer
(Fagerlund 1982, Manmohan och Mehta, 1983).
För-bättrad frostbeständighet erhålls och inblandning
av luftporbildande medel kan t o m undvaras i betong-sammanhang. Resistensen mot sulfat och kemikalier är i allmänhet markant bättre hos slaggcement än portlandcement och bästa beständighet erhålls vid en slagghalt på 60-70%.
Orsaken till de förbättrade egenskaperna anses
vara att kalkhydratet, som utgör den svaga och
vat-tenlösliga komponenten i hydratiserad portlandcement, aktiverar hyttsanden och binds runt slaggkornen i
gelartade föreningar (Kouchidi 1981). Samma sak
gäller alkalierna i bindemedlet, som också samtidigt
aktiverar hyttsanden (Roy och Idorn, 1982 och 1984).
Någon större risk för alkalikiselsyrareaktioner anses inte föreligga vid användning av slaggcement
(Spellman, 1983, Cattaneo och Frigione, 1983).
Färsk slaggcement är i betongsammanhang mer lätt-gjuten än portlandcement, har lägre vattenbehov
och reagerar starkare för plastifierande tillsatser. Bildningen av gelartade snarare än kristallina pro-dukter vid hydratiseringen gör att krypningen är större än hos portlandcement, något som bör motver-ka uppsprickningen av ett väglager. Krympningen vid
uttorkning är dock störst för slaggcement, något
som sannolikt kan motverkas genom gipstillsats (Hogan
och Meusel, 1981). Denna känslighet för uttorkning
har gjort att man i Frankrike, till skillnad från
Belgien, förbjudit användningen av slaggcement i
betongbeläggningar (Bordonado och Nissoux, 1983). Nyare undersökningar och användningen av
effektiva-re härdningsmetoder har dock visat, att slaggcement
mycket väl kan användas i betongvägar.
En egenskap hos slaggcement är den i förhållande till portlandcement mindre värmeutvecklingen vid
bindningsreaktionen, vilket resulterar i mindre tem-peraturdifferenser vid gjutning av massiva konstruk-tioner och därmed också mindre risk för sådana
sprickbildningar som äventyrar beständigheten.
Slaggcement har f ö använts vid sidan av
portland-cement i provvägen Västerås -81 (Nyängsvägen)
vid sidan av portlandcement. Slutliga resultat före-ligger ännu inte, men enligt Hjalmarsson (1983) har
särskilt lovande resultat erhållits med slaggcement.
Supersulfaterad cement (Mussnug 1951, Bijen och Niel 1982) har framställts utomlands, t ex i Belgien och Storbritannien, och visar god kort- och långtidshåll-fasthet (speciellt hög böjdraghålllångtidshåll-fasthet) samt
utmärkt beständighet (Reeves, 1981). Bindemedlet
lämpar sig skärskilt väl till markbetong.
Slaggkva-liteten är dock av betydelse; aluminium- och kalkhal-terna bör således vara höga. Hanna (1977) har visat
att halter tillsatt sulfat i cementtypen beror på summan av Cao, Si02 och A1203-ha1ter i slaggen.
Cementtypen har vissa nackdelar i betongsammanhang,
t ex förekommer tendens till saltutfällning på betongytan och bildning av ett tunt, sprött
yt-1ager, beroende på karbonatisering, något som begrän-sat användningsområdet. I stabiliseringssammanhang torde dock nämnda nackdel sakna betydelse. En fördel
är att cementtypen rapporteras ej vara så känslig
för vattencement/tal som portlandcement och
krymp-ningen är mindre än hos detta (Mussnug 1951). Den mycket goda sulfatresistensen hos bindemedelstypen
beror på extremt låg halt fri kalk och förhållandet att aluminium är bundet i vid hydratiseringen
ut-fälld ettringit, vilken inte kan rekristallisera
under svällning (Skalny och Brophy 1982).
ningen för att föreningen ska vara stabil är dock
att pH-värdet är lO.8-12.5 (Otteman 1951). Detta
innebär också att cement-eller kalkhalten måste
vara låg i bindemedlet (jfr även mom 7). Förutom
ettringit bildas även kalciumsilikathydrat som
bid-rager till långtidshållfastheten (Hanna 1977).
Det i liten skala blandade slaggbindemedel,
innehål-lande gips och kalk, som studeras i provvägen Gärdhem,
1982, kan anses utgöra en typ av primitivt super-sulfaterat cement (VTI Meddelande 371).
Mald hyttsand kan användas i slaggbindemedel, akti-verat med kalk, portlandcement, gips, alkalier, etc
i låga halter (Sersale m fl, 1976, Metso, 1983,
Voinovitch och Dron 1976). Kalkaktiverad, malen
hytt-sand har tidigt använts som ett långsamt verkande bindemedel i Storbritannien (Reeves, 1981) men sena-re utkonkursena-rerats av portlandcement. Olika
aktive-ringsmedel ger varierande egenskaper, alkali-eller
kalkaktivering ger t ex sämre långtidshållfasthet än sulfataktivering, men bättre
korttidshållfast-het.
I ny fransk anvisning för hydrauliska stabiliseringar
definieras ett bindemedel bestående av 375% mald
hyttsand, 310% gips och resten cementklinker eller
kalk (Min. Transp. 1983).
I provvägen Hissjö 1980, Sollebrunn 1981 och
Gärdhem 1982 studeras slaggbindemedel vid
stabili-sering av sandiga material. Även gipstillsatt binde-medel studeras i den senare provvägen.
Andra typer av glasiga, på lämpligt sätt
granulera-de, metallurgiska slagger än masugnsslagg kan
vändas vid stabilisering efter lämplig aktivering
(Kouchidi 198l, Douglas 1983). Belusov och Asmatjulajev (1979) beskriver stabilisering med hjälp av ett
bindemedel, framställt genom sammalning av
fosfor-slagg och cementdamm (troligen filterdamm).
Bindemed-let karakteriseras av en långsam hållfasthetsökning. Det kan användas vid låga temperaturer, laboratorie-försök visade t o m, att en nedfrysningsperiod
efter blandningen gynnade långtidshållfastheten.
Ducloux m fl (1968) har även funnit att vid stabili-sering med kalkaktiverad, omalen hyttsand en
nedkyl-ningsperiod kan gynna hållfasthetstillväxten. Alkaliaktiverat slaggbindemedel har varit ganska
omtalat under senare år, även om redan Purdon (1940)
framhåller både dess fördelar och hanteringsmässiga nackdelar. Det verkar ha använts i störst omfatt-ning i Sovjetunionen och Glukhovsky m fl (1980) säger, att bindemedlet i många avseenden är
över-lägset inhemskt portlandcement. Det ger t ex högre
tryck-och böjdraghållfasthet, bättre frostbestän-dighet, lägre vattengenomsläpplighet och bättre kemisk beständighet. Orsaken till detta sägs vara att det kalkhydrat och de kalkrika hydratisations-produkter av mindre god beständighet som uppkommer i portlandcement inte bildas vid bindningsreaktionen
utan istället mer beständiga, "sura" produkter.
Det hävdas också, att bindemedlet med fördel kan
användas under kalla klimatförhållanden, eftersom den starkt alkaliska porlösningen tål låga tempera-turer och risk för sönderfrysning först förelig-ger vid temperaturer lägre än -40°C.
En fördel sägs även vara att "sura" slagger med annars mindre god lämplighet kan användas.
medlet sägs vara mindre känsligt för ballasttypen än portlandcement och finkorniga, t o m leriga bas-material sägs kunna användas i betong av hög kva-litet. I hydratiserande bindemedel blir nämligen
pH-värdet så högt som 14, varvid lermineralen
an-grips kemiskt och ingår i föreningar med
bindemed-let.
Slaggen kan i vägsammanhang lämpligen aktiveras vid blandningen eller efter själva utläggningen med en 15-18% NaOH-lösning. Slaggen kan även
samma-las med en lämplig aktivator. Även olika alkaliska
restprodukter kan användas för aktivering.
Bindemedet är starkt frätande och speciella skydds-åtgärder krävs. Ett alternativ ti11_NaOH-1ösning är, enligt Purdon (1940) samt Smith och Osborne
(1977) att istället använda sig av en kombination av Ca(OH)2 och ex. Na2804 eller Naz C03. Därvid
frigörs NaOH under utfällning av CaSO4 eller CaCO3 i bindemedlet.
Det finska F-cementet, som kommit i viss produktion i samband med element för husbyggande, är en när-besläktad variant (Forss 1982, 1983). Den malda
hyttsanden tillsätts, förutom alkalilösning, även superplastifierande tillsatser av lignosul-fattyp. Betong, gjord med bindemedlet, utmärks av låg porositet och god hållfasthet. Tack vare F-cemen-tets temperaturkänslighet kan produktionen av
betong-element påskyndas (två formrivningar per dag) om härdningen sker vid ca SOOC. Portlandcement reagerar
inte lika gynnsamt som F-cement vid värmetillförsel. Vid normal temperatur binder dock F-cement långsamma-re än portlandcement. Provvägsförsök lär även
ha gjorts med gott resultat.
lO
Alkaliaktiverad hyttsand har även studerats i labo-ratorieskala i Sverige (Kutti m fl 1979, 1981). God aktivering erhölls med 3-5% NaOH, räknat på slagg-vikten. Cement gav mindre bra aktivering. Bättre hållfasthetsutveckling än med portland- och
slagg-cement erhölls dock först efter tillsats av
plasti-ficerande medel. Vid luftlagring erhölls dock en nedsättning av böjdraghållfastheten.
Beständighe-ten hos provkropparna var god. Det påvisades också,
att geleartade produkter bildades vid hydratisering av bindemedlet.
En nackdel med alkaliaktiverat bindemedel kan vara
risken för saltutfällningar (Smith och Osborne '
1977).
3 FLYGASKAMODIFIERAD CEMENT OCH BETONG
INNE-HÅLLANDE FLYGASKA
Flygaskor, som bildas vid kolpulvereldning av
hög-värdiga kolsorter, har puzzolaniska egenskaper, dvs
de binder vid tillgång på kalk, som också kan
här-stamma från hydratiserande cement. Flygaska har
använts sedan lång tid utomlands som beståndsdel i cement eller också inblandats i betongstation (Owens
1979, Berry och Malhorta 1982, Knight och Miles 1982).
Kvalitetskontroll av flygaskan (bl a beträffande glödgningsförlust och kornstorlek) krävs därvid
och den maximala tillsatsen brukar i betongsammanhang
vara ca 30%. Erfarenheterna visar dock att olika fabrikat av portlandcement kan reagera ganska olika med samma flygaska.
Förutom omkostnadsreduktion kan vissa förbättrade
egenskaper uppnås hos den färska och hårdnade betongen.
Mindre separationsbenägenhet och bättre konsistens
11
kan exempelvis erhållas hos den färska betongen, värmeutvecklingen blir mindre (Särskilt viktigt
vid massiva konstruktioner) och högre
sluthâllfast-het uppnås hos den hårdnade betongen. Det sägs t o m i USA att flygasketillsats varit en förutsättning för användning av betong i mycket höga byggnader. Vattenbehovet minskar också, något som kan ge lägre krympning, men den Ökade pastavolymen kan verka i motsatt riktning.
Vidare uppnås förbättrad kemisk beständighet hos
betongen, speciellt mot sulfater, beroende på minskad permeabilitet och mindre halt fri kalk. Mera
om-stritt är inverkan av flygaska pá frostbeständig-het. Vid användning av en bra flygaska och tillräck-lig luftporhalt erhålls entillräck-ligt Berry och Malhorta
(1982) god frostbeständighet. Flygaskatillsatsen motverkar också alkalikiselsyrareaktiöner med
sten-materialet beroende på reducerad permeabilitet och
på att alkalier binds i de sekundära produktersom bildas vid hydratisering.
Flygaskabetong har dock låg korttidshållfasthet och
kan kräva högre halter tillsatsmedel, t ex
luftpor-bildare, än portlandcement. Orsaken till den för-sämrade frostbeständigheten, i jämförelse med
portlandcement, som framkommit vid vissa
undersök-ningar, kan vara att man inte tagit hänsyn till den nödvändiga längre bindningstiden och inte tillsett
att en korrekt halt luftporer funnits i betongen. Det har vidare visats, att en flygaskatillsats kan ge ett bindemedel som har mindre andel
kapillärpo-rer efter hårdnandet (Manmohan och Mehta 1981).
Används ett superplastifierande medel kan flygaska-halten kraftigt ökas på bekostnad av cementflygaska-halten och en högklassig betong t o m utföras med sand
'12
som ballast (Eriksen och Nepper-Christensen, 1981).
I Sverige levereras modifierad portlandcement
inne-hållande ca 23% flygaska sedan drygt ett år (Tuutti 1983). Den lägre korttidshållfastheten kan vara till fördel i vägsammanhang och undersökningar, gjorda i samband med stabilisering av humushaltig sand för förstärkning av väg 1175, visade att
det modfierade cementet gav bättre resultat än
standard portlandcement (jfr VTI Meddelande 277). 4 BINDEMEDEL BESTåENDE AV CEMENT BLANDAD MED
FLYGASKA I HÖG HALT
Flygaskahalten i högklassig betong brukar sällan överstiga 30%. Vid mindre krävande konstruktioner, t ex det inre av betongdammar eller också
stabilise-rade överbyggnadslager, har man med framgång
utom-lands börjat använda ett bindemedel där flygaskan
utgör en dominerande andel, 70-80 volym-% av binde-medlet (Dunstan, 1983, Joshi och Natt 1983, Sherwood
och Potter, 1982). Materialet vältas vid låg vatten-kvot i lager i stället för att gjutas, varvid
flyg-askan ger "smörjning" och förbättrad
packningsbar-het i s.k. "rolled concrete" eller "compacted
con-crete".
Cement blandas med flygaska och stenmaterial i någon form av blandningsstation. Superplastifierande medel kan tillsättas för bättre egenskaper. Vidhäftningen mellan olika skikt sägs vara god. Den tack vare
flygaskan erhållna höga bindemedelsvolymen gör att även bristfälligt graderade, lokala stenmaterial,
exempelvis sand, kan användas. Flygaska verkar
såle-des både som filler och bindemedelskomponent. Stabi-liteten hos obunden blandning bör dock bedömas,
13
lämpligen genom CBR-försök, för att undvika utläggningsproblem.
Försök med flygaska-cementstabiliserade bärlager som alternativ till "lean concrete" har gjorts vid TRRL, men resultaten av långtidsuppföljningar är
ej ännu kända (Sherwood och Potter, 1982).
Bindeme-del med dominerande flygaskanBindeme-del har t o m använts i betongbeläggning i Storbritannien (Dunstan, 1983).
Denna typ av betong sägs ha en ringa uppSpricknings-benägenhet.
Bindemedel med hög halt flygaska och ringa
cement-halt har studerats av VTI vid provvägen Gärdhem
1982 (VTI Meddelande 371), där dock fuktig flygaska,
som vållade vissa blandningssvårigheter, användes.
Vid provvägen Västerås 1983 (VTI Meddelande 396)
var däremot askan torr (siloaska). Cementkvoten har varit 2-3% och flygaskakvoten 6-lO% vid båda prov-vägarna. Hållfasthetsutvecklingen var långsam med fuktig, deponerad flygaska, däremot tämligen snabb
med siloaska. Laboratorieförsök har visat, att frostbeständigheten hos vattenmättad provkropp kan vara dålig för den mest extrema bindemedelssamman-sättningen, bestående av 2% cement och 10% flygaska.
En nackdel med mycket låga cementkvoter är även, att en homogen blandning kan vara svår att erhålla.
5 FLYGASKA-KALK SOM BINDEMDEL
Blandningar av flygaska och kalk används i
stabili-serade vägöverbyggnader i ett flertal länder, men erfarenheterna från USA och Frankrike är de mest
välkända (jfr VTI Meddelande 286). Resultaten
sägs vara goda och bärighetsegenskaperna hos
såda-na stabiliseringar är enligt franska erfarenheter
14
t o m bättre än de hos slagg- och cementstabili-seringar. Bindemedelshalten är hög (i regel
10-20%) och därmed också volymen cementerande
mate-rial. Cementhalten vid stabilisering av välgra-derade material är endast 3-4% i Frankrike. Flyg-aska-kalkstabiliseringar sägs ha goda självläkande egenskaper och även ringa benägenhet till uppsprick-ning. Ytterligare förbättring av bindemedlet erhålls om gips tillsätts och detta görs särskilt vid
stabilisering av sand. I ny fransk anvisning för hydrauliska stabiliseringar definieras också ett
bindemedel, bestående av 81-86% flygaska, 10-15%
osläckt kalk och 4% anhydrit (Min. Transp. 1983).
Enligt försök, gjorda av VTI, binder svenska
flyg-askor från kolpulvereldning långsamt i kombination med kalk, något som är till nackdel särskilt i
kallt klimat. Tillsatser som gips och kalciumklorid. kan dock påskynda bindningsförloppet (VTI Meddelande 296). Ett provvägsförsök har gjorts 1980 vid Hissjö,
nära Umeå (VTI Meddelande 286) varvid sandigt
mate-rial, stabiliserades med flygaska-kalk, med och utan tillsats av kalciumklorid. Trots blandningssvårig-heter och dålig väderlek vid utläggningen har provvägen klarat sig väl. Kalciumkloridaktiverade
sträckor ökade snabbast i hållfasthet men
långtids-värdena verkar kunna bli bättre utan aktivering.
Försök har gjorts i Frankrike att tillsätta höga halter restgips vid stabilisering av flygaska med kalk, dvs utan naturmaterial, men provsträckorna
har skadats genom svällning (Andrieux, m fl 1978), jfr även mom 7.
Ett mera aktivt bindemedel kan framställas genom sammalning av flygaska, kalk (lö-24%) och anhydrit
15
(2-4%). Konstruktionsbetong av lägre
hållfasthets-klasser kan t o m framställas (Marcinkowski och Popik 1980).
En nackdel med flygaska-kalkstabiliseringar är dock att en relativt hög halt energiintensiv kalk måste
användas (OECD 1984). Vanligen används ett
flygaska-kalkförhållande på 4:1 eller 3:1. Restprodukter i form av kalkrika filteraskor från cement-och
kalkin-dustrier kan dock användas med framgång (Collins
och Emery 1983). Vid undersökningarna var dock flyg-aska-restkalkförhållandena så höga som 2:1 eller
1:1. I VTI:s laboratorium har också mycket goda
resul-tat erhållits med flygaska i kombination med alkali-rik restkalk från cementindustri, dvs bindemedlet har framställts helt från restprodukter (VTI Medde-lande 296).
Det verkar motiverat att ytterligare studera flyg-aska-kalkstabiliserade material. Under
förutsätt-ning av att ett stabilt stenskelett finns, torde den
långsamma hållfasthetsutvecklingen spela mindre roll och ev. leda till mindre uppsprickningsbenägenhet
och troligen mindre känslighet för sättningar och
lyftningar.
6 BLANDNINGAR AV FLYGASKA OCH MALD HYTTSAND SOM BINDBMEDEL
I Östtyskland har framställts "Mischbinder" ex. i
form av sammalen hyttsand och basisk lignitflygaska (mom 7) sedan lång tid (Patschke 1953). Bindemedel
bestående av enbart basisk aska visar svällning men
tydligen binds den fri kalken i basisk aska genom
aktiva beståndsdelar i hyttsanden samtidigt som
kal-ken verkar som aktivator.
16
I Sverige har olika blandningar av flygaska och mald hyttsand, aktiverad med kalk, sulfat eller alkali, studerats av Carlsson och Hellstedt (1982) och opti-mala blandningar med slagg som dominerande komponent,
lämpliga för stabiliseringsändamål, har framtagits. Olika flygaskor kan dock ge olika bindning. Smith och Osborne (1977) beskriver försök med blandningar av malen hyttsand och flygaska, aktiverad med NaOH. God korttidshållfasthet erhölls, däremot inte lång-varig hållfasthetsutveckling (anm. tillsats av gips skulle sannolikt förbättra långtidshållfastheten). I Europa (vilket land sägs inte) har också blandningar av 60% mald hyttsand och 40% flygaska efter alkali-aktivering visat sig fungera som bindemedel i betong
(Meininger, 1982).
7 ANVÄNDNING AV KALKRIKA FLYGASKOR VID STA-BILISERING
Flygaskor, som bildas vid förbränning av
pulverise-rat, högklassigt kol har traditionellt använts som tillsatser i cement och betong. Dessa flygaskor är puzzolaniska och har dålig självbindande förmåga varför kalk måste tillsättas. Flygaskor av lägre
kolkvaliteter, brunkol och lignit, som f.n. inte
används i Sverige, innehåller däremot ofta höga
halter av CaO och 803 och har då mer eller mindre
utpräglad självbindande förmåga. Fri kalk, som
finns i askan, reagerar också snabbare än inblandad kalk (Dobie 1975).
Vissa asktyper är så reaktiva, att de kan användas
som självständiga bindemedel, även om problem kan uppstå med svällningsreaktioner, beroende på höga halter av reaktiv Cao, MgO, och 803. Inaktiverade tillsatser som "normala" flygaskor, hyttsand eller
17
cement, men ev. också vissa kemikalier kan dock mi-nimera problemet. Svällningen blir även mindre, om askan används i kombination med ett stenmaterial, varför tester, gjorda på enbart bruksandelen, kan vara missvisande i stabiliseringssammanhang (Carles-Giberques 1978). Prehydratisering av reaktiva askor med hög Cao-halt, så att släckt kalk bildas, kan utföras och aktiviteten bibehålls under ganska lång tid (Pachowski m fl, 1979).
I Östtyskland har s.k. "Mischbinder", lämpliga
för bl a stabilisering, framställts genom bland-ning och sammalbland-ning av olika restprodukter. Sväll-ningsreaktioner kan nedbringas genom
prehydra-tisering och malning (jfr mom 6). I Polen har
kalk-rik flygaska använts för att aktivera kalkfattig puzzolanisk flygaska i "askbetong" (Pachowski m fl, 1979).
Otteman (1951) framhåller betydelsen av ett riktigt pH-värde vid användning av brunkolaskor, innehållan-de svällaninnehållan-de beståndsinnehållan-delar. Det är viktigt att innehållan-den
sulfatrika föreningen ettringit ("cementbacill")
inte bildas på ett sent stadium utan redan i början
av hydratiseringsförloppet. Föreningen är
nämli-gen stabil endast vid pH lO.8-12.5. Vid högre pH-värde bildas nya föreningar med lägre sulfathalt som vid vattentillgång senare kan omkristallisera till ettringit under svällning. Kalkrika brunkols-askor kan ge upphov till alltför högt pH-värde
och en reglering genom ex. syratillsats kan vara
lämplig. Enligt Mehta (1973) är också den ettringit
som bildas i närvaro av kalk av kolloidal natur och
kan senare uppta vattenmolekyler och expandera.
Lignitflygaska från Gardanne används i Frankrike
18
som ett normenligt, självständigt bindemedel vid stabilisering av grus (Ferdy 1984). Om halten binde-medel ej överstiger ca 6% föreligger inga problem med svällning. I Polen har likartad lignitflygaska också använts i stor omfattning för stabilisering av finkorniga jordar, t ex löss, genom
markinbland-ning (Pachowski m fl, 1979, Greschuchna och Bilz
1976). Vid stabilisering av ex. grus blandas dock
ofta den normala flygaskan med puzzolanisk sådan. Studier i USA har också visat, att självbindande
lignitaska är lämplig för jordstabilisering; askan
reagerar dock ibland så snabbt med vatten, att retar-datorer måste tillsättas för att vältningen ska
kunna medhinnas före tillstyvning och
hållfasthets-nedsättning undvikas (Thornton och Parker 1982).
Lignitflygaskor med låga CaO och 803 -halter kan
behöva tillsättas cement eller kalk för tillräck-lig bindning (Joshi och Natt, 1983). Kalk ger lång-sammare hållfasthetsutveckling än cement men slut-hållfastheten verkar bli likartad. Beroende på
kvali-tetsvariationen kan även cementinblandning vara
motiverad i en högaktiv aska för att få ett
homoge-nare bindemedel (Kukielka, 1980).
Studier i USA (Cook 1982) har även visat att
lignit-flygaska med hög kalkhalt kan användas_som tillsats i högklassig betong. Högre halter kan användas
än av puzzolanisk flygaska, enligt Albinger (1984) upp till 50%. Korttidshållfastheten nedsätts dock inte i samma omfattning men värmeutvecklingen redu-ceras inte heller lika mycket av lignitaska. God
frostbeständighet kan erhållas, men den höga
kalk-halten gör att beständigheten mot sulfat är sämre än vid tillsats av en puzzolanisk flygaska.
19
Självbindande flygaskor vållar dock vissa hanterings-svårigheter och prehydratiseras därför ibland i
upplag. På grund av den uppkomna sammanbakningen
krossas sedan materialet (ex. till passerande 2 mm maskvidd) före blandning i verk.
Prehydratisering av aktiv oljeskifferaska utförs i Sovjet vid stabiliseringsarbeten enligt markbland-ningsmetoden. Askan läggs upp som en lös sträng
på marken som skall stabiliseras och omblandas några
gånger innan den fräses ner efter 4-8 dygn och
vältas (Tjatjov och Melitjenko 1977). Soonike och Mesjin (1982) behandlar även stabilisering med olje-skifferaska i Sovjet-Estland. Sand eller grus mark-blandas med 15-20% flygaska. Vattenkvoten bör vara 2-3% högre än den optimala, för att fri kalk ska kunna hydratisera. ProvkrOppar, tillverkade på labo-ratorium, visar stark svällning, men Vägskador har
inte konstaterats. Detta kan anses bero på att en
vägöverbyggnad bara kan svälla i en riktning,
nämligen uppåt. Några tvärsprickor av den typ, som
karakteriserar cementstabiliseringar, uppkommer inte med bindemedlet. Dessa erfarenheter är av stort
intresse, eftersom förekomsten av tvärsprickor är
ett besvärande problem vid stabiliseringar.
Svällningsskador (jfr mom 8) har uppstått vid
stabi-lisering med sulfat- och kalkrika restprodukter, t ex i Frankrike och USA (Collins, 1983), men foto-grafier antyder att skadorna beror främst på en
dålig blandning (ojämna, lokala upphöjningar av vägytan), snarare än en jämn lyftning av hela vägkroppen.
20
8 RESTPRODUKTER FRÅN VIRVELBÄDDSELDNING OCH AVSVAVLING AV RÖKGASER VID KOLPULVERELDNING
Virvelbäddsmaterial i form av förbrukat bäddmate-rial (kalksten som bildar sulfat, kalk m.m. har till-förts för avsvavling) har studerats i USA (Nebgen
m fl 1977). Materialet lämpar sig väl för
stabili-sering och fungerar ungefärligen som ett bindemedel
bestående av flygaska-kalk-gips. Inget sägs om någon
skadlig svällning. Collins (1983) har även studerat
förbrukat virvelbäddsmaterial i blandning med flyg-aska från kolpulvereldning. Vid laboratorieförsök erhölls god hållfasthetsutveckling, t o m vid låga temperaturer. Vid fältförsök med produkten i sta-bilisera bärlager erhölls däremot svällning vid
infiltration av vatten i väglagret. Fortsatta under-sökningar gjordes därför med prehydratiserat
mate-rial, varvid bättre resultat erhölls. Blandningen
som gav minst svällning var 3 delar förbrukat bäddmaterial på 7 delar flygaska.
Ish-Sholom m fl (1980 och 1981) har visat att aska
med de bästa bindande egenskaperna (med högst halt fri kalk) bildas vid förbränning av oljeskiffer
(anm. och förmodligen även kol) i roterugn eller virvelbädd vid relativt låga temperaturer (700-900°C). Askorna har hög spec. yta och högt
vatten-behov. Tillsats av portlandcement gav lägre
hållfast-het, askan passar inte ihop med cement. Enligt Ludwig (1982) kan flygaskor, bildade vid antingen låga
(<9000C) eller höga (>1300°C) temperaturer ha puzzo-1aniska egenskaper. I det första fallet aktiveras de mineraliska beståndsdelarna från kolet (mestadels lermineral), som bildar flygaskan, termiskt. Med ökande temperatur sker det däremot en
desakti-vering. Flygaskor av lågtemperatur karakteriseras av
21
en mycket hög_inre verksam yta. Högtemperaturaskor däremot av sfäriska, glasiga och amorfa partiklar. de senare används vanligen i betong och reducerar bl a vattenbehovet och verkar plastiserande på färsk
betong. Lågtemperaturaskan kräver däremot mer vat-ten, beroende på den stora verksamma ytan, och läm-par sig speciellt i bindemedel ("Mörtelbinder") användbara för stabilisering.
Restprodukter med självbindande egenskaper kan lag-ras tämligen lång tid i torrt tillstånd utan att förlora aktiviteten annat än i ett tunt
hydratise-rat och karbonatisehydratise-rat ytlager på upplaget (Minnick
1982). Lagring kan även ske utomhus i fuktigt till-stånd - med ett visst vattenöverskott - men ombland-ning måste ske för att förhindra ett hårdnande.
Stenmaterial kan även blandas in vid behov. I
sam-band med utläggning kan flygaska från
kolpulvereld-ning tillsättas.
Laboratorieförsök, som påbörjats vid VTI, tyder
även på att flygaskor från virvelbäddseldning,
bildade vid ganska låga temperaturer, kan vara an-vändbara i stabiliseringssammanhang trots att i viss litteratur sägs att de är inaktiva (Minnick 1982). Aska från virvelbäddsförbränning av flis har också visat bindförmåga. Torvaska har börjat erhållas på vissa orter. Båda askorna är alkaliska och förtjänar att närmare undersökas.
Avsvavling av rökgaser vid kolpulvereldning kan ske
enligt olika metoder. För närvarande verkar en
halvtorr metod vara mest aktuell vid svenska förhål-landen. Avsvavling sker med hjälp av kalksten eller kalk varvid en restprodukt rik på kalciumsulfit, kalciumsulfat m.m. bildas. Flygaska och fri kalk kan
22
också ingå. Preliminära försök vid VTI tyder på att blandningar av flygaska och avsvavlingsprodukt kan ha ganska god bidförmåga. Tillsätts också nå-got cement kan höga hållfastheter erhållas.
Risk för svällning föreligger dock vid tillgång
på överskottvatte, en hög cementkvot cerkar t o m
befrämja svällningen. Frostbeständigheten är
dålig och till skillnad från de flesta andra stabi-liserade material finns inget direkt samband mellan frostbeständighet och hållfasthet.
Litteraturen som behandlar försök att använda sig av restgips i stabiliseringssammanhang är mycket motsägelsefull. Materialet kan vara förorenat i
olika grad. Verhasselt (1983) har behandlat restgips
med två typer av bindemedel, nämligen malen hyttsand
och flygaska-kalk, däremot inte portlandcement.
Dåliga hållfastheter erhölls och svällning uppkom. Vissa sorter fick ingen bindning, exempelvis kalcium-sulfit (från våtavsvavling vid metallurgisk industri).
Andreux m fl (1978) beskriver problem med svällning
när försök gjorts i Frankrike att stabilisera
stenmaterial med bindemedel bestående av flygaska, kalk och restgips. Den senare härstammade från konst-gödselindustri och användes i en hög halt.
Neguljajeva och Kostin (1982) beskriver dock att restgips-cementbindemedel används med gott resultat för stabilisering av stenmaterial i vägöverbyggna-der i Sovjetunionen. Zmachinsky m fl (1982) beskriver även i korthet åtgärder att göra vattenlöslig
restgips lämplig som bindemedel genom tillsatser av
portlandcement, kalk eller hydrofoba tillsatser.
Tillsatser som flygaska och mald hyttsand har gynn-sam inverkan. Taneja och Maujeet Singh (1980) har
23
behandlat restgips från fosforsyraindustri genom tvättning för att ta bort syror och därefter till-satt cement, före upphettning till l60°C, för hyd-rauliska egenskaper. Problem med volymbeständighet
motverkas genom tillsatser av flygaska eller mald
hyttsand. Kalk, blandad med restgips, har kommit till användning vid stabilisering av kohesionsjord-arter (Niemi 1979).
9 KISELSTOFT I BINDEMEDEL VID STABILISERING
Avsvavling Kiselstoft verkar med kalk i princip på samma sätt som puzzolanisk flygaska men är mycket
reaktivare pga den större specifika ytan.
Korttids-hållfastheten hos betong nedsätts inte på samma sätt som med flygaska och långtidshállfasthet förbättras mera. Vattenbehovet minskar dock inte såsom vid tillsats av flygaska av god kvalitet utan ökar tvärtom.Kiselstoft används därför ofta
tillsammans med superplastificerande medel för fram-ställning av betong med mycket hög hållfasthet och
beständighet (Malhorta och Carette 1983, Wolsiefer,
1984). Optimal tillsats brukar vara ca 10-15%. Något kiselstoft kan även tillsättas blandcement innehål-lande flygaska eller slagg för ökad
korttidsháll-fasthet. Hanteringen av det mycket fina materialet (1-2 tiOpotenser mindre kornstorlek än hos cement och flygaska) vållar dock problem; ibland levereras
det därför som slurry, ibland som kornad produkt. Kraven på utförande bl a god fukthärdning ökar vid användning av kiselstoft.
Undersökningar har gjorts i Norge att även till-sätta kiselstoft vid cementstabilisering av grus
(Myhre och Voss, 1981). Ganska höga inblandningar
undersöktes till skillnad från tillämpningar inom
24
betongområdet. Långtidshållfastheten blev väsent-ligt bättre än med enbart portlandcement men kort-tidshållfastheten (<7 dygn) nedsattes. Mycket god frostbeständighet erhölls och hållfastheten ökade t o m under klimatväxlingen. Kraven på god fukthärd-ning anses öka vid användfukthärd-ning av kiselstoft.
Laboratorieförsök har också gjorts att stabilisera jämnkornig sand och välgraderat grus med
cement+kisel-stoft (Myhre 1981). I det första fallet erhölls
ganska dåligt resultat, tydligen beroende på att
bindemedelshalten (totalt 8%) ej gav tillräcklig
fillerverkan. Grusmaterial med mindre hålrum kunde dock stabiliseras med gott resultat genom inblandning av 3% cement+2% kiselstoft.
Kiselstoft av kvalitet lämplig för betongkvalitet
är en dyrbar produkt. Det finns dock tillgång på
material som är alltför orent för att användas i betong och som därför måste deponeras. En undersök-ning har gjorts vid VTI om möjligheterna att använ-da material från Trollhättan för stabilisering
(VTI Meddelande 296). Goda resultat har erhållits
vid tillsats av antingen cement, kalk eller
kalk-alkalirik restprodukt från cementindustri. Hållfast-hetsutvecklingen blir betydligt bättre med detta
finkorniga material än med flygaska från kolpulver-eldning. Lägre bindemedelshalter kan därmed
använ-das, i varje fall med välgraderade basmaterial. Nämnas bör även att provvägsförsök gjortsi
Schweiz varvid 5-lO% kiselstoft (dock av annat
ur-sprung än från metallurgisk industri) använts i blandning med 4-5% kalk för stabilisering av
bärla-ger (Guidicetti, Hirt och Krannichfeldt, 1972).
25
10 SLUTSATSER
Snabbindande portlandcement ger ej alltid optimala egenskaper vid stabilisering av vägöverbyggnader
utan bättre utläggningsegenskaper,
långtidshållfast-het och beständiglångtidshållfast-het kan erhållas med vissa andra
mera långsamt verkande bindemedel, innehållande
rest-produkter. Användningen av sådana bindemedel inne-bär dessutom dels en stor reduktion av energiåtgång
(OECD 1984) dels en avsättning av restprodukter som
annars måste deponeras.
Mald hyttsand, aktiverad på olika sätt, utgör ett
beprovat bindemedel med utmärkta hållfasthets- och
beständighetsegenskaper, användbart till kvalifice-rade ändamål. Flygaskor från kolpulvereldning,
blan-dade med kalk, kalk-gips eller cement, används
även i stor omfattning utomlands till stabilisering. Kalkrika flygaskor har större aktivitet och vissa
typer härstammande från sämre kolkvaliteter, kan
t o m under vissa förutsättningar användas som självständiga bindemedel. Flygaskor från virvel-bäddsförbränning av kol på kalk- eller dolomit-bädd verkar även som bindemedel men är hittills
föga undersökta. Det förbrukade bäddmaterialet, som ofta är grovt, utgör även en aktiv komponent, särskilt efter malning.
Kiselstoft med mycket hög specifik yta reagerar bättre med kalk och cement än flygaskor och vissa
kvaliteter - som ej används inom betongindustrin - kan vara tänkbara i stabiliseringssammanhang.
Andra restprodukter, som kan ingå i blandningar med
material som mald slagg och flygaska, är filterdamm från cement- och kalkindustrier,
26
dukter från halvtorr rökgasrening m m.
Ett problem vid användning av restprodukter, rika på exempelvis sulfat, och fri kalk, är den
sväll-ning som kan uppstå, särskilt på ett sent stadium
och som kan skada vägkonstruktionen. Genom aktiva
puzzolanatillsatser, pH-reglering, prehydratisering
m m kan dock den skadliga svällningen minimeras. Ibland verkar svällningsskadorna bero på en dålig blandning av materialen. Eventuellt kan t.o.m
sväll-ningsegenskaperna anpassas för att motverka den
krympning av som beror på uttorkning och temperatur-spänningar i väglagret.
Provvägsförsök har visat att reflektionssprickor i slitlager kan uppstå även vid användning av lång-samt verkande bindemedel, baserade på restprodukter. En förutsättning för att stabiliseringstekniken
ska utvecklas är att det antingen kan påvisas att sådana sprickor ej påverkar vägkonstruktionens livs-längd eller också att tillförlitliga metoder
fram-tages att motverka sprickuppkomsten.
Ett nytt användningsområde för billiga bindemedel kan vara bruksbindning av makadam. Tidigare erfaren-heter av cementbruksbunden makadam har visat att sprickfrekvensen är lägre än vid konventionella cementstabiliseringar (jfr Höbeda 1984). Vissa sta-bilitetsproblem med de f.n. mycket använda bergbitu-menöverbyggnaderna kan sannolikt lösas genom
fyll-ning av hålrummen med bindemedel baserade på restpro-dukter. Flygaskatillsatsen kan ge bruk av lämplig
konsistens.
27
11 REFERENSER
Albinger, J.M., Fly ash for strength and economy,
Concrete International, April 1984.
Andrieux, P., Bivert, B., Drou, R. Utilisation du
phosphogypse en assises de chaussée. Le Phosphogypse.
Bull. de liaison des laboratoires des ponts et
chaus-sées, Numero Special VII, 1978.
Belusov, B.V., Asmatulajev. Förstärkning av grus-och sandblandningar medelst slagg-bindemedel (på
ryska). Automobil Nye Dorogi nr 6, 1979.
Berry, E.E., Malhorta, V.M. Fly ash for use in
con-crete - a critical review, ACI, Journal, Mars-April 1980.
Bergström, S.G., Sällström, S. Utredning av för-utsättningarna för att i Sverige använda masugns-slagg för inblandning i portlandcement till s.k.
slaggcement. STU-utredning nr 60 - 1977.
Bijen, J., Niel, E. Supersulphated cement: Improved properties. Silicates Industriels, 1982-2.
Bordonado, G., Nissoux, J.L. Road-building concretes
incorporating fly-ash or slag. Proc lst Int Cont on
the use of fly ash, silica fume, slag and other
mine-ral by-products in concrete, Montebello 1983. Carles-Giberques, A. Propriétés hydrauliques des
cendres volantes sulfocalciques de Gardanne. Bull
Liaison Laboratoires Ponts et Chaussees, jan-feb 1978.
28
Carlsson, T., Hellstedt. Stabilisering av slagg/flyg-aska. Laboratorieundersökning. Kol-Hälsa-Miljö,
Teknisk Rapport 36, 1982.
Cattaneo, A., Frigione, G. Performance of
blast-furnace slag cement. Cement, Concrete and Aggregates, vol.5, No 1, 1983.
Collins, R.J. Aggregate-related applications for
fluidized bed combustion boilers. Extending Aggregate
Resources. ASTM STP 744, 1982.
Collins, R.J., Emery, J.J. Kiln-dust fly-ash systems for highway bases and subbases. Federal Highway
Admi-nistration, Report FHWA/RD-82/167, 1983.
Cook, J.E. Research and application of high-strength concrete using Class C fly ash. Concrete Internatio-nal, juli 1982.
Douglas, E. Characterization of non-ferrous slags from Canadian sources. Part Ivadration of cementious materials with special reference to non-ferrous slags.
CANMET. Project ERP-4.1.0.2.52, 1983.
Dobie, T. R. A laboratory study of lignite flyash as a stabilization additive for soils and aggregates. NTIS, PB-24274l, 1975.
Ducloux, A., Colombier, G., Diguat, P. Influence de la temperature de conservation sur 1a résistance
des graves laitier. Bull. Liaison Laboratoires Ponts
et Chaussées no 29, jan-feb 1968.
Dunstan, R.H. The economics of the use of high
fly-ash content concrete in roads. Int Symp on concrete
29
Roads, London 1982.
Eriksen, K., Nepper-Christensen, P. Experiences in the use of superplastizers in some special fly ash
concretes. ACI, Publ, SP-68-l, 1981.
Fagerlund, G. The influence of slag cement on the
frost resistance of the hardened concrete. CBI
Re-search Fo nr 1, 1982.
Ferdy, C. Utilisation des cendres volantes
hydrau-liques de Gardanne en technique routiêre. Bull Liai-son'Laboratoires Ponts et Chaussées No 126, 1983.
Forss, B. F-cement, a low-porosity slag cement for the precasting industry. Int Conf on Slag and Blended
Cements, Univ. Albama in Birmingham, 1982.
Forss, B. Experiences from the use of F-cement - a
binder based on alcali-activated blast furnace slag. 6th Int Conf on Alkalis in Concrete, C0penhagen 1983.
Giñdicetti, F., Hirt, R., Krannichfelt, M.V.,
Stabi-lisierung von Kies-Tragschichtern mit Flugasche und
Kalk. Strasse und Verkehr, nr 12, 1972.
Glukhovsky, V.D., Rostovskaja, G.S., Rumyna, G.V. High strength slag-alkaline cements. 7th Int Conf on
the Chemistry of Cement, Paris 1980.
Greschuchna, R, Bilz, P. Characterisierung von Braun-kohlenaschen für Zwecke des Baugrundverbesserung,
Die Strasse Heft 11, 1976.
Hanna, K.M. Relationship between 803 and lime, silica and alumina in supersulphated cement, Sprechsaal
30
1977, s. 150-151.
Hjalmarsson, S-O. Uppföljning av CG-provvägen Nyängsleden, Västerås -81. VTI Utlåtande nr 261, 1983.
Hogan, F.J., Meusel, J.W. Evaluation for durability and strength development of a ground granulated blast
furnace slag. Cement, Concrete and Aggregates vol 3,
No 1, 1981.
'
'
Höbeda, P. Stabilisering av vägars bärlager med cement - en inventering av erfarenheter i Sverige, VTI-Meddelande 423, 1984.
Idorn, G.M., Roy, Della, M. Factors affecting the
durability of concrete and the benefits of using
blast-furnace slag cement. Cement Concrete and Aggre-gates, v01 6, No 1, 1984.
Ish-Shalom, M., Bentur, A., Grinberg, T., Cementing prOperties of oil-shale ash. l. Effect of burning
method and temperature. II Moist curing of oil shale.
Cement and Concrete Research. vol 10, s 799-807,
1980 och vol ll, s. 175-182, 1981.
Joshi, R.C., Watt, G.S., Roller compacted flyash concrete (Geocrete) lst Int. Cont on the use of Fly
Ash, Silica Fume, Slag and other Mineral By-Products in Concrete, Montebello 1983.
Kouchidi, V.M., Fabrication et utilisation des ciments mixtes. Silicates Industriels 1981-12.
Knight, P.G.K., Miles, H.H. The deve10pment of the
use of fly-ash in concretes and blended cements.
31
Silicates Industriels 1982, 4-5.
Krass, K. Verfestigte Tragschichten in Frankreich
- Alternative für den deutschen Strassenbau? Strasse
und Autobahn, nr 7, 1976.
Kukielka, J. Stabilisierung von Löss mit Zement und Braunkohlenaschen aus Konin. Die Strasse, Heft 12, 1980.
Kutti, T., Srebnik, M., Malinowski, R. Snabbhärdande
slaggbindemedel. Natriumhydroxidaktiverad masugns-slagg. Chalmers Tekniska Högskola Avd för Byggnads-material, Rapport 79:3.
Kutti, T., Srebnik, M., Malinowski, R. Alkaliaktive-rad masugnsslagg som bindemedel i bruk. Chalmers Tekniska Högskola, Avd för Byggnadsmaterial, Rapport
81:3.
Ludwig, U. Zur Verwertung von Verbrennungsrückstän-den mit höheren Kalkgehalten. Verwertung von Verbren-nungsrückständen. VGB Techniche Vereinung der Gross-kraftwerkbetreiber, E.V., VGB-TB 202.
Malhorta, V.M., Carette, G.G. Silica fume concrete - properties, applications and limitations. Concrete
International, Maj 1983.
Malhorta, V.M., The use of fly ash, silica fume, slag and other mineral by-products in concrete. Con-crete Technology: ERMCO 83, 1983.
Manmohan, D, Mehta, P.K. Influence of pozzolanic,
slag and chemical admixtures on pore size distribution
and permeability of hardened cement pastes. Cement,
32
Concrete and Aggregates, vol 3, No 1, 1981.
Marcinowski, S och Popik, R. Fly ash-lime - gypsum
binder; United Nations. Economic Commission for EurOpe. Seminar on the extraction removal and use of ash
from coalfired thermal stations. Bielsko-Biala, 1980.
Metha, P.K. Mechanism of expansion associated with ettringite formation. Cement and Concrete Research, vol 3, 1973.
Meininger, R.C. Use of fly-ash in cement and concrete
- report of two recent meetings. Concrete
Internatio-nal, Juli 1982.
Metso, J., Kajaus, E. Activation of blast furnace
slags by some inorganic materials. Proc. Int Conf.
on the use of Fly ash, silica fume, slag and other
mineral by-products in concrete, Montebello 1983.
Minnick, J. L. The role of fly ash in co-utilization
of industrial waste. The challenge of change - 6th
Int Ash Utilization Symposium, Proc, Reno 1982.
Ministêre des Transports. Directive pour la realisa-tion des assises de chaussées en graves traitées aux liants hydrauliques. LCPC-SETRA, 1983.
Mussnug, G. Einige characteristische Eigenschaften des Gipsschlackenzementes, Zement-Kalk-Gips 4 (1951).
Myhre, ø, Noss, P. Sementstabilisering av grusmate-rialer med tilsetning av silikastøv. SINTEF Rapport STF 61 A81001, 1981.
Myhre, ø. Laboratorieundersøkelse av ensgradert sand
33
fra Rimol og velgradert, grusig sand fra Gjensmo for bruk i sementstabilisert berelag på motorveg SøR. SINTEF, STF 61 F8 1010, 1981.
Nebgen, J.W., Edwards, J.G., Conway, D. Evaluation
of sulphate-bearing waste material from fluidized bed combustion of coals for soil stabilization. Fede-ral Highway Administration, Report No FHWA-RD-77-136.
Neguljajeva, Z.I., Kostin, J.A. Om användning av fosforgips för förstärkning av stenmaterial i vägöverbyggnader (på ryska), i Teplouchvra och
Rubotsova. Nya metoder för användning av
stenmate-rial ooh restprodukter. Trudy Soyuzdornii, M, 1982.
Nieminen, P. Use of industrial by-products as binders
in soil stabilization. Nordisk Geoteknikermöte 1979.OECD. Road Transport Research. Road Binders and Energy>
Savings. Paris 1984.
Otteman, J. Die Bedeutung der Wasserstoffkonzentration für die hydraulische Erhärtung von Braunkohlenaschen und Gipschlackenzement, Silikattechnik, Bd. 2, nr.
5, 1951.
Owens, P.L. Fly ash and its usage in concrete.
Con-crete, July 1979.
Pachowski, J. The application of brown coal fly ash to road base courses. Federal Highway Administration,
Report No FHWA-RD-79-101.
Patschke, E. Mischbinder aus Braunkohlenfilteraschen, Silikattechnik, Heft 8, 1953.
34
Paute, J.L., Chauvin, J.J., Cimpelli, C. Ciments
spéciaux å trés haute tenaur en laitiér pour
utilisation routiêre. Bull Liaison Laboratoires Ponts et Chaussées maj-juni, 1976.
Philleo, R.E., Versatility and high strength in
con-crete materials. Concon-crete International, Febr 1984.
Purdon, A.O. The action of alkalis on blastfurnace
slag. Journ soc. of Chemical Industry, Sept. 1940.
Reeves, C.M., The use of ground, granulated
blastfur-nace slag for withinmixer production of
portland-blastfurnace cement concretes; Background and develOp-ment of the system in the U.K. Silicates Industriels
198204-5.
Roy, D.M., Idorn, G. M, Hydration, structure, and pr0perties of blast furnace slag cements, mortars,
and concrete. ACI Journal, nov - dec, 1982.
Sersale, R., Aiello, R, Colella, C, Frigione, G,
Utilistions alternatives des laitiers de haute four-neau. Silicates Industriels 1976-12.
Sherwood, P.T., Potter, J.F. The use of fly-ash in lean concrete road-bases. Silicates Industriels 1982-9.
Skalny, J, Brophy, J.E., Hydration of portland and
blended cements. Int Conf. on Slag and Blended Cements,
Univ. Albama in Birmingham, 1982.
Smith, M.A., Osborne, G.J., Slag/flygash cements.
World Cement Technology' Nov-Dec 1977.
35
Soonike, V.R., Mesjin, A.M. Användning av skifferaska
vid vägbyggnad (på ryska) i Teplouchova och Rubotsova, Nya metoder för användning av stenmaterial och
restprodukter. Trudy Soyuzdornii M, 1982.
Spellman, U. Use of ground granulated slag to
over-come the effects of alkalis in concrete and mortar. 6th Int Conf on Alkalis in Concrete, Copenhagen 1983. Taneja, C.A., Maujeet Singh. A hydraulic binder
based on waste phosphogypsym. Cement (Bombay) 13, nr 4, 1980.
Thornton, S.J., Parker, D.G. Self hardening fly ash. The challenge of change - 6th Int Ash Utilization Symposium 1982.
Tjaktjov, V.A., Melitjenko, V.P. Teknologiska egenhe-ter vid grundförstärkning med aska (på ryska).
Automobil Nye Dorogi, nr 12, 1977.
Tuutti, K. Std M Skövde. Ett nytt ekonomiskt
cement-alternativ. Cementatidningen, juni 1983.
Verhasselt, A. Possibilités de traitement de divers
gypses residuaires. Centre de Recherche Routieres,
CR 20/83.
Voinovitch, I-A., Dron, R. Action des different
activants sur l'hydration du laitier granulé. Bull
Liaison Laboratoires Ponts et Chaussées, maj-juni
1976.
Wolsiefer, J., Ultra high-strength field placeable
concrete with silica fume admixture. Concrete
Inter-national, april 1984.
36
Zmachinsky, A.Eg, Lyashkevich, I.M., ChernaYa, L.G. Production of gymsym concrete with pfa ingredients.
Int. Symp. on the use of PFA in Concrete. Ed. Cabrera, J.G. Cusens, A.R. Leeds University. 1982.
