Flugasche ist ein Hauptabfallprodukt von Kohlekraftwerken. Ihre physikalischen Eigenschaften haben großen Einfluss auf die Materialwissenschaft. Eigenschaften wie Dichte und Partikelgröße beeinflussen ihre Verwendung in Baustoffen und ihre Umweltauswirkungen. Die physikalischen Eigenschaften von Flugasche werden intensiv erforscht. Ihr Potenzial in der Materialwissenschaft wird untersucht. Dies könnte neue, nachhaltige Lösungen für den Umweltschutz ermöglichen.
Physikalische Eigenschaften von Flugasche wie Dichte und Partikelgröße:
Flugasche besitzt physikalische Eigenschaften wie Dichte, Schüttdichte und Feinheit. Diese Eigenschaften spiegeln makroskopisch ihre chemische und mineralische Zusammensetzung wider. Die Dichte von Flugasche liegt zwischen 1,9 und 2,9 g/cm³, die Schüttdichte zwischen 0,531 und 1,261 g/cm³. Ihre spezifische Oberfläche beträgt 800 bis 19500 cm²/g (bestimmt durch Stickstoffadsorption) bzw. 1180 bis 6530 cm²/g (bestimmt durch Luftdurchlässigkeit). Feinheit und Partikelgröße der Flugasche sind von Bedeutung, da sie deren Aktivität und andere Eigenschaften direkt beeinflussen. Je feiner die Flugasche, desto höher der Anteil an Feinstaub und desto größer ihre Aktivität.
Einfluss der physikalischen Eigenschaften von Brennstoffstaubasche auf die Materialleistung:
Die physikalischen Eigenschaften von Flugasche beeinflussen ihre Leistung in Materialien erheblich. So können beispielsweise Feinheit und Partikelgröße der Flugasche die Hydratation von Zement beeinflussen. Dies wiederum beeinflusst die Festigkeit und Haltbarkeit des Materials. Studien zeigen, dass die Zugabe von pulverisierter Brennstoffasche sich auf Materialien mit hohem Wassergehalt auswirkt. Es verändert ihre Abbindezeit, Dichte und ihren Feuchtigkeitsgehalt. Dies wiederum beeinflusst ihre technischen Eigenschaften. Die Zugabe von mehr Flugasche verringert die Spitzenfestigkeit von Materialien mit hohem Wassergehalt. Es erhöht jedoch ihre Restfestigkeit. Der Elastizitäts- und Verformungsmodul nimmt ebenfalls ab. Außerdem kann die puzzolanische Aktivität der Flugasche mit den Hydratationsprodukten des Zements reagieren. Dadurch bildet sich ein CSH-Gel. Es erhöht die Festigkeit und Dichte der Aufschlämmung.
Anwendung von Flugasche bei der Entwicklung neuer Materialien:
Flugasche mit vulkanischer Ascheaktivität wird zur Herstellung neuer Baumaterialien verwendet. Flugasche kann beispielsweise als Zementzusatz verwendet werden. Sie verbessert die Zementleistung, reduziert den Verbrauch und senkt die Kosten. In Beton kann pulverisierte Brennstoffasche die Verarbeitbarkeit, Fließfähigkeit und Bedienbarkeit verbessern. Sie kann auch die Festigkeit und Haltbarkeit auf lange Sicht verbessern. Außerdem werden aus pulverisierter Brennstoffasche Geopolymere, synthetische Keramik und feuerfeste Isolierungen hergestellt. Sie wird auch in neuen intelligenten Baumaterialien verwendet.
Wie wirkt sich die puzzolanische Aktivität von Flugasche auf die Hydratationsreaktion von Zement aus:
Flugasche hat die Aktivität von Vulkanasche. Sie reagiert mit Calciumhydroxid (Ca(OH)2) aus der Zementhydratation. Diese Reaktion erzeugt zementartige Substanzen wie hydratisiertes Calciumsilikat und hydratisiertes Calciumaluminat. Diese Produkte können Beton festigen und härten. Sie können auch Korrosion widerstehen. Das aktive SiO2 und Al2O3 in der Flugasche reagieren nach der Zementhydratation in der alkalischen Umgebung mit Ca(OH)2. Dadurch bilden sich gehärtete zementartige Substanzen. Sie füllen die Kapillaren des Betons und verbessern seine innere Struktur. Dadurch erhöhen sich Dichte und Festigkeit des Betons.
Viele Faktoren beeinflussen die Vulkanascheaktivität von Flugasche. Dazu gehören ihre chemische Zusammensetzung, Oberfläche, Partikelgröße und Kalzinierungstemperatur. Das glasartige SiO2 und Al2O3 in Flugasche sind die Hauptquellen der Vulkanascheaktivität. Sie reagieren während der Hydratisierung mit Ca(OH)2. Dadurch entstehen hydratisierte Calciumsilikat- und hydratisierte Calciumaluminatgele. Diese Gele sind der Schlüssel zur Festigkeit von Beton.
Darüber hinaus hängt die puzzolanische Aktivität von Flugasche auch mit ihrer physikalischen Form zusammen. Die Glasmikrokugeln in Flugasche haben eine glatte, dichte Oberfläche. Sie reduzieren Wasser, verdichten und homogenisieren Beton und verbessern seinen Fluss. Sie unterstützen auch die anfängliche Hydratation von Zement. Und sie verbessern die Härtungseigenschaften des Betons.
Der Einfluss der puzzolanischen Aktivität von Brennstoffstaubasche auf die Zementhydratationsreaktion spiegelt sich auch in den folgenden Aspekten wider:
1. Verbessern Sie die Einheitlichkeit des Zementleims. Erhöhen Sie seine Konsistenz. Reduzieren Sie Blutungen und Schichtung.
2. Flugasche kann die Fließfähigkeit und Pumpfähigkeit von Beton verbessern. Dies gilt für Beton mit einem niedrigen Wasser-Zement-Wert.
3. Die puzzolanische Reaktion der Flugasche verlangsamt die Hydratationsrate des Zements. Dies wiederum reduziert den Temperaturanstieg im Beton durch Hydratationswärme. Es hilft, Temperaturrisse im Beton zu verhindern.
4. Die aktiven Bestandteile in pulverisierter Brennstoffasche reagieren mit Ettringit im Zement. Dadurch wird die Menge des erzeugten Ettringits reduziert. Es erhöht auch die Menge anderer Hydratationsprodukte. Diese Veränderungen wirken sich auf die Struktur des Ettringits aus. Sie verringern also die Druckfestigkeit von Materialien mit hohem Wassergehalt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass pulverisierte Brennstoffasche aus vulkanischer Aktivität mit Ca(OH)2 aus der Zementhydratation reagiert. Es entstehen weitere Hydratationsprodukte. Diese verbessern die Festigkeit, Haltbarkeit und innere Struktur des Betons. Somit verbessern sie seine Eigenschaften.
Abschluss
Die Untersuchung der physikalischen Eigenschaften von Flugasche ist von entscheidender Bedeutung. Sie trägt dazu bei, ihren Wert in der Materialwissenschaft zu steigern. Zukünftige Forschungen können Folgendes umfassen: detaillierte Klassifizierung von Flugasche, Verbesserung ihrer Verwendung in Zement und Beton, Entwicklung hochwertiger Verwendungsmöglichkeiten und Erforschung neuer Einsatzmöglichkeiten in Umweltarbeit und Landwirtschaft. Diese Studien können die Verwendung von Flugasche verbessern. Sie können auch den Umweltschutz und die nachhaltige Entwicklung fördern.