Die Anwendung von Flugasche im Straßenunterbau konzentriert sich hauptsächlich auf zwei Aspekte: mit Flugasche (Kalk und Flugasche) stabilisierte Materialien und mit Zementflugasche stabilisierte Materialien. Diese beiden Materialien sind in nationalen Normen zusammengefasst, die Technologie ist relativ ausgereift und es gibt viele praktische Anwendungen. Die Anwendung von Flugasche auf Fahrbahnoberflächen beschränkt sich hauptsächlich auf Asphaltmischungs- und Zementbetonoberflächen. Jiao Hua von der Chang'an-Universität zeigt in seiner Masterarbeit, dass eine Mischung aus AC-16-Asphalt, die vollständig durch Flugasche ersetzt wird, eine geringere Tieftemperaturrissbeständigkeit, aber eine bessere Hochtemperaturstabilität aufweist als eine Mischung mit Flugasche. Die Wasserbeständigkeit wurde zwar verbessert, der Effekt ist jedoch nicht herausragend. Xie Jun, Wu Shaopeng und andere untersuchten die Wirkung der Oberflächenbehandlung mit Flugasche und Haftvermittlern auf Feuchtigkeitsschäden von Asphaltmischungen. Die Kombination von Füllstoff mit einem Haftvermittler und Flugasche wird als Komposit-Flugasche-Modifikator bezeichnet. Die Eigenschaften des Komposit-Flugasche-Modifikators wurden hauptsächlich mittels Rasterelektronenmikroskopie und Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie charakterisiert. Als Füllstoff wurde sein Einfluss auf die Feuchtigkeitsempfindlichkeit von Asphaltmischungen durch indirekte Zugsteifigkeitsmodul-Tests, statisches Kriechen und indirekte Zugermüdungsversuche untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die mit dem Komposit-Flugasche-Modifikator modifizierte Asphaltmischung eine hohe indirekte Zugfestigkeit und ein hohes Zugfestigkeitsverhältnis bei Frost aufweist und eine ausgezeichnete Feuchtigkeitsempfindlichkeit besitzt. Darüber hinaus zeigte die mit dem Komposit-Flugasche-Modifikator modifizierte Asphaltmischung nach einer spezifischen Feuchtigkeitsschadenbehandlung einen besseren Steifigkeitsmodul, eine höhere Beständigkeit gegen bleibende Verformung und eine längere Ermüdungslebensdauer. Fazit: Der Komposit-Flugasche-Modifikator kann die Feuchtigkeitsempfindlichkeit der Asphaltmischung effektiv verbessern.
Flugaschedämme finden auch im Straßenbau, insbesondere bei Straßenabschnitten mit weichem Untergrund, breite Anwendung. Durch das geringe Gewicht der Flugasche lässt sich das Eigengewicht des Damms und die zusätzliche Belastung des weichen Untergrunds reduzieren, wodurch die Gesamtsetzung verringert und die Dammstabilität verbessert wird. Ebenso kann die Verfüllung von Brückenköpfen mit Flugasche und hochdichtem Boden das durch Setzungen aufgrund des Eigengewichts des hochdichten Bodens verursachte Abheben des Brückenkopfes verhindern. Liu Tiejun untersuchte die mechanischen Eigenschaften von Flugasche als Dammfüllmaterial und kam zu folgenden Schlussfolgerungen: Die Trockendichte der Flugasche stieg mit zunehmendem Feuchtigkeitsgehalt zunächst an und sank dann wieder. Die maximale Trockendichte bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 19 % wurde erreicht. Der Durchlässigkeitskoeffizient der Flugasche nahm mit steigender Trockendichte exponentiell ab. Bei einer Trockendichte von weniger als 1,35 g/cm³ hatte die Trockendichte nahezu keinen Einfluss auf den Durchlässigkeitskoeffizienten. Die Kohäsion von Flugasche steigt mit dem Wassergehalt. Bei steigendem und fallendem Feuchtigkeitsgehalt nimmt die Kohäsion langsam ab, solange der Feuchtigkeitsgehalt unter 26 % liegt, und steigt darüber hinaus schneller. Mit jedem Anstieg des Feuchtigkeitsgehalts um 1 % verringert sich der innere Reibungswinkel um etwa 0,25°. Die Kohäsion von Kohlenasche steigt linear mit dem Verdichtungsgrad, während der innere Reibungswinkel von Flugasche exponentiell zunimmt. Je näher der Feuchtigkeitsgehalt der Flugasche am Optimum bzw. an 100 % Verdichtung liegt, desto geringer ist der Rückgang von Kohäsion und innerem Reibungswinkel mit zunehmender Vibrationszahl, und desto schneller wird in der Anfangsphase der Vibration ein stabiler Zustand erreicht. Chen Yunyong und Gao Liang führten zudem Modellversuche an bewehrten Flugaschedämmen in Laborräumen durch. Nach dem Ähnlichkeitsprinzip verkleinerten die beiden Forscher den realen Damm im Maßstab 1:8 und verwendeten bidirektionales Geogitter als Bewehrungsmaterial. Anschließend untersuchten sie experimentell die Spannungen und Dehnungen des mit Flugasche verstärkten Damms. Die Ergebnisse zeigen, dass die ungleichmäßige Setzung des Flugaschedamms durch die Geogitterbewehrung deutlich reduziert und seine Tragfähigkeit erheblich verbessert werden kann.
Inhaltsquelle: Fly Ash Industry Alliance
Veröffentlichungsdatum: 10. Juli 2023