Die Korngrößenverteilung der Flugasche ist vergleichbar mit der von Zement, siehe Analysen der Ausgangsstoffe in Anhang 1.
Die Oberfläche der Flugascheteilchen ist glatt und glasig, deshalb ist eine geringere Menge an Wasser nötig, um die Flugascheteilchen mit Wasser zu benetzen. Die kugelige Form der Flugasche vemindert zusätzlich die innere Reibung des Frischbetons, insbesondere in den Konsistenzbereichen F2 F4, sodass sich die Verarbeitbarkeit verbessert. Um eine gleiche Verarbeitbarkeit zu erreichen, muss weniger Wasser zugeführt werden oder die Verarbeitbarkeit verbessert sich bei gleichem Wassergehalt.
Die Zugfestigkeiten der Flugasche bei unterschiedlichen w/f Werten sowie die Auswirkungen durch die Zugabe von Flugasche auf die Zugfestigkeit des erdfeuchten Zementleims wurden versuchstechnisch geprüft. Die Dosierung der Flugasche erfolgte in Massenprozent des Feststoffgehalts mit den Gehalten 100%, 25% und 5%.
Abbildung 104: Einfluss verschiedener Flugaschegehalte (mit CEM I 52,5 N) auf die
Grünzugfestigkeit (oben) und den Verdichtungsgrad (unten) [32]
Bei den Versuchen an 100% igen Flugascheleimen wurden bei den niedrigen w/f Werten nur geringe Zugfestigkeiten ermittelt, diese stiegen mit größer werdenden w/f Werten deutlich an, ebenso wie der Verdichtungsgrad (vgl. Abbildung 104). Der Wassergehalt, der für die Herstellung eines optisch guten erdfeuchten Leims notwendig ist, war bei den 100% igen Flugascheleimen höher als der von reinen Zementleimen.
Eine mögliche Erklärung besteht darin, dass die Haftkräfte infolge van der Waals und elektrostatischen Kräften bei der kugeligen Form der Flugasche geringer sind als bei der gebrochenen Form des Zements. Die Kontaktpunkte der Teilchen untereinander sind bei ideal runden Formen kleiner als bei den gebrochenen Formen. Die Mikrorauigkeit der Oberfläche der Zementteilchen ist erheblich kleiner als die Partikel selbst und bewirkt einen erheblichen Zuwachs der Kontaktfläche der Partikel untereinander. Daher sind die Bindungskräfte infolge van der Waals und elektrostatischer Kräfte bei 100% igen Flugascheleimen geringer. Bei steigendem w/f Wert erhöht sich durch die Entstehung von Flüssigkeitsbrücken der Anteil an kapillaren Bindungsmechanismen, die Zugfestigkeit steigt an. Bei einem Flugascheanteil von 25% des Feinstoffgehalts zeigte sich weiterhin ein höherer Wassergehalt für die Herstellung eines erdfeuchten Leims. Die maximale Zugfestigkeit war etwas höher als die desZementleimes ohne Zusatzstoffe. Die Wasserrückhaltung der Zementleime mit Flugascheanteilen war schlechter als dievon reinen Zementleimen. Es tritt ab w/f Werten von 0,25 Leim aus mit sandiger Konsistenz, sodass darauf verzichtet wurde, höhere w/f Werte als 0,27 zu prüfen.
Abbildung 105: Einfluss verschiedener Flugaschegehalte auf Grünzugfestigkeit und
Verdichtungsgrad [132]
In Abbildung 105 wurde der Zusammenhang zwischen den ermittelten Verdichtungsgraden und den gemessenen Zugfestigkeiten dargestellt. Die Verdichtungsgrade beziehen sich dabei auf die rechnerische Rohdichte der frischen Leime im Vergleich zu den durch Wiegen errechneten tatsächlichen Frischleimrohdichten. Die Verdichtungsgrade nehmen bei allen dargestellten Leimen mit steigendem w/f-Wert zu, siehe Abbildung 104.
Eine wesentliche Erhöhung des Verdichtungsgrads durch die Zugabe der Flugasche konnte nicht festgestellt werden, obwohl durch die Zugabe von Flugasche eine verbesserteVerarbeitbarkeit und höhere Verdichtungsgrade erwartet wurden, siehe Abbildung 105. Diese Erscheinung lässt sich darauf zurückführen, dass bereits bei geringer Verdichtungsenergie Leim im Bereich des Adapterrings austrat, besonders bei FA-Anteilen von 25%. Die Verdichtung wurde dann nicht fortgeführt. Es ist daher möglich, dass mit einer weiteren Verdichtung ein höherer Verdichtungsgrad herzustellen ist als bei reinen Zementleimen. Da die Konsistenz des austretenden Leims bei der Zugabe von Flugasche eine sandigere Konsistenz aufweist als bei reinen Zementleimen, kann nicht ausgeschlossen werden, dass dadurch auch eine zusätzliche Reibung auftritt, die Einfluss auf die Ergebnisse der Zugfestigkeit nimmt.
Es wurde daher versucht, den Leimaustritt so gering wie möglich zu halten, sodass die Verdichtung nicht immer soweit fortgeführt werden konnte, bis kein Einsinken des Stößels mehr festzustellen war.
Abbildung 106: Grünzgfestigkeiten von CEM I 52,5 N mit 5% Microsilica und 5% Flugasche
im Vergleichzu CEM I 42,5 R, CEM I 52,5 N und CEM I 52,5 R [132]
Bei Einsatz von Mikrosilika konnten ebenfalls Zugfestigkeiten gemessen werden, siehe Abbildung 106. Diese lagen höher als bei Einsatz von Flugasche bei identischen w/f Werten.