Productie van geopolymere beton door gebruik van onbewerkte poelassen als fijn aggregaat en gemalen poelassen als bindmiddel

Het omzetten van energiecentrale-afval in een bouwstof

Steenkoolgestookte elektriciteitscentrales laten bergen as achter die vaak in grote poelen worden gesluisd en jarenlang blijven liggen. Deze aslagunes nemen ruimte in beslag, lekken verontreinigingen uit en vormen een grote, onderbenutte hulpbron. Deze studie onderzoekt of die poelassen kunnen worden omgevormd tot een belangrijk ingrediënt van een klimaatvriendelijker beton, mogelijk met een reductie van koolstofemissies terwijl hardnekkig industrieel afval wordt opgeruimd.

Van aspoelen naar nieuw beton

In poelen opgeslagen kolenas is een mengsel van fijne en grove deeltjes die lange tijd in water hebben gelegen. De auteurs noemen het materiaal dat rechtstreeks uit deze poelen wordt opgeschept "onbewerkte poelassen" en onderzoeken twee manieren om het in geopolymere beton te gebruiken, een type beton dat steunt op industrieel bijproduct in plaats van traditioneel cement. Ten eerste vervangen ze het natuurlijke zand dat normaal in beton wordt gebruikt door onbewerkte poelassen, stapsgewijs van een klein aandeel tot 100 procent. Ten tweede malen ze een deel van de poelassen mechanisch tot een fijner poeder, aangeduid als gemalen poelassen, en gebruiken dat om vliegas als bindmiddel deels of volledig te vervangen in geopolymere mengsels.

Het ontwerpen van een groener mengsel

In alle mengsels ontstaat de bindende lijm door aluminosilicaatpoeders te activeren met een oplossing van natriumhydroxide en natriumsilicaat, terwijl een vaste verhouding hoogovenslak extra calcium levert om het uitharden te versnellen. De onderzoekers storten vele batchen beton, waarbij ze varieerden hoeveel natuurlijk zand werd vervangen door onbewerkte poelassen en in welke mate vliegasbindmiddel werd vervangen door het gemalen equivalent. Ze lieten de proefstukken vervolgens uitharden bij normale kamertemperatuur, waarmee ze de energie-intensieve hitte-uitharding vermijden die vaak bij geopolymers wordt toegepast, en maten hoe goed het verse beton te verwerken was, hoe sterk het in de loop van de tijd werd en hoe goed het bestand was tegen agressieve chemische aantasting.

Sterkte met minder natuurlijk zand

Het vervangen van natuurlijk zand door onbewerkte poelassen maakte het verse beton stugger en moeilijker te verwerken, vooral omdat de asdeeltjes zeer poreus en veel fijner zijn dan conventioneel zand en daardoor meer vloeistof opnemen. De invloed op de sterkte was echter verrassend beperkt: zelfs wanneer poelassen het natuurlijke zand volledig vervingen, daalde de 28-dagen druksterkte slechts met ongeveer 7 procent en bereikte na langere uitharding ruwweg 40 megapascal — voldoende voor veel structurele toepassingen. Microscopische en infraroodanalyses toonden aan dat de poelassen niet volledig inert zijn; de reactieve componenten binden zich in de loop van de tijd in het geopolymeernetwerk, vullen poriën en helpen het beton ook tussen 28 en 56 dagen verder in sterkte toe te nemen.

Poelas malen en het trotseren van zware omstandigheden

Het malen van de poelassen tot een fijner poeder verhoogde het reactieve silica-gehalte, maar het bleef achter bij conventionele vliegas als bindmiddel. Wanneer vliegas geleidelijk werd vervangen door gemalen poelassen, bleven de vroege sterktes vergelijkbaar omdat de slakcomponent de vroege reactie domineerde. Op latere leeftijden ontwikkelden mengsels met meer gemalen poelassen echter iets lagere sterkte en een wat grovere interne structuur. Duurzaamheidstesten geven een genuanceerd beeld: alle geopolymere betonmengsels toonden een hogere weerstand tegen zwavelzuur dan gewoon cementbeton, dat zwaar in massa en sterkte verloor door de vorming van gips en andere expansieve producten. In een test naar chloride-doordringbaarheid presteerde het cementbeton echter het beste, terwijl de geopolymere mengsels — vooral die rijk aan gemalen poelassen — een matige permeabiliteit lieten zien.

Wat dit betekent voor toekomstig bouwen

Voor niet-specialisten is de kernboodschap dat een groot deel van de as die in energiecentralepoelen ligt te verstoffen, kan worden omgezet in een bruikbaar ingrediënt voor groener beton. Door onbewerkte poelassen als het volledige zand en gemalen poelassen als onderdeel van het bindmiddel te gebruiken, produceerden de onderzoekers een bij kamertemperatuur uitgehard geopolymere beton met een matige structurele sterkte, waarbij tot ongeveer 37 procent van de vaste bestanddelen uit dit afval afkomstig was. Het is minder verwerkbaar en enigszins gevoeliger voor zoutindringing dan standaardbeton, maar het biedt veel betere weerstand tegen zure omgevingen, wat het veelbelovend maakt voor industriële vloeren of rioolbuizen. Met verdere verfijningen — zoals meer reactieve additieven en veiligere, makkelijker hanteerbare droge activatoren — zou deze aanpak een groot vervuilingsprobleem kunnen helpen omzetten in een waardevolle bouwgrondstof.

Bronvermelding: Vidyadhara, V., Gowda, T.S. & Ranganath, R.V. Geopolymer concrete production by utilizing unprocessed pond ash as fine aggregate and ground pond ash as binder. Sci Rep 16, 9041 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38814-y

Trefwoorden: geopolymere beton, poelassen, hergebruik van kolenas, duurzame bouw, zuurbestendig beton