Geopolymerkonstruktion genom användning av obearbetad dammaska som fyllnadsaggregat och mald dammaska som bindemedel

Att göra kraftverksavfall till en byggresurs

Kolkraftverk lämnar efter sig berg av aska som ofta spolats in i stora dammar och blir liggande i åratal. Dessa askdammar tar upp mark, lakar ut föroreningar och utgör en stor, outnyttjad resurs. Denna studie undersöker om dammaskan kan omvandlas till en nyckelingrediens i en mer klimatvänlig betong, vilket potentiellt kan minska koldioxidutsläpp samtidigt som ett besvärligt industriavfall tas om hand.

Från askdammar till ny betong

Kolaska som lagrats i dammar är en blandning av fina och grova partiklar som legat i vatten under lång tid. Författarna kallar materialet som grävs upp direkt från dessa dammar för ”obearbetad dammaska” och undersöker två sätt att använda det i geopolymerbetong, en typ av betong som förlitar sig på industribiprodukter istället för traditionellt cement. För det första ersätter de den naturliga sand som normalt används i betong med obearbetad dammaska, i steg från en liten andel upp till 100 procent. För det andra mals en del av dammaskan till ett finare pulver, benämnt mald dammaska, och används för att delvis eller helt ersätta flygaska, ett vanligt bindemedel i geopolymerblandningar.

Att utforma en grönare blandning

I alla blandningar bildas bindmedlet genom aktivering av aluminosilikatpulver med en lösning av natriumhydroxid och natriumsilikat, medan en fast andel masugnsslagg tillför extra kalcium för att påskynda härdning. Forskarna gjöt många satser betong och varierade hur mycket naturlig sand som byttes mot obearbetad dammaska och hur mycket flygaska som ersattes av dess malda motsvarighet. De härdade sedan proverna vid normal rumstemperatur, utan den energiintensiva värmehärdning som ofta förknippas med geopolymers, och mätte hur lätt den färska betongen var att hantera, vilken hållfasthet den uppnådde över tid och hur väl den tålde aggressiv kemisk exponering.

Hållfasthet med mindre naturlig sand

Att ersätta naturlig sand med obearbetad dammaska gjorde den färska betongen styvare och svårare att arbeta med, främst eftersom askpartiklarna är mycket porösa och mycket finare än konventionell sand och därför suger upp mer vätska. Påverkan på hållfastheten var dock förvånansvärt måttlig: även när dammaska helt ersatte naturlig sand sjönk 28-dagars tryckhållfastheten med endast omkring 7 procent och nådde efter längre härdning ungefär 40 megapascals—tillräckligt för många strukturella tillämpningar. Mikroskopiska och infraröda analyser visade att dammaskan inte är helt inert; dess reaktiva komponenter ansluter sig till geopolymernätverket över tid, fyller porer och hjälper betongen att fortsätta öka i styrka mellan 28 och 56 dagar.

Mala aska och möta hårda förhållanden

Att mala dammaskan till ett finare pulver ökade dess reaktiva kiseldioxidinnehåll, men den låg fortfarande efter konventionell flygaska som bindemedel. När flygaska successivt ersattes av mald dammaska höll sig tidiga åldershållfastheter lika eftersom slaggkomponenten dominerade den tidiga reaktionen. Vid senare åldrar utvecklade dock blandningar med mer mald dammaska något lägre hållfasthet och en något grövre intern struktur. Hållbarhetstesterna gav en nyanserad bild: alla geopolymerbetonger visade högre motståndskraft mot svavelsyra än vanlig cementbetong, som drabbades av stor mass- och hållfasthetsförlust när gips och andra expanderande produkter bildades. I ett test av hur lätt kloridjoner kunde tränga igenom presterade dock cementbetongen bäst, medan geopolymerblandningarna—särskilt de rika på mald dammaska—visade måttlig permeabilitet.

Vad detta betyder för framtidens byggande

För icke-specialister är huvudbudskapet att mycket av den aska som ligger i kraftverksdammar kan omvandlas till en användbar ingrediens för grönare betong. Genom att använda obearbetad dammaska som all sand och mald dammaska som en del av bindemedlet producerade forskarna en geopolymerbetong som härdades i rumstemperatur med måttlig strukturell hållfasthet, där upp till cirka 37 procent av dess fasta ingredienser kom från detta avfall. Den är mindre bearbetbar och något mer mottaglig för saltinträngning än standardbetong, men den tål syramiljöer avsevärt bättre, vilket gör den lovande för industrigolv eller avloppsrör. Med ytterligare förfiningar—såsom mer reaktiva tillsatser och säkrare, lättare att hantera torra aktivatorer—kan denna metod hjälpa till att förvandla ett stort föroreningsproblem till en värdefull byggresurs.

Citering: 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

Nyckelord: geopolymerbetong, dammaska, återanvändning av kolaska, hållbart byggande, syraresistent betong