v a k b l a d o v e r t e c h n o l o g i e e n u i t v o e r i n g v a n b e t o nASRverzekeringOver de toepassing vanCUR-Aanbeveling 89 inde praktijkXL-versiemaart201002BandUitgave152 maart 2010 15 I 02 XLASRverzekeringWe hebben ze allemaal: verzekeringen. Er zijn verplichte ver-zekeringen zoals een WA- of ziektekostenverzekering, ande-ren worden ons aanbevolen, zoals een reisverzekering. Groterisico's laten we graag verzekeren, kleine risico's willen wesoms wel lopen. Voor beton wordt ook een verzekering aan-bevolen, namelijk tegen de schadelijke alkali-silicareactie (ASR).De polisvoorwaarden voor deze verzekering staan in CUR-Aan-beveling 89 en geeft regels voor de betonsamenstelling.In deze Betoniek wordt CUR-Aanbeveling 89 eens nader tegenhet licht gehouden. Laten we daar direct mee beginnen.CUR-Aanbeveling 89(tweede herziene uitgave)In 2006 verscheen de tweede herziene uit-gave van CUR-Aanbeveling 89 `Maatregelenter voorkoming van betonschade door alkali-silicareactie (ASR)'. In deze Aanbeveling staanmaatregelen die we kunnen nemen om deschadelijke vorm van ASR te voorkomen. Erbestaan nog veel technische vragen op hetgebied van ASR. De inhoud van deze CUR-Aanbeveling en ook van deze Betoniek moetenwe dan ook als de huidige stand der techniekbeschouwen.ASR, wat is dat?ASR is de afkorting voor Alkali-SilicaReactie. Hier-bij reageren bepaalde, reactief silica bevattendebestanddelen van het toeslagmateriaal met al-kali?n die in het in het poriewater van betonaanwezig zijn. Er wordt een gelachtig reactie-Naalkali-silicagelalkali?nge?xpandeerdealkali-silicagelK reactief toeslagmateriaalwater+ =+ =alkali-silicagel1Schematische weergave van de alkali?silicareactie3maart 2010 15 I 02 XLproduct gevormd dat we alkali-silicagel noemen.Deze gel kan water opnemen waardoor het gaatzwellen (fig. 1). De ge?xpandeerde alkali-silica-gel oefent druk uit in het beton.Door deze drukkracht nemen in eerste instan-tie de mechanische eigenschapen van hetbeton, waaronder de treksterkte, af. Het be-ton kan daardoor in tweede instantie gaanscheuren. Als scheurvorming ontstaat sprekenwe van `schadelijke ASR'.De afname van de samenhang en treksterktevan beton kan leiden tot het bezwijkenvan betonconstructies. Een mogelijk groteschade dus. Het is goed om je hiertegen teverzekeren.ASR-reactie nader bekekenAls we de reactie iets nauwkeriger bekijkenvalt op dat er drie ingredi?nten nodig zijnom de alkali-silicagel te laten ontstaan en telaten expanderen. Dit zijn alkali?n, reactieftoeslagmateriaal en water. Deze drie ingre-di?nten lichten we hieronder eerst eventoe.Alkali?nHet eerste ingredi?nt noemen we alkali?n.Van de alkali?n, of specifieker alkalimetalen,zijn natrium (Na) en kalium (K) de belangrijk-ste voor ASR. Er bestaan meer soorten alka-li?n, echter Na en K komen veel in beton voor.Als Na en K reageren met reactief toeslagma-teriaal kan de gevormde gel ook inderdaadbehoorlijk expanderen en de schadelijke ASRveroorzaken.Alkali?n komen uit de omgeving van een be-tonconstructie of uit de gebruikte grondstof-fen. Het alkaligehalte van een grondstof voorbeton wordt aangeduid met een Natrium-equivalent (Na-eq of Na2Oe in m/m %). HetK-gehalte wordt eerst omgerekend naar Na-equivalenten en daarna bij het Na-gehalteopgeteld met de formule:Na-eq = Na + (0,658 x K).Reactief toeslagmateriaalHet tweede ingredi?nt is reactief toeslagma-teriaal. Toeslagmateriaal wordt als reactiefbeschouwd als er een bepaald gehalte aanzogenaamd `vrije/amorfe' silica aanwezig is2ASR in de praktijk(foto: Intron)We spreken vanschadelijke ASR alser scheurvormingontstaat4 maart 2010 15 I 02 XL(of kan ontstaan). Dit silica kan bij een hogepH-waarde loskomen van het toeslagmateri-aal en oplossen in het poriewater. De belang-rijkste verschijningsvormen van reactief toe-slagmateriaal zijn onzuivere zandsteen, opaal,chalcedoon of poreuze vuursteen.WaterHet derde ingredi?nt is water. Dit is nodigvoor het zwellen/expanderen van de alkali-silicagel. Dit kan water zijn dat van buiten debetonconstructie naar binnen dringt. Het kanook poriewater zijn. Hiervoor is echter welveel poriewater nodig en alleen bij dikkereconstructies (> 1,0 m) is hier mogelijk vol-doende van aanwezig om dit over grotereafstanden aan te zuigen.Voorwaarden voor het ontstaanvan schadelijke ASRVoor het ontstaan van schadelijke ASR moetendus zowel voldoende water, alkali?n als reac-tief toeslagmateriaal aanwezig zijn. Als ??nvan deze ingredi?nten ontbreekt of als eronvoldoende aanwezig is, zal schadelijke ASRniet optreden (fig. 3).VerzekeringHet basisprincipe in de CUR-Aanbevelingom schadelijke ASR te voorkomen isgebaseerd op het wegnemen van ??n vande drie voorwaarden voor het ontstaanervan (fig. 3).Als eerste wordt gekeken naar aanwezigheid vanwater. Zonder water kan de alkali-silicagel nietexpanderen. Als er wel water aanwezig is, wordtals tweede geprobeerd het alkaligehalte van hetbeton te minimaliseren. Met weinig alkali?nhebben we geen schadelijke ASR. Dit wordtgerealiseerd door het kiezen van juiste grond-stoffen. Mocht dit niet lukken rest ons de derdeen laatste voorwaarde weg te nemen. Hiertoemoeten we zorgen dat het gehalte aan reactieftoeslagmateriaal wordt geminimaliseerd. Dezeoptie staat als laatste in de rij omdat het moeilijkis om vast te stellen of er veel reactieve silica inhet toeslagmateriaal aanwezig is. Mocht dit ookgeen soelaas bieden, dan is er een risico opASR.Het hierboven beschreven principe is in de CUR-Aanbeveling vertaald naar een stroomschemaom te beoordelen of er risico is op schadelijkASR (fig. 4). Laten we het schema stap voor stapdoorlopen en ontdekken hoe het werkt. In hetstroomschema is gebruikgemaakt van kleurendie terug komen in de tekst. Op deze manierkunnen we altijd terugvinden waar we in debeoordeling op schadelijke ASR gebleven zijn.In welk milieu staat hetbouwwerk?Als eerste moeten we aangeven in welk milieuhet bouwwerk staat. Hiermee proberen we teachterhalen of we met een natte of drogeomgeving te maken hebben en of er een ri-sico bestaat dat er alkali?n van buitenaf hetbeton kunnen binnendringen. Het beoorde-lingsschema beschrijft de onderstaande mo-gelijkheden (startpunten):? betonconstructieineendrogeomge-ving;? betonconstructieineenvochtigeomge-ving;? betonconstructieineenvochtigeomge-ving met risico op de toevoer van alka-li?n.Voorwaarden voor het ontstaan van schadelijke ASR1 Er moet voldoende water aanwezig zijn2 Er moeten voldoende alkali?n aanwezig zijn3 Er moet voldoende reactief toeslagmateriaal aanwezig zijn3Voorwaarden voor het ontstaan van schadelijke ASR5maart 2010 15 I 02 XLBetonconstructie in een drogeomgevingStaat het beton in een droge omgeving danhebben we geen aanvoer van water vanbuitenaf. We moeten hierbij bijvoorbeelddenken aan betonkolommen binnen in eengebouw. Als er niet voldoende water is, is deeerste voorwaarde voor het ontstaan vanschadelijke ASR weggenomen (fig. 3). Tochbestaat er bij dikke constructies een kans datin het beton voldoende water is opgeslagenom toch schadelijke ASR te kunnen krijgen.Daarom wordt geadviseerd bij constructiesdikker dan 1,0 m het beton te beschouwenals in een vochtige omgeving. Voor beton-constructies 1,0 m in een droge omgevinggeldt geen risico op schadelijk ASR.Betonconstructie in een vochtigeomgevingAls beton in een vochtige omgeving staat,zoals elk betonnen viaduct buiten in weer enwind, is er altijd voldoende water aanwezigvoor de ASR-reactie. Deze eerste voorwaardekan nu niet worden weggenomen. We moetennu zorgen dat er niet voldoende alkali?n inbeton aanwezig zijn zodat de tweede voor-waarde wordt weggenomen (fig. 3).We hebben op dit punt in het schema alleente maken met alkali?n die via de grondstoffenin het beton komen. Er komen geen alkali?nvan buitenaf. Het is verstandig dit even tecontroleren. Lees meer hierover in de vol-gende paragraaf. Als er toch van buitenaf al-kali?n komen, moeten we naar dat startpuntin het beoordelingsschema.In welk milieu staat het bouwwerk ?DrogeomgevingDiktebouwdeel1,0 mVochtigeomgevingVochtige omgeving met een risicoop de toevoer van alkali?nVoldoet het bindmiddel aan de ASR-eisenVoldoet het toeslagmateriaal aan de ASR-eisenGeen risico op schadelijke ASR Risico op schadelijke ASRTotaalalkaligehalte3,0 kg/m3NeeNeeNeeNeeJaJaJaJa4Stroomschema voor debeoordeling van hetrisico op schadelijke ASR6 maart 2010 15 I 02 XLDe CUR-Aanbeveling beschrijft dat als er min-der dan 3 kg alkali?n per m3 beton aanwezigzijn, het beton geen risico loopt op schade-lijke ASR. Dat betekent dat we het alkalige-halte van beton moeten bepalen. Hoe we datberekenen wordt uitgelegd in kader 1. Wijgaan verder met het derde mogelijke start-punt in het beoordelingsschema (fig. 4).Beton in een vochtige omgevingmet risico op alkali?n van buitenafDe laatste ingang in het schema is voor betondat in een vochtige omgeving staat waarbijalkali?n van buitenaf naar binnen kunnendringen.We hebben al begrepen dat alkali?n (Na en K)in beton voorkomen. In de praktijk komen weop meer plaatsen alkali?n tegen. In dooizou-ten zit chloride, maar ook natrium en daar-mee alkali?n. Dat betekent dat beton waaropwe dooizouten strooien een risico loopt datalkali?n van buitenaf naar binnen dringen.Andere bekende bronnen zijn zeewater ofkunstmest. Hierin zitten ook natrium- en kali-umdeeltjes die een potentieel risico opleve-ren. Bij toepassingen van agressieve stoffenop beton is het meestal onduidelijk met welkestoffen het beton in aanraking komt. Aanbe-volen wordt in die situaties het beton altijd tebeschouwen als was het in een vochtige om-geving met risico op alkali?n van buitenafDe eerste voorwaarde, voldoende water, kun-nen we niet weghalen. De CUR-Aanbevelingfocust nu op het wegnemen van voorwaarde2, voldoende alkali?n. Omdat we niet wetenhoeveel alkali?n ervan buitenaf naar binnendringen is het niet mogelijk hier op dezelfdemanier aan te rekenen als in kader 1.Het schema brengt ons als eerste bij eisen aanhet bindmiddel. Hierop gaan we in het vol-gende hoofdstuk verder.Mocht dit niet lukken, dan volgen we hetschema naar de volgende stap. Het wegne-men van voorwaarde 3 (fig. 3) via eisen aanhet toeslagmateriaal. Daar komen we later indeze Betoniek op terug.ASR-eisen aan het bindmiddelBij het gebruik van hoogovencement en port-landvliegascement is bekend dat het risico opschadelijke ASR minder wordt. Enerzijds komtdit door de op termijn verkregen dichtereKader 1: Berekening van het alkaligehaltevan betonVoor het berekenen van het alkaligehalte van beton is het noodza-kelijk dat we van elke grondstof die we in het beton toepassen wetenhoeveel alkali?n erin zitten. De leverancier van de grondstoffen geeftdit aan op het productinformatieblad met het natrium-equivalent(Na-eq of Na2Oe in m/m %). Als we die vermenigvuldigen met demassa van de grondstof (in kg) berekenen we de hoeveelheid alka-li?n die in het betonmengsel aanwezig zijn (in kg/m3).Als voorbeeld nemen we de betonsamenstelling van tabel 1. Pergrondstof wordt aangegeven hoeveel kg er per m3 beton wordtgedoseerd. Er wordt 360 kg portlandcement gebruikt met eenNa-eq van 0,640 %. Dit levert 360 x 0,64% = 2,304 kg alkali?n opper m3 beton. Voor alle grondstoffen wordt zo de alkalibijdrageuitgerekend. In dit voorbeeld komen we uit op 2,562 kg alkali?nper m3 beton. Hiermee wordt voldaan aan de eis van 3,0 kg. Debetonconstructie loopt nu geen risico op schadelijke ASR. We re-kenen alleen met alkali?n uit de grondstoffen omdat we in ditgedeelte van de beoordeling niet te maken hebben met alkali?ndie van buitenaf naar binnen komen.Mocht er meer dan 3,0 kg alkali?n per m3 aanwezig zijn, moeten wedit beton op dezelfde manier beschouwen als beton in een vochtigeomgeving met het risico op aanvoer van alkali?n van buitenaf.Tabel 1 Voorbeeldberekening van het alkaligehalte vanbetonGrondstof [kg] Na-eq1) [%] Alkaligehalte [kg]Portlandcement 360 0,640 2,304Vochtig zand 2) 820 0,011 0,090Vochtig grind 2) 1050 0,009 0,095Aanmaakwater 110 0,001 0,001Hulpstof 3 2,400 0,072TOTAAL ALKALIgEHALTE VAN BETON 2,5621) Na-eq = Natrium-equivalent = Na + ( 0,658 x K), in % [m/m]2) Het Na-eq wordt aan vochtig toeslagmateriaal bepaald7maart 2010 15 I 02 XLstructuur van de cementsteen, anderzijds doorhet neutraliserende effect. Onderzoek heeftuitgewezen dat bij de reactie van hoogovenslaken poederkoolvliegas in beton, alkali?n in debuitenranden van het reactieproduct wordenvastgelegd. Hierdoor daalt de hoeveelheid al-kali?n die beschikbaar is voor de ASR-reactie.Dit vastleggen van alkali?n wordt ook wel hetneutraliserend effect genoemd. De ASR-eisenaan het bindmiddel zijn dan ook in de eersteplaats gericht op het toepassen van poeder-koolvliegas of hoogovenslakken.Het is volgens de CUR-Aanbeveling mogelijkom met de juiste bindmiddel, risico op scha-delijke ASR te voorkomen. De CUR-Aanbeve-ling beschrijft vijf mogelijke bindmiddelen engeeft de eisen waaraan ze moeten voldoen:1 een standaardcement volgensNEN-EN 197-1;2 mengsels van CEM I en CEM III/B;3 mengsels van CEM I en poederkoolvliegas;4 mengsels van CEM III en poederkool-vliegas;5 mengsels van CEM I, CEM III en poeder-koolvliegas.De eisen aan het bindmiddel zijn opgenomenin tabel 2 op de volgende bladzijde.De tabel is zo opgebouwd dat er in het eerstedeel wordt gekeken naar eigenschappen vanhet cement of de poederkoolvliegas. Bijvoor-beeld het slakgehalte van een CEM III/B-ce-ment of het Na-eq van het gebruikte poeder-koolvliegas. In het tweede deel worden ereisen gesteld aan het maximaal toegestanealkaligehalte van cement of een mengsel vancementen (zie kader 2). Deze eis is afhankelijkvan het alkaligehalte van de overige bestand-delen. Hoe meer alkali?n er in de overigebestanddelen zitten, hoe minder er in hetcement aanwezig mogen zijn. Als het ge-buikte cement of mengsel van cementenvoldoet aan de eisen van de tabel, is er geenrisico op het ontstaan van ASR. Mocht hetniet lukken aan de eisen te voldoen, gaan wein het stroomschema verder om te proberenhet toeslagmateriaal aan de eisen te latenvoldoen.Kader 2: Uitgangspunt voor het maximaaltoegestane alkaligehalte van cementIn de tabel op pagina 8/9, zijn de maximaal toegestane alkalige-halten van cement weergegeven die door de CUR-Commissie zijnberekend. De basis hierbij is nog steeds dat er maximaal 3 kg/m3alkali?n in het beton aanwezig mogen zijn om geen schadelijkeASR te krijgen. Er zijn bij deze berekening de onderstaande uit-gangspunten gehanteerd:? Minimaalcementgehaltevan450kg/m3. Dat is rijkelijk veel,maar brengt een bepaalde veiligheidsmarge.? HetNa-eqvanhoogovenslakisminimaal0,6%.? Neutraliserendeffectvanalkali?ndoorhoogovenslakbedraagt:- 1,0 kg/m3 bij minimaal 50 % slak;- 2,0 kg/m3 bij minimaal 65 % slak.? HetNa-eqvanpoederkoolvliegasbedraagttenminste1,0%.? Neutraliserendeffectvanalkali?ndoorpoederkoolvliegasbedraagt:- 0,8 kg/m3 voor CEM II/B-V met minimaal 25 % poeder-koolvliegas;- 0,4 kg/m3 voor CEM I aangevuld met minimaal 25 %poederkoolvliegas;- 0,5 kg/m3 voor CEM I aangevuld met minimaal 30 %poederkoolvliegas.5Betonconstructie inzee: risico op alkali?nvan buitenaf8 maart 2010 15 I 02 XLIn het volgende gedeelte van de Betoniek be-spreken we eerst een voorbeeld van een beoor-deling van het bindmiddel. Daarna gaan we inop de ASR-eisen aan het toeslagmateriaal.Voorbeeld beoordeling van eenbindmiddelAls voorbeeld gaan we de betonsamenstellinguit tabel 3 toetsen aan de eisen voor het bind-middel. In de voorbeeldsituatie hebben we temaken met een vochtige omgeving van hetbeton en risico op alkali?n van buitenaf. In hetvoorbeeld willen we gebruikmaken van eenstandaardcement conform de NEN-EN 197-1.Dit is optie 1 en de CUR-Aanbeveling brengtons bij de eisen aan het cement die zijn weer-gegeven in tabel 2.We kunnen geen portlandcement gebruikenen hebben gekozen voor CEM III/B 42,5 Nhoogovencement met 70 % hoogovenslak.In tabel 2 gaan we eerst maar het gedeeltedat gaat over standaardcementen volgensNEN-EN 197-1. In de laatste kolom staat hetCEM III/B. We voldoen aan de eigenschap indeel 1, dat het cement van meer dan 66 %hoogovenslak bevat en volgen de tabel naarbeneden. Daar wordt in deel 2, gesprokenover de alkalibijdrage van de overige bestand-delen. Dit zijn alle grondstoffen behalve hetcement en poederkoolvliegas.Berekenen alkaligehalte van deoverige bestanddelenVan de overige grondstoffen zijn de alkalige-halten opgevraagd en op dezelfde manier alshet alkaligehalte van beton wordt berekend,wordt nu het alkaligehalte van de overigebestanddelen berekend (zie tabel 3). Dezealkalibijdrage van de overige bestanddelenwordt in tabel 2 aangeduid met de letter `y'.Beoordeling van de samenstellingDe alkalibijdrage van de overige bestanddelenis 0,185 kg/m3. Dit betekent in tabel 2 daty 0,6 kg/m3 is. We lezen nu de eis af in dekolom van het CEM III/B en zien dat het maxi-maal toegestane alkaligehalte aan het cement1) Onder `overige bestanddelen' wordt in deze tabellen verstaan alle grondstoffen voor beton behalve cement en poederkoolvliegas.2) Mochten de overige bestanddelen meer dan 1,6 kg/m3 aan alkali?n bedragen, dan moet het alkaligehalte worden berekend volgensBijlage G van CUR-Aanbeveling 89.3) Als wordt aangetoond dat de alkalibijdrage van de hulp- en vulstoffen, anders dan poederkoolvliegas ,< 0,1 kg/m3 is, mag voor dealkalibijdrage van de overige bestanddelen uitgegaan worden van maximaal 1,2 kg/m3.Tabel 2 Eisen aan het bindmiddelType bindmiddel Cementen volgens NEN-EN 197-1Deel 1 Eigenschappen van het cementCEM II/B-V CEM III/A CEM III/BHoogovenslakgehalte % (m/m) n.v.t. n.v.t. 50 66Poederkoolvliegasgehalte % (m/m) 25 30 n.v.t. n.v.t.Na-eq van het toegepaste poederkoolvliegas % (m/m) x 2,0 2,0 < x 3,0 3,0 < x 4,5 n.v.t. n.v.t.Deel 2 Maximaal toegestaan alkaligehalte van de cementenALKALIBIjDRAgE OVERIgE BESTANDDELEN (y) 1) CEM II/B-V CEM III/A CEM III/By 0,6 kg/m3 1,1 1,3 1,6 1,1 1,50,6 < y 1,2 3) kg/m3 0,9 1,1 1,5 0,9 1,31,2 < y 1,6 2) kg/m3 0,8 1,0 1,4 0,8 1,29maart 2010 15 I 02 XLTabel 3 Berekenen alkalibijdrage van de overigebestanddelenGrondstof [kg] Na-eq1) [%] Alkaligehalte [kg]CEM III/B 42,5 N 340 0,53OVERIgE BESTANDSDELENVochtig zand 866 0,007 0,061Vochtig grind 1092 0,008 0,087Aanmaakwater 122 0,001 0,001Hulpstof 2 1,800 0,036TOTAAL ALKALIgEHALTE OVERIgE BESTANDDELEN 0,1851) Na-eq = Natrium-equivalent = Na + ( 0,658 x K), in % [m/m]Mengsel van CEM Ien CEM III/BMengsel van CEM I enpoederkoolvliegas 4)Mengsel van CEM III/A ofCEM III/B en poederkoolvliegas 4)Eigenschappen van hetcementmengselEigenschappen van hetpoederkoolvliegasEigenschappen van het CEM III cementCEM I + CEM III/B POEDERKOOLVLIEgAS CEM III/A CEM III/B 50 n.v.t. n.v.t. 50 66n.v.t. 25 5) 30 5) n.v.t. n.v.t.n.v.t. x 3,0 3,0 < x 4,5 n.v.t. n.v.t.Maximaal toegestaan alkaligehaltevan het cementmengselMaximaal toegestaanalkaligehalte van het CEM IMaximaal toegestaanalkaligehalte van het CEM IIICEM I + CEM III/B 6) CEM I CEM III/A CEM III/B1,1 0,9 1,1 1,50,9 0,7 0,9 1,30,8 0,6 0,8 1,24) Poederkoolvliegas moet voldoen aan CUR-Aanbeveling 94.5) Poederkoolvliegasgehalte ten opzicht van de massa van CEM I + poederkoolvliegas.6) Het alkaligehalte van een mengsel van cementen moet worden uitgerekend door de afzonderlijke Na-eq van de cementen rechtlijnig te interpoleren.1,5 % is. De leverancier van het cement heeftopgegeven dat het Na-eq gelijk is aan 0,53%. Het cement voldoet daarmee aan de eisenten aanzien van ASR. Het beton loopt geenrisico op schadelijke ASR.Een mogelijke kortere routeAandachtspunt 3 in de tabel geeft een moge-lijke kortere route aan. Hierbij toetsen we ofde alkalibijdrage van de vul- en hulpstoffenkleiner is dan 0,1 kg/m3. In ons voorbeeldhebben we alleen hulpstof en de bijdrage is0,036 kg/m3. Dit is kleiner dan de 0,1 kg/m3.Nu mogen we direct uitgaan van een alkali-bijdrage van de overige bestanddelen (y) van1,2 kg/m3. Dit brengt ons in de laatste kolombij een maximaal toelaatbaar alkaligehaltevoor het cement van 1,3 kg/m3. Hieraan vol-doet het CEM III/B 42,5 N uit ons voorbeeld.Is de waarde groter dan 0,1 kg/m3. Dan moe-ten we alsnog de alkalibijdrage van alle ove-rige bestanddelen uitrekenen. Deze kortereroute is bijvoorbeeld handig als er van hettoeslagmateriaal geen Na-eq beschikbaar is.Meer voorbeeldenIn deze XL-versie van Betoniek, die alleen viawww.betoniek.nl te verkrijgen is, zijn op devier extra voorbeelden uitgewerkt, van de vieroverige bindmiddelen. De beoordelingsme-thode blijft vergelijkbaar en de eisen zijn op-genomen in tabel 2.Na deze voorbeelden gaan we terug naar hetstroomschema (fig. 4), naar het onderdeelASR-eisen aan het toeslagmateriaal.10 maart 2010 15 I 02 XLTabel 4 Mengsel CEM I en CEM III/BGrondstof [kg] Na-eq [%] Alkaligehalte [kg]CEM I 60 0,62CEM III/B 1) 300 0,53Vochtig fijntoeslagmateriaal850 0,009 0,077Vochtig groftoeslagmateriaal1050 0,008 0,084Aanmaakwater 140 0,002 0,003Hulpstof 2 2,200 0,044TOTAAL ALKALIgEHALTE OVERIgE BESTANDDELEN 0,2071) Het gekozen CEM III/B bevat 70 % hoogovenslakTabel 5 Mengsel CEM I en poederkoolvliegasGrondstof [kg] Na-eq [%] Alkaligehalte [kg]CEM I 200 0,62Poederkoolvliegas 2) 100 3,5Vochtig fijntoeslagmateriaal880 0,040 0,352Vochtig groftoeslagmateriaal1100 0,030 0,330Aanmaakwater 120 0,001 0,001Hulpstof 3 2,800 0,084TOTAAL ALKALIgEHALTE OVERIgE BESTANDDELEN 0,7671) Poederkoolvliegas voldoet aan CUR-Aanbeveling 94dragen dan 1,1 %. Het gebruikte cement-mengsel heeft een alkaligehalte van (0,62 x60 + 0,53 x 300) / 360 = 0,55 %. De beton-samenstelling van dit voorbeeld voldoet hier-mee de eisen voor het bindmiddel ten aanzienvan ASR.2: CEM I en poederkoolvliegasIn dit voorbeeld beschouwen we een meng-sels van CEM I en poederkoolvliegas. Demengselsamenstelling van het beton is weer-gegeven in tabel 5. Er worden alleen basisei-sen aan het poederkoolvliegas gesteld. Hierbijvalt op dat als het alkaligehalte van het poe-derkoolvliegas hoog is (bv 3,5 %), er voor deveiligheid meer poederkoolvliegas in hetmengsel moet. Hierdoor daalt de alkalibij-drage van de portlandklinker en is er meerbinding/neutralisatie van mogelijke alkali?nvan buitenaf.BeoordelingHet Na-eq van de poederkoolvliegas is 3,5 %.Dat betekent dat we volgens tabel 2 eerstmoeten vaststellen of het gehalte aan poeder-koolvliegas groter is dan 30 %. Dit is het ge-halte aan poederkoolvliegas ten opzichte vanhet gehalte van poederkoolvliegas plus CEM I.In ons voorbeeld is dat [100 / ( 100 + 200)] x100 % = 33 %. Dit voldoet.De alkalibijdrage van de overige bestanddelen(y) is berekend in tabel 5 en is gelijk aan0,767 kg/m3. Dit betekent dat y > 0,6 en y 1,2 kg/m3. Het maximale alkaligehalte van deCEM I mag nu volgens tabel 2 niet meer be-dragen dan 0,7 %. Het gebruikte CEM I heefteen alkaligehalte van 0,62 %. De betonsamen-stelling van dit voorbeeld voldoet hiermee aande eisen voor het bindmiddel ten aanzien vanASR.3: CEM III en poederkoolvliegasHet betonmengsel van dit voorbeeld (zie tabel6) bevat een mengsel van CEM III en poeder-1: CEM I en CEM III/BIn dit voorbeeld bekijken we het betonmeng-sel dat is weergegeven in tabel 4. Hierin is alsbindmiddel gebruikgemaakt van een mengselvan CEM I en CEM III/B. Belangrijk bij dezebeoordeling is de juiste interpretatie van hetslakgehalte en het maximale alkaligehalte.Deze zijn namelijk niet van ??n cement, maarvan het mengsel van CEM I en CEM III.BeoordelingHet mengsel van cementen bevat (70% x300) / 360 x 100% = 58 % hoogovenslak. Ditis groter dan de eis van 50 % (zie tabel 2). Dealkalibijdrage van de overige bestanddelen(y) is berekend in tabel 4 en is gelijk aan0,207 kg/m3. Dit betekent dat y 0,6 kg/m3.Het maximale alkaligehalte aan het cement-mengsel mag volgens tabel 2 niet meer be-11maart 2010 15 I 02 XLkoolvliegas. Bij deze bindmiddelkeuze valt intabel 2 op dat er geen eisen worden gesteldaan de poederkoolvliegas. Alleen het hoog-ovenslakgehalte is bepalend voor de eisen aanhet maximaal toegestane alkaligehalte van deCEM III.BeoordelingDe alkalibijdrage van de overige bestanddelen(y) is berekend in tabel 6 en is gelijk aan 1,349kg/m3. Dit betekent dat y > 1,2 en y 1,6 kg/m3.Het maximale alkaligehalte van het CEM III/Amag volgens tabel 2 niet meer bedragen dan0,8 %. Het gebruikte CEM III/A heeft een alkali-gehalte van 0,58 %. De betonsamenstelling vandit voorbeeld voldoet hiermee aan de eisen voorhet bindmiddel ten aanzien van ASR.4: CEM I, CEM III en poederkoolvliegasDe samenstelling van dit voorbeeldbeton metCEM I, CEM III en poederkoolvliegas, is weer-gegeven in tabel 7. De beoordeling volgt eentweetal stappen. Eerst beschouwen we decombinatie CEM I met poederkoolvliegas,zoals in voorbeeld 2. Daarna kijken we of hetCEM III voldoet aan de eisen zoals die geldenvoor een mengsel van CEM III en poederkool-vliegas, zoals in voorbeeld 3.BeoordelingDe eerste stap is het toetsen van alleen hetCEM I met de poederkoolvliegas, zoals voor-beeld 2. Let op: CEM III wordt dus eerst buitenbeschouwing gelaten. Het Na-eq van de poe-derkoolvliegas is 2,6 %. Dat betekent dat wevolgens tabel 2 eerst moeten vaststellen of hetgehalte aan poederkoolvliegas groter is dan25 %. Dit is het gehalte aan poederkoolvliegasten opzichte van het gehalte van poederkool-vliegas plus CEM I. In ons voorbeeld is dat [100/ ( 100 + 100)] x 100 % = 50 %. Dit voldoet.De alkalibijdrage van de overige bestanddelen(y) is berekend in tabel 7 en is gelijk aan0,303 kg/m3. Dit betekent dat y 0,6 kg/m3.Het maximale alkaligehalte van het CEM Imag volgens tabel 2 niet meer bedragen dan0,9 %. Het gebruikte CEM I heeft een alkali-gehalte van 0,62 %.Als tweede toetsen we of het gebruikte CEMIII/B voldoet, zoals in voorbeeld 3.De alkalibijdrage van de overige bestanddelen(y) is berekend in tabel 7 en is gelijk aan0,303 kg/m3. Dit betekent dat y 0,6 kg/m3.Het maximale alkaligehalte van het CEM III/Bmag volgens tabel 2 niet meer bedragen dan1,5 %. Het gebruikte CEM III/B heeft een al-kaligehalte van 0,55 %.Omdat aan beide toetsen wordt voldaan,voldoet de betonsamenstelling van dit voor-beeld aan de eisen voor het bindmiddel tenaanzien van ASR.Tabel 6 Mengsel CEM III en poederkoolvliegasGrondstof [kg] Na-eq [%] Alkaligehalte [kg]CEM III/A 2) 280 0,62Poederkoolvliegas 1) 60 3,25Vochtig fijntoeslagmateriaal890 0,060 0,534Vochtig groftoeslagmateriaal1060 0,070 0,742Aanmaakwater 150 0,002 0,003Hulpstof 2 3,500 0,070TOTAAL ALKALIgEHALTE OVERIgE BESTANDDELEN 1,3491) Poederkoolvliegas voldoet aan CUR-Aanbeveling 942) In dit voorbeeld heeft het CEM III/A een hoogovenslakgehalte van 55 %Tabel 7 Mengsel CEM III en poederkoolvliegasGrondstof [kg] Na-eq [%] Alkaligehalte [kg]CEM I 100 0,64CEM III/A 2) 100 0,55Poederkoolvliegas 1) 100 2,6Vochtig fijntoeslagmateriaal870 0,020 0,174Vochtig groftoeslagmateriaal1070 0,010 0,107Aanmaakwater 130 0,001 0,001Hulpstof 1 2,100 0,021TOTAAL ALKALIgEHALTE OVERIgE BESTANDDELEN 0,3031) Poederkoolvliegas voldoet aan CUR-Aanbeveling 942) Het gekozen CEM III/B bevat 70 % hoogovenslak12 maart 2010 15 I 02 XLASR-eisen aan toeslagmateriaalIn het beoordelingschema figuur 4, zijn we nuaangeland bij de eisen aan het toeslagmateri-aal. Deze eisen zijn erop gericht de derdevoorwaarde (fig. 3) voor het ontstaan vanschadelijke ASR weg te nemen. Er mag nietvoldoende reactief toeslagmateriaal in hetbetonmengsel aanwezig zijn.Zoals al genoemd is de reactiviteit van toe-slagmateriaal moeilijk vast te stellen. Weweten wel wat de belangrijkste verschijnings-vormen van reactief toeslagmateriaal zijn:onzuivere zandsteen, opaal, chalcedoon enporeuze vuursteen. De beoordeling van toe-slagmateriaal is weergegeven in het stroom-schema van figuur 6. Als we dit schema door-lopen moeten we in de eerste plaats aangevenof we gebruikmaken van kalksteenmeel in hetbeton. Dit bepaalt het startpunt in hetschema.Wel kalksteenmeel (grijze lijn)Kalksteenmeel kan in bepaalde gevallen reac-tief zijn. Vandaar dat als we kalksteenmeeltoepassen eerst het gehalte aan reactief silicavan de kalksteenmeel worden bepaald. Degrens ligt bij 2 % (m/m). Ligt het percentagehier onder dan springen we over naar de`oranje lijn', geen kalksteenmeel, in de vol-gende paragraaf. Ligt het percentage erboven, dan moeten we met de CPT-test (ziekader 3) aantonen dat het beton dat we gaanmaken weinig expansie laat zien. Is de expan-sie na 52 weken kleiner dan 0,04 % dan wordthet toeslagmateriaalmengsel (inclusief kalk-steenmeel) goedgekeurd en komen we uit bijhet vakje: geen risico op schadelijke ASR.Geen kalksteenmeel (oranje lijn)Als er geen kalksteenmeel in het mengsel zit,of als het kalksteenmeel minder dan 2 % reac-tief silica bevat, gaan we het toeslagmateriaalBevat het beton kalksteenmeel ?ASR-eisen aan het toeslagmateriaalMicroscopische onderzoek (PFM) aanhet toeslagmateriaal.Bepaling gehalte aan poreuze vuursteen,chalcedoon en opaal 2% (V/V)Zeer versnelde mortelexpansieproef (UAMTB)Lineaire-expansie 0,1%14 dagenLangzame betonexpansieproef (CPT)Lineaire-expansie 0,04%52 wekenLevensduur> 50 jaar?Totaal alkaligehaltevan beton 3 kg/m3?Geen risico op schadelijke ASR Risico op schadelijke ASRNee JaOnderzoek aankalksteenmeel.Gehalte aan reactiefSiO2 2% (m/m)Ja NeeNeeJa NeeNeeJaNeeJaJa6Schema van decontrole vantoeslagmateriaalop ASR13maart 2010 15 I 02 XLcontroleren op de aanwezigheid van de be-langrijkste verschijningsvormen van reactieftoeslagmateriaal (opaal, chalcedoon en po-reuze vuursteen). Is dit gehalte 2 % V/V, dankunnen we direct overgaan op een snelle ex-pansietest aan mortel (UAMTB-test, zie kader4). Na 14 dagen meten we of de expansie vandeze prisma's niet groter is dan 0,1 %. In datgeval is het toeslagmateriaal goedgekeurd enis de kans op schadelijke ASR minimaal. Vol-doet de snelle expansietest niet dan kunnenwe alsnog de CPT-test (zie kader 3) uitvoerenom te kijken of het toeslagmateriaal voldoet.Gehalte belangrijkste reactieve SIO2> 2 % (blauwe lijn)Als het gehalte aan opaal, chalcedoon, enporeuze vuursteen > 2 % (V/V) dan hebbenwe te maken met een potentieel reactief toe-slagmateriaal. Het eerste wat we nu moetennavragen is de boogde levensduur van hetbeton. Als die groter is dan 50 jaar, dan steltde CUR-Aanbeveling dat er een risico is opschadelijke ASR en er een andere betonsa-menstelling moet worden toegepast. We kun-nen dan wel gebruikmaken van dit toeslag-materiaal, maar dan moet er bijvoorbeeld eenander bindmiddel worden gekozen. Als hetbeton echter een levensduur heeft van min-der dan 50 jaar en het totale alkaligehalte vanbeton (zie tabel 1) is 3,0 kg/m3, dan mogenwe het beton gaan testen volgens de reedsgenoemde CPT-test (zie kader 3)Kader 4: Zeer versnelde mortelexpansieproef (UAMTB)Bij deze testmethode worden de grote toeslagkorrels(> 4 mm) vermalen tot korrels < 4 mm. Met de nu ver-kregen fijne toeslagkorrels wordt met water en cementeen mortel gemaakt. De gemaakt prisma's van 2,5 x 2,5x 28,5 cm worden bewaard in een waterbad van 80 ?C,voorzien van extra alkali?n. Na een periode van 14dagen wordt de expansie gemeten.7aVullen van demallen 2,5 x 2,5 x28,5 cm metmortel7bBalkjes naontkisten gereedvoor de `nul'-meting7cBalkjes bewaren ineen alkalirijkeomgeving7dBalkjes bewarenbij een temperatuurvan 80 ?C7eHet meten van demortel balkjes(foto's: BASResearch &Technology)Kader 3: CPT-testDe `Concrete Prism Test' is bedoeld om de ex-pansie van beton te meten waarin het beoogdetoeslagmateriaal en eventueel kalksteenmeel isverwerkt. Er wordt een betonnen balk vervaar-digd die vervolgens in contact komt met alka-li?n. Na een periode van 52 weken wordt deexpansie gemeten. Deze test wordt om dezereden ook niet veel uitgevoerd.14 maart 2010 15 I 02 XL15/03 - CUSUMHet productieproces van beton kan worden beschouwd als een continu proces met eenproduct van constante kwaliteit. Dit ondanks de variaties die zich voordoen in de aangele-verde grondstoffen. Om de kwaliteit van het product beton te bewaken worden met regel-maat diverse metingen uitgevoerd. De CUSUM-techniek is een waardevolle statistischetechniek om een uitspraak te doen over trends in gemiddelden, standaardafwijkingen ende relatie tussen twee afhankelijke eigenschappen. In de volgende Betoniek gaan we in opdeze techniek.KalksteenmeelEr bestaat wel eens onduidelijkheid over deeisen aan het kalksteenmeel die in de CUR-Aanbeveling 89 wordt beschreven in bijlageH. Onduidelijk is of kalksteenmeel hier altijdaan moet voldoen. We moeten ons voorstel-len dat een bindmiddel voldoet aan de ASR-eisen en we wel kalksteenmeel toevoegen alsvulstof. Belangrijk is dan te weten dat als hetkalksteenmeel KOMO-gecertificeerd is, hetaltijd aan de eisen van bijlage H voldoet.Tot slotAan het eind van deze Betoniek kunnen wetoch wel concluderen dat de polisvoorwaar-den in de CUR-Aanbeveling complex zijn.Net als dat polisvoorwaarden af en toe bijge-werkt worden, zullen de regels rondom ASRin de toekomst ook weer worden ge?pgradednaar de stand der techniek. Met de huidigestroomschema's en met de tabel kunnen wenu in ieder geval verzekerd zijn van een betonmet geen risico op schadelijke ASR.Betoniek is h?t vakblad over technologie enuitvoering van beton en verschijnt 10 keerper jaar. Betoniek wordt uitgegeven door?neas, uitgeverij van vakinformatie bv, inopdracht van het Cement&BetonCentrum.In de redactie zijn vertegenwoordigd:BAM Infra, BAS Research & Technology,BMC Certificatie, BTE Nederland, ENCI,Mebin en TNO. Voor de jaarlijkse afleveringover het Examen Betontechnoloog BV wordtsamengewerkt met de Betonvereniging.Uitgave ?neas, uitgeverij vanvakinformatie bvPostbus 101, 5280 AC, BoxtelT: 0411 - 65 00 85E: info@aeneas.nlWebsite www.betoniek.nlRedactie T: 0411 65 35 84E: betoniek@aeneas.nlVormgeving Inpladi bvAbonnementen/adreswijzigingenUitgeverij ?neasPostbus 101, 5280 AC, BoxtelT: 0411 65 00 85E: info@aeneas.nlAbonnementsprijzen 2010jaarabonnement, inclusief toegang onlinearchief: 76 (excl. 6% btw)Kijk voor de mogelijkheden van meelees-abonnementen en prijzen voor het buiten-land op www.betoniek.nl.Aanmeldingen/opzeggingenAbonnementen kunnen op ieder gewenstmoment ingaan en worden automatischvoor een jaar verlengd, tenzij twee maan-den voor de vervaldatum schriftelijk wordtopgezegd.Overname van artikelen en illustraties isalleen toegestaan na schriftelijketoestemming van de uitgever.ISSN 0166-137xRedactie en uitgever stellen deze uitgavezorgvuldig en naar beste weten samen. Zijaanvaarden echter geen enkele aansprake-lijkheid voor schade, van welke aard ook,die het gevolg is van handelingen en/ofbeslissingen gebaseerd op de informatie indeze uitgave. Niet altijd kunnen alle recht-hebbenden van gebruikt beeldmateriaalworden achterhaald. Belanghebbendenkunnen contact opnemen met de uitgever.Literatuur1 CUR-Aanbeveling 89 : Maatregelen ter voorkoming van betonschade dooralkali-silicareactie (ASR). Tweede herziene uitgave, 2006.2 CUR-rapport 2003-1: Alkali-silicareactie in beton. Achtergrondrapport bijCUR-Aanbeveling 89, 2003.In onzevolgendeuitgave