VOOR TECHNOLOGIE EN UIT VOERING VAN BETON VAKBL AD 3 2023 Verminderen CO 2 -voetafdruk ONTWERP EN UITVOERING ? HYBRIDE BETONMENGSEL? TOEPASSING GERECYCLED CEMENT ? TOELICHTING OP RTD 1034 Betoniek Vakblad 03-Cover.indd 1Betoniek Vakblad 03-Cover.indd 1 16-10-23 08:2516-10-23 08:25 B allast Nedam bestaat uit 18 organisa- tieonderdelen, waaronder Haitsma Beton en Hoco Beton. Haitsma Beton ontwerpt en produceert prefab betonnen elementen voor verschillende markt- segmenten, zoals barriers, heipalen en Partner uitgelicht Ballast Nedam is eenNederlands bouw- en ontwikkelbedrijf met internatio- nale invloeden.De mensen zijn de grootste kracht van het bedrijf. Zij maken al meer dan 140 jaariconischebouwwerken die bijdragen aan een veilige en gezonde leefomgeving.Ballast Nedam realiseert samen met partners klein- schalige projecten, gebiedsontwikkelingen, grote infrastructurele werken of complexe hoogbouw onder uitdagende omstandigheden. Ballast Nedam Haitsma Beton ? Hoco Beton uitzonderlijk lange voorgespannen liggers voor bruggen en viaducten. Hoco Beton richt zich op architectonisch beton dat onder andere wordt gebruikt voor hoogbouw en producten met bijzondere constructieve en/of technologische eisen. Heb je ook interesse om partner te worden, neem dan contact op met Coen Smets, 06-10705780 of via e-mail c.smets@aeneas.nl. Ook partner van Betoniek worden? Met het delen van kennis draagt Betoniek al sinds 1970 bij aan een goede kwaliteit van de bouw in Nederland. Dit doen we met hulp van onze partners, die net als wij het belang van kennis inzien. Tegenover deze ondersteuning staan een aantal privileges, zoals een hoge korting op licenties, aandacht in het vakblad en online en gratis gebruik van de vacaturebank. 2 VAKBL AD 3 2023 Betoniek Vakblad 03-Partners + Partners uitgelicht.indd 2Betoniek Vakblad 03-Partners + Partners uitgelicht.indd 2 16-10-23 08:3416-10-23 08:34 Groene Praatjes In deze alweer 41e uitgave van ons Vakblad staan we even ? niet te lang ? stil bij ons tweede lustrum. Tien jaar onderscheidende uitvoeringstechniek waarbij we steeds op zoek zijn naar het antwoord op de vraag "Hoe maakt u het?". Dat bouwen mid- den in de maatschappij staat, was natuurlijk allang duidelijk en het is dan ook niet verrassend dat het thema duurzaamheid in ons eerste decennium een rode draad vormde. Daarbij zijn wij ? auteurs, lezers en redactie ? innovatief en kritisch. Nog niet zolang geleden startte de Autoriteit Consu- ment & Markt de campagne 'Groene Praatjes'. Een toetssteen voor het waarheidsgehalte van de duur- zame propositie die veel bedrijven tegenwoordig aan ons voorhouden. De ACM haalt het voorbeeld aan van de postorderpakjes die per ets worden bezorgd. Dat is ook echt zo, alleen gaat het over de laatste kilometers vanaf het postkantoor. Een soort van 'dier vriendelijk vlees'. Dat klinkt sympathiek maar het kost nog altijd een dier de kop. We doen ons best ? auteurs, lezers en redactie ? om in de betonsector weg te blijven van 'groene praat- jes' en serieus te streven naar een minimalisatie van onze impact. We bieden met Betoniek daarbij graag een podium voor discussies; die leiden immers altijd tot bewustwording en verbetering. Toeval bestaat niet. Juist afgelopen week werd bekend dat mr. W.B. Hoekstra MBA ? Wopke voor intimi ? geslaagd is voor zijn mondeling examen Eurocommissaris voor Klimaat. Waren dat ook groene praatjes, of gaan we toch echt allemaal ? met zijn woorden ? ons stinkende best doen om eens wat te veranderen? Of blijft duurzaam bouwen net zoiets als dier vriendelijk vlees? Beste lezers, ik reken op jullie input, acties en reacties om ook de komende tien jaar te blijven werken aan de vermindering van onze footprint: niet met praatjes, maar met daadjes? Hans Kooijman Hoofdredacteur Betoniek Vakblad Voor reacties: hanskooijman@betoniek.nlOK TOBER 2023 JA ARGANG 10 EN VERDER Partner uitgelicht / partners 2 Examen Betontechnoloog BV 2023 28 Colofon 31 VOOR TECHNOLOGIE EN UIT VOERING VAN BETON VAKBL AD 3 2023 Verminderen CO 2-voetafdrukONTWERP EN UITVOERING ? HYBRIDE BETONMENGSEL? TOEPASSING GERECYCLED CEMENT ? TOELICHTING OP RTD 1034 Betoniek Vakblad 03-Cover.indd 1Betoniek Vakblad 03-Cover.indd 1 16-10-23 08:2516-10-23 08:25 Foto voorpagina: Betonnen woningcasco's Foto Voorbij prefab BIJVANGST 3D ONTWERPEN WAPENING Voor de nieuwe universiteitsbibliotheek van de UvA zijn twee monumentale panden in het centrum van Amsterdam onderkelderd. Voor de wapening leidde dit tot een aantal inke uitdagingen. Volledige uitwerking in 3D, ook van het uitvoeringsproces, bood uitkomst. 4 BAL ANS TUSSEN SNELHEID EN CO 2 In de prefab-betonindustrie is snelheid essentieel. Hier voor zijn snelle betonmeng- sels nodig. Dit staat echter op gespannen voet met de ambitie de CO 2-uitstoot van beton te verminderen. Het is daarom zoeken naar de juiste balans. 8 BINDING CO 2 HERGEBRUIK CEMENTSTEEN In de discussie over het terugdringen van de CO 2-uitstoot in de bouw gaat veel aandacht uit naar cement. Een van de recentste ontwik- kelingen is het hergebruik van jngemalen cementsteen uit bouw - en sloopafval. 12 10 JA AR BETONIEK VAKBL AD In oktober 2013 verscheen het eerste nummer van Betoniek Vakblad. We zijn nu 10 jaar en 41 nummers verder. Wat hebben we in die tijd zien veranderen en wat was de rol van Betoniek daarbij? De redactie blikt terug. 18 LEIDR A AD VOOR BEOORDELING GESCHIK THEID INNOVATIEF BETON Betonnormen zijn gebaseerd op langdurige praktijker varingen en bieden daardoor weinig ruimte voor innovaties. Om die reden heeft Rijkswaterstaat RTD 1034 opgesteld, een hulpmiddel waarmee de geschiktheid van een nieuw, innovatief betonmengsel is te beoor- delen. 22 3 VAKBL AD 3 2023 INHOUD Betoniek Vakblad 03-Inhoud-voorwoord.indd 3Betoniek Vakblad 03-Inhoud-voorwoord.indd 3 16-10-23 08:4116-10-23 08:41 ONTWERP EN UIT VOERING WAPENING ONDERKELDERING BIBLIOTHEEK UVA Voor de nieuwe universiteits- bibliotheek van de UvA zijn twee monumentale panden in het cen- trum van Amsterdam onderkel- derd. Voor de wapening leidde dit tot een aantal inke uitdagingen, op het gebied van zowel het ontwerp als de uitvoering. Volledige uitwerking in 3D, ook van het uitvoeringsproces, bood uitkomst. Bijvangst van het 3D ontwerpen van wapening T en behoeve van de verhuizing van de bibliotheek van de Universiteit van Amsterdam (UvA) naar de locatie op het Binnengasthuisterrein worden het voormalige Zusterhuis en de Tweede Chirurgische kliniek aan een grote verbouwing onderworpen. Een bijzonder deel van die verbouwing is de com- plete onderkeldering van deze gebouwen, voor onder meer de stalling van etsen ( g. 2). FUNDERINGSWERKEN De funderingswerken voor deze onderkelde- ring zijn op z'n minst indrukwekkend te noe- men. Onder het monument zijn 620 schroe n- jectiepalen aangebracht (foto 3). Ver volgens is het gebouw op een hulpframe van stalen draagbalken en vijzels gezet, waarbij de func- tie van de fundering volledig is overgenomen (foto 4). Daarna zijn de funderingsbalken gesloopt, is de nieuwe beganegrondvloer aan- gebracht en is het gehele gebouw omgeven met een trillingsvrij aangebrachte damwand- kuip. Daarna kon de ruimte onder het gehele PROJECTGEGEVENS Project Onderbouw universiteitsbibliotheek UvA Opdrachtgever Universiteit van Amsterdam Opdrachtnemer Volker Staal en Funderingen en Van Hattum en Blankevoort Wapening Spanberg Wapening Modellering wapening Staalis Egineering Architect MVSA Architects en Architectenbureau J. van Stigt Constructeur Van Rossum Raadgevende Ingenieurs Geotechnisch advies Crux 1 Wapening van beton 2 Doorsnede nieuwe universiteitsbibliotheek UvA 4 VAKBL AD 3 2023 Auteur Dennis Knaap, Spanberg Wapening Bijvangst van het 3D ontwerpen van wapening.indd 4Bijvangst van het 3D ontwerpen van wapening.indd 4 16-10-23 08:4316-10-23 08:43 gebouw met klein materieel worden ontgraven en kon de houten paalfundering worden ver- wijderd. Zo ontstond ruimte voor de bouw van een gewapend betonnen kelder in een doolhof van stalen palen en hulpconstructies (foto 4). Een knap 'staaltje' funderingstechniek dat met minimale schade en hinder is uitgevoerd. WAPENING IN 3D Gewapend beton begint uiteraard gewoon met wapening, in dit geval in totaal 800 ton. Van dat 'gewone' was bij deze onderkeldering echter in geen enkel opzicht sprake. Los van de com- plexiteit van de vorm van de onderkeldering zelf, moest ook de maatvoering van de beschikbare ruimte tussen palen en hulpcon- structie worden gevolgd. Kort samen te vatten als: "Niks past, je kunt nergens bij, het moet in één keer goed en o ja, ook nog een beetje vlot graag." De grote uitdagingen lagen dus in de maatbe- heersing en de logistiek. De onderkeldering was slechts benaderbaar vanuit één centraal toegangspunt op de binnenplaats van het Bin- nengasthuisterrein, waarbij veelal 'van achter naar voren' werd teruggewerkt in de richting van dat zelfde toegangspunt. De oplossing werd gevonden in het volledig 3D modelleren van de wapening ( g. 7 en 9). Niet alleen in de 'eindsituatie', maar gedurende alle logistieke stappen die hieraan voorafgingen; vanaf de productie van de wapening, de volg- orde van het beladen van de vrachtwagens, de passing en door voer door de toegang en 'palenjungle' en de verschillende opbouw van horizontale en verticale wapeningslagen op de montagelocatie in het wapeningsnet. Omdat het eigenlijk niet mogelijk was om op locatie onder het gebouw nog aanpassingen in het werk uit te voeren, was het belangrijk vooraf precies te weten wat de afmetingen en locatie waren van gebouw, ondergrond, palen en hulpconstructie. Hier voor is gebruikge- maakt van het Revit-model dat door de aanne- mer 'as built' was uitgewerkt. Elk wapeningsonderdeel is laag-voor-laag uit- gewerkt en vooraf in het model gepast. Ook de instructie voor de wapeningsmonteur (de functietitel vlechter is op dit werk eigenlijk niet meer van toepassing) is vooraf digitaal gege- ven, met als uitgangspunt: elke staaf in één keer op de goede plek. In samenwerking tus- sen modelleur en wapeningsmonteur werden alle logistieke stappen in het model doorlopen. Instructie van de monteurs op de bouwplaats 3 Aanbrengen schroe njectiepalen 4 Bouw van een gewapend betonnen kelder in een doolhof van stalen palen en hulpconstructies Voor de wapening moest de maatvoering van de beschikbare ruimte tussen palen en hulpconstructie worden gevolgd 5 VAKBL AD 3 2023 Bijvangst van het 3D ontwerpen van wapening.indd 5Bijvangst van het 3D ontwerpen van wapening.indd 5 16-10-23 08:4316-10-23 08:43 vond plaats met een tablet waarin het 3D-model was te raadplegen. Deze manier van 3D modelleren van wapening gaat dus een paar stappen verder dan de stan- daard clashdetectie die in een 3D-model zit. Het is namelijk prima mogelijk twee gesloten beugels als schakels in een ketting te verbin- den; dat levert geen clash op in het 3D-model. Maar alleen een illusionist als Hans Klok zou deze beugels zo in het werk aan kunnen bren- gen! Wapening is steeds aangevoerd in dagproduc- ties van circa 10 ton. Dat was mede het gevolg van de beperkingen van de belastbaarheid van de toegangswegen naar het bouwterrein. Het opdelen in kleine vrachten met een goed gespeci ceerde beladingsvolgorde leverde daarbij overigens ook een ongestoorde uitvoe- ring op zonder daarbij opslagruimte op de bouwplaats te gebruiken.DE KUNST VAN HET LOSL ATEN Het proces verliep in een aantal opzichten anders dan gebruikelijk. Het was een kwestie van loslaten. Loslaten stap 1: de constructeur tekent niet meer Anders dan bij andere 3D-gemodelleerde wapeningswerken is er voor gekozen om het uitwerken van de wapening geheel over te laten aan de leverancier van de wapening Spanberg en zijn modelleringsbedrijf Staalis. Door de constructeur zijn daartoe steeds wapeningsprincipes (schetsen) aangeleverd ( g. 8). Met respect voor de aangegeven beno- digde doorsneden, zijn alle staven en faserin-gen staaf-voor-staaf gemodelleerd en getoetst op bereikbaarheid en maakbaarheid. Uiteraard vond ? nadat een maakbaar model tot stand was gekomen ? een toets door de constructeur plaats, voordat tot productie van de wapening werd overgegaan. Loslaten stap 2: valideren gebeurt vooraf, niet in het werk Een groot voordeel van het een-op-een uit- werken van de wapening is dat er in het werk weinig controle meer nodig is van staa eng- ten, verdeling en laslengten. Die zijn ? in tegenstelling tot wapening op 'platte' 2D-teke- ningen ? namelijk al gewoon in het model te 6 Het was niet mogelijk om op locatie onder het gebouw aanpassingen in het werk uit te voeren 7 3D-model van de wapening 5 Wapening ingepast tussen het hulpwerk De wapening is volledig 3D gemodelleerd, niet alleen in de 'eindsituatie', maar gedurende alle logistieke stappen die hieraan voorafgingen 6 VAKBL AD 3 2023 Bijvangst van het 3D ontwerpen van wapening.indd 6Bijvangst van het 3D ontwerpen van wapening.indd 6 16-10-23 08:4316-10-23 08:43 zien. Het blijft uiteraard wel zaak dat de staven ook exact geproduceerd worden zoals in het model weergegeven. De koppeling van het ontwerpmodel met de aansturing van de buig- machines heeft daarbij voor het gewenste resultaat gezorgd. Loslaten stap 3: documentatie en archivering Een bijzonder aandachtspunt bij het volledig 3D werken, vormt de toets door bouwtoezicht. Anders dan gebruikelijk zijn nu niet vooraf 2D-tekeningen ter toetsing verstuurd. Ook het archiveren in het archief van gemeentelijk toe- zicht is anders. Voor de toetsing van het model is gebruikgemaakt van een Solibri 3D-viewer. Hoewel de toetsingen en steekproeven in het 3D-model tijdens de uitvoering vrijwel pro- bleemloos verliepen ? het gehele werk kende slechts tien afwijkingen ? is in overleg met gemeente Amsterdam toch besloten het werk in 2D-tekeningen te archiveren. Er is nog geen goede oplossing voor een 3D-archief. DE BIJVANGSTEN Door de gekozen aanpak van volledig in 3D werken en door direct met de einddetaillering van de afzonderlijke wapeningsstaven te beginnen, zijn ? naast een beheerste uitvoe- ring ? ook nog een paar 'bijvangsten' ontdekt. Hoewel in eerste instantie werd gedacht dat de kosten van het modelleren op deze gedetail- leerde schaal zeer kostbaar zou zijn in relatie met het totale volume van het werk, bleek het volledig ontbreken van faalkosten hier ruim- schoots tegenop te wegen. Door de zeer beperkt beschikbare hoogte moest de beschikbare betondikte volledig worden benut. Hierdoor was zelfs geen ruimte over voor de vaak in vlechtwerk gebruikte 'borgstaaf'. Deze hulpstaaf onder de eerste laag wapening blijft traditioneel in het werk achter. Hierdoor gaat ? bij het aanbrengen van voldoende dek- king op deze staaf ? al gauw een staafdikte con- structieve hoogte verloren. Het werken zonder deze borgstaaf vraagt om extra handelingen en faseringen voor de wapeningsmonteurs. Door deze stappen in de 3D-modellering op te nemen, kon dit in één moeite worden meegenomen. Een bijzonder aandachtspunt bij het volledig 3D werken, vormt de toets door bouwtoezicht Door direct inzichtelijk te maken hoe de wape- ningsprincipes van de constructeur zich verta- len in de werkelijke staven en afmetingen, is het voor de constructeur zelf ook veel duidelijker om te zien welke wapening er beschikbaar is voor het opnemen van de verschillende belas- tingssituaties. Bij het 'plat uitwerken' van wape- ning komt het nog wel eens voor dat belastings- situaties stuk voor stuk worden vertaald in een wapeningsprincipe, waarbij de nadere uitwer- king tot veel meer ? en vaak con icterende ? wapening leidt. Door 'andersom' te toetsen of de uitvoerbare wapening ook alle belastingssitua- ties het hoofd kan bieden, ontstaat dus tevens een rationeler constructief ontwerp. Bij de uitwerking van alle wapeningsstaven in het 3D-model is bij dit project de hulpwape- ning nog niet in beschouwing genomen. Ook dit biedt dus nog mogelijkheden voor verdere ver- betering. Een wapeningsstaaf die aangebracht wordt als hulpstaaf voor het tijdelijk dragen van het bovennet, werkt na het storten en ver- harden van het beton namelijk even goed mee als de overige wapeningsstaven. IKEA-BENADERING We kondigden de door Spanberg en Staalis toe- gepaste werkmethode al eerder aan als de IKE A-benadering van het bouwen. Daarmee doen we de dit 'staaltje' van uitvoeringstechniek wellicht toch wat te kort. Ook IKE A doordenkt het complete proces van minimale verpakking, draagbare pakketjes, faalvrije montageme- thode en stuk voor stuk precies getelde en pre- cies passende onderdelen. Tot zover gaat de vergelijking op. Wat de prestatie onder het Bin- nengasthuisterrein uniek maakt, is dat het ? anders dan de populaire meubelstukken ? een éénmalig product is dat door intensieve werk- voorbereiding foutvrij tot stand is gekomen. VIDEO Voor een verder inzicht in de werkwijze van het wapenen zijn alle stappen van het proces verduidelijkt in een video. 8 Wapeningsprincipes aangeleverd door constructeur 9 3D-model wapening 7 VAKBL AD 3 2023 Bijvangst van het 3D ontwerpen van wapening.indd 7Bijvangst van het 3D ontwerpen van wapening.indd 7 16-10-23 08:4316-10-23 08:43 VERSNELLING HYDR ATATIE DOOR ALK ALISCHE ACTIVATIE HOOGOVENSL AK IN HYBRIDE BETONMENGSEL In de prefab-betonindustrie is snelheid essentieel. Elementen moeten soms al na 8 uur worden ontkist. Om dat te kunnen realiseren, zijn snelle betonmengsels nodig. Dit staat echter op gespannen voet met de ambitie de CO 2-uitstoot van beton te verminderen. Het is daarom zoeken naar de juiste balans. Bij Voorbij prefab is daarmee positieve ervaring opgedaan met de toepassing van hoogovenslak in combinatie met natriumsulfaat als activator. De redactie van Betoniek vroeg betontechnoloog Ruud Out naar de achtergronden van deze ontwikkeling. Balans tussen snelheid en CO 2 I n de prefab-betonindustrie wordt in beton- mengsels van oudsher gebruikgemaakt van portlandcement (CEM I), in ieder geval voor een belangrijk deel. De reden is dat dit cement snel hydrateert en daarbij in korte tijd hoge sterkten genereert, ook bij lagere temperatu- ren. Dat is nodig omdat het beton voor een kos- tene? ciënt proces snel na het storten moet worden ontkist en om schade aan het product bij ontkisten te voorkomen. Het nadeel van portlandcement is dat de pro- ductie van het belangrijkste bestanddeel, de portlandcementklinker, gemoeid gaat met een grote CO 2-emissie. Dit komt vooral doordat CO 2 vrijkomt als restproduct bij het chemische pro- ces, de calcinatie. Hierbij wordt kalksteen (CaCO) bij hoge temperatuur in een reactie met zuurstof (O 2) omgezet tot klinker (CaO en CO 2). Een kleiner, maar nog steeds signifi cant deel is te wijten aan het verbruik van energie in de verbrandingsovens. Bij de productie van cement kunnen als ver- vanger voor klinker ook bijproducten als hoog- ovenslak (dat vrijkomt bij de productie van ruwijzer) of poederkoolvliegas (dat vrijkomt uit kolengestookte elektriciteitscentrales) worden gebruikt. De CO 2-footprint van de betreff ende cementen, respectievelijk hoog- ovencement (CEM III) en poederkoolvliegas- cement (CEM II), is veel lager dan die van port- landcement. Het nadeel is dat deze cementen, en dus ook het beton waarin ze worden toege- past, minder snel verharden dan CEM I. VERSNELLEN Er zijn verschillende manieren om het verharden van beton te versnellen. Het type cement is een belangrijke factor. Zo verhardt portland cement zoals gezegd sneller dan hoogoven cement. En er zijn ook nog eens extra snelle typen portland- cement beschikbaar. Maar niet alleen het type cement is bepalend, ook de hoeveelheid: meer cement betekent doorgaans een lagere water- cementfactor wat leidt tot een snellere sterkte- ontwikkeling. Verder speelt de temperatuur waarop beton verhardt een belangrijke rol; cement hydrateert sneller bij hogere temperatu- ren. Dat is de reden dat beton in de prefab- betonindustrie vaak in klimaatkamers verhardt, bij een constante temperatuur. Al deze methoden hebben echter een nega- tieve impact op het milieuprofi el van beton (waarbij de milieu-impact van portlandklinker er met kop en schouders bovenuit steekt). Als alternatief kan een versneller als hulpstof wor- den toegepast, die de verharding van beton een extra duw in de rug kan geven. De meeste versnellers komen het beste tot hun recht in combinatie met portlandcementklinker. Voor hoogovencement zijn nog geen voldoende eff ectieve genormeerde, commerciële ver- snellers beschikbaar. Toch zijn er mogelijkhe- den om ook hoogovencement te versnellen. Zo komt uit onderzoek naar voren dat natriumsul- faat de vroege sterkte van hoogovenslak- houdende cementen kan versnellen. NATRIUMSULFA AT Natriumsulfaat is een kristallijn zout, met als chemische formule Na 2SO 4. Het versnelt de reactiviteit van bindmiddelen met hoog- ovenslak. Met name de vroege sterkteontwik- keling (tot 24 uur) kan worden bevorderd. De werking van natriumsulfaat als activator is gebaseerd op een versnelling van de reactie van 8 VAKBL AD 3 2023 Auteur Jacques Linssen, Aeneas Media / Redactie Betoniek BV-3-2023_Balans tussen snelheid en CO2.indd 8BV-3-2023_Balans tussen snelheid en CO2.indd 8 16-10-23 08:4516-10-23 08:45 het C 3S-mineraal uit het klinkeraandeel. Natri- umsulfaat bespoedigt de vorming van ettringiet (calcium-sulfo-aluminaat-hydraat), waar vooral de eerste sterkteontwikkeling van kan profi teren. Verder reageert natriumsulfaat met het calciumhydroxide uit het cement tot natrium hydroxide, met een verhoogde pH tot gevolg, waardoor de hoogovenslak wordt geac- tiveerd (het lost sneller op in het poriënwater). Ten opzichte van activatoren die voor geopoly- meerbeton worden toegepast, zoals natrium- hydroxide (NaOH, natronloog), natriumsilicaat (Na 2SiO 3, waterglas) en in mindere mate ook natriumcarbonaat (Na 2CO 3, soda), is natrium- sulfaat een relatief zwakke activator. Er is altijd een klein aandeel portlandcement nodig. Ook is er een minimale temperatuur nodig. Bij bijvoor- beeld 5 °C zal natriumsulfaat weinig doen. Voor- deel is dat natriumsulfaat minder agressief is en dat er dus minder veiligheidsrisico's bestaan bij de verwerking er van. Bovendien blijken veel van die sterkere activatoren niet te werken in combinatie met portlandcementlinker. Natriumsulfaat is beschikbaar als restproduct uit de farmaceutische industrie of als natuurlijk product. De zuiverheid is belangrijk en kwali- teit moet daarom goed worden onderzocht. Er bestaan immers ook ver vuilende soorten. Een alternatief voor natriumsulfaat is kalium- sulfaat (K 2SO 4), dat een vergelijkbare werking heeft. CO 2-ARM BETON VOORBIJ In het streven de MKI van beton voor casco- wanden te verlagen, ging Voorbij prefab in samenwerking met ABT op zoek naar moge- lijkheden voor het ontwikkelen van een CO 2- arm beton, dat niet ten koste mocht gaan van ACTIVATIE HOOGOVENSL AK EN POEDERKOOLVLIEGAS De samenstelling van gegranuleerde hoogovenslak en poederkoolvliegas is verwant aan die van port- landcementklinker. Met water kunnen de componenten ervan reageren tot een soort cementsteen. Dat gaat echter zeer langzaam (slak) of vrijwel helemaal niet (poederkoolvliegas). We noemen deze materialen daarom ook wel latent hydraulisch (slak) en puzzolaan (poederkoolvliegas). De reactie kan worden geactiveerd door een verhoogd alkalisch milieu (hoge pH). Dat wordt verkre- gen door calciumhydroxide, samen met calcium-silicaat-hydraat (CSH) het belangrijkste eindproduct bij de hydratatie van portlandcement. Het portlandcement zorgt als het ware voor de activatie van hoogovenslak en poederkoolvliegas. De reactie kan door aanvullende alkalische activatie worden bespoedigd, een methode die ook bij geopolymeerbeton wordt toegepast. Een van de mogelijkheden voor activatie is de toevoeging van natriumsulfaat, waar het in dit artikel over gaat. Uit onderzoek komt naar voren dat activatie met natriumsulfaat de vroege sterkte van hoogovenslak-houdende cementen kan versnellen 9 VAKBL AD 3 2023 BV-3-2023_Balans tussen snelheid en CO2.indd 9BV-3-2023_Balans tussen snelheid en CO2.indd 9 16-10-23 08:4616-10-23 08:46 de productiesnelheid en de kwaliteit van het product. Daarbij kwam de mogelijkheid naar voren om gegranuleerde hoogovenslak in combinatie met natriumsulfaat toe te passen. Bij de ontwikkeling van een mengsel is gezocht naar een balans tussen vroege sterkte, eind- sterkte, aandeel hoogovenslak, aandeel klin- ker en hoeveelheid natriumsulfaat. Na veelvul- dig experimenteren kwam er een ideaal hybride mengsel uit, met de gewenste eind- en ontkistingssterkte. Fijnheid van het bindmid- del (Blaine-waarde) is daarbij een zeer bepa- lende factor. Het mengsel bestaat uit portland- cement (CEM I 52,5 R), hoogovencement (CEM III/A 52,5N), gegranuleerde hoogovenslak en natriumsulfaat. De samenstelling en de korrel- opbouw van de bindmiddelen en de hoog- ovenslakken zorgt er voor dat het aandeel aan portlandklinker kan worden beperkt (tot ca. 25%). Daarbij is zowel de sterkteontwikkeling als de eindsterkte voldoende. Hoewel Voorbij vrij open is in het delen van kennis, wordt de exacte samenstelling niet gedeeld in een openbaar artikel. Voorbij roept wel andere partijen op samen te werken en is in die samenwerking bereid informatie te delen. Het ontwikkelde mengsel heeft een relatief gun- stig milieuprofiel, met een MKI die zo'n 44% la ger is dan mengsels die voorheen werden gebruikt. Die 44% geldt voor het mengsel dat wordt toegepast voor de elementen die na 18 uur worden ontkist (voor de zogenoemde enkel - storts). Een deel van de elementen, degene die in de z ogenoemde dubbelstorts worden gemaakt, worden al na 8 uur ontkist. Het meng - sel dat daar voor wordt toegepast heeft een iets minder guns tig milieuprofiel, maar leidt nog altijd tot een besparing van 25% op de MKI. Die winst geldt overigens ten opzichte van de mengsels die in het laatste decennium al flink zijn geoptimaliseerd. Die optimalisatie heeft geleid tot het beperken van de hoeveelheid portlandcement en de toevoeging van hoog- ovencement (CEM III/A), om daarmee te grote oversterkten te beperken. Zou je het mengsel vergelijken met dat wat 30 jaar geleden werd toegepast, met uitsluitend portlandcement, dan ligt de milieuwinst aanzienlijk hoger. Voorbij voegt in het mengsel zelf gemalen hoogovenslak toe. Beperking van klinker zou natuurlijk ook kunnen door toepassing van uit - sluitend hoogovencement in plaats van port - landcement, waarbij de klinker al in de cement - fabriek is ver vangen door slak. De maling van het hoogovencement met een gering klinker - aandee l (CEM III/B of CEM III/C) is naar de er va- ring van Voorbij echter niet voldoende fijn, waardoor de gewenste eindsterkte niet wordt gehaald. Bovendien kan Voorbij door deze aan- pak zelf de verhouding klinker/slak bepalen om zo een optimaal mengsel te maken. Mocht er op termijn een extra fijngemalen hoogovenslak beschikbaar komen, dan zou het zelfs mogelijk zijn uitsluitend portlandcement en hoog- ovenslak toe te passen, waarmee nagenoeg alle combinaties mogelijk zijn. RISICO'S In beton zit een grens aan de reductie van port - landcement, onder meer om het risico op car - bonatatie te beperken. Daarom wordt in NEN 8005 een minimaal klinkergehalte geëist bij bepaalde milieuklassen. Die eis geldt niet voor milieuklasse XC1 (droog milieu) en dus ook niet voor de casco-elementen van Voorbij. Ook aan de toepassing van natriumsulfaat kle - ven risico's. Zo bestaat er een verhoogd risico op ASR in combinatie met gebruik van een reactief toeslagmateriaal. Daarom moet vol- gens CUR-Aanbeveling 89 het Na2O-equiva- lent (Na2Oe) worden beperkt en daarbij telt het natriumkation uit het natriumsulfaat mee. Dit kan een beperking geven op de toepas - baarheid. Die beperking geldt overigens niet voor een droog milieu en dus niet voor de cas - co's van Voorbij, omdat daar geen expansie van eventuele ASR-gel optreedt. Om toch alle risi- co's uit te sluiten, worden momenteel lange - termijnproeven uitgevoerd bij Concrefy naar het risico op ASR als gevolg van het natrium- sulfaat. De eerste resultaten stemmen positief. Een ander aandachtspunt is de vorming van ettringiet door het sulfaat. Ettringiet is een van de reactieproducten van cementhydratatie. Het ettringiet dat in de eerste 24 uur wordt gevormd, draagt bij aan de vroege sterkte. Ettringiet dat in een latere fase wordt gevormd, 2 Testwanden Voorbij Prefab Aandachtspunten zijn het risico op carbonatatie, een verhoogd risico op ASR en de vorming van ettringiet PURDOCEMENT De ontwikkeling van natriumsulfaat als activa- tor is feitelijk niet nieuw. In de jaren vijftig van de vorige eeuw werd het materiaal in België ontwikkeld door Arthur Oscar Purdon en onder de naam Purdocement op de markt gebracht. Het is echter beperkt toegepast en de produc - tie eindigde in 1958. In 2010 is onderzoek verricht naar de kwaliteit van met Purdocement gerealiseerde construc - ties. Daaruit bleek dat het materiaal nog altijd een hoge druksterke had, maar ook dat het kwetsbaar was ten aanzien van slijtage en car - bonatatie [12, 13]. Dit is te wijten aan te hoge sulfaatdoseringen die het beton op lange ter - mijn kunnen beschadigen. 10 VAKBL AD 3 2023 BV-3-2023_Balans tussen snelheid en CO2.indd 10BV-3-2023_Balans tussen snelheid en CO2.indd 10 16-10-23 08:4616-10-23 08:46 leidt echter tot expansie en daarmee mogelijk tot schade. Dat speelt vooral bij een hoog sul- faatgehalte door te hoge doseringen natrium- sulfaat. Dit risico is onderzocht en blijkt bij de toegepaste mengsels niet aan de orde. Extra aandacht moet uitgaan naar de verwerk- baarheid (consistentie) van het mengsel. De t oepassing van natriumsulfaat vermindert de verwerkbaarheid, wat door toepassing van extra plastificeerder kan worden gecompenseerd. CERTIFICERING Het ontwikkelde mengsel is uitvoerig onder - zocht, onder meer door SGS en Concrefy. Dit om de gelijkwaardigheid met een bekend referen- tiebeton aan te tonen. Daarbij zijn grenswaar - den vastgesteld voor het klinkergehalte, het slakgehalte en de hoeveelheid natriumsulfaat. Hierbij is aangetoond dat onder meer de sterkte van het eindproduct, de levensduur en de bestandheid tegen chemische invloeden vol- doen. KIWA heeft dit proces gecontroleerd, wat uiteindelijk heeft geleid tot een goedkeuring op de bindmiddelcombinatie (attest) tezamen met een maximale dosering aan natriumsulfaat. MILIEUWINST Zoals aangegeven heeft het hybride mengsel een duidelijk lagere MKI dan de mengsels die eerder in de fabriek werden toegepast. Daarbij moet worden aangetekend dat hoogovenslak niet in over vloed beschikbaar is. Haast alle bruikbare vrijkomende hoogovenslak wordt al toegepast in diverse typen hoogovencemen- ten. Bovendien is de verwachting dat ? van- wege nieuwe technologieën bij Tata Steel ? het aanbod van de huidige kwaliteit hoogovenslak in de toekomst kan afnemen. De reactiviteit van die mogelijk nieuwe vrijkomende slak is nog onbekend. Alternatieven voor hoogovenslak moeten wor - den onderzocht. Grondstoffen als gecalci- neerde klei (metakaolien), vulkanische as of gecarbonateerde beton-fines zouden hier mogelijk voor in aanmerking komen. Ook daar wordt binnen Voorbij naar gekeken, maar het vraagt nog aanvullend onderzoek. Verder moet worden aangemerkt dat de genoemde winst geldt in deze specifieke situa- tie, waarbij snelheid van het mengsel een dominante factor is. Is er meer tijd voor de ver - harding, bijvoorbeeld bij in-situbeton, dan is het sowieso al mogelijk meer hoogovencement toe te passen, met een gunstiger milieuprofiel. In zijn algemeenheid geldt dat er in de prefab- betonindustrie veel winst is te behalen in de CO 2-uitstoot. Te vaak wordt er gewerkt met pure portlandcement in zeer hoge dosering, waar dat niet nodig is. Door ver vanging van klinker maar ook met het gebruik van warmte of isolatie kunnen mengsels meer worden geoptimaliseerd. En proefonder vindelijk kan worden vastgesteld of, eventueel in combina- tie met voorzichtiger ontkisten, lagere onkis - tingssterkten kunnen worden toegepast. RICHTING 0% Voorbij heeft met deze ontwikkeling duidelijk de ambitie getoond een steentje bij te dragen aan het terugdringen van de CO 2-footprint van beton. Het ontwikkelde mengsel wordt momenteel in alle casco-elementen toegepast en daarmee in circa 1500 woningen per jaar. Maar het bedrijf weet ook dat het moet door - gaan met innoveren, als de eis van 0% CO 2- emissie in 2050 en de ambities voor de kortere termijn in zicht willen komen. ANDERE TOEPASSINGEN Voorbij produceert naast wanden ook andere betonelementen zoals heipalen. Ook voor deze toepassingen wordt gekeken naar de moge - lijkheden van activatie van hoogovenslak. Voor de heipalen heeft dat geleid tot een serie hybride mengsels bestaande uit portlandce - ment met slak en/of hoogovencement. Hier kunnen ook CO 2-reducties tot zo'n 42% wor - den bereikt. Uit ervaringen tot nu toe blijkt verder dat bij elementen met zeer complexe bekistingen, ettringietvorming door activatie problemen kan geven bij het ontkisten. 3 Voorbij Prefab slaagde erin een CO2-arm beton te ontwikkelen, waarmee Voorbij Prefab de CO2- footprint van haar betonnen woningcasco's fors terugdringt 4 Voorbij Prefab levert de Groene Voorbij Casco's met isolatie voor het project Nieuw Kralingen in Rotterdam 11 VAKBL AD 3 2023 BV-3-2023_Balans tussen snelheid en CO2.indd 11BV-3-2023_Balans tussen snelheid en CO2.indd 11 16-10-23 08:4616-10-23 08:46 TOEPASSING GERECYCLED CEMENT BEL ANGRIJK ONDERDEEL IN STR ATEGIE CO 2-REDUCTIE Binding CO 2 bij HERGEBRUIK cementsteen In de discussie over het terugdringen van de CO 2-uitstoot in de bouw gaat veel aandacht uit naar cement. Niet zo vreemd, want wereldwijd draagt cement naar schatting circa 7% bij aan de totale CO 2-uitstoot. In Nederland is het beeld een stuk positiever; de CO 2-uitstoot door cement bedraagt hier slechts 1,2%. Toch doet de cementindustrie er veel aan om de uitstoot verder omlaag te krijgen. Een van de recentste ontwikkelingen is het hergebruik van fijngemalen cementsteen uit bouw- en sloopafval, eventueel met een proces waarbij ook nog eens CO 2 kan worden opgenomen. 12 VAKBL AD 3 2023 Auteur Marcel Bruin, Heidelberg Materials Binding CO2 bij hergebruik cementsteen.indd 12Binding CO2 bij hergebruik cementsteen.indd 12 16-10-23 08:4716-10-23 08:47 W ereldwijd de meest toegepaste cementsoort is portlandcement, met als belangrijkste bestanddeel port- landcementklinker. Bij de productie hier van komt relatief veel CO 2 vrij, met verschillende oorzaken (fi g. 2). In de eerste plaats is energie nodig voor het verwarmen van de ovens waarin de klinker wordt gemaakt. De tweede, meest belangrijke oorzaak is dat er CO 2 vrijkomt bij de calcinatie van kalksteen. GEGR ANULEERDE HOOGOVENSL AK EN POEDERKOOLVLIEGAS Een eerste, voor de hand liggende strategie is om de CO 2-uitstoot door het energieverbruik bij de productie van cement te beperken. Op dat gebied vinden diverse ontwikkelingen plaats, waarbij wordt ingezet op het gebruik van alternatieve brandstoff en in plaats van fossiele en niet-hernieuwbare brandstoff en. Het terugdringen van de CO 2-uitstoot als gevolg van calcinatie is een complexer vraag- stuk. In het chemische proces bij de productie van portlandcementklinker komt CO 2 vrij, dat is niet te vermijden. Een mogelijkheid om dat deel van de CO 2-uitstoot bij de cementproduc- tie te verminderen, is het verlagen van het aan- deel portlandcementklinker in cement. Dit kan door andere grondstoff en te gebruiken, die door portlandcementklinker worden geacti- veerd, ook wel Supplementary Cementitious Materials (SCM's) genoemd. De activatie van alternatieve grondstoff en vindt plaats dankzij de hoge alkaliteit die ontstaat dankzij de calciumhydroxide (CH), samen met calcium- hydraatsilicaat (CSH) het belangrijkste reactieproduct van de calciumsilicaten uit de portlandcementklinker met water. cementmaling 10% calcinatie 61% CEM I 52,5 CEM II / B-V 42,5 N CEM III / A 42,5 CEM III / B 42,5 N CEM III / B 42,5 L kg CO 2 / ton CEM III/B 40% fossiele brand- stoen 29% CEM II10% CEM I 35% CEM III/A 15% 2 Oorzaak CO 2-emissies cement, bron: Heidelberg Materials België/Nederland 1 Cementfabriek LEIL AC (Low Emissions Lime And Cement Industr y) in Lixhe (België), waar een succesvol pilotproject is uitgevoerd met het afvangen van CO 2 Er wordt gezocht naar andere materialen dan gegranuleerde hoogovenslak en poederkoolvliegas, waarmee portland- cementklinker kan worden vervangen 13 VAKBL AD 3 2023 Binding CO2 bij hergebruik cementsteen.indd 13Binding CO2 bij hergebruik cementsteen.indd 13 16-10-23 08:4716-10-23 08:47 De bekendste alternatieve grondstof voor cement is gegranuleerde hoogovenslak, een latent-hydraulisch product dat vrijkomt bij de productie van ruwijzer. De CO 2-footprint van het op slak gebaseerde hoogovencement (CEM III/A of CEM III/B) is veel lager dan portlandce - ment (fig. 3). Een andere ver vanger voor klinker is poeder - koolvliegas, dat vrijkomt uit kolengestookte e lektriciteitscentrales. Daarmee wordt port - landvliegascement (CEM II/A-V of CEM II/B-V) g emaakt. In Nederland zijn er momenteel echter nauwelijks nog kolengestookte elektriciteits - centrales actief. In centrales die wel nog produ- ceren, wordt een deel van de kolen ver vangen door alt ernatieven zoals houtpellets en bio - massa. Dat levert biokoolvliegas op, die niet is t oegelaten en veel minder geschikt is als grond - stof in cement of als reactieve vulstof in beton. Toepassing van alternatieve grondstoffen voor cement is verre van nieuw. Hoogovencement (en tot voor kort portlandvliegascement) wordt in Nederland al decennialang op grote schaal toegepast. Hoogovencement is zelfs veruit het meest toegepaste bindmiddel (fig. 4). Dat is ook de reden dat de CO 2-uitstoot bij de cementproductie in ons land aanzienlijk lager is dan wereldwijd. ALTERNATIEVE BINDMIDDELEN Naast gegranuleerde hoogovenslak en poe - derkoolvliegas wordt gezocht naar andere materialen (SCM's) waarmee portlandce - mentklinker kan worden ver vangen. Dit is nodig omdat de verwachting is dat het aanbod gegranuleerde hoogovenslak de komende jaren sterk afneemt. Bekende alternatieven zijn kalk - steen, natuurlijke puzzolanen en gecalcineerde klei. Ook worden nieuwe cementsoorten ontwikkeld met een alternatief voor portlandcementklinker, met een lagere CO 2-footptint dan portlandce - ment. Voorbeelden zijn calciumsulfoaluminaat - cement (CSA), belietcement (bij HeidelbergMa- terials heet een combinatie van beide T ernocem), wollastonietcement (bijvoorbeeld Solidia van Holcim) en Celitement. Een andere ontwikkeling zijn de alkalisch geac - tiveerde bindmiddelsystemen, ook wel geopo- lymeren genoemd. Geopolymeerbeton, bestaat in de ba sis uit dezelfde grondstoffen als traditi - oneel beton, namelijk een bindmiddel, toeslag - materiaal (zand en grind), water en eventuele hulp- en v ulstoffen. Het bindmiddel wordt ech - ter niet geactiveerd door portlandcementklin- ker, maar door sterk alkalische stoffen (zoge - noemde activatoren, zoals natriumsulfaat, na triumhydroxide en waterglas (natrium - silic aat). De activator wordt toegepast op bestaande SCM's, met name gegranuleerde hoogovenslak. Maar andere SCM's (zoals poe - derkoolvliegas, natuurlijke puzzolanen en g ecalcineerde klei) kunnen ook alkalisch wor - den geactiveerd, al dan niet in combinatie met hoog ovenslak. De alkalisch te activeren mate - rialen worden precursors genoemd. Voor het verder beperken van de CO 2-footprint van beton is het belangrijk dat de schaarse hoogovenslak wordt ver vangen door andere precursors. Hoogovenslak wordt in Nederland immers al grotendeels toegepast in hoogoven- cement, waardoor er geen milieuwinst is bij het gebruik in geopolymeerbeton. Er zijn ontwikke - lingen om geopolymeerbeton ook op basis van andere precursors te produceren, zoals gecalci- neerde klei en natuurlijke puzzolanen (en even- tuele combinaties met elkaar), die al zijn toege - laten volgens de Europese cementnorm EN 197-1. Daarnaast wordt er ook gewerkt aan de ontwikkeling van nieuwe SCM's, zoals staalslak, koperslak, bauxietresiduen, AEC-vulstoffen, historische vliegassen en biokoolvliegassen. Een andere ontwikkeling is de toepassing van een combinatie van alkalische activatie van precursors met een klein aandeel portland - c ementklinker, zogenoemde hybride systemen (zie hier voor het artikel 'Balans tussen snel- heid en CO 2', elders in dit nummer). Al deze cementsoorten en alternatieven zijn nog in ontwikkeling en vragen meer onder - zoek. Vooralsnog is er niet één alternatief dat qua beschikbaarheid en kwaliteit portlandcement(klinker) en gegranuleerde hoogovenslak volledig kan ver vangen. De alternatieve bindmiddelen worden in dit artikel verder niet in detail beschreven. Meer hierover is te vinden in eerder verschenen Betoniek-artikelen (zie kader 'Meer lezen'). cementmaling 10% calcinatie 61% CEM I 52,5 CEM II / B-V 42,5 N CEM III / A 42,5 CEM III / B 42,5 N CEM III / B 42,5 L kg CO 2 / ton CEM III/B 40% fossiele brand- stoen 29% CEM II 10% CEM I 35% CEM III/A 15% cementmaling 10% calcinatie 61% CEM I 52,5 CEM II / B-V 42,5 N CEM III / A 42,5 CEM III / B 42,5 N CEM III / B 42,5 L kg CO 2 / ton CEM III/B 40% fossiele brand- stoen 29% CEM II10% CEM I 35% CEM III/A 15% 3 CO2-footprint cement (in kg CO 2 / ton) 4 G ebruik cement in Nederland MEER LEZEN Meet over alternatieve cementsoorten staan in de artikelen: ? CO 2-reductie: opties voor cement ? Ont wikkelingen grondstoffen in beton Door carbonatatie worden RCF's gemineraliseerd en krijgen ze puzzolane eigenschappen 14 VAKBL AD 3 2023 Binding CO2 bij hergebruik cementsteen.indd 14Binding CO2 bij hergebruik cementsteen.indd 14 16-10-23 08:4716-10-23 08:47 HERGEBRUIK 'FINES' Bij het slopen en breken van zuiver beton uit bestaande constructies komt materiaal vrij dat goed te hergebruiken is. Er is al veel er varing met het hergebruik van het grove en fijne toe- slagmateriaal bij de productie van nieuw beton. Dankzij de ontwikkeling van innova- tieve, extra selectieve breektechnieken, wordt de kwaliteit van die gerecyclede producten, zoals betongranulaat, alleen maar beter. Zo is het bij die technieken mogelijk het aan het toe - slagmateriaal aangehechte cementsteen gro- tendeels te verwijderen, wat de kwaliteit van het toeslagmateriaal bevordert. Hierbij is het de uitdaging net voldoende kracht op het al gebroken beton los te laten, zodat de cement - steen bezwijkt en de toeslagmateriaaldeeltjes in tact worden gelaten. Bij dat proces komt het verwijderde cement - steen als fijn materiaal vrij. Afhankelijk van de scheidingstechniek zal deze fijne fractie voor een groot deel uit cementsteen (gehydrateerd cement) bestaan, met daarnaast mogelijk ongehydrateerd cement en fijne delen toeslag- materiaal (silica). In het verleden wist men niet zo goed wat men met dit fijne materiaal aan moest, maar dankzij recente ontwikkelingen is het mogelijk het gerecyclede cementsteen (Recycled Concrete Paste, RCP) te gebruiken als zogenoemde Recycled Concrete Fines (RCF) bij de productie van portlandcementklinker als CO 2-vrije grondstof. Hierbij hoeft er vanwege het in de cementsteen aanwezige calcium minder kalk - steen te worden gebrand en vindt er dus een reductie van de CO 2-emissie plaats. Ook kun- nen deze fines direct worden gebruikt als SCM in cement, al dan niet na volledige carbonatatie (zie verderop). Regelgeving Voor de toepassing van RCF in cement is sinds kort nieuwe regelgeving beschikbaar. Zo is sinds 1 juni 2023 de EN 197-6 ? Cement with recycled building materials van kracht. Deze norm is opgezet door CEN/TC 51, de commissie verantwoordelijk voor Europese regelgeving op het gebied van cement en bouwkalk. Deze com- missie heeft de norm opgesteld op basis van een technisch dossier, gemaakt door de Euro- pese brancheorganisatie voor cement: CEMBU- RE AU. CEMBURE AU heeft een werkgroep geformeerd, omdat vanuit de leden (industrie) de wens is geuit ook circulaire materialen te hergebruiken in cement en beton. Het dossier bevat er varingen van de toepassing van RCF uit Zwitserland, Frankrijk, Duitsland en Nederland. Nu EN 197-6 beschikbaar is, zal deze ook wor - den opgenomen in de nationale annex van EN 206 (de Europese betonnorm), NEN 8005. Cement met RCF als bestanddeel kan echter pas worden toegepast in met name constructief beton, wanneer minimaal gelijkwaardigheid is aangetoond volgens CROW-CUR Aanbeveling 48. In de Europese norm heeft RCF de afkorting F (RCF (F)) gekregen. RCF kan mogelijk ook inzetbaar zijn als inerte (type l) of reactieve vulstof (type ll) recht - streeks in beton. EN 197-6 beschrijft een tweetal cementtypen CEM II en CEM VI die in combinatie met de andere SCM's uit de cementnorm kunnen worden samengesteld. EN 197-6 zou een basis kunnen zijn voor uit - breiding van de vulstofrichtlijnen voor toepas - sing in beton. CARBONATATIE Als cementsteen is verhard, start een fase waarbij met name calciumhydroxide kan car -bonateren. Dit is een natuurlijk proces waarbij CO 2 wordt gebonden: CO 2 reageert met calci- umhydroxide (Ca(OH) 2) tot calciumcarbonaat (CaCO 3). Het is in feite een omgekeerde reac - tie van de eerdergenoemde calcinatie. Dit is het mechanisme dat leidt tot een verlaging van de pH in het poriesysteem van beton, waarbij in geval van gewapend beton de corrosie - be scherming van de wapening vermindert. Het RCF dat vrijkomt bij het breken kan met CO 2 reageren, waarbij naast calciumcarbonaat door carbonatatie van de CSH, bij hoge druk en temperatuur een silica-aluminiumgel ontstaat die puzzolane eigenschappen heeft. Dus door carbonatatie van de RCF's worden deze gemi- neraliseerd en krijgen puzzolane eigenschap- pen. Hier wordt ook wel gesproken van [c]RCF. Dit materiaal kan als bestanddeel worden toe - gepast in cement. GEFORCEERDE CARBONATATIE Er zijn verschillende aspecten die invloed heb- ben op de carbonatatie van RCF. Zo is vochtig- heid van belang; het kan droog, semi-nat of nat plaatsvinden (foto 6). Daarnaast zijn ook tem- peratuur en druk van invloed op de mate en de snelheid van carbonatatie. Uit recent onder - zoek is gebleken dat ook fijne silicadeeltjes uit het toeslagmateriaal bij hoge temperatuur en druk puzzolaan kunnen worden. Behandeling bij hoge druk en met stoom wordt ook wel autoclaveren genoemd en is ook bekend als techniek om hydratatiereacties en sterkte - ont wikkeling in beton te versnellen. Omdat de carbonatatie van RCF interessant is bij het hergebruik, wordt gekeken hoe dit pro- ces kan worden geoptimaliseerd. Hoewel de carbonatatiereactie spontaan verloopt en exo- therm is (geen energie nodig), is er wel ener - gie nodig om dit proces op industriële schaal effectief uit te voeren, bijvoorbeeld in een wer - velbed. Er wordt aangenomen dat er 10 kWh elektriciteit nodig is om 1 ton RCF te fluïdiseren gedurende 30 minuten, ongeacht de chemi- sche samenstelling. Omdat de RCF al fijn is, is er geen verdere maalenergie nodig. Carbona- tatie op industriële schaal wordt ook wel geforceerde carbonatatie genoemd. In het ideale plaatje kan bij de carbonatatie van RCF gebruik worden gemaakt van CO 2 die vrij- komt bij de productie van portlandcementklin- ker. Bij Heidelberg Materials is deze techniek al tweemaal op industriële schaal getest. In Brevik (Noorwegen) is dit semi-droog gebeurd en in cementmaling 10% calcinatie 61% CEM I 52,5 CEM II / B-V 42,5 N CEM III / A 42,5 CEM III / B 42,5 N CEM III / B 42,5 L kg CO 2 / ton CEM III/B 40% fossiele brand- stoen 29% CEM II 10% CEM I 35% CEM III/A 15% 5 Van links naar rechts: portlandcement, gemalen gegranuleerde hoogovenslak, kalksteenmeel, poederkoolvliegas (op de achtergrond een betonprisma) 15 VAKBL AD 3 2023 Binding CO2 bij hergebruik cementsteen.indd 15Binding CO2 bij hergebruik cementsteen.indd 15 16-10-23 08:4716-10-23 08:47 Ribblesdale (Groot-Brittannië) onder natte omstandigheden. In deze testen is het CO 2-hou- dend gas van de oven direct gebruikt. Hierbij is vastgesteld dat het proces robuust is en e? ci- ent qua opname van CO 2. Momenteel wordt in een fabriek in Polen een selectieve recycle- installatie voor beton geïnstalleerd, waarbij een koppeling wordt gemaakt met de gassen die vrijkomen uit de klinkeroven. De materialen uit de recycle-installatie, met name de RCF, zullen in een soort reactor in contact worden gebracht met de afgassen die CO 2 bevatten en waarbij de RCF zal carbonateren. Deze installatie zal in 2024 operationeel zijn en het gecarbonateerde materiaal zal in deze fabriek als bestanddeel in cement worden toegepast. De hoeveelheid CO 2 die kan worden gebonden is sterk afhankelijk van de scheidingstechniek, ofwel het aandeel cementsteen in de RCF. Deze factor is dominant ten opzichte van de andere genoemde factoren vocht, druk en temperatuur. Verwacht wordt dat een RCF met een hoog aandeel cementsteen tot 200 kg aan CO 2 per ton aan materiaal kan opnemen. EIGENSCHAPPEN GECARBONATEERD RCF Gecarbonateerde betonfi nes ([c]RCF) zijn een zeer reactieve puzzolaan met een hoog specifi ek opper vlak. Uit onderzoek is gebleken dat, in vergelijking met andere puzzolanen, [c]RCF extreem snel kan reageren, sneller dan bijvoor- beeld poederkoolvliegas (fi g. 8). In vergelijking met kalksteen zijn positieve resultaten bekend bij 40% ver vanging van portlandcement door [c]RCF (fi g. 9). Op laboratoriumschaal is al onderzoek gedaan met 60% [c]RCF resulterend in een goed presterend cement in de 32,5-klasse. AFVANGEN, GEBRUIKEN EN OPSL A AN CO 2 Bij het geforceerd carbonateren van RCF snijdt het 'CO 2-mes' aan twee kanten. Enerzijds wordt gerecycled cement geschikt gemaakt voor toepassing in nieuw cement, wat het gebruik van de relatief CO 2-onvriendelijke portlandcementklinker beperkt. Anderzijds wordt CO 2 dat vrijkomt bij de productie van cement afgevangen en gebonden. Demolishing Mineralization substrate New SCM Fresh concrete Old concrete Recycled a ggregates and sand 1 2 3 1 2 3 ? Disintegration of old concrete i nto constituents: aggregates, sand and cement paste (RCP) ? 100 % mechanical process: low energy / costs ? CO2 mineralization from raw fue gas using RCP = Carbon Capture and Storage tec hnology ? Thermodynamically favorable: fast, low energy demand, robust ? RCP becomes pozzolanic upon carbonation ? Highly reactive Si - Al gel allows high replacementlevels 6 Labopstelling carbonatatie cementsteen 7 Schematische weergave mogelijkheden RCP 16 VAKBL AD 3 2023 Binding CO2 bij hergebruik cementsteen.indd 16Binding CO2 bij hergebruik cementsteen.indd 16 16-10-23 08:4716-10-23 08:47 Dat laatste past in een van de belangrijke stra- tegieën van Heidelberg Materials: het afvangen, gebruiken en opslaan van CO 2. Dit is beter bekend onder de Engelse term Carbon Capture, Utilisation and Storage, ofwel CCUS . De over- tuiging is dat de doelstelling ? het reduceren van de CO 2-footprint tot 0 in 2050 ? alleen mogelijk is door ook op deze strategie in te zetten. Het gebruik van CO 2 bij de mineralisatie van cementsteen is een van de voorbeelden van utilisation. Daar zijn diverse andere manieren voor. Zo kan de afgevangen CO 2 worden gebruikt bij de productie van brandstoff en en het kweken van algen. Recent heeft Heidel- berg Materials een contract afgesloten met Linde voor de verkoop van afgevangen CO 2 uit de cementfabriek in Lengfurt voor toepassing in de chemische en voedingsindustrie. Ook kan CO 2 worden gebruikt voor zoge- noemde CO 2-verharding. Hier van is sprake bij het al eerdergenoemde wollastoniet. Maar ook andere materialen kunnen met CO 2 verharden. Staal- en roestvaststaalslakken kunnen als fi jngemalen product worden gebruikt bij de productie van bouwblokken, waarbij CO 2- ve r- harding plaatsvindt onder de juiste omstandig- heden (druk, vocht en temperatuur). Een voor- beeld hier van is Carbstone. Als CO 2 niet wordt gebruikt kan het worden opgeslagen. Deze storage kan bijvoorbeeld in oude gasvelden, maar wellicht ook in minera- len (zoals in olivijn). 's Werelds eerste groot- schalige carbon capture and storage-project bij een cementfabriek komt te staan in Brevik in Noorwegen, waar jaarlijks 400.000 ton CO 2 zal worden afgevangen (foto 10). Die techniek wordt inmiddels op meerdere plekken toege- past, zoals bij een cementfabriek in Mitchell in de Verenigde Staten, waar jaarlijks 2 miljoen CO 2 wordt afgevangen en opgeslagen. 1 d 2 d7 d28 d 90 d 0 10 20 30 40 50 60 70 )aPM( htgnerts evisserpmoC Time (Days) L-2 L-4 cRCP-d-2 cRCP-d-4 cRCP-w-2 cRCP-w-4 SCM: L=limestone, cRCP =carbonated RCP Clinker replacement 2=20 % 4=40 % Carbonation method d=semi - dry w=wet EN 197 - 2 M. Zajac, Efect of semi-dry carbonated paste on cement hydration a nd performance. Submitted to Cement a nd Concrete Research DOELSTELLINGEN Samenvattend zijn er drie pijlers in de strategie van Heidelberg Materials om de CO 2-uitstoot te verminderen: 1 het ontwikkelen van alternatieve innova- tieve bindmiddelen met andere SCM's, waarbij circulariteit (van met name beton) een van de speerpunten is; 2 het gebruik van alternatieve brandstoff en bij de productie van portlandcementklinker; 3 Carbon Capture, Utilisation and Storage. Met deze drie pijlers is Heidelberg op weg naar een reductie van CO 2-emissies (wereldwijd) met 47% in 2030 2030 en naar 'net zero' in 2050 (fi g. 11). 8 Gecarbonateerde RCF reageert sneller dan andere puzzolanen 9 Gecarbonateerde betonfi nes presteren goed als SCM bij 40% ver vanging van portlandcementklinker in vergelijking met kalksteen 11 Verlaging van CO 2-footprint van cement tot 2050 door alternatieve bindmiddelen (optimise products), alternatieve brandstoff en (optimise process) en Carbon Capture, Utilisation and Storage (CCUS) 10 Cementfabriek in Brevik, de eerste grootschalige cementfabriek waar CO 2-afvang en -opslag plaatsvindt 17 VAKBL AD 3 2023 Binding CO2 bij hergebruik cementsteen.indd 17Binding CO2 bij hergebruik cementsteen.indd 17 16-10-23 08:4716-10-23 08:47 In oktober 2013 verscheen het eerste nummer van Betoniek Vakblad. We zijn nu 10 jaar en 41 nummers verder. Wat hebben we in die tijd zien veranderen en wat was de rol van Betoniek daarbij? De redactie blikt terug. 10 JA AR Betoniek Vakblad HOE HET BEGON Niet in 2013, maar al in 1970 zag Betoniek het daglicht. In januari van dat jaar verscheen Betoniek 1/1, een uitgave speciaal gewijd aan cement, de basis van beton (foto 1). In de vier decennia die volgden, verscheen er tien keer per jaar een afl evering van Betoniek, telkens een waardevol naslagwerk over één specifi ek onderwerp in de wereld van technologie en uitvoering van beton. Hoewel Betoniek al die tijd goed werd gelezen en op veel waardering kon rekenen, was het in 2013, na 43 jaar, tijd voor verandering, zo von- den uitgever en eigenaar. De techniek en ken- nis in de bouw ontwikkelden zich dermate snel, dat de vakwereld meer verdiende dan wat Betoniek tot dan toe kon bieden. Daarom werd, naast de vertrouwde Betoniek op A5-formaat, een nieuw magazine op groot formaat gelan- ceerd: Betoniek Vakblad (foto 2). Met de komst van Betoniek Vakblad werd meer ruimte gecreëerd voor artikelen over nieuwe ontwikkelingen en er varingen in de betonsec- tor, op het gebied van zowel uitvoeringstech- niek als betontechnologie. Waar Betoniek voorheen werd geschreven door een vaste redactie, bood Vakblad ruimte voor artikelen van mensen uit het vak, mensen met verstand van bouwen. Persoonlijke zienswijzen en meningen wilden we daarbij niet langer uit de weg gaan. Dit betekende overigens niet het einde van Betoniek in de oude vorm. Want waarom stop- pen met een zo gewaardeerde uitgave? De 'kleine' Betoniek werd omgedoopt tot Betoniek Standaard, met eenzelfde frequentie als Vakblad: vier nummers per jaar. De tien jaar zijn voorbijgevlogen. Toch is er in die periode veel gebeurd in de betonwereld. Een mooi moment om eens terug te blikken aan de hand van een aantal thema's en bouwwerken. DUURZA AMHEID Het thema duurzaamheid is natuurlijk al veel ouder dan tien jaar. Toch is de aandacht eraan met name in de laatste jaren enorm toegeno- men. Alleen al in dit nummer staan twee arti- kelen die ingaan op de mogelijkheden om de CO 2-voetafdruk van beton terug te dringen. Uiteraard komt die aandacht door de hoge ambities die zijn uitgesproken, onder meer in het Betonakkoord, en doordat de betonsector zich bewust is daar fl ink aan te moeten bijdra- gen. Als we in Betoniek spreken over duurzaamheid gaat het veelal over het terugdringen van de CO 2-voetafdruk van het materiaal. Over zin en onzin rond geopolymeerbeton bijvoorbeeld. Al in het tweede nummer van Betoniek Vakblad, in december 2013, werden de uitdagingen van dit materiaal besproken. Maar er zijn veel meer alternatieven denkbaar voor portlandcement- klinker ? verreweg de belangrijkste veroorza- ker van CO 2-emissies van beton ?, zo laten diverse andere artikelen zien. Ook besteedden we aandacht aan circulariteit, recycling, her- gebruik en meetmethoden. Een enkele keer kwam de invloed van de uitvoering aan bod, bijvoorbeeld het gebruikmaken van door- gaande sterkteontwikkeling. Door te laten zien wat de kansen zijn en ook aandacht te besteden aan mogelijke valkuilen, draagt Betoniek bij aan misschien wel de belangrijkste uitdaging van deze tijd. En we zullen dat de komende tijd blijven doen. VEILIGHEID Net als duurzaamheid is het thema veiligheid niet nieuw. Maar ook dit onderwerp staat meer 1 De eerste Betoniek Standaard verscheen al bijna 54 geleden 2 Het eerste nummer van Betoniek Vakblad Vakblad. 2 Het eerste nummer van Betoniek Vakblad 18 VAKBL AD 3 2023 BV-3-2023_Betoniek_Vakblad_10_jaar_.indd 18BV-3-2023_Betoniek_Vakblad_10_jaar_.indd 18 16-10-23 08:5516-10-23 08:55 in de belangstelling dan een aantal decennia geleden. Dat geldt ook voor Betoniek. Vooral in de nummers die we samen maakten met VSB, de branchevereniging van de bekistingsindus- trie, stond dit onderwerp centraal. Veel inno- vaties in de bekistingsindustrie zijn juist ont- staan om die veiligheid op de bouwplaats te verbeteren. PROJECTEN Een kleine terugblik door de archieven van Betoniek geeft een mooi panorama van wat er in de (beton)bouw te beleven viel in het afge- lopen decennium. Daarbij beperkten we ons niet tot Nederland en gingen we ook regelma- tig op bezoek in België. Ook schuwden we geen uitstapjes voor meer exotische betontoepas- singen naar bijvoorbeeld Oostenrijk en Singa- pore. Hoewel het natuurlijk wat saai is om hier al die projecten van de afgelopen jaren op te sommen, vallen er wel een aantal thema's op. Het is druk in Nederland en dus zoeken we de ruimte, omhoog of omlaag. Projecten als Y Towers en De Zalmhaven (foto 3) zijn niet alleen groot en hoog maar vroegen ook om onderscheidende uitvoeringstechnieken voor een goede, vlotte en veilige uitvoering. Naast grote hoogten bereikte ons beton ook grote diepten met een fl ink aantal onder- grondse parkeeroplossingen, waarbij de par- keergarages in Leiden en Jaarbeurs Utrecht niet te missen waren. We tunnelden ook fl ink wat af met onder meer de tunnel A2 Maastricht, 3 De hoogste woontoren van de Benelux, Zalmhaven I De hoogste woontoren van de Benelux, Zalmhaven I3 De hoogste woontoren van de Benelux, Zalmhaven I 19 VAKBL AD 3 2023 BV-3-2023_Betoniek_Vakblad_10_jaar_.indd 19BV-3-2023_Betoniek_Vakblad_10_jaar_.indd 19 16-10-23 08:5516-10-23 08:55 de spoortunnel Delft, de ombouw van de eer- ste Coentunnel (en de bouw van de tweede), de tunnel voor de Rijnlandroute (foto 4), de landtunnels voor Gaasperdammerweg en A13- A16 en recent de Maasdeltatunnel. Een bijzon- der aspect bij deze ondergrondse activiteiten waren ook de ontwikkelingen in de toepassing van onderwaterbeton, waar 'vezelversterkt' de norm is geworden. En over tunnels gesproken: het is erg indruk - wekkend om te zien hoe onze gietbouw tunnel- techniek in woning- en utiliteitsbouw zich gewoon continu blijft veranderen en verbete - ren. De ronde woontorens Twister en Tango zijn daar een sprekend voorbeeld van. Naast ? complete ? nieuwbouw vindt beton ook haar plek in steeds belangrijker wordende transfor - maties, zoals de Fenix loods in Rotterdam. Ook in de infrasector wordt voorzichtig de stap gezet naar hoogwaardig hergebruik en ombouw. Op, aan en boven het water konden we afgelo- pen tien jaar een aantal bijzondere uitvoe - ringsprestaties zien. De bijzonder fraaie brug- gen bij Lent, het standaardwerk over vrije voorbouwbruggen over het Amsterdam-Rijn- kanaal en ? op iets kleinere schaal ? mooie voorbeelden van de toepassing van UHSB en zelfs geprint beton. Niet onvermeld mag blij- ven dat we in deze periode ook werkten aan ? en schreven over ? een aantal grote nieuwe sluizen in Nederland en België. 4 De tunnel voor de Rijnlandroute. Foto: Comol5 Door te laten zien wat de kansen zijn en ook aandacht te besteden aan mogelijke valkuilen, draagt Betoniek bij aan misschien wel de belangrijkste uitdaging van deze tijd. 20 VAKBL AD 3 2023 BV-3-2023_Betoniek_Vakblad_10_jaar_.indd 20BV-3-2023_Betoniek_Vakblad_10_jaar_.indd 20 16-10-23 08:5516-10-23 08:55 EN VERDER Het zijn zo maar enkele thema's en projecten die de afgelopen tien jaar aandacht hebben gekregen. Ze vormen slechts een deel van het verhaal; Betoniek Vakblad is veel meer. Zo had- den we een vraag-en-antwoordrubriek, in samenwerking met VOBN (tegenwoordig Betonhuis). Opvallend was een serie over schoonbeton. Vier afleveringen uit die serie, met specifieke aandachtspunten voor bekistin- gen, zijn later zelfs gebundeld tot een Stubeco- rapport (A-08). Om maar aan te geven dat Betoniek Vakblad dienstdoet als naslagwerk. Ook op het gebied van onderwijs hebben we ons steentje bijgedragen. Zo is Betoniek de vaste plek waar het jaarlijkse examen Beton- technoloog van de Betonvereniging wordt besproken. Sinds kort besteden we ook aan- dacht aan de beste eindrapporten van de cursus Betontechnologisch adviseur. Los van onze artikelen op papier en online zijn we in 2021 ? midden in de coronatijd ? in samen - w erking met Betonhuis met een webinarserie gestart, waarin aandacht voor uiteenlopende onderwerpen op het gebied van betonuitvoe - ring. Met succes. Rond het verschijnen van dit nummer van Betoniek Vakblad vindt het 13e webinar plaats. Er is nog veel meer, te veel om te noemen in één enkel artikel. Voor een compleet beeld kunnen we niets anders doen dan verwijzen naar het rijke archief op www.betoniek.nl, waar alle kennis beschikbaar is. DE REDACTIE Bij de keuze en de beoordeling van alle genoemde onderwerpen is er uiteraard een belangrijke rol weggelegd voor de redactie. Hoewel een buitenstaander het zich wellicht lastig kan voorstellen, is er niets gezelligers dan een redactievergadering van Betoniek Vakblad. Waar we als redactie begonnen met aanmoedigingen als "Jullie halen nooit meer dan drie afleveringen" en "Nog meer cement - propaganda", bleek al snel dat Betoniek Vak - blad ? met haar redactie voorop ? een open platform is waar we samen bouwen. Steeds beginnen we met de vraag "Hoe maakt u het?". Vast openingspunt van elke vergadering is dan ook het stevig en functioneel roddelen over wat er in onze grijze wereld aan de hand is. Dat is ook een mooie kernkwaliteit, openheid over het vak en gewoon positief met elkaar delen wat er speelt, wat er lukt en ? vooral ? ook wat er niet lukt. Daarbij trekken we geen grenzen tussen partijen. Het vak, de uitvoeringstech- niek en het bouwmateriaal beton houden ons bij elkaar. De redactie heeft in tien jaar tijd een beperkt aantal wisselingen meegemaakt. Zo werd Jos Kronemeijer opgevolgd door Eelco van der Weij, RWS-ambassadeur Jan Mijnsbergen werd opgevolgd door Sonja Fennis en recent gaf Betoniek-nestor Peter de Vries zijn stokje over aan Przemek Spiesz. Samen met Henk Wapperom, Gert van der Wegen, Jan Remmits, Edwin Vermeulen, Coen Smets, Jacques Lins - sen en Hans Kooijman lukte het dit team om steeds weer verslag te doen van de actualiteit van onderscheidende uitvoeringstechniek.