Soms worden betonsoorten toegepast met extreem lage klinkergehaltes. Een extreem laag klinkergehalte, minder dan 25%, blijkt beton gevoelig te maken voor schade, met name in omgevingen waarin het beton is blootgesteld aan vocht of vorst- en dooiwisselingen. Om die reden wordt voor NEN 8005 bij bepaalde milieuklassen een minimum klinkergehalte voorgesteld.

In antwoord op diverse aantastingen van civiele betonconstructies in combinatie met mosaangroei, is in 2015 door Rijkswaterstaat, ProRail, enkele grote GWW-aannemers en de beton- en cementindustrie gestart met een gezamenlijk technisch onderzoek. Uit dat onderzoek bleek dat er een duidelijke relatie bestaat tussen de porositeit van het betonoppervlak, de mosaangroei en de aantasting. De bevindingen zijn opgenomen in het CROWrapport ‘Verkennend onderzoek naar betonaantasting in combinatie met mosaangroei’ [1] dat in oktober 2018 verscheen. In dit rapport wordt onder meer aanbevolen terughoudend te zijn met de keuze voor mengsels met extreem lage klinkergehaltes (<25%). De reden die wordt genoemd is dat beton door carbonatatie poreuzer wordt, een proces dat sterker wordt naarmate het klinkergehalte daalt. Hierdoor ontstaat een lage weerstand tegen vorst/dooiwisselingen.

Door toepassing van slak en vliegas wordt de structuur van cementsteen relatief dicht in vergelijking met portlandcement. Hoewel dit een positieve invloed heeft op de weerstand tegen chloride-indringing, zorgt carbonatatie vooral bij lage klinkergehalten voor een sterke toename in de porositeit aan het oppervlak en daarmee ook in de permeabiliteit (fig. 2). Bij minder dan circa 25% klinker (in combinatie met slak) leidt dit tot een sterk verminderde weerstand tegen onder andere chlorideindringing en vorst-dooiwisselingen. Deze grens ligt bij een bindmiddel met vliegas overigens een stuk hoger dan bij een bindmiddel met slak. Bij vliegas ligt dit percentage niet bij circa 25% klinker maar bij circa 60% klinker ofwel 40% vliegas [3, 4]. De toenemende totale porositeit is niet de enige verklaring voor de afnemende vorstbestandheid bij een afnemend klinkergehalte. Carbonatatie zorgt niet alleen voor een toename in de totale porositeit, maar een toename van het aandeel grove poriën (fig. 3). In deze poriën kan water tot –10 °C bevriezen. Het aandeel fi jne poriën neemt af, maar die spelen een minder belangrijke rol bij vorst. Deze structuurverandering ontstaat doordat door carbonatatie meer CSH-gel wordt omgezet in een soort silicagel (door de geringere buff er aan calciumhydroxide), die poreuzer van structuur is dan de oorspronkelijke CSH-gel. Bij hoge klinkergehalten wordt het aandeel grove poriën juist kleiner door carbonatatie, maar zoals blijkt uit fi guur 4 alleen bij lagere water-cementfactoren