Een maandelijkse uitgave van deNederlandse Cementindusrieredactie-adresHerengracht 507 Amsterdamtelefoon 020-238531AluminiumcementGewone en ongewone bindmiddelenElk handboek betontechnologie bevat een op-somming van de bindmiddelen die in betonkunnen worden gebruikt. Steevast wordt daarbijeen onderscheid gemaakt tussen normale ce-menten en speciale cementen. Verreweg hetleeuwedeel van alle gebruikte cementen bestaatuit produkten op basis van portlandcement-klinker. Die kunnen we dan de gewone cemen-ten noemen. Tot deze groep behoren portland-cement (ook wit portlandcement) en hoogoven-cement, maar ook in Nederland minder ge-bruikelijke soorten als ijzerportlandcement entrasportlandcement. Deze cementen bezittenalle hun eigen karakter. Groter dan de onder-linge verschillen zijn echter de fundamenteleovereenkomsten. Deze overeenkOmsten be-treffen vooral de min of meer geleidelijke sterk-te-ontwikkeling waarbij na zeer lange tijd deeindsterkte wordt bereikt en het chemischgedrag Van het eindprodukt. Als kenmerk voordit laatste geldt de vrije kalk die in normaalbeton staal tegen roesten beschermt.Andere bindmiddelen in beton worden slechtsbij uitzondering gebruikt. Dit kunnen we deongewone cementen noemen. De belangrijksteen ook meest bekende is aluminiumcement.Waarom is aluminiumcement een speciaalcement?In de eerste plaats door de aard van de grond-stoffen en de bereiding. Behalve kalksteen (ookde voornaamste grondstof voor portlandklinker)1oktober 1976heeft men bauxiet nodig. Dit is een delfstof dieminder algemeen voorkomt dan kalksteen.Kenmerkend voor het fabricageproces is hettezamen smelten van de grondstoffen. DeFranse benaming luidt dan ook 'ciment fondu',wat letterlijk gesmolten cement betekent.Duitsers spreken van 'Tonerdeschmelzzement',letterlijk gesmolten klei cement. Bauxiet is nl.een kleisoort met een zeer hoog aluminium-gehalte.Belangrijker dan de verschillen in bereidingzijn echter de verschillen in eigenschappentussen aluminiumcement en de 'gewone'cementen.· Een sterk punt van aluminiumcement is dehoge beginsterkte. Na een normaal bindingsver-loop van enkele uren wordt in een etmaal vrij-wel de eindsterkte bereikt. Daarbij zijn de sterk-ten hoger (bij gelijke water-cementfactor) danbij het gebruik van andere cementen.· De totale hydratatiewarmte komt, parallel metde sterkte-ontwikkeling, ook in korte tijd vrij.Hiermee moet bij de toepassing terdege reke-ning worden gehouden.· Het chemisch karakter wordt niet bepaalddoor vrije kalk maar door het minder alkalischealuminiumhydroxyde dat tijdens de reactiewordt gevormd.· Door een kristallijne omzetting binnen de ce-mentsteen kan de sterkte aanzienlijk terug-lopen.Het is juist deze laatste eigenschap die in Enge-land tot een bouwschandaal van enorme om-vang heeft geleid. Daarbij is zoveel stof opge-worpen dat het juiste zicht op het probleemvoor menigeen wordt belemmerd. Daarmeewordt echter geen recht gedaan aan de plaatsdie aluminiumcement op grond van zijn eigen-schappen toekomt.Sterkteverlies van aluminiumcementbetonHet verschijnsel is al tientallen jaren bekend.De mate van teruglopen van de sterkte is afhan-kelijk van diverse factoren.De meest bekende hiervan is de temperatuur.Bij buitentemperaturen in een koude klimaat-zone :is er weinig gevaar te duchten, maar detemperaturen van ons gematigd klimaat zijn alvoldoende voor de omzetting.Daarnaast speelt de vochtigheid een rol. In eenzeer droge omgeving valt het allemaal nog welmee; in een 'normaal' milieu is echter al gauwvoldoende vocht aanwezig.De meest onderschatte invloed is echter dewater-cementfactor. Hetsterkteverlies :is groternaarmate de wcf hoger is. Bij hoge cementge-haltes van bijv. 400 kg per rn", blijft de wcf be-perkt tot 0,4 à 0,5 en het sterkteverlies blijft danook beperkt. Veel gegevens van alumlnlumce-mentfabrikanten, onder meer uit Frankrijk,waren ook gebaseerd op dergelijke cementrijkemengsels. Op grond van deze gegevens heeftmen in sommige kringen nog geruime tijdgeloofd dat het met de schade wel los zoulopen. We hebben echter al gezien dataluminiumcementbeton indrukwekkend hogebeginsterkten ontwikkelt bij relatief hoge wct.Men heeft daarvan in Engeland gebruik ge-maakt voor het fabriceren Van betonelementen(dikwijls voorgespannen) met zeer lage cement-gehaltes (tot 240kg/m3) en een wcf van bijv.0,7. Dit leverde bevredigende beginsterktes op,maar ook een ontstellend sterkteverlies op2langere termijn onder normale gebruiks-omstandigheden.Men schat dat in Groot Brittannië in zo'n 25 à50 duizend gebouwen dergelijke elementenzijn verwerkt. De inventarisatie is overigensnog niet compleet. De schade varieert vanslopen tot het aanbrengen van beveiligendevoorzieningen.Wat leren we hieruit?Uit deze kostbare les heeft men in Engeland in-middels wel zijn conclusie getrokken: alumi-niumcement is niet geschikt voor constructie-betononder normale omstandigheden. In Duits-land is aluminiumcernent voor constructievedoeleinden al geruime tijd niet toegestaan.In Frankrijk, de bakermat van alurnlnlumce-ment, heeft men de toepassing onderworpenaan beperkende bepalingen, zoals een wcf vanmaximaal 0,4. Dit leidt echter tot zeer hoge ce-mentgehaltes en bij de toch al hoge prijs vanhet cement bepaald niet tot concurrerende be-tonprijzen. Er is al met al geen reden het inNederland al jarenlang gehuldigd standpuntte wijzigen:Aluminiumcement is een 'ongewoon' cementmet kenmerkende eigenschappen. De toepas-sing dient beperkt te blijven tot speciale geval-len waarbij de gunstige eigenschappen tot hunrecht kunnen komen. De mogelijke risico's die-nen daarbij met kennis van zaken te worden af-gewogen.Metselen van een vuurvaste ovenbekledingfoto's: Enci - MaastrichtWaarvoor is aluminiumcement wel geschikt?De zeer hoge beginsterkte maakt aluminium-cement nog steeds een aantrekkelijk materiaalvoor spoedreparaties of tijdelijke voorzieningenwaarbij de lange-duursterkte er minder op aankomt. Toch valt ook in dergelijke gevallen hetgebruik van snelverhardend portlandcement(klasse B of C) te overwegen. Naast de hogeprijs kan de aanwezigheid van aluminiumce-ment op de bouwplaats door misverstanden weleens vervelende gevolgen hebben. Mengingmet normale cementen leidt nl. tot storing inbinding en verharding met meestal kwalijkegevolgen.Merkwaardigerwijs geeft deze storing toch weerde mogelijkheid van een bijzondere toepassing.Toevoegen van kleine hoeveelheden aluminium-cement aan portlandcement (of omgekeerd,maar dat is veel duurder) leidt tot zeer snellebinding, maar ook tot lagere eindsterkte. Het isaltijd noodzakelijk eerst voorproeven te doenmet het ter plaatse aanwezige cement. Doorzijn grote gevoeligheid is de methode weinigaantrekkelijk.De snelle warmte-ontwikkeling kan gunstig zijnin extreem koude omstandigheden. Een treffendvoorbeeld is het bouwen van zuidpoolbases. Desterke warmte-ontwikkeling voorkomt bevriezentijdens het verharden. Bovendien hoeft bij deblijvend lage temperatuur geen sterkteverlieste worden gevreesd.Tenslotte de belangrijkste toepassing op eengebied waar aluminiumcement zijn sporenruimschoots heeft verdiend: vuurvast materiaal.Het zou te ver voeren om hier over detailsvan dit zeer specialistische onderwerp uit te3weiden. Het komt er op neer dat bij tempera-turen boven 700°C, waar normaal beton al nietveel meer heeft in te brengen,een ander soortbinding gaat optreden, de keramische binding.Daarbij smelten bestanddelen van cement entoeslag samen op dezelfde wijze waarop dit ge-beurt in aardewerk en porselein. Het sterkte-verloop is dan ook sterk afhankelijk van hetsoort toeslagmateriaal; ook de aluminiumce-menten verschillen onderling nogal wat.Het gewone aluminiumcement is zwartgrijs ofzeer donkerbruin (de kleur wordt bepaald doorde hoeveelheid en de bindingsvorm van hetaanwezige ijzer). Dit cement kan temperaturentot ca. 1600 °C weerstaan. Het zeer kostbare,witte aluminiumcement kan, in combinatiemet het juiste toeslagmateriaal, gebruiktworden tot ca. 1800 °C.Literatuur'Cementchemie voor de bouwwereld', W. Czer-nln, uitg. Ned. Cementindustrie, Amsterdam,1968'High alurnlna cements and concretes', T. D.Robson, Wiley & Sons, New Vork, 1962'High alumina cement concrete', A. Nevllle,The Construction Press, Lancaster,