Beton biedt bijzonder interessante architectonische mogelijkheden. Uiteraard is de kleur van het materiaal daarbij belangrijk. Zo willen architecten nog wel eens kiezen voor wit beton. Dat kan worden verkregen door het gebruik van wit portlandcement. Maar ook door toevoeging van hoogovenslak krijgt beton een lichte kleur (foto 1). Een van de mogelijke gevolgen daarvan is blauwkleuring. Gelukkig is die slechts tijdelijk van aard.
Beton biedt bijzonder interessante architectoni-
sche mogelijkheden. Uiteraard is de kleur van het
materiaal daarbij belangrijk. Zo willen architecten
nog wel eens kiezen voor wit beton. Dat kan wor-
den verkregen door het gebruik van wit portland-
cement. Maar ook door toevoeging van hoog-
ovenslak krijgt beton een lichte kleur (foto 1). Een
van de mogelijke gevolgen daarvan is blauwkleu-
ring. Gelukkig is die slechts tijdelijk van aard. B
etonwaren, betonmortel, voorge-
spannen beton of prefab beton.
Beton is op vele manieren in hokjes in
te delen. Een interessante groep wordt
gevormd door 'architectonisch beton'.
Daar waar beton vaak wordt ervaren als
grijs en grauw, zien we de afgelopen
decennia ook prachtige betonnen con-
structies en architectonische hoog-
standjes. Beton is bij uitstek een materi-
aal dat de architect de mogelijkheden
biedt zijn creatieve ideeën ook daad-
werkelijk te realiseren, onder meer
dankzij een enorme vormvrijheid.
Naast de vormgeving speelt ook het 1
Door toevoeging van
hoogovenslak krijgt
beton een lichte kleur
Blauw...?
Dat is pas groen!
Hoogovencement ondanks tijdelijke
blauwkleuring goed alternatief voor wit portlandcement
9 VAKBLAD I 2 2019
auteur ing. Peter de Vries FICT ENCI Beeldmateriaal Geelen Beton en Spanbeton Foto's genomen bij Geelen Beton in Wanssum door Peter de Vries
3. blauwkleuring.indd 9 01-07-19 11:01
uiterlijk, de kwaliteit van het betonop-
pervlak, een belangrijke rol bij de visu-
ele beleving. Beton is in de basis grijs
van kleur maar andere kleuren horen
zeker tot de mogelijkheden, zo ook wit
beton.
Wit beton
Een helder wit beton maak je niet met
het traditionele grijze portlandcement.
Portlandcement wordt vervaardigd uit
portlandcementklinker; een industrieel
vervaardigd halffabricaat, verkregen
door het gezamenlijk branden van kalk-
steen en silicium-, aluminium- en ijzer-
houdende grondstoffen. De portland-
cementklinker varieert in kleur van
licht- tot donkerbruin en zelfs tot zwart.
Door het malen wordt het bekende
grijze poeder verkregen.
Een cementproducent heeft echter
meerdere opties om het grijze cement
lichter en zelfs wit van kleur te maken.
Speciaal daarvoor is wit cement ontwik-
keld. Dit is een cement op basis van een
ijzervrije portlandcementklinker. Het
weglaten van de ijzercomponent heeft
wel gevolgen voor het productieproces.
De brandtemperatuur in de oven om de
juiste 'smelttemperatuur' te krijgen,
waarbij de noodzakelijke cementmine-ralen worden gevormd, ligt hoger dan
bij het branden van de traditionele
portlandcementklinker. Dat maakt het
'witte' cement niet alleen kostbaar maar
ook minder CO
2-vriendelijk.
Er bestaat echter nog een andere
mogelijkheid de grijze kleur van het
(portland)cement lichter te maken tot
vrijwel wit. Dat kan door de normale
grijze portlandcementklinker te men-
gen met hoogovenslak. Puur gemalen
hoogovenslak is spierwit van kleur maar
is op zich geen cement en, door zijn
langzame reactie met water, niet echt
bruikbaar in beton. De gemalen hoog-
ovenslak wordt normaliter geactiveerd
door het bijmengen met portlandce-
mentklinker, de basis voor een hoog-
ovencement. Afhankelijk van de
verhouding tussen de portlandcement- klinker en hoogovenslak kunnen we een
aantal cementsoorten benoemen. Deze
zijn in tabel 1 opgenomen.
De uiteindelijke kleur van het (hoog-
oven)cement wordt bepaald door de
verhouding portlandcementklinker/
hoogovenslak én de maalfijnheid. Hoe
meer hoogovenslak, des te minder
dominant de grijze kleur van de port-
landcementklinker. En hoe fijner een
cement wordt gemalen, des te lichter
wordt de kleur. Maar ook geldt dat een
(te) laag percentage portlandcement-
klinker ten koste gaat van de
sterkteontwikkeling.
De keuze voor een bepaald type
cement wordt voor een belangrijk deel
ook bepaald door de potentiële sterkte-
ontwikkeling van het cement. Speciaal
voor de prefab-betonindustrie is mid-
den jaren negentig door de cementin-
dustrie een 'snel' hoogovencement ont-
wikkeld, een CEM III/A 52,5 N. Een
cement met een gehalte hoogovenslak
van 55% en toch een sterkteontwikke-
ling die concurrerend is ten opzichte
van portlandcement. Door zijn enorme
fijnheid komt dit cement qua kleur
dicht in de buurt van wit portlandce-
ment (foto 2). Een ideaal cement voor
architectonisch beton.
Hoogovenslak
Maar zo ideaal wordt het toch niet altijd
ervaren. Als na voldoende verharding
de bekisting van het beton wordt ver-
wijderd en het beton is vervaardigd met
een cement op basis van hoogovenslak,
kleurt het oppervlak blauw. Dat is soms
schrikken voor architect/ontwerper die
een heel ander beeld voor ogen had.
Betonproducenten weten echter dat de
2
Op de voorgrond trap-
pen met wit cement,
daarachter een trap
met CEM III/A
10 VAKBLAD I
2 2019
Tabel 1 Aandeel klinker en slak in verschillende cementsoorten
aanduiding % portlandklinker % hoogovenslak
portlandcement, wit CEM I 1000
portlandcement CEM I 1000
portlandslakcement CEM II/A-S
CEM II/B-S 80 ? 94
65 ? 79 6 ? 20
21 ? 35
hoogovencement CEM III/A
CEM III/B
CEM III/C 35 ? 64
20 ? 34
5 ? 19 36 ? 65
66 ? 80
81 ? 95
3. blauwkleuring.indd 10 01-07-19 11:01
blauwverkleuring tijdelijk is en uiteinde-
lijk verdwijnt (foto 3a en 3b).
De oorzaak van de blauwverkleuring
ligt bij de belangrijkste grondstof voor
hoogovencement: de hoogovenslak.
Hoogovenslak is een bijproduct bij de
vervaardiging van ruwijzer in een hoog-
oven. Om precies te begrijpen wat de
blauwkleuring veroorzaakt, wordt eerst
iets uitgelegd over het productieproces
van ijzer.
Hoogovenproces
Het metaal ijzer (Fe) komt in de natuur
vrijwel uitsluitend voor in verbinding
met zuurstof (O), dus als ijzeroxide. Er
kunnen zich verschillende ijzeroxidevor-
men voordoen: FeO, Fe
2O3 en Fe 3O4.
Het ijzeroxide zit in de regel in ijzererts
en is verbonden met steenachtig mate-
riaal, het ganggesteente.
In een hoogoven wordt bij hoge tempe -
raturen, tot circa 1600 °C, het ijzer
vrijgemaakt uit het oxide: het
zogenoemde reduceren tot ijzer (Fe). Om
dit hoogovenproces optimaal te laten
verlopen, worden naast ijzererts (als
grondstof) en cokes (brandstof) ook toe -
slagstoffen ingezet als kalksteen, magne -
sium en bauxiet. In de (verticale) hoog -
oven zakt tijdens het smeltproces
langzaam een mengsel van vloeibaar ijzer
en de slaksmelt (dit is een mengsel van
het vloeibare ganggesteente, kalksteen,
magnesium en bauxiet) naar onderen in de hoogoven. Deze smelt wordt een aan
-
tal malen per dag afgetapt.
Het vloeibare ijzer en de vloeibare slak-
smelt lopen van onder uit de oven in
een goot waarin het door een zogehe-
ten 'skimmer' van elkaar wordt geschei-
den. Een skimmer is een tunnelvormige
constructie waar het zwaardere ijzer
doorheen gaat, terwijl de lichtere, op
het ijzer drijvende slaksmelt door het
dak van de tunnel wordt tegengehou-
den en gedwongen wordt af te vloeien
via een slakafvoergoot. Het ruwijzer ver-
volgt zijn weg naar de staalfabrieken
voor verdere bewerking. De vloeibare
slaksmelt wordt naar de granulatieput
geleid waar de slaksmelt door middel
van sproeiers met grote hoeveelheden
water wordt afgekoeld. Deze snelle
afkoeling wordt granuleren genoemd:
de hete slak stolt vrij snel. Het glasach-
tige stollingsproduct heeft een zandige,
korrelige verschijningsvorm en wordt
aangeduid als 'gegranuleerde hoog-
ovenslak' en ook wel als 'slakkenzand'.
De hoofdcomponenten in de glasach-
tige structuur van de hoogovenslak zijn
silicium, calcium, aluminium en magne-
sium, afkomstig vanuit het gangge-
steente, de kalksteen en de andere toe-
slagstoffen. Daarnaast bevat het
slakkenzand nog een zeer geringe hoe-
veelheid van de elementen ijzer, man-
gaan en zwavel. Het slakkenzand wordt vervolgens als grondstof afgevoerd naar
cementfabrieken voor de fabricage van
hoogovencement, een mengsel van
gemalen portlandcementklinker en
hoogovenslak.
Blauwverkleuring
In betonspecie komt het hoogovence-
ment in aanraking met water. Net als
een korreltje portlandcementklinker
reageert ook een korreltje hoogovenslak
met water, alleen dan veel langzamer.
Maar in een sterk alkalisch milieu, in de
nabijheid van portlandcementklinker
dus, reageert de hoogovenslak op een
voor de bouwpraktijk acceptabele snel-
heid. Er is sprake van een 'alkalische
activering'. Bij de reactie tussen een kor-
reltje hoogovenslak en water komen
naast de bekende hydratatieproducten
(calciumsilicaathydraat), de elementen
ijzer (Fe), mangaan (Mn) en zwavel (S)
vrij. Deze reageren tot de verbindingen
ijzersulfide (FeS) en mangaansulfide
(MnS). Beide verbindingen zijn blauw
en geven het beton, gemaakt met
hoogovencement, de zo karakteristieke,
blauwe kleur.
Verdwijning
Door inwerking van zuurstof uit de
lucht (oxidatie) reageren de verbindin-
gen ijzersulfide en mangaansulfide tot
respectievelijk ijzersulfaat (FeSO
4) en
mangaansulfaat (MnSO
4). Deze verbin-
dingen hebben geen blauwe kleur. Bij
3
Element met blauw-
kleuring (a) die naar
verloop van tijd ver-
dwijnt (b)
A B
11 VAKBLAD I 2 2019
3. blauwkleuring.indd 11 01-07-19 11:01
verdergaande oxidatie van ijzer- en
mangaansulfide naar ijzer- en man-
gaansulfaat verdwijnt de blauwe kleur
uit het betonoppervlak.
Blijft een vers betonoppervlak gedu-
rende langere tijd goed afgesloten van
de lucht, bijvoorbeeld in een stalen of
gecoate bekisting, dan is na ontkisten
de blauwe kleur goed zichtbaar. Hoe
langer de constructie in de kist is geble-
ven, hoe intenser de kleur zal zijn
(foto 4). Het cement heeft immers meer
tijd gehad om met water te reageren en
er hebben zich meer ijzer- en mangaan-
sulfiden gevormd. In het algemeen
geldt: hoe hoger de hydratatiegraad
(dat is de mate waarin het cement met
water heeft gereageerd), des te intenser
de blauwkleuring zal zijn wanneer zuur-
stof niet kan toetreden.
Een intense blauwkleuring geeft dus
aan dat de hydratatie van het cement
(de verharding van het beton) al goed
is gevorderd. Bovendien is de nabehan-
deling van de blauwgekleurde opper-
vlakken goed geweest, want als er van
buitenaf geen zuurstof bij kan komen, is
er ook geen sprake van uitdroging van
het betonoppervlak.
De blauwkleuring is ook intens wanneer
de bekisting door een vakantieperiode
pas na enkele weken wordt verwijderd.
De betreffende betonconstructie of het
betonelement zal nog wekenlang, tot soms wel maanden, een donkere en
afwijkende kleur vertonen ten opzichte
van omliggende delen of vergelijkbare
betonelementen die korter in de bekis-
ting hebben gezeten. Maar uiteindelijk
trekt de blauwverkleuring weg en krijgt
het beton zijn gewenste, lichte egale
uiterlijk.
Om onnodige discussie met de
opdrachtgever/architect over de, wel-
licht niet-verwachte, blauwverkleuring
te vermijden, is goede voorlichting op
zijn plaats. Daarnaast is het voor archi-
tectonisch of schoonbeton aan te beve-
len de bekisting te verwijderen op basis
van gelijke rijpheid. Zodoende zal het
beton niet onnodig lang in de bekisting
blijven staan. Aan de andere kant mag
het tegengaan van blauwkleuring nooit
aanleiding zijn voor het vroegtijdig
weghalen van de bekisting. Te vroeg
ontkisten betekent een slechte nabe-
handeling en dus een minder duurzame
oppervlaktehuid.
Dubbel duurzaam
Er is een belangrijke reden om voor de
toepassing van beton met een lichte
kleur te kiezen voor een CEM III/A 52,5
in plaats van voor een wit portlandce-
ment: de dubbele duurzaamheid.
Levensduur
Duurzaamheid is, in de context van
levensduur, het vermogen van een constructie(deel), om gedurende een
voldoende lange periode haar functies
te vervullen. Tijdens de gebruiksfase
wordt een betonconstructie blootge-
steld aan invloeden van buitenaf die het
beton en/of de wapening kunnen aan-
tasten. Het beton moet daar voldoende
weerstand tegen bieden. De keuze voor
de juiste cementsoort speelt hierbij een
belangrijke rol. De toepassing van een
cement op basis van minimaal 50%
hoogovenslak heeft hierbij duidelijke
voordelen ten opzichte van een puur
portlandcement; een betere bestand-
heid tegen indringing van chloriden en
daarmee het tegengaan van de corrosie
van wapening, een betere bestandheid
tegen aantasting door sulfaten en onge-
voeligheid voor de alkali-silicareactie
(ASR).
Milieu
Het begrip duurzaamheid heeft ook
vanuit milieuoogpunt de laatste jaren
een flitsende doorstart gemaakt. Politiek
gezien is het terugdringen van de CO
2-
uitstoot een van de belangrijkste the-
ma's. Ook de bouw heeft hiermee te
maken: Betonakkoord, Klimaattafels,
Klimaatenvelop; alles draait om het
terugdringen van de CO
2-uitstoot. Bij
de verwerking en productie van hoog-
ovenslak tot hoogovencement is de uit-
stoot van CO
2 beperkt. In de
combinatie van portlandcementklinker
en hoogovenslak zit een optimum
A B
4
Hoe langer de con-
structie in de kist of
mal is gebleven, hoe
intenser de kleur zal
zijn (a), maar ook hier
verdwijnt de blauw-
kleuring vanzelf (b)
12 VAKBLAD I 2 2019
3. blauwkleuring.indd 12 01-07-19 11:01
0
~900
~1100
~450 50%100%
gehalte aan portlandklinker [in%]
CO
2 eq [kg/t]
-50%
= CEM III/A 52,5 N SR
= CEM I 52,5 N
= wit CEM I 52,5 N
waarbij de eigenschappen als sterkte-
ontwikkeling en duurzaamheid nog
beide tot hun recht komen en waarbij
tevens voldaan wordt aan de steeds lui-
der klinkende vraag uit de markt naar
'groen' cement.
CEM III/A 52,5 N heeft wat je zou kun-
nen noemen een unique sellingpoint.
Een cement met een gelijkwaardige
sterkteontwikkeling aan portlandce-
ment, maar met een ongeveer 50%
lagere CO
2-uitstoot (fig. 5). Helemaal
uniek zou de ontwikkeling van hoog-
ovencement op basis van witte klinker
kunnen zijn, wellicht toekomstmuziek?
Duurzaam alternatief
Architecten en ontwerpers streven in
hun werk naar een unieke uitstraling.
Met een wit portlandcement kan dat
worden gerealiseerd. Maar er is ook een
mooi alternatief op basis van hoog-
ovenslak, een CEM III/A 52,5 N. Daarbij
kan het zijn dat je eerst wordt gecon-
fronteerd met een blauwe uitstraling,
waarvan we nu weten dat hiermee eigenlijk een 'groene uitstraling' wordt
bedoeld. Blauwkleuring van betonop-
pervlakken mag nooit aanleiding zijn
voor discussies op de bouwplaats. Vanuit
Aandachtspunten
? Ontkisten van elementen bij gelijke rijpheid geeft een
gelijke kleur.
? Om diep donkere blauwkleuring te voorkomen, moeten de elementen niet onnodig lang in de mallen blijven zitten.
? Extra vroeg ontkisten geeft wel een mooi licht oppervlak maar is niet bevorderlijk voor een goede kwaliteit van de
buitenhuid.
? Oplegblokken voor opslag op het tasveld kunnen lelijke blauwe vlekken geven, dus het liefst een zo klein mogelijk
contactoppervlak (foto 6).
? Om op het tasveld blauwkleuring als gevolg van plasjes regenwater (externe nabehandeling) te voorkomen, is het
beter om een element met het 'zichtvlak' naar onderen op
te slaan op het tasveld.
? Als de blauwkleuring na enkele dagen verdwenen is, komt het voor dat op het werk tijdens de bouwfase het betonop-
pervlak nog tegen schade wordt beschermd door het af te
dekken met folie of vilten dekens. Niet zelden komt het
voor dat na verwijdering van deze bescherming het beto-
noppervlak alsnog enige blauwkleuring vertoont.
? De blauwkleuring is niet altijd even egaal, maar vlekkerig. Dat komt omdat dan toch zuurstof bij het betonoppervlak
heeft kunnen komen door een lokaal niet-luchtdichte af-
sluiting van de mal.
esthetisch oogpunt is het de eerste tijd
misschien niet fraai, maar bedenk dat na
verloop van tijd de blauwe kleur volledig
verdwijnt met daarvoor in de plaats een
helder egaal betonoppervlak.
Literatuur
Betoniek 9/24 Blauwkleuring
5
In grijs staat voor grijsportlandcement,
blauw staat voor wit portlandcement.
6
Het verdient aanbeve-
ling om het contactop-
pervlak op het tasveld
zo klein mogelijk te
houden. Hier opgelost
met een kunststof
oplegmateriaal met
halve bollen
13 VAKBLAD I 2 2019
3. blauwkleuring.indd 13 01-07-19 11:01
Betonwaren, betonmortel, voorgespannen beton of prefab beton. Beton is op vele manieren in hokjes in te delen. Een interessante groep wordt gevormd door ‘architectonisch beton’. Daar waar beton vaak wordt ervaren als grijs en grauw, zien we de afgelopen decennia ook prachtige betonnen constructies en architectonische hoogstandjes. Beton is bij uitstek een materiaal dat de architect de mogelijkheden biedt zijn creatieve ideeën ook daadwerkelijk te realiseren, onder meer dankzij een enorme vormvrijheid. Naast de vormgeving speelt ook het uiterlijk, de kwaliteit van het betonoppervlak, een belangrijke rol bij de visuele beleving. Beton is in de basis grijs van kleur maar andere kleuren horen zeker tot de mogelijkheden, zo ook wit beton.
1 Door toevoeging van hoogovenslak krijgt beton een lichte kleur
Wit beton
Een helder wit beton maak je niet met het traditionele grijze portlandcement. Portlandcement wordt vervaardigd uit portlandcementklinker; een industrieel vervaardigd halffabricaat, verkregen door het gezamenlijk branden van kalksteen en silicium-, aluminium- en ijzerhoudende grondstoffen. De portlandcementklinker varieert in kleur van licht- tot donkerbruin en zelfs tot zwart. Door het malen wordt het bekende grijze poeder verkregen. Een cementproducent heeft echter meerdere opties om het grijze cement lichter en zelfs wit van kleur te maken. Speciaal daarvoor is wit cement ontwikkeld. Dit is een cement op basis van een ijzervrije portlandcementklinker. Het weglaten van de ijzercomponent heeft wel gevolgen voor het productieproces. De brandtemperatuur in de oven om de juiste ‘smelttemperatuur’ te krijgen, waarbij de noodzakelijke cementmineralen worden gevormd, ligt hoger dan bij het branden van de traditionele portlandcementklinker. Dat maakt het ‘witte’ cement niet alleen kostbaar maar ook minder CO2-vriendelijk.
Er bestaat echter nog een andere mogelijkheid de grijze kleur van het (portland)cement lichter te maken tot vrijwel wit. Dat kan door de normale grijze portlandcementklinker te mengen met hoogovenslak. Puur gemalen hoogovenslak is spierwit van kleur maar is op zich geen cement en, door zijn langzame reactie met water, niet echt bruikbaar in beton. De gemalen hoogovenslak wordt normaliter geactiveerd door het bijmengen met portlandcementklinker, de basis voor een hoogovencement. Afhankelijk van de verhouding tussen de portlandcementklinker en hoogovenslak kunnen we een aantal cementsoorten benoemen. Deze zijn in tabel 1 opgenomen.
De uiteindelijke kleur van het (hoogoven)cement wordt bepaald door de verhouding portlandcementklinker/ hoogovenslak én de maalfijnheid. Hoe meer hoogovenslak, des te minder dominant de grijze kleur van de portlandcementklinker. En hoe fijner een cement wordt gemalen, des te lichter wordt de kleur. Maar ook geldt dat een (te) laag percentage portlandcementklinker ten koste gaat van de sterkteontwikkeling.
De keuze voor een bepaald type cement wordt voor een belangrijk deel ook bepaald door de potentiële sterkteontwikkeling van het cement. Speciaal voor de prefab-betonindustrie is midden jaren negentig door de cementindustrie een ‘snel’ hoogovencement ontwikkeld, een CEM III/A 52,5 N. Een cement met een gehalte hoogovenslak van 55% en toch een sterkteontwikkeling die concurrerend is ten opzichte van portlandcement. Door zijn enorme fijnheid komt dit cement qua kleur dicht in de buurt van wit portlandcement (foto 2). Een ideaal cement voor architectonisch beton.
2 Op de voorgrond trappen met wit cement, daarachter een trap met CEM III/A
Hoogovenslak
Maar zo ideaal wordt het toch niet altijd ervaren. Als na voldoende verharding de bekisting van het beton wordt verwijderd en het beton is vervaardigd met een cement op basis van hoogovenslak, kleurt het oppervlak blauw. Dat is soms schrikken voor architect/ontwerper die een heel ander beeld voor ogen had. Betonproducenten weten echter dat de blauwverkleuring tijdelijk is en uiteindelijk verdwijnt (foto 3a en 3b).
3 Element met blauwkleuring (a) die naar verloop van tijd verdwijnt (b)
De oorzaak van de blauwverkleuring ligt bij de belangrijkste grondstof voor hoogovencement: de hoogovenslak. Hoogovenslak is een bijproduct bij de vervaardiging van ruwijzer in een hoogoven. Om precies te begrijpen wat de blauwkleuring veroorzaakt, wordt eerst iets uitgelegd over het productieproces van ijzer.
Hoogovenproces
Het metaal ijzer (Fe) komt in de natuur vrijwel uitsluitend voor in verbinding met zuurstof (O), dus als ijzeroxide. Er kunnen zich verschillende ijzeroxidevormen voordoen: FeO, Fe2O3 en Fe3O4. Het ijzeroxide zit in de regel in ijzererts en is verbonden met steenachtig materiaal, het ganggesteente. In een hoogoven wordt bij hoge temperaturen, tot circa 1600 °C, het ijzer vrijgemaakt uit het oxide: het zogenoemde reduceren tot ijzer (Fe). Om dit hoogovenproces optimaal te laten verlopen, worden naast ijzererts (als grondstof) en cokes (brandstof) ook toeslagstoffen ingezet als kalksteen, magnesium en bauxiet. In de (verticale) hoogoven zakt tijdens het smeltproces langzaam een mengsel van vloeibaar ijzer en de slaksmelt (dit is een mengsel van het vloeibare ganggesteente, kalksteen, magnesium en bauxiet) naar onderen in de hoogoven. Deze smelt wordt een aantal malen per dag afgetapt.
Het vloeibare ijzer en de vloeibare slaksmelt lopen van onder uit de oven in een goot waarin het door een zogeheten ‘skimmer’ van elkaar wordt gescheiden. Een skimmer is een tunnelvormige constructie waar het zwaardere ijzer doorheen gaat, terwijl de lichtere, op het ijzer drijvende slaksmelt door het dak van de tunnel wordt tegengehouden en gedwongen wordt af te vloeien via een slakafvoergoot. Het ruwijzer vervolgt zijn weg naar de staalfabrieken voor verdere bewerking. De vloeibare slaksmelt wordt naar de granulatieput geleid waar de slaksmelt door middel van sproeiers met grote hoeveelheden water wordt afgekoeld. Deze snelle afkoeling wordt granuleren genoemd: de hete slak stolt vrij snel. Het glasachtige stollingsproduct heeft een zandige, korrelige verschijningsvorm en wordt aangeduid als ‘gegranuleerde hoogovenslak’ en ook wel als ‘slakkenzand’.
De hoofdcomponenten in de glasachtige structuur van de hoogovenslak zijn silicium, calcium, aluminium en magnesium, afkomstig vanuit het ganggesteente, de kalksteen en de andere toeslagstoffen. Daarnaast bevat het slakkenzand nog een zeer geringe hoeveelheid van de elementen ijzer, mangaan en zwavel. Het slakkenzand wordt vervolgens als grondstof afgevoerd naar cementfabrieken voor de fabricage van hoogovencement, een mengsel van gemalen portlandcementklinker en hoogovenslak.
Tabel 1 Aandeel klinker en slak in verschillende cementsoorten
Blauwverkleuring
In betonspecie komt het hoogovencement in aanraking met water. Net als een korreltje portlandcementklinker reageert ook een korreltje hoogovenslak met water, alleen dan veel langzamer. Maar in een sterk alkalisch milieu, in de nabijheid van portlandcementklinker dus, reageert de hoogovenslak op een voor de bouwpraktijk acceptabele snelheid. Er is sprake van een ‘alkalische activering’. Bij de reactie tussen een korreltje hoogovenslak en water komen naast de bekende hydratatieproducten (calciumsilicaathydraat), de elementen ijzer (Fe), mangaan (Mn) en zwavel (S) vrij. Deze reageren tot de verbindingen ijzersulfide (FeS) en mangaansulfide (MnS). Beide verbindingen zijn blauw en geven het beton, gemaakt met hoogovencement, de zo karakteristieke, blauwe kleur.
Verdwijning
Door inwerking van zuurstof uit de lucht (oxidatie) reageren de verbindingen ijzersulfide en mangaansulfide tot respectievelijk ijzersulfaat (FeSO4) en mangaansulfaat (MnSO4). Deze verbindingen hebben geen blauwe kleur. Bij verdergaande oxidatie van ijzer- en mangaansulfide naar ijzer- en mangaansulfaat verdwijnt de blauwe kleur uit het betonoppervlak.
Blijft een vers betonoppervlak gedurende langere tijd goed afgesloten van de lucht, bijvoorbeeld in een stalen of gecoate bekisting, dan is na ontkisten de blauwe kleur goed zichtbaar. Hoe langer de constructie in de kist is gebleven, hoe intenser de kleur zal zijn (foto 4). Het cement heeft immers meer tijd gehad om met water te reageren en er hebben zich meer ijzer- en mangaansulfiden gevormd. In het algemeen geldt: hoe hoger de hydratatiegraad (dat is de mate waarin het cement met water heeft gereageerd), des te intenser de blauwkleuring zal zijn wanneer zuurstof niet kan toetreden.
Een intense blauwkleuring geeft dus aan dat de hydratatie van het cement (de verharding van het beton) al goed is gevorderd. Bovendien is de nabehandeling van de blauwgekleurde oppervlakken goed geweest, want als er van buitenaf geen zuurstof bij kan komen, is er ook geen sprake van uitdroging van het betonoppervlak. De blauwkleuring is ook intens wanneer de bekisting door een vakantieperiode pas na enkele weken wordt verwijderd. De betreffende betonconstructie of het betonelement zal nog wekenlang, tot soms wel maanden, een donkere en afwijkende kleur vertonen ten opzichte van omliggende delen of vergelijkbare betonelementen die korter in de bekisting hebben gezeten. Maar uiteindelijk trekt de blauwverkleuring weg en krijgt het beton zijn gewenste, lichte egale uiterlijk.
Om onnodige discussie met de opdrachtgever/architect over de, wellicht niet-verwachte, blauwverkleuring te vermijden, is goede voorlichting op zijn plaats. Daarnaast is het voor architectonisch of schoonbeton aan te bevelen de bekisting te verwijderen op basis van gelijke rijpheid. Zodoende zal het beton niet onnodig lang in de bekisting blijven staan. Aan de andere kant mag het tegengaan van blauwkleuring nooit aanleiding zijn voor het vroegtijdig weghalen van de bekisting. Te vroeg ontkisten betekent een slechte nabehandeling en dus een minder duurzame oppervlaktehuid.
4 Hoe langer de constructie in de kist of mal is gebleven, hoe intenser de kleur zal zijn (a), maar ook hier verdwijnt de blauwkleuring vanzelf (b)
Dubbel duurzaam
Er is een belangrijke reden om voor de toepassing van beton met een lichte kleur te kiezen voor een CEM III/A 52,5 in plaats van voor een wit portlandcement: de dubbele duurzaamheid.
Levensduur
Duurzaamheid is, in de context van levensduur, het vermogen van een constructie(deel), om gedurende een voldoende lange periode haar functies te vervullen. Tijdens de gebruiksfase wordt een betonconstructie blootgesteld aan invloeden van buitenaf die het beton en/of de wapening kunnen aantasten. Het beton moet daar voldoende weerstand tegen bieden. De keuze voor de juiste cementsoort speelt hierbij een belangrijke rol. De toepassing van een cement op basis van minimaal 50% hoogovenslak heeft hierbij duidelijke voordelen ten opzichte van een puur portlandcement; een betere bestandheid tegen indringing van chloriden en daarmee het tegengaan van de corrosie van wapening, een betere bestandheid tegen aantasting door sulfaten en ongevoeligheid voor de alkali-silicareactie (ASR).
Milieu
Het begrip duurzaamheid heeft ook vanuit milieuoogpunt de laatste jaren een flitsende doorstart gemaakt. Politiek gezien is het terugdringen van de CO2- uitstoot een van de belangrijkste thema’s. Ook de bouw heeft hiermee te maken: Betonakkoord, Klimaattafels, Klimaatenvelop; alles draait om het terugdringen van de CO2-uitstoot. Bij de verwerking en productie van hoogovenslak tot hoogovencement is de uitstoot van CO2 beperkt. In de combinatie van portlandcementklinker en hoogovenslak zit een optimum waarbij de eigenschappen als sterkteontwikkeling en duurzaamheid nog beide tot hun recht komen en waarbij tevens voldaan wordt aan de steeds luider klinkende vraag uit de markt naar ‘groen’ cement. CEM III/A 52,5 N heeft wat je zou kunnen noemen een unique sellingpoint. Een cement met een gelijkwaardige sterkteontwikkeling aan portlandcement, maar met een ongeveer 50% lagere CO2-uitstoot (fig. 5). Helemaal uniek zou de ontwikkeling van hoogovencement op basis van witte klinker kunnen zijn, wellicht toekomstmuziek?
Duurzaam alternatief
Architecten en ontwerpers streven in hun werk naar een unieke uitstraling. Met een wit portlandcement kan dat worden gerealiseerd. Maar er is ook een mooi alternatief op basis van hoogovenslak, een CEM III/A 52,5 N. Daarbij kan het zijn dat je eerst wordt geconfronteerd met een blauwe uitstraling, waarvan we nu weten dat hiermee eigenlijk een ‘groene uitstraling’ wordt bedoeld. Blauwkleuring van betonoppervlakken mag nooit aanleiding zijn voor discussies op de bouwplaats. Vanuit esthetisch oogpunt is het de eerste tijd misschien niet fraai, maar bedenk dat na verloop van tijd de blauwe kleur volledig verdwijnt met daarvoor in de plaats een helder egaal betonoppervlak.
6 Het verdient aanbeveling om het contactoppervlak op het tasveld zo klein mogelijk te houden. Hier opgelost met een kunststof oplegmateriaal met halve bollen
Aandachtspunten
- Ontkisten van elementen bij gelijke rijpheid geeft een gelijke kleur;
- Om diep donkere blauwkleuring te voorkomen, moeten de elementen niet onnodig lang in de mallen blijven zitten;
- Extra vroeg ontkisten geeft wel een mooi licht oppervlak maar is niet bevorderlijk voor een goede kwaliteit van de buitenhuid;
- Oplegblokken voor opslag op het tasveld kunnen lelijke blauwe vlekken geven, dus het liefst een zo klein mogelijk contactoppervlak (foto 6);
- Om op het tasveld blauwkleuring als gevolg van plasjes regenwater (externe nabehandeling) te voorkomen, is het beter om een element met het ‘zichtvlak’ naar onderen op te slaan op het tasveld;
- Als de blauwkleuring na enkele dagen verdwenen is, komt het voor dat op het werk tijdens de bouwfase het betonoppervlak nog tegen schade wordt beschermd door het af te dekken met folie of vilten dekens. Niet zelden komt het voor dat na verwijdering van deze bescherming het betonoppervlak alsnog enige blauwkleuring vertoont;
- De blauwkleuring is niet altijd even egaal, maar vlekkerig. Dat komt omdat dan toch zuurstof bij het betonoppervlak heeft kunnen komen door een lokaal niet-luchtdichte afsluiting van de mal.
Reacties