auteurs ir. Joost Gulikers Rijkswaterstaat, ir. Edwin Vermeulen MBA Cement&BetonCentrum Toepassing van betonmengsel met minder CO 2-emissie kan ten koste gaan van levensduur Het spanningsveld tussen duurzaam- heid en levensduur De maatschappij verduurzaamt en dat heeft ook consequenties voor een bouwmateriaal als beton. EMVI-kortingen, BREEAM, een MPG-eis in het Bouwbesluit, het Betonakkoord en tal van andere initiatieven beogen een verlaging van het CO 2-profiel van beton te bevorderen. Dat is een goede zaak, omdat dit innovaties op het gebied van cement en beton stimuleert en bedrijven aanzet tot het nemen van CO 2-besparende maatregelen. Betonconstructies moeten echter decennialang meegaan en juist de lange en onderhoudsarme levensduur van beton is goed voor het milieu. Verduurzaming van beton mag dan ook niet ten koste gaan van de levensduur. Verlagen CO 2-profiel beton De CO 2-emissie van (ongewapend) beton wordt voor meer dan driekwart bepaald door het cement [1] en meer specifiek door het aandeel portland- cementklinker in het cement. Voor het verlagen van het CO 2-profiel van beton wordt dus al snel naar het cement geke- ken. Het CO 2-profiel kan worden verlaagd door een geheel ander bind- middel te gebruiken met een lager CO 2- profiel dan cement. Zeker voor con- structief beton zijn de alternatieven voor cement echter nog beperkt. Daarom blijven er maar twee opties over: of minder cement gebruiken of kiezen voor een cementsoort of bindmiddel met een lager gehalte aan portland- cementklinker. Soms kan dit worden gedaan zonder consequenties voor de kwaliteit van het beton of zelfs met verbetering van de betonkwaliteit. Wanneer bijvoorbeeld door optimalisa- tie van de korrelpakking de water-behoefte van het mengsel wordt verlaagd, kan het cementgehalte wor- den verlaagd zonder de water-cement- factor te verhogen. En als portlandce- ment wordt vervangen door een hoogovencement met voldoende klin- ker hoeft dat niet ten koste te gaan van de betonkwaliteit of kan de kwaliteit zelfs verhogen. Het verlagen van het CO 2-profiel van beton door de water-cementfactor te verhogen, of door te kiezen voor cement- en bindmiddelcombinaties met een zeer laag gehalte aan portland- cementklinker, gaat echter meestal wél ten koste van de betonkwaliteit. Vooral bij constructiedelen blootgesteld aan weer en wind zal dit consequenties hebben voor het onderhoud en de levensduur van het beton. In dit artikel zal als eerste worden ingegaan op de risico's van het toepassen van zeer lage klinkergehalten en vervolgens komen de gevolgen van het verhogen van de water-cementfactor aan bod. Klinkergehalte en levensduur Het CO 2-profiel van beton kan worden verlaagd door toepassing van een cement of bindmiddelcombinatie met een zeer laag gehalte aan portland- 18 VAKBLAD I 1 2018 00-BV1_1_Sustainability vd durability.indd 18 13-03-18 11:44 Milieukosten: MKI en MPG Er zijn verschillende manieren om de milieu- impact van beton te kwantificeren. Vaak wordt het effect uitgedrukt in milieukosten. Milieukosten materialen De milieukosten van een product worden bepaald door middel van een levenscyclusanalyse (LCA). Bij een LCA wordt voor elf milieueffecten de milieubelasting berekend vanaf de grondstof- winning en transport tot en met de afvalverwer- king en recycling. Per milieueffect zijn zogeheten schaduwprijzen bepaald, gebaseerd op de kosten die gemaakt zouden moeten worden om de milieueffecten te compenseren. Op deze wijze kunnen de milieukosten van een product, bijvoorbeeld 1 m 3 betonmortel of een beton-ele- ment, worden uitgedrukt in één getal, aangeduid als milieukostenindicator (MKI). Van de elf milieueffecten heeft bij beton de bijdrage aan het broeikaseffect, dus de uitstoot van CO 2, de grootste invloed op de MKI. De CO 2-emissie gerelateerd aan de productie van beton wordt voor meer dan driekwart bepaald door het cement. Vanzelfsprekend heeft de cementsoort dan ook een grote invloed op de MKI van beton. De milieukosten van portlandcement CEM I 52,5 R bedragen circa e 64,- per ton en die van hoogovencement CEM III/B circa e 26,- per ton. De milieukosten van 1 m 3 beton met 320 kg cement bedragen op basis van een CEM I circa e 24,- en op basis van een CEM III/B circa e 12,-. Milieukosten gebouwen Voor gebouwen kunnen de milieukosten van alle toegepaste materialen en installaties bij elkaar worden opgeteld en worden gedeeld door het vloeroppervlak en de beoogde levensduur. Het resultaat is de zogeheten MilieuPrestatie Gebou- wen of MPG. Sinds 2012 is het verplicht voor woningen en kantoren een dergelijke berekening te maken en vanaf 2018 stelt het Bouwbesluit ook een eis aan de hoogte van de MPG. Deze bereke- ning is ook een (bescheiden) onderdeel van het keurmerk voor de duurzaamheidsprestatie van nieuwbouwprojecten BREEAM-NL. Er worden punten toegekend op basis van een staffel die loopt tot een 60% lagere milieu- belasting ten opzichte van een referentie- schaduwprijs. De actuele referentiewaarden zijn (in e/m 2/jaar) 1,0 voor woningen, 1,1 voor kantoren en 0,9 voor industrie. Als we voor een kantoor uitgaan van 1 m 3 beton per 3,5 m 2 vloer- oppervlak en de voorgeschreven levensduur van 50 jaar, dan draagt het beton op basis van port- landcement e 0,14 per m 2 per jaar bij aan de MPG. In het geval van het beton op basis van hoogoven- cement is de bijdrage e 0,07 per m 2 per jaar. Milieukosten kunstwerken Voor kunstwerken kunnen duurzaamheid en milieukosten van aanbestedingen worden bere- kend en vergeleken met behulp van DuboCalc. Deze Duurzaam Bouwen Calculator is in opdracht van Rijkswaterstaat ontwikkeld om alle effecten van het materiaal- en energieverbruik van winning tot aan sloop- en hergebruikfase te bere- kenen. Als resultaat worden de effecten uitgedrukt in de MKI. Het doel van DuboCalc is significante milieuwinst te bereiken in het ont- werp en de uitvoering van GWW-werken. Potentiële opdrachtnemers kunnen met DuboCalc eenvoudig de milieukosten van ver- schillende ontwerp- en uitvoeringsvarianten ver- gelijken en op basis daarvan hun inschrijving mogelijk verbeteren. Meer over de beoordeling van milieuprestaties van beton op basis van MKI, BREEAM en Dubo- Calc staat in het artikel 'Milieuprestaties beton beoordeeld' in Betoniek 2017/3. Laag gehalte klinker Zowel voor gebouwen als voor kunstwerken is het uit oogpunt van milieukosten dus aantrek- kelijk te rekenen met een cementsoort met een laag gehalte aan portlandcementklinker (tabel 1). Tabel 1 Klinkergehalten portlandcement en hoogovencement volgens NEN-EN 197-1 klinker hoogovenslak CEM I95-100- CEM III/A 35-64 36-65 CEM III/B 20-34 66-80 CEM III/C 5-19 81-95 1 Betonnen barriers, foto: Haitsma 19 VAKBLAD I 1 2018 00-BV1_1_Sustainability vd durability.indd 19 13-03-18 11:44 cementklinker. We zijn in Nederland al wereldwijd koploper in het gebruik van CO 2-arme cementen. Omdat we het nog beter willen doen, bestaat het risico dat we hierbij gaan kijken naar bind-middelen met minder dan 25% klinker. Voor zeer specifieke toepassin - gen, zoals constructiedelen van massa- beton, kan dit vanwege de beperking van de warmteontwikkeling een ver - antwoorde keuze zijn. Maar voor de meeste constructies blootgesteld aan weer en wind is de toepassing van bindmiddelen met minder dan 25% klinker echter op de lange termijn onverstandig. Door toepassing van slak en vliegas is de structuur van de cementsteen relatief dicht. Hoewel dit een positieve invloed heeft op de weerstand tegen chloride- indringing, neemt echter ? vooral bij lage klinkergehalten door carbonatatie (zie kader 'Carbonatatie') ? de porosi - teit aan het oppervlak en daarmee de permeabiliteit sterk toe (fig. 2) [2]. Bij minder dan circa 25% klinker leidt dit juist tot een sterk verminderde weer - stand tegen onder andere chloride- indringing en vorst-dooiwisselingen. Voor aantasting door vorst in combina - tie met dooizouten ligt dit omslagpunt zelfs al bij circa 50% klinker. Om die reden wordt voor betonwegen ook geen hoogovencement CEM III/B toe - gepast, maar bijvoorbeeld wel een hoogoven-cement CEM III/A of een portland-vliegascement CEM II/B-V. Bij portlandcement neemt door carbo- natatie de porositeit juist iets af, waar- door het oppervlak dichter en harder wordt. Bij een nieuwe betonweg op basis van portlandcement wordt daarom vaak aanbevolen te wachten met het gebruik van dooizouten tot na een periode van droog weer (na een grondige nabehandeling) [3]. Het klinkergehalte waaronder er sprake is van een sterke toename in porositeit door carbonatatie ligt bij een bind- middel 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 [4, 5]. In figuur 2 lijkt bij een slakgehalte van 65 en 75% de porositeit van niet-gecar- bonateerd beton weer toe te nemen, terwijl er normaliter sprake is van een afname van de porositeit. De analyse- monsters voor niet-gecarbonateerd materiaal zijn echter genomen van de zone 3-20 mm onder het betonopper- vlak en daardoor vermoedelijk toch gedeeltelijk gecarbonateerd. Carbonatatie Carbonatatie is de reactie van CO 2 uit de lucht met vooral calciumhydroxide uit de cementsteen. Calciumhydroxide wordt hierbij omgezet in calcium- carbonaat (en water), met als gevolg een daling van de pH van het porie- water. Op termijn zal hierdoor ook ter hoogte van de wapening de pH dalen. Bij een pH van minder dan 10 is de passiveringslaag op het wapenings- staal, een dunne dichte huid van ijzerhydroxide, niet langer stabiel en kan, mits ook vocht en zuurstof aanwezig zijn, corrosie van de wapening optreden. Het carbonatatieproces en de invloed van de betonkwaliteit en de omgevingscondities op de snelheid waarmee carbonatatie plaatsvindt, wordt uitvoerig beschreven in Betoniek Standaard 16/24 'Carbonatatie onder de loep' (www.betoniek.nl). Daarin blijkt des te meer wat de invloed is van carbonatatie op de duurzaamheid van beton. De gedrukte versie van deze Betoniek Standaard 16/24 komt in mei 2018 uit. 9 11 13 15 17 19 0 25 45 55 65 75 capillaire porositeit [% v/v] slakgehalte van het cement [%] niet-gecarbonateerd gecarbonateerd 0 10 20 30 40 50 60 70 100% klinker wcf 0,45 aandeel grove pori ën [%] 35% klinker wcf 0,45 100% klinker wcf 0,55 35% klinker wcf 0,55 niet-gecarbonateerdgecarbonateerd 2 Invloed van carbonatatie op de porositeit [2] 3 Aandeel grove poriën (waarin water tot ?10 °C kan bevriezen) voor niet-gecarbonateerde en gecarbonateerde mortel 20 VAKBLAD I 1 2018 00-BV1_1_Sustainability vd durability.indd 20 13-03-18 11:44 De toenemende totale porositeit is niet de enige verklaring voor de afnemende vorstbestandheid bij afnemend klinker- gehalte. Niet alleen de totale porositeit neemt toe door carbonatatie, maar ook het aandeel grove poriën ? waarin water tot ?10 °C kan bevriezen ? neemt toe (fig. 3, gebaseerd op gegevens uit [2]). Het aandeel fijne poriën neemt af, maar die spelen een minder belangrijke rol bij vorst. Deze structuurverandering ontstaat doordat bij afnemend klinker- gehalte door carbonatatie meer CSH-gel wordt omgezet in een soort silicagel, die poreuzer van structuur is dan de oorspronkelijke CSH-gel. Bij hoge klinkergehalten wordt het aandeel grove poriën juist kleiner door carbona- tatie, maar zoals blijkt uit figuur 3 alleen bij lagere water-cementfactoren. De consequenties van het effect van carbonatatie op de vorstbestandheid zijn goed zichtbaar in figuur 4 [2]. Nabehandeling De toepassing van cement- en bind- middelcombinaties met een klinker- gehalte van minder dan 25% heeft naast consequenties voor de weerstand tegen diverse aantastingsmechanismen ook consequenties voor het bouwpro- ces: het beton moet veel langer worden nabehandeld omdat de hydratatiesnel- heid lager is. Bij temperaturen onder de 10 °C loopt deze nabehandelingsduur zelfs op tot meer dan twee weken. Een dergelijke lange duur kan risico's met zich meebrengen voor de in de praktijk realiseerbare kwaliteit van de nabehan- deling. Geen milieuwinst Het lijkt logisch om voor een project eisen te stellen aan de milieukosten van de toegepaste materialen en deze zodanig te stellen dat er een verlaging ten opzichte van de gangbare milieu - kosten wordt bereikt. Zeker bij constructief beton zal men dan echter al snel het klinkergehalte proberen te verlagen. Nog afgezien van de risico's voor de levensduur bij zeer lage klin - kergehalten, wordt hiermee echter lan- delijk gezien geen milieuwinst gereali- seerd. De regionaal geproduceerde slak en vliegas worden namelijk al vol - ledig ingezet in cement en beton, zodat er alleen sprake is van een ver - schuiving bij toepassing van uitzonder- lijk hoge slakgehalten in een specifiek project. Water-cementfactor en levensduur Behalve door het toepassen van een bindmiddel met een zeer laag gehalte aan portlandcementklinker kan het CO 2-profiel van beton worden verlaagd door het toepassen van minder cement en daarmee een hogere water-cement- factor. Permeabiliteit Het volume aan capillaire poriën in de cementsteen (porositeit) wordt vooral gestuurd door de water-cementfactor. Bij verlaging van de water-cementfactor wordt de cementsteen dichter doordat de hoeveelheid en de afmetingen van de capillaire poriën afnemen. Hierdoor daalt zowel de porositeit van het beton (waardoor de sterkte toeneemt) als de permeabiliteit. De permeabiliteit is de mate van doorlaatbaarheid van een materiaal voor vloeistoffen en/of gassen. Doordat er bij aantasting van beton altijd sprake is van transport van vloei- stoffen en/of gassen heeft de permeabi- liteit een grote invloed op de duur- zaamheid van beton. Daarom wordt voor beton dat in een agressieve omgeving wordt toegepast, een lage water-cementfactor voorgeschreven. Beton heeft altijd een minimale hoeveel- heid water nodig voor de verwerkbaar- heid. De waterbehoefte van een mengsel kan worden verlaagd door voor een gro - tere maximale korrel te kiezen, de korrel - opbouw te optimaliseren en vooral door toepassing van superplastificeerders. Maar er blijft een minimale hoeveelheid water nodig om het beton te kunnen verwerken. Bij dit gegeven watergehalte heeft verlaging van de milieukosten door verlaging van het cementgehalte direct consequenties voor de water-cementfac - tor en dus voor de permeabiliteit. scaling [kg/m 2] scaling [kg/m 2] 0 10 20 30 0 10 20 30 9,0 6,0 3,0 0,0 4,5 3,0 1,5 0,0 aantal vorst-dooiwisselingen aantal vorst-dooiwisselingen niet-gecarbonateerde zaagvlakken niet-gecarbonateerde zaagvlakken gecarbonateerde stortvlakken gecarbonateerde stortvlakken CEM I CEM III/B permeabiliteit [10 -14m/s] water-cementfactor 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 140 120 100 80 60 40 200 4 Scaling (aantasting betonoppervlak) als functie van het aantal vorst-dooiwisselingen (met dooizouten\ ) voor gecarbonateerde stortvlakken en niet-gecarbonateerde zaagvlakken. (\ Beton zonder luchtbelvormer; wcf = 0,50.) Na enkele vorst-dooicycli neemt bij gecarbonateerd beton o\ p basis van CEM III/B de scaling minder snel toe door het bereiken van diepergelegen niet-gecarbonateerd \ beton. Door voortgaande car - bonatatie presteert beton op basis van CEM I in de praktijk beter dan be\ ton op basis van CEM III/B 5 Relatie tussen water-cementfactor en permeabiliteit 21 VAKBLAD I 1 2018 00-BV1_1_Sustainability vd durability.indd 21 13-03-18 11:44 In figuur 5 wordt de relatie tussen de water-cementfactor en de permeabili- teit weergegeven [6]. Als we nu 10% cement willen besparen en uitgaan van een betonsamenstelling met 330 kg cement en 165 liter water per m 3 beton, dan stijgt de water-cementfactor van 0,50 naar 0,56. De permeabiliteit van het beton wordt hierdoor bijna tweemaal zo hoog! De hogere permeabiliteit heeft een negatief effect op de weerstand tegen carbonatatie, vorst-dooiwisselingen, sul- faten en chloride-indringing en dus op de levensduur van een beton - constructie. In het navolgende wordt ingegaan op de relatie tussen de water- cementfactor en enkele aantastings - mechanismen.Carbonatatie Een van de belangrijkste schademecha- nismen van beton is carbonatatie. De snelheid waarmee carbonatatie verloopt, is sterk afhankelijk van de poriestructuur en dus van de water-cementfactor. Ook wordt het sterk beïnvloed door de cementsoort en de nabehandeling. In figuur 6 (gebaseerd op carbonatatie- coëfficiënten gegeven in [7]) wordt de invloed van de water-cementfactor op de carbonatatie van beton op basis van portlandcement weergegeven. Zoals we eerder zagen is carbonatatie echter niet alleen een op zichzelf staand schademechanisme, maar heeft het ook invloed op onder andere de vorstbe- standheid en weerstand tegen chloride-indringing. Vorstbestandheid Bij vorstschade gaat het meestal om zogeheten scaling, aantasting van het betonoppervlak door vorst-dooiwisse- lingen, waarbij steeds een beetje cementsteen of mortel verdwijnt. Meestal blijft de aantasting beperkt tot maximaal enkele millimeters. Er kan echter onder zware omstandigheden ook meer dan 10 mm in relatief korte tijd verdwijnen, waarmee de dekking op de wapening en daarmee de levens- duur sterk wordt gereduceerd. Dooi- zouten versnellen scaling aanzienlijk, maar ook zonder dooizouten komt scaling voor. Zowel met als zonder dooizouten moet er voor vorstschade wel sprake zijn van verzadiging met water, veroorzaakt door bijvoorbeeld onvoldoende afschot of door smeltwater van een pak sneeuw. Naast de cementsoort en het al dan niet toepassen van een luchtbelvormer is de water-cementfactor een bepalende factor in de vorstbestandheid. De treks- terkte van het beton neemt toe met dalende water-cementfactor. Hierdoor kan het meer weerstand bieden tegen de bij bevriezing optredende spanningen. Daarnaast neemt de permeabiliteit af, waardoor het langer duurt voordat een kritische verzadiging wordt bereikt. In Scandinavische landen hebben ze veel meer dan bij ons te maken met vorst-dooiwisselingen en daarom heel veel onderzoek naar dit fenomeen gedaan. Hieruit blijkt dat de water- cementfactor niet alleen een sterke invloed op de mate van scaling heeft, maar ook op de mate van interne schade als gevolg van vorst-dooi- wisselingen (fig. 7 [8]). Bij interne schade gaat het vooral om inwendige scheurtjes. Om de in figuur 7 weer- gegeven relaties te bepalen, zijn in totaal 45 betonsamenstellingen onderzocht met de Zweedse slab-test. Het onderzoek is uitgevoerd met gedemineraliseerd water, dus zonder gebruik van dooizouten. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 10 20 3040 50 carbonatati ediepte [ mm] tijd [jar en] wcf 0,40 wcf 0,50 wcf 0,60 0 2 4 6 8 10 12 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 luchtg ehalte [% v/v] water-cem entfactor interne schade (%) 0 10 20 30 40 7 Relatie tussen luchtgehalte, water- cementfactor en interne schade (56 vorst-dooiwisselingen zonder dooizouten). De mate van interne schade is gemeten als afname van de snelheid van een ultrasone puls (gemeten aan de z ijkanten van de beton- tegels). Als cement is een CEM II/A-LL 42,5 R (portlandkalksteence- ment) gebruikt 6 Carbonatatiediepte als functie van de water- cementfactor voor beton op basis van een CEM I 52,5 R (carbonatatie- coëfficiënten gemeten onder laboratori- umomstandigheden) 22 VAKBLAD I 1 2018 00-BV1_1_Sustainability vd durability.indd 22 13-03-18 13:53 De (onzichtbare) interne schade (in het dekkingsgebied) als gevolg van vorst heeft zoals te verwachten ook een negatief effect op de weerstand tegen carbonatatie en indringing van chloriden [9], al lijkt het effect beperkt. Chloride-indringing Wapeningscorrosie ten gevolge van het indringen van chloriden afkomstig uit dooizouten of zeewater wordt algemeen beschouwd als de grootste bedreiging voor de levensduur van constructies in gewapend beton. In water opgeloste chloride-ionen dringen van buitenaf via capillaire opzuiging en diffusie in het beton en bij overschrijding van een kri - tisch chloridegehalte op de diepte van de wapening resulteert dit in depassive - ring van de wapening. De door inge - drongen chloriden geïnitieerde wape- ningscorrosie gaat vaak gepaard met lokale aantasting in de vorm van zoge - heten putcorrosie die wordt gekenmerkt door een hoge lokale corrosiesnelheid. Aangezien de corrosieproducten daarbij meestal goed oplosbaar zijn, kan de door chloriden geïnitieerde wapenings - corrosie al lange tijd plaatsvinden voor- dat het uitwendig zichtbaar wordt. De snelheid waarmee chloride-ionen in beton indringen, is sterk afhankelijk van de toegepaste cementsoort en de water-cementfactor (fig. 8). Enerzijds is dit een direct gevolg van de poriestruc - tuur (de beschikbare transportruimte), anderzijds speelt het vermogen van de cementsoort om ingedrongen chloride- ionen chemisch en fysisch te binden een belangrijke rol. Een complicerende fac - tor bij de vergelijking tussen cement - soorten is dat de chloridediffusiecoëffici- ent in de loop van de tijd geleidelijk kleiner wordt, maar dat de snelheid waarmee dat gebeurt sterk afhankelijk is van de cementsoort. Daarnaast heeft carbonatatie invloed op de weerstand tegen chloride-indringing (zie kader 'Carbonatatie en chloride-indringing'). Zowel ten aanzien van poriestructuur als bindingsvermogen verdienen cementsoorten met een hoog slak- of vliegasgehalte duidelijk de voorkeur. Naarmate het slak- of vliegasgehalte toeneemt, wordt het beton echter gevoeliger voor carbonatatie. Zeker bij onvoldoende zorg aan de nabe - handeling kan dit resulteren in de vor - Voorbeeld: N18 Voor de verbetering van de N18 tussen Varsseveld en Enschede is de volgende eis opgenomen in het Design&Construct-contract: "Voor groen beton geldt dat de opdrachtnemer door middel van Ontwerptool groen beton of gelijkwaardig, minimaal 20% CO 2-reductie dient aan te tonen, van grondstofwinning tot en met realisatie, ten opzichte van het referentiemengsel C28/35 CEM III met 50\ % gegranuleerde hoogovenslak, bij toepassing van groen beton." In de pr\ aktijk komt deze eis erop neer dat er hoogovencement CEM III/B zou moeten worden toe\ gepast in bijvoorbeeld geleidebarriers, terwijl dat uit oogpunt van de technische levensduur voor deze toepassing niet de beste keuze is (zie onder kopje 'Klinke\ rgehalte en levensduur'). Carbonatatie en chloride-indringing Slak en vliegas hebben door de dichte structuur van de cementsteen een p\ ositieve invloed op de weerstand tegen chloride-indringing, maar vooral bij hoge \ gehalten slak en vliegas neemt de porositeit en daarmee de permeabiliteit door carbona\ tatie sterk toe. Onder kritische omstandigheden, eerst gedurende 20 jaar relatief ho\ ge carbona - tatie buiten beschut en daarna door lekkage blootstelling aan chloriden,\ presteert hoogovencement (bij 50 mm dekking) nog altijd beduidend beter dan port\ landcement of portlandslakcement, maar de verschillen tussen 40, 50, 60 en 70% slak\ zijn klein [11]. De toenemende weerstand bij hogere slakgehalten van het niet-gecar\ bonateerde gedeelte compenseert in deze range (en carbonatatieduur) dus de toenemende car - bonatatiediepte en de hierin toenemende hoeveelheid grove poriën. Alh\ oewel niet onderzocht in [11] is het aannemelijk dat bij klinkergehalten van minder dan circa 25% de weerstand tegen chloriden voor de beschreven situatie weer afneemt. Deff [10 -12 m2/s] CEM I CEM II/B-V CEM III/B CEM V/A 10 8 6 4 2 0 0,40 0,45 0,55 ming van een poreuze laag aan het beton-oppervlak, die via capillaire opzuiging snel een grote hoeveelheid chloridehoudend water kan opnemen dat als buffervoorraad kan dienen gedurende perioden zonder chloride - belasting. 8 Chloridediffusie- coëfficiënt als functie van de cementsoort en water-cementfactor, bepaald na 26 weken zoutoplossing-droog- cycli aan betonprisma's (CEM I wcf 0,55 valt uit de schaal; de waarde is circa 140×10- 12) [10] 23 VAKBLAD I 1 2018 00-BV1_1_Sustainability vd durability.indd 23 13-03-18 11:44 9 Tijdens de bouw van de nieuwe Zeesluis bij IJmuiden, foto: Rijkswaterstaat / Gerrit Serné Conclusie Het sterkste milieuvoordeel van beton is zonder twijfel de zeer lange en onder- houdsarme levensduur. Per toepassing moet daarom zeer kritisch worden beoordeeld of CO 2-verlaging mogelijk en verantwoord is. Zeker voor beton in weer en wind geldt dat het doen van concessies aan de betonkwaliteit niet verstandig is omdat dit ten koste gaat Voorbeeld: Zeetoegang IJmond In het project Zeetoegang IJmond (figuur 9) bevordert Rijkswaterstaat met een aantal maatregelen de bouw van een duurzame nieuwe sluis ter vervanging van de Noordersluis. Het werk vindt plaats op basis van een DBFM-contract. In d\ e aanbe- steding wordt gestimuleerd dat de opdrachtnemer een veelheid aan maatreg\ elen zal toepassen, gericht op het terugdringen van de CO 2-uitstoot en de belasting van het milieu, zowel tijdens de aanleg als na ingebruikname van de nieuwe s\ luis. Bij de aanbesteding was duurzaamheid een van de EMVI-criteria en omvatte drie o\ nder- delen, namelijk de CO 2-prestatieladder, Social return en DuboCalc. Voor de CO 2- prestatieladder konden de inschrijvers maximaal 5% fictieve korting op d\ e inschrijf- prijs behalen. In het selectieproces trekt Rijkswaterstaat verder een fi\ ctief bedrag af, wanneer het aangeboden product een geringe milieubelasting (MKI) heeft\ . Om de milieudoelstellingen te bereiken, zal het consortium OpenIJ, waaraan de \ opdracht is gegund, bij de bouw gebruikmaken van duurzaam beton met een hoog percentage hoogovenslak. Daarnaast heeft OpenIJ het ontwerp geoptimaliseerd waardoo\ r wordt bespaard op de hoeveelheid benodigd beton. van de levensduur en dus leidt tot hogere milieukosten. Wanneer toch concessies aan de kwali- teit worden gedaan, omdat een korte ontwerplevensduur dat mogelijk maakt, moet worden bedacht dat de diverse aantastingsmechanismen elkaar kunnen versterken en dus niet los van elkaar kunnen worden beschouwd. Literatuur 1 Resultaten keurmerk Beton Bewust, VOBN, oktober 2016. 2 Utgenannt, P. , The influence of ageing on the salt-frost resistance of concrete, doctoral thesis, 2004. 3 Lamond, J.F. & Pielert, J. H., Signif- cance of tests and properties of con- cete & concrete-making materials, ASTM, 2006. 4 Wu, B. & Ye, G., Development of porosity of cement paste blended with supplementary cementitious materials after carbonation, Beijing, China, 2015. 5 Thiéry, M. e.a., Effect of Carbonation on the Microstructure and Moisture Properties of Cement based materials, Porto, Portugal, 2011. 6 Neville, A.M., Properties of concrete, Fourth and Final Edition, 2004. 7 Sanjuán, M.A., Piñeiro, A., and Rodríguez, O., Ground granulated blast furnace slag efficiency coefficient (k value) in concrete. Applications and limits, Materiales de Construc- cíon, Vol. 61, 2011. 8 Penttala, V. E., and Räsänen, V. J., Internal and surface damage of con- crete during freezing and thawing loads, ICCC, Durban, South Africa, 2003. 9 Vesikari, E., & Ferreira, M., Frost Deterioration Process and Interaction with Carbonation and Chloride Pene- tration ? Analysis and Modelling of Test Results, Technical Research Centre of Finland (VTT), 2011. 10 Polder, R.B., Nijland, T.G., and De Rooij, M.R., Experience with the dura- bility of blast furnace slag cement concrete with high slag content (CEM III/B) I in the Netherlands since the 1920's, TNO, 2013. 11 Holthuizen, P.E., Chloride ingress of carbonated blast furnace slag cement mortars, , Master Thesis TU Delft, 2016. 24 VAKBLAD I 1 2018 00-BV1_1_Sustainability vd durability.indd 24 13-03-18 11:44