TOELICHTING OP RTD 1034, 'LEIDR A AD BEOORDELING NIEUWE BETONMENGSELS' Leidraad voor beoordeling geschiktheid innovatief beton 1 Test-Levvel-blocs, gemaakt uit o.a. gerecycled beton op de afsluitdijk. Bron Rijkswaterstaat BETROKKEN PARTIJEN RTD 1034 Opdrachtgever / initiatiefnemer: Rijkswaterstaat, Penny Pipilikaki en Sonja Fennis Rapporteur: SGS INTRON, Gert van der Wegen en Adviesbureau ir. J.G. Hageman, Sander van der Vossen 22 VAKBL AD 3 2023 Auteur Gert van der Wegen, SGS INTRON ? Penny Pipilikaki, Rijkswaterstaat Leidraad voor beoordeling geschiktheid innovatief beton.indd 22Leidraad voor beoordeling geschiktheid innovatief beton.indd 22 16-10-23 08:5816-10-23 08:58 O m de circulariteit van beton te bevorde- ren en de CO 2-emissie er van te verlagen, vinden veel innovaties plaats in de betonsector. Voorbeelden hier van zijn de ont- wikkeling en toepassing van nieuwe recycling- technieken, nieuwe cementsoorten en alkalisch geactiveerde bindmiddelen (geopolymeer- beton), maar ook het gebruik van doorgaande sterkteontwikkeling waardoor met een lager cementgehalte kan worden volstaan. Beton- normen bieden maar weinig ruimte voor dit soort innovaties. In het gunstigste geval staat een algemeen artikel in de norm waarin wordt gesteld dat gelijkwaardigheid aan toegestane betonmengsels en/of geschiktheid voor de betreff ende toepassing moet worden aange- toond. Maar in veel gevallen is dan niet aange- geven hoe dat moet worden gedaan. De aard en diepgang van een beoordeling van een innovatief betonmengsel zijn afhankelijk van de samenstelling en de beoogde toepassing RICHTLIJNEN ONTWERP KUNSTWERKEN In de Richtlijnen Ontwerp Kunstwerken (ROK, [1]) van Rijkswaterstaat, waarin aanvullende eisen op de vigerende normen zijn gesteld, is ook ruimte ingebouwd om innovaties mogelijk te maken (gelijkwaardigheidsprincipe/aanto- nen geschiktheid). Maar ook hier is niet aange- geven hoe die gelijkwaardigheid/geschiktheid moet worden aangetoond. Zowel voor de partij die een innovatie wil toepassen, als voor Rijks- waterstaat die een dergelijk voorstel wil toet- sen op gelijkwaardigheid/geschiktheid, is een transparante leidraad hier voor van groot belang. Daarom is leidraad RTD 1034, 'Lei- draad beoordeling nieuwe betonmengsels' [2] opgesteld. Uitgangspunt in dit 'Rijkswaterstaat TOEPASSINGSGEBIED In de leidraad wordt onder een innovatief betonmengsel verstaan: ? Een mengsel waar van de samenstelling niet voldoet aan één of meer eisen in NEN-EN 206 + NEN 8005, inclusief de onderliggende normen voor grondstoff en, en de aanvul- lende eisen in hoofdstuk 6 van RTD 1001 (ROK [1]). ? Een mengsel dat wel, vanwege de samen- stelling en/of het gedrag, als beton kan worden gekwalifi ceerd. Met de procedure in de leidraad worden de betontechnologische eigenschappen, con- structieve eigenschappen en technische duur- zaamheid (levensduur) beoordeeld. Tevens wordt aangegeven hoe het risico op onbekende aantastings- of degradatiemechanismen kan worden beheerst. Een voorwaarde voor de toepassing van een innovatief betonmengsel in constructies van Rijkswaterstaat, en ook voor het gebruik van de leidraad, is dat minimaal wordt voldaan aan Technology Readiness Level (TRL) 6 [3]. Dat wil zeggen dat de relevante eigenschappen van het betonmengsel getest zijn en aantoon- baar voldoen voor de beoogde toepassing. Pas dan kan er, bijvoorbeeld in de aangewezen experimenteerruimte van een project, worden doorgegaan met toepassing van het mengsel (in combinatie met monitoring). In de leidraad is verondersteld dat het innova- tieve betonmengsel wordt toegepast met gangbare wapening en/of voorspanning. Wapening die buiten het toepassingsgebied van Eurocode 2 valt, zoals basaltwapening, koolstofvezelwapening of staalvezels, valt buiten de scope van de leidraad. A specten die ook buiten de scope van de leidraad vallen, maar wel relevant zijn bij de beoordeling van de geschiktheid van een inno- vatief mengsel, zijn onder meer: milieuaspec- ten en MKI-berekening, circulariteit/herge- bruik en beschikbaarheid en kosten van benodigde grondstof(fen). Hoewel milieu- aspecten en circulariteit/hergebruik niet in de leidraad zijn behandeld, moet uiteraard wel worden voldaan aan de daar voor geldende wet- en regelgeving (Besluit Bodemkwaliteit [4]) en aan de eisen die op deze aspecten door Rijkswaterstaat worden gesteld in RTD 1033 [5]. CROW-CUR Richtlijn 2 [6] kan worden gebruikt om na te gaan of bij een nieuwe Betonnormen zijn gebaseerd op langdurige praktijkervaringen 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 beoordelen. Daarmee moet meer ruimte ontstaan voor innovaties. Technisch Document' is dat zowel de construc- tieve veiligheid als de technische levensduur van de constructie in combinatie met het bijbe- horende onderhoud, tijdens de levensduur moeten zijn gewaarborgd. OPZET LEIDR A AD De aard en diepgang van een beoordeling van een innovatief betonmengsel zijn in grote mate afhankelijk van de samenstelling van het mengsel, maar ook van de beoogde toepas- sing. Voor ongewapende betonproducten met een betonmengsel dat slechts beperkt ver- schilt van traditioneel beton, hoeft minder te worden aangetoond en beoordeeld dan bij- voorbeeld voor een brugdek uitgevoerd in geo- polymeerbeton. De nieuwe leidraad is bedoeld als hulpmiddel om vast te stellen welke aspec- ten in de beoordeling aan bod moeten komen en hoe geschiktheid kan worden aangetoond. De leidraad geeft een overzicht van eigen- schappen die relevant kunnen zijn, maar niet bij elke eigenschap zijn de bepalingsmethode en geldende eis aangegeven. De reden is dat niet altijd een bepalingsmethode en/of eis voorhanden is in de regelgeving of literatuur. Wel is voor die gevallen een algemene proce- dure gegeven waarmee de beoordeling kan plaatsvinden. Hoewel bij het opstellen van de leidraad geprobeerd is een compleet overzicht te geven van eigenschappen die relevant kunnen zijn, moet bij een innovatief mengsel altijd worden nagegaan of eigenschappen die niet zijn genoemd in de leidraad moeten worden onderzocht. Daarom is het belangrijk om bij een beoordeling voldoende expertise te betrekken van zowel de innovator/producent als van de afnemer/opdrachtgever. Dit kan bij- voorbeeld ook in de vorm van een commissie van deskundigen, zoals ook wordt gedaan bij het betoninnovatieloket van de CROW. 23 VAKBL AD 3 2023 Leidraad voor beoordeling geschiktheid innovatief beton.indd 23Leidraad voor beoordeling geschiktheid innovatief beton.indd 23 16-10-23 08:5816-10-23 08:58 grondstof in beton ('1e leven') ook de grond- stoffen die ontstaan door recycling van dat beton, op een verantwoorde wijze weer kunnen worden toegepast in beton in een volgende levenscyclus ('2e leven'). BEOORDELINGSPROCEDURE De procedure voor het beoordelen van innova- tieve betonmengsels bestaat uit de volgende stappen (fig. 2): Stap 1. In ventariseren van de beoogde toepassing(en) Stap 2. Be schrijven van de betonsamen - s telling Stap 3. Beoor deling geschiktheid alter - na tieve grondstoffen (indien van toepassing) Stap 4. V aststellen van bijzonderheden met betrekking tot de uitvoering Stap 5. Bepalen w elke eigenschappen ('wat') moeten worden beoordeeld en op welke wijze dat moet gebeuren ('hoe') Stap 6. Beoor delen/aantonen van de geschiktheid In de leidraad worden deze zes stappen uitge - breid beschreven. In dit artikel zullen we stap 3 en 5 nader beschouwen. Na het doorlopen van de stappen blijkt of een betonsamenstelling wel of niet geschikt is voor de beoogde toepassing(en). Bij geschiktheid kunnen aanvullende en/of afwijkende regels ten opzichte van Eurocode 2 en aanverwante normen nodig zijn. Daarnaast kan een afbake - ning van het toepassingsgebied nodig zijn. Stap 3: Beoor deling geschiktheid alternatieve grondstoffen Als er sprake is van een alternatieve grond- stof, dat wil zeggen een grondstof die valt buit en NEN-EN 206 + NEN 8005 en de onder - gelegen normen, moeten aanvullend de vol- gende gegevens worden vastgelegd en beoor deeld: ? Eenduidige definitie door het specificeren van de herkomst en kenmerkende bewer - kingsprocessen. ? K arakterisering van de alternatieve grond- stof, waarbij de eigenschappen worden bepaald zoals opgenomen in tabel 1 voor bindmiddel, vulstof en toeslagmateriaal. ? Spr eiding in kwaliteit van de alternatieve grondstof door van een serie (ten minste vijf) onafhankelijke monsters enkele ken- merkende eigenschappen (bijvoorbeeld XRF, Q-XRD en/of dichtheid) te bepalen. In tabel 2 is voor een deel van de eigenschappen uit tabel 1 aangegeven welk criterium kan wor - den aangehouden voor een eerste beoordeling v an de geschiktheid van een alternatieve grond - stof voor toepassing in beton. Als een criterium afk omstig is uit een norm of ander document, is dat met een voetnoot aangegeven. De overige criteria zijn richtwaarden die alleen in de lei - draad zijn genoemd als signaalwaarden voor nader onder zoek naar een eigenschap. Voor sommige eigenschappen zijn geen crite - ria gegeven, maar levert het gemeten resultaat in samenhang met de andere gemeten eigen- schappen wel inzicht op en kan op basis daar - van worden bepaald of nader onderzoek nodig is. Net als tabel 1, heeft tabel 2 uitsluitend betrekking op alternatieve bindmiddelen, vulstoffen en toeslagmaterialen. Als van een nieuw bindmiddel of vulstof bepaalde mineralogische bestanddelen niet kunnen worden geïdentificeerd of het expan- siegedrag in beton onbekend is, moet nader onderzoek plaatsvinden met een expansie - proef bij 40 °C, zoals beschreven in bijlage C BEOOGDE TOEPA SSING - in welk mili eu? - welke eigen schappen/prestaties relevant? - hoe kritisch is de toepassing? BETONSAME NSTELLING- verschill en met beton volgens NEN-EN 206 + NEN 8005? - alternatieve grondsto ffen? BEOORDELING GESCH IKTHEID ALTERNATIEVE GRONDSTOFFEN VASTST ELLEN BIJZONDERHEDEN M.B.T. UITVOERING BETON: WAT AANTONEN? - relevante eige nschappen - be oordeling van risico op onbek ende degradatie-/aantastingsmechani smen HOE AANTONEN? - gedocumenteerde informatie - aanvullend onderzoek BEOORDELEN GESCH IKTHEID - be oordelingscriteria vaststellen - eis en in bestaande regelgeving - experts opinion GESCH IKT, zo nodig met: - beperkin g toepassingsgebied - afwijk ende/aanvullende regels op bestaande regelgeving NIET GESCHIKT o f geschiktheid (nog) niet aangetoond gedocume nteerde informatie : wetenschappelijke literatuur ervaringen resu ltaten u it onderzoek aanvullend onderzoek volgens : (inter)nationale normen richtlijnen nieuwe testmethoden Stap 2 Stap 3 Stap 5 Stap 6 Stap 4 Stap 1 2 Stappenplan beoordeling innovatief betonmengsel 24 VAKBL AD 3 2023 Leidraad voor beoordeling geschiktheid innovatief beton.indd 24Leidraad voor beoordeling geschiktheid innovatief beton.indd 24 16-10-23 08:5816-10-23 08:58 van de leidraad. De expansie moet na drie maanden geringer zijn dan 0,04% of geringer dan die van het referentiemengsel. Als de alternatieve grondstof voldoet aan de eisen gesteld in tabel 2 van de leidraad (tabel 2 in dit artikel) en de beoordeling geen aanleiding geeft om specifieke aspecten nader te onderzoe- ken, is de geschiktheid van deze alternatieve g rondstof voor toepassing in innovatief beton in principe aangetoond. Dan kan de verdere beoor - deling van het innovatieve beton volgens stap 5 plaa tsvinden. Stap 5: V aststellen relevante eigenschappen beton en bepalingsmethoden De betoneigenschappen die moeten worden beoordeeld (in figuur 2: ' Wat aantonen?'), zijn afhankelijk van de betonsamenstelling en van de beoogde toepassing. Daarbij wordt in de leidraad onderscheid gemaakt tussen drie groepen van betoneigenschappen: 1 ba siseigenschappen, die altijd moeten wor - den beoordeeld; 2 ei genschappen en prestaties, die alleen moeten worden beoordeeld als een alterna- tieve grondstof wordt toegepast; 3 s pecifieke eigenschappen, die moeten wor - den beoordeeld afhankelijk van de beoogde toepassing(en). De gedachte achter het onderscheid is dat bij een nieuw betonmengsel altijd bepaalde basiseigenschappen (punt 1) bekend moeten zijn en beoordeeld moeten worden, ongeacht de betonsamenstelling en ongeacht de beoogde toepassing. Bij gebruik van alterna- tieve grondstoffen moeten aanvullend meer eigenschappen en prestaties worden onder - zocht (punt 2), omdat de samenstelling dan verder af staat van beton met 'bekende' grond- stoffen en daardoor het verschil in gedrag ook groter kan zijn. Tot slot zijn er diverse speci- fieke eigenschappen (punt 3) die niet voor elke toepassing relevant zijn en daarom niet altijd beoordeeld hoeven te worden. Bij een tunnel is bijvoorbeeld het brandgedrag relevant, terwijl dit bij een brugdek geen rol speelt. Een ander voorbeeld is dat niet altijd sprake hoeft te zijn van een belasting door chloriden, zodat het bij- behorende aantastingsmechanisme niet altijd beoordeeld hoeft te worden. In tabel 3 is een overzicht gegeven van eigen- schappen, waarbij voor elke eigenschap is aan- gegeven in welke groep deze is ingedeeld. Voor de basiseigenschappen is uitgegaan van Tabel 1 Ei genschappen en bepalingsmethoden voor karakterisering alternatieve grondstoffen EIGENSCHAP BINDMIDDEL VULSTOF TOESL AG­ MATERIA ALBEPALINGSMETHODE (CA = CUR A ANBEVELING) Elementsamenstelling ? ? XRF (uitgebreid) Mineralogische samenstelling ? ?? Q-XRD (Rietveld) Chloride-, Sulfaat- en Na 2Oeq-gehalte ? ?? NEN-EN 196-2 NEN-EN 1744-1 Gloeiverlies ? ?? NEN-EN 196-2 TOC ? ? NEN-EN 13639 Dichtheid ? ?? NEN-EN 196-6 NEN-EN 1097-6 Waterabsorptie ? NEN-EN 1097-6 Korrelsterkte ? NEN-EN 1097-11 Fijnheid (specifiek oppervlak) ? ? NEN-EN 196-6 Hydratatiewarmte ? ? NEN-EN 196-8 Druk- en treksterkte-ontwikkeling ? ? NEN-EN 196-1 Activiteitenindex ? NEN-EN 450-1 Bindtijd ? ?? NEN-EN 196-3 NEN-EN 1744-6 Vormhoudendheid: Chatelier Autoclaaf Beton ? ? ? ?? NEN-EN 196-3 ASTM C151 CA 89: CPT test Korrelverdeling ? NEN-EN 933-1 Sterk zwellende bestanddelen ? NEN-EN 933-9 Korrelsterkte (L A-waarde) ? NEN-EN 1097-2 Alkali-silicareactie ? ? CA 89 Tabel 2 Cr iteria voor alternatief bindmiddel, vulstof of toeslagmateriaal EIGENSCHAP (EENHEID) BINDMIDDEL VULSTOF TOESL AG­ MATERIA ALOPMERKING Elementsamenstelling (%)