O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB eto nte ch n o l o g i ecement 1999 3 77Aan het ontwerp van een beton-samenstelling worden eisengesteld ten aanzien van sterkte,duurzaamheid en verwerkbaar-heid. Duurzaamheidseisen aanbeton komen voort uit de vereistelevensduur van de constructie,eventueel in combinatie metonderhoudseisen. Daarbij speeltde omgeving van het beton eenbelangrijke rol.S c h a d e m e c h a n i s m e nEr zijn diverse aantastingsmecha-nismen die kunnen leiden totverkorting van de levensduur.Schade als gevolg van wapenings-corrosie is daarvan wel de be-langrijkste. Voordat wapenings-corrosie optreedt moet eerst depassivering van de wapeningworden doorbroken. Dat gebeurtals het chloridegehalte bij dewapening tot boven een kritischewaarde stijgt of doordat het betontot bij de wapening carbonateert.Dit is de intitiatiefase. Of daarnacorrosie van de wapening zal op-treden, waardoor schade kan ont-staan(depropagatiefase),hangtafvan de aanwezigheid van water enzuurstof.Andereaantastingsmechanismenzijn aantasting door sulfaten enalkali-silicareactie (ASR).Decementkeusbe?nvloedtdekansop het optreden van bepaalde aan-tastingsmechanismen. Vaak geldtdat de duurzaamheid van betontoeneemt met het slakgehalte vanhet toegepaste cement. Ander-zijds zal een hoger slakgehalteleiden tot een langzamere sterkte-ontwikkeling en een lagere be-ginsterkte. Met CEM III/A 52,5(slakgehalte 57%) is een cementontwikkelddatquasterkte-ontwik-keling in veel gevallen een goedalternatief is voor CEM I 52,5 [1].Bij het onderzoek naar de duur-zaamheid van beton vervaardigdmet CEM III/A 52,5 [2] is als refe-rentie gebruik gemaakt van betonvervaardigd met CEM I 52,5. Hetonderzoek heeft zich toegespitstop de initiatiefase voor wat betreftchloride- en carbonatatie-ge?ni-tieerde corrosie en op aantastingdoor sulfaten en ASR.C h l o r i d e p e n e t r a t i eChloride-ge?nitieerde corrosie kanonder bepaalde omstandighedenoptreden wanneer het chloridege-halte nabij de wapening een kriti-sche waarde overschrijdt. Voor deduurzaamheid van beton in zee-water en bij gebruik van chloride-houdende dooizouten zal deweerstand van beton tegen chlo-ridepenetratie van groot belangzijn.Voor het bepalen van de chloride-penetratie zijn per cement driebetonkubussen met een ouder-dom van 100 dagen aan ??n zaag-vlak blootgesteld aan een 3,5 o/oo(mm) NaCl-oplossing. Na circa 9maanden expositie zijn chloride-profielen loodrecht op het exposi-tievlak bepaald.Bij beton met CEM III/A 52,5neemt het chloridegehalte veelsterker af met de afstand tot hetexpositievlak dan bij beton metCEM I 52,5 (fig. 1). Hieruit blijktdat de snelheid waarmee chloridehet beton binnendringt voorbeton vervaardigd met het hoog-ovencement aanmerkelijk lager isdan voor beton vervaardigd methet portlandcement. De bereken-de effectieve chloridediffusieco-?ffici?nt voor beton vervaardigdmetCEMIII/A52,5(3,510-12 m2/s)is dan ook drie keer zo klein alsde berekende effectieve chloride-diffusieco?ffici?nt voor betonvervaardigd met CEM I 52,5 (10,610-12 m2/s), waardoor de initiatie-fase langer duurt. Met betrekkingtot chloride-ge?nitieerde corrosiezal de duurzaamheid van beton-constructies bij gelijke construc-tie en betonsamenstelling, daar-om hoger zijn bij gebruik vanhoogovencement 52,5.Duurzaamheidvan beton metCEM III/A 52,5dr. J.H.M. Visser, TNO Bouwing. I. Dekker, ENCI NVIn de loop van 1996 heeft ENCI een nieuw hoogoven-cement op de markt ge?ntroduceerd. Dit hoogovencement52,5 (CEM III/A 52,5) is ontwikkeld om beton te makenwaarbij de goede duurzaamheid van hoogovencement-beton gecombineerd wordt met de snelle sterkteontwik-keling van beton met portlandcementen. TNO Bouwheeft verschillende duurzaamheidsaspecten van betonvervaardigd met CEM III/A 52,5*)onderzocht.1 | Chlorideprofielen*) Het beschreven onderzoek is uitgevoerd in het kader van het clusterproject PRINDUCEB (PRoces- en product-INnovatie gericht op DUurzame productie en toepassing van CEment en Beton). Dit is een samenwerkingsprojectvan TNO, ENCI en MEBIN, waaraan subsidie wordt verleend door het Ministerie van Economische Zaken.O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB eto nte ch n o l o g i ecement 1999 378S u l f a a t b e s t a n d h e i dReacties tussen cement en sul-faten in bijvoorbeeld grondwateren rioleringen kunnen leidentot expansieve verbindingen diescheurvormingtotgevolgkunnenhebben. Hierdoor neemt de duur-zaamheid af. Het al dan nietoptreden van expansieve verbin-dingen en scheurvorming wordtmede bepaald door het gebruiktecement.CEM III/A 52,5 valt formeel nietin de klasse cementen met eenhoge bestandheid tegen sulfaat-aantasting volgens NEN 3550.Daarvoor is een minimum slak-gehalte van 65% vereist, terwijlhet hoogovencement 52,5 circa57% slak bevat. Niettemin zalvanwege dit slakgehalte de sul-faatbestandheid veel beter zijndan voor portlandcementen.Om de sulfaatbestandheid tetoetsen is onderzoek uitgevoerddoor mortelprisma's vanaf eenouderdom van 21 dagen een jaarlang te exposeren in een sulfaat-oplossing (16 g/l SO42-). De leng-teverandering van de prisma's iseen jaar lang gemeten ten op-zichte van de lengteveranderingin demi-water (fig. 2).Na een jaar expositie is de gemid-delde zwelling van de mortelbalk-jes vervaardigd met CEM III/A52,5 0,1 o/oo en de balkjes verto-nen geen waarneembare scheur-vorming. De gemiddelde zwellingvan de mortelbalkjes vervaardigdmet CEM I 52,5 bedraagt na eenjaar expositie 43,2 o/oo en de balk-jes vertonen uitgebreide scheur-vorming. De duurzaamheid vanmet hoogovencement 52,5 ver-vaardigd beton zal dan ook beterzijnineensulfaathoudendmilieudan die van beton met portland-cement 52,5.A S R - b e s t a n d h e i dReacties tussen alkali?n in hetporiewater en silicaten van hettoeslagmateriaal kunnen leidentot een expansieve ASR-gel diescheurvorming tot gevolg kanhebben. Het gebruikte cementbepaalt de concentratie van alka-li?n in het poriewater bij aanvangen het gemak waarmee alkali?nvan buiten het beton indringen.CUR-Aanbeveling 38 [3] stelt on-der meer dat aangenomen magworden dat schadelijk ASR inbeton niet zal optreden bij ge-bruik van hoogovencement dateen slakgehalte van meer dan50% (m/m) en een alkaligehaltevan ten hoogste 1,1% (m/m)Na2O-equivalent bezit. CEM III/A52,5 heeft een slakgehalte vancirca 57% (m/m) en een Na2O-equivalent van maximaal 0,8%(m/m). Daarom kan geconclu-deerd worden dat het risico vanschade door ASR in beton ver-vaardigd met hoogovencement52,5 verwaarloosd kan worden,ongeacht het toegepaste toeslag-materiaal.C a r b o n a t a t i eOnder bepaalde omstandighedenkan door carbonatatie ge?nitieer-decorrosieplaatsvinden,wanneerhet carbonatatiefront ter hoogtevan de wapening ligt. De carbo-natatiesnelheid is onder meerafhankelijk van het gebruiktecement.Het onderzoek naar carbonatatieis uitgevoerd door beton met eenwatercementfactor van 0,55 opeen ouderdom van 28 dagen teconditioneren bij 65% relatievevochtigheid, 20?C en een CO2-gehalte van 0,04% (V/V). De car-bonatatiediepte is een jaar langgemeten.Na ??n jaar expositie is de carbo-natatiediepte in beton vervaar-digd met CEM III/A 52,5, binnende variatie in de data, gelijk aandie van beton vervaardigd metCEM I 52,5 (fig. 3). Voor gelijkebetonsamenstellingenenconstruc-tie is ten aanzien van de initiatie-periode de wapening in beton ver-vaardigd met hoogovencement52,5 net zo goed beschermd tegencarbonatatie-ge?nitieerde corro-sie als in beton vervaardigd metportlandcement 52,5.T o e p a s s i n g e nDe beschreven onderzoeksresul-taten geven een beeld van deinvloed van CEM III/A 52,5 op deduurzaamheid van beton. Dat de2 | Gemiddelde zwelling insulfaat ten opzichte vanzwelling in demi-water3 | Gemiddelde carbonata-tiediepte als functie van deexpositietijd. Gearceerdgebied: 95% betrouwbaar-heidsinterval op basis vantrendlijnenO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB eto nte ch n o l o g i ecement 1999 3 79cementkeusinvloedheeftopduur-zaamheid,endathoogovencementop een aantal punten heel goedscoort, is wel bekend. Voor eendeel is dit terug te vinden in deregelgeving, bijvoorbeeld voorsulfaataantasting en ASR. Vaakworden op basis van ervaringduurzaamheidsaspecten meege-nomen bij de cementkeus, bij-voorbeeldhoogovencementwordttoegepast in milieus waar gevaarvoor chloride-ge?nitieerde corro-sie bestaat.Het duurzaamheidsprofiel vanCEM III/A 52,5 is in een aantalmilieus interessant, zoals in eenmaritiem milieu, waar chloride-ge?nitieerde corrosie een gevaaris. De initiatieperiode wordt be-paald door de snelheid waarmeechloriden tot bij de wapeningkunnen doordringen. De hogeweerstand tegen indringing vanchloriden verlengt de intitiatie-periode aanmerkelijk en verkleintdaardoor de kans op corrosie. Ofcorrosie optreedt, hangt af van debeschikbaarheid van zuurstof enwater bij de wapening. Dit aspectis in het onderzoek niet meege-nomen.Een andere toepassing voor CEMIII/A 52,5 is beton dat in aan-raking komt met dooizouten(geluidsschermen,voertuigkerin-gen, tunnelsegmenten). Bij dezetoepassing spelen meerdere aan-tastingsmechanismen een rol.Het gevaar voor chloride-ge?ni-tieerde corrosie is aanwezig.Dooizouten vormen ook een bronvan alkali?n die aanleiding kun-nen geven tot ASR bij gebruik vantoeslagmateriaal dat daarvoorgevoelig is. Het hoogovencement52,5 maakt de kans hierop echterverwaarloosbaar klein. Maar erbestaat bij dergelijke toepassin-gen altijd gevaar voor vorst-dooi-zoutaantasting. Omdat er geentestmethodebestaatdieeengoedevoorspellende waarde heeft voorde invloed van de cementkeus opdevorst-dooizoutbestandheidvanbeton, kan hierover op basis vanlaboratoriumonderzoek geen uit-sluitselwordengegeven.Uitgaan-de van de ervaring met cementenmeteensoortgelijkslakgehalteenvan ori?nterend laboratorium-onderzoek, wordt veronderstelddat de vorst-dooizoutbestandheidgoed is.Een derde voorbeeld zijn onder-grondse toepassingen in sulfaat-houdende grond. Zoals gezegdvoldoet het CEM III/A 52,5 nietaan de definitie HS (hoog sulfaat-bestand), maar het scoorde goedin het onderzoek. Sommige bui-tenlandse voorschriften defini?-ren naast cementen met een hogesulfaatbestandheidookcementenmet `moderate sulphate resistan-ce'. Een dergelijke indeling zourecht kunnen doen aan de presta-tie van het cement op dit gebied.CEM III/A 52,5 is tamelijk nieuw,dus de mate van waardering vande duurzaamheidskarakteristiekmoet nog blijken. Aan de anderekant is er inmiddels zo'n 140 000ton verwerkt in allerlei toepassin-gen: heipalen (foto 4), tunnelseg-menten, brugliggers, kabelkokers,elementenvoorkadeconstructies.Bij een aantal van deze toepassin-gen heeft de duurzaamheid zekereendoorslaggevendeinvloedgehadop de keus voor CEM III/A 52,5.C o n c l u s i eBij gelijke betonsamenstellingenen voor gelijke betonconstructiesontworpen en vervaardigd con-form de geldende Nederlandsenormen is de duurzaamheid vanbeton vervaardigd met CEM III/A52,5 voor wat betreft chloride-penetratie en sulfaatbestandheidbeter en voor wat betreft carbona-tatiesnelheid gelijkwaardig aanbeton vervaardigd met CEM I52,5. Op grond van de eisen aanhet cement volgens CUR-Aanbe-veling 38 is het risico van schadedoor ASR in beton vervaardigdmet CEM III/A 52,5 te verwaar-lozen. sL i t e r a t u u r1. Dekker, I. en R.Albers, Eennieuw hoogovencement voorde betonproductenindustrie.Cement 1996, nr. 12.2. Visser, J.H.M. enW.M.M.Heijnen, Duurzaam-heid van Hoogovencement52,5. TNO-Rapport 98-BT-R0720/02, 1998.3. CUR-Aanbeveling 38: Maat-regelen om schade aan betondoor de alkali-silicareactie(ASR) te voorkomen. CURGouda, 19954 | Heipalen gemaakt methoogovencement 52,5