IMATERIALEN I IDUURZ~RENSCHONERPRIKKELS TOT MATERIAALONTWIKKELING IN DECIVIELE TECHNIEKprof.dr.J.MJ.M.Bijen, hoogleraar TV-Delft, directeur IntronInternationaal en ook binnen Nederland wordt een stimuleringsbeleid gevoerd tenaanzien van innovatieve materiaalontwikkelingen. Ook in de civiele techniek, zij hetin mindere mate, is deze ontwikkeling .duidelijk merkbaar.Het waarom van dergelijke ontwikkelingen en de grote invloed ervan op de huidigebouwpraktijk wordt hier in een breed kader aangegeven, en verbijzonderd naar debetonbouw.M. aterialen in de civiele tech-niek zijn te karakteriserenmet de trefwoorden zwaar -dik - groot - goedkoop. De hoeveelhe-den klei, zand, grind, beton, staal, asfalten hout, diejaarlijks inde civiel-techni-sche sectorworden gebruikt, zijn gigan-tisch in omvang, vergeleken met het ge-bruik van grondstoffen in andere tak-ken van industrie. In de meeste anderesectorenis eensnelleontwikkelingwaarte nemen in materialendie gekarakteri-seerd kunnen worden als licht - dun -klein - duur.De aandachtvoor materialen is in enke-lejaren zeer sterkgestegen. Er kan zekerworden gesproken van een 'boom' ophet gebied van materiaalontwikkeling.De aandacht richt zich met name ophoogwaardige polymeren, nieuwe me-taallegeringen, composietrnaterialenentechnisch keramiek. In een land als Ja-pan wordt voor 1987 door de overheidvia het befaamde ministerie van Inter-nationale Handel en Industrie (afkor-ting inhetEngels MITI) vooronderzoekop dit gebied 100 miljoen gulden uitge-trokken. Deinspanningin de V.S. op hetgebied van nieuwe materialen is onge-veer even groot.Na eenaanvankelijkleiderschap van hetVerenigd Koninkrijk heeft West-Euro-pa bij deze ontwikkeling een achter-stand opgelopen, maar inmiddels is ookhier de belangstelling gegroeid.In Europees verband verschaffen deprogramma's Brite enEuram de nodige? De tekst van deze bijdrage is een bewerkingvan de voordracht die de auteur heeft gehou-den op de CDR-dag 1987, woensdag 1 apriljl.in Amersfoort.52financi?le ondersteuning. Op nationaalniveau investeert met name West-Duitsland veel in onderzoek. In Neder-land wordt door de overheid met inno~vatiegerichte ontwikkelingsprogram-ma's (IOP's) een sterk stimuleringsbe-leid gevoerd. Bekend zijn de IOP's ophet gebied van technisch keramiek, po-lymeercomposieten en bijzondere po-lymeren. Andere IOP's, zoals de IOP-bouw, bieden voor de materiaalontwik-keling nauwelijks een prikkeling, maarhebben dan ookeen andere doelstelling.Een verdere prikkel moetkomenvan desinds kort bestaande programmatischebedrijfsgerichte technologie stimule-ring.Bij deze ontwikkelingen blijkt dat ma-teriaalgebruikende en materiaalprodu-cerende industrie?n steeds meer elkaarspositie in de bedrijfsstructuur betreden.Kunststof producenten vervaardigencomposieten en autofabrikanten hou-den zich intensief met technisch kera-miek bezig. In 1984 werd bijvoorbeeldgeraamd dat alleen al in deJapanse au-toindustrie 2,5 maal zoveel kerarniciwerken als in geheel West-Europa in deaardewerkindustrie.Materiaalontwikkelingen in de ci-viele techniek.Interessante cijfers en marktbewegin-gen, maar wat betekent dat nu voor diegrootste materiaalgebruiker, de civieletechniek?Zoals bij alles inhetlevenzijnerprikkelsnodig om een ontwikkeling op gang tebrengen. Bij de huidige materiaalont-wikkelingen zijn dat onder meer:- De energiecrisis met de daarop vol-gende grote belangstelling voor ener-giebesparende maatregelen. De ont-wikkeling van materialen met een ho-ge temperatuurbestandheid is daarzo'n. voorbeeld van. Het energiever-bruik van een dieselmotor bijvoor-beeld kan met de helft worden ver-minderd indien de motor wordt uit-gevoerd met materialen die koelingoverbodig maken!Alhoewel de energietechnologie alstopic langzaam aan uit de belangstel-ling is geraakt, bleek de 'sneeuwbal'van de materiaalontwikkeling nietmeer te stoppen.- De behoefte vanuit de elektronischeindustrie naar materialen met speci-fieke eigenschappen.- De voortdurende economische prik-kel om produktie- en onderhouds-kosten te verlagen. Een motor ge-bouwd van technisch keramiek zalvanwege het slijtvaste karakter van degebruikte materialen veel minder on-derhoud vragen dan de huidige moto-ren.- Het algemene streven van de mate-riaalproducerende industrie om min-der afhankelijk te worden van bulk-materialen die in toenemendemate in'lage lonen-landen' en in grondstof-rijke landen worden vervaardigd enwaarvan al een overcapaciteit be-staat. Speciale produkten die veelknow-how vragen is het antwoord.- De noodzaak om materialen te makendie een minder grote milieubelastinggeven dan de bestaande.- De autonome ontwikkelingvan nieu-we materialen, mogelijk gemaaktdoor de steeds groeiende inzichten inhet verband tussen de structuur vanmaterialen en de eigenschappen: hetgebied van de eigenlijke materiaal-kunde.Cement 1987 nr. 7IMATERIALEN I IDUURZ~RENSCHONERPRIKKELS TOT MATERIAALONTWIKKELING IN DECIVIELE TECHNIEKprof.dr.J.MJ.M.Bijen, hoogleraar TV-Delft, directeur IntronInternationaal en ook binnen Nederland wordt een stimuleringsbeleid gevoerd tenaanzien van innovatieve materiaalontwikkelingen. Ook in de civiele techniek, zij hetin mindere mate, is deze ontwikkeling .duidelijk merkbaar.Het waarom van dergelijke ontwikkelingen en de grote invloed ervan op de huidigebouwpraktijk wordt hier in een breed kader aangegeven, en verbijzonderd naar debetonbouw.M. aterialen in de civiele tech-niek zijn te karakteriserenmet de trefwoorden zwaar -dik - groot - goedkoop. De hoeveelhe-den klei, zand, grind, beton, staal, asfalten hout, diejaarlijks inde civiel-techni-sche sectorworden gebruikt, zijn gigan-tisch in omvang, vergeleken met het ge-bruik van grondstoffen in andere tak-ken van industrie. In de meeste anderesectorenis eensnelleontwikkelingwaarte nemen in materialendie gekarakteri-seerd kunnen worden als licht - dun -klein - duur.De aandachtvoor materialen is in enke-lejaren zeer sterkgestegen. Er kan zekerworden gesproken van een 'boom' ophet gebied van materiaalontwikkeling.De aandacht richt zich met name ophoogwaardige polymeren, nieuwe me-taallegeringen, composietrnaterialenentechnisch keramiek. In een land als Ja-pan wordt voor 1987 door de overheidvia het befaamde ministerie van Inter-nationale Handel en Industrie (afkor-ting inhetEngels MITI) vooronderzoekop dit gebied 100 miljoen gulden uitge-trokken. Deinspanningin de V.S. op hetgebied van nieuwe materialen is onge-veer even groot.Na eenaanvankelijkleiderschap van hetVerenigd Koninkrijk heeft West-Euro-pa bij deze ontwikkeling een achter-stand opgelopen, maar inmiddels is ookhier de belangstelling gegroeid.In Europees verband verschaffen deprogramma's Brite enEuram de nodige? De tekst van deze bijdrage is een bewerkingvan de voordracht die de auteur heeft gehou-den op de CDR-dag 1987, woensdag 1 apriljl.in Amersfoort.52financi?le ondersteuning. Op nationaalniveau investeert met name West-Duitsland veel in onderzoek. In Neder-land wordt door de overheid met inno~vatiegerichte ontwikkelingsprogram-ma's (IOP's) een sterk stimuleringsbe-leid gevoerd. Bekend zijn de IOP's ophet gebied van technisch keramiek, po-lymeercomposieten en bijzondere po-lymeren. Andere IOP's, zoals de IOP-bouw, bieden voor de materiaalontwik-keling nauwelijks een prikkeling, maarhebben dan ookeen andere doelstelling.Een verdere prikkel moetkomenvan desinds kort bestaande programmatischebedrijfsgerichte technologie stimule-ring.Bij deze ontwikkelingen blijkt dat ma-teriaalgebruikende en materiaalprodu-cerende industrie?n steeds meer elkaarspositie in de bedrijfsstructuur betreden.Kunststof producenten vervaardigencomposieten en autofabrikanten hou-den zich intensief met technisch kera-miek bezig. In 1984 werd bijvoorbeeldgeraamd dat alleen al in deJapanse au-toindustrie 2,5 maal zoveel kerarniciwerken als in geheel West-Europa in deaardewerkindustrie.Materiaalontwikkelingen in de ci-viele techniek.Interessante cijfers en marktbewegin-gen, maar wat betekent dat nu voor diegrootste materiaalgebruiker, de civieletechniek?Zoals bij alles inhetlevenzijnerprikkelsnodig om een ontwikkeling op gang tebrengen. Bij de huidige materiaalont-wikkelingen zijn dat onder meer:- De energiecrisis met de daarop vol-gende grote belangstelling voor ener-giebesparende maatregelen. De ont-wikkeling van materialen met een ho-ge temperatuurbestandheid is daarzo'n. voorbeeld van. Het energiever-bruik van een dieselmotor bijvoor-beeld kan met de helft worden ver-minderd indien de motor wordt uit-gevoerd met materialen die koelingoverbodig maken!Alhoewel de energietechnologie alstopic langzaam aan uit de belangstel-ling is geraakt, bleek de 'sneeuwbal'van de materiaalontwikkeling nietmeer te stoppen.- De behoefte vanuit de elektronischeindustrie naar materialen met speci-fieke eigenschappen.- De voortdurende economische prik-kel om produktie- en onderhouds-kosten te verlagen. Een motor ge-bouwd van technisch keramiek zalvanwege het slijtvaste karakter van degebruikte materialen veel minder on-derhoud vragen dan de huidige moto-ren.- Het algemene streven van de mate-riaalproducerende industrie om min-der afhankelijk te worden van bulk-materialen die in toenemendemate in'lage lonen-landen' en in grondstof-rijke landen worden vervaardigd enwaarvan al een overcapaciteit be-staat. Speciale produkten die veelknow-how vragen is het antwoord.- De noodzaak om materialen te makendie een minder grote milieubelastinggeven dan de bestaande.- De autonome ontwikkelingvan nieu-we materialen, mogelijk gemaaktdoor de steeds groeiende inzichten inhet verband tussen de structuur vanmaterialen en de eigenschappen: hetgebied van de eigenlijke materiaal-kunde.Cement 1987 nr. 7CATEGORIE I I I I IBOOR"R'" ~ c=::J PRODUKT IEDRJNKWATERSLIB 10% I IN TON/JAAR[-CENTRALE BODEMS lOOit IAVI -VLI EGAS 30% 1SHRtDDERSTOF I HERGEBRUIK IN itHOOGOVENOXJKALKSLIB IKOLKSLJB. RiOOLSLIBVORMZAND IBODEMSANERINGSGROND IE-CENTRALE VLIEGAS 70it IAVI-SLAK 45% IfOSFORSLAK 45% ISTAALSLAK 45% IHO-SLAK + ZAND 100%fOSFOGJPS IHUISHOUDELIJK AFVAL IRWZI -SLIB 65%Bouw- EN SLOOPAFVAL 40% IBAGGERSPtCIE 0.5% IHet ter beschikking komen van meet-apparatuur die tot op atomaire schaalanalyse mogelijk maakt, speelt daarbijeen belangrijke rol.Dit zijnvoor een deel prikkels die in deciviele techniek ontbreken. Een mate-riaal als beton bijvoorbeeld is enwas quaenergiebehoefte/prestatie-verhoudingeen aantrekkelijke optie voor construc-ties. De prikkeling bij de (bouw)mate~riaal producerende bedrijven om zichop het gebied van nieuwe materialen tebegeven is ook niet groot, omdat doorde hoge transportkosten ten opzichtevan de materiaalkosten er een soort'na-tuurlijke barri?re' bestaat tegen buiten-landse concurrentie: dit in tegenstellingtot bijvoorbeeld de bulkmaterialen uitde chemische industrie. In contrast metde tendens van verticale integratie vande 'bedrijfskolom' bij bedrijven die zichbezighouden methigh-techmaterialen,is in de bouwjuisteen tendens tezien totontkoppeling van materiaalgebruikers(de aannemerij) en materiaalproducen-ten (toeleveranciers). Het spreekwoord'schoenmaker blijf bij je leest' in de zinvan 'we trekken ons strategisch terug opde gebieden, waarop we traditioneelsterk zijn' is op dit mOment zeker op degrote aannemers van toepassing.Verder is de kennisvermeerdering ophet gebied van de typisch civiel-techni-sche materialen, hoewel duidelijk aan-wezig, minder spectaculair geweest danop het gebiedvande high-tech materia-len.Het ontbreken van deze prikkels heeftertoe bijgedragen dat de belangstellingvoor civiel-technische materialen min-der is dan voor de high-tech materialen.Ookin politiek opzichtliggen de laatstegunstiger 'in de markt'.Al met al valt ook op het gebied van deZaagvlak van beton ll1et jarosietslak alstoeslagtnateriaal. Jarosiet kOll1t vrij bijde zinkfabricageCement 1987 nr. 7civiele techniek een lichte stroomver-snelling waar te nemen in de vrij gestageontwikkeling, die de laatste decenniaheeft gekenmerkt. Een ontwikkelingdie naast die van het gebruik van decomputer bij het ontwerpen (CAD/CAM) tot de meest opvallende binnende civiele techniek mag worden gere~kendoTen opzichte van de high-tech materia-len zijn de prikkels bij de civiel-techni-sche materialen anders of hebben eenander accent.Een mogelijke indeling is:- ecologische prikkels- prikkels door schade- prikkels door produktiekosten- autonome prikkelsEcologische prikkelsReststoffin versus delfstoffinDe toenemende maatschappelijke zorgten aanzienvan dewinningvande tradi-tionele grondstoffen voor de civieletechniek is zo'n (ecologische) prikkel.Zo keert in Limburg, onze leveranciervan onder meer grind en mergel, de pu-bliekeopinie zichsteeds meer tegenver-dere afgraving.Aan de andere kantstaat het streven vande overheid om bruikbare reststoffentoe tepassenen permanente opslagwaarmogelijkte vermijden.Gezien de aard van de meeste bulkrest-stoffen liggen de toepassingsmogelijk-heden vooral op het vlak van de civieletechniek.Aanvankelijkwerdhetgebruikvanrest-stoffen door de bedrijven sceptisch be-keken. 'Men moetniet denken datze al-le rotzooi in de bouwkwijt kunnen' waseen uitspraak die nog zo'n vijfjaar gele-den de sfeer goed weergaf. Inmiddelsheeft zowel de materiaalproducent alsde materiaalgebruiker leren leven met1Overzicht van de hoeveelhedenafvalstoffen die jaarlijksbeschikbaar komen in Nederland en10'deze opgedrongen prikkel en wa?romook niet!Vele reststoffen kunnen voldoen aan dealgemeen geldende voorwaarden vooreen nieuw toe te passen materiaal: dezezijn:- het materiaal moet geschikt zijn omtot het gewenste produkt verwerkt teworden;- het materiaal moet beschikbaar zijntegen een concurrerende prijs;- vast moet staan dat het materiaalduurzaam is, dat wil zeggen dat de ge-wenste ontwerpleeftijd haalbaar is;- het materiaal moet milieuhygi?nischen qua volkgsgezondheid aanvaard-baar zijn.Gebleken is dat dit voor vele reststoffenmogelijk is. De concurrerende prijs isdaarbij een factor die door de overheiden de reststofproducerende bedrijveninsterke mate direct ofindirect kan wor-den gestuurd.Als voorbeelden kunnen worden ge-noemd: dejaarlijkse toepassing van 1,5miljoen ton bouw- en sloopafval alsgranulaat in de wegenbouw voor ge-bonden en ongebonden steenfunderin-gen, het gebruik van (poederkool)vlieg-as in de cementindustrie, zowelvoor defabricage vanportlandvliegascementalsvoordevervaardigingvanportlandklin-ker en de toepassing van (poeder-kool)vliegas als grondstof van de ver-vaardigingvanLytag.Figuur 1 geefteenkort overzicht van de benutting vanreststoffen.Overigens is met deze reeds bestaandebenutting desubstitutie van natuurlijkematerialen niet aan zijn eind. Re?le mo-gelijkheden lijken aanwezig voor devervanging van zandlichamen e.d. in dewegenbouw door gestabiliseerde afval-verbrandingsslak en voor afvalzwavelals bindmiddel ofbitumenmodificatie.het percentage hergebruikbron: RIVM10853CATEGORIE I I I I IBOOR"R'" ~ c=::J PRODUKT IEDRJNKWATERSLIB 10% I IN TON/JAAR[-CENTRALE BODEMS lOOit IAVI -VLI EGAS 30% 1SHRtDDERSTOF I HERGEBRUIK IN itHOOGOVENOXJKALKSLIB IKOLKSLJB. RiOOLSLIBVORMZAND IBODEMSANERINGSGROND IE-CENTRALE VLIEGAS 70it IAVI-SLAK 45% IfOSFORSLAK 45% ISTAALSLAK 45% IHO-SLAK + ZAND 100%fOSFOGJPS IHUISHOUDELIJK AFVAL IRWZI -SLIB 65%Bouw- EN SLOOPAFVAL 40% IBAGGERSPtCIE 0.5% IHet ter beschikking komen van meet-apparatuur die tot op atomaire schaalanalyse mogelijk maakt, speelt daarbijeen belangrijke rol.Dit zijnvoor een deel prikkels die in deciviele techniek ontbreken. Een mate-riaal als beton bijvoorbeeld is enwas quaenergiebehoefte/prestatie-verhoudingeen aantrekkelijke optie voor construc-ties. De prikkeling bij de (bouw)mate~riaal producerende bedrijven om zichop het gebied van nieuwe materialen tebegeven is ook niet groot, omdat doorde hoge transportkosten ten opzichtevan de materiaalkosten er een soort'na-tuurlijke barri?re' bestaat tegen buiten-landse concurrentie: dit in tegenstellingtot bijvoorbeeld de bulkmaterialen uitde chemische industrie. In contrast metde tendens van verticale integratie vande 'bedrijfskolom' bij bedrijven die zichbezighouden methigh-techmaterialen,is in de bouwjuisteen tendens tezien totontkoppeling van materiaalgebruikers(de aannemerij) en materiaalproducen-ten (toeleveranciers). Het spreekwoord'schoenmaker blijf bij je leest' in de zinvan 'we trekken ons strategisch terug opde gebieden, waarop we traditioneelsterk zijn' is op dit mOment zeker op degrote aannemers van toepassing.Verder is de kennisvermeerdering ophet gebied van de typisch civiel-techni-sche materialen, hoewel duidelijk aan-wezig, minder spectaculair geweest danop het gebiedvande high-tech materia-len.Het ontbreken van deze prikkels heeftertoe bijgedragen dat de belangstellingvoor civiel-technische materialen min-der is dan voor de high-tech materialen.Ookin politiek opzichtliggen de laatstegunstiger 'in de markt'.Al met al valt ook op het gebied van deZaagvlak van beton ll1et jarosietslak alstoeslagtnateriaal. Jarosiet kOll1t vrij bijde zinkfabricageCement 1987 nr. 7civiele techniek een lichte stroomver-snelling waar te nemen in de vrij gestageontwikkeling, die de laatste decenniaheeft gekenmerkt. Een ontwikkelingdie naast die van het gebruik van decomputer bij het ontwerpen (CAD/CAM) tot de meest opvallende binnende civiele techniek mag worden gere~kendoTen opzichte van de high-tech materia-len zijn de prikkels bij de civiel-techni-sche materialen anders of hebben eenander accent.Een mogelijke indeling is:- ecologische prikkels- prikkels door schade- prikkels door produktiekosten- autonome prikkelsEcologische prikkelsReststoffin versus delfstoffinDe toenemende maatschappelijke zorgten aanzienvan dewinningvande tradi-tionele grondstoffen voor de civieletechniek is zo'n (ecologische) prikkel.Zo keert in Limburg, onze leveranciervan onder meer grind en mergel, de pu-bliekeopinie zichsteeds meer tegenver-dere afgraving.Aan de andere kantstaat het streven vande overheid om bruikbare reststoffentoe tepassenen permanente opslagwaarmogelijkte vermijden.Gezien de aard van de meeste bulkrest-stoffen liggen de toepassingsmogelijk-heden vooral op het vlak van de civieletechniek.Aanvankelijkwerdhetgebruikvanrest-stoffen door de bedrijven sceptisch be-keken. 'Men moetniet denken datze al-le rotzooi in de bouwkwijt kunnen' waseen uitspraak die nog zo'n vijfjaar gele-den de sfeer goed weergaf. Inmiddelsheeft zowel de materiaalproducent alsde materiaalgebruiker leren leven met1Overzicht van de hoeveelhedenafvalstoffen die jaarlijksbeschikbaar komen in Nederland en10'deze opgedrongen prikkel en wa?romook niet!Vele reststoffen kunnen voldoen aan dealgemeen geldende voorwaarden vooreen nieuw toe te passen materiaal: dezezijn:- het materiaal moet geschikt zijn omtot het gewenste produkt verwerkt teworden;- het materiaal moet beschikbaar zijntegen een concurrerende prijs;- vast moet staan dat het materiaalduurzaam is, dat wil zeggen dat de ge-wenste ontwerpleeftijd haalbaar is;- het materiaal moet milieuhygi?nischen qua volkgsgezondheid aanvaard-baar zijn.Gebleken is dat dit voor vele reststoffenmogelijk is. De concurrerende prijs isdaarbij een factor die door de overheiden de reststofproducerende bedrijveninsterke mate direct ofindirect kan wor-den gestuurd.Als voorbeelden kunnen worden ge-noemd: dejaarlijkse toepassing van 1,5miljoen ton bouw- en sloopafval alsgranulaat in de wegenbouw voor ge-bonden en ongebonden steenfunderin-gen, het gebruik van (poederkool)vlieg-as in de cementindustrie, zowelvoor defabricage vanportlandvliegascementalsvoordevervaardigingvanportlandklin-ker en de toepassing van (poeder-kool)vliegas als grondstof van de ver-vaardigingvanLytag.Figuur 1 geefteenkort overzicht van de benutting vanreststoffen.Overigens is met deze reeds bestaandebenutting desubstitutie van natuurlijkematerialen niet aan zijn eind. Re?le mo-gelijkheden lijken aanwezig voor devervanging van zandlichamen e.d. in dewegenbouw door gestabiliseerde afval-verbrandingsslak en voor afvalzwavelals bindmiddel ofbitumenmodificatie.het percentage hergebruikbron: RIVM10853IMATERIALENIn de toekomst is door een betere af~stemming van de benutting van rest-stoffen op de markt voor natuurlijkedelfstoffen nog een grotere mate vanvervangingvan delfstoffen mogelijk. Zovalt te denken aan inzet van bouw- ensloopafvalgranulaat als vervanging vangrind inbeton.Betonpuingranulaatbij-voorbeeld voor de hogere kwaliteits~klassen en metselwerkpuingranulaatvoor de lagere. De toepassing in de we-genbouwvan dit moment betekentnietzo zeer een vervanging van grind, maarvan ge?mporteerde hoogoven(stuk)slaken lava.Tot 1986werd door de CUR~commissieB29 'Hergebruik beton- en metsel~werkpuin' een goed en grondig funda-ment gelegd onder het gebruik vanbouw- en sloopafvalgranulaat in beton.Inmiddelsis deze commissieomgezetincommissieB38 'Alternatieve materialenvoorbeton',die overeenbreder reststof-fengebied aan eenzelfde taak is begon-nen. De commissie B37 'Alternatievematerialen in de waterbouw' illustreerthet bredere civiel-technische vaarwaterwaarin CUR terecht is gekomen, terwijlde algeruime tijdbestaandeCUR-com-missie B33 'Vliegas in beton' haar werkonverminderd voortzet. In verband methet toepassen van alternatieve materia-len moet ookonderzoekcommissie C44'Construeren met alternatieve materia~len' worden genoemd.Vervanging asbestvezelsEen andere ecologische prikkel is dievan het terugdringen van het gebruikvan asbestvezels. Ditdwong de asbestce-mentindustrie totonderzoek naar alter-natieven en opende voor anderen demogelijkheid tot penetratie van ditmarktgebied. De ontwikkelingvan spe-ciale kunststofvezels, zoals polyacrylni-tril- en polyvinylalcoholvezels, maarook het door DSM tot op proeffabriek-schaal gebrachte Netcem, bestaande uiteen meerlagensysteem van netwerkenvan verstrekte gefribrilleerde polypro-peenfolies en het Forton polymeer ge-modificeerd glasvezelversterkt cementwaren daar het resultaat van.Arbeidsomstandigheden en leefmilieuIn hetzelfde vlak kan men zien het stre-ven om de arbeidsomstandigheden teverbeteren, zoals het vermijden vanzwaar lichamelijk werk. De ontwikke-ling van vloeivloeren in plaats van detraditionele zetvloerspecies is daar eenvoorbeeld van. Door deze vloeren uitgips/anhydriet te maken kan in de toe-komst bovendien een markt geschapenworden om een mogelijk overschot aanontzwavelingsgips het hoofd te bieden.Het streven naar verbetering van het54leefmilieu heeft.de ontwikkeling Vangeluidsarm asfalt bevorderd, zoals zeeropen asfalt en met rubber gemodifi-ceerd asfalt.Door de toenemende drang van deoverheid om te komen tot schone tech-nologie?n ofbruikbare reststoffen, zul-len zich ook nieuwe alternatieven aan-dienen; te denken valt bijvoorbeeld aande vervaardiging van een zwaar 'kunst~gesteente' uitjarosietdievrijkomt bij dezinkfabricage. Dit laatste is nu nog hetqua tonnage meest omvangrijke che-misch afval van Nederland.Bij al deze toepassingenvormt onzeker-heid ten aanzien van de milieuhygi?ni-scheeisenendevoorwaardenbetreffen-de de volksgezondheid nogal eens eenstruikelblok.Wat betreft de radiologische aspecten isdoor het recente interim-advies van decommissie 'Radon' van de Gezond-heidsraad voor bouwmaterialen in elkgeval duidelijkheid geschapen, zij hetdat door het uniform hanteren van een-zelfde radon/thoron emanatiefactor,bepaalde materialen onrecht wordtaangedaan. Met name geldt dit voorvliegas-bevattende produkten.Ten aanzien van de mate waarin uitlo-ging is toegestaan, blijkt echter ondui-delijkheid troef te zijn. De Musis-Sa-crum affaire is daar een voorbeeld van.Mogelijk kan het grote'uitloog'-onder-zoek dat momenteel in opdracht van deoverheid wordt uitgevoerd, het zoge-naamde Mammoet-project, hier verbe-tering in brengen. De resultaten van ditonderzoek zullen hun neerslag moetenvinden in het toekomstige 'Bouwstof-fenbesluit'.Prikkels door schadeAls tweede categorie prikkels heb ik diedoor schade genoemd. Als voorbeelden:- ons rioolstelsel, waarvan geraamd isdat 15% van de vijftigduizend kilome-ters riool moet worden vernieuwd ofgerenoveerd ? raison van vier tot zesmiljard gulden, te besteden in 10jaar;- de schade aan betonconstructies doorwapeningscorrosie;- de aantasting van zinklagen in indus-tri?le milieus, waarbij het kanvoorko-men.dat de zinklaag na luttelejaren isverdwenen;- de voortdurende noodzaak tot correc-tief onderhoud aan onze wegen, watbij de huidige verkeersintensiteitsteeds minder acceptabel wordt.Voor wat betreft nieuwe constructies isinmiddels een reeks van duurzaam-heidsverhogende innovatiesopgangge-komen, zoals bij beton:- verbetering van de dichtheid in de ce-mentmatrix door toevoegingen zoalssilica-fume;- toevoeging van corrosie-inhiberendestoffen, die opheffing van de passive-ring door cWoride-ionen en door car~bonatatie tegengaan;- aanbrengen van oppervlakte be-schermlagen op de wapening, waar-onder epoxypoeder coatings;- aanbrengen oppervlakteverbeterin-gen van het beton, zoals hydrophobe-rende middelen;- opbrengen beschermlagen op het be-ton;. - de ontwikkeling van voorspansyste-menop basis vansterkevezels, met na-me glas- en aramidevezels: de laatstemag dan wel per eenheid van sterkteduurder zijn dan staal,maar misschienniet per eenheid van sterkte maalduurzaamheid;- en tenslotte de ontwikkelingvanpoly-silbeton, een combinatie van wa-terglas en vliegas met eventueel silica-fume; een chemisch resistent mate-riaal, waarvoor met name als bescher-ming van rioolbuizen en vloeren in deagrarische sector goede mogelijkhe-den lijken weggelegd. De ecologischeen de schadeprikkel zijn hier beideaanwezig!En bij de metalen:- duplex beschermingen op staal;- de ontwikkeling van aluzink; eenzinkaluminium legering als coating inplaats van zink, met een betere duur-zaamheid dan de laatste;- bij aluminium het aldad systeem; eenduurzame zuivere aluminiumbekle-ding van een sterke aluminium mag-nesium legering.Duurzaamheid van betonnen off-shoreconstructies is het terrein van onder-zoekcommissieB30. Opvallend is dat ergeen commissie is die de duurzaamheidvan civiel-technische constructies inzijn algemeenheid bekijkt. De instellingvan zo'n commissie zou zijn toe te jui-chen.De schade aan constructies heeft eenstroom van ontwikkelingenop gang ge-bracht om deze schade te repareren. Alslaatste in deze reeks valt hierbij te noe-men die van kathodische beschermingbij gewapend-betonconstructies. CURonderzoekcommissie B35 'Reparatie enbescherming' is inmiddels met de uit-voering van een groot onderzoekpro-gramma begonnen.Niet alleen preventieve en correctieveonderhoudsmethoden zijn volop in deontwikkeling,maar ookdievande scha-Cement 1987 nr. 7IMATERIALENIn de toekomst is door een betere af~stemming van de benutting van rest-stoffen op de markt voor natuurlijkedelfstoffen nog een grotere mate vanvervangingvan delfstoffen mogelijk. Zovalt te denken aan inzet van bouw- ensloopafvalgranulaat als vervanging vangrind inbeton.Betonpuingranulaatbij-voorbeeld voor de hogere kwaliteits~klassen en metselwerkpuingranulaatvoor de lagere. De toepassing in de we-genbouwvan dit moment betekentnietzo zeer een vervanging van grind, maarvan ge?mporteerde hoogoven(stuk)slaken lava.Tot 1986werd door de CUR~commissieB29 'Hergebruik beton- en metsel~werkpuin' een goed en grondig funda-ment gelegd onder het gebruik vanbouw- en sloopafvalgranulaat in beton.Inmiddelsis deze commissieomgezetincommissieB38 'Alternatieve materialenvoorbeton',die overeenbreder reststof-fengebied aan eenzelfde taak is begon-nen. De commissie B37 'Alternatievematerialen in de waterbouw' illustreerthet bredere civiel-technische vaarwaterwaarin CUR terecht is gekomen, terwijlde algeruime tijdbestaandeCUR-com-missie B33 'Vliegas in beton' haar werkonverminderd voortzet. In verband methet toepassen van alternatieve materia-len moet ookonderzoekcommissie C44'Construeren met alternatieve materia~len' worden genoemd.Vervanging asbestvezelsEen andere ecologische prikkel is dievan het terugdringen van het gebruikvan asbestvezels. Ditdwong de asbestce-mentindustrie totonderzoek naar alter-natieven en opende voor anderen demogelijkheid tot penetratie van ditmarktgebied. De ontwikkelingvan spe-ciale kunststofvezels, zoals polyacrylni-tril- en polyvinylalcoholvezels, maarook het door DSM tot op proeffabriek-schaal gebrachte Netcem, bestaande uiteen meerlagensysteem van netwerkenvan verstrekte gefribrilleerde polypro-peenfolies en het Forton polymeer ge-modificeerd glasvezelversterkt cementwaren daar het resultaat van.Arbeidsomstandigheden en leefmilieuIn hetzelfde vlak kan men zien het stre-ven om de arbeidsomstandigheden teverbeteren, zoals het vermijden vanzwaar lichamelijk werk. De ontwikke-ling van vloeivloeren in plaats van detraditionele zetvloerspecies is daar eenvoorbeeld van. Door deze vloeren uitgips/anhydriet te maken kan in de toe-komst bovendien een markt geschapenworden om een mogelijk overschot aanontzwavelingsgips het hoofd te bieden.Het streven naar verbetering van het54leefmilieu heeft.de ontwikkeling Vangeluidsarm asfalt bevorderd, zoals zeeropen asfalt en met rubber gemodifi-ceerd asfalt.Door de toenemende drang van deoverheid om te komen tot schone tech-nologie?n ofbruikbare reststoffen, zul-len zich ook nieuwe alternatieven aan-dienen; te denken valt bijvoorbeeld aande vervaardiging van een zwaar 'kunst~gesteente' uitjarosietdievrijkomt bij dezinkfabricage. Dit laatste is nu nog hetqua tonnage meest omvangrijke che-misch afval van Nederland.Bij al deze toepassingenvormt onzeker-heid ten aanzien van de milieuhygi?ni-scheeisenendevoorwaardenbetreffen-de de volksgezondheid nogal eens eenstruikelblok.Wat betreft de radiologische aspecten isdoor het recente interim-advies van decommissie 'Radon' van de Gezond-heidsraad voor bouwmaterialen in elkgeval duidelijkheid geschapen, zij hetdat door het uniform hanteren van een-zelfde radon/thoron emanatiefactor,bepaalde materialen onrecht wordtaangedaan. Met name geldt dit voorvliegas-bevattende produkten.Ten aanzien van de mate waarin uitlo-ging is toegestaan, blijkt echter ondui-delijkheid troef te zijn. De Musis-Sa-crum affaire is daar een voorbeeld van.Mogelijk kan het grote'uitloog'-onder-zoek dat momenteel in opdracht van deoverheid wordt uitgevoerd, het zoge-naamde Mammoet-project, hier verbe-tering in brengen. De resultaten van ditonderzoek zullen hun neerslag moetenvinden in het toekomstige 'Bouwstof-fenbesluit'.Prikkels door schadeAls tweede categorie prikkels heb ik diedoor schade genoemd. Als voorbeelden:- ons rioolstelsel, waarvan geraamd isdat 15% van de vijftigduizend kilome-ters riool moet worden vernieuwd ofgerenoveerd ? raison van vier tot zesmiljard gulden, te besteden in 10jaar;- de schade aan betonconstructies doorwapeningscorrosie;- de aantasting van zinklagen in indus-tri?le milieus, waarbij het kanvoorko-men.dat de zinklaag na luttelejaren isverdwenen;- de voortdurende noodzaak tot correc-tief onderhoud aan onze wegen, watbij de huidige verkeersintensiteitsteeds minder acceptabel wordt.Voor wat betreft nieuwe constructies isinmiddels een reeks van duurzaam-heidsverhogende innovatiesopgangge-komen, zoals bij beton:- verbetering van de dichtheid in de ce-mentmatrix door toevoegingen zoalssilica-fume;- toevoeging van corrosie-inhiberendestoffen, die opheffing van de passive-ring door cWoride-ionen en door car~bonatatie tegengaan;- aanbrengen van oppervlakte be-schermlagen op de wapening, waar-onder epoxypoeder coatings;- aanbrengen oppervlakteverbeterin-gen van het beton, zoals hydrophobe-rende middelen;- opbrengen beschermlagen op het be-ton;. - de ontwikkeling van voorspansyste-menop basis vansterkevezels, met na-me glas- en aramidevezels: de laatstemag dan wel per eenheid van sterkteduurder zijn dan staal,maar misschienniet per eenheid van sterkte maalduurzaamheid;- en tenslotte de ontwikkelingvanpoly-silbeton, een combinatie van wa-terglas en vliegas met eventueel silica-fume; een chemisch resistent mate-riaal, waarvoor met name als bescher-ming van rioolbuizen en vloeren in deagrarische sector goede mogelijkhe-den lijken weggelegd. De ecologischeen de schadeprikkel zijn hier beideaanwezig!En bij de metalen:- duplex beschermingen op staal;- de ontwikkeling van aluzink; eenzinkaluminium legering als coating inplaats van zink, met een betere duur-zaamheid dan de laatste;- bij aluminium het aldad systeem; eenduurzame zuivere aluminiumbekle-ding van een sterke aluminium mag-nesium legering.Duurzaamheid van betonnen off-shoreconstructies is het terrein van onder-zoekcommissieB30. Opvallend is dat ergeen commissie is die de duurzaamheidvan civiel-technische constructies inzijn algemeenheid bekijkt. De instellingvan zo'n commissie zou zijn toe te jui-chen.De schade aan constructies heeft eenstroom van ontwikkelingenop gang ge-bracht om deze schade te repareren. Alslaatste in deze reeks valt hierbij te noe-men die van kathodische beschermingbij gewapend-betonconstructies. CURonderzoekcommissie B35 'Reparatie enbescherming' is inmiddels met de uit-voering van een groot onderzoekpro-gramma begonnen.Niet alleen preventieve en correctieveonderhoudsmethoden zijn volop in deontwikkeling,maar ookdievande scha-Cement 1987 nr. 7Boven: aanleg vaneen zgn. vloeivloer met een specie opbasis van anhydriet/gipsen vliegasRechts: aanbrengen van een laag polysil-beton, een chemischresistent materiaal op basis van waterglas en vliegasdetectiesystemenen'performance' con-ditioneringsmethoden, zoals remotecontrol systemen voor rioolbuizen enimpedantietechnieken bij de detectievan wapeningscorrosie.Prikkels door produktiekostenHet verminderen van de produktiekos-ten is in iedere industrie1e seCtor eenvoortdurende prikkel; zo ook in de ci-viele techniek. Op het gebied van dematerialen heeft het geleid tot een aan-tal ontwikkelingen waarmee vooral dearbeidskosten konden worden terugge-drongen, waaronder:- de ontwikkeling van de 'prefab' met-selspecies, zowel volgens het droge alshet natte systeem. Een ontwikkelingdie overigens desastreus had kunnenzijn, indien niet ontdekt was dat bijluchtgehalten boven de ca. 17% dehechting van de mortel aan de steennagenoeg verdwenen is. De verbin-ding tussen stenen door middel vanmetselmortels vormt nog altijd eendure en zwakke schakel in het bouw-proces. De baksteenheeft er zijnrol alsconstructief materiaal al grotendeelsdoor verloren;- de produktie van kalksteen- en gasbe-tonelementen inplaatsvanblokkenenstenen;- de kant-en-klare machinepleister inplaats van de tr.aditionele kalkpleister;- en vele andere.Autonome prikkelsTenslotte de ontwikkelingendoor auto-nome prikkels.Door groeiend materiaalkundig in-zicht, verbetering van produktietech-nieken en uit behoefte van sommigemateriaalproducerende industrie?n totontwikkeling van 'specialities' is eenaantal ontwikkelingen op gang geko-Cement 1987 nr. 7men die ook hun neerslag (zullen) vin~den in de civiele techniek.- Het inzicht dat cementsteen helemaalniet het treksterkte~arme materiaalbehoeft tezijn,zoalsdataltijd isaange-nomen. De breukmechanica leert dat,wanneer we defecten in de cement-matrix kleiner maken dan 0,1 mm, de-zelfde. criteria opgaan als b~~voorbeeldbij technisch keramiek (jig. 2). Ce-mentsteen met treksterkte van 100MPawordt nu geproduceerd!- De ontwikkeling van amorfe metaal-legeringen, met een aanzienlijke ho-gere sterkte en beter corrosiegedragdan de nu gebruikelijke.- Het verf~nen van de kristalkorrel-grootte bij aluminium bijv. door toe-voegingen van een Al-Ti-B legering.- Flitsgieten van aluminium schroot.- Nieuwe staalvervaardigingstechnie~ken, zoals die bij het continu gieten encontinu gloeien.- Met keramische vezels versterkt alu-minium voor grote overspanningen.- Nieuwe oppervlaktebehandelings-methoden voor metalen, waaronderchemical and physical vapour deposi-tion, ionenimplementatie, laserbe-werking.- De reeds genoemde vezels van poly-aramide, maar ookdievanpolyetheen.- Inzichten in vermoeiingsgedrag enkruip van asfalt die mede hebben ge-leid tot modificaties met kunststoffen.- De ontwikkeling van de zogenaamdebulkmoulding compounds; poly-meermortelIbeton die in toenemendemate hettraditionele keramischesani-tair vervangt.- Inzichten ten aanzien van het trans-portvan gassen enwater door poreuzesteenachtige materialen, alsmede demechanismen van aantasting van dezematerialen, die gecombineerd metontwikkelingen in de chemie hebbengeleid tot een nieuwe generatie vanbeschermmiddelen en verdichtings-middelen,zoalsdieopbasisvansiloxa-nen ensiliciumesters.- Het toenemend gebruik van polysty-reenschuim en schuimbeton als lichtfunderingsmateriaal; het laatste is hetaandachtsveld van onderzoekcom-missieB34.- Het toenemend constrUctieve gebruikvan hechtmiddelen(structural adhesi-ves).- De stijgendetoepassingvan geotextie-leu in water- en wegenbouw (reinfor-ced earth e.d.). Hierbij wordt gewezenop het binnenkort bij CDR verschij-nende handboek over geotextielen.Nieuwe ontwikkelingen op betonge-bied worden in Nederland door CORgevolgd engestimuleerdviaonderzoek-commissie B18.BesluitMaterialeninde civiele techniek makeneen vrij dynamische periode door. Ditverdient ookin Nederland de volle aan-dacht. Het is duidelijk dat, indien dezeaandacht zijn vruchten voor het Neder-landse bedrijfsleven wil afurerpen, deprikkels gevoeld en begrepen moetenworden en voor de ontwikkelingen be-kwame materiaalkundigen beschikbaardienen tezijn. De mogelijkhedenomci-viel-technische materiaalkundigen opte leiden, zijn in Nederland beperkt invergelijking tot bijvoorbeeld West-Duitsland en Engeland.Nieuwe materiaalkundige studies, zoalsdie aan de TU-Delft zijn toe tejuichen,maar zijn helaas vooruamelijkgerichtop de high-tech materialen.55Boven: aanleg vaneen zgn. vloeivloer met een specie opbasis van anhydriet/gipsen vliegasRechts: aanbrengen van een laag polysil-beton, een chemischresistent materiaal op basis van waterglas en vliegasdetectiesystemenen'performance' con-ditioneringsmethoden, zoals remotecontrol systemen voor rioolbuizen enimpedantietechnieken bij de detectievan wapeningscorrosie.Prikkels door produktiekostenHet verminderen van de produktiekos-ten is in iedere industrie1e seCtor eenvoortdurende prikkel; zo ook in de ci-viele techniek. Op het gebied van dematerialen heeft het geleid tot een aan-tal ontwikkelingen waarmee vooral dearbeidskosten konden worden terugge-drongen, waaronder:- de ontwikkeling van de 'prefab' met-selspecies, zowel volgens het droge alshet natte systeem. Een ontwikkelingdie overigens desastreus had kunnenzijn, indien niet ontdekt was dat bijluchtgehalten boven de ca. 17% dehechting van de mortel aan de steennagenoeg verdwenen is. De verbin-ding tussen stenen door middel vanmetselmortels vormt nog altijd eendure en zwakke schakel in het bouw-proces. De baksteenheeft er zijnrol alsconstructief materiaal al grotendeelsdoor verloren;- de produktie van kalksteen- en gasbe-tonelementen inplaatsvanblokkenenstenen;- de kant-en-klare machinepleister inplaats van de tr.aditionele kalkpleister;- en vele andere.Autonome prikkelsTenslotte de ontwikkelingendoor auto-nome prikkels.Door groeiend materiaalkundig in-zicht, verbetering van produktietech-nieken en uit behoefte van sommigemateriaalproducerende industrie?n totontwikkeling van 'specialities' is eenaantal ontwikkelingen op gang geko-Cement 1987 nr. 7men die ook hun neerslag (zullen) vin~den in de civiele techniek.- Het inzicht dat cementsteen helemaalniet het treksterkte~arme materiaalbehoeft tezijn,zoalsdataltijd isaange-nomen. De breukmechanica leert dat,wanneer we defecten in de cement-matrix kleiner maken dan 0,1 mm, de-zelfde. criteria opgaan als b~~voorbeeldbij technisch keramiek (jig. 2). Ce-mentsteen met treksterkte van 100MPawordt nu geproduceerd!- De ontwikkeling van amorfe metaal-legeringen, met een aanzienlijke ho-gere sterkte en beter corrosiegedragdan de nu gebruikelijke.- Het verf~nen van de kristalkorrel-grootte bij aluminium bijv. door toe-voegingen van een Al-Ti-B legering.- Flitsgieten van aluminium schroot.- Nieuwe staalvervaardigingstechnie~ken, zoals die bij het continu gieten encontinu gloeien.- Met keramische vezels versterkt alu-minium voor grote overspanningen.- Nieuwe oppervlaktebehandelings-methoden voor metalen, waaronderchemical and physical vapour deposi-tion, ionenimplementatie, laserbe-werking.- De reeds genoemde vezels van poly-aramide, maar ookdievanpolyetheen.- Inzichten in vermoeiingsgedrag enkruip van asfalt die mede hebben ge-leid tot modificaties met kunststoffen.- De ontwikkeling van de zogenaamdebulkmoulding compounds; poly-meermortelIbeton die in toenemendemate hettraditionele keramischesani-tair vervangt.- Inzichten ten aanzien van het trans-portvan gassen enwater door poreuzesteenachtige materialen, alsmede demechanismen van aantasting van dezematerialen, die gecombineerd metontwikkelingen in de chemie hebbengeleid tot een nieuwe generatie vanbeschermmiddelen en verdichtings-middelen,zoalsdieopbasisvansiloxa-nen ensiliciumesters.- Het toenemend gebruik van polysty-reenschuim en schuimbeton als lichtfunderingsmateriaal; het laatste is hetaandachtsveld van onderzoekcom-missieB34.- Het toenemend constrUctieve gebruikvan hechtmiddelen(structural adhesi-ves).- De stijgendetoepassingvan geotextie-leu in water- en wegenbouw (reinfor-ced earth e.d.). Hierbij wordt gewezenop het binnenkort bij CDR verschij-nende handboek over geotextielen.Nieuwe ontwikkelingen op betonge-bied worden in Nederland door CORgevolgd engestimuleerdviaonderzoek-commissie B18.BesluitMaterialeninde civiele techniek makeneen vrij dynamische periode door. Ditverdient ookin Nederland de volle aan-dacht. Het is duidelijk dat, indien dezeaandacht zijn vruchten voor het Neder-landse bedrijfsleven wil afurerpen, deprikkels gevoeld en begrepen moetenworden en voor de ontwikkelingen be-kwame materiaalkundigen beschikbaardienen tezijn. De mogelijkhedenomci-viel-technische materiaalkundigen opte leiden, zijn in Nederland beperkt invergelijking tot bijvoorbeeld West-Duitsland en Engeland.Nieuwe materiaalkundige studies, zoalsdie aan de TU-Delft zijn toe tejuichen,maar zijn helaas vooruamelijkgerichtop de high-tech materialen.55