Minder CO?-uitstoot met innovatief beton Nieuw Stufib-rapport over innovatieve betonsoorten 1?Door de klinker te combineren met andere grondstoffen, worden er cementen gemaakt met een lagere CO?-emissie maar wel met de eigenschappen die we van de nu al bekende EN 197-1 cementen kennen. Foto: Heidelberg Materials Om de doelstellingen ten aanzien van CO? te halen, is het nodig met alternatieve betonsoorten te gaan bouwen. Die alternatieven zijn er, maar worden nog weinig gebruikt. Een van de redenen is onbekendheid in de sector. Om die onbekendheid uit de wereld te helpen heeft de gecombineerde Stufib/Stutech-studiecel 'Innovatief beton' een rapport opgesteld. 1 46?CEMENT?4 2025 De bouw is verantwoordelijk voor een belangrijk deel van de CO?- uitstoot en binnen deze sector is de productie van beton weer een grote bron. Om de doelstellingen ten aanzien van die CO?-uitstoot te halen, zoals onder meer vastgelegd in het Betonakkoord, is er een alternatief nodig voor traditioneel beton. Hoewel deze alternatieven beschik- baar zijn, worden ze nog betrekkelijk weinig in projecten gebruikt. Oorzaken hiervoor zijn: kosten, onbekendheid met de alterna- tieven en gebrek aan regelgeving. Door vier 'sub-studiecellen' is een rap- port opgesteld waarmee iets wordt gedaan aan de onbekendheid. Elk van deze subgroe- pen heeft een bestanddeel van beton onder de loep genomen: klinker-gebonden bind- middelen, alkalisch geactiveerde bindmid- delen, toeslagmaterialen en vulstoffen. In het rapport is uiteengezet wat de eigen- schappen van de alternatieve bestanddelen zijn, welke voor- en nadelen er zijn, wat de mogelijke toepassingen zijn en wat er aan regelgeving wel en niet beschikbaar is. Alternatieve klinkergebonden bindmiddelen In het eerste deel van het rapport komen de alternatieve klinkergebonden bindmiddelen aan bod, onderverdeeld in cementen volgens NEN-EN 197-5, belietrijk portlandcement, calciumsulfoaluminaat en solidia. Dit zijn cementen waar de basis van de binding ligt in de portlandklinker. Door de klinker te combineren met andere grondstoffen, wor- den er cementen gemaakt die een lagere CO?- emissie hebben maar wel de eigenschappen hebben die we van de nu al bekende EN 197-1 cementen kennen. NEN-EN 197-5?In NEN-EN 197-5 zijn twee nieuwe composietcementen gespecificeerd: CEM II/C-M en CEM VI, respectievelijk port- land-composietcement en composietcement. Deze cementen zijn redelijk vergelijkbaar met de cementen uit de veel toegepaste cementnorm NEN-EN 197-1. Er wordt ook niet verwacht dat de constructieve eigen- schappen veel anders zijn. Als gevolg van het gebruik van specifieke grondstoffen tre- den wel kleine verschillen op. Vooral wat levensduur betreft zijn er verschillen, met name op het gebied van vorst-dooibestand- heid en carbonatatie bij lage klinkergehal- ten. Ten opzichte van CEM I zijn de CO?- emissies van deze cementen lager, maar in vergelijking met CEM III niet. Belietrijk cement?Belietrijk cement wordt gekenmerkt door de lagere brandtempera- tuur dan portlandcement (CEM I), en daar- mee de besparing op CO?. Vanwege de trage reactie (vooral direct na mengen) wordt het echter niet grootschalig gebruikt. Bij con- structies met massabeton zou het juist IR. GOVERT DORRENBOOM ABT IR. JACQUES LINSSEN Redactie Cement / Aeneas Media auteurs CEMENT 4 2025 ?47 vanwege die trage reactie problemen kun- nen voorkomen. Ten opzichte van hoog- ovencement (CEM III) biedt de toepassing van belietrijk cement echter geen CO?-winst en ook voor massabeton is belietcement niet gunstiger dan CEM III/B. Voor Nederland lijkt dit dus niet zo'n interessante toepas- sing. CSA-cement?Calcium sulfoaluminate (CSA) cement is een type cement met een hoog aluminagehalte. Om CSA-klinker te produ- ceren, worden bauxiet, kalksteen en gips gemengd in een roterende oven. De reductie in de CO?-emissie bedraagt circa 30 à 40% ten opzichte van CEM I. Ten opzichte van CEM III is er echter geen reductie. CSA-cementen hebben goede eigen- schappen en zijn technisch gezien interes- sant voor grootschalig gebruik. De lagere CO?-uitstoot is echter gekoppeld aan hogere kosten. Solidia?In solidia wordt een alternatief ce- ment gebruikt met 30-40% minder CO?-uit- stoot in vergelijking met CEM I. Het verhardt vervolgens deels door carbonatatie, dus met CO?, zodat in totaal een 60% lagere CO?-uit- stoot wordt bereikt ten opzichte van CEM l. Solidia (en andere soortgelijke) cementen hebben dus een heel interessant CO?-profiel, maar doordat ze wapeningsstaal niet kunnen beschermen worden ze niet voor gewapend beton gebruikt. Een combinatie met alterna- tieve wapening, zoals basaltwapening, kan wel interessant zijn. Alkalisch geactiveerde bind- middelen Het tweede deel van het rapport gaat in op alkalisch geactiveerd beton. Dit is beton zon- der traditioneel cement, maar met alkalisch geactiveerde grondstoffen zoals gegranu- leerde hoogovenslak, poederkoolvliegas, gemalen lavasteen en metakaolien. Deze reactieve stoffen worden precursoren ge- noemd. De reactie wordt op gang gebracht met alkalische activatoren, zoals natrium- hydroxide (NaOH; natronloog) en natrium- silicaat (Na?SiO?; 'waterglas'). Dit type bind- middel wordt ook wel geopolymeer genoemd en het beton geopolymeerbeton. Door de juiste keuze en samenstelling van slimme grondstoffen is het mogelijk een materiaal te verkrijgen met een lage CO?- uitstoot (reductie van 40-80%) en materiaal- eigenschappen die vergelijkbaar zijn met traditioneel beton. De manier van verwer- ken is ook gelijkwaardig. De beschikbaar- heid van bepaalde grondstoffen (bijvoor- beeld hoogovenslak) is echter beperkt, waardoor materialen uit het buitenland moeten worden geïmporteerd of men op zoek moet naar duurzamere alternatieven (bijvoorbeeld metakoalien en tras). Ook de kostprijs is op het moment nog veel hoger. Er zijn momenteel bovendien geen geldende normen of regelgeving waaraan men het ge- drag van het geopolymeerbeton kan toetsen. Echter, wanneer een materiaal uitgebreid wordt getest op alle relevante eigenschap- pen, dan kan een onafhankelijk en deskun- dig bureau het op prestatie beoordelen voor bepaalde toepassingen. Het Betoninnovatie- loket kan op basis van het rapport van het testbureau een validatieverklaring afgeven op bewezen claims, waardoor het beton een bepaalde status verkrijgt. Deze werkwijze vergt wel een flinke (tijds-)inspanning. Al deze facetten, in combinatie met enkele praktische aandachtspunten, verhin- deren momenteel grootschalige toepassing. Voor niet-constructieve toepassingen wordt geopolymeerbeton al wel gebruikt. In diver- se pilots wordt ook ervaring met construc- tieve toepassingen opgedaan. Toeslagmateriaal In het derde deel over toeslagmateriaal be- steedt het rapport aandacht aan gerecycled materiaal, korrelpakking, zwaar beton, licht- beton, luchtzuiverend beton en transluscent beton. Gerecycled materiaal?Het gebruik van ge- recycled materiaal in beton is vooral gericht op de doelstellingen met betrekking tot cir- culariteit in het Betonakkoord. Zowel de grove als de fijne fractie gerecycled beton- granulaat kan worden toegepast in nieuw beton. Hierdoor krijgt het betongranulaat op een hoogwaardige manier een nieuw leven, in tegenstelling tot de gebruikelijke laag- waardige toepassing als wegfundering. 2 Stufib-rapport 31 over innovatief beton BESCHIKBAARHEID Stufib-rapport 31 'Innovatief beton' is beschikbaar voor Stufib-leden op www.stufib.nl en voor Stutech- leden op www.stutech.nl. 2 48?CEMENT?4 2025 Volgens CROW-CUR Aanbeveling 127 kan tot 100% van het grove toeslagmateriaal worden vervangen en zijn, afhankelijk van de water- absorptie, slechts beperkte aanpassingen van de constructieve rekenregels nodig. De aanpassingen betreffen de E-modulus, dwarskracht en krimp. Wel dient vooraf met de opdrachtgever overeengekomen te zijn dat CUR 127 wordt toegepast. Conform CROW-CUR Aanbeveling 112 kan 50% betongranulaat worden toegepast, zonder aangepaste rekenregels. Daarboven zijn aanpassingen nodig. Het beton moet uiteraard voldoen aan de geldende kwaliteitseisen, die ook op be- ton uit primaire toeslagmaterialen van toe- passing zijn. De secundaire grondstoffen, die toegepast worden in de betonmortel, moeten dan ook zijn gecertificeerd volgens de geldende regelgeving. Korrelpakking?Korrelpakking betreft de mate waarin de korrels een bepaald volume vullen. Door een mengsel nauwkeurig sa- men te stellen uit met een optimale mix van toeslagmaterialen en fijnere fracties, is het mogelijk om de waterbehoefte en daarmee het cementgehalte van een betonmengsel te reduceren. Als het cementgehalte wordt ge- reduceerd, dan neemt ook de CO?-voetprint van het beton af. Dit vergt echter wel opslag- en silocapaciteit bij de betonproducent om diverse fracties grondstoffen op te kunnen slaan. Om dat mogelijk te maken in Neder- land moet er ook daadwerkelijk behoefte voor zijn vanuit de markt. Dit betekent ook dat er nog meer potentieel zit in deze tech- nologie dan nu al is bereikt. Zwaar beton?Zwaar beton is beton met een ovendroge volumieke massa die groter is dan 2600 kg/m³. Om deze hoge volumieke massa te bereiken, wordt zwaar toeslagma- teriaal gebruikt, zoals basalt, bariet en mag- netiet. Afhankelijk van de toepassing en de keuze van het zware toeslagmateriaal 3  Smart Liberator, een slimme betonbreker, waarmee niet alleen zand en grind, maar ook gereageerd en niet-gereageerd cement zijn vrij te maken. Foto: New Horizon 3 CEMENT 4 2025 ?49 3 3 Zwaar toeslagmateriaal magnetiet (handelsnaam MagnaDense). Foto: LKAB Minerals wordt zwaar beton geproduceerd met een volumieke massa die ongeveer ligt tussen de 3000 en 5000 kg/m³. Het belangrijkste voordeel van zwaar beton is dat een hoger gewicht wordt be- haald bij minder volume, wat bij specifieke toepassingen inhoudt dat er minder materi- aal nodig is. Aandachtspunten zijn tempera- tuurontwikkeling, transport, storten en ver- dichting en korrelvorm. Lichtbeton?Lichtbeton is beton met een massa van niet meer dan 2200 kg/m³ dat voor een deel bestaat uit kunstmatige of lichte toeslagmaterialen. Door het vermin- derde eigen gewicht kunnen grotere over- spanningen ongesteund worden gestort en kan de fundering lichter worden uitgevoerd. Dit kan weer een effect hebben op de totale CO?-emissies van het bouwwerk. Lichtbeton heeft betere thermische isolerende eigen- schappen, maar weer minder goede geluids- werende eigenschappen. Lichtbeton wordt al veelvuldig toege- past en de omschrijving van de materiaal­ eigenschappen en de constructieve eigen- schappen zijn vastgelegd in de normen. Er is geen verder onderzoek nodig. Wel is aan- dacht voor recyclebaarheid belangrijk. Luchtzuiverend beton?Luchtzuiverend be- ton bevat een mineraal (bijvoorbeeld titanium- oxide) dat onder invloed van UV-licht lucht- vervuilende stoffen afbreekt. Zo breekt het onder meer fijnstof af en remt het de groei van aanslag op beton. Constructief zijn er geen aandachtspunten. Er zijn wel een aantal vragen, aandachtspunten en aanbevelingen. Translucent beton?Translucent beton bevat een (semi-)transparant toeslagmateriaal. Hierdoor laat het in meer of mindere mate licht door, afhankelijk van het gebruikte toe- slagmateriaal. De eigenschappen van het be- ton zijn fundamenteel anders. Over het alge- meen zie je dan ook dat het beton hooguit in zelfdragende wanden wordt gebruikt. Ook betontechnologisch moet je er rekening mee houden, bijvoorbeeld omdat de toegepaste glasvezels invloed hebben op het mengsel. Vulstoffen Vulstoffen in beton worden gebruikt om de eigenschappen aan te passen of een speci- fieke eigenschap te geven, zoals verwerk- baarheid, hydratatiewarmte, sterkte, levens- duur en ook milieubelasting. Ze kunnen een deel van het cement vervangen, waarmee de CO?-footprint kan worden beperkt. 50?CEMENT?4 2025 Vulstoffen zijn zeer fijne korrelvormige in- erte en reactieve primaire materialen, bij- producten en recyclingmaterialen. Bekende voorbeelden zijn kalksteenmeel, poeder- koolvliegas en hoogovenslak. Vulstoffen hebben invloed op de op- bouw van de cementmatrix in beton en als ze reactief zijn ook op de samenstelling van de cementsteen. Om beide redenen hebben ze een grote invloed op de levensduur. Via de poriestructuur kunnen ook eigenschap- pen als krimp en kruip worden beïnvloed. Er zijn vele mogelijkheden om vulstof- fen van primaire of secundaire oorsprong toe te passen in cement en beton. De beoor- deling en certificering zijn helder. Tot slot In het rapport is de state of the art kennis van innovatieve betonsoorten samengevat. Mogelijke toepassingen, voor- en nadelen, geldende normen en voorbeelden zijn be- licht. Ook de gevolgen voor de constructieve eigenschappen van het beton worden be- handeld. Het rapport geeft dan ook aan waar je informatie kunt vinden als je een van deze alternatieven wilt gebruiken. Het rapport is bedoeld om constructeurs en aannemers aan te moedigen met deze alter- natieven aan de slag te gaan. Dit artikel geeft een indruk van de in- houd van het rapport. Voor een volledig beeld wordt verwezen naar het rapport zelf, dat beschikbaar is op Stufib.nl en Stutech.nl.? LEDEN STUTECH/STUFIB-STUDIECEL De vier subgroepen Stutech/Stufib-studiecel 'Innovatief beton' bestonden uit: Klinkergebonden bindmiddelen: - Penny Pipilikaki ? Rijkswaterstaat (voorzitter) - Maikel van Dooren ? Dura Vermeer Infra - Math Pluis ? Betonhuis - Tim Janssen ? Nobleo - Alexandris Glias ? Van Rossum raadgevende ingenieurs Alkali geactiveerde bindmiddelen: - Govert Dorrenboom ? ABT (voorzitter) - Gert van der Wegen ? SGS-Intron - Hans Laagland ? Witteveen+Bos - Herbert van der Ham ? Boskalis - Ronald Meijnhardt ? KIWA Nederland - Jolien Van Der Putten ? Witteveen+Bos Toeslagmaterialen: - Thijs Beets ? Boskalis (voorzitter) - Silke Prinsse ? Adviesbureau Hageman - Brian Brongers ? TNO - Ronnie de Rooij ? BAM Infraconsult - Remco Noordermeer Vulstoffen: - Martin Verweij ? Cementbouw (voorzitter) - Ton van Beek ? SKG IKOB - Felix Leenders ? Mobilis - Jasper Schilder ? Dura Vermeer Infra CEMENT 4 2025 ?51