I IMATERIALEN IBETONTECHNOLOGlE ITOEREKENING VAN VLIEGASNAAR CEMENTGEHALTE ENWATER-CEMENTFACTORprof.dr.J.Bijen en ir.R. van SeIst, INTRON bv, SittardToepassing van vliegas in beton heeft een positieve invloed op desterkte-ontwikkeling en duurzaamheid. Tot nog toe mag deze bijdrage van vliegasniet worden verwerkt bij de bepaling van het minimum cementgehalte en demaximum water-cementfactor. In enkele andere Europese landen is dat al wel hetgeval. Tijdens de CDR-dag 1991 heeft prof. Bijen verslag gedaan van het onderzoekdat in opdracht van CUR is verricht om te komen tot aanpassing van deNederlandse regelgeving op dit gebied. Dit artikel is op deze voordracht gebaseerd.Naar aanleiding van de studie is CUR-aanbeveling nr. 12, voor vliegastoepassingen inbeton vervangen door nr. 26, die als bijlage bij dit nummer van Cementis verschenen.In 1983 is CUR-Aanbeveling 1 'Toe-passing van portlandvliegascementen vliegas in beton' uitgegeven,waarna in 1985 CUR-Aanbeveling 12'Poederkoolvliegas als vulstofin mortelen beton' volgde. Deze aanbevelingenregelen de toepassing van poederkool-vliegas als vulstofbinnen het raamwerkvan de Nederlandse betonvoorschrif-ten.Vliegas blijkt bij te dragen aan de ont-wikkeling van de sterkte en aan andereeigenschappenvan beton. Deze bijdrageis het gevolg van:- het waterreducerend vermogen vanvliegas bij vervanging van cementdoor een gelijk massadeel aan vliegas;- het vulstofeffect, dit is de verbeteringvan de korrelopbouw van de cement~pasta, vooral van belang in de over-gangslaag tussen toeslagmateriaal encementsteen;- de puzzolaniteit, de chemische reactiewaarbij vliegas reageert met kalk enwater tot cementachtige verbindin-gen.De bijdrage van vliegas tot de betonei-genschappen mocht tot nu toe niet inrekening worden gebracht bij de bere-kening Van het minimum-cementge-halte ende maximalewater-cementfac~tor, zoals deze zijn gedefinieerd in deVoorschriftenBetonTechnologie (VBT1986).20De doorveleonderzoekers aangetoondebijdrage van vliegas was aanleiding omna te gaanofhetmogelijkis metdezein-vloed in de toekomst rekening te hou-den. CUR-commissie B33 'Vliegas inbeton' en haar werkgroep 1 werden ge-vraagd dit na te gaan. Het onderzoek isuitgevoerd door Intron [1,2] en KEMA[3], hetgeen heeft geleid tot CUR-Aan-beveling 26 en een in voorbereidingzijnde aanpassing van de VBT 1986,waardoor de bijdrage van vliegas in re-kening kan worden gebracht op het ce-mentgehalte en de water-cementfactor.Regelgeving in andere landenAls eerste stap in het onderzoek is de si-tuatie in andere Europese landen nage-gaan. In Duitsland en Denemarkenwordt een equivalentie-factor gehan-teerd (k-waarde). Deze factor brengt alshet ware het cement-equivalente deelvan vliegas tot uiting.Als vliegas wordt toegepast mag de wa-ter-cementfactor alsvolgtwordenbere-kend:water/(cement + k.vliegas)envoor het cementgehalte mag wordengelezen:cement + k .vliegasDe vliegasbijdrage is aan een maximumgebonden. In Duitsland wordt k = 0,3aangehouden. Deze waarde mag wor-den gehanteerd bij portlandcement, ij-zerportlandcement en hoogovence-ment met een slakgehalte tot 65% (mlm).Het maximum-vliegasgehalte waar~voorhetgebruikvande k-waarde is toe-gestaan bedraagt 25% van de totale mas-sa van cement +vliegas.De puzzolane werking van vliegas ont-wikkelt zich eerst na dagen tot weken.Dit betekentdat betonwaarvaneendeelvan het cement door vliegas is vervan-gen, gedurende die periode kwetsbaar-der is voor uitdrogen dan beton zondervliegas. Daarom is voorgeschreven datde nabehandelingstijd moet wordenverlengd.In Denemarken mag een k = 0,5 wor-den aangehouden, tenzij door middelvan een vastgelegde procedure wordtaangetoond dat de werkelijke k-waardehoger is dan 0,5.In het Verenigd Koninkrijk wordt eengeheel ander systeem toegepast. Hierzijn betonsamenstellingen toegelatenwaarbij de verhouding tussen portland-cement en vliegas overeenkomt met dievan de Engelse norm voor portland-vliegascement, mits deze samenstellin-gen voldoen aan de eisen die in deze ce-mentnorm worden gesteld. De BritseCement 1991 nr. 9Tabe1tKarakterisering van de door Intron onderzochte vUegassenvari?rend tussen 0,44- en 0,65. Drie ty-pen cement zijn in het onderzoek be-trokken: portlandcement A (ENCI),portlandcement B (ENCl), hoogoven-cement A (CEMIJ).Vier vliegassenzijn onderzocht, waar-van twee 'conventionele' assen afkom-stig van ketel 8 van de Amercentrale (A)en ketel 13 van de Gelderlandcentrale(B) en twee zogenaamde low-NOx-vliegassen afkomstig van ketel 1 van deBorsselecentrale (C) en ketel 2 van deMaasvlaktecentrale (D). Dezevliegassenzijn voor dit onderzoek door de Vlieg-asunie geselecteerd. De vliegassen vol-deden aan de eisen van CUR-Aanbeve-ling 12,metuitzonderingvande zeefrestop de 32 f.1m zeef voor vliegas D, dieenigszins te hoog was. Enkele karakte-ristieken van de vliegassen zijn gegevenin tabell.In het betononderzoekzijn twee massa-verhoudingen vliegas/cement be-schouwd, te weten 0,18 en 0,33.Er werden drie nabehandelingstijdengekozen, te weten: 1, 3 en 7 dagen nabe-handeling in water van 20?C, gevolgdParametersHet onderzoek bestond uit het nagaanvan de sterkte-ontwikkeling en de ont-wikkeling van de carbonatatiedieptevan beton met water-cementfactorenvan de k-waarden in die landen tengrondslag te liggen;- de Nederlandse cementmarktis nogalverschillend van die in deze landen,met name wordt in Nederland veelmeer hoogovencement met een slak-gehalte >65% (m/m) gebruikt;- in Nederlandwerdenbestaande ketelsen nieuwe ketels voorzien van NOx-emissie reducerende voorzieningen.De vliegaskarakteristieken verander-den hierdoor. Met deze zogenaamdelow-NOx-assen was nog betrekkelijkweinig ervaring opgedaan;-de uitgangsstelling dateen langere na-behandelingsperiode niet wenselijkzou zijn, wordt niet in het buitenlandgehanteerd. Daar wordt een langerenabehandeling voorgeschreven.De CUR-commissie heeft daarom eenexperimenteel onderzoek laten uitvoe-ren.vliegas A: centrale Amer ketel 8vliegas B: centrale Gelderland ketel 13vliegas C: centrale Borssele ketel 1vliegas D: centrale Maasvlakte ketel 2vliegas eisen CUR-AanbevelingA B C D 12chemischesamenstelling(%m/m)SiOz 55,6 59,2 51,1 69,9AlP3 28,2 28,2 29,7 20,6FeZ0 3 6,7 7,1 5,8 2,0CaO 1,8 2,5 1,0 0,3 ~5,0MgO 1,1 1,5 0,9 0,2 ;;;;;4,0S03 0,0 0,0 0,3 0,3 ;;;;;2,5NazO 0,4 0,8 0,4 0,4KzO 2,4 2,2 2,6 0,6NazO - equivalent 1,9 2,2 2,0 0,8gloeiverlies 3,0 2,3 4,8 4,0 ;;;;;5,0sische eigenschappenBlaine-waarde (mz/kg) 300 260 245 330dichtheid (kg/m3) 2200 2240 2310 2350~:~~ >""~ 040 ". ,'~' .....':",,", 7' ~. ~~.~ ..f 0,30 7 ~~~.~.~.:::.:~~:~~:~~~280,200,100,00 +---..-----..----..-----.----,....---.--+0,401 Principe k-waarde berekening; w'" = w/(l + k?