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 278Deze vragen leidden tot het op-nemen van artikel 5.2.3 in de VBT1995. Hierin wordt het gebruikvan deze cementen afhankelijkgesteld van een aantoonbare ge-schiktheid. Hoe dat aangetoondmoet worden is echter niet ver-meld. Een aantal nieuwe cemen-ten (portlandleisteencement encomposietcement) wordt al enigetijd in Nederland toegepast inbeton. Het aantonen van degeschiktheid van deze cementenvoor toepassing in beton was adhoc geregeld [3, 4]. CUR-onder-zoekcommissie B72 kreeg deopdracht een CUR-Aanbevelingop te stellen voor de uitvoeringvan het geschiktheidsonderzoek.Deze procedure is klaar, zie de alsbijlage verschenen CUR-Aan-beveling 48. Dit artikel geeft deachtergronden van de totstandko-ming en resultaten van in dezeprocedure opgenomen beproe-vingsmethoden.T o e p a s s i n g s g e b i e dDe beschreven procedure regeltde beoordeling van de geschikt-heid van een gewoon cement, datvoldoet aan NEN 3550, voor toe-passing in beton in alle milieu-klassen volgens de VBT. De pro-cedure geldt dus niet vooraluminiumcement, dat in de ter-minologie van NEN 3550 een spe-ciaal cement is. De procedurebiedt geen mogelijkheid om spe-ciale eigenschappen van gewonecementen te bepalen, zoals eenhoge bestandheid tegen sulfatenof tegen het optreden van schade-lijke alkali-silicareactie (ASR),zoals geregeld in NEN 3550 enCUR-Aanbeveling 38 [5].T e c h n o l o g i s c h e e nc o n s t r u c t i e v e a s p e c t e nCUR B72 acht nader onderzoeknaar de technologische en con-structieve aspecten van beton ver-vaardigd met een nieuwe cement-soort niet noodzakelijk in hetkader van het aantonen van degeschiktheid van zo'n cementvoor toepassing in beton.Alle in NEN 3550 opgenomengewone cementsoorten hebben,binnen zekere marges, een ver-gelijkbare invloed op de construc-tieve eigenschappen van beton.Wel vertonen deze cementsoor-ten verschillen in bijvoorbeeldsterkte-ontwikkeling, verhoudingdruksterkte/splijttreksterkte, krimpenkruip.Dezeverschillenhebbenechter geen consequenties voorde constructieve rekenregels voorbeton, vastgelegd in NEN 6720(VBC 1995). Betontechnologischgezienbestaanertussendecement-soorten enkele verschillen.Productinformatievandecement-fabrikant behoort inzicht te gevenin de invloed van de cementsoortop de constructieve en technolo-gische eigenschappen van beton.D u u r z a a m h e i dVan de zonder meer toegelatencementsoorten in Nederland is inde praktijk bekend dat de duur-zaamheid van daarmee vervaar-digdbetongewaarborgdis,indienbijhetsamenstellenvanhetbetonde regels van de VBT wordengevolgd. Dergelijke ervaring ont-breekt voor de nieuwe cement-soorten. Eventuele ervaring van-uit het buitenland is niet zondermeer toepasbaar op beton, dat inNederland wordt toegepast. On-zekerheid over de duurzaamheidvan met nieuwe cementsoortenvervaardigd beton in ons milieu isde belangrijkste reden geweestomindeVBToptenemen,datvandeze cementen eerst de geschikt-heid moet worden aangetoondvoordat ze in beton in alle milieu-klassen mogen worden gebruikt.B e o o r d e l i n g o pd u u r z a a m h e i dVoor duurzaamheidsaspectenbestaan (nog) geen absolute pres-tatie-eisen. Daarom is gekozenvoor het vergelijken van beton (ofmortel)gemaaktmeteentebeoor-delen cement en met een volgensde VBT toegelaten cementsoort.Omdat de procedure moet geldenvoor beton in alle milieuklassendienen de volgende duurzaam-heidsaspecten te worden onder-zocht:? carbonatatie;? vorst- en vorstdooizout-bestandheid;? chloridepenetratie;? bestandheid tegen zeewateren sulfaten.Uitgangspunt is dat het beton ver-vaardigd met het te beoordelencement op elk duurzaamheidsas-pectminstensevengoedpresteertals een referentiebeton. Het isbekend dat bestaande cement-Nieuwe cementen in betonToelichting op CUR-Aanbeveling 48: Geschiktheidsonderzoek van nieuwe cementen voor toepassing in betondr.W.M.M.Heijnen,TNO Bouw (rapporteur CUR-commissie B72)ing.R.T. de Vree,BMC (voorzitter CUR-commissie B72)De cementnorm NEN 3550 van 1995 [1, 2] heeft eengroot aantal cementen toegevoegd aan de tot dan inNederlandgebruikelijke.Bijvoorbeeldportlandkalksteen-cementen,hoogovencementenmetslakgehaltengroterdan 80% en portlandcomposietcementen. Met dezecementen bestaat in Nederland geen ervaring. Hetvoldoen van een cement aan de eisen van de cement-norm, betekent dat de sterkteontwikkeling en de vorm-houdendheid gewaarborgd zijn. Maar hoe zit het metde duurzaamheid van beton gemaakt met deze nieuwecementen? Zijn ze toepasbaar in zeewatermilieu en hoestaat het met de invloed van dooizouten? Zijn ervarin-gen in het buitenland met deze cementen ook voorNederlandse omstandigheden van toepassing? Hiernavolgen de antwoorden.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 2 79soorten onderling verschillenvertonen met betrekking tot deverschillende duurzaamheidsas-pecten. Zo carbonateert betonmet hoogovencement sneller daneen overigens vergelijkbaar betonmet portlandcement. Het omge-keerde geldt voor de snelheidwaarmee chloridediffusie in betonoptreedt. Geen van de gebruike-lijke cementsoorten presteert opalle duurzaamheidsaspecten hetbest of het minst. Daarom is dekeuze van de cementsoort vanhet referentiebeton vrijgelaten.Deze kan dus verschillen voor dediverse duurzaamheidsaspecten.Voor alle duurzaamheidsapectenvan beton met een te beoordelen(nieuw) cement is gekozen vooreen keuring op basis van een ver-gelijking van gemiddelde presta-ties met gemiddelde prestatiesvan referentiebeton met eenbekende cementsoort.C a r b o n a t a t i eBij beton met een nieuw cementmag de carbonatatie niet snellerverlopen dan bij beton met eenbekende cementsoort. Als beproe-vingsmethode is de door RILEMuitgegeven aanbeveling CPC-18`Measurement of hardened con-cretecarbonationdepth'gekozen.Met deze methode bestaat veelervaring. Als klimaat is voorge-schreven een temperatuur van(20 ? 2) ?C, een relatieve vochtig-heid van (65 ? 5)% en een CO2-gehaltevan(0,04?0,02)%(V/V).Er is dus niet gekozen voor eenten opzichte van de normaleatmosfeer verhoogd CO2-gehalte.Hetvergelijkendeonderzoekheeftplaats op beton met een water-cementfactor (wcf) van 0,55. Dit isde maximaal toegestane wcf voormilieuklasse2enhogerindeVBT1995. De beoordeling van de car-bonatatiediepte heeft plaats na 3maanden expositie. Als de gemid-delde carbonatatiediepte van hette onderzoeken beton kleiner danof gelijk is aan de gemiddelde car-bonatatiediepte van het referen-tiebeton, is de gelijkwaardigheidaangetoond van het te beoordelencement wat de carbonatatie be-treft. Deze termijn kan in gevalvan twijfel worden verlengd totmaximaal 1 jaar. Als ook na 1 jaarde carbonatatiediepte van hetnieuwebetongroterisdanvanhetreferentiebeton, is het te beoor-delen cement niet gelijkwaardig.V o r s t - e n v o r s t d o o i z o u t -b e s t a n d h e i dVolgens CUR B72 zijn de eisenaan de vorstdooizoutbestandheidzwaarder dan die aan de vorstbe-standheid. Daarom is beslotenin het geschiktheidsonderzoekalleen de vorstdooizoutbestand-heid te beoordelen. Als met een tebeoordelen (nieuw) cement vorst-dooizoutbestand beton vervaar-digdkanworden,zalditbetonookvorstbestand zijn.Aanvankelijk werd besloten devorstdooizoutbestandheid te be-oordelen volgens de Scandina-vian Slab Test (verder aangeduidals SST) [6]. Dit is ??n van debeproevingsmethoden voor vorst-dooizoutbestandheid, die binnenCEN worden voorgedragen voornormalisatie. Omdat er in Neder-land betrekkelijk weinig ervaringmet deze beproevingsmethodebestond,iseenori?nterendonder-zoek uitgevoerd op beton (wcf0,45 zonder toevoeging van eenluchtbelvormer) vervaardigd metdrie bekende (ENCI) cement-soorten:? CEM I 32,5 R;? CEM II/B-V 32,5 R;? CEM III/B 42,5.Uit dit onderzoek bleek dat dezetest ongeschikt is als beproe-vingsmethode voor het beoorde-len van de vorstdooizoutbestand-heid van beton in Nederlandseomstandigheden.Aard en omvang van de schade inde test wijken sterk af van de in deNederlandse praktijk optredendevorstdooizoutschade; dit geldt inextreme mate voor CEM II/B-V.In de praktijk bestaat de schadeuit `scaling' (afschilfering van hetoppervlak); in de SST treedt des-integratie van de toplaag van hetbeton op, waarbij ook grindkor-rels losraken. Dergelijk in proe-ven buitenproportioneel slechtpresteren van beton met vliegas,is ook bekend vanuit Noord-Amerika [7]. Daar heeft men ditonderzoek ook uitgevoerd opbeton dat in de praktijk bewezenheeft goed te functioneren.De in de test gevonden relatietussen de vorstdooizoutbestand-heid en de cementsoort wijkt afvan die in de Nederlandse prak-tijk. In de SST wordt gevonden:CEMI>CEMIII/B>>CEMII/B-V.Uit de praktijk is bekend: CEM I CEM II/B-V > CEM III/B.De variatieco?ffici?nt van de test-resultaten is groot: circa 39%.Het is vrijwel zeker dat het rela-tieve belang van de diverse bijhet ontstaan van vorstdooizout-schade betrokken mechanismenverschillend is voor test- en prak-tijkomstandigheden.De in de test bedoelde ??nzijdigeinwerking van vorst/ dooibelas-ting wordt niet gerealiseerd; hetlijkt erop dat de temperatuurvan het dieper gelegen beton deopgelegde temperatuursverande-ringen van de klimaatkast snellervolgt dan het met zout waterbedekte betonoppervlak.De test is ontwikkeld voor debeoordeling van in Scandinavi?toe te passen beton. Dit verklaartde voor Nederlandse omstandig-heden extreem lage vriestempe-ratuur (-20?C). In Scandinavi?geldt een beton met een wcf van0,45 (zonder luchtbelvormer) alsniet-vorstdooizoutbestand; onderNederlandse omstandigheden isdergelijk beton wel vorstdooi-zoutbestand gebleken. Validatievandezetestopbetonvervaardigdmet andere cementsoorten is nietof nauwelijks uitgevoerd.Het was dus noodzakelijk eenandere methode te gebruiken omcementenonder`Nederlandseom-standigheden' te kunnen vergelij-ken. Van de ori?nterend onder-zochte beproevingsmethoden isO 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 280alleen de CDF-test [8] voorgedra-gen voor normalisatie in CEN-verband.OmdatdeCDF-testboven-dien betrouwbaarder resultatenopleverde dan andere methoden,beperkt dit artikel zich tot deCDF-test.De resultaten van de CDF-test(fig. 1) liggen, afhankelijk van hetaantal vorst-dooicycli, dichter bijde ervaringen vanuit de Neder-landse praktijk dan de SST.Aard en omvang van de schade inde CDF-test wijken, evenals bij deSST, sterk af van de in Nederlandoptredende vorstdooizoutschade.CEM II/B-V presteert in de CDF-test echter aanzienlijk minderslecht dan in de SST. Schade in devorm van desintegratie van hetbeton is in de CDF-test kleinerdan in de SST.De in de CDF-test gevondenrelatie tussen de vorstdooizout-bestandheid en de cementsoortwijkt (in vergelijking met de SST)minder sterk af van die in deNederlandse praktijk. In de SSTwordt gevonden: CEM I > CEMIII/B >> CEM II/B-V; in de CDF-test: CEM I > CEM III/B CEMII/B-V. Uit de praktijk is bekend:CEM I CEM II/B-V > CEMIII/B. Wanneer de resultaten vande CDF-test na 14 cycli wordenbeoordeeld, is de volgorde van decementsoorten nog beter in over-eenstemming met de praktijker-varing: CEM I > CEM II/B-V >CEM III/B. De schade na 14 cyclibestaat vrijwel alleen uit scaling;desintegratie van het beton treedtniet op.De variatieco?ffici?ntvan de testresultatenis in de CDF-testkleiner dan in de SST:circa 21% tegen circa39%.De in de tests be-doelde ??nzijdige in-werking vanvorst/dooibelastingwordt bij de CDF-testwel en bij de SST nietgerealiseerd.Uit het ori?nterendonderzoek naar deScandinavian SlabTest en de CDF-testbleek dat de gevondenmassaverliezen naeen geringer dan het voorge-schreven aantal vorst-dooicycli(56 voor de Scandinavian SlabTest en 28 voor de CDF-test) beterovereenstemden met de Neder-landse praktijk. Daarom zijn degemiddelde massaverliezen enhet 95% betrouwbaarheidsinter-val daarvan voor deze twee testsnader bekeken bij 14 en 28 cycli(fig. 2a en b).Op basis van bovenstaande over-wegingen heeft CUR B72 beslo-ten om de tot 14 vorst-dooicycliingekorte CDF-test op te nemenin de procedure voor het geschikt-heidsonderzoek.TNO Bouw, ENCI en de Bouw-dienst Rijkswaterstaat werkenthans aan een onderzoek, datmoet leiden tot de ontwikkelingvan een voor Nederlandse om-standigheden geschikte beproe-vingsmethode.C h l o r i d e p e n e t r a t i eDe commissie heeft gekozen vooreen relatief snelle, directe beproe-vingsmethode,beschreveninAPM302 [9]. In deze proef wordenzaagvlakken van met water verza-digde betonnen proefstukkengedurende 35 dagen blootgesteldaan een NaCl oplossing, waarnahet indringingsprofiel wordt be-paald door het chloridegehalte temeten van 12 laagjes van elk circa1 mm dikte, die van het expositie-vlak worden afgeslepen. Uit hetgemeten chlorideprofiel wordtvervolgens de effectieve chloride-diffusieco?ffici?ntberekend.Dezemethode heeft echter als nadeeldat de NaCl oplossing, waaraande proefstukken worden blootge-steld, een dermate hoge concen-tratie heeft (165 g/l), dat zowel hettransport als de binding van chlo-ridemogelijksterkverschillentenopzichte van praktijkomstandig-heden. Bovendien wordt APM302 uitgevoerd op beton van 28dagen oud, hetgeen door CURB72 als te jong werd beoordeeld.Relatief traag hydraterende ce-menten zouden benadeeld kun-nen worden, als de beproeving opte jonge leeftijd begint.5432100 7 14 21 28gemiddeldmassaverlies(kg/m2)aantal vorst-dooi cycliCEM I 32,5 RCEM III/B 42,5CEM II/B-V 32,5 R1 | Resultaten van de CDF-test op beton met de gebruikelijkecementsoorten; wcf=0,451086420gem.massaverlies(kg/m2)CEM I CEM IICDF-testCEM III CEM ISlab-testCEM II CEM IIIa.2 | Gemiddelde en het 95% betrouwbaarheidsinterval van het gemiddelde bij een serie van vier proevenDaarom is APM 302 op deze tweepuntenaangepast.Deproefwordtgestart, nadat het beton driemaanden in verzadigd kalkwateris verhard. De concentratie vande NaCl-oplossing, waaraan deproefstukken gedurende 35 dagenworden blootgesteld, is verlaagdtot 35 g/l. Ori?nterend onderzoekuitgevoerd op beton vervaardigdmet (ENCI) CEM I 32,5 R en CEMIII/B42,5,eencementgehaltevan340 kg/m3 en een wcf van 0,45,heeft uitgewezen dat deze aange-paste beproevingsmethode vol-doet. De gevonden chloridediffu-sieco?ffici?nten zijn weliswaarhoger dan normaal voor derge-lijke betonsamenstellingen wordtgevonden [10], maar de verhou-ding van de chloridediffusieco?f-fici?ntenvandetweeonderzochtecementsoorten stemde goed over-een met de bekende verhouding.B e s t a n d h e i d t e g e nz e e w a t e r e n s u l f a t e nGekozen is voor een bepalings-methode, waarbij slanke mortel-balkjes worden blootgesteld aankunstmatig zeewater, respectie-velijk een oplossing van natrium-sulfaat. De lengteverandering vandeze balkjes wordt gemeten alsfunctie van de tijd. Deze methodewordt ook gebruikt bij het werkvan CEN TC 51. Omdat dezemethode niet in de openbare lite-ratuur is gepubliceerd, is eenbeschrijving van deze methodeals bijlage in CUR-Aanbeveling48opgenomen.Metdeuitvoeringvan deze methode bestaat inNederland voldoende ervaring,zodat geen nader onderzoeknoodzakelijk werd geacht.H o e v e r d e r ?Of een bepaald cement in betongebruikt mag worden of niet,hangt volgens de VBT af van hetfeit of de geschiktheid van datcement is aangetoond. De me-thode daartoe is beschreven inCUR-Aanbeveling48.Deaanslui-ting aan de voorschriften wordtgeregeld in BRL 2604 `Nationalebeoordelingsrichtlijn betreffendehet KOMO attest voor cementvoor toepassing in beton' [11].Op basis van deze BRL kan aande producent, die aangetoondheeft dat het door hem geprodu-ceerde cement voldoet aan deeisen in CUR-Aanbeveling 48een attest worden afgegeven.Het attest verklaart dat de gelijk-waardigheid zoals bedoeld inartikel 5.2.3 van de VBT is aange-toond. Het attest is geldig zolanghet cement dezelfde samenstel-ling behoudt. sO 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 2 81L i t e r a t u u r1. W. van Loo, Op weg naar een Europese cementnorm, Cement1995 nr. 2 pp. 18-21.2. Betoniek 9-30 (1994), De nieuwe cementnorm NEN 3550.3. BRL 2602 (1993), Nationale beoordelingsrichtlijn voor de toe-kenning van het KOMO-attest voor portlandleisteencement.4. TNO Bouw, samenvatting van onderzoek 96-BT-R1242-02-S(1996), ENCI composietcement (CEM V/A 42,5) voor toepassingin beton in milieuklasse 1 en 2 volgens NEN 5950 (VBT 1995).5. CUR-Aanbeveling 38 (1994), Maatregelen om schade aan betondoor de alkali-silicareactie (ASR) te voorkomen.6. RILEM TC 117-FDC (1995), Draft recommendations for testmethods for the freeze-thaw resistance of concrete: Slab test andcube test; Materials and structures, 28, pp. 366-371.7. M.D.A.Thomas (1997), Laboratory and field studies of salt scalingin fly ash concrete - in: Frost resistance of concrete; RILEMProceedings 34; edited by M.J. Setzer and R. Auberg; E & FNSpon, pp. 21-30.8. RILEM TC 117-FDC (1996), CDF Test - Test method for thefreeze-thaw resistance of concrete - tests with sodium chloride(CDF); Materials and Structures, 29, pp. 523-528.9. APM 302 (1991): Concrete testing; Hardened concrete; Chloridepenetration; 2nd edition, May 1991, AEC laboratory, Staktoften 20,DK-2950 Vedbaek.10. CUR-Rapport 96-3 (1996), Durability of new types of concrete formarine environments; CUR.11. BRL 2604 (1999), Nationalebeoordelingsrichtlijnbetreffende het KOMO attestvoor cement voor toepassingin beton.1086420gem.massaverlies(kg/m2)CEM I CEM IICDF-testCEM III CEM ISlab-testCEM II CEM IIIb.van de SST en een serie van vijf proeven van de CDF-test na 14 en 28 cycli