Log in
inloggen bij Cement
Hulp bij wachtwoord
Geen account?
shop word lid
Home / Alle kennis / Artikelen

Geopolymeerbeton voor infrastructurele toepassingen (1)

Ontwikkeling van zelfverdichtende mengsels Shizhe Zhang, Guang Ye, Mladena Lukovic, Hendrik Herder, Arend Scharringa - 21 november 2022

In Nederland wordt veel aandacht besteed aan geopolymeerbeton als een van de mogelijkheden om de CO2-voetafdruk van beton te verlagen. Hoewel dit materiaal op laboratoriumschaal uitgebreid is onderzocht, zijn praktische toepassingen en ervaringen nog maar beperkt beschikbaar. Bovendien bestaan er voor een brede en grootschalige constructieve toepassing een aantal uitdagingen op technologisch en technisch gebied. Er is een onderzoeksproject gestart waarin een zelfverdichtend geopolymeerbeton (ZGB) is ontwikkeld voor toepassing in een prefab voorgespannen verkeersbrug. Dit onderzoek is uitgevoerd door het Microlab en de sectie Betonconstructies van de TU Delft, Haitsma Beton en de Universiteit Gent en wordt door de provincie Fyslân ondersteund als launching customer.

Tweeluik

Dit is het eerste van twee artikelen over een onderzoek naar de toepassing van geopolymeerbeton in de infrastructuur. Dit eerste artikel gaat in op fase I van het onderzoek, de ontwikkeling van een betonmengsel. Het tweede deel op fase 2, de productie op industriële schaal.

In het kort

  • Er is een nieuw onderzoeksproject gestart om zelfverdichtend geopolymeerbeton (ZGB) te ontwikkelen.
  • De viscositeit en blokkeringsmaat zijn bepaald met behulp van een J-ringtest.
  • De mechanische eigenschappen van ZGB, zoals de druksterkte, de splijttreksterkte, elasticiteitsmodulus en Poisson-ratio zijn bepaald volgens de EN 12390-normen.
  • De autogene krimp, uitdrogingskrimp en kruip zijn onderzocht.
  • Vanwege de grote autogene krimp en uitdrogingskrimp, was het cruciaal de scheurgevoeligheid te onderzoeken.
  • Het ontwikkelde ZGB heeft goede eigenschappen die voldoen aan alle eisen voor de productie van het mengsel op industriële schaal.
  • ZGB heeft een goede weerstand tegen chloridediffusie.
  • De carbonatatieweerstand en de vorst-dooiweerstand met dooizouten van ZGB is niet zo goed als die van cementbeton.
  • Uit levenscyclusanalyse blijkt dat de milieukosten van ZGB lager zijn dan die van zelfverdichtend cementbeton. 

Geopolymeerbeton ook wel alkalisch geactiveerd beton genoemd, bestaat in de basis uit dezelfde grondstoffen als traditioneel beton, namelijk een bindmiddel, toeslagmateriaal (zand en grind), water en eventuele hulp- en vulstoffen. Voor het bindmiddel wordt echter geen traditioneel cement gebruikt maar alkalisch te activeren grondstoffen (de zogenoemde precursor). Voor het activeren van de reactie wordt een activator toegevoegd.

Met het in het onderzoek ontwikkelde mengsel zal mogelijk, na afronding van het gehele onderzoek, een prototype brug worden gebouwd. De besluitvorming hierover moet nog worden genomen. Het geopolymeerbeton wordt gebruikt voor zowel de prefab voorgespannen brugliggers als de in situ druklaag.

Voor het ontwikkelde beton golden de volgende eisen, nodig om opschaling op industriële schaal bij Haitsma mogelijk te maken:

  1. sterkteklasse: C45/55;
  2. sterkte na 1 dag: > 30 MPa;
  3. uitvloeimaat: SF2 (initiële uitvloei 660-750 mm);
  4. viscositeitsklasse: VS1 (T500 ≤ 2s);
  5. passing ability class: PA1 (J-ring blokkeringsmaat ≤ 15 mm);
  6. weerstand tegen ontmengen klasse (zeefsegregatie): SR2 ≤ 15%;
  7. zetmaat: 45 min > 580 (580-640) mm SF1.

Betonmengsel

In het mengsel wordt als bindmiddel (precursor) hoogovenslak toegepast. Dit wordt geactiveerd met behulp van een alkalische oplossing op basis van natrium. Er wordt ook gebruikgemaakt van een vertragende hulpstof om een goede consistentie te garanderen. De gebruikte toeslagmaterialen zijn vergelijkbaar met conventioneel beton: fijn zand (0-4 mm) en grind (4-16 mm).

De mengprocedure is vergelijkbaar met die van conventioneel beton. Nadat het bindmiddel is gemengd met het zand en het toeslagmateriaal, wordt de alkalische activatoroplossing geleidelijk toegevoegd, gevolgd door de vertragende hulpstof. Het mengen gaat door totdat het beton een optimale vloeibaarheid heeft bereikt.

Na het storten zijn proefkubussen (150 x 150 x 150 mm3) geseald en gedurende 1 dag bewaard onder 25 °C. Dit is gedaan om ervoor te zorgen dat de druksterkte na 1 dag hoger is dan 30 MPa. Dit is belangrijk voor de toekomstige productie in de fabriek. De proefstukken werden na 1 dag ontkist en bewaard in een klimaatkamer bij 20°C met een relatieve vochtigheid (RV) > 95% tot de testleeftijd (standaard uitharding). Het oppervlak van de proefstukken is afgedekt met plastic folie om direct contact met water te voorkomen.

Volledige bericht lezen?

Het volledige item is gratis beschikbaar voor onze leden.
Nog geen lid? meld u aan bij ons netwerk.

Reacties

Ludo - CALTRA Nederland bv 23 november 2022 15:49

Interessant artikel

x Met het invullen van dit formulier geef je Cement en relaties toestemming om je informatie toe te sturen over zijn producten, dienstverlening en gerelateerde zaken. Akkoord
Renda ©2022. All rights reserved.

Deze website maakt gebruik van cookies. Meer informatie AccepterenWeigeren