themaHoe duurzaam is beton?320094themaHoe duurzaamis beton?Beton is een materiaal dat al verschillendemillennia wordt toegepast. Dat beton duur-zaam is ­ in de betekenis dat het langmeegaat ­ blijkt wel uit het feit dat veelhistorische betonnen bouwwerken nogaltijd overeind staan. De laatste jaren isvooral veel aandacht voor duurzaamheid ineen andere betekenis: het milieu. Hoe duur-zaam of `groen' is beton in dit kader?1(Over de Bouwkunst), is de kennis over beton toch voorlangere tijd verloren gegaan, vermoedelijk omdat de hydrauli-sche componenten niet meer vindbaar waren.Pas in de 19e eeuw werden er diverse uitvindingen gedaanwaarmee beton weer helemaal actueel werd. Zo werd portland-cement ontdekt (patent in 1824 aan Joseph Aspdin), ontstondHoe het begon in betonBeton is een heel oud materiaal. De Grieken ontdekten al datbepaalde vulkanische gesteenten, vermengd met kalk en zand,hydraulische mortels vormden. En van de Romeinen is bekenddat ze regelmatig mengsels toepasten die we nu beton zoudennoemen. Bekende bouwwerken als het Colosseum (foto 1), hetPantheon (foto 2) en diverse aquaducten laten nu nog de over-blijfselen van hun beton zien. Mogelijk hebben zelfs de Egyp-tenaren1) bij de bouw van de grote piramide gebruikgemaaktvan beton, 2000 jaar vóór de Romeinen het gebruikten. En,ondanks dat Vitruvius een volledige beschrijving heeft gegevenvan de samenstelling van beton in zijn boek `De architectura'1) Linn Hobbs, professor materiaalwetenschappen bij het Massachusetts Institute ofTechnology (MIT): "Misschien lieten de oude Egyptenaren ons niet alleen geheim-zinnige bouwwerken en mummies achter. Misschien waren zij - 2000 jaar voordatde Romeinen het gebruikten in hun bouwwerken - de `uitvinders' van beton."32009 52gewapend beton (patent in 1867 aan Joseph Monier) en werdenook andere eigenschappen van beton erg gewaardeerd (water-dicht, vuurbestand en vormvast met grote weerstand tegentrekspanning en drukbelasting). Zo kon het materiaal in de 20eeeuw een enorme vlucht nemen.In het begin van de 20e eeuw laat Rudolf Steiner, grondleggervan de antroposofie, zien dat beton ook een enorme plasticiteitkan hebben en het als kunstwerk kan worden vormgegeven.Steiner ontwierp het eerste Goetheanum in het ZwitserseDornach (foto 3) als plaats van bijeenkomst voor activiteitenvan de antroposofische vereniging. Het gebouw werd in houtuitgevoerd op een betonnen sokkel tussen 1913 en 1919. Reedstijdens de bouw werd het gebruikt voor bijeenkomsten enconcerten. Op oudejaarsavond 1922 brandde het gebouwgeheel af. Daarop besloot Steiner een nieuw gebouw te ontwer-pen in een onbrandbaar materiaal, beton. Reeds in 1924 werdmet de bouw begonnen, in 1928 werd het opgeleverd (foto 4).Inmiddels is het gebouw een waar monument van de plastici-teit die met beton kan worden bereikt.Aandacht aan milieuIn de Romeinse tijd was er vermoedelijk geen dringende nood-zaak om aandacht te besteden aan milieu. Toch scoorde betonwel positief op dat gebied doordat er veel afvalmateriaal in konworden verwerkt. Bij de herontdekking van beton, en speciaalbij gewapend beton, speelde milieu eveneens een positieve rol.Het eerste gewapende beton werd immers geconstrueerd ombloembakken te kunnen maken. Er werd in die tijd door LouisLambot een roeiboot van gewapend beton gemaakt (foto 6), diein 1855 op de wereldtentoonstelling in Parijs te zien was en dejaren daarna populair werd onder landgoedbezitters [1].In de huidige post-Al-Gore-tijd bestaat er in Nederland eenhernieuwde aandacht voor het milieu, mede door de inzet vanhet kabinet Balkenende-Bos. Dit nadat Balkenende in zijnprof.dr.ir. Michiel HaasNIBE/TU Delft, fac. CiTG1, 2 Twee beroemde Romeinse bouw-werken, het Colosseum (1) en hetPantheon (2) in Rome zijn beide(deels) met beton gebouwd.Hoe duurzaam is beton?320096354met die natuur. Maar met de stelling van René Descartes (1596- 1650) `Cogito ergo sum' (`Ik denk, dus ik ben') werd hetdualisme ingevoerd 2). Hij ziet de mens niet langer als onderdeelvan de natuur, maar als eigenaar van de natuur. Met anderewoorden: we kunnen de natuur manipuleren zoals we willen. Endat hebben we ook gedaan, met de huidige milieuproblemen alsresultaat. Het lijkt dus belangrijk om de milieuproblemen ookdaadwerkelijk op te lossen en dat we ons weer als rentmeestersgaan gedragen en niet als exploitanten van de natuur.Duurzaam en duurzaamIn het Nederlands kennen we slechts één woord duurzaam.Maar het heeft twee heel verschillende betekenissen. Vooral inde bouwwereld heerst begripsverwarring. Als een aannemerhet over een duurzaam gebouw heeft, bedoelt hij een gebouwdat lang meegaat. Een betonnen bunker uit de tweede wereld-oorlog is een perfect voorbeeld van een duurzaam gebouw indie visie. En een kozijn van tropisch hardhout is in deze opvat-ting eveneens een duurzaam kozijn.Het andere begrip duurzaam heeft een milieutechnische invul-ling. Hiermee bedoelen we een milieubewuste oplossing. Indeze betekenis is het genoemde kozijn van tropisch hardhoutmisschien niet duurzaam omdat het een groot verlies aanbiodiversiteit oplevert en de transportkilometers met uitstootvan veel CO2gepaard gaan. En dat ondanks het feit dat eentropisch hardhouten kozijn mogelijk een langere levensduurkan hebben dan een vuren kozijn.De twee begrippen worden in het Engels duidelijk uit elkaargehouden. We kennen het begrip Durability = lange levensduuren het begrip Sustainability = milieubewust. Mijn leerstoel inDelft bij de faculteit Civiele Techniek heet `Materials andSustainability'. Daar gaat het dus om het milieu. De beidevoorgaande kabinetten milieu volledig van de agenda hadgeschrapt en uitsluitend aandacht had voor de economischeontwikkelingen. Daarmee werd toen een vroegtijdige Europesekoppositie op milieugebied afgebroken. Nu moet Nederlandweer opklimmen, vanuit de achterzijde van het peloton.We onderscheiden drie grote basismilieuproblemen:­ vervuiling: emissies naar water, bodem en lucht;­ verlies van biodiversiteit: uitputting van grondstoffen, verliesvan soorten;­ schade aan gezondheid: jaarlijks 21 000 doden in Nederlandvanwege het slechte milieu [2].Politiek gezien zijn de milieuproblemen van de vervuiling hetmeest actueel. De CO2-uitstoot als indicator voor het broeikas-effect is een belangrijk gegeven in de huidige politieke constel-latie. Er zijn en worden internationale afspraken gemaakt overde toegestane wenselijke uitstoot van CO2. Het is verbazing-wekkend dat het dodental van 21 000 niet tot topprioriteitgemaakt is, maar dat terzijde.Feitelijk moeten we het milieuprobleem als een moreel/ethischprobleem zien. In de tijd dat wij deel uitmaakten van de natuur­ dat was het geval tot de Middeleeuwen ­ waren wij afhankelijkvan diezelfde natuur. We zorgden er wel voor dat het goed gingthema2) Feitelijk is dit niet helemaal juist. De grondlegger van hetdualisme was Plato (427 ­ 347), die de scheiding tussenlichaam en ziel vaststelde. Descartes verklaarde het dualismeveel breder, waardoor de mens zich meer kon afscheiden van denatuur waar hij tot dan een geheel mee vormde.Hoe duurzaam is beton? 32009 763 Het eerste Goetheanum in hout op een betonnen sokkel4 Het tweede Goetheanum geheel in beton gemaakt5 Overzichtsfoto waarop nog meer gebouwen van Steiner zijnte zien, bijvoorbeeld het stookhuis met zijn zeer plastischeschoorsteen.6 De roeiboot van ferrocement, gebouwd door Louis Lambot.begrippen hebben uiteraard wel een link. Over het algemeen iseen gebouw dat 100 jaar meegaat ook een meer milieubewustekeuze dan een gebouw dat na 20 jaar al weer wordt gesloopt.Hoe scoort beton op milieugebied?Er zijn nog altijd mensen die ongenuanceerd beweren datbeton een milieuvriendelijk materiaal is. Daarbij geven ze aandat beton het meest gebruikte bouwmateriaal ter wereld is: deproductie bedraagt zes miljard m3per jaar, ofwel ongeveer éénm3per aardbewoner. Ze beargumenteren dat het wordtgemaakt van natuurlijke grondstoffen en dat het voor 100%recyclebaar is. En dat beton een betrouwbaar materiaal is, datniet brandbaar is, niet vergaat en geen last heeft van uitloging.Ondanks al deze voordelen kun je niet zonder meer stellen datbeton een milieuvriendelijk bouwmateriaal is. Dat hangt heelerg van de toepassing af waarin het wordt gebruikt.Het product in zijn toepassing bepaalt de mate van milieuvrien-delijkheid ervan. Daarom moet een materiaal, ofwel een productvervaardigd uit dat materiaal, milieutechnisch worden beoor-deeld in z'n functionele eenheid ten opzichte van alternatievematerialen.Het onderzoeksinstituut NIBE doet vergelijkend onderzoek naarbouwproducten op het gebied van milieu. Daarbij worden inprincipe alle mogelijke alternatieven voor dat product naastelkaar gezet en in hun toepassing vergeleken op basis van eenLCA (levenscyclusanalyse).Schelpen versus aluminumfolieTer verduidelijking een extreem voorbeeld. Uitgangspunt is eeneenheid van 1 m2na-isolatie van een houten beganegrondvloermet een Rcvan 3,0 m2K/W. De te vergelijken producten zijn [3]:­ schelpen, als basis een milieuvriendelijk natuurproduct;­ aluminium/polyester folie, beide geen producten die op voor-hand als milieuvriendelijk zouden worden bestempeld.Om te voldoen aan de functionele eenheid zijn 305 kg schelpennodig of 0,075 kg aluminium/polyesterfolie; in die hoeveelhe-den leveren beide producten een gelijke prestatie, namelijk deisolatie van de beganegrondvloer met de opgegeven isolatie-waarde. Alleen al het transport van de schelpen blijkt meermilieubelastend te zijn dan de hele 75 g folie die nodig is. Danhebben we het nog niet over de winning en wassing enz. van deschelpen. De schelpen zijn al met al een factor 30 of meermilieubelastend dan de folie! En dat terwijl schelpen als materi-aal een natuurlijk product zijn. Gelukkig vervult de schelpeni-solatie een dubbelfunctie, het reguleert ook het vocht. Daar-door kan toepassing van dit product bij een vochtige kruip-ruimte een verantwoorde keuze zijn.Beton in de infrastructuurBeton is als riolering in de straat een milieuvriendelijk mate-riaal omdat de alternatieven gres en PVC in deze situatieminder milieuvriendelijk zijn. Ook als bestratingmateriaal isbeton een goede keuze: bakstenen, natuursteen of asfalt zijnmeer milieubelastende keuzes. Deze betonnen productenhebben dan ook terecht recent het DUBOkeur® gekregen.Echter, voor andere betontoepassingen is er nog een hoopwerk aan de winkel. Dus nu claimen dat het materiaal betonper definitie milieuvriendelijk is, is niet juist. Er zijn materia-len die in hun toepassing veel beter scoren dan beton. Tot eenfactor 5 maar liefst (fig. 9).Wordt aan beton echter een extra kwaliteit toegevoegd, dan kanhet verhaal heel anders worden. Bij toepassing van betonkern-activering in een betonvloer, is deze betonnen vloer ineens ookmilieutechnisch een hele goede oplossing: het bespaart energieen geeft een aangenaam en evenwichtig binnenklimaat.Kansen voor betonBovenstaande geeft aan dat men beton als bouwmateriaalmoet zien in z'n (slimme) toepassing. Er zijn vele toepassin-gen denkbaar waarin beton een hele goede keuze is. Maar erzijn net zoveel toepassingen denkbaar waarin beton niet debeste keuze is op milieugebied. Gelukkig zijn er nog veleHoe duurzaam is beton?320098Tijdens de casestudy `Groen beton' in 2008, waaraan de auteurook een inspirerende bijdrage mocht leveren, is een aantal inte-ressante mogelijkheden experimenteel verder onderzocht. HetCement&BetonCentrum heeft daar terecht ook de Bouwprijs2009 voor gekregen. Hier volgt een aantal van de experimentendie werden uitgevoerd met een potentieel grote positieveimpact op de milieuprestaties van beton:­ Cradle2Cradle beton: hierbij werd onderzoek gedaan naar demate waarin bij de productie van beton en betonnenconstructies volledig hergebruik is te bereiken. Hierbij wordtupcycling in plaats van downcycling als ultieme (volgens debegrippen van Michael Braungart) uitdaging gezien.­ Growcrete: een onderzoek gericht op het creëren van eenjuiste habitat voor begroeiing. Er zijn verschillende soortenbegroeiing getest (foto 10).mogelijkheden om beton milieutechnisch te verbeteren. Tedenken valt aan hogere sterktes en aanzienlijk lichtereconstructies. Niet verwonderlijk dat juist de betonindustrieveel energie steekt in de verdere ontwikkeling van hogesterk-tebeton, een inmiddels gerespecteerde en succesvolle beton-soort. Er zijn zelfs ontwikkelingen gaande naar ultra-hoge-sterktebeton, met voordelen voor nóg slanker bouwen,minder materiaal en minder grondstoffen.Een andere kans voor het materiaal beton ligt in de toepassingvan nieuwe soorten cement, die een veel geringere CO2-uitstootopleveren. Inmiddels is daar ook de nodige innovatie voor opgang gekomen. Er zijn cementsoorten ontwikkeld die eenfractie CO2uitstoten van wat wij gewend waren. Daar zit grotemilieuwinst in. Uiteraard is de cementsoort van wezenlijkbelang voor de betonkwaliteit en -prestatie. Er kan niet aan hetconstructief gedrag of de constructieve veiligheid van betonworden getornd. Een keuze louter en alleen op milieutechni-sche gronden kan niet. Ook hier geldt dus dat men naar betonin de toepassing moet kijken.Innovatie bij casestudiesDe betonindustrie is hard bezig nieuwe wegen te zoeken. Hetis zaak niet teveel te blijven hangen in reeds gedane inspan-ningen, hoe lovenswaardig ook. Zo zit er in hogere percenta-ges betongranulaat ter vervanging van grind niet zo gek veelmilieuwinst meer. Er is meer en andere ruimte voor innova-tie in de betonindustrie. Als men dat beseft, is sprake van eenmooie toekomst voor het materiaal beton in slimme toepas-singen.20emissieslogs(gelamineerd-duurzamebosbouw)HSB(duurzamebosbouw)leemsteenmetselwerkHSB(standaardbosbouw)logs(gelamineerdstandaardbosbouw)kalkzandsteenelementenkalkzandsteenmetselwerkcellenbetonblokkenbetonsteenmetselwerkbaksteen(geperforeerd)baksteenmetselwerkbeton-gewapendverborgenmilieukosten(/FE)grondsto?en landgebruik hinder15105089thema7Hoe duurzaam is beton? 32009 97, 8 De twee verschillende opvattingen van duurzaam. De bun-ker (7) is duurzaam in de zin van durable en het kantoorvan het WNF (8) is duurzaam in de zin van sustainable.9 Een voorbeeld van de milieuclassificaties zoals NIBE diemaakt. Bij binnenspouwbladen zijn de houten logs deminst milieubelastende variant, terwijl de gewapendbetonnen spouwbladen in milieuklasse 5 vallen, een fac-tor 5 meer milieubelastend dan de ook veel toegepasteHSB-elementen als binnenspouwblad.10, 11Twee voorbeelden van de casestudy`Groen beton':Growcrete (10) en Thincrete (11)verminderd. Eén en ander heeft geleid tot een zeer dunbetonnen element uit hogesterktebeton, waarbij de wapeningflexibel is (foto 11).Een verdere toelichting op deze casestudies staat in het artikelExperimenteel Groen Beton op pagina 26. )­ Olivijn beton: vanuit de gedachte dat gebouwen en bouwpro-ducten in steeds grotere mate bij moeten gaan dragen aan eenverlaging van de totale CO2-uitstoot is er onderzoek gedaannaar de mogelijkheden beton te ontwikkelen dat CO2opneemt uit de omgeving. Als `bindmiddel' voor CO2wordtolivijn ingezet. Er lijken mogelijkheden om CO2-neutralebetonelementen te produceren.­ Plant-in-beton: een variant van groen beton is de betonnengevel waarin begroeiing is opgenomen, een gevelsysteem alseen habitat- en klimaatregelend bouwelement.­ Thincrete: in milieuopzicht is minimaal materiaalgebruik eenbelangrijk streven. Daarbij worden de sterkte-eisen niet10 11I Literatuur1 Wikipedia`Stahlbeton', http://de.wikipedia.org/wiki/Stahlbeton2 The world health report 2007 - A safer future: globalpublic health security in the 21st century3 Haas, M, NIBE's Basiswerk Milieuclassificaties Bouwpro-ducten, deel 1: Draagconstructies. Herdruk 2008.