Geopolymeerbeton ook wel alka-
lisch 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 vul-
stoffen.
Voor het bindmiddel wordt echter
geen traditioneel cement gebruikt maar al-
kalisch te activeren grondstoffen (de zoge-
noemde precursor). Voor het activeren van
de reactie wordt een activator toegevoegd. Met het in het onderzoek ontwikkelde
Geopolymeerbeton
voor infrastructurele toepassingen (1)
In Nederland wordt veel aandacht besteed aan geopolymeerbeton als een van de
mogelijkheden om de CO?-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 en wordt door de provincie Fyslân ondersteund als launching customer.
Ontwikkeling van zelfverdichtende mengsels
mengsel zal mogelijk, na afronding van het
gehele onderzoek, een prototype brug wor-
den gebouwd. Het geopolymeerbeton wordt
gebruikt voor zowel de prefab voorgespan-
nen brugliggers als de in situ druklaag. Voor het ontwikkelde beton golden de
volgende eisen, nodig om opschaling op indu-
striële schaal bij Haitsma mogelijk te maken:
1
ster
kteklasse: C45/55;
2
ster
kte na 1 dag: > 30 MPa;
3
uitv
loeimaat: SF2 (initiële uitvloei
660-750 mm);
4
viscositeitsklasse:
VS1 (T500 ? 2s);
42? CEMENT 7 20 22
5 passing ability class: PA1 (J-ring blokke-
ringsmaat ? 15 mm);
6
w
eerstand tegen ontmengen klasse (zeef-
segregatie): SR2 ? 15%;
7
zetmaat: 45 min > 580 (580-6
40) mm SF1.
Betonmengsel
In het mengsel wordt als bindmiddel (pre-
cursor) 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 ga-
randeren. 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 opti-
male 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 IR. SHIZHE ZHANG
TU Delft, sectie
Materialen en Milieu, Microlab
DR. GUANG YE TU Delft, sectie
Materialen en Milieu, Microlab
DR.IR. MLADENA LUKOVI?
TU Delft, fac. CiTG, Sectie
Betonconstructies
HENDRIK HERDER Haitsma Beton
ING. AREND
SCHARRINGA
Provincie Fryslân auteurs
bewaard in een klimaatkamer bij 20°C met
een relatieve vochtigheid (RV) > 95% tot de
testleeftijd (standaard uitharding). Het opper-
vlak van de proefstukken is afgedekt met
plastic folie om direct contact met water te
voorkomen.
Specie-eigenschappen
De eigenschappen van het verse ZGB zijn
getest volgens EN 12350-12. De viscositeit
is bepaald met behulp van een J-ringtest.
Omdat T500-tijd (maat voor de viscositeit)
altijd al lager is dan twee seconden, moet
deze voor de ontworpen ZGB nog lager zijn.
Volgens EN 206-1 en EN 13369 voldoet het
mengsel daarmee aan de eisen voor viscosi-
teitsklasse VS1 (T500 ? 2s).
De J-ringuitvloeimaat van het ZGB-
mengsel is weergegeven in figuur 1a. De
uitvloeimaat bereikt ongeveer 15 minuten na
de start van het mengen het maximum en
neemt daarna geleidelijk af. Binnen 20 mi-
nuten na het mengen kan het ZGB een uit-
vloeimaat van meer dan 660 mm behouden.
Volgens de grenswaarden van EN 206-1
(tabel 1), voldoet het aan klasse SF2 (vol-
doende voor zelfverdichtend beton). Om de passing ability te bepalen, ofwel
het vermogen de wapening te passeren,
wordt de J-ringblokkeringsmaat (B
J) be-
paald (het verschil in hoogte tussen de
Tabel 1?Uitvloeimaat (SF) volgens EN 206-1
uitvloeimaat (SF) grenswaarden [mm]
SF1 550-650
SF2 660-750
SF3 760-850
1a 1b
1 (a) J-ring uitvloeimaat en (b) J-ring passing ability van 5 tot 45 minuten na mengen. De bovenste (rode) en onderste (zwarte) lijn
tonen de grenzen van de resultaten CEMENT 7 2022 ?43
speciekoek aan de binnenzijde én de buiten-
zijde van de ring). Een lagere B
J duidt op een
hogere passing ability van het mengsel. Zoals
weergegeven in figuur 1b wordt de maximale
waarde na 15 minuten mengen bereikt, net
als bij de J-ringuitvloeimaat. De B
J voor con -
ventioneel zelfverdichtend cementbeton ligt
normaal gesproken tussen de 3-20 mm, met
een aanbevolen waarde lager dan 10 mm. De
ervaring tijdens de ontwikkeling van het
ZGB-mengsel lijkt uit te wijzen dat een kriti-
sche B
J-waarde van 15 mm geschikt is. In
dit onderzoek wordt de passing ability tot
45 minuten na het mengen als voldoende
beschouwd (hiermee wordt voldaan aan
passing ability class PA1). De weerstand tegen ontmengen van
het ZGB wordt beoordeeld met behulp van
de zeefsegregatietest volgens EN 12350-11.
Het resultaat is het percentage fijne materi-
alen dat door de zeven weglekt. In dit onder-
zoek ligt de waarde voor de ontmengde
portie tussen 7-8%, wat voldoet aan de eisen
van SR2-klasse voor zelfverdichtend beton
(SR < 15%).
Mechanische eigenschappen
Druksterkte en splijttreksterkte? De mecha-
nische eigenschappen van ZGB, zoals de
druk
sterkte, de splijttreksterkte, elastici -
teitsmodulus en Poisson-ratio (
?) zijn be-
paald volgens de EN 12390-normen. De
druk
sterkte en splijttreksterkte zijn getest
op kubussen 150 x 150 x 150 mm³ (fig. 1a en
2b). De gemiddelde kubusdruksterkte na 1
dag is 33,0 MPa, waarmee het mengsel vol -
doet aan eisen. De gemiddelde kubusdruk- sterkte na 28 dagen is 59,3 MPa. Aangezien
de standaar
ddeviatie zeer klein is, voldoet
deze waarde aan de sterkteklasse C45/55. De
ontwikkeling van de splijttreksterkte laat een
vergelijkbare trend zien als de druksterkte.
Elasticiteitsmodulus en Poisson-ratio? De
elasticiteitsmodulus en de Poisson-ratio van
ZGB staan in figuur 3. De elasticiteitsmodu-
lus neemt toe van 21,2 GPa op 1d tot 30,5 GPa
op 14 dagen. Na 14 dagen lijkt het erop dat de
elasticiteitsmodulus al stabiel is. De ontwik-
keling van de Poisson-ratio laat een verge-
lijkbare trend zien, hoewel deze omgekeerd
gerelateerd is aan de elasticiteitsmodulus.
De Poisson-ratio is maximaal op 1 dag (0,27)
en neemt geleidelijk af en stabiliseert na 14
dagen (0,22). Let erop dat de elasticiteitsmo-
dulus ongeveer 20% lager is in vergelijking
met die van conventioneel beton met een
vergelijkbare sterkteklasse, wat in overeen-
stemming is met de resultaten van Prinsse
[1].
Mechanische eigenschappen op de lange
termijn ?
Om betrouwbare opschaling moge-
lijk te maken, zijn ook de mechanische eigen -
schappen van ZGB op de lange termijn, na
droging onderzocht. Alle tests zijn uitgevoerd
volgens EN 12390. Voor alle tests zijn de ZGB-
proefstukken verhard conform het proces
in figuur 4. Het droogproces begint na 7, 14
en 28 dagen. De relatieve vochtigheid van de
omgeving voor het drogen is ingesteld op
50% RV. De druksterkte en de splijttreksterkte
staan in figuur 5a en 5b. Zowel de druk-
Het ontwikkelde
ZGB heeft goede
eigenschappen
die voldoen aan
alle eisen voor
de productie van
het mengsel op
industriële schaal
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.
2 (a) Ontwikkeling van de kubusdruksterkte met sterkte-eisen voor 1 dag en 28 dagen, aangegeven in rood, en (b) ontwikkeling van de splijttreksterkte als functie van de verhardingstijd
2a 2b
44? CEMENT 7 20 22
sterkte als de splijttreksterkte nemen toe na
het drogen. Er is een significantere toename
gevonden bij de splijttreksterkte. Dit kan
komen door het droogproces dat de eigen-
spanning in het proefstuk beïnvloedt.De elasticiteitsmodulus en de Poisson-
ratio staan in figuur 6. In tegenstelling tot de
eerder waargenomen trend met proefstuk- ken die vóór het testen onder standaard uit-
harding (RV > 95%) zijn gehouden, begint de
elasticiteitsmodulus af te nemen zodra het
proefstuk wordt blootgesteld aan drogen.
Op de leeftijd van 90 dagen bereikt het ZGB
gedroogd na 7 dagen uitharding 22,1 GPa.
Het lijkt erop dat het verlengen van de uit-
hardingstijd helpt om de daling van de
3 Elasticiteitsmodulus en de Poisson-ratio van ZGB als functie van de uithardingstijd
4 Uithardings- en droogproces van ZGB-proefstukken voor testen mechanische eigenschappen op lange termijn
5 (a) Ontwikkeling van de druksterkte en (b) splijttreksterkte na droging op verschillende leeftijden
6 (a) Elasticiteitsmodulus en (b) Poisson ratio na droging op verschillende leeftijden
3
4
5a 5b
6a 6b
CEMENT
7 2022 ?45
7a
7b
7 (a) Testopstelling autogene krimp en (b) resultaten tot 28 dagen
elasticiteitsmodulus te verminderen. Zelfs
na 28 dagen te zijn verhard, hebben ZGB-
proefstukken onder droging op de leeftijd
van 90 dagen een elasticiteitsmodulus van
24,9 GPa. In feite is in alle drie de gedroogde
proefstukken de daling van de elasticiteits-
modulus zeer significant. Dit fenomeen
werd ook al eerder gemeld door Prinsse
et al [1]. Bij gebruik van voorspanning kan de
daling van de elasticiteitsmodulus leiden tot
een hogere elastische vervorming en daar-
door tot een afname van de voorspanning.
Als gevolg hiervan moet het gerapporteerde
gedrag zorgvuldig worden beschouwd voor
het ontwerp van de liggers. Met drogen daalden de waarden van
de Poisson-ratio tot 0,2 ~ 0,21. Deze verande-
ringen zijn niet zo significant als de daling
van de elasticiteitsmodulus.
Krimp en scheurgevoeligheid
Krimp? De autogene krimp is vanaf 6 uur na
het storten gemeten (fig. 7a). De proefstuk-
ken zijn gedurende 1 dag verhard bij 25 °C
en vervolgens tot 28 dagen bij 20 °C. De re-
sultaten zijn weergegeven in figuur 7b. De
autogene krimp bedraagt ongeveer 650 ?
?
(?m/m) na 3 dagen, 850 ?
? na 7 dagen en 1100 ?
? na 28 dagen. Dit is redelijk aangezien
de meeste autogene krimp op jonge leeftijd
plaatsvindt. De autogene krimp is echter
aanzienlijk hoger (ongeveer 4 tot 5 keer) dan
die van cementbeton met een vergelijkbare
druksterkte [2].
De totale krimp is gemeten volgens
EN 12390-16. Er is gebruikgemaakt van beton -
prisma's (100 x 100 x 400 mm³). Nadat de
pr
oefstukken gedurende 7, 14 en 28 dagen wa -
ren verhard, zijn ze blootgesteld aan de omge-
ving met 50% relatieve vochtigheid (RV) en
een temper
atuur van 20 °C. Zowel de krimp
als het massaverlies zijn gemeten (fig. 8).
De totale krimp omvat zowel autogene
krimp als uitdrogingskrimp, hoewel de bij-
drage van autogene krimp afneemt bij een
langere uithardingstijd vóór blootstelling
aan droging. De krimp na 7 dagen is onge-
veer 2 tot 3 keer groter dan cementbeton
met een vergelijkbare druksterkte [3]. Met
name de krimp en het massaverlies van
ZGB nemen bij een langere uithardingstijd
af. Dit suggereert dat langdurige uitharding
gunstig is om de krimp van ZGB te vermin-
deren.
Kruip? Kruip is onderzocht volgens EN 12390-17
(fig. 9a). Als gevolg van de voorspanning be -
46? CEMENT 7 20 22
draagt de spanning 17,0 MPa. De proefstuk-
ken zijn gedurende 1 dag verhard voordat de
spanning
van 17,0 MPa is toegepast. Dit om
de toepassing van de voorspanning na 1 dag
uitharding in de fabriek na te bootsen.
De resultaten van de totale vervorming
(kruip, autogene en uitdrogingskrimp) zijn
weergegeven in figuur 9b. Hier is de elasti-
sche vervorming, veroorzaakt door de
belasting, niet meegenomen. Uit de resulta-
ten blijkt dat de kruip op 890 dagen na de
belasting 2200 ?
? bedraagt. Deze waarde is
twee keer zo hoog als die van cementbeton
met een vergelijkbare druksterkte [4]. Een
dergelijke grote kruip is in lijn met eerdere
onderzoeken naar alkalisch geactiveerd
beton. De grote kruip van ZGB is te wijten
aan de intrinsieke eigenschappen van de
reactieproducten in geopolymeerbeton
(CASH-gel).
Scheurgevoeligheid? Gezien de grote auto-
gene krimp en uitdrogingskrimp van de
ZGB-mengsels, was het cruciaal om hun
scheurgevoeligheid te onderzoeken. Dit is
gedaan met behulp van een Temperature
Stress Testing Machine (TSTM) (fig. 10), waar-
bij geen longitudinale vervorming plaats-
vindt. Als de spanning plotseling afneemt,
treedt scheurvorming op. De tijd tussen het
storten en scheuren is gebruikt om de
scheurgevoeligheid te bepalen. De verharding vindt op een vergelijk -
bare manier plaats als de eerdere tests. Het
proefstuk is gedurende de gehele test ge-
seald om te garanderen dat alle krimp auto-
gene krimp is. De kerntemperatuur van het
proefstuk is gemonitord met behulp van vijf
thermokoppels op verschillende plaatsen. De
temperatuur wordt tot 1 dag op 25 °C gehou-
den en daarna op 20 °C. Dit helpt om te be-
palen of: 1) de vroege temperatuurdaling
8a
9a
8b
9b
ZGB heeft een
goede weerstand
tegen chloride-
diffusie
8 (a) Totale krimp en (b) massaverlies 7, 14, 28 dagen standaard uitharding
9 (a) Testopstelling voor kruiptests en (b) totale spanning, totale kruip en autogene/uitdrogingskrimp CEMENT 7 2022 ?47
tijdens het uitharden vroege scheuren ver-
oorzaakt en 2) de autogene krimp, in combi-
natie met ontspanning, scheurvorming
veroorzaakt.
De resultaten zijn weergegeven in fi-
guur 11a. De temperatuur daalt van 25 tot
20 °C en veroorzaakt inderdaad spanning in
de pr
oefstukken als gevolg van de thermische
krimp. Deze spanning zorgt er echter niet
voor dat het proefstuk scheurt. Dit geeft aan
dat het uithardingsproces, dat wil zeggen
25 °C gedurende 1 dag en 20 °C tot 28 dagen,
veilig is en niet tot scheurvorming leidt. De
spanning als gevolg van autogene krimp tot
28 dagen is weergegeven in figuur 11b. Zoals
te zien, ontwikkelt de spanning zich snel op
jong
e leeftijd tot 7 dagen. Dit is niet vreemd,
aangezien de autogene krimp zich vooral bin -
nen de eerste 7 dagen ontwikkelt (fig. 7). De
spanning die in het pr
oefstuk is opgebouwd,
stabiliseert na 21 dagen en bereikt uiteindelijk
ongeveer 0,89 MPa. Deze waarde is veel lager
dan de splijttreksterkte van het beton.
Om de scheurgevoeligheid verder te onder-
zoeken, is de classificatie volgens ASTM C1581
[6] geïntroduceerd (tabel 2). Gekeken is naar
de scheurtijd (in dagen) en de gemiddelde
spanningsratio (in MPa/dag). Volgens de
definitie is de scheurgevoeligheid van ZGB
laag. Dit zou verklaard kunnen worden door
het krimp- en ontspanningsgedrag. De
spanning die wordt veroorzaakt door de
hoge autogene krimp kan tot op zekere
hoogte worden vrijgegeven door het ont-
spanningsgedrag. De bevindingen zijn posi-
tief voor de toepassing van ZGB als bouw-
materiaal. Aangezien ZGB echter een relatief
nieuw materiaal is, is geschiktheidsonder-
zoek voor de lange termijn nodig. Dit zal
worden uitgevoerd als de productie van de
ZGB-liggers is voltooid.
Levensduur
Weerstand tegen chloride-indringing? De
weerstand tegen chloride-indringing is
onderzocht met behulp van een RCM-test
De carbonatatie-
weerstand en
de vorst-dooi -
weerstand met
dooizouten van
ZGB is niet zo
goed als die van
cementbeton
10 Testopstelling van de Temperature Stress Testing Machine (TSTM)
11 (a) Temperatuur-geïnduceerde spanning op dag 1 (b) autogene krimpgeïnduceerde spanning tot 28 dagen
10
11a 11b
48? CEMENT 7 20 22
(versnelde chloride-indringing) volgens NT
Build 492 [7]. De gemiddelde indringings-
diepte van chloride in het beton X
d is geschat
op 1,0 mm en de niet-stationaire chloride-
diffusiecoëfficiënt D
nssm is berekend op
0,22 x 10 -12 m2/s. Deze waarde is erg laag;
bijna tien keer lager dan de gebruikelijke
waarden van cementbeton. Hoewel de ge-
schiktheid van de RCM-test voor geopoly-
meerbeton ter discussie staat, kan het zo
zijn dat ZGB een goede weerstand tegen
chloride-indringing heeft. Dit kan te maken
hebben met de dichte microstructuur.
Carbonatatieweerstand? De carbonatatie-
weerstand is getest volgens EN 12390-12
(versnelde carbonatatiemethode). De opstel-
ling is aangepast volgens de RILEM-aanbe-
veling [8], waarmee hij geschikter is voor
alkalisch geactiveerd beton. De CO?-concen-
tratie is ingesteld op 1,0% en de relatieve
vochtigheid ligt op 60% RV. De resultaten kunnen worden beoor-
deeld met behulp van de carbonatatiesnel-
heid zoals weergegeven in figuur 12. De rela-
tie tussen de carbonatatiediepte en de tijd
(vierkantswortel) kan worden beschreven
door de eerste wet van Fick. De carbonata-
tiesnelheid is 1,65 mm · dag
0.5. Dat is een
orde van grootte meer in vergelijking met
cementbeton, maar wordt beschouwd als
vergelijkbaar met het meeste alkalisch geac-
tiveerde beton dat eerder in de literatuur is
gerapporteerd [8] en het beton dat eerder
door de TU Delft is ontwikkeld [9]. De carbonatatieweerstand van ZGB is
over het algemeen niet zo goed als die van
cementbeton. Dit komt doordat de meer al-
kalische omgeving de carbonatatiereactie
bevordert. Bovendien zijn de belangrijkste
reactieproducten meer amorf en hebben
een lagere Ca/Si-verhouding [10]. Deze reac-
tieproducten zijn gevoeliger voor carbonata-
tie dan CSH-gel met een hoge Ca/Si-verhou- ding, die normaal wordt aangetroffen in
cementbeton [11]. Ten slotte zit er geen port-
landiet in ZGB als buffer voor carbonatatie-
reactie. Al deze factoren resulteren in de
lagere carbonatatieweerstand van ZGB tij-
dens de versnelde carbonatatietests. Op
dit moment is het echter nog grotendeels
onbekend of de versnelde carbonatatietest-
methode, hoewel aangepast conform de
RILEM-aanbeveling, de carbonatatieweer-
stand in natuurlijke omstandigheden juist
weergeeft. Het wordt aanbevolen in de toe-
komst hier meer onderzoek naar te doen.
Dit kan ook het standaardisatieproces voor
de toepassing van dit materiaal bevorderen.
Vorst-dooiweerstand met dooizouten? De
vorst-dooiweerstand is onderzocht op basis
van de CDF-methode volgens EN 12390-9.
De resultaten van het massaverlies door af-
schilfering van het oppervlak na 3, 7, 14 en
28 cycli zijn weergegeven in figuur 13. Het
massaverlies neemt toe met een toenemend
aantal cycli. Na 28 cycli bedraagt het massa-
verlies 5,9 kg/m². Deze is zeer hoog. Een al-
gemeen aanvaardbare waarde voor cement-
beton is 1,5 kg/m² [12]. De lagere vorst-dooiweerstand hangt
samen met de fijne poriestructuur van ZGB.
De poriegrootte is veel kleiner in vergelijking
met cementbeton en de verbinding tussen
de poriën is over het algemeen niet zo goed.
Beide aspecten zijn nadelig wanneer het
water in de porie bevriest, omdat het leidt
tot een hogere lokale spanning waardoor het
risico ontstaat op afschilfering en scheur-
vorming. Dit is een zeer belangrijke bevinding,
aangezien het suggereert dat ZGB niet goed
presteert onder vorst-dooicycli met dooizou-
ten. Het wordt dus niet aanbevolen het ZGB
te gebruiken bij milieuklasse XF2 of hoger.
Omdat de liggers worden beschermd door de
bovenste betonlaag, vormen dooizouten
12 De carbonatatiesnelheid van ZGB bij versnelde carbonatatie met 1% CO?-concentratie en 60% RV
13 Afschilfering van het ZGB-oppervlak bij beproeving vorst-dooiweerstand met behulp van de CDF-methode volgens EN 12390-9
13
12
Tabel 2?Classificatie van de scheurgevoeligheid volgens ASTM C1581 [6]
scheurtijd T cr [dagen] gemiddeld spanningsratio S [MPa/day] scheurgevoeligheid
0 < t
cr ? 7 S ? 0.34 hoog
7 < t
cr ? 14 0,17 ? S < 0,34 gemiddeld-hoog
14 < t
cr ? 28 0,10 ? S < 0,17 gemiddeld-laag
t
cr > 28 S < 0,10 weinig/laag
CEMENT 7 2022 ?49
misschien geen probleem (uitgaande van
milieuklasse XF1). Voor de toepassing van
ZGB in een omgeving met milieuklasse XF2
of hoger kan luchtbelvormer worden over-
wogen. Uit de studie blijkt verder dat de be-
standheid tegen vorst-dooicycli kan worden
vergroot door het toevoegen van absorbe-
rende polymeren.
Milieuvoordelen
Een levenscyclusanalyse (LCA) laat de mili-
eukosten van ZGB zien in vergelijking met
zelfverdichtend cementbeton (fig. 14). De
milieukosten worden berekend volgens [13].
Hieruit blijkt dat ZGB per 1 m³ een respec-
tievelijk 81% en 71% lager aardopwarmings-
vermogen (GWP) heeft als gevolg van broei-
kasgasemissies en een respectievelijk 65%
en 49% lagere totale milieu-impact dan
cementbeton en zelfverdichtend beton met
CEM III/B. Verdere reducties zijn mogelijk
door gebruik te maken van activatoren die
zijn gemaakt van Si-bevattende industriële
bijproducten.
Conclusies en aanbevelingen
Uit fase I van dit project, de fase waarin het
mengsel is ontwikkeld, kunnen de volgende
conclusies worden getrokken:
Het ontwikkelde ZGB heeft goede eigen-
schappen die voldoen aan alle eisen voor de
productie op industriële schaal.
De mechanische eigenschappen van ZGB
worden beter tijdens de uitharding onder
water. Drogen kan een aanzienlijke invloed
hebben op de ontwikkeling van de elastici-
teitsmodulus.
De krimp, zowel uitdrogingskrimp als au-
togene krimp, van ZGB is over het algemeen groter dan die van cementbeton. Het verlen-
gen van de uithardingstijd helpt om uitdro-
gingskrimp te verminderen.
ZGB heeft grotere kruipvervormingen dan
cementbeton.
Ondanks de grote krimp is de scheurge-
voeligheid van ZGB laag. Dit komt waar-
schijnlijk door hoge spanningsrelaxatie (en
kruip).
ZGB heeft een goede weerstand tegen
chloridediffusie.
De carbonatatieweerstand en de vorst-
dooiweerstand met dooizouten zijn niet zo
goed als die van cementbeton en vereisen
speciale aandacht.
De milieu-impact van ZGB per 1 m³ is lager
dan die van cementbeton. De verlaging van
het GWP en de totale milieu-impact maakt
ZGB tot een veelbelovend alternatief voor
cementbeton in geschikte toepassingen.
De volgende aanbevelingen worden gegeven:
Het verlengen van de verhardingstijd is
gunstig om de uitdrogingskrimp en de afna-
me van elasticiteitsmodulus te verminderen.
Er moet speciale aandacht worden besteed
aan de afname van de elasticiteitsmodulus
tijdens het drogen.
In het bouwkundig ontwerp moet het mo-
gelijke voorspanverlies als gevolg van krimp,
afname van de elasticiteitsmodulus en
kruipvervorming goed worden beschouwd.
Er zijn maatregelen nodig om het betonop-
pervlak te beschermen voor het verbeteren
van de carbonatatie- en vorst-dooiweerstand.
De geschiktheid van de huidige duurzaam-
heidstestmethoden (voor chloride-indringing,
carbonatatie en vorst-dooiweerstand) die
voor cementbeton zijn ontwikkeld voor de
beoordeling van de levensduur van geopoly-
meerbeton, moet goed worden bestudeerd.
De relatie tussen de prestaties van geopo-
lymeerbeton onder versnelde tests en de
prestaties in de natuurlijke omstandigheden
moet worden beschouwd.
LITERATUUR
1?Prinsse, S., Hordijk, D.A., Ye, G.,
Lagendijk, P. en Lukovi?, M., Time?
dependent material properties and
reinforced beams behavior of two
alkali?activated types of concrete.
Structural Concrete 21, 2020, p. 642-658.
2?Li, Z. , Lu, T., Liang, X., Dong, H. en
Ye, G., Mechanisms of autogenous
shrinkage of alkali-activated slag and
fly ash pastes. Cement and Concrete
Research 135, 2020, p. 106-107.
3?Li, Z., Liu, J. en Ye, G., Drying
shrinkage of alkali-activated slag and
fly ash concrete; A comparative study
with ordinary Portland cement
concrete. Heron 64, 2019, p. 149-163.
4?Hu, Z., Prediction of autogenous
shrinkage in fly ash blended cement
systems, EPFL, 2017.
5?Ye, H. en Radli?ska, A., Shrinkage
mechanisms of alkali-activated slag.
Cement and Concrete Research 88, 2016,
p. 126-135.
6?C. ASTM, 1581-04, Standard test
method for determining age at
cracking and induced tensile stress
characteristics of mortar and concrete
under restrained shrinkage, ASTM
International, West Conshohocken, PA 4,
2004, p. 787-792.
7?Concrete, mortar and cement-based
repair materials: Chloride migration
coefficient from non-steady-state
migration experiments. NT Build 492,
1999.
8?Gluth, G.J., Arbi, K., Bernal, S.A.,
Bondar, D., Castel, A., Chithiraputhiran,
S., Dehghan, A., Dombrowski-Daube, K.,
Dubey, A. en Ducman, V., RILEM TC
247-DTA round robin test: carbonation
and chloride penetration testing of
alkali-activated concretes. Materials and
Structures 53, 2020, p. 1-17.
9?Nedeljkovi?, M., Carbonation
mechanism of alkali-activated fly ash
and slag materials: In view of long-term
performance predictions, Delft
University of Technology, 2019.
10?Zhang, S., Li, Z., Ghiassi, B., Yin, S. en
Ye, G., Fracture properties and
microstructure formation of hardened
alkali-activated slag/fly ash pastes.
Cement and Concrete Research 144, 2021,
p. 106-447.
11?Nedeljkovi?, M., Ghiassi, B., Laan,
S. van der, Li, Z., en Ye, G., Effect of
curing conditions on the pore solution
and carbonation resistance of alkali-
activated fly ash and slag pastes.
Cement and Concrete Research 116, 2019,
p. 146-158.
12?Setzer, M.J. en Auberg, R., Freeze-
thaw and deicing salt resistance of
concrete testing by the CDF method
CDF resistance limit and evaluation of
precision. Materials and Structures 28,
1995, p. 16-31.
14
14 Milieukosten van zelfverdichtend geopolymeerbeton en zelfverdichtend beton met CEM I en CEM III/B 50? CEMENT 7 20 22
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:
- sterkteklasse: C45/55;
- sterkte na 1 dag: > 30 MPa;
- uitvloeimaat: SF2 (initiële uitvloei 660-750 mm);
- viscositeitsklasse: VS1 (T500 ≤ 2s);
- passing ability class: PA1 (J-ring blokkeringsmaat ≤ 15 mm);
- weerstand tegen ontmengen klasse (zeefsegregatie): SR2 ≤ 15%;
- zetmaat: 45 min > 580 (580-640) mm SF1.
Reacties
Ludo - CALTRA Nederland bv 23 november 2022 15:49
Interessant artikel