«

»

apr
18

UHSB; duurzamer of juist niet?

Duurzaamheid is een lastig begrip waar een hoop onderwerpen onder vallen. Als er gesproken wordt over de duurzaamheid van een bouwmateriaal wordt er vooral gekeken naar de levensduur, onderhoud en de benodigde energie om een element uit het materiaal te vervaardigen. Maar is vezel versterkt ultra-hogesterktebeton duurzamer ten opzichte van conventioneel beton?

 

Duurzaamheid van een bouwmateriaal

Duurzaamheid van een bouwmateriaal

 

Chemische invloeden

De duurzaamheid door chemische invloeden van vvUHSB is enorm verbeterd ten opzichte van conventioneel beton. De verhoogde weerstand tegen allerlei schadelijke gassen, vloeistoffen, chloride-ionen, en vorst-dooi-zout invloeden, is vooral te danken aan de grotere dichtheid van het beton.

poriën in beton

Fig. 2a; pariën in verschillende betonklasse (1)

De porositeit van beton wordt gekenmerkt door de aanwezigheid van capillaire poriën (Fig. 2b). Poriën groter dan 0,01 μm worden tot de capillaire poriën gerekend. Sommige onderzoekers leggen de grens soms bij 0,03 of zelfs 0,1 μm. Een scherp onderscheid is overigens niet mogelijk, vooral omdat porieafmetingen moeilijk (betrouwbaar) te meten zijn. Aanmaakwater dat nog niet bij de hydratatie is verbruikt, bevindt zich in de capillaire poriën. Aanvankelijk vormen deze poriën een min of meer doorlopend kanalenstelsel in de cementsteen. Aantal en afmetingen van deze poriën zijn sterk afhankelijk van de water/cementfactor en de hydratatie graad (verhouding van de hoeveelheid cement die met het water heeft gereageerd en de totale cement in de matrix).

Met een gemiddelde afmeting van deze poriën, variërend van circa 0,01 tot 0,1 μm, zijn ze meer dan honderdmaal zo groot als die van de fijnste gel poriën tussen de cement hydratatie producten.

Doorcontact met de buitenlucht kan het water uit de poriën verdampen. Het gemakkelijkst uit de wijdste poriën. In figuur 2a is te zien hoeveel poriën van welke grote zich bevinden in verschillende betontypen. Hierin is duidelijk te zien dat door de lage water/cementratio vvUHSB weinig en relatief kleine capillaire poriën bevat.

poriën in beton schematisch

Fig. 2b; poriën in beton schematisch weergegeven (2)

Om een beeld te schetsen over de reactie van vvUHSB op chemische invloeden is gebruik gemaakt van de richtlijn SETRA-AFGC(2002). De AFGC (normalisatie instituut Frankrijk) heeft een richtlijn opgesteld over de duurzaamheid van een bouwwerk (groupe AFGC indicateurs de durabilité). De richtlijn is gebaseerd op enkele duurzaamheidsindicatoren.  In figuur 3 zijn enkele van deze belangrijkste indicatoren vermeld met daarbij de waarden voor conventioneel beton, HSB en vvUHSB.

tabel duurzaamheidsindicatoren

Fig. 3; duurzaamheidsindicatoren met waarden volgens AFGC, bij een hydratatiegraad van 1 (1)

Onderhoud

Naast dat het materiaal dus beter bestand is tegen chemische invloeden vergt een constructie vervaardigd uit vvUHSB ook minder onderhoud. In figuur 4 zijn de voordelen ten aanzien van het onderhoud van vvUHSB schematisch weergegeven.

onderhoud

Fig. 4; de voordelen van vvUHSB bij onderhoud

Milieubelasting

Het belangrijkste onderdeel van duurzaamheid is toch wel de milieubelasting. vvUHSB kent een paar grote voordelen maar ook een nadeel als het gaat om milieubelasting.

Positieve aspecten

  • Door lichtere constructie ook een veel lichtere fundering
  • Door verbeterde duurzaamheideigenschappen (chemische invloeden) is een langere gebouw levensduur te bereiken.
  • Door minder materiaalgebruik minder grondstoffen benodigd
  • Door minder materiaalgebruik minder transport benodigd
  • Door minder materiaalgebruik minder energie nodig bij produceren en monteren

Het merk Ductal® van Lafarge heeft een onderzoek gedaan naar de CO2-uitstoot bij het produceren van een bouwwerk in vvUHSB. Als casus hiervoor is genomen; een snelwegbrug uitgevoerd in twee verschillende materialen:

  • Mix (stalen liggers met betonnen dek)
  • Ductal®
onderzoek ductal

Fig. 5; benodigde energie en grondstoffen bij de productie van een snelwegbrug (3)

Negatieve aspecten 

  • Moeilijk te hergebruiken door de toevoeging van vezels die bijna niet uit het materiaal te halen zijn. Als het als puingranulaat gebruikt wordt zonder de vezels te verwijderen is het gedrag van de vezels oncontroleerbaar doordat deze mogelijk beschadigt zijn en er geen invloed uitgeoefend kan worden op de oriëntatie.
  • Door het werken op microschaal (precieze samenstelling) is het toevoegen van puingranulaat voor het produceren van vvUHSB haast niet mogelijk.
  • Het produceren en monteren van vvUHSB levert een lagere CO2-uitstoot. Als gekeken wordt naar de duurzaamheid volgens de LCA (levencyclusanalyse) is vvUHSB een erg duurzaam product. Bij deze methode gaat men echter alleen maar uit van het beperken van de schadelijkheid.
  • Als vvUHSB bekeken wordt met de Cradle-to-Cradle (C2C; wieg tot wieg) methode scoort het minder goed. Bij deze methode probeert men een product zo te maken dat het geheel vervaardigd kan worden uit hergebruikte materialen en na gebruik ook zelf als hergebruikmateriaal kan dienen. Echter door de bovengenoemde negatieve aspecten is vvUHSB, in tegenstelling tot conventioneel beton, hier niet voor geschikt.

Conclusie

vvUHSB is door de dichte pakking op veel punten duurzamer dan conventioneel beton. Echter als gekeken wordt naar hergebruik scoort het materiaal minder goed. Verwacht wordt dat als de ontwikkelingen op dit gebied door blijven zetten, denk hierbij aan verbetering verpulver machines en het scheiden van beton en vezels, vvUHSB in de toekomst ook een te hergebruiken en dus duurzaam materiaal is.

duurzaamheid vvUHSB

Fig.6; conclusie duurzaamheid van vvUHSB

Bronnen:

  • Tekst & afbeeldingen; CAE Nederland B.V.
  • [1]; Michael Schmidt and Ekkehard Fehling, 2005, “Ultra-High-Performance Concrete; Research, Development and Application in Europe.”
  • [2]; Serge Pardon, “Presentatie verhard beton”
  • [3]; Website: www.ductal.com

Permanente koppeling naar dit artikel: http://www.uhsb.nl/?p=417

Geef een reactie