CUR-Aanbeveling 123:2018
Betonwaren vervaardigd met geopolymeer als bindmiddel

CUR-Aanbeveling 12\03:201\f Betonwaren vervaar\bdigd met geopolyme\ber als bindmiddel CURAanbeveling123_2018_fullV3_270318JT_cov-CROW.indd 2 19-06-18 09:56 Over CROW CROW bedenkt slimme en praktisc\fe oplossingen voor vraagst\bkken over infrastr\bct\b\br, openbare r\bimte, verkeer en vervoer in Nederland. Dat doen we samen met externe professionals die kennis met elkaar delen en toepasbaar maken voor de praktijk. CROW is een onafhankelijke kennisorganisatie zonder winstoogmerk die investeert in kennis voor n\b en in de toekomst. Wij streven naar de beste oplossingen voor vraagst\bkken van beleid tot en met be\feer in infrastr\bct\b\br, openbare r\bimte, verkeer en vervoer en werk en veilig\feid. Bovendien zijn wij experts op \fet gebied van aanbesteden en contracteren. Praktische kennis direct toe\fasbaar Colofon CUR-Aanbeveling 123:2018 Betonwaren vervaardigd met geopolymeer als bindmiddel maart 2018 \bitgave CROW, Ede artikeln\bmmer AA123:2018 projectmanager ir. J.G.A. van H\blst, SBRCURnet rapporte\br dr. ir. G.J.L. van der Wegen, SGS INTRON eindredacte\br ir. J.G.A. van H\blst, SBRCURnet foto omslag SGS INTRON dr\bk Scanlaser bv, Zaandam prod\bctie CROW Media bestellen Deze \bitgave is via de webs\fop bij CROW te bestellen. Zie voor de act\bele verkoopprijs www.crow.nl/s\fop CURAanbeveling123_2018_fullV3_270318JT_cov-CROW.indd 4 19-06-18 09:56 CUR-Aanbeveling 123:2018 Betonwaren vervaardigd met geopolymeer als bindmiddel 2 3 Inhoud Voorwoord 5 1 Onderwerp en toepassingsgebied 7 2 T ermen en definities 9 3 Materiaaleisen 11 4 Producteisen 13 5 Bepalingsmethoden 15 5.1 Algemeen 15 5.2 Invloed veroudering op mechanische eigenschappen 15 5.3 V orstdooizoutbestandheid na veroudering 15 5.4 Uitbloei 15 6 T oetsing conformiteit 17 7 Mark ering 17 8 Onderzoeksrapport 17 Titels van vermelde normen 19 Literatuur 19 5 De betonsector neemt haar verantwoordelijkheid om de milieubelasting van\ beton zoveel als mogelijk te verminderen. Hoewel de 'carbon footprint' (CO 2-emissie) van beton in Nederland reeds de laagste ter wereld is, wordt verdere verlaging nagestreefd. Eén van de mogelijkheden daa\ rtoe is de toepassing van alkalisch geactiveerd bindmiddel in beton. Door activering van reactieve vulstoffen, zoals bijvoorbeeld gegranule\ erde hoogovenslak en poederkoolvliegas, met sterk alkalische materialen, zoals bijvoorbeeld natronloog en natriu\ msilicaat, kan een geschikt bindmiddel voor beton worden verkregen. Dit alkalisch geactiveerd bindmiddel, ook wel geopolymeer genoemd, heeft\ in eigenschappen veel overeen- komsten met op Portlandklinker gebaseerde cementen, maar ook duidelijke verschillen. Uit literatuur- en praktijkgericht onderzoek is gebleken dat sommige geopolymeren gevoelig kunnen zijn voor veroudering, waaronder in dit kader wordt verstaan de atmosferische inwe\ rking van CO 2 en uitdroging. De invloed hiervan op de prestaties van een betonproduct dient dan bekend en acceptabel te zijn. Voor de betonproducten straatstenen, tegels en trottoirbanden vervaardigd\ met cement zijn normen beschikbaar, die zijn gebaseerd op vele decennia praktijkervaring, en waarin de relevante eigenschappen, eisen en bepalings- methoden zijn vastgelegd. Deze normen kunnen ook worden gebruikt voor de beoordeling van betonprod\ ucten vervaardigd met geopoly- meer, indien in de bepalingsmethoden het effect van veroudering wordt meeg\ enomen. Op basis van onderzoek aan vier geopolymeerbetonmengsels met uiteenlopende samenstelling van he\ t bindmiddel zijn bestaande bepalingsmethoden gemodificeerd om het effect van veroudering te ver\ disconteren. Tevens is een bepalingsmethode voor de uitbloei van zouten beschreven. Een CUR-Aanbeveling geeft marktpartijen de mogelijkheid om af te spreken hoe om te gaan met de toepassing van een bepaald materiaal. De Aanbeveling voorziet in de behoefte aan s\ pelregels om praktijkervaring op te kunnen doen met nieuwe materialen of technieken. Een CUR-Aanbeveling is geen norm, die langdurige praktijkervaring omzet in eisen en toetsingsmethoden. Een CUR-Aanbeveling kent echter, net als normen, een vast omschreven onderwerp en toepassingsgebied, wa\ ardoor het gebruik tot bepaalde toepassingen kan worden beperkt. Circulariteit Geopolymeerbeton zal in een 2 e levenscyclus kunnen worden hergebruikt als betonproduct of gerecycled a\ ls betongranulaat. Bij hergebruik als betonproduct (bijvoorbeeld als beton\ straatsteen) zijn de eisen, waaraan dit betonproduct moet voldoen, bekend (althans de eisen die er momenteel aan worden gesteld). Vaak is de tech- nische levensduur niet de bepalende factor voor de 1e levenscyclus en ka\ n het betonproduct (eventueel na een bewerking) weer worden toegepast. Bij recycling als betongranulaat zijn er verschillende mogelijkheden: ? Toepassing als toeslagmateriaal in beton, waarbij we onderscheid kunnen m\ aken in: ? Generieke kringloop, waarin geopolymeerbeton samen met regulier beton wordt verwerkt tot be\ ton- granulaat indien het geopolymeerbeton van vergelijkbare kwaliteit is als\ regulier beton. Het gehalte aan (wateroplosbare) alkaliën in het geopolymeerbeton speelt hierbij ee\ n belangrijke rol in verband met het risico op alkali-silicareactie (ASR). ? Specifieke kringloop, waarin granulaten van geopolymeerbeton alleen l in nieuw geopolymeerbe\ ton mogen worden toegepast: indien de kwaliteit van het granulaat van geopol\ ymeerbeton wezenlijk lager is dan granulaat gemaakt van regulier beton (wat betreft relevante eige\ nschappen conform NEN-EN 12620/NEN 5905). ? Andere toepassingen zoals funderingsmateriaal, ophoogmateriaal, e.d. Voor dergelijke toepassingen zijn eveneens eisen/normen beschikbaar. Dus voor geopolymeerbeton zijn meerdere 'cirkels van hergebruik mogelijk, waarvoor (huidige) regelgeving, waaronder het Besluit Bodemkwaliteit, beschikbaar is. Voorwoord 6 Commissie/werkgroep Deze CUR-Aanbeveling is opgesteld door de werkgroep 'Geopolymeren', ressorterend onder SBRCURnet Kerncommissie 'Duurzame én betrouwbare betonconstructies'. De samenstelling van de werkgroep was als volgt: ? ir. J.C. Galjaard (voorzitter), ? ir. R. Bleijerveld, ? mevr. Dr-Ing habil A. Buchwald, ? dr. ir. S. Grünewald, ? P. Harpe, ? mevr. dr.ir. M. Lukovi? (per 1-5-2017), ? dipl. ing. M. Mille, ? H.H.M. Soen, ? ir. E.M.M. Vermeulen MBA, ? ir. S. van der Vossen, ? ing. P. de Vries FICT, ? ir. J.G.A. van Hulst (projectcoördinator), ? dr. ir. G. van der Wegen (rapporteur). Corresponderende leden waren: ? J. Heuveling, ? drs. H.M.L. Schuur, ? ing. Th. van der Wal. NEN/CUR-commissie 353 039/VC12 "Beton" stemt in met de inhoud van deze CUR-Aanbeveling. 7 Onderwerp en toepassingsgebied 1 Deze CUR-Aanbeveling beschrijft de materialen, eigenschappen, eisen en b\ epalingsmethoden voor ongewapende betonnen straatstenen, (gras)tegels en trottoirbanden, vervaardigd met\ geopolymeer als bindmiddel. Deze CUR-Aanbeveling is een aanvulling op de normen NEN-EN 1338 (Betons\ traatstenen), NEN-EN 1339 (Beton- tegels) en NEN-EN 1340 (Trottoirbanden) en BRL K11001 (Grasbetontegels). Zij bevat aanvullende\ dan wel aange- paste eigenschappen, eisen en bepalingsmethoden afgestemd op het afwijkend functionele gedrag ten opzichte van beton vervaardigd met cement op basis van NEN-EN 197-1. Opmerking Bijbehorende passtukken en betonnen goten vallen eveneens onder deze CUR-Aanbeveling. Het toepassingsgebied van deze betonwaren is identiek aan die beschreven\ in de normen NEN-EN 1338, NEN-EN 1339 en NEN-EN 1340 en BRL K11001. 8 9 Termen en definities 2 Geopolymeer In het kader van deze CUR-Aanbeveling wordt de term geopolymeer gebruikt\ als generieke naam voor alle alkalisch geactiveerde, maar niet op Portlandklinker gebaseerde bindmiddelen. Uitbloei Afzetting van zouten aan het betonoppervlak. Deze zouten zijn afkomstig uit het beton en worden door vocht- bewegingen naar het betonoppervlak getransporteerd. 10 11 Materiaaleisen 3 Aanvullend op het gestelde in artikel 4 van de normen NEN-EN 1338, NEN-EN 1339 en NEN-EN 1340 en BRL K11001\ moet het bindmiddel van de betonwaren bestaan uit geopolymeer. Opmerking Gezien de verscheidenheid aan activatoren, toe te passen reactieve vulst\ offen en hun onderlinge verhoudingen, is het niet mogelijk om een geopolymeer op een vergelijkbare manier te t\ oetsen aan eisen voor cement conform NEN-EN 197-1. Een geopolymeer als bindmiddel wordt daarom beoordeeld door de ermee ver\ vaardigde betonproducten te toetsen aan de hierboven genoemde productnormen. 12 13 Producteisen 4 Artikel 5 van NEN-EN 1338, NEN-EN 1339, NEN-EN 1340 en BRL K11001 is van toepassing op respectievelijk betonnen straatstenen, tegels, trottoirbanden en grastegels. In het initieel onderzoek moet aanvullend per geopolymeersamenstelling d\ e invloed van veroudering op de splijt- treksterkte (betonstraatstenen), buigtreksterkte (betontegels en trot\ toirbanden) en breuklast (grasbetontegels) volgens 5.2 van deze CUR-Aanbeveling worden vastgesteld. De desbetreff\ ende gemiddelde sterkte-eigenschap mag bij een ouderdom van 120 dagen niet lager zijn dan 95% van de waard\ e bij een ouderdom tussen 28 en 35 dagen. In het initieel onderzoek voor betonstraatstenen, -tegels en -trottoirba\ nden moet eveneens aanvullend per geo- polymeersamenstelling de vorstdooizoutbestandheid en de slijtbestandheid\ na veroudering conform 5.3 van deze CUR-Aanbeveling worden bepaald volgens respectievelijk NEN-EN 1338, NEN-\ EN 1339 en NEN-EN 1340. De vorstdooizoutbestandheid na veroudering moet voldoen aan de eis voor \ klasse 3 markering D uit voornoemde normen. De slijtbestandheid moet voldoen aan de eis voor klasse 3 markering H uit voornoemde normen. Opmerkingen Indien de betonnen straatsteen, tegel of trottoirband is voorzien van ee\ n cementgebonden toplaag dan is de invloed van veroudering op de vorstdooizoutbestandheid en slijtbestandhe\ id niet relevant en kan deze aanvul- lende beproeving achterwege blijven. In BRL K11001 is voor grasbetontegels de vorstdooizoutproef niet voorges\ chreven. Er is alleen een eis gesteld aan de wateropname. In deze BRL is geen eis gesteld aan de slijtbestandheid van gras- betontegels. Uitbloeiingen zijn niet schadelijk voor de gebruiksprestaties van deze b\ etonproducten en hebben uitsluitend een esthetisch effect. In NEN-EN 1338, NEN-EN 1339, NEN-EN 1340 en BRL K11001 worden dan ook hieraan geen eisen gesteld. Indien dit toch van belang is, dient een eis voor dit aspect tu\ ssen producent en afnemer vooraf te worden overeengekomen. Om de gevoeligheid voor uitbloei na te gaan, kan in het initiële onde\ rzoek per geopolymeer-samenstelling de mate van uitbloei conform 5.4 van deze CUR-Aanbeveling worden bepaald. 14 15 Bepalingsmethoden 5 5 .1 Algemeen De in NEN-EN 1338, NEN-EN 1339, NEN-EN 1340 en BRL K11001 aangegeven bepalingsmethoden zijn van toepassing met de hieronder aangegeven aanpassingen/aanvullingen. 5.2 Invloed veroudering op mechanische eigenschappen Proefstukken worden na fabricage uit de partij bemonsterd en tot een ouderdom tuss\ en 28 en 35 dagen in de buitenlucht bewaard onder klimatologische omstandigheden die zoveel moge\ lijk gelijk zijn aan de beton- producten op het tasveld. Vervolgens worden de proefstukken tot een ouderdom van 120 dagen bewaard bij 20°C, 65%RV en een natuurlijk CO 2-gehalte. Bij een ouderdom tussen 28 en 35 dagen en bij een ouderdom van 120 d\ agen wordt de splijttrek- sterkte (betonstraatstenen), buigtreksterkte (betontegels en trottoir\ banden) en breuklast (grasbeton-tegels) bepaald volgens respectievelijk NEN-EN 1338, NEN-EN 1339, NEN-EN 1340 en BRL K11001. 5.3 Vorstdooizoutbestandheid en slijtbestandheid na veroudering Voorafgaand aan de bepaling van de vorstdooizoutbestandheid conform Annex\ D, en van de slijtbestandheid conform Annex G of Annex H van NEN-EN 1338, NEN-EN 1339 en NEN-EN 1340, moeten de proefstukken tot een ouderdom tussen 28 en 35 dagen worden bewaard in de buitenlucht onder kl\ imatologische omstandigheden die zoveel mogelijk gelijk zijn aan de betonproducten op het tasveld, en ver\ volgens tot een ouderdom van 120 dagen bij 20°C, 65%RV en een natuurlijk CO 2-gehalte. Opmerking Door introductie van deze verouderingstap in de bepalingsmethode zal de \ ouderdom van het proefstuk op moment van aanvang van de vorstdooizoutproef hoger zijn dan die gespecifi\ ceerd in voorgenoemde normen. 5.4 Uitbloei Proefstukken worden na een initiële verharding, zoals gebruikelijk voor het desbetreffende productieproces bij een ouderdom tussen 28 en 35 dagen gedurende vier weken met hun onderzijde 5 mm in water in een ruimte van 20°C en 65%RV geplaatst, waarbij ze wekelijks 1 uur in stromend water worden ondergedompeld (simulatie afspoelen door regen). De mate van uitbloei wordt fotografisch vastgelegd direct voor en na i\ edere onderdompeling. 16 17 Artikel 6 van NEN-EN 1338, NEN-EN 1339 en NEN-EN 1340 en artikel 6 van BRL K11001 is van toepassing op respectievelijk betonnen straatstenen, tegels, trottoirbanden en grasteg\ els. Toetsing conformiteit 6 Labeling 7 De systematiek van artikel 7 van NEN-EN 1338, NEN-EN 1339 en NEN-EN 1340 en artikel 4.11 van BRL K11001 is ook van toepassing op respectievelijk geopolymeerbetonnen straatstenen, tege\ ls, trottoirbanden en grastegels. Onderzoeksrapport 8 De systematiek van artikel 8 van NEN-EN 1338, NEN-EN 1339 en NEN-EN 1340 is ook van toepassing o\ p respectievelijk geopolymeerbetonnen straatstenen, tegels en trottoirband\ en. Opmerking In BRL K11001 is voor grasbetontegels niet specifiek aangegeven op wel\ ke wijze onderzoeksresultaten dienen te worden vastgelegd. De systematiek van NEN-EN 1338, NEN-EN 1339, NEN-EN 1340 kan worden aangehouden. 18 19 Titels van vermelde normen ? NEN-EN 197-1:2011 Cement ? Deel 1: Samenstelling, specificaties en conformiteitscrite\ ria voor gewone cementsoorten ?NEN-EN 1338:2003 Betonstraatstenen ? Eisen en beproevingsmethoden ?NEN-EN 1339:2003 Betontegels ? Eisen en beproevingsmethoden ?NEN-EN 1340:2003 T rottoirbanden ? Eisen en beproevingsmethoden ?NEN-EN 12620:2002 +A1:2008 T oeslagmateriaal voor beton ?BRL K11001:2015 Grasbetontegels Literatuur SBRCURnet publicatie Onderzoek geschiktheid beproevingsmethoden geopolymeerbetonwaren 20 Over CROW CROW bedenkt slimme en praktisc\fe oplossingen voor vraagst\bkken over infrastr\bct\b\br, openbare r\bimte, verkeer en vervoer in Nederland. Dat doen we samen met externe professionals die kennis met elkaar delen en toepasbaar maken voor de praktijk. CROW is een onafhankelijke kennisorganisatie zonder winstoogmerk die investeert in kennis voor n\b en in de toekomst. Wij streven naar de beste oplossingen voor vraagst\bkken van beleid tot en met be\feer in infrastr\bct\b\br, openbare r\bimte, verkeer en vervoer en werk en veilig\feid. Bovendien zijn wij experts op \fet gebied van aanbesteden en contracteren. Praktische kennis direct toe\fasbaar Colofon CUR-Aanbeveling 123:2018 Betonwaren vervaardigd met geopolymeer als bindmiddel maart 2018 \bitgave CROW, Ede artikeln\bmmer AA123:2018 projectmanager ir. J.G.A. van H\blst, SBRCURnet rapporte\br dr. ir. G.J.L. van der Wegen, SGS INTRON eindredacte\br ir. J.G.A. van H\blst, SBRCURnet foto omslag SGS INTRON dr\bk Scanlaser bv, Zaandam prod\bctie CROW Media bestellen Deze \bitgave is via de webs\fop bij CROW te bestellen. Zie voor de act\bele verkoopprijs www.crow.nl/s\fop CURAanbeveling123_2018_fullV3_270318JT_cov-CROW.indd 4 19-06-18 09:56 CUR-Aanbeveling 12\03:201\f Betonwaren vervaar\bdigd met geopolyme\ber als bindmiddel CURAanbeveling123_2018_fullV3_270318JT_cov-CROW.indd 2 19-06-18 09:56