VOOR TECHNOLOGIE EN UITVOERING VAN BETONVAKBLAD 2 2025 Van grijs naar groen ONDERZOEK NAAR KORRELPAKKINGSMODELLEN ? HERZIENING NEN 8005 ? KLINKEREFFICIËNTE CEMENTEN ? DOORGAANDE STERKTEONTWIKKELING Special Symposium CO 2 -reductie in beton BV 02-2025_Cover.indd 1BV 02-2025_Cover.indd 1 16-05-2025 12:4516-05-2025 12:45 Partner uitgelicht HRC levert al meer dan 40 jaar diverse wapeningsproducten en instortvoor- zieningen voor beton over de hele wereld. Denk hierbij aan T-headwapening, mec hanische koppelingen, staal-betonverbindingen en draadeinden. HRC Europe Heb je ook interesse om partner te worden, neem dan contact op met Martine Geeratz, 073 205 10 25 of m.geeratz@aeneas.nl. Ook partner van Betoniek worden? Met het delen van kennis draagt Betoniek al sinds 1970 bij aan een goede kwaliteit van de bouw in Nederland. Dit doen we met hulp van onze partners, die net als wij het belang van kennis inzien. Tegenover deze ondersteuning staan een aantal privileges, zoals een hoge korting op licenties, aandacht in het vakblad en online en gratis gebruik van de vacaturebank. HRC Europe NL B.V is gevestigd in Lelystad en staat bekend bij zijn klanten om zijn uitste- kende service, flexibiliteit en het meedenken met de klant.  O ntwerpers gebruiken HRC-producten in hun ontwerp vanwege de goede presta- ties en de capaciteit. Bekend zijn onder meer de HRC100-serie (HRC100 T-headwape- ning) en de HRC400-series (mechanische kop- pelingen). Deze zijn verwerkt in vele soorten betonconstructies: funderingen, hoogbouw, windmolenfundaties, bruggen, tunnels, aqua- ducten, kades, spoorwegprojecten, energie- centrales, nucleaire installaties, olieplatforms etc. Referentieprojecten van HRC in Nederland zijn onder andere de Zeesluis IJmuiden, de Nieuwe Sluis Terneuzen, de Maasdeltatunnel, diverse woontorens aan de Maasboulevard Rot- terdam en de IJboulevard Amsterdam. Bekende Europese projecten zijn het Paddington Station Londen, de metro van Kopenhagen en de Marie- holm Tunnel in Gotenburg. Meer lezen? Scan de QR-code. 2 VAKBLAD 2 2025 BV-2-2025_Partnerpagina-uitgelicht.indd 2BV-2-2025_Partnerpagina-uitgelicht.indd 2 16-05-2025 12:4316-05-2025 12:43 Berekenen, Binden, Bouwen Waar ik jullie in eerdere voorwoorden al atten­ deerde ? beste lezers ? op de kracht van one­ liners met drie woorden, neem ik bij deze speci­ ale editie van ons Vakblad de vrijheid om er nog een extra allitererende drie -woords-onliner aan toe te voegen. Inderdaad, voor jullie ligt de speciale editie van Betoniek Vakblad, speciaal samengesteld voor het symposium Betontechnologie van 21 mei 2025; een ode aan de betontechnologie als Bin­ der tussen de Berekenaar en Bouwer van con­ structies in beton. Jullie zouden niet technisch ingesteld zijn (of geen Nederlander zijn) om niet direct wat te vinden van de volgorde van deze woorden. Gaan we nu écht eerst berekenen, daar nog een specificatie aan toevoegen met de nodige bind­ middelen, en bouwen we er dan wat moois van? Of zit de bouwwereld wat minder lineair in elkaar dan vele stuurlui -aan-de wal vaak denken? Zelf pleit ik graag voor het laatste. We kunnen beter spreken van de driehoek van Technoloog, Constructeur en Uitvoerder; een gelijkwaardig driespan dat samen het beste uit materiaal, techniek en realisatie weet te halen. In deze aflevering van ons Vakblad treffen jullie mooie voorbeelden waar de technologie van verhardend en verhard beton nu niet eens de sluitpost is voor het oplossen van de eisen en problemen van constructeur en uitvoerder, maar juist de factor die op voorhand al economisch en ecologisch interessante kansen biedt voor die constructeur en uitvoerder. Moge dit symposium ? naast een leerzame en bindende dag ? ook een opmaat zijn voor een (nog ) actievere samenwerking tussen Betontech­ noloog, Betonuitvoerder en Betonconstructeur. Hans Kooijman Hoofdredacteur Betoniek Vakblad Voor reacties: hanskooijman@betoniek.nl INLEIDING KORRELPAKKINGSMODELLEN Optimalisatie van de korrelpakking biedt grote kansen om het cementgehalte en de CO? - uitstoot van beton te verlagen, met eenvou­ dige modellen voorpraktische toepassing.5 DOORGAANDE STERKTEONTWIKKELING Beton blijft na 28 dagen doorgroeien in sterkte. Door deze eigenschap bewust te benutten, kunnen we duurzamer en efficiën­ ter ontwerpen.  10 K LINKEREFFICIËNTE CEMENTEN IN DE PRAKTIJK Pilotprojecten tonen aan dat duurzame betonsoorten met CEM II/C -M-cementen prima presteren en forse reducties in CO?- uitstoot mogelijk maken.. 14 L AGE CO?-CEMENTEN MET GECALCINEERDE KLEI Gecalcineerde klei, gecombineerd met kalk­ steen, biedt een breed inzetbaar alternatief voor portlandcement en verlaagt de CO? - uitstoot van beton aanzienlijk. 18 HER ZIENING NEN 8005 De herziening van NEN 8005 maakt duurza­ mer beton mogelijk, met lager cementgehalte, meer r ecyclinggranulaat en betere aansluiting op Europese beton - en cementeisen. 22 LABORATORIUMONDERZOEK TOEPASSING KORRELPAKKINGSMODELLEN Betonmengsels geoptimaliseerd met korrel­ pakkingsmodellen kunnen minder cement be vatten, zonder in te boeten op verwerkbaar­ heid, sterkte of andere betoneigenschappen. 26 MEI 2025 JAARGANG 13 EN VERDER Partner uitgelicht 2 CO?-reductie in beton 4 Colofon 31 VOOR TECHNOLOGIE EN UIT VOERING VAN BETONVAKBL AD 2 2025 Van grijs naar groen ONDERZOEK NA AR KORRELPAKKINGSMODELLEN ? HERZIENING NEN 8005 ? KLINKEREFFICIËNTE CEMENTEN ? DOORGA ANDE STERK TEONT WIKKELING Special Symposium CO 2 -reductie in beton 3 VAKBLAD 2 2025 INHOUD BV 02-2025_Inhoud-Voorwoord.indd 3BV 02-2025_Inhoud-Voorwoord.indd 3 16-05-2025 12:4316-05-2025 12:43 De betonsector staat voor een grote verduurzamingsopgave en ook in Nederland zoekt de sector naar manieren om materiaalgebonden CO?- emissies structureel te verlagen. Onderdeel van die opgave is het beperken van zowel de hoeveelheid cement in beton als de hoeveel- heid klinker in cement. Dit onderwerp staat centraal in deze special van Betoniek. Aanleiding is het symposium Betontechnologie op 21 mei 2025, georganiseerd door Cement&BetonCentrum en Betoniek. CO?-reductie in beton 4 VAKBLAD 2 2025 D e bijdragen in dit nummer belichten uiteenlopende invalshoeken van deze uitdaging. Zo wordt uitgelegd hoe met korrelpakkingsmodellen de betonsamenstel- ling kan worden geoptimaliseerd, wat in de pr aktijk leidt tot lagere cementgehalten. Ook worden resultaten gedeeld van praktijk- onderzoek naar de toepassing van dergelijke modellen. Verder wordt de opmars van diverse nieuwe samengestelde cementen beschreven waarbij de vervanging van portlandcementklinker, door onder meer g ecalcineerde klei en kalksteen, leidt tot een beter CO?-profiel. Interessant is een eigenschap van beton die vaak onderbenut blijft: de doorgaande sterkte- ontwikkeling. Door deze eigenschap in ont- werp en uitvoering mee te nemen, kan de milieubelasting omlaag. Tot slot wordt inge- gaan op ontwikkelingen in regelgeving. De herziening van NEN 8005 moet onder meer ruimte bieden voor lagere cementgehalten en meer hergebruik van toeslagmaterialen. Samen geven de artikelen in deze special een actueel overzicht van technologische én nor- matieve ontwikkelingen die bijdragen aan een duurzamer beton.  BV 02-2025_Inleiding themanummer.indd 4BV 02-2025_Inleiding themanummer.indd 4 16-05-2025 12:4816-05-2025 12:48 EEN TOELICHTING OP EEN PRAKTISCH TOEPASBAAR KORRELPAKKINGSMODEL Een belangrijke mogelijkheid voor de reductie van CO 2 -emissies van beton is de verlaging van het klinker- en cementgehalte, door optima- lisatie van de betonsamenstelling. Het gaat daarbij onder andere om het benutten van de doorgroei in sterkte en om uitbreiding van de inzet van versnellers en plastificeerders. Maar ook de optimalisatie van de korrelpakking biedt interessante mogelijkheden. In dit artikel gaan we in op dat laatste, waarbij we enkele concepten beschrijven en een eenvoudig in de praktijk te gebruiken model toelichten. Inleiding korrel- pakk E r is weinig informatie beschikbaar over praktijkervaringen met de toepassing van korrelpakkingsmodellen. Er is wel veel literatuur over onderzoeken op laborato- riumschaal, waarvan de resultaten veelbelo- vend zijn. Het Uitvoeringsteam Roadmap CO 2 - reductie van het Betonakkoord heeft in 2019 ingeschat dat met gebruikmaking van korrel- pakkingsmodellen gemiddeld een besparing van 10 kg cement per m 3 beton haalbaar moet zijn. Deze inschatting is voor 2030 ook opgeno- men in de Roadmap CO 2 -reductie voor cement en beton in Nederland (zie kader). Uitgaande van hoogovencement CEM III/A, als represen- tatief voor het landelijk gemiddelde CO 2 -pro- fiel van alle toegepaste cementen en vulstof- fen, levert dit een besparing op van 4,5 kg CO 2 per m 3 beton. Op een totaal (langjarig gemid- deld) betonvolume van 15.000.000 m 3 levert dit een jaarlijkse besparing op van 67.500 ton CO 2 . Dat komt overeen met 1,6 % van de totale emissie van de betonketen in 1990. Een besparing van 10 kg cement per m 3 beton komt grofweg neer op een verlaging van de waterbehoefte door optimalisatie van de kor- relpakking met ongeveer 5 liter per m 3 beton. Als je bedenkt dat tussen de voor de betontech- noloog bekende ontwerpgebieden A-B en A-C (of I en II) on geveer 20 liter water verschil in waterbehoefte kan zitten, lijkt 5 liter water makkelijk haalbaar. Maar optimalisatie van de korrelpakking is natuurlijk al dagelijkse praktijk voor de betontechnoloog, alhoewel op basis van graderingsgebieden. Verdere optimalisatie vraagt om meer metingen aan de toeslagmate- rialen en mogelijk ook om meer opslagruimte v oor verschillende typen toeslagmaterialen. 5 VAKBLAD 2 2025 Auteur Edwin Vermeulen, Cement&BetonCentrum BV 02-2025_Inleiding korrelpakkingsmodellen.indd 5BV 02-2025_Inleiding korrelpakkingsmodellen.indd 5 16-05-2025 12:4616-05-2025 12:46 ROADMAP Tijdens een symposium in november 2024 publiceerde het Cement&BetonCentrum de Roadmap CO 2 - reductie voor cement en beton in Nederland [1]. Deze roadmap beschrijft de reductie-initiatieven van de cementindustrie en de geschatte emissiereducties van aangrenzende sectoren in de betonketen. Hij is beschikbaar op www.cementenbeton.nl. Daar staat natuurlijk tegenover dat een bespa- ring in waterbehoefte een besparing op cement en d aarmee ook een verlaging van de milieu- kosten oplevert. DISCONTINUE KORRELGROOTTEVERDELING Holle ruimte Verse betonspecie bestaat grofweg uit toe- slagmaterialen en cementlijm (cement en water). Het toeslagmateriaal, meestal zand en grind, neemt met gebruikelijk ruim 70 % veruit het grootste volume in. De ruimte die overblijft tussen de zand- en grindkorrels moet volledig worden opgevuld met cementlijm, omdat holle ruimtes nadelig zijn voor de druksterkte en de levensduur. Hoe minder holle ruimtes, hoe minder cementlijm er nodig is. De korrelgroot- teverdeling van het toeslagmateriaal moet dus zodanig zijn dat de ruimtes tussen de grootste korrels worden opgevuld door kleinere korrels en de daarbij ontstane ruimtes weer door nog kleinere korrels, net zo lang totdat er alleen nog ruimtes zijn tussen de allerkleinste korrels toeslagmateriaal die worden opgevuld door cement en water. Het principe wordt tweedi- mensionaal weergegeven in figuur 1. Theorie discontinue korrelgrootteverdeling In een discontinue korrelverdeling wordt het korrelskelet opgebouwd uit korrelfracties die aanzienlijk in grootte van elkaar verschillen. Figuur 1 kan daarvoor als illustratief voorbeeld worden gebruikt. De holle ruimtes tussen de grootste korrels worden gevuld met kleinere korrels die (in het ideale geval) hier net in pas- sen en dus aanzienlijk kleiner zijn dan de grootste korrelgroep. In een ideale pakking van grote ronde bollen, met een pakkings- dichtheid van 0,74 (74%), blijft 26% aan holle ruimtes over. De bollen die daar weer precies in die holle ruimtes passen zijn ongeveer een factor 4 kleiner dan de grote bollen waar ze zich tussen bevinden. Op deze manier kan the- oretisch een korrelskelet worden opgebouwd. In de praktijk werkt dit echter meestal niet, omdat de kleinere korrels bij het verdichten nooit allemaal op de gewenste positie komen. Daar komt bij dat in de praktijk korrels natuurlijk niet perfect rond zijn en niet allemaal dezelfde diameter hebben. In discontinue mengsels wordt voor het verschil in diameter tussen opeenvol- gende korrelgroottes veelal een factor 5 tot 8 aan gehouden en vraagt het ontwerpen van een goed toeslagmaterialenmengsel vooral veel onderzoek. Dat onderzoek kan wel eenvoudig, door het stortgewicht van (op een triltafel ver- dichte) mengsels van toeslagmaterialen te bepa- len. De pakking van het mengsel is eenvoudig: het s tortgewicht van het mengsel gedeeld door de volumieke massa van het toeslagmateriaal. Wanneer beton met toeslagmateriaal met een discontinue korrelverdeling wordt gemaakt gaat het in de praktijk om fracties zoals bij- voorbeeld 16/32, 2/4 en 0,25/0,50 mm, waarbij de korrels ook niet zuiver rond zijn. Een voor- beeld van een discontinue samenstelling met deze fracties is 63 % grind 16/32, 24 % zand 2/4 en 13 % fijn zand 0,25/0,50. In de praktijk worden discontinue graderin- gen weinig gebruikt voor het optimaliseren van de korrelpakking, omdat het vervaardi- gen van de aparte fracties extra kosten met z ich meebrengt en omdat betonspecie met een discontinue gradering vaak minder robuust is, waardoor kleine afwijkingen in de korrelopbouw grote gevolgen kunnen heb- ben voor de stabiliteit en de verwerkbaar- heid. Er kan wel een zeer hoge korrelpak- kingsdichtheid mee worden bereikt, w aardoor het voor specifieke toepassingen zoals hogesterktebeton interessant kan zijn. De normen voor beton en toeslagmaterialen voor beton sluiten het gebruik van disconti- nue graderingen ook niet uit, al geeft de Eur opese norm voor toeslagmaterialen EN 12620 alleen eisen voor continue graderingen (in de tabel met algemene eisen aan de gra- dering staat een voetnoot: "For gap graded c oncrete or other special uses additional requirements may be specified"). 1 De t zo klein mogelijk is. Hoe minder holle ruimtes hoe minder cement nodig is. 6 VAKBLAD 2 2025 BV 02-2025_Inleiding korrelpakkingsmodellen.indd 6BV 02-2025_Inleiding korrelpakkingsmodellen.indd 6 16-05-2025 12:4616-05-2025 12:46 CONTINUE KORRELGROOTTEVERDELING In de praktijk wordt vrijwel altijd gewerkt met een toeslagmaterialenmengsel met een conti- nue verdeling, waarbij de groottes van de kor- rels min of meer gelijkmatig zijn verdeeld van klein tot groot. Voor het combineren van fijne en grove toeslagmaterialen tot een goed toe- slagmaterialenmengsel worden zogeheten 'ideale krommen' of ontwerpgebieden gebruikt. 'Ideale krommen' Bij een goede continue korrelgrootteverdeling zitten er geen hiaten in de korrelverdeling en is de gradering in een grafiek een vloeiende lijn (zoals de Fullerkromme in figuur 2). Ook voor de continue korrelverdeling zijn er geen zuiver theoretisch onderbouwde krom- men. Op basis van onderzoek naar de invloed van de gradering van toeslagmateriaal op de sterkte en dichtheid van beton zijn er wel empirische formules voor 'ideale' krommen ontwikkeld, waarvan de Fullerkromme uit 1907 de bekendste is. Voor toeslagmateriaal is de formule voor de Fullerkromme als volgt: Waarin: P = het percentage van het toeslagmateri- aal dat de zeef met opening d passeert d = de opening van de zeef in mm D max = de g In de loop van de tijd zijn er diverse krommen ontwikkeld, met correctiefactoren om op basis van metingen de krommen zo goed mogelijk te laten aansluiten bij de gebruikte toeslagmate- rialen. Zo werd de formule in 1930 aangepast door Andreasen en Andersen; in plaats van een exponent van 0,5 (de vierkantswortel in de for- mule voor de Fullerkromme) stelden ze het gebruik van een zogeheten distributiefactor q van 0,33 tot 0,50 voor. Door Funk en Dinger werd in 1994 de formule aangepast door intro- ductie van een minimum korrelgrootte d min naast de D max (bekend als gemodificeerde Andreasen & Andersen formule): Waarin: P = het percentage van het toeslagmateri- aal dat de zeef met opening d passeert d = de opening van de zeef in mm D max = de g d min = de k q = distributiefactor; volgens Funk en Dinger 0,37 voor optimale pakking Wanneer we ons tot het toeslagmateriaal beperken en voor d min 0,063 mm aanhouden ligt de lijn ten opzichte van de Fullerkromme in figuur 3 wat verschoven richting de B-lijn. In dit model ontbreekt een parameter om de invloed van de korrelvorm mee te nemen, maar q kan worden aangepast om de kromme zo goed mogelijk te laten aansluiten bij het toegepaste toeslagmateriaal. Ontwerpgebieden Voor de dagelijkse praktijk zijn de krommen vertaald naar ontwerpgebieden (figuur 2). De ontwerpgebieden geven redelijke vrijheid voor het combineren van fijn en grof toeslagmateri- aal, maar voorkomen al te grote afwijkingen van een optimale continue korrelgradering. Met de ontwerpgebieden wordt ook een inschatting gekregen van de waterbehoefte. De ontwerpgebieden waren in het verleden opgenomen in de betonvoorschriften (NEN 5950 ? Voorschriften Beton Technologie) en hiervan mocht alleen voor de productie van betonwaren worden afgeweken. Discontinue korrelverdelingen waren overigens wel toege- staan ("indien overeengekomen"). In de hui- dige voorschriften worden er geen eisen meer aan de korrelverdeling gesteld. In de praktijk worden de ontwerpgebieden wel nog steeds gehanteerd, waarbij software voor het meng- selontwerp automatisch op basis van zeefana- lyses de beschikbare toeslagmaterialen opti- maal (meestal optimaal qua kostprijs) kan combineren binnen de ontwerpgebieden. De waterbehoefte van betonspecie is lager wanneer de korrelverdeling van het toeslag- materiaal in het gebied A-B ligt (rondom de Fullerkromme) dan wanneer de korrelverde- ling in het gebied A-C ligt. Het verschil kan maar liefst zo'n 20 liter per m 3 bedragen, het- geen natuurlijk een forse impact heeft op het benodigde cementgehalte. Korrelpakkingsmodellen In de afgelopen decennia zijn er diverse korrel- pakkingsmodellen ontwikkeld, die in de loop van de tijd steeds complexer, maar ook steeds beter werden. Een overzicht van de ontwikke- ling van analytische korrelpakkingsmodellen wordt gegeven in Betoniek 16/21 [3]. Een meer gedetailleerde beschrijving hiervan wordt gegeven in [4]. De complexere modellen nemen in de formules tal van factoren naast de korrelgrootteverde- 2 G discontinue korrelverdeling. 7 VAKBLAD 2 2025 BV 02-2025_Inleiding korrelpakkingsmodellen.indd 7BV 02-2025_Inleiding korrelpakkingsmodellen.indd 7 16-05-2025 12:4616-05-2025 12:46 ling mee, zoals de korrelvorm, de oppervlakte- structuur van de korrels, affiniteit van de kor- rels voor water en oppervlaktekrachten voor de fijnste deeltjes (Van der Waalskrachten en interacties door oppervlakteladingen). Bij deze modellen worden ook cement en vulstof- fen meegenomen en worden de toeslagmate- rialen gedoseerd in vele aparte fracties, zoals bijvoorbeeld 0,125/0,250, 0,25/0,50, 0,50/1,0, 1/2, 2/4, 4/8 en 8/16 mm. Van alle aparte frac- ties en combinaties daarvan moeten voor het rekenen met deze modellen ook meerdere eigenschappen worden bepaald. Door deze zeer ver doorgevoerde optimalisatie van de korrelpakking kan soms het gehalte aan effec- tief water in extreme mate worden verlaagd, tot (in combinatie met een hoge dosering plas- tificeerder) ongeveer 105 a 110 liter per m 3 [4]. Maar ook met minder complexe modellen en drie fracties toeslagmateriaal kan (in combi- natie met hulpstoffen) nog altijd een forse reductie worden bereikt: zo'n 20 tot 25% min- der cement bij gelijke druksterkte [5 en 6]. EENVOUDIG MODEL : MODIFIED TOUFAR Zowel het gebruik van veel aparte fracties als de benodigde hoeveelheid onderzoek belem- meren het gebruik van complexere korrelpak- kingsmodellen in de praktijk. We gaan daarom nu dieper in op een eenvoudig model dat in de praktijk goed gehanteerd kan worden en ook met bijvoorbeeld slechts drie fracties toeslag- materiaal tot een betere pakking, en daarmee lagere waterbehoefte, kan leiden dan wanneer alleen gebruik wordt gemaakt van ontwerpge- bied A-B. Dit model, het Modified Toufar model, kan overigens ook worden gebruikt voor optimalisatie van cement en vulstoffen of combinaties van cement en toeslagmaterialen, maar we beperken ons hier tot toeslagmateria- len. Eigenschappen toeslagmaterialen Van de toeslagmaterialen (en indien het daar- voor wordt toegepast ook van cement en vul- stoffen) hoeven voor het Modified Toufar model maar drie eigenschappen bepaald te worden: 1. Het stortgewicht. Het toeslagmateriaal wordt bij voorkeur ver- dicht voordat het stortgewicht wordt bepaald, bijvoorbeeld door het te verdichten op een triltafel. Voor alle materialen moet dezelfde methode worden gehanteerd. 2. De volumieke massa (?rd) 3. De karakteristieke diameter (d). Dit is de theoretische zeefgrootte (in mm) waarbij de doorval 63 % is. Deze waarde kan worden bepaald door te interpoleren in de zeef- kromme. Met het stortgewicht en de volumieke massa kan vervolgens per materiaal de pakking wor- den berekend: pakking ? = 1 - (percentage holle ruimte / 100) = stortgewicht / volumieke massa. In het model wordt gerekend met de pakking en de karakteristieke diameter van de materialen. Model Het Modified Toufar model is een model uit 1997 (van Goltermann e.a.) dat een verbetering is van een model uit 1976 (van Toufar e.a.) dat weer een verbetering was van een model uit 1931 (van Furnas). Het model gaat er vanuit dat de toeslagmaterialen perfecte bollen van dezelfde diameter zijn en dat kleine bollen worden geplaatst in de holle ruimtes tussen de grote bollen. Met effecten van de korrelvorm wordt rekening gehouden door de pakkingsdichtheden van de individuele korrelgroepen te meten. Omdat het model, althans voor twee en drie korrelgroepen, ook goed in een spreadsheet kan worden verwerkt worden hieronder de formules gegeven. Waarin: ? = korrelpakking van een combinatie van twee korrelgroepen y 1 /y 2 = v - relgroep (bijvoorbeeld 0,45 en 0,55) ? 1 /? 2 = pak- groep k d = f - teristieke diameters: (d 2 - d 1 )/(d 1 + d 2 ), waarin d 1 de diameter is van de kleine fractie en d 2 van de grote fractie k s is een correctiefactor voor effecten van de korrelvorm, waarvoor eerst een factor x moet worden berekend: Vervolgens kan k s worden berekend met een van onderstaande formules: Ondanks het beperkte aantal parameters geeft het model een goede schatting van de pakking van combinaties van toeslagmaterialen en daarmee een goede voorspelling van de meest gunstige onderlinge verhouding van de mate- rialen. Het model is opgesteld voor het combineren van 2 korrelgroepen. Er kan echter een derde korrelgroep worden toegevoegd aan het theo- retische optimum van twee korrelgroepen. Hierbij moeten de twee (naastgelegen) korrel- groepen met de grootste verhouding tussen de karakteristieke diameters (d 1 /d 2 , met d 2 de grootste diameter) eerst worden gecombi- neerd. De zo berekende korrelgroep, met de voor de combinatie berekende optimale pak- king en (gewogen) karakteristieke diameter, wordt vervolgens gecombineerd met de derde (qua diameter meest afwijkende) korrelgroep. Dit proces kan in principe onbeperkt worden herhaald. Naarmate het aantal korrelgroepen toeneemt, wordt het model wel minder betrouwbaar. Vooral voor twee en drie korrel- groepen geeft het model betrouwbare voor- spellingen van de pakking, maar ook bij vier korrelgroepen zijn de resultaten nog bruikbaar [7]. Het model werkt beter als de korrelgroot- teverdelingen van de verschillende fracties elkaar niet te veel overlappen. SOFTWARE MODIFIED TOUFAR MODEL De formules kunnen eenvoudig in een spread- sheet worden verwerkt, waarbij de volume- fracties van de twee te combineren korrel- groepen in kleine stappen worden gewijzigd. Bij stappen van bijvoorbeeld 0,05 levert dat een tabel op van 20 rijen. Een derde fractie toe- voegen levert dan 20 tabellen van 20 rijen op, waarin de hoogste berekende pakking moet worden gezocht. Het model was de basis voor de software genaamd Europack, maar dat programma (dat regelmatig in artikelen genoemd wordt) lijkt niet meer verkrijgbaar. Het Modified Toufar model vormt ook de basis voor de Android-app Packing van Cement&BetonCentrum. Met 8 VAKBLAD 2 2025 BV 02-2025_Inleiding korrelpakkingsmodellen.indd 8BV 02-2025_Inleiding korrelpakkingsmodellen.indd 8 16-05-2025 12:4616-05-2025 12:46 deze app kan de optimale combinatie van twee tot vier fracties worden berekend. Voor drie fracties kan de pakking als functie van de onderlinge verhouding ook grafisch worden weergegeven (figuur 4), waarmee een indruk kan worden gekregen van de gevoeligheid voor kleine afwijkingen van het berekende opti- mum. TOT SLOT Met een eenvoudig korrelpakkingsmodel zoals Modified Toufar en het gebruik van twee tot vier fracties toeslagmateriaal kan vaak een hogere pakking worden bereikt dan met alleen het gebruik van ontwerpgebieden voor toe- slagmaterialenmengsels. Alhoewel in de prak- tijk een goede verwerkbaarheid meestal wel wat meer cementlijm vraagt dan theoretisch nodig is voor het opvullen van de berekende holle ruimte, kan door gebruik van deze modellen de waterbehoefte en daarmee het cementgehalte van een betonmengsel worden verlaagd. Brede toepassing van deze modellen kan een wezenlijke bijdrage leveren aan het verder verduurzamen van beton.  Literatuur 1 C 2 Lees, G., The design of aggregate gradings to minimum and controlled porosity - a study of packing characteristics and void characteristics in aggregates, University of Birmingham, 1967. 3 Betoniek Standaard 16/21, Op de korrel, Over de korrelpakking van beton, september 2017. 4 Fennis, S., Design of Ecological Concrete by Particle Packing Optimization, thesis TU Delft, 2011. 5 Yimam, M., Simpson,O., Abuodha, S., Using particle packing technology and admixtures for sustainable and economical concrete mix design, International Journal of Scientific and Research Publications, vol. 13, no. 2, februari 2023. 6 Antunes, R., Mang, T., Effects of Aggregate Packing on Concrete Strength and Consistency, Advances in Civil Engineering Materials, vol. 7, no. 1, ASTM International, 2018. 7 Nel Quiroge, P., Fowler, D., The effects of aggregates characteristics on the performance of Portland cement, International Center for Aggregates Research, The University of Texas at Austin, 2004. 3 en 4 Afbeeldingen van de Android-app Packing. Berekening van de maximum pakking met bijbehorende volumes voor drie fracties en het ternaire diagram met berekende pakkingsdichtheden voor alle mogelijke combinaties. Volgens deze berekening is er theoretisch 205 liter aan cementlijm nodig. Omdat de cementpasta ook als smeermiddel werkt is er voor een goede verwerkbaarheid in de praktijk wel meer cementpasta nodig. 9 VAKBLAD 2 2025 BV 02-2025_Inleiding korrelpakkingsmodellen.indd 9BV 02-2025_Inleiding korrelpakkingsmodellen.indd 9 16-05-2025 12:4616-05-2025 12:46 In het streven naar duurzamer gebruik van beton blijkt een verras- sende oplossing te liggen in een al lang bekend fenomeen: de door- gaande sterkteontwikkeling. Beton blijft na 28 dagen, het standaard- moment waarop de druksterkte wordt vastgesteld, vaak nog maandenlang ? en soms zelfs jaren ? sterker worden. Door deze eigen- schap beter te benutten, kan er slanker en duurzamer ontworpen wor- den, met minder materiaal en een lagere milieubelasting als resultaat. Maar waarom gebeurt dat dan nog zo weinig? En hoe zorgen we dat we die extra sterkte op een verantwoorde manier kunnen inzetten? 10 VAKBLAD 2 2025 BETON WORDT STERKER Beton is een materiaal dat zich in de tijd blijft ontwikkelen. Na het mengen van cement, zand, grind en water begint het verhardings- proces: de hydratatie van het cement. Deze reactie zorgt ervoor dat het beton in de eerste dagen snel in sterkte toeneemt. Maar het stopt daar niet. Ook na de klassieke 28 dagen, het standaardmoment waarop de druksterkte wordt bepaald, blijft beton, weliswaar steeds langzamer, sterker worden. In vrijwel alle constructieve berekeningen gebruiken we de sterkteklasse als uitgangs- punt. De sterkteklasse van het beton (zoals C30/37) vormt de basis voor het bepalen van Doorgaande sterkteontwikkeling BENUT DE KRACHT VAN TIJD Auteur Jeannette van den Bos, Rijkswaterstaat BV 02-2025_Doorgaande sterkteontwikkeling.indd 10BV 02-2025_Doorgaande sterkteontwikkeling.indd 10 16-05-2025 12:4716-05-2025 12:47 11 VAKBLAD 2 2025 de rekenwaarden in de Eurocode (NEN-EN 1992). De sterkteklasse en daarmee de con- structieve berekeningen worden bepaald door de karakteristieke druksterkte van beton. Deze wordt volgens NEN-EN 206 en NEN-EN 1992 bepaald op 28 dagen ouderdom. Het moment van 28 dagen is historisch gegroeid en biedt in veel gevallen een goede balans tus- sen praktische haalbaarheid en zekerheid: het beton heeft dan voldoende sterkte ontwikkeld om met betrouwbare toleranties te meten en in de meeste projecten wordt het materiaal rond die tijd ook daadwerkelijk belast. Echter, in andere gevallen ? denk aan infra- structurele werken zoals tunnels of viaducten, funderingen of kelders die pas maanden na aanleg worden belast ? zou het prima zijn om op een later tijdstip dan 28 dagen de gevraagde sterkte te hebben. KANSEN VOOR VERDUURZAMING De snelheid en mate van die sterkteontwikke- ling hangen onder andere af van de cement- soort. Bij portlandcement (CEM I) vlakt de groei relatief snel af. Maar bij cementen met trage hydratatiereacties, zoals hoogovence- ment (CEM III/B) of portlandvliegascement (CEM II/B-V), is de sterktegroei vergeleken met portlandcement fors. In sommige gevallen wordt zelfs meer dan een verdubbeling van de druksterkte waargenomen, vergeleken met de druksterkte op 28 dagen. Kiezen voor beton met dergelijke cementsoorten leidt tot beton met een langere en forsere doorgaande sterk- teontwikkeling (fig. 2). Door bewust gebruik te maken van deze door- gaande sterkteontwikkeling, ontstaat de mogelijkheid om beton efficiënter te ontwer- pen. In plaats van te dimensioneren op basis van de 28-dagensterkte, zouden we kunnen rekenen met een sterkte die op een later moment optreedt. Dit zou in theorie leiden tot materiaalbesparing en daarmee ook tot een lagere milieubelasting. En laten dit nu juist de cementsoorten zijn die vanwege het lagere percentage portlandklinker een kleinere CO?-footprint hebben. Hierdoor is het vanuit het oogpunt van verduurzamen extra aantrekkelijk is om de doorgaande sterkteont- wikkeling mee te nemen in het ontwerp. KANTTEKENING Toch is er een belangrijke kanttekening. De norm NEN-EN 1992-1-1 (Eurocode 2), die de bepalingen voor betonconstructies vastlegt, stelt expliciet dat de druksterkte op 28 dagen bepaald moet worden. En geeft zelfs aan dat bij een bepaling van de druksterkte bij een ouder- dom van meer dan 28 dagen een reductie, de k t -factor, in rekening gebracht moet worden. Waarom is dit het geval? Dit heeft te maken met effecten van langdurige belasting op beton, het zogenaamde Rüsch- effect, zie kader. Voor langdurige belastingen moet een reductiefactor op de druksterkte in rekening worden gebracht, omdat beton onder 2 Dr 1 T Groningen is het verkeersknooppunt volledig heringericht tot een ongelijkvloerse kruising, waarbij onderdoorgangen en verbindingsbogen zijn aangelegd om de doorstroming te verbeteren en verkeerslichten te elimineren. Het benutten van de doorgaande sterkteontwikkeling kan een optie zijn voor bijvoorbeeld de wanden van de onderdoorgangen. (foto: Rijkswaterstaat) BV 02-2025_Doorgaande sterkteontwikkeling.indd 11BV 02-2025_Doorgaande sterkteontwikkeling.indd 11 16-05-2025 12:4716-05-2025 12:47 12 VAKBLAD 2 2025 deze lange duur belasting bij een lagere 'druk- sterkte' bezwijkt dan in een kortdurende (28-daagse) sterkte proef. In de norm is de keuze gemaakt om het Rüsch- effect niet expliciet mee te nemen (de factor voor de langetermijneffecten op de druksterkte is op 1 gesteld). De onderbouwing hiervoor is dat een belangrijk deel van het negatieve effect van de langdurige belasting wordt gecompen- seerd door de positieve bijdrage van de door- gaande sterkte-ontwikkeling. Het is daarom dat de druksterkte wordt bepaald bij een ouderdom van 28 dagen. Wordt de druksterkte bepaald na 28 dagen, dan zal die waarde voor de berekening, vermenigvul- digd moeten worden met een k t -factor van 0,85. Zo wordt een buffer ingebouwd om het effect van langdurige belasting af te dekken. Anders gezegd: een deel van de sterktetoename die je als constructeur denkt te kunnen benut- ten, is al stilzwijgend meegerekend in de norm. Alleen het deel dat boven die 15% uitstijgt is beschikbaar als extra sterkte voor het ontwerp. PRAKTIJKTOEPASSING: VAN THEORIE NAAR PRAKTIJK Om de doorgaande sterkteontwikkeling ver- antwoord toe te passen, verscheen daarom in 2018 de CUR-Aanbeveling 122. Deze Aanbeve- ling beschrijft hoe doorgaande sterkteontwik- keling meegenomen kan worden in het ont- werp, de betonkwaliteit en in de uitvoering. Daarbij zijn drie punten van belang. Laten we aan de hand van een voorbeeld, een wand in een onderdoorgang gebouwd in een bouwkuip, deze drie punten toelichten. Het begint met de beoordeling of het ontwerp en de uitvoering toelaten dat de druksterkte op een later tijdstip wordt bereikt. In ons voorbeeld geeft de planning aan dat de onderdoorgang een jaar na het storten in gebruik genomen wordt. Het benutten van de doorgaande sterk- teontwikkeling lijkt een goede optie. Deze wordt gekozen en verwerkt in het ontwerp. Dit resulteert in een aangepaste rekenwaarde van de betondruksterkte en daaraan gerelateerde materiaaleigenschappen. CUR Aanbeveling 122 geeft hiervoor richtlijnen. Vanuit het ontwerp volgt een specificatie van de sterkteklasse (op 28 dagen) en een karakteristieke druksterkte op latere ouderdom (56, 91 of 182 dagen). De ontwerper geeft ook aan dat er een eis aan de druksterkte is op het moment van het aanvullen van de grond achter de wand. Met de specificatie komt de volgende stap: het ontwerp van de betonsamenstelling. Hierbij is de sterkteontwikkeling in de tijd van groot belang, denk hierbij aan een geschiktheidson- derzoek waarbij de druksterkte bij diverse tijd- stippen wordt bepaald. Het mengselontwerp wordt geoptimaliseerd op de langdurige sterk- teontwikkeling (56, 91 of 182 dagen) vanwege de gevraagde karakteristieke druksterkte op 3 De bou opvallende toevoeging is aan de skyline van de stad. Het benutten van de doorgaande sterkteontwikkeling kan een optie zijn voor bijvoorbeeld de bouw van de stabiliteitskern. (foto: Jan van Helleman / www.nieuws.top010.nl) BV 02-2025_Doorgaande sterkteontwikkeling.indd 12BV 02-2025_Doorgaande sterkteontwikkeling.indd 12 16-05-2025 12:4716-05-2025 12:47 13 VAKBLAD 2 2025 REGELGEVING CUR-AANBEVELING 122 Om het benutten van doorgaande sterkteontwikkeling mogelijk te maken, verscheen in enkele jaren geleden CUR-Aanbeveling 122 'Ontwerpen en vervaardigen van betonconstructies met gebruikma- king van de doorgaande sterkteontwikkeling van beton'. Deze aanbeveling bevat concrete aanpassin- gen op drie vlakken: ? Ontwerp (NEN-EN 1992-1-1): aangepaste rekenwaarden van de betondruksterkte en aanwijzin- gen voor het gebruik hiervan in de relevante paragrafen voor druksterkte, treksterkte en andere materiaaleigenschappen. ? Technologie (NEN-EN 206): aanvullende eisen voor de conformiteitscontrole inclusief de bepaling van de karakteristieke cilinderdruksterkte na 56, 91 of zelfs 182 dagen verharding. ? Uitvoering (NEN-EN 13760): specifieke aandachtspunten voor nabehandeling en temperatuursinvloeden. NB NEN-EN 1992-1-1:2024 In de update van de nationale bijlage van NEN-EN 1992-1-1 is de aanpak van CUR Aanbeveling 122, voor wat betreft het ontwerp, overgenomen als normatief in bijlage NB.A. RÜSCH-EFFECT ? EFFECTEN VAN LANGDURIGE BELASTING [1] Een bekend onderzoeksprogramma dat zich richtte op de effecten van langdurige belasting was dat van Rüsch [1960]. Hij voerde proeven uit met betonnen prisma's, die hij belastte tot een bepaalde fractie van de druksterkte op korte termijn: vervolgens werd de belasting gedurende een lange peri- ode constant gehouden. Als de belasting op lange termijn hoger was dan ongeveer 80% van de draag- kracht op korte termijn, trad na een bepaalde periode bezwijken op. Figuur 4 toont Rüsch's schemati- sche weergave van betonspanningen als functie van de toegepaste spanningen voor verschillende belastingtijden. Zoals te zien is in de figuur: Hoe langer de belastingstijd, hoe dichter de uiteindelijke sterkte de lange- termijnwaarde 80% benadert. De proeven uitgevoerd door Rüsch waren beperkt tot beton met een kubussterkte van ongeveer 60MPa. Proeven door Walraven en Han met beton met kubussterktes tot 100 MPa toonden aan dat het gedrag bij langdurige belasting voor beton met hoge sterkte vergelijkbaar is met dat van conventioneel beton. latere ouderdom en de daarbij behorende sterkteklasse op 28 dagen. Gebruikmaken van de doorgaande sterkteontwikkeling betekent dat op een eerder tijdstip een lagere sterkte aanwezig kan zijn. Denk hierbij aan de belas- ting in de bouwfase: het aanvullen de grond achter de wand. Het is goed om te checken of deze actie op de geplande tijd kan plaatsvin- den. Zeker als de uitvoering in een winterperi- ode plaatsvindt kan het langer duren dan ver- wacht voordat de gewenste sterkte is bereikt. Tot slot zal de gevraagde betonkwaliteit tijdens de realisatie aangetoond moeten worden via de conformiteitscontrole. Hiervoor zijn voor de sterkteklasse de gebruikelijke betonkubussen op 28 dagen noodzakelijk. Daarnaast zijn voor de karakteristieke druksterkte op latere ouderdom extra betonkubussen noodzakelijk. In CUR-Aan- beveling 122 worden hiervoor richtlijnen gege- ven. Voor de uitvoering is het goed om te weten d at in de CUR-Aanbeveling de eis ten aanzien van de nabehandeling bij het benutten van de doorgaande sterkteontwikkeling is uitgebreid: beton moet worden nabehandeld tot de beton- druksterkte in het oppervlak tenminste 70% van de 28-d aagse betondruksterkte en 50% van de karakteristieke druksterkte op latere ouderdom bedraagt. Vanwege de druksterkte-eis in de bouwfase kan het van belang zijn om het berei- ken van de druksterkte in het werk vast te stel- len. Met een rijpheidsgrafiek en het meten van de s terkteontwikkeling in het beton kan te vroeg belasten ondervangen worden. CONCLUSIE: BENUT DE TIJD ? EN DE STERKTE Het benutten van de doorgaande sterkteontwik- keling biedt een interessante mogelijkheid om bet on te verduurzamen. Door flexibeler om te gaan met het tijdstip van sterktebepaling ? én door onze ontwerppraktijk hierop aan te passen ? kunnen we efficiënter en duurzamer bouwen. De regelgeving is hiervoor gereed, dankzij nieuwe richtlijnen zoals CUR-Aanbeveling 122 en de recente normaanpassing in de nationale bijlage bij NEN-EN 1992:2024. Wel vraagt het benutten van de doorgaande sterkteontwikke- ling om een integrale aanpak: vanaf de ontwerp- fase kiezen voor deze benadering én nauw s amenwerken met producent en uitvoerder. Beton geeft ons tijd. Het is tijd dat wij die ook gaan gebruiken.  Literatuur 1 Commentary EuroCode2, European Concrete Platform ASBL, rev. A 2017. 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ? / f c ?c [?] t=? t=2min 20min 100min failure under constant load 3days 70day s instantaneous strain ma x s tr ain 4 Spannin relaties voor verschillende tijdsduren van axiale drukbelastingen (Rüsch, 1960) BV 02-2025_Doorgaande sterkteontwikkeling.indd 13BV 02-2025_Doorgaande sterkteontwikkeling.indd 13 16-05-2025 12:4716-05-2025 12:47 ONDERZOEK LAAT POTENTIE ZIEN VAN CEM II/C-M, CEMENT MET HOOGOVENSLAK EN KALKSTEENMEEL De betonsector speelt een cruciale rol in de wereldwijde klimaatuitdaging. Beton is verantwoordelijk voor 7% van de mondiale CO?-uitstoot. Het goede nieuws is dat duurzame ontwikkelingen in de branche verhoudingsgewijs een grote impact kunnen hebben op de uitstoot van broeikasgassen. De materiaalgebonden CO?-emissies van beton kunnen nu al worden verminderd door het gebruik van klinkerefficiënte cementen, zoals CEM II/C-M. De mogelijkheden zijn onderzocht aan de hand van een pilotproject. Klinkerefficiënte CEMENTEN in de praktijk T al van landen hebben zich in de afgelo- pen jaren gecommitteerd aan het terug- dringen van broeikasgas in de betonsec- tor. Deze doelstellingen zijn door middel van zogeheten roadmaps geconcretiseerd, zoals de Roadmap van de Verein Deutscher Zement- werke e.V. (VDZ) in Duitsland, het Nederlandse Betonakkoord en de Roadmap CO? reductie van het Cement&BetonCentrum. Naar aanleiding daarvan zijn concepten ontwikkeld waarmee de industrie binnen enkele decennia klimaat- neutraal cement kan produceren. Een essenti- ële bouwsteen op weg naar klimaatneutraliteit zijn klinkerefficiënte cementen zoals CEM II/C- M [1], een portlandcomposietcement waarbij een aanzienlijk gedeelte van het klinker (36 tot 50%) is vervangen door een mengsel van twee of meer hoofdbestanddelen, zoals kalksteen, hoogovenslak of vliegas. Deze cementen com- bineren een lage CO?-voetafdruk met de beschikbaarheid van regionale grondstoffen. Voor zowel cement als beton bestaan inmid- dels CO?-klassen. Voor beton zijn deze vastge- legd via het CSC-systeem (tabel 1). Dit creëert stimulansen voor opdrachtgevers om de mate- riaalgebonden CO?-uitstoot binnen de techni- sche mogelijkheden van hun bouwwerken te reduceren. BETON MET CEM II/C-M De eisen aan de samenstelling en prestaties van cementen van het type CEM II/C-M zijn vastgelegd in EN 197-5. Deze norm maakt het mogelijk om cementen toe te passen die meer- dere hoofdcomponenten combineren ? zoals hoogovenslak (S) en kalksteenmeel (LL). De toepassingsmogelijkheden van dergelijke cementen worden in Nederland geregeld via NEN-EN 206+A2 en de aanvullende Tabel 1. CO?-reductieklassen volgens CSC-certificeringssysteem [2] CO?-KLASSE BESCHRIJVING Level 1, 1 ster Reductie van de uitstoot van broeikasgassen met minimaal 30% ten opzichte van de branchegemiddelde referentiewaarde Level 2, 2 sterren Reductie met minimaal 40% t.o.v. referentiewaarde Level 3, 3 sterren Reductie met minimaal 50% t.o.v. referentiewaarde Level 4, 4 sterren Reductie met minimaal 60% t.o.v. referentiewaarde Dit artikel is gebaseerd op de paper "Nachhal- tige Betone für die Energiewende ? CEM II/C- M- Zemente in der praktischen Anwendung" , geschreven door Julia Scheidt, Werner Remar- que, Alexander Boschmann, Andreas Kording, Maik Fritsch en Jens Kleiser uit het Duitse vak- tijdschrift beton, editie 4/2025. 14 VAKBLAD 1 2025 Auteur Werner Remarque BV 02-2025_Klinkerefficiente cementen in de praktijk.indd 14BV 02-2025_Klinkerefficiente cementen in de praktijk.indd 14 16-05-2025 12:4216-05-2025 12:42 bepalingen in NEN 8005. Hierin is vastgelegd in welke milieuklassen cementtypen mogen wor- den toegepast. CEM II/C-M-cementen zijn in Nederland op dit moment nog niet generiek toegestaan voor alle milieuklassen, met name niet voor de vorst-dooi-klassen XF2 en XF4. Tegelijk geldt dat deze vorst-dooi-klassen slechts een beperkt deel van het totale beton- volume betreffen. Naar schatting valt minder dan 20% van alle betonconstructies onder deze milieuklassen [3]. In de praktijk is ook al geble- ken dat sterktes tot C 40/50 mogelijk zijn. Dit betekent dat CEM II/C-M-cementen in potentie inzetbaar zijn voor het overgrote deel van het in Nederland toegepast beton, mits aan de overige toepassingsvoorwaarden wordt voldaan. Om een indruk te geven van de eigenschappen van CEM II/C-M (S-LL) 42,5 N staan in tabel 2 en 3 essentiële kenmerken van het cement en daarmee gemaakte beton in het laboratorium. AANVULLENDE ONDERZOEKEN Cementen met meer dan twee hoofdbestand- delen kunnen de verwerkbaarheid en sterkte- ontwikkeling van beton anders beïnvloeden dan cementen met slechts een of twee hoofbe- standdelen, zoals portlandcement en hoog- ovencement. Naast de door de normen voorge- schreven onderzoeken zijn daarom in de praktijk ook aanvullende onderzoeken gebrui- kelijk, waarin de prestaties van het cement bin- Tabel 2. Kenmerken van het in een pilotproject toegepaste CEM II/C-M (S-LL) 42,5 N (bron: Dyckerhoff) MECHANISCHE EIGENSCHAPPEN GEMIDDELDE WAARDE (2024) NORMEIS Druksterkte na 2 dagen (MPa) 18 >10 Druksterkte na 28 dagen 48 >42 FYSISCHE EIGENSCHAPPEN Waterbehoefte (%) 29,5 ? Begin van binding (minuten) 170 >60 Tabel 3. Eigenschappen van beton met CEM II/C-M (S-LL) op basis van laboratorium- onderzoek (bron: Dyckerhoff) EIGENSCHAP C 25/30 C 35/45 Cementgehalte [kg/m³]300 340 Water-cementfactor (w/c)0,6 0,5 Druksterkte 2 dagen [MPa]16 22,1 Druksterkte 28 dagen [MPa]39,7 49,8 Druksterkte 56 dagen [MPa]43,4 54,1 1 Plaatfundering voor een hoogspanningsmast (foto: TenneT Duitsland) 15 VAKBLAD 1 2025 BV 02-2025_Klinkerefficiente cementen in de praktijk.indd 15BV 02-2025_Klinkerefficiente cementen in de praktijk.indd 15 16-05-2025 12:4216-05-2025 12:42 Tabel 5. Eisen en richtwaarden voor de betonsamenstelling 1 EIGENSCHAP BOORPALEN C30/37 ECO PLAATFUNDERING C35/45 ECO Sterkteklasse C 30/37, F5 C 35/45, F3 Milieuklasse XC4, XF1, XA1, XD1 XC4, XF1, XA1, XD1 Cement (kg/m³) 350 335 Vulstof (kg/m³) 70 75 Water (kg/m³) 195 166 Grind/zand (kg/m³) 1720 1765 Hulpstof (% van cement) 0,6 0,8 CO?-voetafdruk (GWP* kg/m³) 175 168 CSC-niveau 1 2 * Global W 1 V Tabel 6. Druksterkte van C 30/37 betonmengsel in boorpalen na 28 dagen BOUWDEEL PRODUCTIE DRUKSTERKTE [MPA] C 30/37 Fabriek 46,5 C 30/37 Bouwplaats 39,9 Tabel 7. Druksterkte van C 35/45 betonmengsel voor fundering op staal na 28 dagen BOUWELEMENTPRODUCTIE VAN PROEFSTUKKEN DRUKSTERKTE [MPA] C 35/45 - Mast 1Fabriek 54,2 Bouwplaats 46,1 C 35/45 - Mast 2Fabriek 50,3 Bouwplaats 49,6 DUITSLAND LOOPT VOOROP In Duitsland is de situatie verder gevorderd. Sinds 2021 zijn CEM II/C-M-cementen beschikbaar. Deze cementen mogen volgens DIN 1045-2:08-2023 in alle milieuklassen toegepast worden, behalve XF2, XF3 en XF4. Maar inmiddels is voor meerdere cementen van het type CEM II/C-M via het bouw- technisch instituut (DIBt) een algemene bouwtoelating (Zulassung) afgegeven voor toepassing in álle XF-klassen. Deze is gekoppeld aan een aantal eisen die afwijken van de normgrenzen zoals die in Duitsland zijn vastgelegd in DIN 1045-2. Zo gelden in het voorbeeld een lagere water-cementfactor, een hoger cementgehalte en andere eisen aan het toeslagmateriaal. Tabel 4. Bijzondere toelating van CEM II/C-M (S-LL) voor milieuklassen XF2, XF3 en XF4 [4] MILIEUKLASSE XF2 XF3 XF4 Maximaal toelaatbare w/c-waarde 0,45 0,45 0,45 Minimale druksterkteklasse C35/45 C35/45 C30/37 Minimale cementgehalte in kg/m³ 350 350 350 Minimale cementgehalte bij verrekening van toevoegingen in kg/m³ niet toegestaan Overige eisen Steenslagfracties voor de milieuklassen XF1 tot XF4 MS25 F2 MS18 nen specifieke betonmengsels, onder uiteenlo- pende omstandigheden worden beoordeeld, voor toelating op project- of productniveau. Belangrijke aandachtspunten daarbij zijn onder meer de verwerkbaarheid, de bindtijd en de ontwikkeling van de druksterkte over tijd. PILOTPROJECT TENNET DUITSLAND In het kader van de uitbreiding van het Duitse elektriciteitsnetwerk heeft transmissienetbe- heerder TenneT een pilotproject uitgevoerd om te onderzoeken of CO?-geoptimaliseerde betonsoorten op basis van CEM II/C-M-cement geschikt zijn voor hoogwaardige constructieve toepassingen. Het doel was om minimaal 30% CO?-reductie ten opzichte van de Duitse refe- rentiewaarde [2] te realiseren zonder het bouwproces nadelig te beïnvloeden. Er werden twee betonsoorten getest: C30/37 voor boorpalen en C35/45 voor fundering op staal (tabel 5). Beide mengsels gebruikten klin- kerefficiënt cement CEM II/C-M (S-LL) 42,5 N, aangevuld met een vulstof conform EN 450-1. Tijdens het project werden uitgebreide sterkte- onderzoeken, zowel door de betontechnoloog van de mortelcentrale als door de aannemer op het bouwplaats, uitgevoerd, met speciale aan- dacht voor sterkteontwikkeling onder wisse- lende weersomstandigheden. Per element wer- den regelmatig kubussen getest, die in de buitenlucht waren opgeslagen. Uit deze metin- gen bleek dat de benodigde minimumsterkte, ongeveer twee derde van de eindsterkte, con- sequent binnen 14 dagen werd bereikt. De uit- eindelijke druksterkte na 28 dagen voldeed aan de eisen: voor het C30/37-beton werd 46,5 MPa bereikt en voor het C35/45-beton lagen de waarden tussen 50,3 en 54,2 MPa op basis van de fabriekscontrole (Tabel 6 en 7). 2 Op de bouwplaats vervaardigde proefkubussen (foto: TenneT Duitsland) 16 VAKBLAD 1 2025 BV 02-2025_Klinkerefficiente cementen in de praktijk.indd 16BV 02-2025_Klinkerefficiente cementen in de praktijk.indd 16 16-05-2025 12:4216-05-2025 12:42 De betonstorts vonden plaats tussen februari (fundering op staal) en juli (boorpaal), waar- door het mogelijk was verschillende klimaat- omstandigheden mee te nemen in de beoorde- ling. Zelfs bij lage temperaturen (1 °C - 11 °C) bleef de sterkteontwikkeling van het beton goed. Dankzij de nauwkeurige afstemming van watergehalte en consistentie, konden de betonsoorten probleemloos worden verwerkt. Parallel aan het beschreven pilotproject von- den ook aanvullende proeven plaats voor toe- passingen binnen andere infrastructuurpro- jecten, waaronder windenergie-installaties, waarbij zelfs hogere sterkteklassen zoals C40/50 succesvol zijn getest. Dit bevestigt dat betonsoorten met CEM II/C-M-cementen breed inzetbaar zijn en aanzienlijke mogelijk- heden bieden voor verdere verduurzaming binnen de betonsector. VOORUITBLIK EN CONCLUSIE Om nog meer CO? te reduceren, is een cement met een nog lager gehalte aan portlandce- mentklinker nodig, bijvoorbeeld een cement van het type CEM III/B (65?80% hoog- ovenslak). Deze cementen worden in Neder- land veel toegepast, in Duitsland alleen voor speciale toepassingen. Maar door duurzame ontwikkelingen in de staalindustrie is de beschikbaarheid van dit hoogovenslak in de toekomst onzeker. Daarnaast hebben deze cementen door hun samenstelling een tragere sterkteontwikkeling. Vooral bij koudere weersomstandigheden zou dit de voortgang van de bouw kunnen vertragen. Momenteel is de ontwikkeling van een vol- gende generatie klinkerefficiënte cementen gaande, zoals CEM VI (50-65% klinkerreduc- tie). Deze zullen de regionale beschikbaarheid van cementen met een lage CO?-voetafdruk verder verbeteren. De marktacceptatie voor klinkerefficiënt cement met meerdere hoofdcomponenten is momenteel nog beperkt, vooral bij projecten in de publieke sector. In Duitsland is er tot nu toe goede ervaring mee, zelfs voor hoogwaardiger toepassingen, maar in Nederland nog niet. Dit komt vooral door de nog steeds grote beschik- baarheid van hoogovencementen , zoals CEM III/B. Om in de toekomst beton met een lage CO?-voetafdruk te kunnen blijven produceren, is de introductie van nieuwe klinkerefficiënte cementen met meer dan twee hoofdbestand- delen noodzakelijk. Dit is de enige manier om een zekere aanvoer van CO?-arm cement te garanderen en tegelijkertijd efficiënt gebruik te maken van de regionaal beschikbare grond- stoffen. Literatuur 1 Müller, C.: Klinkereffizienten Zemente ? ein wichtiger Baustein auf dem Weg zur Dekarbonisierung von Zement und Beton, Beton Heft 9/2022. 2 Concrete Sustainability Council ? Technisches Handbuch CO2-Modul, Stand 10.01.2022. 3 Dyckerhoff GmbH. 4 Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung Z-3.16-2171, Portlandkompositzement CEM II/C-M (S-LL) 42,5 N ?Amöneburg" bzw. Portlandkompositzement CEM II/C-M (S-LL) 42,5 N (na) ?Amöneburg". 3 Hoogovens in IJmuiden: de verduurzaming van de staalindustrie zet de beschikbaarheid van hoogovenslak als hoofbestanddeel voor cement onder druk (foto: Frank Magdelyns / Pixabay) 17 VAKBLAD 1 2025 BV 02-2025_Klinkerefficiente cementen in de praktijk.indd 17BV 02-2025_Klinkerefficiente cementen in de praktijk.indd 17 16-05-2025 12:4216-05-2025 12:42 NIEUWE COMPOSIETCEMENTEN TER VERVANGING VAN DE HUIDIGE PORTLANDCEMENTEN Als alternatief voor portlandcement worden diverse nieuwe samen- gestelde cementen (portlandcomposietcementen) ontwikkeld met een lagere CO 2 -footprint. Zo kan de portlandcementklinker worden vervangen door een combinatie van gecalcineerde klei en kalksteen, waarmee de milieuprestatie wordt verbeterd. Lage CO 2 -cementen met gecalcineerde klei P ortlandcementklinker is een belangrijke veroorzaker van CO 2 -uitstoot van cement. Het is mogelijk portlandcement- klinker gedeeltelijk te vervangen door geschikte puzzolane of latent-hydraulische materialen, zogenoemde Supplementary Cementitious Materials (SCM's). Voorbeelden zijn natuurlijke puzzolaan, vliegas en hoog- ovenslak. Met deze materialen kunnen samen- gestelde cementen worden gemaakt. Echter, de beschikbaarheid van dergelijke materialen is niet altijd gegarandeerd. De verminderde lokale beschikbaarheid van vliegas is nu al actueel. De aanstaande transitie van de staal- industrie gaat de komende 5 tot 10 jaar tot sterk verminderde beschikbaarheid van hoog- ovenslak leiden. Daarom is het zoeken naar alternatieve materialen essentieel. GECALCINEERDE KLEI Een van de meest interessante alternatieven is gecalcineerde klei. Klei is over de hele wereld in zeer grote hoeveelheden beschikbaar (fig. 1 en 2). Wanneer klei wordt behandeld in een gecontroleerd thermisch proces (calcinatie), kan het met een geschikte samenstelling puz- zolane eigenschappen ontwikkelen. De haal- 1 en 2 Globale beschikbaarheid van SCM's De cementfabriek van Heidelberg Materials in Bussac-Forêt (Frankrijk), waar wordt geïnvesteerd in de productie van gecalcineerde klei (foto: Heidelberg Materials) 18 VAKBLAD 2 2025 Auteur Marcel Bruin, Heidelberg Materials BV 02-2025_Cementen met gecalcineerde klei.indd 18BV 02-2025_Cementen met gecalcineerde klei.indd 18 16-05-2025 12:4416-05-2025 12:44 bare materiaalkwaliteit hangt sterk af van de kleisamenstelling en het toegepaste calcina- tieproces. Bovendien moet bij toepassing in samengestelde cementen rekening worden gehouden met verschillende eigenschappen, bij toepassing in mortel en/of beton, zoals onder andere waterbehoefte, sterkteontwik- keling, interactie met hulpstoffen en kleur. KLEI CALCINEREN EN REACTIVITEIT Niet elke klei is geschikt om er een reactieve grondstof voor cement van te maken. Dit heeft voornamelijk te maken met de chemische en mineralogische samenstelling van de klei. Als een klei na een geologische beoordeling geschikt lijkt te zijn, kan via chemische analyse een indruk worden verkregen van de samen- stelling. Een hoog aandeel Al 2 O 3 in combinatie met een hoog gloeiverlies geeft een eerste indicatie. Dit zegt echter niets over de minera- logische samenstelling. Via kwantitatieve XRD KLEIMINERAAL 700 °C 750 °C 800 °C 850 °C 900 °C 950 °C 1000 °C Kaolinite Palygorskite/Sepiolite Montmorillonite Illite Mixed layer clays 3 Opt 4 Pr (QXRD) kan de een beter beeld worden verkre- gen van de kleisoorten. QXRD is een techniek waarbij je met röntgendiffractie (XRD) niet alleen bepaalt welke kristallijne stoffen aan- wezig zijn in een materiaal, maar ook hoeveel van elke stof erin zit. Vervolgens wordt via calcinatieproeven op laboratoriumschaal bij verschillende tempera- turen en onder verschillende omstandigheden gekeken naar onder andere de reactiviteit. Geschikte klei kan reactief worden gemaakt door deze te calcineren bij een temperatuur tussen 650-1000°C (fig. 3). De kleimineralen worden geactiveerd doordat bij deze tempera- turen hydroxides (OH - ) worden verwijderd, in combinatie met de afbraak van de kristalstruc- tuur waardoor een deel van het materiaal glas- achtig (amorf) wordt. Het is belangrijk vast te stellen wat de minimale benodigde tempera- tuur is om de kleimineralen glasachtig te maken. Maar ook wat de maximumtemperatuur is om te voorkomen dat nieuwe mineralen ont- staan die niet reactief zijn. REACTIVITEIT BEPALEN Gecalcineerde klei heeft interessante eigen- schappen; het draagt bij aan sterkteontwikke- ling en heeft positieve duurzaamheidseigen- schappen. Daarbij komt er bij het calcineren van klei minder CO 2 vrij dan bij de productie van portlandcementklinker. (fig. 4) Al in de eerste uitgave van de Europese cement norm in 2000 (EN 197-1) is gecalcineerde klei toegelaten als hoofdbestanddeel van cement, en wordt aangeduid met de hoofdletter Q. In de norm staan eisen beschreven waaraan Q moet voldoen. Een van die eisen is dat het reactief aandeel silica groter dan 25% dient te zijn. Om de reactiviteit van gecalcineerde klei vast te stellen wordt een zogenoemde activiteitsin- dex bepaald. In deze test wordt 25% gemalen gecalcineerde klei gemengd met een referen- 19 VAKBLAD 2 2025 BV 02-2025_Cementen met gecalcineerde klei.indd 19BV 02-2025_Cementen met gecalcineerde klei.indd 19 16-05-2025 12:4416-05-2025 12:44 tiecement, een portlandcement. Van het samengestelde cement alsook van het refe- rentiecement wordt de sterkteontwikkeling gemeten volgens de standaard morteltest EN 196-1. Hieruit wordt de activiteitsindex (fig. 5) berekend zoals beschreven in de vliegasnorm EN 450. EN 450 vereist een activiteitsindex van > 75% na 28 dagen en van > 85% na 90 dagen. In deze test kan ook een indruk worden verkre- gen van de waterbehoefte en een spreidmaat van de mortel . Aandachtspunt bij toepassing van gecalcineerde klei is de invloed op de ver- werkbaarheid vanwege een hogere waterbe- hoefte. In vergelijking met vliegas heeft gecal- cineerde klei een hogere reactiviteit. Afhankelijk van de kleisoort en calcinatiecon- dities worden vaak activiteits-indices (na 28 dagen) boven 100% gerealiseerd. Dit betekent dat bij 25% vervanging van portlandcement- clinker, het cement met gecalcineerde klei tot een hogere sterkteontwikkeling komt op 28 dagen dan het referentiecement. Een alternatieve testmethode voor snelle beoordeling van de prestaties van SCM's, waaronder ook gecalcineerde klei, is de zoge- noemde R3-testmethode, volgens EN 196-12. Deze norm beschrijft twee methoden. Eén van de methoden is een test waarbij wordt bepaald hoeveel water de SCM kan binden. De ander methode kijkt naar de isotherme warmteont- wikkeling van een SCM-activatormengsel. Belangrijk is om te vermelden dat gecalci- neerde klei-activatie kan variëren, afhankelijk van de eigenschappen van de aanwezige port- landcementklinker (met name de mineralogie van de klinker). Daarnaast is ook de cementsa- menstelling van belang. Door toevoeging van een aandeel kalksteen in een cementcomposi- tie kan bijvoorbeeld de prestatie van de gecal- cineerde klei worden geoptimaliseerd (syner- gie). CALCINATIE Het calcineren van klei op industriële schaal kan gebeuren via verschillende technologieën. Elke technologie en systeem heeft voor- en nadelen. Het proces kan van invloed zijn op het gecalcineerde product in termen van samen- stelling en prestaties in cement. Daarnaast is het ook van belang om rekening te houden met brandstoffen, specifiek warmteverbruik, pro- ductiesnelheid en emissies. Er zijn verschillende thermische systemen beschikbaar voor de calcinatie van klei. 5 A 6 F 20 VAKBLAD 2 2025 BV 02-2025_Cementen met gecalcineerde klei.indd 20BV 02-2025_Cementen met gecalcineerde klei.indd 20 16-05-2025 12:4416-05-2025 12:44 De voornaamste zijn: roterende ovens (verge­ lijkbaar aan portlandcement klinkeroven), flash-calciners (fig. 6) en fluidized bed reactors. Alt ernatieve systemen zijn: schachtovens, batch-ovens, tunnelovens en magnetronovens. Geen enkele specifieke technologie is superieur in termen van materiaaleigenschappen. Zodra het systeem in staat is om de gespecificeerde calcinatietemperatuur te bereiken en de nood- zakelijke structuurwijzigingen in de klei te reali- seren, heeft het systeem in principe weinig of geen invloed op de materiaalkwaliteit. KLEUR Naast typische technische aspecten moet ook rekening worden gehouden met de impact van de kleur van gecalcineerde klei op het eindpro- duct. Afhankelijk van de procesomstandigheden tijdens het calcineren, kan de kleur van gecalci- neerde klei variëren van (donker)grijs tot rood- achtig. (fig. 7). De rode kleur wordt veroorzaakt door de omzetting van ijzer naar de driewaar- dige kation Fe (III) tijdens verbranding in een oxiderende atmosfeer. Wanneer gecalcineerd wordt onder reducerende omstandigheden dan wordt een grijze / bruine kleur verkregen. CEMENTEN MET GECALCINEERDE KLEI Zoals reeds gemeld is uit onderzoek gebleken dat de positieve eigenschappen van gecalci- neerde klei in cement worden versterkt door het te combineren met gemalen kalksteen. Zo heeft Heidelberg Materials een aantal nieuwe composietcementen ontwikkeld, waarbij een steeds groter aandeel van de portlandcement- klinker is vervangen door een mengsel van gecalcineerde klei en kalksteen: ? CEM II/A-M (Q-LL) 52,5 R (ca. 15% klinkervervanging) ? CEM II/B-M (Q-LL) 52,5 N (ca. 30% klinkervervanging) ? CEM II/C-M (Q-LL) 42,5 N (ca. 45% klinkervervanging) Deze nieuwe cementen kunnen voor een groot deel de huidige portlandcementen (CEM I) in de overeenkomstige sterkte ­ klassen gaan vervangen. Momenteel loopt het certificatietraject voor deze nieuwe cementen, evenals het geschiktheidsonder- zoek volgens CROW-CUR Aanbeveling 48 om de ze cement toe te mogen passen in gewapend en voorgespannen beton. binnenland kuststreek zeewater zoetwater gevel, borstwering XC4, XF1 balkon, galerij XC4, XD3, XF4 parkeerdek XC4, XD3, XF4 gevel kelderwand XS2 kelderwand, kade XC4, XF4, XS3, XA2 XC4, XF2, XS1, XD1 vloeren, wanden binnen XC1 zwembad XC2, XD2 zwembad XC3, XD1 keldervloer XC3, XD2 kelderwand, kade werkvloer X0 funderingspalen XC2, XA2 kelderwand XC3, XD1, XF2 XC4, XF3 8 Milieuk Naar verwachting zullen deze trajecten medio 2025 worden afgerond. Intern onderzoek naar deze cementen is gaande en vooralsnog blijkt uit de tot dusver bekende resultaten dat het cement in alle milieuklassen volgens EN 206 zou kunnen worden toegepast (fig. 8). Vanaf eind 2025 worden deze nieuwe cemen- ten met gecalcineerde klei geïntroduceerd op de Nederlandse markt. Voor bedrijven die nu al ervaring met deze cementen zouden willen opdoen, is er industrieel geproduceerd cement beschikbaar.  7 In Literatuur 1 Halderen, M., van, Heidelberg Materials Leaflet: "Lage CO 2 cementen met gecalcineerde klei" ten behoeve van het betonevent. 2 Hoffeins, M., Majchrowicz, M., Mikanovi?, N., Burns, A., Rosani, D., Heidelberg Materials Technology Center internal publication: Calcined Clay Handbook, mei 2016 3 Hanein, T., Rilem TC Report: Clay calcination technology: state-of-the-art review by the RILEM TC 282-CCL, december 2021. 4 Betoniek Standaard 17-21, februari 2025. 5 Dr. Harder, J., ZKG Cement / Lime / Gypsym: OneStone Consulting Ltd., Varna / Bulgaria, juni 2021. 21 VAKBLAD 2 2025 BV 02-2025_Cementen met gecalcineerde klei.indd 21BV 02-2025_Cementen met gecalcineerde klei.indd 21 16-05-2025 12:4416-05-2025 12:44 Een NEN-werkgroep (WG8) is momenteel bezig met de herziening van NEN 8005. Het belangrijkste doel is het verbeteren van de mogelijkheid om duurzamer beton te maken. De herziening richt zich op het verlagen van het minimum cementgehalte, het verhogen van het toegestane percentage betongranulaat en het definiëren van generieke eisen voor toeslagmaterialen. Bovendien wordt er een nauwere aansluiting gezocht bij de nieuwe Europese normen EN 206-1, EN 206-2 en EN 206-3. Herziening NEN 8005 VERLAGEN MINIMUM CEMENTGEHALTE EN 206 laat voor een aantal eisen toe dat er per Europees nadere invulling aan wordt gegeven. De Europese normcommissie voor beton, CEN/ TC 104, kon het bijvoorbeeld niet eens worden over de eisen voor het minimum cementge- halte en de maximum water-cementfactor per milieuklasse. Per Europees land zijn daar daarom andere eisen aan gesteld. In Neder- land zijn die opgenomen in NEN 8005, de Nederlandse aanvulling op EN 206. Een van de doelen van de herziening van de NEN 8005 is het verlagen van het minimum cementgehalte. Door CEN/TC 104 is een inventarisatie gemaakt van minimum cementgehaltes en maximum water-cementfactoren die in de verschillende landen worden voorgeschreven. De diverse eisen en randvoorwaarden zijn door NEN-werkgroep NEN 8005 geïnventariseerd. Tabel 1 toont bijvoorbeeld de eisen voor milieuklassen XC. Overigens is het zo dat meestal de voorge- s