VOOR TECHNOLOGIE EN UIT VOERING VAN BETON VAKBL AD 2 2022 Hoogstandje achter Amsterdam Centraal GEOPOLYMEERBETON ? VERSNELLERS IN BETON INTERVIEW JAN TOL ? ROK 2.0 ? BETONPRIJS BV 2-2022 COVER.indd 1 23-06-22 14:07 Content Marketing op maat Stel zelf je menu samen Jij bepaalt welke me\fiami\f\felen je w\wilt inzetten om jouw beric\bt bij \w\fe \foelgroep van Betoniek on\fer \fe aan\fac\bt te brengen. Alle on\fer\felen zijn afzon\ferlijk in te zetten. Jij kiest \fe optie(s\w), \fie \bet beste bij je boo\fsc\bap p\wast. Heb je zelf geen tij\f om ee\wn gesponsor\f beric\bt te sc\brijven? Geen probleem, onze vakre\facteuren \foen \fit graag voor je. VANAF ? 600,-ONZE MENUKAART Online gesponsord bericht Samen\fatting in het \fakblad Kort bericht in de \mnieu\bsbrief Vermelding op LinkedIn pagina Betoniek LinkedIn ad\fertentie campagne Journalistieke uit\berking door Betoniek Maandbanner op \bebsite Betoniek 02-adv.indd 2 23-06-22 15:32 Mensenwerk In het beeld van de meeste niet-technici leven wij (beton)bouwers in een ideale wereld, waar alles van te voren vast staat, alles uit te rekenen is en alle zaken letterlijk 'in beton gegoten' zijn. Wij weten wel beter; beton is al in beweging sinds de toepassing einde 19e eeuw grote vormen aannam. Waar het eerst om louter verbeteringen van de materiaalkwaliteit en bouwtechniek ging, volgt beton nu de vragen van vandaag. En die vragen zijn altijd door mensen bedacht, door mensen geïnitieerd of door mensen veroorzaakt. Beton is altijd 'mensenwerk'. In deze a evering van ons vakblad passeren een aantal manieren waarop beton inspeelt op de wens om zuinig om te gaan met moeder Aarde. Het toepassen van geopolymeerbeton en van ? ooit verguisde ? versnellers zijn er twee van. Dat iets 'in beton gegoten is' en toch in beweging kan zijn, wordt beschreven in het uitgebreide artikel over de drijvende etsenstalling die onlangs langs de IJ-boulevard in Amsterdam werd geplaatst. En dan dat mensenwerk: we zijn blij en trots op het mooie inter view met Jan Tol, hulpconstructie-goeroe en sinds kort voorzitter van Stubeco en daarmee een erg belangrijke partner van ons vakblad. Mooi om te zien hoe de cultuur en ontwikkeling van ons vak meestal veel meer mensenwerk is dan een exacte wetenschap. Saai is beton zeker niet! Ik wens jullie mede namens mijn redactie- collega's veel leesplezier Hans Kooijman Hoofdredacteur Betoniek Vakblad Voor reacties: hanskooijman@betoniek.nlHOE RISICOBEHEERSING LEIDT TOT INNOVATIEVE OPLOSSING Eind 2021 zijn drie elementen van de Fietsenstalling IJboulevard naar hun de nitieve positie gevaren en ver volgens verbonden met de paalfundering. 4 GEOPOLYMEERBETON, EEN HYPE OF DE TOEKOMST? Wat zijn de milieuaspecten en eigenschappen van geopolymeerbeton en wat zijn de hindernissen voor opschaling? 12 VERHARDING VAN BETON VERSNELD MET HULPSTOFFEN Toepassing van een synthetisch geproduceerd calciumsilicaathydraat als versneller in beton heeft een aantal aantrekkelijke voordelen ten opzichte van conventionele methoden, zoals toepassing van snelverhardend cement of het verwarmen van het betonmengsel. 18 VERBINDER VAN KENNIS Inter view met Jan Tol over het belang en de toekomst van Stubeco. 24 BETONPRIJS 2021 De prijswinnaars in zes categorieën. 28 JULI 2022 JA ARGANG 10 EN VERDER Opinie 17 ROK 2.0 27 Partners 31 Colofon 31 VOOR TECHNOLOGIE EN UIT VOERING VAN BETON VAKBL AD 2 2022 Hoogstandje achter Amsterdam Centraal GEOPOLYMEERBETON ? VERHARDING BETON VERSNELD BETONPRIJS ? INTERVIEW JAN TOL ? ROK Foto voorpagina: Parkeerfase van drie elementen voor de etsenstalling van de IJboulevard 3 VAKBL AD 2 2022 INHOUD BV 2-2022 Inhoud_Voorwoord.indd 3 23-06-22 15:22 IJBOULEVARD, TECHNISCH HOOGSTANDJE ACHTER AMSTERDAM CENTR A AL Eind 2021 zijn drie elementen van de Fietsenstalling IJboulevard naar hun de nitieve positie gevaren en vervolgens verbonden met de paalfundering. Hiermee is niet alleen een grote stap gezet in de uitvoering van het project, maar ook in de beheersing van de risico's voor de omgeving. IJBOULEVARD, TECHNISCH HOOGSTANDJE ACHTER AMSTERDAM CENTR A AL Hoe risicobeheersing leidt tot innovatieve oplossing Aan de IJzijde bij Amsterdam Centraal wordt gebouwd aan de IJboulevard, met daarin geïn- tegreerd een nieuwe ondergrondse etsenstal- ling. De drie elementen voor de etsenstalling zijn voorgebouwd, ingevaren en afgezonken. Deze uitvoeringsmethode is het resultaat van beheersing van toprisico's van het project en kritische succesfactoren van de opdrachtgever. Eén van deze risico's is verplaatsing en daar- mee schade van de achterliggende construc-ties (onder andere de overkapping) en de krui- sende Noord/Zuidlijn. Daarom is er voor gekozen de interactie met de ondergrond te minimaliseren en geen bouwkuipen toe te pas- sen. De methode van het voorbouwen sloot goed aan bij de kritische succesfactoren van de opdrachtgever, gericht op minimale hinder voor de omgeving tijdens de werkzaamheden. LICHTE ELEMENTEN De gekozen uitvoeringsmethode was leidend in de verdere uitwerking van het ontwerp. Zo mochten de elementen niet te zwaar zijn. Bij te veel diepgang zouden de elementen namelijk 4 VAKBL AD 2 2022 Auteurs Jurgen Clephas, Steven de Visser, Van Hattum en Blankevoort BV 2-2022_4-IJboulevard.indd 4 23-06-22 15:23 1 Elementen in eindpositie niet over de paalkoppen kunnen worden geva- ren. Om de elementen zo licht mogelijk te hou- den, is het dak van de etsenstalling opge- bouwd uit stalen liggers (HEB800) en een dek van staalplaten met een betonnen druklaag ( g. 3). Dit dek is 'los opgelegd' op de wanden (behalve bij het element dat de Noord/Zuidlijn overspant). Tijdens het transport is een deel van het dak van de drie elementen open gela- ten. Deze delen worden later, in het werk, op locatie gestort. Het gewicht is tijdens de ontwerp- en uitvoe- ringsfase continu bewaakt. Hierbij gold als beheersmaatregel bij overschrijding van het PROJECTGEGEVENS Project IJboulevard, Fietsenstalling en aanvaarbescherming Opdrachtgever Verkeer Openbare Ruimte, gemeente Amsterdam Opdrachtnemer Van Hattum en Blankevoort Architect VenhoevenCS Ontwikkeling + levering donut-oplegging Freyssinet Ontwikkeling + levering DroogZetKist Van Hattum en Blankevoort i.s.m. TMS Transport elementen (over land) Mammoet Slepen en positioneren palen Strukton Immersion Projects Oplevering Tweede helft 2022 2 Project IJboulevard: Aanvaarbescherming, Fietsenstalling én wandelpromenade 3 Dwarsdoorsnede element etsenstalling 5 VAKBL AD 2 2022 BV 2-2022_4-IJboulevard.indd 5 23-06-22 15:23 eigen gewicht en dus diepgang: een groter deel van het dak open laten. VERBINDING PALEN Vanwege het relatief lage gewicht zouden de elementen in de gebruiksfase, in geval van calamiteit, kunnen gaan drijven. Dit betekende dat er, naast een drukverbinding, ook een trek- verbinding met de palen nodig was. Als paalfundatie zijn geboorde palen met gesloten punt toegepast. De palen zijn alle - maal over het water aangevoerd en vanaf een ponton aangebracht. In de palen is een zand- aanvulling aangebracht, waarboven de wape - ningskorf met daarin geïntegreerd een stalen buis met ankerkop is afgehangen (g. 5, 6, 7). Deze wapeningskor ven zijn met behulp van een frame en hangend aan ankerstaven op de juiste hoogte en te lood in de paal gepositio- neerd (g. 8). Ver volgens is de betonprop gestort met zelfverdichtend beton tot circa 100 mm onder het niveau van de denitieve opleg- ging. In de palen zijn vooraf knaggen (blok - deuvels, g. 5) voorzien voor het overbrengen van de krachten uit de betonprop naar de paal. Omdat de paalposities tijdens de uitvoering nog niet exact vastlagen in verband met tole - ranties en mogelijke obstakels, was een oplos - sing met in te storten onderdelen in de ele - menten niet mogelijk. In plaats daar van is er voor gekozen de palen, na het afzinken van de elementen, van binnenuit aan te boren en dan de oplegging én trekverbinding tot stand te brengen. Een van de grote uitdagingen hier - bij was het 'droog' houden van de binnenzijde van de elementen ? de verbinding bevindt zich ruim 4 m onder de waterspiegel. Verder moest voor de verbinding een 'hufterproof'-methode worden ontwikkeld, aangezien er geen correc - ties / beheersmaatregelen mogelijk waren en er geen referentieoplossing bekend was. OPLEGGINGEN De paalkop is voorzien van een oplegdetail, dat bestaat uit twee opleggingen met elk een 'eigen' functie (g. 9). De eerste, buitenste (in verband met vorm genoemd de 'donut-opleg- ging'), is een tijdelijke oplegging die wordt gebruikt bij het landen van de elementen. De functie van deze opleggingen is het nivelleren van hoogteverschillen tussen de onderkant van het element en bovenkant van de opleg- ging en het waterdicht maken én houden tij- dens het aanbrengen van de trekverbinding. De tweede, binnenste oplegging, is de deni- tieve oplegging voor het opnemen van de druk - krachten ten gevolge van de trekverbinding element-paal. De denitieve oplegging moet onder alle omstandigheden onder druk blijven, ook bij bijvoorbeeld rotaties als gevolg van (kleine) verplaatsingen van de etsenstalling. Hier voor is de oplegging nagespannen met een voorspankracht van 2700 kN. De 'donut-oplegging' is ontwikkeld en getest in samenwerking met Freyssinet (foto 10). STELLEN OPLEGGINGEN De elementen moesten tegelijk kunnen wor - den afgelaten op alle 26 palen (per element). Hierbij mochten er geen overbelasting en lek - D 20 21 19 11 12 13 14 15 16 17 18 E M1 M2 F M1_B4_01 M1_B4_02 M1_B1_07 M1_B1_06 M1_B1_04 M1_B1_05 M1_B1_03 M1_DG_1 M2_DG_3 M1_DG_2 M2_DG_4 M2_B4_2 M2_B4_1 M2_B4_3 M2_B M1_O2_01 M1_O2_02 M1_O2_03 M1_O 2_04 M1_O2_05 M2_O2_06 M2_O2_07 M1_O1_01 M1_O1_02 M1_BT_13 M1_BT_12 M1_BT_09 M1_BT_10 M1_BT_11 M1_BT_08 M1_BT_06 M1_BT_07M1_BT_05 M1_BT_03 M1_BT_01 M1_BT_04 M1_BT_02 P1_O1_03 P1_O1_04 M1_F1_01 P1_KE_02 RK_F2_02 RK_O2_19 RK_O2_20 RK_O2_21 RK_O2_22 RK_O2_23 RK_F2_03RK_O2_24 RK_O3_25 RK_F3_04 RK_O2_28 P1_KE_01 D1 D2 D3 D5 D4 D' E' 6250 6250 1000 2783 2476 10024 7485 5015 1850500 500 2096 3691 5810 2999 12500 11000 2100 900 11000 12500 12500 12500 12500 6783 5717 2300 6500 500 6500 D7 6054 5276 12682 3783 Cofra+ platen uitwerking ntb 1500 11000 6000 6500 1500 1500 3000 4500 3501 8999 D6 7288 6800 6492 Tijdelijkeondersteuning Tijdelijkeondersteuning mantel buizen Let op!! geen an kers aanbrenge n tpv mantelbuis mantelbuizen Let op!! geen an kers aanbreng e RK_O2_27 3504 RK_O2_26M2_O2_08 2. 0 4 Bovenaanzicht elementen met dakopeningen 5 Doorsnede bovenzijde palen knaggen stalen buis met ankerkop betonprop zandaanvulling 6 VAKBL AD 2 2022 BV 2-2022_4-IJboulevard.indd 6 23-06-22 15:23 kages plaatsvinden. Daarom zijn strenge uit- voeringstoleranties gesteld aan zowel de hoog- temaatvoering van de opleggingen (+/- 2,5 mm) als de hoogtemaatvoering én oneenheden van onderkant van de elementen. De hoogtemaatvoering van de opleggingen is onmogelijk te halen met duikwerk. Het stellen moest daarom 'in den droge' kunnen worden uitgevoerd. Hier voor is een habitat, de Droog- ZetKist (DZK), ontwikkeld (foto 11 en 12). Hierin zijn de volgende werkzaamheden op ruim 4 m onder de waterstand uitgevoerd: ? afbranden van de overlengte buispaal; ? monteren en stellen van de tijdelijke 'donut- oplegging' en denitieve oplegging; ? aangieten van de opleggingen. In verband met de vereiste doorlooptijd van één paal per dag, zijn er twee DZK's ingezet. Door de DZK hydraulisch om de paal te klem- men, is deze doorlooptijd met 'gemak' gehaald. Het waterdicht afsluiten is gerealiseerd door gebruik te maken van een pneumatisch bediend afsluitproel. Omdat het werken in de DZK kan worden aangemerkt als werken in een besloten ruimte, is uitgebreid getest en geoe - fend met het kunnen weghalen van een onwel geworden persoon. VOORZIENINGEN IN HET ELEMENT Tijdens het 'landen' van de elementen op de paalfundatie zouden, als gevolg van het toene - men van de belasting, de donut-opleggingen worden ingedrukt. Aangezien de opleggingen aan de 'binnenzijde' open zijn, en dus gevuld D 23 22 21 24 25 26 27 28 29 30 31 E M4 M3 M3_B1_10 M3_B1_09 M3_B1_15 M3_B1_14 M3_ B1_11 M3_B1_13 M3_B1_12 M2_DG_5M3_DG_7 M2_DG_6M3_DG_8 M2_B4_6 M2_B4_7 M2_B4_5 M2_B4_4 M2_O2_11 M2_O2_12 M2_O2_13 M3_O2_14 M3_O2_15 M3_O2_16 M3_O2_17 M3_O2_18 M1_BT_24 M1_BT_23 M1_BT_17 M1_BT_19 M1_BT_18 M1_BT_20 M1_BT_21M1_BT_22 M1_BT_15M1_BT_14 M1_BT_16 M1_BT_13 M1_BT_12 M1_BT_11 RK_O3_35 5959 M2_EE_02 RK_O2_28 RK_O2_29 RK_O3_30 RK_F3_05 RK_F2_06RK_O2_31 RK_O2_32 RK_O2_33 RK_O2_34 RK_O3_36 RK_KE_07 D' E' 6250 6250 1200 3803 3744 6250 1694 4556 7495 5005 3998 5992 2510 9491 3009 6022 2964 6012 2492 908 900 2100 2500 1101 4858 6040 1601 10404 2096 3691 5810 7642 4858 12500 64786022 14591541 1377 1623 160110899 6001 6499 80014499 75471200 mantel buizen Let op!! geen an kers aanbrenge n tpv mantelbuis mantelbuizen Let op!! geen an kers aanbrenge n tpv mantelbuis RK_O2_27 6 Verbinding paal en vloerelementen 8 Stalen frame voor het afhangen van de wapening 7 Wapening paalkop 7 VAKBL AD 2 2022 BV 2-2022_4-IJboulevard.indd 7 23-06-22 15:23 met water, zou dit water, tijdens het afdichten van de oplegging nergens heen kunnen. Tevens was er 'bewijs' nodig voor het water- dicht zijn van de opleggingen alvorens gaten Ø240 mm door de vloer te boren. Hier voor zijn, nadat de palen zijn geplaatst en ingemeten en hun positie dus vast lag vóór het invaren van de elementen, gaten Ø30 mm door de vloer geboord en afgedicht met afsluiters. Deze afsluiters zijn voorzien van een (doorzichtige) waterslang die met zijn bovenkant, boven het waterpeil in het IJ, aan het dak is vastgemaakt (foto 13). Hiermee kon tijdens het landen het overtollige water uit de oplegging zijn weg naar buiten vinden, en kon, met een extra aftap, op een éénvoudige manier worden gecontroleerd of de opleggingen écht water - dicht waren. DEFINITIEVE VERBINDING Nadat de die elementen op hun fundatie waren afgelaten, kon er nog niet meteen gestart wor - den met de denitieve paalverbinding. De ele - menten zijn, om opvangen toleranties en het manoeuvreren ter plaatse mogelijk te maken, geplaatst met een onderlinge tussenruimte van circa 1 m. Om onderling geen verplaatsing meer te krijgen ná aanbrengen paalverbinding, moest het water in de deze ruimte eerst wor - den weggepompt. Hier voor zijn in beide voe - gen sluitvoegkisten geplaatst, zoals dat ook wordt gedaan bij afzinktunnels. Deze sluit - voegkist is ook gebruikt om de vloer en wan- den tussen de elementen onderling te realise - ren. Na het plaatsen van de elementen en het plaat - sen van de sluitvoegkisten, kon worden begon- nen met het aanbrengen van de denitieve ver - binding. Hier voor is eerst, over het al bestaande gat Ø30 mm, een gat Ø100 mm geboord om het hart van de bij de paal ingestorte ankerbus te lokaliseren en de detailmaatvoering zo nodig aan te passen. Ver volgens is over dit gat het denitieve gat Ø240 mm geboord en de deksel van de ankerbus doorboord en verwijderd. Hierna konden de ankerstaven Ø73 mm en de dook (t.b.v. overbrengen horizontaalkrachten) worden aangebracht en gesteld. Na vrijgave is de holle ruimte in/op tussen de oplegging en dook-element aangegoten met krimparme mortel. Ook hier is eerst een testopstelling (met doorzichtig perspex) gemaakt om de vereiste minimale vullings - graad aantoonbaar te maken (foto 14). TR ANSPORT ELEMENTEN Behalve de oplossing voor de oplegging op de palen, zoals in het voorgaande deel beschre - ven, was ook het transport vanaf de voorbouw - locatie naar de projectlocatie zeer uitdagend. Na het voorbouwen op een afzonderlijke loca- tie, zijn de elementen via SPMT's naar een afzinkponton ver voerd (Roll-On), waarna ze zijn afgezonken (Float-O, samen heet dit de RoFLo-operatie. Ver volgens zijn ze naar een 9 Detail opleggingen op paalkop 11 en 12 Inzet DroogZetKist 10 Testopstelling 'donut-oplegging', een ronde vorm met een gat in het midden 8 VAKBL AD 2 2022 BV 2-2022_4-IJboulevard.indd 8 23-06-22 15:23 parkeerlocatie gevaren en van daaruit naar hun de nitieve plek gevaren alwaar ze zijn afgelaten. VOORBOUW De elementen zijn voorgebouwd op het terrein van TMA Logistics in het Westelijk Havenge- bied (foto 15). De keuze voor deze locatie had diverse voordelen. De toelaatbare maaiveld- belasting was hoog (tot 200 kPa). Hier bevond zich tevens een diepe en voldoende grote insteekhaven (de Alaskahaven) dicht bij de projectlocatie, waardoor geen transport over zee vereist was. De elementen zijn op een steigerondersteu- ning voorgebouwd, circa 1,50 m boven maai- veld. Deze ondersteuning is zodanig ontwor- pen dat zij deels kon worden gedemonteerd om ruimte te maken voor de SPMT's. Omdat het terrein in verband met afwatering verkantin- gen heeft, zijn de stroken waar nodig uitgevuld om zo binnen het slagbereik van de SPMT's te blijven (1,20 - 1,80 m). Bij de indeling van deze stroken moest met de volgende aspecten reke- ning worden gehouden: ? voldoende ruimte voor de benodigde assen, maar ook voldoende opper vlak voor sprei- ding naar ondergrond; ? krachtverdeling en -inleiding in de elemen- ten; ? aanwezige bolders langs de kade van de Alaskahaven; ? verdeling van de afzetconstructie op het afzinkponton. De positie van de grillage (tijdelijke onder- steuningspunten op het ponton) moest boven de hoofdspanten zijn gepositioneerd én moest voor de drie elementen hetzelfde zijn én mocht geen clash hebben met de positie van de SPMT's. Hierdoor was het bij- voorbeeld niet mogelijk de afzetpunten te positioneren onder de sterke punten van de elementen (de wanden) en moesten de vloeren worden versterkt ter plaatse van deze grillage. Genoemde aspecten zorgden voor een interes- sante puzzel. Voor het zwaarste element (7100 ton) zijn uiteindelijk 12 aslijnen met in totaal 236 assen ingezet. Als laatste voorberei- ding zijn de buitenste elementen (elementen West en Oost) aan één zijde en het middelste element (element Noord/Zuidlijn) aan beide zijden voorzien van tijdelijke kopschotten (foto 16). TR ANSPORT NA AR HET AFZINKPONTON (ROLL-ON) Tijdens een non-stopoperatie van negen dagen zijn de drie elementen één voor één van hun ondersteuning opgepakt en met SPMT's naar het afzinkponton getransporteerd (foto 17). Tijdens het oppakken van de elementen moesten deze binnen een vooraf opgestelde 'envelop' van maximale ver vormingen blijven. Tussen de kraanbaan en kade was geen boven- belasting toegestaan, waardoor deze ruimte met behulp van schotten moest worden over- brugd. Tijdens het oprijden van het ponton moest deze binnen een maximaal toegestane dwarsverkanting ('List') blijven. Dit vereiste nauwkeurige afstemming tussen oprijden en contraballasten. Tot slot moesten de elemen- ten binnen een zeer strakke tolerantie van enkele millimeters op hun ondersteuning wor- den afgelaten. AFZINKEN ELEMENTEN (FLOAT-OFF) Na het a aten van een element op de onder- steuning van het afzinkponton, het onderuit rijden van de SPMT's en verwijderen van de oprijkleppen, kon worden gestart met het afzinkproces (foto 18). Hierbij moesten de ver- vormingen van het afzinkponton ten gevolge van het innemen van ballastwater binnen van tevoren gestelde waarden blijven (door onge- 15 Terrein TMA Logistics en Alaskahaven met de drie elementen 14 Perspex 1:1 testopstelling ten behoeve van aangieten opleggingen 13 Afsluiter in de vloer 9 VAKBL AD 2 2022 BV 2-2022_4-IJboulevard.indd 9 23-06-22 15:23 lijke stijfheidsverhoudingen van het afzink- ponton en het element zou, tot het water zou worden geraakt, elke ver vorming van het afzinkponton ook een ver vorming van het ele- ment betekenen). Verder mocht de stabiliteit in langs- én dwarsrichting van het ponton en ele- ment op geen enkel moment in gevaar komen. Ook deze twee punten resulteerden in een las- tige puzzel en leverde 'spectaculaire' plaatjes, aangezien dit erin resulteerde dat de elemen- ten de waterlijn moesten doorsnijden met een langshelling van ruim 4% (foto 18). Nadat elk element dreef en voldoende los van zijn ondersteuning was, zijn ze naar hun par- keerlocatie in de Amerikahaven gevaren en ver volgens geparkeerd (foto 19). PARKEERFASE De parkeerfase, die tien dagen in beslag nam, is voorzien om de RoFLo en het transport naar de projectlocatie onafhankelijk van elkaar en dus, qua planning, beheersbaarder te maken. Deze periode kon ook worden gebruikt om de elementen zodanig te trimmen dat ze waterpas in het water zouden liggen. Bovendien konden eventuele lekkages in wanden en vloer worden gerepareerd. Gelukkig zijn in de elementen zelf geen water voerende scheuren geconstateerd, waardoor er geen reparaties noodzakelijk waren. Wel is bij één kopschot een iets groter dan aanvaardbare lekkage geconstateerd. Deze is hersteld. TR ANSPORT OVER WATER Na de parkeerfase zijn de drie elementen één voor éen, op 29 november en 2 en 5 december 2021, vanaf de Amerikahaven naar de project- locatie getransporteerd (foto 20). Deze data zijn afgestemd op de aankomst en afvaart van cruiseschepen, aangezien het transport niet gelijktijdig mocht plaatsvinden. Op de project- locatie zijn de elementen met behulp van lieren naar de kant verhaald en tegen positionerings- frames getrokken, zodat ze in x-y-positie op +/- 10 mm goed la gen.AFL ATEN ELEMENTEN OP PA ALFUNDATIE Elk element is, na te zijn gepositioneerd, afge- laten op zijn paalfundatie. Hier voor was ballast nodig. Bij zinktunnels gebeurt dit met ballast- water. Maar om de paalverbinding van binnen- uit te kunnen realiseren moesten deze bereik- baar blijven, waardoor er te weinig opper vlak overbleef om met water voldoende ballastge- wicht te realiseren. Tevens moest er een zekere 'overdruk' worden gerealiseerd tot de de nitieve paalverbinding was aangebracht. Deze overdruk was nodig voor voldoende en 16 Kopschotten 17 Roll-On element Oost naar afzinkponton 19 Parkeerfase van de drie elementen 18 Float-O element Oost, met een langshelling van 4% 10 VAKBL AD 2 2022 BV 2-2022_4-IJboulevard.indd 10 23-06-22 15:23 21 Aanbrengen ballast 20 Invaren element West met op het dak de (lege) watertanks gegarandeerde afdichting op de opleggingen. En de overdruk moest voorkomen dat de ele- menten zouden gaan drijven als gevolg van (extreem) hoge waterstanden en hoge golven als gevolg van langsvarende schepen. Daarom is gekozen voor de toepassing van 1 m 3 big bags à 1,5 ton (foto 21). Per element is zo 1500-1800 ton ballast aangebracht. De big bags zijn per twee stuks ingehesen en ver vol- gens met een heftruck naar hun positie gebracht, volgens een zorgvuldig opgestelde volgorde/werkplan. Het a aten van de elementen op de paalfunda- tie gebeurde in vier stappen: ? Aanbrengen ballastzakken totdat het ele- ment zich circa 80 mm boven de opleggingen bevond. ? Vullen van de op het dak geplaatste water- tanks, zodat het element gecontroleerd én waterpas kon landen. Voorafgaand aan deze stap zijn eerst alle afsluiters opengezet om te voorkomen dat water zich in de donut zou opsluiten. ? Ver volg aanbrengen ballast en gefaseerd leeg laten lopen van de watertanks. Water- tanks overzetten naar volgend element. ? Aanbrengen ballast ten behoeve van creëren voldoende 'overdruk'. Na deze stappen zijn de elementen tijdelijk horizontaal ge xeerd naar de kades totdat het 'ruwe' betonwerk ger eed was. AFRONDENDE WERKZA AMHEDEN RUWBOUW Voordat met de afbouw van de etsenstalling kon worden begonnen, moesten de volgende werkzaamheden zijn afgerond: ? De twee sluitvoegen (vloer en wanden) rea- liseren (volgens de gebruikelijke methode voor afzinktunnels). ? Kopschotten verwijderen en open gedeelte dak storten. ? Aanbrengen de nitieve paalverbinding (zoals eerder beschreven). STICK-TO-THE-PL AN Na een korte en intensieve tender- en ont- werpfase is een gecompliceerd deel van het project succesvol gerealiseerd én kan het zelfs ruim een halfjaar eerder worden opgeleverd. Belangrijke succesfactoren, zoals oog hebben voor de zorg van de klant, de juiste mensen op de juiste plek én stick-to-the-plan, hebben zich hierbij bewezen. MEER LEZEN IN CEMENT Over de keuzes die in dit project zijn gemaakt, onder meer op basis van duurzaamheidseisen, is in Cement 2021/3 het artikel 'Duurzaamheid leidend bij IJboulevard' verschenen. Later dit jaar ver- schijnt in Cement nog een artikelenserie over het ontwerp van de etsenstalling, het ontwerp van de aanvaarbescherming en de RoFlo-operatie. VIDEO'S Op www.betoniek.nl staan bij het artikel een aantal interessante video's, onder meer over het te water laten en de invaaroperatie. 11 VAKBL AD 2 2022 BV 2-2022_4-IJboulevard.indd 11 23-06-22 15:24 Geopolymeerbeton EEN HYPE OF DETOEKOMST? D e term 'geopolymeren' is een gangbare aanduiding voor alkalisch geactiveerde bindmiddelen. Materialen zoals poe- derkoolvliegas en hoogovenslak worden hier- bij niet, zoals gebruikelijk, geactiveerd met portlandcementklinker maar met een sterke base. Bij grondsto en die hoofdzakelijk sili- cium bevatten, zoals poederkoolvliegas, kan er hierbij een min of meer polymeerachtige struc- tuur ontstaan. Bij materialen die ook veel cal- cium bevatten, zoals hoogovenslak, ontstaat er net als bij regulier cement hoofdzakelijk een CSH-gel. De verhouding calcium/silicium in de CSH-gel van 'geopolymeer '-beton wijkt wel sterk af van die in regulier beton. In alkalisch geactiveerde slak is de verhouding calcium/ silicium circa 1, terwijl de verhouding bij regu- liere cementsteen circa 1,5 tot 1,8 bedraagt. Het bindmiddel bestaat bij geopolymeerbeton meestal uit ? ook voor regulier cement geschikte ? grondsto en zoals hoogovenslak en poederkoolvliegas en een alkalische activa- tor. De activator zorgt voor een hoge pH, waar- door de slak en vliegas oplossen en kunnen gaan reageren. De meest gangbare activators zijn natriumhydroxide (NaOH, als waterige oplossing aangeduid als natronloog) en natri- umsilicaat (Na 2SiO 3, waterglas). Ook natrium- carbonaat (Na 2CO 3, soda) wordt als activator gebruikt. De zwakke base soda is in vergelij- DE FEITEN RONDOM DE MILIEUASPECTEN EN TECHNISCHE EIGENSCHAPPEN VAN GEOPOLYMEERBETON Geopolymeerbeton wordt steeds vaker gezien als dé oplossing om het CO 2-pro el van beton fors te verlagen. Naast een veel gunstiger milieu- pro el zou het technisch gelijk of beter presteren dan regulier beton. Veruit de meeste artikelen over geopolymeerbeton, meestal afkomstig van universiteiten en onderzoeksinstellingen, zijn positief over dit materiaal. Toch blijft de toepassing nog zeer beperkt en dat zou vooral komen door het ontbreken van regelgeving. Er zijn echter meer redenen waarom geopolymeerbeton niet grootschalig wordt toegepast. In dit artikel worden de milieuaspecten en eigenschappen van geopolymeer- beton besproken en kijken we naar de hindernissen voor opschaling. 1 Toepassing geopolymeerbeton in de bordesplaten voor het project busperron Badhoevedorp, foto: VolkerWessels king met waterglas en natriumhydroxide veel minder agressief (lagere pH) en milieuvrien- delijker, maar ook veel minder e ectief. In combinatie met verwarmen kan hoogovenslak er echter goed mee worden geactiveerd. Een nog zwakkere activator dan natriumcarbo- naat is natriumsulfaat. In combinatie met hoogovenslak én een klein aandeel portland- cement (5%) is de sterkteontwikkeling echter voldoende, al is het daarmee geen volledig alkalisch geactiveerd bindmiddel. Bij deze combinatie ontstaat er natriumhydroxide door de vorming van calciumhydroxide bij de hydra- tatie van de portlandcementklinker: Na 2SO 4 + Ca(OH) 2 2 NaOH + CaSO 4. De sulfaat helpt 12 VAKBL AD 2 2022 Auteur Edwin Vermeulen, Betonhuis BV 5_Geopolymeerbeton.indd 12 23-06-22 15:27 ook bij de sterkteontwikkeling door de vorming van ettringiet. Dit type bindmiddel is in de jaren vijftig in België op de markt gebracht als Pur- docement en beperkt toegepast. Onderzoek aan enkele teruggevonden bouwwerken laten overigens op een ouderdom van circa 55 jaar forse carbonatatie en als gevolg daar van cor- rosie zien [1]. Het eerste patent voor een geopolymeerbind- middel (alkalisch geactiveerde slak) werd al in 1908 afgegeven in de VS [2]. Van grootschalige toepassing kwam het echter pas in de jaren zestig in met name Rusland en Oekraïne, gedreven door een tekort aan portlandcement in de voormalige Sovjet-Unie (foto 2). De afge- lopen decennia is er wereldwijd zeer veel onderzoek gedaan naar geopolymeerbeton, vanwege de potentie het CO 2-pro el van beton fors te verlagen. De toepassing van geopoly- meerbeton blijft echter wereldwijd zeer margi- naal. GEOPOLYMEERBETON OP BASIS VAN SL AK EN/OF VLIEGAS Dat er met geopolymeren kan worden gebouwd, weten we uit er varingen in de afgelopen decen- nia. Geopolymeren kunnen ook bijdragen aan een CO 2-reductie. Voorwaarde hier voor is wel dat er geen gebruik wordt gemaakt van grond- in de voormalige Sovjet-Unie (foto 2). De afge- onderzoek gedaan naar geopolymeerbeton, -pro el van beton fors te verlagen. De toepassing van geopoly- meerbeton blijft echter wereldwijd zeer margi- GEOPOLYMEERBETON OP BASIS VAN SL AK Dat er met geopolymeren kan worden gebouwd, weten we uit er varingen in de afgelopen decen- nia. Geopolymeren kunnen ook bijdragen aan -reductie. Voorwaarde hier voor is wel dat er geen gebruik wordt gemaakt van grond- 2 Appartementencomplex uit 1994 van 24 verdiepingen gebouwd met alkalisch geactiveerde slak in Lipetsk, Rusland [8], bron: Google Streetview, juli 2015 13 VAKBL AD 2 2022 BV 5_Geopolymeerbeton.indd 13 23-06-22 15:27 stoen die nu al volledig worden toegepast in de cement- en betonindustrie, zoals hoogovenslak en poederkoolvliegas. Hoogovenslak en poederkoolvliegas zijn schaarse grondstoen die in Europa (en hoog- ovenslak ook wereldwijd) al vrijwel volledig worden toegepast in cement en beton, en daarbij portlandcementklinker al sinds vele decennia gedeeltelijk ver vangen. Het toepas- sen van hoge gehalten aan slak of vliegas in geopolymeerbeton maar ook bijvoorbeeld in de vorm van een hoogovencement CEM III/C, levert dus geen milieuwinst op. Er is alleen sprake van een verschuiving van grondstoen (g. 3). Op projectniveau kan geopolymeerbe - ton een lage MKI opleveren, maar gemiddeld zal de MKI op landelijke schaal dus niet dalen en daarmee ook niet de CO 2-emissie. Natuur - lijk kunnen we door een toenemende vraag meer slak en vliegas importeren uit de omrin- gende landen dan nu al het geval is. In Neder - land kan de gemiddelde MKI dan dalen, maar uiteraard zal de gemiddelde MKI van beton in de omringende landen dan stijgen, want ook daar worden slak en vliegas al nagenoeg volle - dig toegepast in beton. Door het toegenomen transport neemt de totale CO 2-emissie dan zelfs toe. Ook de activators resulteren in extra CO 2-emissie. Daar komt nog bij dat portland- cementklinker een eectievere activator is dan sterke basen: om dezelfde sterkte te bereiken, is in de regel meer slak nodig in geopolymeer - beton dan hoogovencement in regulier beton. Geopolymeren kunnen dus alleen een bijdrage leveren aan het beperken van de CO 2-emissie als er gebruik wordt gemaakt van materialen die we nu nog niet toepassen in beton. Dat kan een kunstmatig ver vaardigde slak zijn, maar ook andere secundaire materiaalstromen dan poederkoolvliegas en hoogovenslak. In het geval van alternatieve secundaire materiaal- stromen zijn de beschikbare volumes meestal helaas beperkt. Gecalcineerde klei kan wel onbeperkt worden geproduceerd en als grond- stof voor geopolymeerbeton worden gebruikt. Het is wel zeer de vraag of er dan nog milieu- winst wordt bereikt ten opzichte van een regu- lier cement met een laag CO 2-proel. BESCHIKBA ARHEID GRONDSTOFFEN Er kan grofweg worden gesteld dat de eecti- viteit van een grondstof in geopolymeerbeton vergelijkbaar is met de eectiviteit in combina- tie met portlandcementklinker. In cement kan met gegranuleerde hoogovenslak het grootste aandeel portlandcementklinker worden ver - vangen en ook voor geopolymeerbeton is hoogovenslak het meest geschikt. Met een hoog aandeel hoogovenslak kan geopoly - meerbeton worden gemaakt dat ook zonder verwarmen een goede sterkteontwikkeling heeft. Met minder reactieve materialen, zoals poederkoolvliegas, gemalen baksteen, tras of gecalcineerde klei, zijn zeer hoge doseringen sterke activator en/of verwarmen noodzake - lijk. Zoals eerder aangegeven levert het gebruik van gegranuleerde hoogovenslak en poeder - koolvliegas in geopolymeerbeton (geen mili- euwinst maar) milieuverlies op, maar het volume van deze bijproducten is ook relatief beperkt. Bij elkaar vormen ze circa 13% van de wereldwijde cementproductie [3]. Er zijn andere rest- en afvalstromen die geschikt zijn voor het maken van geopolymeerbeton en die nog niet worden toegepast in cement en beton, maar de volumes hier van zijn beperkt en aan- zienlijk minder dan de hoeveelheid hoog- Nederlands beton zonder geopolymeren: slak vliegas portlandcement 7 miljoen m 3 regulier beton op basis van portlandcement 7 miljoen m 3 geopolymeerbeton op basis van slak, vliegas én activators extra: activators activators 14 miljoen m 3 regulier beton op basis van een mix van verschillende cementsoorten en vulstoen (gemiddeld 50% klinker, 40% slak en 10% vliegas) Nederlands beton met volledige toepassing van slak en vliegas in geopolymeerbeton: 3 Geopolymeerbeton op basis van grondstoen die al volledig worden toegepast in de cement- en betonindustrie leveren geen milieuwinst op. De milieukosten nemen zelfs toe door de toevoeging van activators aan de betonketen Hoogovenslak en poederkoolvliegas zijn schaarse grondstoen die wereldwijd al vrijwel volledig worden toegepast in cement en beton en daarbij portlandcementklinker al sinds vele decennia gedeeltelijk vervangen 14 VAKBL AD 2 2022 BV 5_Geopolymeerbeton.indd 14 23-06-22 15:27 ovenslak en vliegas. Zo komt er in België een relatief grote hoeveelheid koperslak vrij die geschikt lijkt voor de productie van geopoly- meerbeton. Het gaat echter om minder dan 200.000 ton per jaar, terwijl er in België circa 6,5 miljoen ton cement per jaar wordt gebruikt. Klei is wel ruim beschikbaar en kan door calci- neren (verhitten tussen circa 700 en 800 °C) geschikt worden gemaakt voor toepassing in zowel cement als in geopolymeerbeton. Het gaat vooral om de kleisoort kaolien (Chinese klei) die rijk is aan het mineraal kaoliniet (Al 2O3·2SiO 2·2H 2O). Door verhitten wordt de aluminiumsilicaat omgezet in metakaolien: het kristalwater wordt eruit gestookt en er ont - staat een complexe min of meer amorfe struc - tuur, waarmee het puzzolane eigenschappen krijgt. Vooral door de energie die nodig is voor het verhitten, heeft gecalcineerde klei in ver - gelijking met hoogovenslak en poederkool- vliegas wel een hoog CO 2-proel (270 - 423 kg CO 2 per ton [3][4]). Hierdoor wordt er in com- binatie met activators weinig of geen milieu- winst bereikt in vergelijking met regulier beton op basis van cement met een laag CO 2-proel. Ook tras is ruim beschikbaar en hoeft niet te worden verhit, maar net als bij gecalcineerde klei is er een zeer hoge dosering sterke activa- tor nodig om een acceptabele sterkteontwik - keling te bereiken. Vermoedelijk nog problematischer voor het opschalen van geopolymeerbeton is de beperkte beschikbaarheid van activators. De productie van NaOH (natronloog), de belang- rijkste en meest eectieve activator, bedraagt circa 60 miljoen ton per jaar via elektrolyse van een natriumchlorideoplossing, waarbij chloor - gas vrijkomt (foto 4). De markt voor chloor (Cl 2) is beperkt, waardoor opschaling van de productie van NaOH niet eenvoudig is [5]. Bovendien is nu al de vraag naar NaOH vanuit andere toepassingen groter dan de productie. NaOH wordt onder andere gebruikt voor de productie van papier en voor tal van chemische processen. De beperkte beschikbaarheid belemmert dan ook de opschaling van geopo- lymeerbeton [3]. De wereldwijde productie van natriumsilicaat (waterglas), een activator die vaak in combi- natie met NaOH wordt gebruikt, bedraagt min- der dan 10 miljoen ton per jaar, waarmee hoog- uit 50 miljoen ton bindmiddel kan worden gemaakt [6]. Dat komt grofweg overeen met 1% van het totale wereldwijde cementvolume. Maar ook waterglas kent tal van andere toe - passingen, waardoor de huidige productie maar beperkt voor geopolymeerbeton kan worden aangewend. De productie van de zwakke base natriumcar - bonaat bedraagt circa 50 miljoen ton, door del- ving en vooral door een chemische reactie tus -sen kalksteen en natriumchloride [7]. Grofweg de helft hier van wordt gebruikt voor de pro- ductie van glas. De productie van natriumcar - bonaat zou wel kunnen worden opgevoerd (en in de VS zijn grote voorraden), maar deze acti- vator is niet erg geschikt voor activatie van ruim beschikbare grondstoen zoals (gecalci- neerde) klei en tras. EIGENSCHAPPEN De eigenschappen van geopolymeerbeton zijn sterk afhankelijk van de gekozen combinatie van vulstof(fen) met bindmiddelfunctie (poe - ders) en activator(s), terwijl ook geringe vari- aties in de samenstelling van de poeder(s) meer invloed hebben op de eigenschappen dan bij toepassing in regulier cement en beton. Er zijn echter wel enkele algemene uitspraken te doen die voor de meeste varianten van geopo- lymeerbeton gelden. Constructieve eigenschappen Geopolymeerbeton heeft in vergelijking met regulier beton (althans, zolang het nog niet gecarbonateerd is) bij gelijke druksterkte een hogere treksterkte. Dat is gunstig voor onge - wapend beton. Bij gewapend beton is de hogere treksterkte in de regel ongunstig: om de scheurwijdte beperkt te houden en het risico op brosse breuk te voorkomen, is er vaak meer wapening nodig dan bij regulier beton. Geopolymeerbeton vertoont meestal fors meer krimp dan regulier beton. Tweemaal zo veel krimp is gebruikelijk, al zijn er ook onderzoeken en geopolymeer varianten die weinig verschil laten zien. Geopolymeerbeton vertoont ook meer kruip dan regulier beton [8]. Dat geopoly - meerbeton in de regel, in vergelijking met regu- lier beton, meer krimpt en meer kruipt is uit con- structief oogpunt meestal ongunstig. Aantastingsmechanismen Ten aanzien van diverse aantastingsmechanis - men, zoals vorst-dooiwisselingen en indrin- ging van chloriden, lijkt geopolymeerbeton goed te presteren. De onderzoeken zijn echter vrijwel zonder uitzondering verricht aan jong geopolymeerbeton. De weerstand tegen deze aantastingsmechanismen gaat echter sterk achteruit door carbonatatie, terwijl de weer - stand tegen carbonatatie juist geen sterk aspect is van geopolymeerbeton. Bij carbona- tatie van geopolymeerbeton, in ieder geval bij alkalisch geactiveerde slak, wordt direct de 4 Natriumhydroxide pellets, bron: Wikimedia Commons 15 VAKBL AD 2 2022 BV 5_Geopolymeerbeton.indd 15 23-06-22 15:27 CSH-gel aangetast [9]. Hierbij ontstaat naast calciumcarbonaat een soort silicagel die poreuzer en zwakker is dan de oorspronkelijke CSH-gel. Hierdoor wordt bij geopolymeerbe- ton de cementsteen niet zoals bij portlandce- ment harder en dichter door carbonatatie, maar juist zachter en poreuzer. Dat heeft een negatief e ect op de dichtheid en daarmee de weerstand tegen onder andere indringing van chloriden en het verlaagt ook sterk de weer- stand tegen vorst-dooiwisselingen (foto 5). Ook bij geopolymeerbeton op basis van vliegas (en daarmee vermoedelijk ook andere puzzola- nen, zoals gecalcineerde klei en tras vanwege het lage gehalte aan CaO) neemt door carbona- tatie de porositeit toe en de weerstand tegen diverse aantastingsmechanismen af [10]. Geopolymeerbeton presteert hierdoor in de praktijk veel slechter dan op basis van labora- toriumonderzoek aan jong (niet gecarbona- teerd) beton mag worden verwacht. Overigens blijkt ook laboratoriumonderzoek aan in het laboratorium gecarbonateerd beton niet representatief voor de praktijk, doordat de praktijkomstandigheden (wisselend nat/ droog) niet in het laboratorium worden gesi- muleerd [10]. De veelgehoorde stelling dat de eigenschappen van geopolymeerbeton in algemene zin gelijk of beter zijn dan die van regulier beton is onjuist Er is geen twijfel dat met geopolymeerbeton kan worden gebouwd. Maar de veelgehoorde stelling dat de eigenschappen van geopoly- meerbeton in algemene zin gelijk of beter zijn dan die van regulier beton is onjuist. CIRCUL ARITEIT In de recente CROW-CUR richtlijn 2 Beoorde- lingssystematiek grondsto en op geschiktheid voor circulair beton is een criterium voor het alkaligehalte van betongranulaat opgenomen van maximaal 0,4% m/m. Dit criterium is opge- nomen om te voorkomen dat er ASR ontstaat in nieuw beton met betongranulaat. Geopoly- meerbeton zal in de regel niet aan dit criterium voldoen. Geopolymeerbeton moet dus bij recy- cling opnieuw worden toegepast in geopoly-meerbeton of er zal moeten worden aange- toond dat er bij toepassing in regulier beton geen verhoogd risico is op ASR. Dat is echter niet eenvoudig. Het gehalte aan alkaliën is in geopolymeerbeton dermate hoog dat bij her- gebruik in de vorm van traditioneel betongra- nulaat de zogeheten cementparagraaf van CROW-CUR Aanbeveling 89 niet kan worden gebruikt, omdat de 'alkalibijdrage overige bestanddelen' al bij toepassing van 30% betongranulaat te hoog zal zijn. Zelfs bij toe- passing van een hoogovencement CEM III/B is ASR dan dus niet uit te sluiten. Bij slim breken zullen de alkaliën vooral in de cementsteen- fractie terechtkomen. Het slim gebroken grind is dan wel te hergebruiken, maar hergebruik van de cementsteenfractie in regulier beton wordt dan problematisch. Geopolymeerbeton apart recyclen en herge- bruiken in nieuw geopolymeerbeton is in de praktijk niet eenvoudig te organiseren en er is niet aangetoond dat er geen verhoogd risico is op ASR bij hergebruik. Geopolymeerbeton kan daarom vooralsnog niet als circulair worden beschouwd. BIJDR AGE A AN VERDERE VERDUURZAMING BEPERK T Duidelijk is dat, door de beperkte beschikbaar- heid van grondsto en en activators, de pro- ductie van geopolymeerbeton niet zodanig kan worden opgeschaald dat het een belangrijk deel van op regulier cement gebaseerd beton kan ver vangen. Daarnaast zijn voor de meeste toepassingen ook de eigenschappen van geo- polymeerbeton inferieur aan die van regulier beton. Verder kan geopolymeerbeton voorals- nog niet als circulair worden beschouwd. Het is natuurlijk goed om reststromen die niet al in cement en beton worden toegepast, zoals koperslak, te gebruiken voor geopolymeerbe- ton, wanneer deze toepassing de meeste mili- euwinst oplevert. Daarnaast kan geopoly- meerbeton worden gebruikt vanwege speci eke eigenschappen zoals zuurbesten- digheid. Maar de potentiële bijdrage van geo- polymeren aan de verdere verduurzaming van beton is beperkt. Literatuur1 Duurzaamheid van beton met alkali-geactiveerde slak uit de jaren 50 ? Het Purdocement, Maarten Vanooteghem, Master thesis Universiteit Gent, 2011. 2 US Patent 900,939, Slag cement and process of making the same, 1908. 3 Ontwikkelingen betre ende hoofdbestanddelen voor klinkergebaseerde cementen en geopolymeren, SGS INTRON B.V., mei 2021. 4 Clay calcination technology: state-of-the-art review by the RILEM TC 282-CCL, Materials and Structures (2022) 55:3. 5 One-part alkali-activated materials: A review, Tero Luukkonena, Zahra Abdollahnejada, Juho Yliniemia, Paivo Kinnunena,b, Mirja Illikainena, Cement and Concrete Research 103 (2018) 21-34. 6 Eco-e cient cements: Potential, economically viable solutions for a low-CO 2, cement-based materials industr y, Karen L. Scrivener, Vanderley M. John, Ellis M. Gartner, United Nations Environment Programme, Paris 2016. 7 The Essential Chemical Industr y ? online https://www.essentialchemicalindustr y.org/ chemicals/sodium-carbonate.html 8 Alkali-Activated Cements and Concretes, Caijun Shi, Pavel V. Krivenko, Della Roy, Taylor & Francis, USA, 2006. 9 Carbonation process of alkali-activated slag mortars, F. Puertas, M. Palacios, T. Vazquez, Eduardo Torroja Institute (C.S.I.C), Madrid, 2005. 10 Field and Laborator y Investigation of the Durability Performance of Geopolymer Concrete, Kirubajiny Pasupathy, thesis, Swinburne University of Technology, Melbourne, Australia, 2018. 5 Veel etspaden van geopolymeerbeton vertonen al binnen enkele jaren forse scaling, etspad Deventer ? Holten langs N344 ter hoogte van Oude Molen, aanleg in 2020, foto uit 2021. 16 VAKBL AD 2 2022 BV 5_Geopolymeerbeton.indd 16 23-06-22 15:27 Vooruitstrevend, dat zijn we zeker in ons Nederland, ook op het gebied van duurzaamheid. Maar gaan we niet te ver met het 'groen' labelen van ons beton? Een zandweg voor mijn (klein)kinderen? 1 Een etspad in Zeeland, foto: E. Dronkert S teeds vaker komt de vraag vanuit de markt om een betonmortel te leveren met een zo gunstig mogelijke MKI- waarde. Sterker nog, voor deze MKI geldt vaak een plafondwaarde. Hoe fantastisch is het als het de leverancier lukt om dit te realiseren? Echt goed duurzaam bezig? Toch?! Het lijkt echt een ding te worden, het sturen op MKI-waarde. Wat echter heel jammer is, is dat daarbij de duurzaamheid in levensduur wel eens wordt vergeten. Een voorbeeld dat we in de praktijk steeds vaker tegenkomen: Vanuit een opdrachtgever wordt een betonnen etspad aanbesteed. De maximale MKI- waarde van de betonmortel (fase A1 t/m A3) bedraagt ? 12,- en de eis voor de milieuklasse is XF4 (vorst- en dooizoutbestand). Wij zijn als Nederlandse betonmortelleveranciers prima in staat om aan deze uitvraag te voldoen, met één kanttekening: geen garantie op de levens- duur wat betreft de vorst- en dooizoutschade. Met de bindmiddelkeuze die ons vanuit de MKI- eis min of meer wordt opgedragen, gaan we voorbij aan de kwaliteitskeuze die we zouden moeten maken. Als je hierover met de opdrachtgever in overleg gaat, blijkt al snel dat er alleen gekeken is naar sustainability en niet naar durability. Duur- zaamheid in levensduur is dus minder belang- rijk, naar het schijnt.Laten we er voor waken dat de etspaden die we nu maken, met een zo laag mogelijke MKI, niet de zandpaden van de toekomst worden; bij regelmatige belasting door vorst- en dooizou- ten blijft er alleen zand en grind over? Het betreft slechts één voorbeeld van een infrawerk. We zien dit soort gevallen steeds vaker voorbijkomen en deze ontwikkeling baart mij veel zorgen. Laten we niet voorbij- gaan aan de kennis en kunde die wij met z'n allen hebben opgedaan in de afgelopen decen- nia en maak duurzaamheid bespreekbaar in de ruimste zin van het woord. Wij zijn prima in staat om aan deze uitvraag te voldoen, met één kanttekening: geen garantie op de levensduur MEER LEZEN Over hetzelfde onderwerp schreven Edwin Vermeulen en Joost Gulikers eerder het artikel 'Het spanningsveld tussen duurzaamheid en levensduur '. Dit artikel is beschikbaar op www.betoniek.nl . 17 VAKBL AD 2 2022 Auteur Rene Kors, Kijlstra Betonmortel OPINIE BV 2-2022 opiniestuk.indd 17 24-06-22 11:31 TOEVOEGING VAN SYNTHETISCH GEPRODUCEERD CALCIUMSILICA AT- HYDR A AT VERSNELT HYDR ATATIE Het verharden van beton kan met toepassing van versnellers worden bespoedigd. Dit heeft een aantal aantrekkelijke voordelen ten opzichte van conventio- nele methoden, zoals toepassing van snelverhardend cement of het verwarmen van het betonmengsel. Met name in de prefab-betonindustrie is met versnellers de nodige ervaring opgedaan. VERHARDING VAN BETON versneld met hulpstoen VAKBL AD 2 2022 18 Auteur Meint Baron, Westo Prefab Betonsystemen BV 2-2022_1-versnellers.indd 18 23-06-22 15:26 1 Toepassing van prefab-betonelementen bij Amare in Den Haag; om grip te houden op de bekistingsdruk zijn versnellers toegepast, foto: Pieter van Marion V aak bestaat de wens beton sneller te laten verharden. Dan kan bijvoorbeeld een pasgestorte vloer sneller worden afgewerkt, de bekisting of mal eerder worden verwijderd, de bekistingsdruk worden beperkt of de nabehandelingsduur worden verkort. Zeker in de prefab-betonindustrie is de behoefte aan snelverhardend beton groot. Daarmee kan immers de productie worden geoptimaliseerd en kunnen kosten worden bespaard. Snelverhardend beton kan het ver- schil maken tussen een mal één of twee keer per dag vullen. Om beton snel te laten verharden, wordt als bindmiddel vaak portlandcement CEM I toege- past. Een bekend voorbeeld is het 'kwartje C'. Hiermee wordt bedoeld dat een deel (25%) van het cement wordt ver vangen door een snel portlandcement: CEM I 52,5 R (vroeger: 'port- landcement C'). Dit cement heeft een hoog klinkeraandeel (> 95%) en een hoge jnheid. Omdat in de prefab-betonindustrie veel belang wordt gehecht aan snelle productie, is toepas- sing van portlandcement er gemeengoed. Andere mogelijkheden om de verharding te versnellen, zijn de toepassing van meer cement / een lagere water-cementfactor en het verwarmen van de betonspecie tijdens de productie. Deze maatregelen worden vaak in combinatie met elkaar gebruikt. Niet voor niets is toepassing van versnellers een van de handelingsperspectieven in het Betonakkoord VERSNELLERS Er zijn hulpsto en op de markt waarmee de verhardingstijd op een andere manier kan wor- den beperkt, de zogenoemde versnellers. Er zijn verschillende redenen om dergelijke ver- snellers te gebruiken. Zo kan dankzij een ver- sneller de hoeveelheid cement worden beperkt, in het geval die nodig zou zijn om de verharding te versnellen. Daarnaast kan in plaats van portlandcement, hoogovencement worden toegepast. Dit heeft als belangrijk voordeel een reductie van de CO 2-emissie. Bij de productie van portlandcement komt immers aanzienlijk meer CO 2 vrij dan bij hoogovence- ment. Niet voor niets is toepassing van ver- snellers een van de handelingsperspectieven 19 VAKBL AD 2 2022 BV 2-2022_1-versnellers.indd 19 23-06-22 15:26 in het Betonakkoord. Een bijkomend voordeel van toepassing van hoogovencement is de beperking van kalkuitbloei. Dat komt doordat in het cementsteen bij toepassing van hoog- ovencement minder calciumhydroxide aanwe- zig is, de bron van kalkuitbloei. De calciumhy - droxide wordt bij de reactie van hoogovenslak min of meer als activator gezien van de reactie van het slakdeeltje met water. De calciumhy - droxide wordt chemisch gebonden in het reac - tieproduct van de hoogovenslak. Door toepassing van versnellers kan daarnaast de hoeveelheid warmte die eventueel tijdens de verharding wordt toegevoegd, worden beperkt of zelfs voorkomen. Hiermee kunnen thermische spanningen, verkleuringen, en een grover opper vlak worden beperkt. Door het geforceerd verharden met warmte heb je namelijk geen goede controle over het voor de hydratatie benodigde water. Dit water ver - dampt er als het ware uit, wat kan resulteren in verminderde/onvoldoende hydratatie van het cement. Het gevolg daar van kan zijn dat het opper vlak meer open poriën heeft en poreus wordt. In klimaatkamers is deze vochthuishou- ding weliswaar te regelen, maar dit gaat niet bij stationaire mallen die alleen maar met een zeil worden afgedekt. Net als beperking van portlandcement heeft besparing op toegevoegde warmte uiteraard ook milieuvoordelen. WERKING Bij prefab-betonleverancier Westo is de nodige er varing opgedaan met toepassing van ver - snellers van het type Master X-Seed (produ- 2 Microscoopopname zonder versneller (links) en met versneller (rechts) 3 Invloed van de temperatuur op de sterkteontwikkeling bij toepassing van versneller (bron: Master Builders) 4 Invloed van dosering versneller op sterkteontwikkeling (links) ten opzichte van invloed verlagen water-cementfactor Compressive strength (MPa) 1 hour 6 h 12 h 1 day 3 d 7 d 28 d Curing time Strength development ? Temperature effect / m 3 CEM I 52.5 R) 20 ?C and Master X-Seed 5 ?C and Master X-Seed 60 ?C and Master X-Seed 60 ?C 20 ?C 5 ?C Weighed Maturity (NEN 5970) compressive strength in N/mm² 30 25 20 15 10 5 0 100 Weighed Maturity (RG) in °Ch 1000 WC ratio =0,60 WC ratio =0,40 inuence of wc ratio on strength development 30 25 20 15 10 5 0 100 inuence of dosage of accelerator on strength development Weighed Maturity (NEN 5970) Weighed Maturity (RG) in °Ch compressive strength in N/mm² dos high dos low 1000 De versneller bestaat uit een suspensie van zeer jn, synthetisch geproduceerd CSH met een zeer groot actief oppervlak 20 VAKBL AD 2 2022 BV 2-2022_1-versnellers.indd 20 23-06-22 15:26 5 Invloed van het cementtype op de sterkteontwikkeling bij toepassing van versneller (bron: Master Builders) 6 Warmteontwikkeling bij 13,5 °C bij toepassing van CEM I 52,5R Compressive strength (MPa) 1 hour 6 h 12 h 1 day 3 d 7 d 28 d Curing time Strength development ? Cement effect / m 3 CEM I 52.5 R) CEM II/A - L L 4 2.5 R an d Mas t e r X - S e e d CEM I 52.5 R an d Mas t e r X - S e e d F as t Ce me n t CEM II / A - L 4 2.5 R CEM I 52.5 R cent Master Builders). Deze versnellers wer- ken op basis van calciumsilicaathydraat (CSH). In het normale verhardingsproces van beton met portlandcement is CSH het reactieproduct dat ontstaat bij de reactie van de klinkermine - ralen C 2S en C 3S met water. Dit CSH vormt de ruggengraat van het cementsteen. De snelheid van het reactieproces is onder andere afhan- kelijk van de jnheid van het cement, de water- cementfactor en de temperatuur. Deze facto- ren maken dat de opbouw van de CSH-gel met een bepaalde snelheid kan verlopen. Uit onderzoek blijkt dat zeer jngemalen deeltjes die zich tussen de cementmatrix in bevinden, zich kunnen gedragen als een kiemlocatie en daarmee de snelheid van het reactieproces kunnen vergroten. In traditioneel beton vormt de CSH-gel zich vanuit de verschillende moleculen van de cementkorrels die 'per ongeluk' met elkaar in contact komen. Daarbij vormen de reactiepro- ducten zich voornamelijk op het opper vlak van de cementkorrel, die daardoor wordt omhuld door een laag. Deze laag vertraagt de uitwis - seling van water en de moleculen die vrijko- men uit de klinker, waardoor het verdere ver - hardingsproces steeds langzamer verloopt. Toevoeging van Master X-Seed aan het meng- sel verandert dit beeld. Deze versneller bestaat uit een suspensie van zeer jn, synthe - tisch geproduceerd CSH (met een diameter van enkele nanometers) met een zeer groot actief opper vlak. Deze nestelt zich als gereed CSH-product in het poriewater tussen de cementkorrels. Hierdoor ontstaat een over - maat aan kiemen waardoor de moleculen uit het cement sneller aan het opper vlak van deze CSH-zaden hechten. Dit vermindert de opbouw van de laag reactieproducten rondom de cementkorrels, waardoor de barrière voor de uitwisseling van de cementmoleculen wordt verminderd. Een bijkomende factor is dat de CSH zich op een homogenere manier vormt. De CSH-zaden groeien meer tussen dan aan het opper vlak van de cementkorrels, waardoor de CSH-gel sneller een aansluitende matrix van reactieproducten kan opbouwen. Beide eecten zorgen er voor dat de warmte - ontwikkeling sneller plaatsvindt en dat de groei van de reactieproducten en dus de sterk - teontwikkeling sneller op gang komt (foto 2). GEBRUIK Dankzij versnellers kan de hydratatie vrijwel zonder enige vertraging beginnen ? de dor - mante periode wordt aanzienlijk verkort en is minder temperatuurafhankelijk. Als je een ver - sneller op de juiste manier toepast, kan bij- voorbeeld de periode tot ontkisten bij 20 °C worden beperkt van ongeveer 12 tot 6 uur. Of bij toepassing van een versneller zal het beton bij 20 °C net zo snel verharden als anders bij 60 °C (g. 3). De winst in de sterkteontwikkeling is vooral zichtbaar tot een niveau van 30 N/mm 2 of vooral in de vroege fase, tot 24 uur. Het eect 00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 warmteontwikkeling in °C/hr ! tijd in uren Warmte ontwikkeling (13,5°) CEM I 52,5R ENCI 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0 CEM I 52,5R ENCI blanco CEM I 52,5R ENCI 2% X-seed CEM I 52,5R ENCI 4% X-seed 21 VAKBL AD 2 2022 BV 2-2022_1-versnellers.indd 21 23-06-22 15:26 van een versneller is al zichtbaar na 4 tot 8 uur, terwijl het e ect van het verlagen van de water-cementfactor pas winst geeft na 12 tot 16 uur. Een versneller heeft het meeste e ect bij toepassing van CEM I (bij Westo een stan- daarddosering van 360 kg CEM I per m 3). Met toepassing van CEM IIIA is het e ect bij gelijke doseringen van cement en versneller half zo groot ( g. 5). Uit er varing blijkt dat in de zomer met 5 liter versneller per m 3 voldoende sterkte wordt ver- kregen om binnen 4 tot 6 uur ver volghandelin- gen te kunnen uitvoeren. De eendaagse sterkte neemt bij toepassing van een versnel- ler toe van 30 N/mm 2 naar 50 N/mm 2. In de winter wordt de dosering verhoogd naar 10 liter per m 3. Zoals gezegd kan met toepassing van een ver- sneller de inzet van externe warmtebronnen worden beperkt of kan de hoeveelheid cement worden gereduceerd. Afhankelijk van het type en de producent kan een versneller een bespa- ring op het cementgehalte opleveren van circa 10-15%. OVERIGE EFFECTEN Een versneller heeft dezelfde invloed op de microstructuur als een op een standaard wijze gehydrateerd cement. De toepassing van de in dit artikel beschreven type versneller gaat niet ten koste van de eindsterkte, wat bij warmte- behandeling en andere versnellingstechnolo- gieën vaak wel het geval is. Wel is het zo dat door de snellere warmteontwikkeling bij een versneller er hogere temperatuurgradiënten in het verhardend beton ontstaan, waardoor het scheurrisico wordt vergroot. Wanneer om een hogere snelheid te krijgen de water-cement- factor wordt verlaagd, leidt dit tot een hogere eindsterkte dan bij toepassing van een ver- sneller, hoewel dat e ect niet altijd gunstig is. Een versneller werkt bij alle temperaturen, hoe- wel het e ect het duidelijkst zichtbaar is bij lage betontemperaturen ( g.3). Ook moet je je reali- seren dat de warmteontwikkeling alleen in vol- doende mate kan ontstaan wanneer het beton wordt geïsoleerd. Als dit niet gebeurt, is het gebruik van een versneller minder e ectief. GESCHIK THEIDSONDERZOEK Net als bij andere versnellers is het voor Mas- ter X-Seed noodzakelijk om het e ect en de MEER IN BETONIEK STANDAARD In de tweede helft van 2021komt een Beto- niek Standaard uit (17/11) die geheel is gewijd aan versnellers. Daarin wordt nader ingegaan op achtergronden, werking, regel- geving en verschillende type versnellers. UITDAGINGEN De grootste uitdaging bij de ontwikkeling van Master X-Seed was om synthetisch CSH in een vloeibare suspensie gedurende langere tijd stabiel te houden, zonder samenklontering en e ectiviteitsverlies. Dit is na uitvoerig onder- zoek gelukt. juiste dosering vóór gebruik te onderzoeken met een geschiktheidsonderzoek. Daaruit moet ook blijken dat er geen negatieve invloed is op de sterkteontwikkeling, ontmenging en bleeding. Ook een te sterke terugloop van de verwerking moet worden voorkomen. Bij dit onderzoek moeten dezelfde grondsto en wor- den gebruikt als in de uiteindelijke toepassing. Bij dosering van een versneller moet rekening worden gehouden met een evenredige reduc- tie op het aanmaakwater. Een versneller heeft het meeste e ect wanneer het wordt gedo- seerd nadat het water geheel of gedeeltelijk is toegevoegd aan de overige componenten van de betonspecie. 7 Sandwich gevelelementen waarbij versnellers zijn toegepast om de sterkteontwikkeling te bevorderen, zodat de latere opstortnok dezelfde dag kon worden aangebracht 8 Prefab brugdek met schampkant voor de renovatie van de Waalbrug. Om de nabehandelingsduur te verkorten, zijn versnellers toegepast. Het bindmiddel bestaat volledig uit CEM III/A en het beton heeft een sterkteklasse van C55/67, waarbij tot 70% van de karakteristieke sterkte nabehandeld moet worden. Zonder versneller zou er pas na twee dagen mogen worden ontkist, met versneller na één dag 22 VAKBL AD 2 2022 BV 2-2022_1-versnellers.indd 22 23-06-22 15:27 Download het model-werkplan schoonbeton op betonhuis.nl Samenwerken aan schoonbeton Laat u inspireren op betonhuis.nl0348 484 400 info@betonhuis.nl Advertentie Schoonbeton Betonhuis 2.indd 1 25-11-19 13:26 adv_betonhuis.indd 2 03-02-20 15:36 adv-32.indd 2 12-03-21 15:19 JAN TOL OVER HET BEL ANG EN DE TOEKOMST VAN STUBECO Een verbinder tussen ontwerp en uitvoering, dat is hoe je Jan Tol moet zien. En die verbindende rol komt goed van pas nu hij voorzitter is van Stubeco, een vereniging die mensen en kennis al meer dan 50 jaar met succes samenbrengt. Maar die ook mee moet gaan met zijn tijd. Verbinder van kennis WIE IS JAN TOL? Jan Tol (59) is opgeleid als civiel ingenieur aan de Haagse Hogeschool. Na zijn studie begint hij met een traineeship bij Ballast Nedam, waar hij diverse functies bekleedt. Snel houdt hij zich bezig met grote, uitdagende projecten zoals de caissons voor de Dartford Bridge over de Theems. Al aan het begin van zijn carrière specialiseert hij zich in bekistingen en hulpconstruc - ties ? van tekenen tot rekenen ? en schopt hij het tot hoofd van de afdeling technische werkvoor - bereiding en ondersteuning. De hoeveelheid projecten waar Tol nij betrokken is, is indrukwekkend. Altijd als hij ergens naar - toe gaat, rijdt hij wel langs een van zijn werken. Zijn rollen zijn zeer divers. Soms zit hij direct op een project, bijvoorbeeld als projectleider bij de N31 in Harlingen (foto 2) of als hoofd bedrijfs - bureau van de A9 Gaasperdammerweg (foto 3). Maar vaak ook vliegt hij in bij andere projecten. Daarbij gaat het vooral om het verzinnen van nieuwe dingen. Tol: "Het is gaaf om uit te zoeken hoe iets beter kan. Er zijn zo veel dingen mogelijk. Gelukkig heb ik altijd en overal de kans gekre - gen iets nieuws te bedenken." Bij Ballast Nedam is Tol betrokken bij verschillende bedrijfsbrede innovaties, bijvoorbeeld op het gebied van BIM. En hij speelt een belangrijke rol in de ideeëncommissie, waar medewerkers innovaties kunnen inbrengen. Dat gaat om zeer uiteenlopende technieken, van een systeem voor het automatisch aanbrengen van wegbelijning tot een inbraakbeveiliging van busjes. "Het is mooi om binnen je bedrijf innovaties te stimuleren en door te voeren. En om anderen daarvoor enthousiast te maken." Als Ballast Nedam in 2016 wordt overgenomen door het Turkse Rönesans ? het bedrijf bevindt zich in zwaar weer ?, volgt een ingrijpende reorganisatie. In 2018 wordt Tol technisch manager bij Ballast Nedam Parking. Daar vindt hij nooit echt zijn draai. Begin 2020 wordt hij benaderd door Van Hattum en Blankevoort en kiest hij na 32 jaar Ballast Nedam voor een nieuwe werkge - ver. Daar wordt hij lid van het MT van regio Noord, en stuurt vandaaruit ontwerpers aan. Een pre - cies beeld van wat zijn nieuwe functie inhoudt heeft hij aanvankelijk echter niet. "Mijn functietitel is technisch manager, een rol die veel aannemers kennen. Maar dat is een containerbegrip van heb ik jou daar. Ik ben vooral een verbinder tussen verwerving, ontwerp, uitvoeringstechniek, werkvoorbereiding en uitvoering, wat ik bij Ballast Nedam eigenlijk ook al was. Zo heel veel is er dus niet veranderd. Veel mensen kende ik al en bovendien was ik het al gewend om van project naar project te verhuizen." Zijn functie binnen het bouwbedrijf is in zijn ogen enorm belangrijk. "Werkvoorbereiding en uit - voering moeten zo goed mogelijk bij het ontwerp worden betrokken, deze disciplines moeten gebruikmaken van elkaar expertise, en dat zo vroeg mogelijk in het proces. We moeten af van de situatie waarbij uitvoering pas in een te laat stadium waardevolle kennis kan inbrengen." E r is veel veranderd bij Stubeco sinds Jan Tol lid werd, zo'n 30 jaar geleden. Hij kan zich de begintijd nog goed herinneren, ook hoe hij binnenkwam. Zijn collega Louis Brekelmans nam hem een keer mee naar een bijeenkomst en daar ontmoette hij Gerard Waaijer, die op zijn beurt was meegenomen door Piet Breek van HBG. 1 Jan Tol bij het project ' Ver vanging brug Ouderkerk', foto: Menno Ringnalda 24 VAKBL AD 2 2022 Auteur Jacques Linssen BV 2-2022 5-interview jan tol.indd 24 23-06-22 15:26 WELKE INDRUK MA AKTE STUBECO IN HET BEG