nieuws

Receptuur voor beter beton blijft wetenschapper boeien

bouwbreed

ROTTERDAM – Hoewel de Nederlandse betonkwaliteit als uitstekend bekend staat, is duidelijk dat ook in ons land betonconstructies niet het eeuwige leven hebben. Fundamenteel wetenschappelijk onderzoek aan de TU naar betonsoorten en -eigenschappen heeft de afgelopen vijf jaar meer inzicht gegeven en gaf en passant een enorme impuls voor de introductie van zelfverdichtend en staalvezelbeton.

“Nederlandse betonconstructies hebben zich tot op heden altijd heel

behoorlijk gehouden. Maar als we niets doen, gaan ook bij ons uiteindelijk bruggen instorten. Zoals al geregeld gebeurt in de VS”, vertelt dr.ir. Joost Walraven, hoogleraar Betonconstructies aan de TU Delft. “Het door de technologiestichting STW gefinancierde onderzoeksproject had tot doel inzicht te geven in de microstructuur van bestaand beton, poreusheid en permeabiliteit. En, belangrijker nog, hoe we die factoren kunnen beïnvloeden bij de productie van nieuw beton.”

Walraven – een betonfanaat die op zijn kamer in de faculteit Civiele Techniek altijd enige blokken beton binnen handbereik heeft – ziet dit jaar maar liefst drie van zijn medewerkers promoveren op zelfverdichtend beton. Dat geldt als lichtend voorbeeld van de ontwikkeling die mogelijk is in dit vakgebied.

Sinds de tijd van de Romeinen was er aan beton eigenlijk weinig veranderd. Maar nadat in 1996 de Japanse aio Kazunori Takada met een paar emmers en trechters zijn rondleider Walraven voordeed hoe je zelfverdichtend beton kunt maken, werd het revolutionaire nieuwe product in Delft verder ontwikkeld. Waarna het aan een zegetocht begon door Europa. In Japan had universitair onderzoek eerder niet tot concrete toepassing geleid.

De ontwikkeling van �stil beton� – aan zelfverdichtend beton komen geen lawaaierige trilnaalden te pas – kwam direct voort uit de Delftse speurtocht naar hogesterktebetonsoorten. Door het STW-programma kreeg deze speurtocht de wind in de zeilen. Waar tien jaar geleden sterkteklasse B85 nog nauwelijks haalbaar was, draaien de onderzoekers nu hun hand niet om voor B200.

Het STW-programma is toegespitst op twaalf promotieonderzoeken op vijf onderzoeksterreinen. In de eerste plaats bestuderen Delftse onderzoekers de verharding van beton, direct na het storten. Warmte die daarbij vrijkomt (tot wel 80° Celsius) en die afvloeit naar de koude buitenzijde, kan zorgen voor spanningen in het beton. Met behulp van microscopisch onderzoek wordt haarfijn in beeld gebracht hoe dergelijke processen verlopen. Tevens wordt onderzoek gedaan naar de microscheurtjes die als gevolg daarvan kunnen ontstaan. Walraven: “Als je weet hoe het werkt, is voorkomen eenvoudiger.” Hetzelfde geldt voor vochttransport en binnendringing van chloride in betonconstructies. Dit onderzoek leidde tot een sterk verbeterd model voor simulatie van chloridedoordringing.

Breukprocessen en scheurvorming tijdens gebruik is een ander belangrijk onderzoeksterrein. Niet alleen simpel huis-tuin-en-keukenbeton gaat in Delft de machine in voor onderzoek naar vermoeiing. Ook het zelfverdichtende, staalvezel- en zeerhogesterktevezelbeton dat andere onderzoekers ontwikkelen, wordt er door middel van intensieve trillingen getest. De faculteit beschikt over een elektronenmicroscoop om tot op moleculair niveau het verloop van de processen te bestuderen. Het micro-onderzoek heeft onder meer een efficiënt numeriek model opgeleverd voor de beschrijving en ontwikkeling van de poriënstructuur in beton.

In het onderzoek naar hogekwaliteitsbeton was de doorbraak van zelfverdichtend beton zonder meer het grootste succes. Niet alleen staat het vormvrijheid toe en is het zeer duurzaam, maar het schakelt ook een belangrijke faalfactor uit: de bouwvakker die met een trilnaald voor een verdichting moet zorgen.

De ontwikkelingen op dit onderzoeksterrein gaan gewoon door. Onlangs ontdekten Delftse onderzoekers dat staalvezelbeton nog sterker wordt wanneer er enkele wapeningsstaven in worden aangebracht. Deze blijken te fungeren als gelijkrichters, waardoor de vezels de juiste richting in worden gestuurd. Ook wordt onderzoek gedaan naar verschillende typen vezels. “Het wachten is nu op het eerste grote staalvezel-proefproject. Wordt dat een succes, dan is de grootste angst weg,” zegt Walraven. Tot zijn spijt lijkt het erop dat het eerste project aan Nederland voorbijgaat. Er bestaan namelijk plannen voor bouw van de eerste brug van hoogwaardig staalvezelbeton in Kassel. In Nederland staan wel enkele kleine proefprojecten op stapel. Er bestaan plannen voor de vervanging van een sluisdeur van de Oosterschelde door een deur van hoogwaardig staalvezelbeton. Verder wordt bij sanatorium Zonnestraal mogelijk een bijzonder, gegolfd dak van hoogwaardig staalvezelbeton gebouwd. Een eerder succes met het materiaal was de productie van damwandprofielen van zelfverdichtend vezelbeton. Die zijn driemaal lichter dan stalen profielen en hebben zeer hoge treksterkte en taaiheid.

De hoge kosten zijn op dit moment nog een probleem, maar Walraven verwacht dat die zullen afnemen naarmate het product meer wordt toegepast. “Bovendien: het materiaal is dan wel viermaal duurder, maar je hebt er ook drie keer minder van nodig.”

De grote vraag is nu of de wetenschappelijke ontdekkingen die dankzij het STW-project zijn gedaan ook buiten de universiteit brede toepassing zullen vinden. Toepassing van zelfverdichtende betonsoorten blijkt in de fabriek een groot succes. Maar op de bouwplaats is het lastig, omdat de samenstelling van deze betonsoorten zeer nauw luistert. CT gaat daarom door met onderzoek naar verbetering van de receptuur van het betonmengsel. Om de kennisoverdracht richting bouwplaats te bevorderen komt er bovendien een hoogleraar Uitvoeringstechniek. Walraven: “Maar wat de man op bouwplaats doet is natuurlijk heel wat lastiger in de hand te houden dan een labsituatie. Als wij adviseren isolerende bekisting te gebruiken en te koelen om scheurtjes door warmteontwikkeling te voorkomen, moet je maar afwachten of een aannemer dat doet. Wil je echt weten of het werk goed gebeurt, dan zijn standaardtests nodig direct na het storten. Deugt het niet, dan kan de aannemer voor reparaties verantwoordelijk worden gesteld.”

�Het wachten is op het eerste grote staalvezelproject�

Reageer op dit artikel
Lees voordat u gaat reageren de spelregels