Klimaatvriendelijk beton - De toekomst van bouwen

Klimaatverandering is een realiteit en de maatregelen die nodig zijn om de voortgang ervan te stoppen, staan buiten kijf: In de eerste plaats gaat het om het terugdringen van de CO2-uitstoot. Vooral de industrie moet haar uitstoot van dit broeikasgas, nummer één, effectief verminderen. De afgelopen jaren is er op dit gebied veel gebeurd in de bouwsector onder de noemer “duurzaam bouwen” - en er is nog veel ruimte voor exponentiële vooruitgang. De bouw leunt tegenwoordig zwaar op beton. En een van de hoofdbestanddelen daarvan is cement. Afhankelijk van welke gegevensbronnen je leest, is de wereldwijde cementproductie verantwoordelijk voor tussen de vijf en acht procent van de wereldwijde CO2-uitstoot. Op dit moment komt er ongeveer één ton broeikasgas vrij per ton cement. Deze CO2-balans is het resultaat van de technisch onvermijdelijke ontzuring van de kalksteen, het verbranden (calcineren) van de cementklinker en de energie die wordt gebruikt voor het maalproces.

De wereld heeft beton nodig

Natuurlijk is onze moderne wereld ondenkbaar zonder beton, want er is voortdurend behoefte aan gebouwen en infrastructuur en betonconstructies zijn duurzaam. Als materiaal biedt beton veel voordelen: Het is buigzaam, structureel stabiel en goedkoop, dus er is eigenlijk geen alternatief voor beton als bouwmateriaal voor algemeen gebruik.

Daarom worden er wereldwijd intensieve inspanningen geleverd om de koolstofvoetafdruk van beton verder te verkleinen. Het gebruik van secundaire brandstoffen voor de draaitrommeloven is één belangrijke verbetering in dit opzicht. En een andere kan nu worden bereikt door het klinkergehalte in het cement te verlagen, bijvoorbeeld door gegranuleerde hoogovenslakken en kalksteenpoeder te gebruiken. Nieuwe samenstellingen zoals deze brengen echter nieuwe uitdagingen met zich mee.

Klimaatneutraal beton

Het bedrijf Holcim kan een betonmix leveren die zijn koolstofvoetafdruk als bouwmateriaal aanzienlijk kan verminderen. Eind april leverde Holcim Beton und Betonwaren GmbH zijn eerste klimaatneutrale beton in de vorm van Holcim EcoPact Zero, waarin MC-betonhulpstoffen een belangrijk ingrediënt zijn. Holcim EcoPact is geschikt voor alle componenten in de bouw, van funderingen en buiten- en binnenmuren tot trappen, daken en plafonds. Voor de bouw van het nieuwe natuurbeschermingscentrum Rheinauen NABU in Bingen (Rijnland-Palts) leverden Holcim truckmixers ongeveer 280 kubieke meter van het bouwmateriaal op de locatie aan de Rijn. Door de geoptimaliseerde samenstelling is de CO2-balans van Holcim EcoPact aanzienlijk verlaagd.    

Recycling in betonproductie

Holcim is niet het enige bedrijf waarvoor milieu- en klimaatbescherming een steeds grotere rol speelt in de besluitvorming. In bijna alle stortklaar beton- en prefab betonfabrieken in Duitsland worden restbeton en restwater teruggewonnen, verwerkt en hergebruikt. Wetgevers eisen ook het gebruik van gerecycled toeslagmateriaal, wat bijdraagt aan een trend die de komende decennia ongetwijfeld verder zal doorzetten. Uiteindelijk is de beschikbaarheid van primaire grondstoffen zoals grind en zand eindig, en de hoeveelheid vliegas in Duitsland neemt bijvoorbeeld ook gestaag af met het afstappen van elektriciteitsopwekking op basis van kolen. De betonindustrie is zich terdege bewust van deze veranderingen in het economische en ecologische landschap en is op zoek naar alternatieve grondstoffen voor de productie van beton. Weekmakers die ook werken met deze nieuwe materialen zullen dus steeds belangrijker worden.

MC-PowerFlow evo voor technologische uitdagingen in betonontwikkeling

MC-Bauchemie heeft MC-PowerFlow evo gelanceerd, een nieuwe generatie superweekmakers waarmee de technologische uitdagingen van dit soort milieuvriendelijk beton kunnen worden overwonnen. Dit zijn synthetische vloeiversterkers die in MC's eigen productiefaciliteiten worden vervaardigd op basis van een gepatenteerd proces dat is afgeleid van onze bewezen PCE-polymeertechnologie. Ze worden gecategoriseerd als hoogwaardige superplastificeerders en zijn ideaal voor de productie van stortklaar beton en prefab elementen, vrijstromend en zelfverdichtend beton en ook in combinatie met klinkergeoptimaliseerd cement. Ze hebben een vloeibaarmakend effect dat zorgt voor een snelle en kostenefficiënte betonproductie. En omdat ze ook kunnen worden gecombineerd met alternatieve uitgangsmaterialen zoals voor klinker geoptimaliseerde bindmiddelen, gerecycled materiaal en water, of grondstoffen van lagere kwaliteit, dragen ze ook bij aan de bescherming van het milieu en het klimaat.

Cementvrij beton op basis van geopolymeren

Geopolymeren zijn een levensvatbaar alternatief voor cement. Ze bevatten hoogovenslakken, vliegas en andere latent hydraulische en puzzolane stoffen als bindmiddel. Net als gewoon beton bevat polymeerbeton ook toeslagstoffen. Het bindmiddel wordt geactiveerd door bepaalde additieven. Voorheen was het niet mogelijk om dergelijk beton in grote hoeveelheden aan te brengen vanwege de korte reactietijd die bij dit proces komt kijken. Samen met WAGNERS, Australië, heeft MC-Bauchemie betonhulpstoffen ontwikkeld die ervoor zorgen dat de vereiste verwerkingseigenschappen behouden blijven - een echte mijlpaal in de betontechnologie!

Aardevriendelijk beton een bewezen succes

Het resulterende “Earth Friendly Concrete” (EFC) werd met succes gebruikt bij de bouw van de luchthaven Brisbane West Wellenkamp Australia (BWWA). De ontwikkeling van dit geopolymeerbeton tot volwassen toepasbaarheid nam 10 jaar in beslag. Tijdens de laatste vier jaar van deze fase werkte WAGNERS nauw samen met MC-Bauchemie aan de ontwikkeling van superplastificeerders om de toepassingseigenschappen te creëren die nodig zijn voor een efficiënte EFC-installatie. Conventionele hulpstoffen voor beton zijn volledig ineffectief in dergelijke bindmiddelsystemen, zodat een volledig nieuwe hulpstoftechnologie moest worden ontwikkeld. Het geopolymeerbeton biedt een aantal belangrijke technische voordelen: Het is volledig bestand tegen sulfaten en zeer goed bestand tegen zuren, heeft een minimale krimp en een lage thermische uitzetting. Blootstelling aan sulfaten heeft zelfs een bijkomend versterkend effect op dit geopolymeerbeton, waardoor de weerstand en veerkracht nog toenemen. Het is daarom ideaal voor gebruik in constructies die onderhevig zijn aan agressieve chemische aanvallen, zoals rioolwaterzuiveringsinstallaties of chemische productiefaciliteiten, plus - uiteraard - infrastructuurprojecten. Na uitgebreide tests om de geschiktheid en duurzaamheid te verifiëren, werd EFC gebruikt voor de aanleg van BWWA's taxibanen, draaiknooppunten en hangarplatforms over een oppervlakte van meer dan 50.000 m2. Het beton werd vlakbij de bouwlocatie geproduceerd in een mobiele menginstallatie en geïnstalleerd met een conventionele glijbekistingsmachine. De bestratingsstructuur is indrukwekkend, zowel technisch als vanwege het feit dat het gebruik van EFC betekende dat er 6.600 ton CO2-uitstoot werd vermeden. MC's expertise en technologie op het gebied van betonadditieven waren een belangrijke drijfveer bij de ontwikkeling van dit innovatieve materiaal.

Werelds eerste cementvrije opvulmortel voor tunnelbouw

Een unieke technologie op basis van geopolymeren, gezamenlijk gepatenteerd door MC en PORR GmbH in Duitsland, werd reeds gebruikt in het megaproject Stuttgart 21. Het consortium ATCOST21 dat verantwoordelijk is voor de bouw van de spoortunnel voor dit project heeft MC benaderd en samen hebben we een speciale geopolymeer ontwikkeld voor gebruik in anhydriethoudende rotsformaties: de nieuwe backfill grout MC-Montan Grout AA 03. Het unieke verkoopargument is dat het de voordelen van een 1-component (1C) mortel combineert met die van een 2-componenten (2C) mortel door het flexibele gebruik van een activator. De mortel bevat ook complexe fosfaten die het oplossingsevenwicht van het anhydriet zodanig beïnvloeden dat zwelling wordt tegengegaan. Het zorgt dus voor optimale beddingseigenschappen van tunnelbuizen, samen met een uitzonderlijke weerstand tegen sulfaten.

Mooie toekomst voor geopolymeren

Geopolymeren bieden veel voordelen en worden al in diverse toepassingen gebruikt. Ze zijn thermostabieler dan conventioneel beton, omdat het water dat hierin gebonden is bij brand stoomdruk veroorzaakt, met scheuren en afbrokkelen als onvermijdelijk gevolg. Geopolymeren zijn beter bestand tegen chemicaliën omdat ze geen kalk bevatten, dat oplost bij contact met zuren en andere agressieve stoffen. Al na één dag ontwikkelen geopolymeren een druksterkte die vergelijkbaar is met die van hogesterktebeton. Ze kunnen snel van hun vorm worden ontdaan en zijn geschikt voor de massaproductie van geprefabriceerde onderdelen. Ze zijn vooral ideaal voor (staalgewapende) betonnen onderdelen die kunnen worden blootgesteld aan agressieve zuur- of sulfaataanvallen, zoals rioolwaterzuiveringsinstallaties, rioolbuizen of onderdelen in sulfaathoudend (grond)water. Door gebruik te maken van secundaire grondstoffen zoals gegranuleerde hoogovenslakken of vliegas, belasten ze ook het milieu aanzienlijk minder.