Materiaal beton

De ontwikkeling van het materiaal beton staat nooit stil. En dat geldt ook voor de toepassing ervan in de wegenbouw. Beton heeft meer goede eigenschappen dan alleen drukvastheid en duurzaamheid.

Betontechnologen ontwikkelen telkens nieuwe betonsamenstellingen voor steeds uiteenlopender toepassingen, al dan niet in combinatie met andere materialen zoals staal- en kunststofvezels. Hierna worden enkele recente ontwikkelingen en producten besproken die hun weg hebben gevonden in de wegenbouw.

Bermbeton met open structuur
Een voorbeeld van een nieuwe ontwikkeling is het gebruik van beton met een open structuur in bermbeton. Door de open structuur raakt dit beton begroeid en heeft dan de uitstraling van een berm en niet die van een wegverbreding.

Bermbeton met open structuur

Vezelbeton
Bij vezelbeton wordt aan het beton een mengsel van diverse soorten vezels toegevoegd. Dit kunnen een of meer soorten staalvezels en/of polypropyleenvezels zijn. De staalvezels hebben een constructieve functie, de kunststofvezels fungeren met name in de plastische verhardingsfase van het beton als krimpbeheersers.

Rotonde in gekleurd vezelbeton in Veghel

Met vezelbeton zijn grotere voegafstanden mogelijk dan bij platen met ongewapend beton. Hierdoor zijn aanzienlijk minder voegen nodig en daarmee ook minder voegonderhoud. Ook kan bij toepassing van vezels de dikte van de betonverharding worden gereduceerd.

Diverse proefprojecten op rotondes en verzorgingsplaatsen hebben veel kennis opgeleverd over het ontwerp, de uitvoering en het gedrag van vezelbeton. Het ontbreekt momenteel nog aan een hierop toegespitste rekenmethode.

Uitgeborsteld beton
Een groot voordeel van betonnen wegdekken is de duurzaamheid. Normale betonwegdekken kunnen echter niet altijd voldoen aan de geluidseisen. Uitgeborsteld beton is een geluidsarme variant die dat vaak wel kan.

Geoptimaliseerd uitgeborsteld beton

Bij uitgeborsteld beton wordt direct na aanleg een vertrager op het oppervlak aangebracht. Nadat de rest van het beton is uitgehard, wordt de nog niet uitgeharde bovenlaag uitgewassen of geborsteld. Hierdoor komt het aggregaat bloot te liggen. Dit heeft een gunstig effect op de geluidsproductie.

Er zijn twee varianten van uitgeborsteld beton: beton met een continu en beton met een discontinu mengsel. De tweede soort is met name geschikt om de geluidsemissie veroorzaakt door vrachtwagenverkeer te verminderen.

Groen beton
Het milieuprofiel van beton wordt voor een belangrijk deel bepaald door de toegepaste cementsoort. Afhankelijk van de milieuklasse, uitvoeringsmethode, sterkteontwikkeling en toepassing, kan de producent/verwerker kiezen uit verschillende cementsoorten. De milieulast kan per cementsoort aanmerkelijk verschillen. Met de SBRCURnet-rekentool Groen Beton [5] kan het milieuprofiel van de betonmortel worden geoptimaliseerd.

In dit rekenmodel kunnen naast de milieudata van grondstoffen ook milieudata over transport­afstanden, wapening, bekisting et cetera worden meegenomen. Met het model kunnen complete betonconstructies worden gewaardeerd op milieubelasting. Op basis van MRPI-bladen en LCA’s van de grondstoffen worden elf milieu­effecten gewogen. Deze betreffen onder andere grondbeslag, verzuring, bodemuitputting en broeikaseffect, ofwel de CO₂-emissie. De informatie kan gebruikt worden om te voldoen aan bepaalde milieuambities en kan als input dienen voor DuboCalc [6] en de CO₂-prestatieladder [w1].

ModieSlab
ModieSlab is ontworpen als een geprefabriceerd zettingvrij wegdek op palen, dat is opgebouwd uit tweelaags zeer open beton op een constructieve betonlaag. Een andere variant bestaat uit elementen met een dichte structuur, die op een stabiele ondergrond worden geplaatst. Bij beide varianten bestaat de mogelijkheid om een uitgeborsteld oppervlak aan te brengen.

ModieSlab op Diamantstraat Hengelo

Bij het productieproces wordt optimaal gestuurd op de eigenschappen vlakheid, textuur en aanvangsstroefheid. Het resultaat is een wegdek met een lage rolweerstand. Deze lagere weerstand levert een lagere uitstoot van CO₂, NO_x en fijn stof op. De variant met de zeer open betonlagen heeft een hoge geluidsreductie van circa 6 dB.

De levensduurverwachting van ModieSlab is aanzienlijk hoger dan die van de traditionele wegconstructies. De draagconstructie op palen is ontworpen voor een levensduur van 100 jaar. Voor de toplaag wordt een levensduur van minstens 15 tot 30 jaar aangehouden. Door het geringe onderhoud is de beschikbaarheid van de weg hoger dan die van de traditionele wegconstructies.

Recycling
Betonconstructies en -verhardingen kunnen met gerecyclede materialen worden gebouwd en/of aangelegd. Volgens de betonregelgeving mag circa 20 procent van het grove toeslag­materiaal, het grind, worden vervangen door betongranulaat.

Betongranulaat gereed voor hergebruik

Inmiddels heeft de betonwegenbouw ook ervaring opgedaan met beton waarin al het grind (100 procent) is vervangen door gerecycled beton. Dit materiaal is toegepast voor fietspaden.

De mogelijkheid om beton in gebroken vorm (betongranulaat) als grindvervanger te hergebruiken geeft het materiaal een volwaardige plaats in de keten van duurzaam bouwen. Het gebruik van betongranulaat kan, in combinatie met het toegepaste cement, wel van invloed zijn op de verwerkbaarheid van de betonspecie en op de vorst-dooibestandheid van de verharding. Voor rotondes en lijnvormige constructies wordt aanbevolen om geen betongranulaat als grindvervanging toe te passen.

Bij toepassing van betongranulaat is het van belang de herkomst van het materiaal te kennen. Vanwege de hoge oorspronkelijke betonkwaliteit is het beton van oude beton­wegen het beste betongranulaat voor de wegenbouw. In de praktijk speelt ook de (regionale) beschikbaarheid van een goede kwaliteit betongranulaat een belangrijke rol voor het gebruik ervan.

CO₂-footprint
Het gehalte aan portlandcementklinker in een cementsoort is bepalend voor de hoeveelheid CO₂-uitstoot bij de productie van cement. Alleen portlandcement (CEM I) bestaat uit 100 procent portlandcementklinker.
Wanneer andere hoofdcomponenten aan het cement worden toegevoegd, vermindert de CO₂-uitstoot. Hoogovencement (CEM III/B) bevat in de regel maar 30 procent portland­cementklinker en heeft dus een lagere CO₂-uitstoot.

In de wegenbouw wordt veelal portlandvliegas­cement toegepast. In de regel bevat dit cement tussen de 65 en 80 procent portlandklinker.

Om een indruk te geven van de verschillen die kunnen ontstaan in CO₂-emissie bij verschillende mengselsamenstellingen, staan in de tabel hierboven voorbeelden.

De keuze van bindmiddelen is afhankelijk van vele factoren waarbij het milieuprofiel en onderdeel is van de afweging. In overleg tussen opdrachtgever, uitvoering en betonmortelleverancier kunnen optimalisaties worden afgestemd.