Milieuwinst versus levensduur: CO2-winst door minder cement?
De maatschappij verduurzaamt en dat raakt ook beton. EMVI-kortingen, BREEAM, Duurzaam Betonakkoord en tal van andere initiatieven zijn gericht op een verlaging van het CO2-profiel van beton. Dat is een goede zaak omdat dit de cement- en betonindustrie aanzet tot innovatie.
Betonconstructies en ook betonverhardingen moeten vele decennia meegaan en de lange en onderhoudsarme levensduur van beton past goed bij de strenge milieueisen. Recycling en minder materiaalgebruik mogen bij beton dan ook nooit ten koste gaan van de kwaliteit en daarmee van de levensduur.
Verlagen CO2-profiel beton
De CO2-emissie door beton wordt voor meer dan driekwart bepaald door het cement en meer specifiek door het aandeel portlandcementklinker in het cement. Voor het verlagen van het CO2-profiel van beton wordt dus al snel naar het cement gekeken. Het CO2-profiel kan worden verlaagd door minder cement te gebruiken of door voor cement- en bindmiddelcombinaties te kiezen met een zeer laag gehalte aan portlandcementklinker. Hiervoor is het dan wel nodig om de eisen te verlagen, zoals een verhardingstijd van 91 dagen in plaats van 28 dagen, of genoegen te nemen met een lagere sterkte- of milieuklasse.
Maar Nederland is al decennialang wereldwijd koploper in het gebruik van CO2-arme cementen. En aangezien cement de duurste component in beton is, wordt er al niet meer gebruikt dan strikt noodzakelijk. Verduurzamen met de kaasschaaf in plaats van door echte innovaties gaat daarom altijd ten koste van de kwaliteit en daarmee van de levensduur van beton.
Invloed water-cementfactor op levensduur
Iedere betontechnoloog weet: hoe hoger de water-cementfactor, hoe hoger de permeabiliteit. De water-cementfactor, en daarmee het cementgehalte, is bepalend voor de kwaliteit van beton. Daarom wordt een lagere water-cementfactor voorgeschreven voor beton dat in een agressievere omgeving wordt toegepast. Als we nu 10% cement willen besparen en uitgaan van een betonsamenstelling met 330 kg cement en 165 liter water, dan stijgt de water-cementfactor van 0,50 naar 0,56. De permeabiliteit van het beton wordt hierdoor bijna tweemaal zo hoog!
Dat heeft weer effect op de carbonatatie, vorst-/dooizoutbestandheid en chloride-indringing, dus: hoe hoger de water-cementfactor hoe sneller de aantasting verloopt en hoe korter de levensduur van het beton.
Invloed klinkergehalte op levensduur
Het CO2-profiel van beton kan ook worden verlaagd door toepassing van een cement- of bindmiddelcombinatie met een zeer laag gehalte aan portlandcementklinker. Voor zeer specifieke toepassingen, zoals constructiedelen van massabeton, kan dit vanwege de beperking van de warmteontwikkeling een verantwoorde keuze zijn. Maar voor gewone constructies in weer en wind, zoals betonverhardingen, is de toepassing van bindmiddelen met minder dan 25% klinker onverstandig. Bij lage klinkergehaltes neemt door carbonatatie de porositeit aan het oppervlak sterk toe en bij minder dan circa 25% klinker leidt dit tot een dramatische versnelling van alle eerdergenoemde aantastingsmechanismen.
Voor aantasting door vorst in combinatie met dooizouten ligt dit omslagpunt zelfs al bij circa 50% klinker. Om die reden wordt voor betonwegen ook geen hoogovencement CEM III/B toegepast, maar bijvoorbeeld wel een hoogovencement CEM III/A of een portlandvliegascement CEM II/B-V.
Langer nabehandelen
De toepassing van cement- en bindmiddelcombinaties met een klinkergehalte van minder dan 25% heeft naast consequenties voor de weerstand tegen diverse aantastingsmechanismen ook consequenties voor het bouwproces: het beton moet veel langer worden nabehandeld. Bij temperaturen onder de 10 °C loopt deze nabehandelingsduur zelfs op tot meer dan twee weken. Voor betonverhardingen betekent dit vaker nabehandelen met curing compound of langer onder plastic of jute laten liggen. Verkeer kan dan ook pas later worden toegelaten.
Tijdsdruk op uitvoering
De tijdsdruk op de uitvoering van wegenbouwprojecten wordt steeds groter. Een rotonde aanleggen in een weekend is geen uitzondering meer. En als er dan ook nog eisen worden gesteld aan lagere CO2-waarden van beton, waarvoor een langere verhardingstijd én langere nabehandelingstijd nodig is, is dat een onmogelijke opgave voor de aannemer. Nog afgezien of met dergelijke mengsels lijnvormige constructies zoals rotondebanden kunnen worden gemaakt, die ook nog op groene sterkte moeten kunnen blijven 'staan'!
Aan de ene kant moet de opdrachtgever er zich meer van bewust zijn welke eisen hij stelt aan bijvoorbeeld materiaal en uitvoeringsperiode en of die met elkaar in conflict zijn. Aan de andere kant dient ook de aannemer zich vooraf meer bewust te worden waar hij ja tegen gaat zeggen bij zijn inschrijving voor het project, dat hij zo graag wil gaan uitvoeren.
Conclusies
Het sterkste milieuvoordeel van beton is zonder twijfel de zeer lange en onderhoudsarme levensduur. Juist ook voor beton in verhardingen moet daarom zeer kritisch worden beoordeeld of CO2-verlaging middels de 'kaasschaafmethode' wel verantwoord is. Zeker voor beton in weer en wind geldt meestal dat we voor een beperkte CO2-winst maar beter niet kunnen rommelen met de kwaliteit van beton.
Zowel opdrachtgever als opdrachtnemer dienen zich meer bewust te worden welke eisen met betrekking tot CO2-verlaging in beton haalbaar en realiseerbaar zijn in relatie tot de gewenste levensduur, maar ook met betrekking tot de randvoorwaarden voor de uitvoering.
Het is voor het milieu dus veel beter om de lange onderhoudsarme levensduur van beton te beschermen en te verduurzamen door bij het ontwerp van betonconstructies rekening te houden met toekomstige gebruikseisen en met hergebruik aan het einde van de levensduur.
September 2017
