Gastcollege Betontechnologie Zuyd Hogeschool MATE2-2021 PDF

Gastcollege Betontechnologie vak Materiaalkunde leerjaar 2 (MATE 2) Dr. ir. Gert van der Wegen SGS INTRON B.V. Indeling college 1. SGS INTRON 2. Inleiding 3. Grondstoffen 4. Productie 5. Cementhydratatie 6. Eigenschappen 7. Toepassingen 8. Ontwikkelingen/innovaties 9. Literatuurverwijzingen...

Gastcollege Betontechnologie vak Materiaalkunde leerjaar 2 (MATE 2) Dr. ir. Gert van der Wegen SGS INTRON B.V. Indeling college 1. SGS INTRON 2. Inleiding 3. Grondstoffen 4. Productie 5. Cementhydratatie 6. Eigenschappen 7. Toepassingen 8. Ontwikkelingen/innovaties 9. Literatuurverwijzingen SGS INTRON 2 SGS INTRON B.V. Deskundige en onafhankelijke dienstverlener op het gebied van bouwmaterialen en hun toepassingen Werkgebieden: Laboratorium Advies Certificatie Vooraanstaand in NL; internationaal top 10 50 jaar expertise; 130 medewerkers; Sittard + Culemborg Opdrachtgevers: gehele bouwkolom Sinds 2010 onderdeel van SGS (Construction Competence Center) Jaarlijks >10 stagiaires (MBO-HBO-WO) SGS INTRON 3 Inleiding ‘Beton’ heeft een historie van >2000 jaar Egyptenaren? Grieken: branden van kalksteen (CaCO3 → CaO + CO2) Romeinen: toevoeging van vulkanisch as, tras, baksteengruis (reactief SiO2) → hydraulisch bindmiddel: Pantheon in Rome, aquaducten,... In vergetelheid tot 12e eeuw: metselen met mengsel van kalk en tras (= gemalen vulkanisch gesteente uit Eifel (D)) 1824: octrooi op portlandcement (Aspdin; UK) 1843: 1e cementfabriek in UK (nabij Portland) 1924 ENCI, 1930 CEMIJ en 1964 ROBUR 1868: octrooi op gewapend beton (Monier; F) SGS INTRON 4 Inleiding (2) Beton is meest gebruikt bouwmateriaal (1,5 m3/j/persoon) Goedkoop, sterk, brandbestendig, duurzaam, eenvoudig te vormen, grondstoffen zijn overal op de wereld aanwezig,... SGS INTRON 5 Grondstoffen Cement: bindmiddel Fijn toeslagmateriaal 0-4 mm (zand) Grof toeslagmateriaal 4-32 mm (grind) korrelskelet Vulstoffen (poeder: 95 % hergebruikt (als funderingsmate- riaal in wegenbouw en toeslagmateriaal in beton) Secundaire materialen in beton Vliegas, bodemas, AEC-granulaten, staalslak,.... SGS INTRON 23 Circulaire economie/bouwen Van lineaire naar circulaire economie Circulair bouwen: Op gebouw niveau Op bouwdeel niveau Op materiaal niveau Ambitie: in 2030 50% en in 2050 100% circulair Betonakkoord (overheid en betonsector) SGS INTRON 24 Betonakkoord Betonakkoord (overheid en betonsector) CO2-reductie (t.o.v. 1990): In 2030: -30%, streven -49% (NL Klimaatakkoord) In 2050: CO2-neutraal Hergebruik betonpuin: In 2030: 100% hoogwaardig hergebruik van vrijkomende betonreststromen in nieuw beton (toeslagmaterialen, vulstoffen en bestanddeel van cement) Innovatieve betonmengsels: proeftuin Afsluitdijk SGS INTRON 25 Circulaire economie/bouwen Op bouwdeelniveau (bijv. circulair viaduct) SGS INTRON 26 Op materiaalniveau (recycling) Innovatieve recyclingstechnieken: Betonpuin schoon zand + grind en nieuw bindmiddel Mechanische methoden Thermische methoden Elektrische methoden Chemische methoden SGS INTRON 27 Op materiaalniveau (recycling) SmartCrusher (Smart Circular Products) SGS INTRON 28 Op materiaalniveau (recycling) SGS INTRON 29 Op materiaalniveau (recycling) C2CA (GBN + TU Delft) SGS INTRON 30 Op materiaalniveau (recycling) SGS INTRON 31 Op materiaalniveau (recycling) SGS INTRON 32 Milieuhygienische aspecten Besluit Bodemkwaliteit Uitloging (anorganische componenten) + samenstelling (organische componenten) LevensCyclusAnalyses Impact op milieu op basis van internationale norm Is onderdeel van Construction Products Regulation (CPR) CUR-tool Eenvoudige berekening milieu-impact van betonsamenstelling en –toepassing middels Excel SGS INTRON 33 Toepassingen Beton tref je aan in alle sectoren: grond-, wegen- en waterbouw (GWW) woning- en kantoorbouw (B&U) industrie, nutsbedrijven,... Van eenvoudige betonwaren (straatsteen) tot complexe structuren SGS INTRON 34 Voorbeelden innovaties Betonsoorten Zelfverdichtend beton Uitstekende vloei-eigenschappen zonder ontmenging Glad oppervlak met goede details Vloeistofdicht beton Bescherming bodem bij risicovolle processen: tankstations, garages, vloeren en calamiteitbakken industrie, vloeren op- en overslag,... (Ultra)hogesterktebeton 200 MPa (→ 500 MPa) MacroDefectFree cement bekleding pomphuizen e.d. SGS INTRON 35 Zwavelbeton Ontzwavelen ruwe olie elementair zwavel Ontwikkeling als bindmiddel in beton (Shell) Hoge sterkte (na enkele uren) en hoge chemische bestandheid SGS INTRON 36 Energiezuinig beton Gebruik van thermische massa (betonkernactivering) Phase change materials (ruimtevaart – wintersportkleding) Paraffine bolletjes: smelten – stollen (warmte) SGS INTRON 37 Zelfherstellend beton Self healing TU Delft Calciet vormende bacterien SGS INTRON 38 Lichtdoorlatend beton Hongaarse architect: Litracon 4% glasvezels in mortel SGS INTRON 39 Slim beton Nanotechnologie: microsensoren (RFID) Temperatuur, vocht, pH, chloride, alkalien,.. Onderhoud op maat (zelf diagnose) SGS INTRON 40 3D-printen van beton Contour Crafting University of Southern California, USA Concrete Printing Loughborough University, UK D-Shape Enrico Dini, Italy WinSun/Yingchuang Shanghai, China TotalKustom Andrey Rudenko, USA Emerging Objects Rael San Fratello, USA Mediated Matter MIT, USA WASP Italy TUe, Cybe, Bruil, … SGS INTRON 41 3D-geprint beton SGS INTRON 42 3D-geprint beton SGS INTRON 43 3D-geprint beton SGS INTRON 44 Project Milestone (Eindhoven) SGS INTRON 45 3D-printen van beton SGS INTRON 46 Referenties www.betonhuis.nl www.betonvereniging.nl www.stutech.nl Betonpocket 2020: https://betonhuis.nl/system/files/2019- 12/betonpocket-2020-website-lr2.pdf Properties of concrete, A.M. Neville Duurzaamheid en onderhoud van betonconstructies, CUR-rapport 172 SGS INTRON 47