Duurzaamheid

In het LNEC (National Laboratory of Civil Engineering) in Portugal werd een studie ontwikkeld om de invloed van de gerecycleerde granulaten op de duurzaamheidseigenschappen te analyseren. De cementinhoud en het percentage gerecycleerde granulaten werden hierbij telkens veranderd. De resultaten zijn geanalyseerd om na te gaan of de vereiste weerstand tegen milieu-invloeden werd verkregen.

Het LNEC heeft hiervoor een analyse gedaan op de invloed van de cementhoeveelheid en het vervangingspercentage op de zuurstofdoor-dringbaarheid. Er werden drie cementhoeveelheden gehanteerd: 250 kg/m³ beton, 350 kg cement per m³ beton en 450 kg/m ³ beton. Voor elke cementhoeveelheid werden proefstukken vervaardigd met betonmengsel waarvan de grove fractie ofwel volledig uit natuurlijke granulaten, ofwel volledig uit gerecycleerde granulaten bestond. Voor de cementhoeveelheid van 350 kg werden daarenboven ook testen gedaan bij een vervanging van 0 %, 25

% en 50 %.

Doordringbaarheid van zuurstof

Voor deze proef werd gebruik gemaakt van cilindrische proefstukken met een diameter van 15 cm en een hoogte van 30 cm. Deze proefstukken werden gedurende 7 dagen bewaard in een verzadigde kamer, waarna ze werden verzaagd in 4 cilinders van 5 cm hoogte, die gedurende 3 dagen werden gedroogd in een geventileerde droogoven bij een temperatuur van 50°C.

De zuurstofdoordringbaarheid wordt voorgesteld als doordringbaarheid-coëfficiënt die verkregen wordt uit de gemeten stroom van zuurstof door het proefstuk bij verschillende druk. De resultaten zijn weergegeven in Figuur 43.

Figuur 43: Zuurstofdoordringbaarheid.

Zoals verwacht, vermindert de zuurstofdoordringbaarheid met de verhoging van de cementinhoud. In de mengsels met hoge cementinhoud (350 en 450 kg/m³) is het verschil tussen de mengsels met gerecycleerde en natuurlijke granulaten minder dan voor mengsels met een cementhoeveelheid van 250 kg/m³. Dit is het gevolg van de betere kwaliteit van de betonmatrix. Met de lage samenstellingen van de cementhoeveelheid wordt een poreuzere matrix verkregen die hogere doordringbaarheid bevordert en de participatie van de gerecycleerde granulaten impliceert, welke het hogere verschil tussen het beton met gerecycleerde en natuurlijke granulaten verklaren.

Als de resultaten van de mengsels met de gerecycleerde granulaten vergeleken worden met die met natuurlijke granulaten met een lagere cementhoeveelheid, kan gezegd worden dat om hetzelfde niveau van zuurstofdoordringbaarheid te bereiken bij een volledige vervanging van de grove natuurlijke granulaten door gerecycleerde granulaten, de cementhoeveelheid met ongeveer 100 kg/m³ moet worden verhoogd. Het verschil tussen de samenstellingen met 25 %, 50 % en 100 % vervanging van het grove granulaat is te verwaarlozen voor mengsels met een cementhoeveelheid van 350 kg/m³. Dit toont aan dat vanaf deze cementhoeveelheid de kwaliteit van de matrix vermindert als gevolg van de geringere kwaliteit van de granulaten.

De porositeit van het granulaat zorgt ervoor dat het granulaat als het ware gaat deel uitmaken van de matrix en zorgt ook voor een verlaging van de W/C-factor. Deze redenen geven aanleiding tot een betere kwaliteit van de

overgangszone tussen matrix en granulaat. Anderzijds zal de porositeit van het granulaat (dat een overschot aan water kan bevatten) de dichtheid van beton verbeteren en verhinderen dat de matrix zal drogen. De gerecycleerde granulaten zijn niet zo poreus als de lichtgewichtgranulaten en hun oppervlakte kan sommige microcracks hebben, te wijten aan de verwerking. Ook bestaat de mogelijkheid dat het water, dat aan het mengsel wordt toegevoegd, niet helemaal geabsorbeerd werd door de granulaten wat de interface en matrixkwaliteit doet dalen.

Capillaire absorptie

Voor deze proef werd gebruik gemaakt van cilindrische proefstukken met een diameter van 15 cm en een hoogte van 30 cm. Deze proefstukken werden gedurende 7 dagen bewaard in een verzadigde kamer, waarna ze werden verzaagd in 4 cilinders 5 cm hoogte, die gedurende 3 dagen werden gedroogd in een geventileerde oven bij een temperatuur van 50°C.

Figuur 44 toont de evolutie van waterabsorptie met de vierkantswortel van de testtijd. De test werd uitgevoerd tot 72 uren.

Figuur 44: Waterabsorptie op verschillende

leeftijden.- Figuur 45: Absorptiecoëfficiënt voor

verschillende betonmengsels.

Het is mogelijk om de resultaten in drie groepen op te delen: hoger absorberend beton (REC 250); minder absorberend beton (REF 350 en REF 450); en een middengroep met de resterende betonsamenstellingen.

Figuur 45 stelt de gemiddelde absorptiecoëfficiënten van de verschillende betonsamenstellingen voor. Deze coëfficiënt is de graad van capillaire absorptie tussen het begin van het testen en zijn waarde na 24 uur testtijd. Hier kunnen bijna dezelfde opmerkingen vermeld worden die voor zuurstofdoordring-baarheid werden gemaakt.

Het gelijkaardige gedrag van capillaire absorptie voor mengsels met 350 kg/m³ en 450 kg/m³ kan aan verschillende vochtigheidsvoorwaarden toe te schrijven zijn. Testen op gelijkaardige betonmengsels (Figuur 45), maar gebruik makend van cement CEM II-A/L 42,5R, toonde een tendens zoals voorgesteld in Figuur 46.

De aanwezigheid van gerecycleerde granulaten veroorzaakt een efficiënte capillaire absorptie, maar de matrixkwaliteit blijft voor de capillaire absorptie de belangrijkste factor. Dit kan aangetoond worden door het minder belangrijke effect van verschillende vervangingspercentages van grove granulaten bij de capillaire absorptie, zoals we kunnen waarnemen bij alle drie REC 350 mengsels en door de benadering van de resultaten wanneer de cementhoeveelheid stijgt (Figuur 46).

Figuur 46: Absorptiecoëfficiënt voor verschillende betonsamenstellingen met cement CEM II-A/L45.5R.

Figuur 47 toont de schematische preferentiële waterweg in controlebeton met natuurlijke granulaten. Figuur 48 toont de preferentiële waterweg in beton met gerecycleerde granulaten. Duidelijk is te zien dat deze verschillende waterwegen tussen en door het gerecycleerde granulaat een aaneensluitend netwerk vormen. Dit geeft aanleiding tot een hogere porositeit en een lagere mechanische weerstand.

Figuur 47: Preferentiële waterwegen in

controlebeton. Figuur 48: Preferentiële waterwegen in

gerecycleerd beton.

Open poreusheid

Voor deze proef werd gebruik gemaakt van cilindrische proefstukken met een diameter van 15 cm en een hoogte van 30 cm. Deze proefstukken werden gedurende 7 dagen bewaard in een verzadigde kamer, waarna ze werden verzaagd in 4 cilinders 5 cm hoogte, die gedurende 3 dagen werden gedroogd in een geventileerde oven bij een temperatuur van 50°C.

De open poreusheid, voorgesteld in Figuur 49, wordt bepaald door het beton totaal te drogen na een onderdompeling in water gedurende 24 uren.

Figuur 49: Open poreusheid voor verschillende betonmengsels.

Aangezien de proefstukken volledig uitgedroogd zijn, is het duidelijk dat de samenstelling met gerecycleerde granulaten een hogere poreusheid voorstelt.

De hoeveelheid gerecycleerde granulaten is de bepalende parameter voor deze eigenschap: de verschillende mengsels die hetzelfde volume aan grove granulaten hebben, leiden tot gelijkaardige resultaten. Verder stijgt de poreusheid van REC 350 mengsels met de gerecycleerde granulaathoeveelheid.

Het verschil van open poreusheid tussen gerecycleerde granulatenmengsels en natuurlijke granulaten ligt dicht bij de verklaring van de waterabsorptie voor granulaten op verschillende mengselsamenstellingen.

Bestendigheid tegen chloriden

Voor deze proef werd gebruik gemaakt van cilindrische proefstukken met een diameter van 10 cm en een hoogte van 20 cm, die getest werden met de CTH-methode. Figuur 50 toont de coëfficiënten van de chloridenverspreiding, die uit het gemiddelde van twee proefstukken voortvloeien. Het was niet mogelijk om de toegangsweerstand van de chloriden in het beton met een cementinhoud van 250 kg/m³ te bepalen aangezien hun geleidingsvermogen te hoog was.

Figuur 50: Chloriden verspreidingscoëfficiënt voor verschillende betonsamenstellingen.

De hogere waarde van opname van chloriden bij 350 kg/m³ mengsels met verschillende granulaten, vindt zijn oorsprong in een minder dichte granulatenmatrix die de poreusheid van de recycleerde granulaten toelaat om aan het transportproces van chloridenmigratie deel te nemen. Het kleine verschil tussen REF 450 en REC 450 toont aan dat de invloed van betonspecie-kwaliteit hoger is dan de granulaten poreusheid.

Volgens de richtlijnen die, door Tang Luping, voor de coëfficiënt van de chloridenverspreiding worden gegeven, zijn de mengsels met een cementinhoud van 350 kg/m³ niet geschikt voor agressief milieu terwijl anderen gematigde weerstand tegen chloridentoegang voorstellen.