IV.1.1 Kalksteenslag
Kalksteen is een gesteente van sedimentaire oorsprong. De groeven in België bevinden zich in het Doornikse, andere in de valleistreken van de Maas en haar bijrivieren. De Doornikse kalksteen is mineralogisch hoofdzakelijk samengesteld uit zeer kleine calcietkorrels (CaCO3) van ongeveer 1 à 2 honderdste mm. De korrels zijn omhuld en doordrongen door een crypto-kristalijne stof, gekleurd door limonite en uiterst fijne koolstofachtige deeltjes.
Een belangrijke eigenschap van kalksteenslag is dat het onmiddellijk reageert als het in contact komt met HCl, op deze manier hebben we dan ook aangetoond dat we wel degelijk met kalsteenslag te maken hadden.
De steenslag die gebruikt werd bij het vervaardigen van het beton is kalksteenslag 8/20.
Foto 5: Kalksteenslag 8/20.
IV.1.2 Betonpuin
Voor dit eindwerk werden verschillende betonpuinsoorten gebruikt, afkomstig van verschillende breekinstallaties. Het gebruikte kaliber van deze betonpuingranulaten is eveneens 8/20, zoals het kalksteenslag, omdat er bij de betonmengsels telkens 40 % van de kalksteenslag werd vervangen door het desbetreffende betonpuin.
Foto 6: Opstelling voor uitzeven van de fractie 8/20.
Aangezien dit kaliber in de praktijk nog niet toegepast wordt op betonpuingranulaten hebben we de betonpuingranulaten met kaliber 0/20 of 0/32 zelf door een zeef van 7 mm en eventueel één van 20 mm gehaald om het juiste kaliber te bekomen.
Betonpuin Lummen
Dit betonpuingranulaat is afkomstig van een eigen breeklocatie van Carmans Wegenbouw nv, waar het werd vervaardigd met een percussiebreker, nl. SBM WAGENER 1211. Van het kaliber 0/20 werd het kaliber 8/20 gemaakt, waarmee de testen zijn uitgevoerd.
Foto 7: Betonpuingranulaat Lummen 8/20.
Betonpuin Burcht
Dit betonpuingranulaat is afkomstig van de site Heymans Infra nv waar het werd vervaardigd met een percussiebreker van de firma Jamorec bvba, nl.
Kleemann-Reiner SHB 12/100, dit is een percutiebreker. Van het kaliber 0/20 werd het kaliber 8/20 gemaakt, waarop de testen zijn uitgevoerd.
Foto 8: Betonpuingranulaat Burcht 8/20.
Betonpuin Rumst
Dit betonpuingranulaat is afkomstig van een eigen breeklocatie van Soraf bvba waar het werd vervaardigd met een percussiebreker, nl. Kleemann-Reiner Mobirex MRB 122 Z. Van het kaliber 0/32 werd het kaliber 8/20 gemaakt, waarop de testen zijn uitgevoerd.
Foto 9: Betonpuingranulaat Rumst 8/20.
Betonpuin Tubize
Dit betonpuingranulaat is afkomstig van de site Wegebo nv waar het werd vervaardigd met een percussiebreker van de firma Croes bvba, nl. Nordberg LT 1315. Van het kaliber 0/20 werd het kaliber 8/20 gemaakt, waarop de testen zijn uitgevoerd.
Foto 10: Betonpuingranulaat Zaventem 8/20.
Betonpuin Zaventem
Dit betonpuingranulaat is afkomstig van de werf BIAC waar het werd vervaardigd met een kakenbreker van DC Grondwerken nv, nl. Pegson Premiertrack Crushing Plant 1100 x 650 breker. Van het kaliber 0/20 werd het kaliber 8/20 gemaakt, waarop de testen zijn uitgevoerd.
Foto 11: Betonpuingranulaat Zaventem 8/20.
IV.1.3 Zand
Natuurzand is een steenachtig granulaat ontstaan door natuurlijke desintegratie van gesteenten en bestaande uit korrels die meestal afmetingen hebben kleiner dan 2 mm. Bij zekere zandsoorten gaan de afmetingen tot 5 mm. Het zand dat in België voor beton gebruikt wordt is meestal rivierzand hoewel ook sommige soorten groefzand geschikt zijn voor beton.
In dit eindwerk werd gebruik gemaakt van zand 0/5.
Foto 12: Zand 0/5.
IV.1.4 Cement
Het gebruikte cement is een CEM III/A 42.5 LA. Dit is een hoogovencement met een laag alkaligehalte. Hoogovencementen zijn trager bij de verharding dan portlandcementen, het verschil in sterkte vermindert geleidelijk in de tijd en uiteindelijk heeft het beton met hoogovencement minstens dezelfde sterkte als dit met portlandcement. Het laag alkaligehalte wordt gekozen omwille van de alkali-silicareactie. Dit is een scheikundige reactie die optreedt tussen de granulaten en de alkaliën die in het beton aanwezig zijn of door uitwendige agentia aangebracht worden. De korrel wordt langzaam afgebroken en omgezet tot een alkali-silica-gel. Deze gel kan door het opnemen van water zwellen, waardoor inwendige druk ontstaat in het beton, die na verloop van één of meerdere jaren, het optreden van scheuren in alle richtingen kan veroorzaken.
De alkali-silicareactie verloopt als volgt:
eerst reageren alkaliën met water tot alkalihydroxide:
Na2O + H2O Æ 2NaOH.
Daarna reageert het reactief silica met deze alkalihydroxide tot alkali-silicaathydraat dat zeer veel water aan zich kan binden:
SiO2.n H2O + 2 NaOH Æ Na2SiO3(n+1) H2O.
De reactie verloopt uiterst langzaam en de eerste schade wordt pas na jaren zichtbaar. Uiterlijk kenmerkt de schade zich door een scheurpatroon.
De alkali-silicareactie treedt op als tegelijkertijd aan volgende drie voorwaarden voldaan wordt. Deze voorwaarden zijn:
- Een vochtige omgeving, het beton moet voortdurend of periodiek blootgesteld worden aan vochtigheid. Water afkomstig van regen, zee of de grond, belangrijke condensatie of hoge luchtvochtigheid. De invloed van de vochtigheid neemt nog toe als ze alkaliën van buitenaf aanbrengt uit zeewater, alkalische zoutoplossingen afkomstig van dooizouten en industriële alkalische zoutoplossingen.
- De aanwezigheid van granulaten die gevoelig zijn voor alkaliën. Als potentieel reactief worden de silexkorrels, stollingsgesteenten, kiezelrijk
en kleihoudende kalksteen beschouwd. Als inerte granulaten worden de zuivere kalksteen, zuiver dolomiet en grofkorrelige kwartsieten en zandstenen beschouwd. Aangezien bij de betonpuingranulaten de effectieve oorsprong van de granulaten niet gekend is, wordt er rekening mee gehouden dat de granulaten alkaligevoelig kunnen zijn.
- Een hoog gehalte aan alkaliën in het beton. Deze alkaliën zijn voornamelijk afkomstig van het cement maar kunnen ook afkomstig zijn van hulpmiddelen toegevoegd aan het beton of afkomstig van buitenaf zoals van zeewater en dooizouten.
Aangezien in de praktijk aan deze drie voorwaarden voldaan kan zijn, wordt gebruik gemaakt van een cement met een laag alkaligehalte om de alkaligranulaatreactie zoveel mogelijk te vermijden.
IV.1.5 Water
De kwaliteit van het aanmaakwater is belangrijk voor de uiteindelijke kwaliteit van het ermee vervaardigde beton. Onzuiverheden in het aanmaakwater kunnen de binding en de verharding beïnvloeden, eventueel scheikundig reageren met de overige betoncomponenten of corrosie van de wapening veroorzaken.
Organische materialen en een te hoog gehalte aan alkaliën zijn af te raden in het aanmaakwater omwille van de alkaligranulaatreacties. Een hoog zoutgehalte (bijv. zeewater 3,5 %) geeft aanleiding tot sterkteverlies van ongeveer 15 % ten opzichte van zuiver water. Tevens is er corrosiegevaar voor de wapening. De aanwezigheid van suiker in het water vernietigt onmiddellijk de binding en sterkteontwikkeling.
Aanmaakwater voor beton moet drinkbaar water zijn. Drinkbaar water bevat meestal minder dan 1000ppm vaste stoffen. Voor het vervaardigen van beton werd leidingwater gebruikt.