Hulpstoffen voor beton : recente ontwikkelingen 2005/02.01

De recente ontwikkelingen op het vlak van de hulpstoffen hebben nieuwe toepassingsmogelijkheden voor beton geopend. Deze bieden immers tal van voordelen. Om te komen tot een verbetering van de betonprestaties, dient men echter ook de neveneffecten van de gebruikte producten te kennen.

Superplastificeerders

Dankzij superplastificeerders kan men de verwerkbaarheid van het beton verbeteren zonder toevoeging van water (nefast voor de druksterkte en de duurzaamheid), het watergehalte beperken zonder de verwerkbaarheid te wijzigen of beide effecten combineren.

Superplastificeerders worden gebruikt om het beton over grote afstanden te verpompen.
Na de superplastificeerders van de eerste generatie, waaronder lignosulfonaten, en van de tweede generatie, bestaande uit melamine- of naftaleensulfonaten, verscheen er een nieuwe generatie producten op de markt : polycarboxylaatethers (PCE). Deze PCE verschillen niet enkel op chemisch vlak van de vorige generaties, maar hebben ook een andere werking : ze brengen het cement in dispersie door sterische hindering tussen de deeltjes, in plaats van door elektrostatische repulsie.

De opkomst van de PCE was essentieel voor de ontwikkeling van zelfverdichtend beton. Dit betontype laat toe innovatieve bouwmethoden aan te wenden en oude constructies te herstellen, waarvan de geometrische complexiteit en de moeilijke toegankelijkheid vroeger het gebruik van beton zouden verhinderd hebben. Zelfverdichtend beton kan over lange afstanden vloeien, zodat het mogelijk is moeilijk bereikbare of nauwelijks toegankelijke holten te vullen. Het wordt gestort zonder trilling, wat toelaat complexe vormen met een grote wapeningshoeveelheid uit te voeren. Het vereist echter ook een geschikte afwerking en nabehandeling.

Chloorvrije bindings- en / of verhardingsversnellers

De binding van beton vertraagt naarmate de temperatuur daalt. Met bindings- en/of verhardingsversnellers is het mogelijk de hydratatiesnelheid van de mortels en het beton te verhogen, wat vooral nodig is wanneer gestort wordt bij koud weer. Versnellers bieden eveneens het voordeel de ontkistingstijd te verkorten.

De versneller die in ons land het vaakst gebruikt wordt, is calciumchloride. Door het verschijnen van de nieuwe norm voor beton (NBN EN 206-1) zullen de gewoonten echter moeten wijzigen. Omdat chloriden aanleiding kunnen geven tot corrosieproblemen, verbiedt deze norm voortaan het gebruik van calciumchloride in gewapend en voorgespannen beton, evenals in beton dat metalen elementen bevat.

Er bestaan tegenwoordig ook chloorvrije bindings- en verhardingsversnellers. De literatuur vermeldt :
  • calcium- en natriumnitriet
  • mengsels van calciumnitraat en natriumthiocyanaat
  • triëthanolamine (TEA)
  • calciumformiaat
  • alkalis zoals NaOH en de natriumcarbonaat-, aluminaat- en silicaatzouten. Bij gebruik in een beton dat mogelijk reactieve granulaten bevat, kunnen ze leiden tot de ontwikkeling van een alkali-granulaatreactie.

Corrosieremmers

Calcium- en natriumnitriet zorgen niet enkel voor een snellere binding, maar worden ook al geruime tijd gebruikt als corrosieremmers in beton. Deze producten kennen vooral in de VSA en Japan een groot succes en hebben er hun doeltreffendheid bewezen. Nitrieten oefenen een 'passiverende' invloed uit op de wapening door het ijzer te oxideren. Omdat er twijfels bestaan over de toxiciteit van deze producten worden ze in Europa zelden aangewend.

Onlangs zijn er ook een aantal nieuwe remmers (organische verbindingen) op de markt verschenen. Hun werking berust op een adsorptie aan het metaaloppervlak, wat leidt tot het ontstaan van een organische film op het staal. Deze film zou een barrière vormen tegen de chemische en elektrochemische aantasting van de wapening. De doeltreffendheid van deze producten werd onderzocht in het WTCB.

Krimpreducerende stoffen

De werking van krimpreducerende stoffen is gebaseerd op het principe van de beperking van de oppervlaktespanning. Het is dus volledig anders dan dat van krimpcompenserende hulpstoffen, die een uitzetting van de cementpasta teweegbrengen.

Het WTCB onderzocht in samenwerking met het CRIC zes gecommercialiseerde krimpreducerende stoffen. Metingen van de contacthoek van oplossingen, onttrokken uit cementpasta's die krimpreducerende stoffen bevatten, hebben aangetoond dat deze de oppervlaktespanning van het in het cement aanwezige water verminderen. De beproefde producten kunnen de uitdrogingskrimp en de chemische krimp beperken tot 65 % na 28 dagen.

In het kader van een ander WTCB-onderzoek werd de autogene krimp van hogesterktebeton gemeten. Hieruit bleek dat de toevoeging van een krimpreducerende stof na zes dagen aanleiding geeft tot een vermindering van de autogene krimp met 40 %.

Bepaalde neveneffecten van deze krimpreducerende stoffen kwamen eveneens aan het licht (toename van de verwerkbaarheid, van het luchtgehalte en de bindingstijd, daling van de druksterkte).




(*) Technologische Adviseerdienst 'Toepassing van speciale betonsoorten', gesubsidieerd door het IWT in het Vlaamse Gewest en door de DGTRE in het Waalse Gewest.
  • V. Dieryck, ir., technologisch adviseur (*)
    adjunct-laboratoriumhoofd, laboratorium 'Betontechnologie', WTCB
  • J. Desmyter, ir., technologisch adviseur (*)
    afdelingshoofd, afdeling 'Technologie en Milieu', WTCB
  • C. Bleiman, dr. ir., directeur van het CRIC