Kun je met natuurlijke vezels ‘constructief veilig’ beton produceren? Australische onderzoekers deden een poging met hernieuwbare, natuurlijke vezel. Opnieuw een stap vooruit in een sector die veel CO2-uitstoot moet zien te beperken?
Bij de productie van cement is ontzettend veel energie nodig, zodat het uiteindelijke eindproduct - beton - als grote CO2-vervuiler te boek staat. Nu velen verwachten dat beton door een CO2-belasting of een CO2-budget nog vaker in het verdomhoekje terechtkomt, wordt op tal van plaatsen naar alternatieven gezocht.
Zo stuitten we op een nieuw onderzoek aan de Flinders University in het Australische Adelaide, waarover onder meer wordt bericht door het Institution of Mechanical Engineers. Samen met onderzoekers uit de Verenigde Staten en Turkije werd onderzocht wat de werking is van een bepaald type geopolymeer beton. De benaming ‘geopolymeer’ wordt wereldwijd gebruikt als alternatief bindmiddel voor cement. In dit geval ging het om afvalproducten uit de glas- en loodindustrie, wat in ieder geval een forse CO2-reductie geeft.
Ramee
De Australische studie richtte zich met name op het versterken van beton met natuurlijke en hernieuwbare vezels om zo de constructieve kwaliteit te verhogen. Het ging om natuurlijke vezels als ramee (Chinees linnen), sisal, jute en bamboe. Vooral ramee (in een hoeveelheid van slechts 1%) bleek een verbetering te geven van de trekkracht en de betonkrimp.
Volgens Marcel Vullings (expert bij TNO) wordt er op tal van plekken met vezels geëxperimenteerd, variërend van staal- en kunststofvezels tot glas- en basaltvezels en biobased vezels als vlas. “Deze worden toegepast als alternatieve wapening of in combinatie met traditionele wapening. Belangrijk is dat de constructieve eigenschappen overeenkomen met de werkelijke situatie. Zijn bijvoorbeeld alle vezels netjes verdeeld? Je loopt dan tegen regelgeving aan, waarbij je een nieuw betonproduct veilig moet kunnen toepassen door te voldoen aan rekenregels of specifieke testen. In dat tweede geval moeten partijen, waaronder het controlerend gezag, overeenstemming hebben over het gebruik van testen. Dat gaat vaak vrij moeizaam, omdat dit traject niet bij iedereen even bekend is.”
Rekenregels
“Het grote probleem”, vervolgt Vullings, “zijn vooral de beperkt beschikbare rekenregels. Er is nu in Nederland een richtlijn beschikbaar voor de toepassing van staalvezels en op het gebied van kunststofvezels zijn ook verschillende ontwikkelingen gaande. Een van de grotere uitdagingen is het productieproces, waarbij het van belang is dat de vezels netjes zijn verdeeld in het beton. Pas als vezels álle kanten uitwijzen, bereiken ze hun grootste effect op de sterkte en stijfheid van het beton.
Er zijn ook andere toepassingen van vezels in beton, bijvoorbeeld gericht op brandveiligheid. Hoge temperaturen laten de vezels smelten en geven water en lucht ruimte om te ontwijken zonder het beton te laten spatten.”
Normenstructuur
“Bij nieuwe ontwikkelingen zoals het gebruik van ramee vezels in constructief beton is het aspect duurzaamheid belangrijk. Daarbij is het de vraag hoe beton met vezels zich over vijftig jaar gedraagt en dat geldt voor alle nieuwe toepassingen. Om toch stappen in duurzaamheid te kunnen zetten, moet de hele normenstructuur anders worden ingericht. Naast de bestaande rekenregels moet er meer gereguleerde ruimte komen voor het gebruik van testen bij constructieve beschouwingen. Er zijn momenteel verschillende initiatieven, waarin verschillende partijen hieraan vorm geven. Constructeurs, leveranciers, bouwers, kennisinstituten, brancheverenigingen zitten aan tafel in normcommissies om hier een breed gedragen richting aan te geven”.
“Er heerst in de industrie”, vervolgt Vullings, “ook echt het besef dat er snel iets moeten veranderen. Het ei van Columbus hebben we echter nog niet gevonden. De hele betonsector, inclusief de cementindustrie, is bezig om de CO2-emissies van beton drastisch te verminderen. Al deze veranderingen passen nu nog niet in onze regelgeving, en wellicht zal dit ook nooit gebeuren. Daarom worden nu ook andere wegen bewandeld, zoals het gebruik van testen bij de realisatie van nieuwe betonconstructies op basis van CO2-reducerende maatregelen”, besluit Vullings.
Het zal dus nog wel geruime tijd duren, voordat innovaties als die uit Adelaide hun weg vinden naar Nederland.
Tekst: Ysbrand Visser
Beeld: Shutterstock