weglaten van de grove granulaten en het gebruik van fijn zand met een maximale korrelgrootte

Transcriptie

1 De betonwereld staat niet stil. Ze wordt de laatste jaren als het ware voortgestuwd door de snelle hulpstoffenevolutie, met sterk variërende samenstellingen en prestaties tot gevolg. De huidige betontechnologie maakt het niet enkel mogelijk om beton op maat van de toepassing te ontwerpen, maar ook om beton voor te stellen voor andere, nieuwe toepassingsdomeinen. Het gebruik van ultrahogesterktebeton (UHSB) kan in deze context tal van perspectieven openen. Dit materiaal laat immers toe slankere elementen te vervaardigen met aantrekkelijke esthetische kwaliteiten.? N. Cauberg, ir., technologisch adviseur ( ), onderzoeker, laboratorium Structuren, WTCB J. Piérard, ir., technologisch adviseur ( ), onderzoeker, laboratorium Betontechnologie, WTCB J. Wastiels, prof. dr. ir., MEMC (Mechanica van Materialen en Constructies), VUB Om een beter inzicht te verkrijgen in de karakteristieken, de mogelijke toepassingen en de optimalisering van deze veelbelovende technologie wordt binnen het WTCB een verkennend onderzoek uitgevoerd, in samenwerking met de Vrije Universiteit Brussel (VUB). In dit artikel zetten we de voorlopige resultaten ervan even op een rijtje. Ultrahogesterktebeton : algemene principes Zoals zijn naam reeds doet vermoeden, wordt er bij een ultrahogesterktebeton in eerste instantie gestreefd naar een verbetering van de mechanische karakteristieken, met het oog op de vervaardiging van een beton met een druksterkte gaande van 50 tot 800 N/mm. Hiertoe werden in het verleden al verschillende onderzoeken gevoerd, die onder meer geleid hebben tot de ontwikkeling van poederreactief beton of reactive powder concrete (RPC), dat in principe beschouwd kan worden als een microbeton. Dit concept werd in de jaren 90 vooral in Frankrijk en Canada verder ontwikkeld [4]. Bij dit proces stonden de volgende principes centraal : de verbetering van de homogeniteit door het Ultrahogesterktebeton : een veelbelovende weglaten van de grove granulaten en het gebruik van fijn zand met een maximale korrelgrootte van ± 00 µm de verbetering van de compactheid door de optimalisering van het korrelmengsel. De korrels kunnen opgebouwd zijn uit fijn kwartszand, cement, gemalen kwarts, ultrafijne deeltjes (bv. silica fume), de vermindering van de waterhoeveelheid dankzij het gebruik van grote hoeveelheden superplastificeerder van de derde generatie. De toepassing van deze drie principes levert een matrix met zeer hoge mechanische prestaties en een opmerkelijke duurzaamheid op, waarvan de ductiliteit echter geen verbeteringen vertoont ten opzichte van een traditioneel beton (zuiver fragiel gedrag). De vereiste ductiliteit kan bekomen worden door de toevoeging van metalen microvezels, hetgeen tegelijkertijd kan zorgen voor een betere treksterkte. De uitvoering van een thermische behandeling kan bovendien leiden tot een versnelling van de hydratatie, een verbetering van de duurzaamheid (omwille van de hogere densiteit), een bevordering van de maatvastheid en een optimalisering van de mechanische eigenschappen. We willen er tevens op wijzen dat een poederreactief beton zich op het vlak van vloeibaarheid doorgaans gedraagt als een hoogvloeibaar beton en dus gemakkelijk verwerkbaar is. Een aantal grote bedrijven en onderzoekscentra vertaalden deze principes in de praktijk door zelf UHSB-samenstellingen te ontwikkelen : bekend zijn onder meer de gepatenteerde materialen Ductal en Ceracem, gekenmerkt door een vezelversterking en een thermische behandeling. Deze Franse initiatieven zijn het resultaat van een samenwerking tussen een hulpstoffenfabrikant en een grote aannemer. De betrokken materialen worden soms door middel van waterdamp gedurende 48 uur opgewarmd tot 90 C om ( ) Technologische Dienstverlening Prestatiegerichte betonsoorten, gesubsidieerd door het IWT (Instituut voor de aanmoediging van Innovatie door Wetenschap en Technologie in Vlaanderen). ( ) Technologische Dienstverlening Mise en œuvre des bétons spéciaux, gesubsidieerd door de DGTRE (Direction Générale des Technologies, de la Recherche et de l énergie). technologie een zeer hoge druksterkte te bekomen. Door de afwezigheid van een passieve wapening (of de vermindering ervan) en de fijnheid van het materiaal wordt het gemakkelijker om de bekistingen te vullen een ander Frans initiatief is het zogenoemde MSFRC (multi-scale fibre-reinforced concrete), dat ontwikkeld werd door het LCPC (Laboratoire Central des Ponts et Chaussées). In dit geval wordt een mengsel met staalvezels van verschillende lengte gebruikt om te komen tot optimale eigenschappen een eerdere Deense ontwikkeling is het gebruik van UHSB in combinatie met grote hoeveelheden traditionele wapening (staven, netten en/of draden), gekend onder de naam compact reinforced concrete (CRC). Bij de aanmaak ervan maakt men doorgaans gebruik van bauxietgranulaten. Als gevolg van de ontwikkeling van deze nieuwe samenstellingen werden er verschillende projecten uitgevoerd om het grote potentieel van UHSB te illustreren, en dit zowel op het gebied van architectuur, structuur als ontwerp. Een groot aantal van deze tot de verbeelding sprekende voorbeelden zijn onder andere terug te vinden in Frankrijk, Duitsland en Azië : de voetgangersbrug in het Canadese Sherbrooke (997). Dit is de eerste toepassing waarbij UHSB gebruikt werd de meer dan 000 balken (in Ceracem en Ductal ) voor de koeltoren van een elektriciteitscentrale in het Franse Cattenom ( ) de brug bij het Franse Bourg-lès-Valence : dit is de eerste brug in UHSB, met 5 prefabbalken, die in situ geassembleerd werden met gestort beton (000-00) de voetgangersbrug (in Ductal ) in het Japanse Sakata Miraï, met een spanwijdte van 50 m (00) het afdak (dunne schaalconstructie) van het tolgebouw bij het viaduct van het Franse Millau (zie afbeelding, p. ) met een heliocoïdale vorm, een lengte van 98 m en een breedte van 8 m, gerealiseerd met 53 elementen in Ceracem (004) de voetgangersbrug over de Fulda in het Duitse Kassel met een spanwijdte van 50 m ( ). WTCB-Dossiers Nr. 4/006 Katern nr. 5 pagina

2 Afb. Tolgebouw bij het viaduct van Millau, waarvan de gigantische dakconstructie werd uitgevoerd in Ceracem. Het potentieel van UHSB Ondanks het feit dat de meeste UHSB-projecten totnogtoe in de prefabricage te vinden waren, werd aangetoond dat ook stortklaar UHSB (of een combinatie van beide) tot de mogelijkheden behoort. Dit betontype laat de sector toe om steeds slankere elementen te vervaardigen, zodat deze weldra de concurrentie zal kunnen aangaan met de metaal-, plastic- en tentconstructeurs. Als voorbeelden kunnen onder meer gevel- en dakelementen, breedplaten, kolommen, rioleringsbuizen, aangehaald worden. Bepaalde architecten die momenteel nog opteren voor tentstructuren omwille van hun esthetische kwaliteiten, zouden op termijn kunnen omschakelen op UHSB, dat aldus een nieuw marksegment voor beton zou kunnen openen, met een belangrijk groeipotentieel. Door zijn uitzonderlijke mechanische karakteristieken biedt UHSB ook mogelijkheden voor nieuwe toepassingen en bouwmethoden. Een ervan is de assemblage van geprefabriceerde betonelementen op de bouwplaats door verbouting of verlijming. Een andere interessante en innovatieve toepassing is geïllustreerd in afbeelding, die de vernieuwing van het houten brugdek van de Kaagbrug in Nederland door middel van grote, maar zeer dunne UHSB-platen (45 mm dik, 7,5 m lang en maximaal,95 m breed) voorstelt. De vroegere houten balken (5 mm dik) waren aan vervanging toe en verschillende pistes werden onderzocht. De oplossing met UHSB haalde het van de alternatieven, en dit zowel op het vlak van de kostprijs, de onderhoudskosten als de duurzaamheid. Ook de duur van de werken was minimaal. Uit de analyse van de kostprijs op lange termijn is bovendien gebleken dat de hogere beginkostprijs tenietgedaan wordt door de lagere onderhoudskosten : de UHSB-platen hebben namelijk een levensduur van 50 jaar, terwijl de houten wegbedekking om de 7,5 jaar een beschermlaag moest krijgen en om de 5 jaar volledig vervangen moest worden. richtlijnen inzake ontwerp en uitvoering werden reeds een aantal initiatieven genomen. Aan de hand van een reeks demonstratieprojecten en onderzoeken werden in Frankrijk door de Association Française de Génie Civil enkele voorlopige aanbevelingen voor vezelversterkt ultrahogesterktebeton geformuleerd []. De rekenregels uit de Eurocodes zijn immers niet van toepassing op dit type beton. 3 Het WTCB-onderzoek in samenwerking met de VUB Het WTCB wil samen met de VUB aantonen dat UHSB ook voor de Belgische beton- en bouwmarkt heel wat opportuniteiten te bieden heeft. Dankzij dit materiaal is de betonverwerkende industrie immers beter gewapend om de concurrentiestrijd met andere sectoren aan te gaan, vermits het toelaat dunnere en slankere elementen te vervaardigen met uitermate aantrekkelijke esthetische kwaliteiten. Door het te combineren met andere betonsoorten (hetzij traditioneel beton, hogesterktebeton of zelfverdichtend beton) kunnen bovendien nieuwe mogelijkheden ontstaan voor het duurzame en geoptimaliseerde ontwerp van structuren. Afbeelding 3 toont een mooi en illustratief voorbeeld van een kleine, geassembleerde prefabconstructie uit UHSB. De UHSB-technologie is op dit ogenblik echter nog niet beschikbaar in het gemiddelde Belgische bouwbedrijf, tenzij via kant-en-klare zakmengsels met de bijhorende aanbevelin- Afb. Toepassing van dunne UHSBplaten ter vervanging van een brugdek met een houten bekleding. Foto : Nicolas Janberg, Structurae Foto : Contec Aps gen van de fabrikant. Om tot een werkelijke doorbraak te komen, lijkt een beter inzicht in de mengselsamenstelling en de betonkarakteristieken noodzakelijk. Deze kennis vormt immers de grondslag voor de verdere aanpassing en toepassing van de technologie. Dit verkennende WTCB-project heeft dan ook de volgende concrete doelstellingen voor ogen : het opbouwen van kennis omtrent dit betontype het aanpassen van de theoretische samenstellingen uit de literatuur naar samenstellingen die bruikbaar zijn in de praktijk het aftasten van de toepassingsmogelijkheden via enkele voorbeeldprojecten het evalueren van het gedrag op jonge leeftijd : krimp en scheurvorming het initiëren van innovatie op het vlak van UHSB, hetzij via toepassingen op de bouwplaats of bij de prefabricage, hetzij door een combinatie van beide. Op langere termijn zal ook de duurzaamheidsproblematiek (bv. brandweerstand, alkaliniteit, bestandheid tegen chemische aantasting, ) onderzocht worden. Aan de hand van de lokaal beschikbare grondstoffen en de courante productie- en uitvoeringstechnieken werden een aantal typische UHSB-samenstellingen ontwikkeld. Wat hun sterkte betreft, zijn deze gesitueerd in het gebied van 5 tot 50 N/mm en van 50 tot 00 N/mm. Om de toepasbaarheid niet te beperken, werden geen ingewikkelde nabehandelingsmethoden toegepast. Het is bekend dat het gebruik van warmte (in sommige gevallen tot 80 C) en druk tijdens het verhardingsproces tot uitzonderlijke resultaten kan leiden : zo werden er reeds druksterkten van meer dan 350 N/mm opgetekend. Zonder deze technieken zou op termijn een sterkte van om en bij de 50 N/mm haalbaar moeten zijn. Verder zullen tijdens dit project een aantal UHSB-toepassingen uitgewerkt worden, die Afb. 3 De Zonnestraal te Hilversum : voorbeeld van een geprefabriceerde constructie uit architectonisch UHSB. Het is dan ook niet verwonderlijk dat deze nieuwe materiaalsoort steeds vaker bestudeerd wordt, met aandacht voor het structurele gedrag, de duurzaamheid, de optimalisatie van de samenstelling, de nabehandeling en de mengprocedure. Ook op het gebied van de WTCB-Dossiers Nr. 4/006 Katern nr. 5 pagina

3 zowel op technologisch, structureel als economisch vlak relevant zouden kunnen zijn voor de Belgsiche markt. Het doel bestaat erin aan te tonen dat het gebruik van UHSB ook in ons land haalbaar is, zij het dan in minder spectaculaire toepassingen, dan beschreven in de literatuur. In de loop van het onderzoek zal de aandacht vooral toegespitst worden op de combinatie van geprefabriceerd UHSB en stortklaar beton (al dan niet met ultrahoge sterkte) en op het potentieel van UHSB als herstellings- of beschermingsmateriaal. 4 Samenstellingen en theoretische modellen Tijdens het project werden twee benaderingen beschouwd, met twee verschillende betonsamenstellingen tot gevolg. Bij de eerste benadering werd voortgebouwd op de modellen voor hogesterktebeton, terwijl voor de tweede benadering gesteund werd op de aanbevelingen voor poederreactieve betonsoorten. In het eerste geval werd het solid suspension - model van De Larrard [] gebruikt : hierbij wordt het granulaire skelet geoptimaliseerd om een uiterst dichte pakking te bekomen. Deze aanpak impliceert dat men veronderstelt dat de sterkte van het beton nog voor een groot deel voortkomt uit de druksterkte van de granulaten. De hoeveelheid cement en de totale hoeveelheid poeder blijven bijgevolg enigszins beperkt ten opzichte van de poederreactieve aanpak. Deze werkwijze heeft als voordeel dat de krimp vergelijkbaar blijft met deze van een hogesterktebeton. Het nadeel is echter dat de maximale druksterkte beperkt wordt tot zo n 50 N/mm, en dat ook de mogelijkheid om grote hoeveelheden (staal)vezels te verwerken in het gedrang komt (omwille van de relatief hoge korreldiameter D max van 8 mm). In afbeelding 4 wordt dit model geïllustreerd voor een binair mengsel ( type zand en type grind). De optimale pakking is afhankelijk van de verhouding tussen de kleine en de grote korrels :, waarbij i = D van de korrelverdeling van 50 granulaat i (*). Naarmate de verhouding kleiner is, zal de pakkingsdichtheid hoger zijn. In het tweede geval werden de hiervoor vermelde principes voor poederreactieve betonsoorten gevolgd. Dit komt neer op een sterke verhoging van de totale poederhoeveelheid en een drastische verlaging van de maximale korreldiameter (tot enkele millimeters), waardoor men in feite een mortel bekomt. Hierbij wordt gebruik gemaakt van zeer reactieve poeders (cement, silica fume, metakaolien, vliegassen, ) en inerte vulstoffen (zoals kwartspoeder). Zonder speciale nabehandelingen kan met dergelijke samenstellingen een druksterkte van zo n 00 N/mm bekomen worden. Met (*) De waarde D 50 van een korrelverdeling is een maat voor de grofheid van het granulaat. Deze geeft de diameter aan waaronder 50 % van de korrels van het materiaal vallen. Indien D 50 = mm, zullen met andere woorden 50 % van de korrels kleiner zijn dan mm. aangepaste nabehandelingen ligt het potentieel veel hoger. Een analytische benadering van dit tweede geval blijkt moeilijk. De sterkte van het beton kan hier voornamelijk toegeschreven worden aan de zeer dichte cementmatrix. Om deze dichtheid te optimaliseren, met het oog op het bekomen van een minimale porositeit, zou men moeten kiezen voor grondstoffen die elkaar perfect aanvullen wat korrelverdeling betreft, en dit tot op de fijnste fractie (micron en submicron). Om de meest geschikte verhoudingen tussen de grondstoffen te voorspellen, zou men kunnen opteren voor een eindige-elementenbenadering in plaats van een empirische. Dit zou in eerste instantie kunnen gebeuren door middel van een 3D-simulatie van een opeenstapeling van bolvormen die de granulaten voorstellen (zie afbeelding 5, p. 4), en op termijn eventueel door een simulatie, rekening houdend met de geometrische karakteristieken van de grondstoffen. Aan de hand van de statistische verdeling van de korrelverdeling en de morfologie kan gezocht worden naar de optimale verhoudingen van de grondstoffen, naargelang van een vooropgesteld criterium. De praktische uitwerking van deze benadering ligt evenwel buiten de objectieven van dit onderzoek, zodat hier enkel een eerste aanzet wordt gegeven. Tabel (p. 4) illustreert een mogelijke UHSBsamenstelling voor elk van beide benaderingen. Zelfs bij een zeer lage W/C-factor kan de verbetering van de verwerkbaarheid bij beide Afb. 4 Optimalisatie van het granulaire skelet ter verbetering van de pakkingsdichtheid []. Pakkingsdichtheid van het binaire mengsel [-] 0,75 0,7 0,65 0,6 B = 0,00 = 0,00 = 0,00 = 0,500 = 0,700 A zone A zone B 0,55 0 0, 0,4 0,6 0,8 Gehalte aan kleine korrels [-] De afbeeldingen hierboven vormen een schematische voorstelling van de zones A en B uit de grafiek. Bij de zone A overheersen de kleine korrels, bij de zone B de grote. WTCB-Dossiers Nr. 4/006 Katern nr. 5 pagina

4 Afb. 5 Driedimensionale simulatie van een granulaire pakking met behulp van bolvormige elementen. Afb. 6 Installatie voor de uitvoering van krimpmetingen. Tabel Mogelijke UHSB-samenstelling volgens het model van De Larrard (type ) en volgens de principes van poederreactief beton (type ). Samenstelling Type Type Basalt /3 76 kg/m kg/m 3 Basalt 5/8 576 kg/m 3 Kwartszand 0/ 640 kg/m kg/m 3 CEM I 5,5 R HSR LA (C) 407 kg/m kg/m 3 Grijze silica fume (SF) 0 kg/m 3 67 kg/m 3 Water (W) kg/m 3 85 kg/m 3 Superplastificeerder (SP) kg/m 3 5 kg/m 3 W/P (P = C + SF) 0,4 0,9 W/C 0,30 0,3 SF/C 5 % 0 % SP/P, %,5 tot,0 % Tabel Enkele basiskarakteristieken voor een beton van type. Consistentie Karakteristiek Volumieke massa van het verse beton (kg/m 3 ) betontypes gewaarborgd worden door het gebruik van silica fume in dispersie, de keuze van een aangepast cementtype, een hoge dosis superplastificeerder en een geoptimaliseerde mengprocedure. De ductiliteit en de buigweerstand konden op hun beurt verhoogd worden met behulp van stalen microvezels. Gemiddelde waarde S3 tot S5, mogelijkheid tot ZVB 360 (mengsel zonder vezels) 460 (mengsel met vezels) Druksterkte op kubussen na 6 uur (N/mm ) 0 Druksterkte op kubussen na 8 dagen (N/mm ) 50 Treksterkte na 8 dagen (N/mm ) Buigtreksterkte na 8 dagen (N/mm ) 5 5 Voorlopige resultaten en het krimpprobleem Het mengsel van type vertoont na 8 dagen een druksterkte van ± 40 N/mm. Voor het mengsel van type schommelt deze waarde rond de 50 N/mm. In laatstgenoemd geval kunnen bovendien nog verdere aanpassingen doorgevoerd worden om deze te verhogen. a In tabel worden enkele basiskarakteristieken van een beton van type toegelicht. De consistentie van het beton is afhankelijk van de toegevoegde hoeveelheid superplastificeerder en kan variëren van een klasse S3 (minimale hoeveelheid om de verwerking mogelijk te maken) tot een zelfverdichtend type (ZVB). Het mengsel wordt tevens gekenmerkt door een zeer snelle sterkteontwikkeling gedurende de eerste uren (0 N/mm na 6 uur), met een trager verloop daarna. De trek- en buigsterkte van een dergelijk mengsel (zonder vezels) bedragen respectievelijk 5 en 5 N/mm, wat normaal is in absolute waarde, maar redelijk laag in vergelijking tot de druksterkte. Hierna wordt even dieper ingegaan op het krimpgedrag van het mengsel van type, vermits dit de samenstelling en de verwerking ervan kan beïnvloeden. De proefstukken werden ontkist op het einde van de bindingstijd en vervolgens ofwel bewaard in een klimaatkamer (0 C en 65 % relatieve vochtigheid) of een vochtig milieu (0 C en > 95 % relatieve vochtigheid). De bewaring in een klimaatkamer had tot doel om een omgeving met een gemiddelde tot lage relatieve luchtvochtigheid te simuleren (d.i. een situatie die zich onmiddellijk kan voordoen indien er geen nabehandeling wordt toegepast), terwijl de bewaring in een vochtig milieu een goede nabehandeling van dagen moest nabootsen. Afbeelding 6 stelt de installatie voor die gebruikt werd voor de uitvoering van de krimpmetingen. Bij de bepaling van de autogene krimp worden de proefstukken ingepakt in hechtende aluminiumfolie, terwijl deze voor de bepaling van de totale krimp aan de lucht worden blootgesteld. Tijdens het onderzoek werden voor het mengsel van type de volgende krimpwaarden opgetekend (zie ook afbeelding 7, p. 5) : het mengsel vertoont een belangrijke autogene krimp van 600 tot 800 µm/m op 60 WTCB-Dossiers Nr. 4/006 Katern nr. 5 pagina 4

5 Afb. 7 Resultaten van de krimpmetingen bij een beton van type in een droge en een vochtige omgeving ( ) ( ). Totale krimp (µm/m) Leeftijd van het beton (uren) Meting bij 0 C en 95 % RV ( 3 ) Meting bij 0 C en 65 % RV ( 4 ) Meting bij 0 C en 65 % RV ( 4 ) ( ) De metingen gingen van start bij de ontkisting op het einde van de bindingstijd, m.a.w. 4 uur na het storten. ( ) Uit deze grafiek blijkt duidelijk dat het bewaren van het beton bij een hoge relatieve vochtigheid leidt tot een aanzienlijke vermindering van de krimp op jonge leeftijd. ( 3 ) Vochtig milieu, simulatie van een doeltreffende nabehandeling gedurende twee dagen. ( 4 ) Klimaatkamer, simulatie van een omgeving met een gemiddelde tot lage relatieve vochtigheid dagen. 75 % hiervan grijpt plaats tijdens de eerste 7 dagen. Lettend op het hoge poedergehalte (cement en silica fume samen : 000 kg/m 3 ) is deze waarde echter niet zo verwonderlijk indien er geen nabehandeling wordt toegepast, kan de drogingskrimp zeer hoog worden. De totale krimp op 60 dagen kan zelfs oplopen tot 700 µm/m (met 600 tot 800 µm/m autogene krimp). Voor een traditioneel beton, zoals een C30/37 met een W/C-factor van 0,5 wordt ter vergelijking een uiteindelijke krimp van zo n 600 µm/m verwacht (waarvan maximum 00 µm/m autogene krimp) een eenvoudige nabehandeling (een bewaring van dagen bij een relatieve vochtigheid van meer dan 95 % in een vochtige kamer) kan resulteren in een aanzienlijke vermindering van de totale krimp (op een leeftijd van 7 dagen werd een vermindering van 40 % gemeten ten opzichte van het onbehandelde beton). Dit laat toe de krimpspanningen te beperken tijdens de eerste uren na het storten, d.i. de periode waarin de mechanische karakteristieken opgebouwd worden. De mengsels van type blijken bijzonder gevoelig te zijn voor de nabehandeling. Dit zou men kunnen verklaren door het al dan niet volledige gebrek aan bleeding, waardoor de omgevingsomstandigheden de drogingskrimp zeer sterk en snel kunnen beïnvloeden. We willen er echter op wijzen dat deze resultaten nog moeten bevestigd worden door metingen op langere termijn. In de literatuur wordt de krimpvermindering op korte termijn soms genuanceerd en worden dezelfde krimpwaarden op lange termijn vermeld, onafhankelijk van de initiële nabehandelingsomstandigheden [5]. Voor een uitgebreide toelichting bij de termen autogene krimp en drogingskrimp wordt ver- wezen naar Katern nr. van de WTCB-Dossiers /004 De krimp van jong speciaal beton [3]. Om de krimp van het beton te verminderen, kan men niet alleen zijn toevlucht nemen tot een aangepaste nabehandeling. Men kan tevens gebruik maken van krimpreducerende hulpstoffen en expansieve cementsoorten, of metalen en synthetische vezels toevoegen. Ook een verlaging van het totale poedergehalte zou kunnen leiden tot een verlaging van de krimp. In al deze gevallen moet er echter een compromis gevonden worden tussen de druksterkte en de krimpevolutie. De invloed van de betonsamenstelling op de krimpwerking zal in de loop van het WTCBonderzoeksproject nog verder bestudeerd worden. Bovendien zullen proeven uitgevoerd worden om de gevoeligheid van de bestudeerde samenstellingen voor scheurvorming als gevolg van verhinderde krimp te evalueren. 6 Toepassingsmogelijkheden voor UHSB De ontwikkeling van nieuwe betonsoorten leidt niet zelden tot innovatieve of alternatieve toepassingen. Hierna zetten we de voornaamste mogelijkheden voor UHSB even op een rijtje : het gebruik van UHSB kan interessant zijn voor de uitvoering van kolommen. Dit betontype laat immers een fijnere uitvoering en in sommige gevallen zelfs de eliminatie van een aantal kolommen toe vooral voor toepassingen waarbij een hoge druksterkte van belang is, kan een UHSB een meerwaarde bieden : buizen voor persleidingen, damwanden, brugonderdelen, In de literatuur is er eveneens sprake van een betere ponsweerstand, wat dan weer perspectieven opent voor vloersystemen op het gebied van wandbekledingen kan het gebruik van dunne rechthoekige UHSB-panelen (enkele cm dik) eveneens een interessante oplossing bieden. Zo zouden bestaande wandelementen dankzij dit betontype dunner (en dus lichter) gemaakt kunnen worden, en aldus kunnen concurreren met elementen uit keramisch materiaal, natuursteen, Door het gebruik van textielwapeningen (vezels of geweven textielmatten) zou de betondekking nog verder gereduceerd kunnen worden UHSB kan ook gebruikt worden als oppervlakteafwerking en in het kader van een betonherstelling. Dit betontype wordt in de literatuur immers vaak beschreven als bijzonder slijtvast en bestand tegen chemische aantasting bij toepassing van UHSB als verloren bekisting kan men de constructieve eisen combineren met een duurzame en architectonische afwerking. In het kader van dit door het WTCB uitgevoerde onderzoeksproject worden enkele toepassingen naar voren geschoven ter illustratie van Afb. 8 In het laboratorium bereid UHSB-mengsel. WTCB-Dossiers Nr. 4/006 Katern nr. 5 pagina 5

6 de mogelijkheden van dit betontype en om enkele specifieke probleempunten bij de uitvoering in de schijnwerpers te stellen. Daarnaast wordt ook de modellering en de berekening in vraag gesteld. Vermits een van de doelstellingen erin bestaat innovatie te initiëren en waar mogelijk te begeleiden, wordt de geïnteresseerde lezer ook uitgenodigd zijn vragen en suggesties voor te leggen aan de auteurs. 7 Besluit Het WTCB wil samen met de VUB aantonen dat UHSB ook voor de Belgische beton- en bouwmarkt heel wat opportuniteiten te bieden heeft. Zo kan het een wapen zijn in de concurrentiestrijd met andere bouwmaterialen en opent het tal van perspectieven voor de optimalisering van het betonontwerp. Het onderzoek tracht de technologische ontwikkelingen op dit vlak te vertalen naar in de praktijk bruikbare mengsels. Verder wordt dieper ingegaan op enkele aspecten, die ook in de literatuur als kritisch naar voren geschoven worden : het mengselontwerp en de invloed van de verschillende mengselparameters, de autogene en de totale krimp en de toepassing van eerder op punt gestelde methoden om deze krimp te beperken. Tijdens de eerste fase van dit oriënterende onderzoek (dat nu halfweg is) werden twee types betonsamenstellingen onderzocht : een mengsel met grove granulaten (met een maximale i Nuttige informatie De Technologische Dienstverlening Prestatiegerichte betonsoorten is een gezamenlijk initiatief van het Betonplatform, het Laboratorium Magnel, de Vlaamse Architectenorganisatie (NAV) en het WTCB. diameter van 8 mm) en een beperkt cementgehalte en een mengsel met kleinere granulaten (met een maximale diameter van 3 mm), een hoog poedergehalte en potentieel voor verdere nabehandelingen. Hierbij werd rekening gehouden met de verbetering van de vloeibaarheid en de ductiliteit, evenals met de invloed ervan op de karakteristieken van het verharde beton. Het krimpgedrag van dit beton maakt duidelijk dat een aangepaste nabehandeling onontbeerlijk is ter beperking van de totale krimp. Tijdens de tweede fase van het onderzoek zullen de volgende aspecten verder uitgediept worden : het krimpprobleem, de optimalisering van het granulaire skelet en de concrete uitwerking van de aangehaalde toepassingsvoorbeelden. Tot slot willen we eraan herinneren dat ook de brandweerstand, het carbonatatiegedrag bij dergelijke grote vulstofhoeveelheden, de analyse van de microstructuur en de uitwerking van de rekenregels uitermate belangrijk zijn voor de concrete toepassing van een UHSB. n t Literatuurlijst. Association Française de Génie Civil Ultra High Performance Fibre-Reinforced Concretes, Interim Recommendations. Parijs, AFGC, 00.. De Larrard F. en Sedran T. Optimization of Ultra-High-Performance concrete by the use of a packing model. New York, Elsevier Science, Cement and Concrete Research, Vol. 4, nr. 6, pp , Piérard J. en Dieryck V. De krimp van jong speciaal beton. Brussel, Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf, WTCB-Dossiers, Katern nr., e trimester Richard P. en Cheyrezi M. Composition of reactive powder concrete. New York, Elsevier Science, Cement and Concrete Research, Vol. 5, nr. 7, pp.50-5, Vandewalle L. Krimp en kruip van beton bij veranderlijke temperatuur en relatieve vochtigheid. s Hertogenbosch, ENCI Media, Cement, vol. 50, nr., pp , 998. Nuttige link : website met foto s en een databank met betrekking tot bijzondere bouwwerken. WTCB-Dossiers Nr. 4/006 Katern nr. 5 pagina 6