Cement & BetonCentrum Praktijkseminar Duurzaam Bouwen met Beton Duurzame ontwikkelingen in cement en beton Jeroen Frenay en Peter de Vries ENCI Technische Marketing Groningen, 9 april 2014 Nederlandse ambities voor bouwmarkt Energieneutraliteit: 2020: Nieuwbouw kantoren 2050: Bestaande woningvoorraad Grondstoffen en bouwproducten beoordelen op CO 2 en LCA: - CO 2 Prestatieladder - Milieu Prestatie Gebouw voor bouwvergunning - Dubocalc en Breeam Sluiten van kringlopen: Meer betongranulaat in beton Milieubelasting woningbouw (NIBE, 2010) Maatregelen voor ontwerper en aannemer 17 basisopties optimaliseren nabehandeling gewapend versus voorgespannen slimmere configuraties balken en platen rekenwaarde à 56 of 91 dagen beter onderhoud verlenging gebruiksduur betonkernactivering minder bindmiddel slankere kolommen secundaire toeslagmaterialen slow concrete prefab versus ter plaatse gestort hoogwaardiger hergebruik na ontmanteling of sloop reductie overspanningslengte verlenging gebruiksduur met functie-aanpassing hogere betonsterkte aangepast bindmiddel De focus voor groen ligt op de cementindustrie Klinkeroven Klinkeroven ENCI-Maastricht ENCI-Maastricht 1
Bijdrage sterkteontwikkeling klinkermineralen CO 2 uitstoot vanuit cement 80 N/mm2 70 C 60 3 S 50 40 C 2 S 30 20 C 10 3 A C 4 AF 0 0 100 200 300 400 Tijd in dagen Belangrijke aspecten: Decarbonatatie Brandstoffen Portlandklinker gehalte van cement Klinkergehalten van common cements CO 2 uitstoot van 1 m 3 beton (bron: Mebin) CO 2 uitstoot beton 320,9 versus 120,6 kg/m 3 HC Benelux Carbon Calculator Milieuklasse XC3 f c28 = 36-40 MPa (zonder wapening) Cement volgens EN 197-1, tabel 1 Kan het klinkergehalte nog verder omlaag? Main constituents Main Minor Blastf. Silica Pozzolan Fly Ash Burnt Limestone Cement Designation Notation Clinker additional Slag Fume Natural Industr. Siliceous Calcar. Shale Type K Constit. S D 2) P Q V W T L LL CEM I Portland Cement CEM I 95-100 - - - - - - - - 0-5 CEM II / A-S 80-94.6-20 - - - - - - - 0-5 Portland-Slag Cement CEM II / B-S 65-79 21-35 - - - - - - - 0-5 Portlan-Silica Fume 90-94 -.6-20 - - - - - - 0-5 Cement CEM II / A-D CEM II / A-P 80-94 - 21-35.6-20 - - - - - 0-5 Portland-Puzzolona CEM II / B-P 65-79 - - 21-35 - - - - - 0-5 Cement CEM II / A-Q 80-94 - - -.6-20 - - - - 0-5 CEM II / B-Q 65-79 - - - 21-35 - - - - 0-5 CEM II / A-V 80-94 - - - -.6-20 - - - 0-5 Portland-Fly ash CEM II CEM II / B-V 65-79 - - - - 21-35 - - - 0-5 Cement CEM II / A-W 80-94 - - - - -.6-20 - - 0-5 CEM II / B-W 65-79 - - - - - 21-35 - - 0-5 Portland-Burnt shale CEM II / A-T 80-94 - - - - - -.6-20 - 0-5 Cement CEM II / B-T 65-79 - - - - - - 21-35 - 0-5 CEM II / A-L 80-94 - - - - - - -.6-20 - 0-5 Portland-Limestone CEM II / B-L 65-79 - - - - - - - 21-35 - 0-5 Cement CEM II / A-L 80-94 - - - - - - - -.6-20 0-5 CEM II / B-L 65-79 - - - - - - - 21-35 0-5 Portland-Composite CEM II / A-M 80-94 <...12-20...> 0-5 Cement CEM II / B-M 65-79 <...21-35...> 0-5 CEM III / A 35-64 36-65 - - - - - - - 0-5 CEM III Blast furnace Cement CEM III / B 20-34 66-80 - - - - - - - 0-5 CEM III / C 5-19 81-95 - - - - - - - 0-5 CEM IV / A 65-89 - <...11-35...> - - 0-5 CEM IV Pozzolanic Cement CEM IV / B 45-64 - <...36-55...> - - 0-5 CEM V / A 40-64 18-30 - <... 18-30...> - - - 0-5 CEM V Composite Cement CEM V / B 20-38 31-49 - <... 31-49...> - - - 0-5 1) The values of the table refer to the sum of the main and minor additional constituents. 2) The proportion of silica fume is limited to 10 % CO 2 [kg/t] Steeds groener beton 900 Daling van de beginsterkte ontwikkeling Meer temperatuur gevoelig 270 Daling van de vorstbestandheid Daling in warmteontwikkeling 0 20 100 Gehalte aan portlandklinker % Minder generiek geschikt voor beton: 2
CEM III/A 52,5 N: combinatie van eigenschappen CO 2 index van cement voor prefabindustrie CO 2 [kg/t] 900 25 % 675 450 CEM III/A 52,5 N CEM I 52,5 N CEM II/B-S 52,5 N 0 20 50 75 100 Klinkergehalte % 17 22 21 daling van de beginsterkte (N01) Zijn er alternatieven mogelijk zonder klinker? Beoordelingscriteria voor alternatieve cementen Clinker Burning Process alkalische activering (o.a. geopolymeren, 3
Belite-cement Produktie van Low nergy Belite Cement in plaats van Portland cement vermindert de totale CO 2 emissie tot 30%. Voordelen: Reactieproces bindmiddel-water is goed bekend; Gebruik van bestaande cementovens zonder grote aanpassingen; Grondstoffen: Voor Belite klinker dezelfde als voor Portlandcement klinker; Elke cementfabriek beschikt erover; Hetzelfde secundair/primaire brandstofpakket; Belite is wereldwijd produceerbaar. Nadeel: Ontwikkeling beginsterkte alkalische activering (o.a.geopolymeren, Celitement alkalische activering (o.a.geopolymeren, 4
AS CE M S P E C IAL TE C HNOL OG IE S AS CE M S P E C IAL TE C HNOL OG IE S Eigenschappen geopolymeer beton in sommige gevallen superieur aan traditioneel beton Hoge (eind)sterkte Snelle reactie à eindsterkte snel bereikt ------------------------------------------------------------------------------------- Thermisch zeer stabiel (tot ca. 1000 ºC) Bestand tegen vorst-dooi cycli, chloriden en sulfaten Lage indringingssnelheid (diffusie) van bijv. chloriden à van belang voor wapening Weinig krimp Niet gevoelig voor Alkali Silica Reactie (ASR) ------------------------------------------------------------------------------------- Lage hydratatie warmte CO 2 -footprint ca. 30% t.o.v. Portlandcement ASCEM-cement Ja, maar Nog op te lossen: werkelijke duurzaamheidseffect onzeker (sustainability) beschikbaarheid van grondstoffen (2010: 3,3 miljard ton cement) kostprijs (< 0,10/kg cement) verwerkingseigenschappen (verharding, nabehandeling) veiligheid en vertrouwen (praktijkervaring, normen) eigenschappen (sterkte ontwikkeling en fysieke duurzaamheid) Per saldo: Hoge druk om tot resultaat te komen, maar nog geen doorbraak In: A. Buchwald. Cement International 5/2012 STELLINGEN inzake cement 1. Duurzaam bouwen is meer dan groener cement/beton : beoordeel meer milieu-aspecten dan alleen CO 2 en beschouw hele levenscyclus 2. Binnen EN 197-1 zijn er nog vele mogelijkheden klinkerarme cementsoorten te ontwikkelen om de CO 2 footprint te verlagen. 3. Buiten EN 197-1 milieuvriendelijke cementsoorten ontwikkelen is alleen verantwoord als technologieën toepasbaar zijn in groeimarkten. 5