2024/12/2 - Geopolymeerbeton klaar voor de volgende stap: een verkeersbrug

Tijdens de sessie ‘Succesvol gewapend geopolymeerbeton toepassen’ op de Dag van de Circulariteit op 10 oktober werden twee projecten onder de loep genomen. Thijs Beets – betontechnoloog bij Boskalis Nederland- deelde zijn ervaringen met de eerste twee stappen met geopolymeerbeton in civieltechnische constructies: de fietsbrug over de N69 en de open tunnelmoot voor de ondertunneling van de N206 voor busverkeer. Een verkeersbrug in geopolymeerbeton met honderd procent secundaire toeslagmaterialen zou de volgende, ultieme, stap moeten zijn.

Ketensamenwerking essentieel

Thijs Beets was nauw betrokken bij de totstandkoming in 2021 van een duurzame fietsbrug in het Brabantse N69-tracé nabij Westerhoven. Niet eerder was er een voorgespannen brug uitgevoerd in geopolymeerbeton met honderd procent secundaire toeslagmaterialen. Ketensamenwerking is volgens hem essentieel bij dit soort projecten, waarbij iedere partner in de keten zijn bijdrage heeft in het wel of niet slagen van de innovatie.

De fietsbrug bij Westerhoven kwam tot stand in een ketensamenwerking met onder meer de volgende partijen: de provincie Noord-Brabant als opdrachtgever voor een innovatieteam met Boskalis Nederland als hoofdaannemer A. Jansen bv als leverancier van geopolymeerbeton en toeslagmaterialen en Sqape als kennishouder van de geopolymeertechnologie. SKG IKOB was betrokken als certificerende instantie.

“Zo’n pilot als dit kan bijvoorbeeld niet zonder een vooruitstrevende opdrachtgever zoals in dit geval de provincie Noord Brabant. Zij plantten het zaadje door van het tracé N69 de meest groene en duurzame weg van Brabant te willen maken.”

Circulair, duurzaam en remontabel

Voor de fietsbrug was het maximaliseren van duurzaamheid de projectdoelstelling. “Daarvoor gingen we op zoek naar iets baanbrekends, naar het meest innovatieve en duurzame betonmengsel en kwamen we uit bij geopolymeerbeton met 100 procent secundair toeslagmateriaal.”

In de fietsbrug zijn zowel de landhoofden, stootplaten en het voorgespannen dek uitgevoerd in geopolymeerbeton. Om het beton nog verder te verduurzamen, waren de secundaire toeslagmaterialen een heel belangrijk onderdeel. “Als honderd procent secundair toeslagmaterialen zijn TRI grind en TRI zand gebruikt.” TRI staat voor thermische reinigingsinstallatie: na verwerking van het gerecycleerde teerhoudend asfaltgranulaat komt zand en grind vrij, dat weer te gebruiken is als toeslagmateriaal.

“Daarnaast is de brug remontabel”, vertelt Beets. “Hij is herbruikbaar zonder dat je hem hoeft te slopen. Je kunt hem uit elkaar halen en ergens anders weer in elkaar zetten.”

Planning in fases

In het project doorliepen de partners verschillende fasen, waarbij telkens met alle partners de resultaten werden besproken en beoordeeld werd of alle lichten op groen stonden voor de volgende stap. In de tweede fase, de onderzoeksfase, is uitgebreid onderzoek gedaan en getest. Er werd onder andere gekeken naar de gemiddelde en karakteristieke kubusdruksterkte, cilinderdruksterkte. splijttreksterkte, de elasticiteitsmodulus en buigcapaciteit, scheurvorming en dwarskracht. In totaal zijn er veertig eigenschappen in het laboratorium getest. Beets: “Al die proeven waren nodig om aan te tonen dat geopolymeerbeton gelijkwaardig is aan traditioneel beton.”

Realisatie

Na goedkeuring door de ketenpartners is overgegaan tot realisatie. “Er was een interne verificatie. Zo heeft de coördinator Constructieve Veiligheid zijn fiat gegeven. Daarnaast is een procescertificaat uitgegeven door SKG IKOB en kwam er goedkeuring van de opdrachtgever en het bevoegde gezag.”

De realisatie verliep voorspoedig, wel waren er wat aandachtspunten. “Je hebt te maken met een nieuw materiaal. Er is een verhoogd inspectieregime ingezet, we zijn erg benieuwd hoe het materiaal zich de komende jaren gedraagt. Een voordeel is dat we eventuele schades en scheuren hetzelfde kunnen behandelen als traditioneel beton. Naast het kunstwerk hebben we één stootplaat in de berm aangebracht om eventuele vorst- en dooischade te signaleren.”

TRL-8

De fietsbrug bij de N69 heeft TRL-niveau 8. Dat betekent dat het product compleet en operationeel is. De technologische werking is getest, het voldoet aan gestelde verwachtingen en de gelijkwaardigheid aan de cementbeton is bewezen. Voor Boskalis Nederland smaakte het naar meer. “We wilden een stapje hoger zetten op de TRL8-ladder en zijn op zoek gegaan naar een project dat daarbij paste.”

De wens ontstond om een verkeersbrug in geopolymeerbeton te realiseren, vertelt Beets. “Dit is een vrij groot project en toen nog te veelomvattend. Vooral de kostbare en tijdrovende vermoeiingsproeven die inzicht moeten geven in het gedrag van geopolymeerbeton onder invloed van dynamische verkeersbelasting, hebben ons doen besluiten om eerst een tussenstap te nemen. Zo kwamen we tot een open tunnelmoot voor busverkeer bij de N206, in opdracht van de provincie Zuid-Holland.”

In dit project is inmiddels, net als bij de fietsbrug, in een ketensamenwerking hetzelfde innovatietraject doorlopen en de tunnelmoot succesvol gerealiseerd. Beets: “Hier hebben we ons onderscheiden doordat we heel veel aanvullend onderzoek hebben gedaan om alle eigenschappen aan te tonen: zoals scheurwijdte en de dwarskracht van de hoge liggers. En een scheuranalyse in verband met de waterdichtheidseis van de wanden.”

De TRL 8, waarbij TRL staat voorTechnology Readyness Levels. Niveau 8 geeft aan dat een product compleet en operationeel is

MKI-waardering

Als het aan Boskalis Nederland ligt zouden ze binnen een paar jaar de hoogste stap zetten, een verkeersbrug van geopolymeerbeton met honderd procent secundaire toeslagmaterialen. Daar zijn wel enkele voorwaarden aan verbonden, stelt Beets, als eerste aan de ketensamenwerking. “Die is cruciaal, iedere ketenpartner moet zijn verantwoordelijkheid pakken. Als er eentje verzaakt, lukt het niet.” Hij benadrukt daarbij het belang van lef bij de opdrachtgever. “Het betonmengsel en de betonproducent hebben veel invloed, maar bepalend zijn uitvraag en ontwerp.”

Daarbij is het belangrijk dat de MKI en lagere CO2-uitstoot steviger wordt gewaardeerd in de aanbesteding. Beets: “De prijs van geopolymeerbeton ligt nu hoger dan cementbeton. De grondstoffen zijn duurder en cement is gewoon goedkoop.”

Daarnaast weegt de fictieve korting op MKI nog niet op tegen de extra kosten voor geopolymeerbeton. “De MKI-waardes van het toegepaste geopolymeerbeton, inclusief het secundaire toeslagmateriaal, liggen z’n 75 procent lager vergeleken met de betonmengsel op basis van portlandcement.”

Opschalen

In Nederland zijn er inmiddels meer dan tien projecten met geopolymeerbeton uitgevoerd en er lopen er nog vier op dit moment. De toepassing van geopolymeer staat niet meer in de kinderschoenen. Niets lijkt dan ook een uitrol in de weg te staan om meer toepassingen met grotere volumes te realiseren. De opmaat naar een ‘nieuwe standaard’ voor toepassing van nieuwe mengsels met een duurzamere samenstelling laat niettemin nog even op zich wachten. “Als er opdrachtgevers zijn die dit willen, gaan wij graag de uitdaging aan”, besluit Beets.

Wat is geopolymeerbeton?

Met geopolymeerbeton wordt cementloos of cementvrij beton bedoeld. Cement is een van de grootste vervuilers qua CO2-uitstoot. Geopolymeerbeton bevat zand en grind, maar geen cement. Het bindmiddel wordt vervangen door gemalen hoogovenslak en vliegas. Deze wordt weer geactiveerd door een alkalische vloeistof, zoals een natronloogoplossing, hiermee ontstaat een hard steenachtig materiaal met vergelijkbare of zelfs betere eigenschappen dan cementbeton. Zo heeft het een veel grotere weerstand tegen chloriden en sulfaten. En het is aanzienlijk beter bestand tegen zuren.