Gebruik van zelfverdichtend beton

Beschrijving

Bij het storten van klassiek beton is verdichten noodzakelijk om luchtinsluitsels te verminderen. Dit trillen is noodzakelijk om de mechanische karakteristieken alsook de kwaliteit van het beton te kunnen garanderen (druksterkte, goede aanhechtingscondities met de wapeningen, enz. ). Het verdichten gebeurt hoofdzakelijk met trilnaalden of trilbalken of een combinatie hiervan en in mindere mate met bekistingstrillers.

Zelfverdichtend beton (ZVB) is beton dat niet meer getrild dient te worden en louter onder invloed van de zwaartekracht (dus zijn eigengewicht) verdicht. Dit betontype vloeit tot in moeilijk bereikbare hoeken van de bekisting en kan zelfs zeer dichtgewapende, alsook geometrisch complexe elementen vullen. Hierdoor is het doorgaans gebruiksvriendelijker, sneller en minder arbeidsintensief dan klassieke betonsoorten. Omdat het beton niet nagetrild dient te worden, gaat deze techniek gepaard met minder geluids- en trillingshinder (Ployaert, 2005 en Van Itterbeeck et al, 2014).

Toepasbaarheid

In België is 2 à 3% van het gebruikte stortklaar beton, zelfverdichtend. Volgens de European Ready Mixed Concrete Organisation ERMCO wordt in België jaarlijks ongeveer 12 miljoen m³ stortklaar beton verwerkt. ZVB wordt momenteel hoofdzakelijk gebruikt voor zichtbetonelementen, zoals wanden/kolommen waar (zeer) hoge visuele eisen aan worden gesteld. Zichtbeton is echter een nichetoepassing waar de hoge visuele eisen die gesteld worden aan het betonoppervlak vaak gepaard gaan met een aanzienlijk prijskaartje. Voor hoge zichtbetonklassen (cf. NBN  B 15-007), waar de geringste afwijkingen (tintverschillen, luchtbellen, enz.) reeds tot een afkeuring van het element kunnen leiden, dient niet alleen het beton, maar ook de bekisting, afstemming ontkistingsolie/betonsamenstelling en de dichtheid van de bekisting onderzocht en nauwgezet uitgevoerd te worden. Verder wordt ZVB in België nog toegepast waar het gebruik van traditioneel beton onmogelijk is door bv. te complexe vormen, beperkte toegankelijkheid en/of te hoge wapeningsdensiteit (WTCB, 2019a).

ZVB zou ook gebruikt kunnen worden voor structuurbetontoepassingen zoals vloeren, kolommen, wanden en balken waar geen visuele eisen worden gesteld, maar enkel de mechanische (structurele) eisen.  Het gebruik van ZVB zou op de werf binnen deze toepassingen tot belangrijke tijds- en arbeidswinsten kunnen leiden. Er kan immers sneller gestort worden en dit met minder mensen. Tot één verdiepingshoogte (max. 3 m) kan ook nog steeds gewerkt worden met traditionele bekistingen. Bij grotere storthoogtes en/of stortsnelheden dient mogelijk wel met zwaardere bekistingen gewerkt te worden of dient men de ontwikkelde bekistingsdrukken te monitoren, wat tot een meerkost kan leiden (WTCB, 2019b).

ZVB behoeft ook meer kwaliteitsopvolging dan klassiek beton. Zo is ZVB bijvoorbeeld gevoeliger voor schommelingen in het vochtgehalte en is een kwaliteitscheck op de werf nodig door ten minst een daarvoor opgeleide aannemer. Bij een dergelijke kwaliteitscontrole dient onder andere de leveringsbron en de werkelijke vloeimaat (SF-klasse) nagekeken te worden en dienen tekenen van ontmenging geëvalueerd te worden. Voor structuurbeton toepassingen zijn de bekistingsvereisten (dichtheid en bekistingsdrukken) gelijkaardig aan deze van klassiek beton indien men zich weliswaar beperkt tot één verdiepingshoogte (WTCB, 2019b).

Dat ZVB veel potentieel heeft voor de structuurbeton markt is alvast aangetoond door de prefab industrie, waar het gebruik van ZVB reeds goed is ingeburgerd. Zo is 60-70% van het betongebruik in de Belgische prefab-sector reeds ZVB. Het werken in een geluids- en trillingsvrije omgeving zijn hierbij de voornaamste drijvende factoren. Bovendien beschikt de overgrote meerderheid van de prefab betonfabrikanten over hun eigen in-house betoncentrale waardoor ze niet of alleszins minder afhankelijk zijn van een externe prijszetting. Transport, alsook omgevingsinvloeden, welke een sterke invloed kunnen hebben op de kwaliteit van het ZVB, zijn in de prefab industrie ook niet aanwezig waardoor de kwaliteitschecks ook sterk kunnen worden verminderd. Dit alles maakt dat binnen de prefab industrie de meerkost van het ZVB meer in balans kan worden gebracht met de verschillende winsten (Van Gysel et al., 2015 en WTCB, 2019b).

Milieuvoordeel

Bij klassiek betonstorten wordt trilapparatuur gebruikt om het beton te verdichten. Deze trilnaalden, bekistingstrillers of trilbalken zorgen voor geluid (geluidsvermogen tot 112 dB, (BSI, 2008)) en trillingen en eventueel bijhorende hinder voor de omgeving. Deze geluids- en trillingsbronnen zijn overbodig bij het gebruik van ZVB, waardoor ook de hiermee samenhangende hinder voor de omgeving en de arbeiders beperkt wordt. Voor bepaalde toepassingen blijft een betonpomp, die ook geluid veroorzaakt, nodig (idem als voor traditioneel verdicht beton).

Financiële aspecten

Het gebruik van ZVB gaat momenteel gepaard met een initiële kostentoename, door de prijs van grondstoffen, productie en kwaliteitscontrole. De prijs per m³ van ZVB is op moment van schrijven 2 tot 3 keer hoger dan deze van klassiek beton. Dit wordt mede verklaard door het feit dat het huidige ZVB beschikbaar op de Belgische markt volledig geënt is op de markt van het zichtbeton. Hierdoor geraakt het gebruik van ZVB maar weinig ingeburgerd voor structuurbeton-toepassingen. Het grootste struikelblok bevindt zich hier in de huidige prijszetting van dit materiaal. Aangezien ZVB momenteel volledig geënt is op de zichtbeton toepassingen, wordt een hoogkwalitatief ZVB afgeleverd dat aan deze eisen kan voldoen. Daarnaast voorziet de betoncentrale ook steeds een nauwe opvolging door een kwaliteitsverantwoordelijk die niet enkel in de centrale, maar ook op de werf alles nauwgezet opvolgt. Dit alles zorgt ervoor dat de eventuele winsten, die door de aannemer zouden kunnen worden geboekt, volledig verloren gaan in de meerprijs van het beton. De prijs van het huidige ZVB is zelfs van die aard dat het zou leiden tot een aanzienlijke meerkost van de totale structuur (WTCB, 2019b).

Voor structuurbetontoepassingen zou evenwel gewerkt kunnen worden met een ander type ZVB en zouden een aantal factoren die momenteel mee de prijszetting bepalen, kunnen verminderd of uitgeschakeld worden. De vraag is in hoeverre deze prijs gedrukt kan worden en of deze in balans zou kunnen worden gebracht met de arbeidswinsten die geboekt kunnen worden op de werf. Er zal steeds een meerprijs verbonden zijn aan het gebruik van ZVB aangezien op materiaal niveau meer en duurdere componenten (bv. superplastificeerders) gebruikt dienen te worden om het zelfverdichtend karakter te bekomen.

Daarnaast kunnen er ook belangrijke arbeidswinsten geboekt worden op de werf, daar er minder arbeiders betrokken zijn bij de stortfase, het trillen volledig weg valt en er hogere stortsnelheden gehanteerd kunnen worden. Echter gelden bij dit alles wel bepaalde limieten, zoals beschreven onder ‘toepasbaarheid’.  Het is evenwel moeilijk om zonder gegronde, onafhankelijke calculatie verregaande uitspraken te doen over de economische haalbaarheid van zelfverdichtend structuurbeton, rekening houdend met materiaalkosten, aanmaakkosten, transportkosten, kwaliteitsborgingskosten en uitvoeringskosten (WTCB, 2019).

Aangezien momenteel 80 à 90% van het ZVB op de Belgische markt voor zichtbetontoepassingen wordt gebruikt, is het ZVB dat momenteel op de markt voor handen is ook volledig afgestemd op deze nichemarkt. Gegeven de hoge eisen welke gesteld worden binnen dit toepassingsgebied is de prijs van het ZVB momenteel dan ook een factor hoger dan dit van het traditioneel beton dat voor structuurbetontoepassingen wordt gebruikt en nog dient getrild te worden.