Gezocht: ondergrondse pilots voor betoninnovatie

We moeten ervoor zorgen dat het product beton zodanig ontwikkelt dat we ook aan de eisen kunnen voldoen als de lat op het gebied van duurzaamheid in de toekomst hoger wordt gelegd. Hoe kunnen we boven op de innovaties waarvan het voordeel al is aangetoond, ook komen tot implementatie van veelbelovende nieuwe ontwikkelingen?

Met die zelf opgelegde opdracht gingen Bart van der Woerd (Basilisk), Janco Heimgartner (SIKA), Niki Loonen en Joop Bovend’Eerdt (beiden ABT) voor de Onderbouwing in gesprek. Zij stellen dat het tijd wordt dat alle marktpartijen in de bouw (ook voor ondergrondse constructies) zich meer gaan realiseren dat zij een verantwoordelijkheid hebben om innovaties toegepast te krijgen. De vier mannen komen tot de conclusie dat het geloof in de noodzaak van innovatie in de hele sector aanwezig is, maar dat onbekendheid en het gebrek aan prikkels om te innoveren vooruitgang in de weg zitten. Om te voldoen aan de ambities en afspraken op het gebied van duurzaamheid en circulariteit, zullen we meer snelheid moeten ontwikkelen. Met allerhande innovaties, variërend van krimparm en zelfhelend beton tot geopolymeerbeton en staalvezel- en hybridebeton, kan er volgens de vier deskundigen de komende jaren méér verbeterd worden dan in de afgelopen honderd jaar. Voorwaarde is wel dat innovaties sneller worden opgepakt en exponentieel worden doorontwikkeld, ook in de praktijk.

Betonakkoord

De ambities van het viertal komen niet uit de lucht vallen. In 2018 heeft de sector het Betonakkoord gesloten, waarin dezelfde ambities naar voren komen. Het Betonakkoord heeft als doel om in 2030 30% CO2-reductie ten opzichte van 1990 te bewerkstelligen met een ambitie tot 49% reductie in de keten. Daarnaast wil de sector in 2030 komen tot 100% hoogwaardig hergebruik van vrijkomend beton en per direct (2018) minimaal 5% van het totale volume toeslagmaterialen vervangen door betonreststromen.

Het gebruik van cement is wereldwijd verantwoordelijk voor circa 6-7% van de CO2-uitstoot. Ook bij de productie van staal komt veel CO2 vrij. Er is dus grote winst te behalen als het gebruik van deze grondstoffen naar beneden kan, is de conclusie. “Met gebruik van hoogovencement en vliegas is Nederland op het gebied van beton al duurzamer dan veel andere landen, waar Portlandcement de norm is. Daarmee heeft Nederland ook last van de ‘wet op de remmende voorsprong’. De duurzaamheidswinst die hier nog te behalen valt, is kleiner dan op veel andere plekken in de wereld. Dat verklaart deels waarom bijvoorbeeld het gebruik van shrink reducing agent (SRA), een hulpstof die de krimp vermindert (zie kader onderaan), in vele landen gemeengoed is en in Nederland nog nauwelijks voorkomt. Toepassing van zelfhelende bacteriën (zie kader onderaan) komt sinds de introductie in 2015 steeds vaker voor, maar is zeker nog geen standaard.” Beide innovaties, die in het gesprek als voorbeeld zijn genomen voor innovaties waarvoor een echte doorbraak mogelijk is, kunnen leiden tot het gebruik van minder wapening, cement en beton.

‘Als je voor een nieuwe toepassing kiest, zul je in de eerste periode meer moeten investeren in kwaliteitsborging. De winst komt op langere termijn.’

Belemmeringen en oplossingen

Bart, Janco, Niki en Joop zien in de praktijk verschillende belemmeringen voor innovatiever werken, variërend van onbekendheid tot risicomijdend gedrag en het ontbreken van prikkels in de aanbesteding. “Dat laatste aspect kan eenvoudig binnen de bestaande systematiek worden opgelost door als opdrachtgever betoninnovatie in de EMVI-criteria mee te nemen. Daarmee wordt tenminste bereikt dat er actief over duurzamere betontoepassingen wordt nagedacht, en oplossingen vaker in de praktijk zullen worden toegepast. Belangrijker is echter dat mensen in de sector op een andere manier naar innovatie gaan kijken. De gedachte is vaak dat innoveren geld oplevert. Op termijn is dat waar, maar in eerste aanleg kost het meestal geld. Als je voor een nieuwe toepassing kiest, zul je in de eerste periode meer moeten investeren in kwaliteitsborging. De opdrachtgever moet weten dat het meer geld kost en dat de kans bestaat dat het niet meteen 100% goed gaat. Dat is inherent aan innovatie. De winst komt op langere termijn. Zoals de eerste Tesla een ton kostte en je die nu voor vijftigduizend euro kunt aanschaffen. Een ander deel van het probleem is dat we bij projecten de prijs afpellen tot op productniveau. Dat leidt ertoe dat een inkoper bij de projectvoorbereiding naar de prijs per kuub beton kijkt, maar niet naar mogelijke faal- en herstelkosten in het vervolgtraject. Grote opdrachtgevers zouden het voortouw moeten nemen in een andere benadering.”

Koudwatervrees is een niet te verwaarlozen aspect. De sector wordt volgens de vier deskundigen gekenmerkt door risicomijdend gedrag. “In Nederland zijn we geneigd om een project meteen als mislukking te zien als het op een onderdeel fout loopt. Maar het gaat nooit volledig mis. Het gedrag is logisch als je ziet onder welke contracten (onder)aannemers bedolven worden, maar we kunnen het wel doorbreken. Maak een fonds voor innovatie in de bouw waaruit je kosten als gevolg van onvoorziene bijverschijnselen van innovaties kunt dekken. Dat kan het Rijk doen in het kader van innovatieondersteuning, maar kan bijvoorbeeld ook door reservering voor ontwikkeling binnen de sector. Dat gaat echt niet om grote bedragen. Met een buffer van tien miljoen kun je al heel wat koudwatervrees wegnemen.”

Pilots

Het genoemde garantiefonds moet het makkelijker maken om pilots te starten. “Wat we graag zouden willen, is dat er ten minste tien pilotprojecten komen. Ondergronds of – liever nog – onder water, waarmee de sector kan aantonen dat verduurzaming en faalkostenreductie mogelijk zijn. Een jaar na de uitvoering weet je dat, en na een jaar of drie, vier heb je goed zicht op de effecten op langere termijn. Bij de pilots moet onafhankelijke begeleiding – zoals de TU Delft dat doet bij projecten van Basilisk – leiden tot wetenschappelijk geaccepteerde testen en uitkomsten.

Intussen zitten de drie in het gesprek vertegenwoordigde bedrijven niet stil. Er zijn al verschillende voorbeeldprojecten waaruit blijkt dat marktpartijen risico’s durven te nemen. Extra pilotprojecten moeten leiden tot meer bewijslast, inbedding van nieuwe technieken in de normen en uiteindelijk tot brede acceptatie en toepassing.

Bij de verbouwing en uitbreiding van Paleis ’t Loo wordt een proef gedaan met twintig tot dertig procent minder bewapening.  (Foto: Paleis ‘t Loo)

Voorbeelden

De zelfhelende betontechniek van Basilisk is gebaseerd op micro-organismen die kalksteen produceren, waardoor scheuren in beton autonoom hersteld worden. De producten die Basilisk op basis van in de natuur voorkomende bacteriën heeft ontwikkeld, worden gebruikt in vers beton en ter bestrijding van scheurvorming in bestaande constructies. Met deze techniek kunnen scheuren tot 0,8 mm worden hersteld. Wanneer die bacteriën in contact komen met zuurstof en vocht, kunnen ze de voedingsstoffen die Basilisk toevoegt, omzetten naar calciumcarbonaat (kalksteen). De bacteriën vormen sporen die decennialang in het beton kunnen overleven. Zodra de sporen als gevolg van scheurvorming in contact komen met water, start het herstelproces geheel automatisch.

Bart van der Woerd: “De toepassing van zelfhelend beton neemt een vlucht in landen als Japan, Singapore en Zuid-Korea. In Nederland gaat het langzamer. Toepassingen zijn bijvoorbeeld in een bluswaterbassin bij de A15 in opdracht van het Havenbedrijf Rotterdam, in het nieuwe ondergrondse deel van Paleis ’t Loo en bij een spooronderdoorgang in Zeist. Voor de toepassing bij Paleis ’t Loo hebben we samen met BAM onze nek uitgestoken. We zijn nu bezig met de voorbereiding van een proef waarbij we een grote bak realiseren waarbij de helft traditionele bewapening heeft en de andere helft twintig tot dertig procent minder. Dat scheelt circa dertig euro per kuub aan wapeningsstaal, gelijk aan de extra kosten voor toevoeging van zelfhelende bacteriën. Daarmee willen we aannemers overtuigen. Ondertussen ontwikkelen we verder, bijvoorbeeld met gemodificeerde nutriënten voor de bacteriën. Dat zijn nu korrels. Als we die in vezelvorm kunnen toevoegen, heeft het een dubbele functie.”

Toepassing van shrink reducing agent kan een bijdrage leveren aan verduurzaming, is de vaste overtuiging van Niki Loonen, die namens ABT onderzoek deed naar SikaControl® 40.  “We hebben monsters met en zonder toevoeging van SRA laten verharden. Daaruit is gebleken dat de (verwerkings)eigenschappen niet substantieel veranderen en dat de totale krimp met dertig procent afneemt. Dit vergroot de kans dat beton niet scheurt enorm. De hulpstof bestaat al tientallen jaren, maar is nooit eerder in de Nederlandse context en op Nederlandse grondstoffen getest. De onderzoeksresultaten tonen een enorme potentie ten aanzien van duurzaamheid en kwaliteit. Maar dat zullen we ook met Nederlandse praktijkvoorbeelden moeten aantonen. We hebben te maken met betoncentrales die het product niet kennen, met opdrachtgevers die zich afvragen of het extra risico’s oplevert en met de vloerenlegger die zich afvraagt of hij nog wel net zo vlak kan blijven werken. De winst zit ‘m in het langetermijnvoordeel van lagere faal- en herstelkosten voor elke scheur die niet ontstaat. De risico’s en vervolgkosten van lekkages zijn met name groot bij ondergrondse projecten. En vanuit oogpunt van duurzaamheid betekent elke scheur in potentie verkorting van de levensduur.”