Veroudering van cementgebonden materialen

Probleemstelling

De probleemstelling van Hendriks gaat dus over veroudering van cementgebonden materialen. Hij stelt dat we niet weten wat de rol van veroudering is bij de aantastingsmechanismen die we al kennen en welke gevolgen het heeft voor de levensduur. Hendriks merkt op dat we steeds meer bindmiddelen gebruiken met een heel laag klinkergehalte, omdat dit duurzamer is. Maar we weten niet hoe deze bindmiddelen op de lange termijn presteren. Doordat we dit allemaal niet weten, ontwerpen we nu misschien betonconstructies die minder lang mee zullen gaan.

Achtergrond

Hendriks deed een literatuurstudie naar het begrip veroudering in verschillende materiaaldisciplines. Over veroudering van o.a. kunststoffen, metalen en legeringen en microprocessors is veel bekend. In deze materialen zien we zogenaamde diffusie-verschijnselen die kunnen leiden tot veranderingen in het materiaal. Dat noemen we dan veroudering.

In deze studie ging het om veroudering in cementgebonden materiaal. Hiervoor zette Hendriks twee onderzoeken op. De eerste ging over hoe cementgebonden materialen op microscopische schaal van vorm veranderen als ze te maken krijg met steeds weer vochtig worden en drogen. Hij bekeek hoe het materiaal in de tijd hierop reageerde. De tweede was een onderzoek naar veranderingen in de structuur en samenstelling van cementgebonden materialen in de tijd.

Opzet

Hendriks bekeek de vormveranderingen onder verschillende microscopen. Hij zag dat veroudering in cementgebonden materiaal heel langzaam gaat. Om veroudering te versnellen stelde hij proefstukken bloot aan vochtwisselingen, soms ook in combinatie met temperatuurwisselingen, zodat er misschien veranderingen komen in de cementpasta. Hendriks testte vier keer, met ongeveer vijftien weken ertussen. In die tussentijd lagen de proefstukken in verschillende klimaatomstandigheden (droog, nat, temperatuurwisselingen en nat-droogwisselingen).

Veranderingen in de structuur en samenstelling onderzocht Hendriks met röntgendiffractometrie. Hij bekeek de proefstukken aan het begin en nadat ze blootgesteld waren. Die blootstelling bestond uit ongeveer 40 weken in verschillende klimaatomstandigheden (droog, nat, temperatuurwisselingen en nat-droogwisselingen).

Hendriks onderzocht bindmiddelen die we in Nederland veel gebruiken: CEM I, CEM III/B, CEM III/B met vliegas en CEM III/C. Hierbij is CEM I de standaard en CEM III/C een goed voorbeeld van nieuwe bindmiddelen.

Resultaten

Hendriks probeerde veranderingen te vinden bij de cementpasta, op microscopische schaal, als deze te maken heeft met steeds verschillende vochtigheid (van 50% naar 100% en terug), soms ook met temperatuurwisselingen. Hij vond geen vormveranderingen die laten zien dat het materiaal veroudert. Hij zag wel een aantal andere interessante vervormingen.

Het tweede onderzoek gaf een opvallend resultaat, maar ook hier is dit geen veroudering. Hendriks vond dat bij dezelfde omstandigheden, de proefstukken met CEM I bindmiddel minder veranderden dan de proefstukken met gemengde cementen (CEM III).

Conclusies

Hendriks concludeert:

• Cementpasta kan heftige invloeden aan zonder dat we veroudering zien. Cementgebonden materialen zijn duidelijk sterk.
• Het kan niet zo zijn dat cementgebonden materialen helemaal niet verouderen. Het lijkt erop dat de gebruikte aanpak niet genoeg was om veroudering te versnellen en dus te vinden.
• Onder de microscoop was geen verschil te zien in vormveranderingen bij de verschillende cementtypen.
• De veranderingen in de cementpasta waren geen veroudering, maar ze kwamen wel meer voor bij de proefstukken met CEM III dan die met CEM I.
• De studies lieten geen verschil zien tussen de verschillende omstandigheden waarin de proefstukken hadden gelegen.