Nieuwe kunststofvezels maken beton duurzamer en goedkoper

Bij kunststofvezels denkt men vaak alleen aan het reduceren van plastische krimpscheuren in beton. Dit soort vezels is ook wel bekend als krimpvezels. Echter is hier de nieuwe generatie, de constructieve kunststofvezels. In de basis zijn deze ontwikkeld om de betoneigenschappen te verbeteren voor het realiseren van een duurzamer en goedkoper eindproduct. Staal heeft een hoge CO2-uitstoot, is gevoelig voor corrosie, verwerking is arbeidsintensief en wapening met staal voorkomt geen transportschade. Grote nadelen die eenvoudig opgelost kunnen worden. 

Onbekend maakt onbemind  

Vaak wordt automatisch gegrepen naar de voorhanden liggende wapeningsstaven of -netten als het gaat om het wapenen van beton. Logisch, want dat wordt al jarenlang gedaan. Maar net zoals in bindmiddelen allerlei ontwikkelingen plaatsvinden, wordt ook op het gebied van wapening vooruitgang geboekt. En wordt door steeds meer bedrijven gebruik gemaakt van constructieve kunststofvezels van Convez. De redenen daarvoor zijn verschillend van aard, maar de voordelen zijn evident. 

Meer voor minder  

Het aanbrengen van traditionele wapening, zoals het leggen en vlechten van staalmatten, is arbeidsintensief en kostbaar. Deze arbeidsintensieve werkzaamheden komen deels of geheel te vervallen bij de toepassing van constructieve kunststofvezels. De vezels worden op de betoncentrale toegevoegd op het toeslagmateriaal. Na het mengen is het, inmiddels feitelijk gewapende, beton klaar voor gebruik. Dit komt de doorlooptijd van projecten ten goede. Het is niet alleen kostenbesparend, het verhoogt ook de productiecapaciteit. Bijvoorbeeld in de prefab betonindustrie kan het met kunststofvezels gewapende beton direct in de mal gestort worden. Door het reduceren van de handling kan men deze productieverhoging realiseren. 

Tegen een stootje kunnen  

Bij traditionele wapening zijn de hoeken en randen van beton niet gewapend met enkele nadelen als gevolg, bijvoorbeeld de kans op transportschade. Constructieve kunststofvezels daarentegen zullen zich goed verdelen door het betonmengsel tijdens het mengen. Deze vezels zijn licht van gewicht en het aantal vezels per m³ beton varieert van 100.000 tot 12.000.000, afhankelijk van de vezelsoort en dosering. De hoge vezelnetdichtheid per m³ beton zorgt ervoor dat alle uithoeken en oppervlakken effectief worden versterkt. Er ontstaat een optimale structuur die de krachten verdeelt over het hoge aantal vezels, waardoor de belasting per vezel geringer is.  

De effectieve vezelverdeling reduceert de kans op afspatting en transportschade, zoals getoond bij de betonplaten. Dit aspect is tevens van groot belang op kritieke momenten in het productieproces van prefab betonelementen. 

Laat beton niet rotten 

Bij staal kan onder bepaalde omstandigheden roestvorming optreden wat leidt tot betonrot. Constructieve kunststofvezels zullen de permeabiliteit van het beton verlagen, dit zal de vloeistofindringing reduceren. De constructieve kunststofvezels zijn chemisch inert en daardoor bestand tegen zouten, zuren en agressieve vloeistoffen. Daarnaast zal de vorstdooizoutbestandheid worden verhoogd. Met als gevolg duurzamer beton tijdens de gehele levenscyclus. 

Verlaag de milieukosten   

Milieuaspecten worden steeds vaker belicht bij betonproducten en -projecten. Aantoonbaarheid is echter essentieel. De aantoonbaarheid is gebaseerd op de Levens Cyclus Analyse (LCA). Dit is een wetenschappelijke methode om de milieu-impact van producten van winning tot afdanking te analyseren. De milieu-informatie wordt door deskundige bureaus getoetst en gecontroleerd. De milieubelasting wordt uitgedrukt in geld door middel van de Milieu Kosten Indicator (MKI-waarde). Hoe lager de MKI-waarde, hoe lager de milieu-impact. De constructieve kunststofvezels Concrix, FibroforDiamond en Fibrofor High Grade beschikken over een LCA en deze vezels zijn vervolgens voorzien van een MRPI/EPD-certificaat. Dit dient onder andere als input voor berekeningen in het kader van de CO₂-prestatieladder. De kunststofvezels leiden tot een verlaging van de CO₂-uitstoot van minimaal 70 procent in vergelijking met staal als het gaat om de wapening. 

Inclusief statische berekeningen conform Eurocode  

Het toepassen van constructieve kunststofvezels kan in combinatie met traditionele wapening, maar ook als vervanger van de traditionele wapening in beton. Geheel afhankelijk van de toepassing kan de bijlegwapening of zelfs de hoofdwapening worden vervangen. Statische berekeningen conform Eurocode 2 tonen aan in welke mate het staal kan worden vervangen. 

Praktijkvoorbeeld  

Het toepassen van constructieve kunststofvezels optimaliseert het productieproces van de prefab binnenwanden. De traditionele wapening is grotendeels vervangen en de wanden worden hooguit nog voorzien van randwapening en staal als hijsvoorziening. De totale dosering van Concrix kunststofvezel is 3 kg per m³ beton. De producent realiseert besparingen in tijd en kosten door het vervallen van arbeidsintensieve handelingen. En de productie kan worden verhoogd. Met behulp van de LCA zijn de milieukosten van het gewapende beton berekend. Deze zijn vervolgens omgezet in een MKI-score. Bij traditionele wapening is de MKI-score €17,51 waar de MKI-score bij de constructieve kunststofvezel €1,13 is. Dit betekent een milieukostenbesparing van 93 procent ten opzichte van de wapening.  

Dit artikel verschijnt in de Innovatiecatalogus 2020. Lees meer van Stedebouw en Architectuur in onze bibliotheek.