Hoe bouw en landbouw samen naar meer duurzaamheid streven

Sleufsilo's zijn onmisbare infrastructuren om winterruwvoeder voor runderen in te kuilen. Je ziet ze op elke boerderij, en meestal in veelvoud. Bij het zuurstofarm fermentatieproces in deze bouwsels komen zure kuilsappen vrij die ervoor zorgen dat de betonnen structuur heel snel degradeert. “Het beton in sommige sleufsilo's is al na 10 jaar ernstig aangevreten”, zegt Leen Vandaele, wetenschappelijk directeur & expert runderonderzoek bij ILVO. “De constante aantasting leidt tot hoge onderhoudskosten, een kortere levensduur van de silo en potentiële milieuproblemen als de zuren in de ondergrond terechtkomen. Ons onderzoekscentrum gebruikt ook een hele reeks van dergelijke silo’s bij de studie van dierenvoeders. Door het snelle verouderingsproces moeten we voortdurend exemplaren vervangen. Hetzelfde gebeurt op honderden landbouwbedrijven waar de silo’s dag in dag uit worden gebruikt om bijvoorbeeld gehakselde maïs in te bewaren. Dit was meer dan voldoende aanleiding om op zoek te gaan naar een duurzame, innovatieve en toekomstbestendige oplossing.”

Hoewel opdrachtgevers in bouwprojecten doorgaans risicomijdend zijn en vasthouden aan veilige standaarden zoals BENOR-gecertificeerde bouwproducten en -processen, besloot ILVO om toch aan de slag te gaan met innovatief beton. “Wij hadden op studiedagen uitleg gekregen over de veelbelovende mogelijkheden van zowel geopolymeerbeton als recyclagebeton”, vertelt Evy De Vlieghere, coördinator Infrastructuur en Bouwprojecten bij ILVO. “Vooral de uitstekende chemische bestendigheid, de hoge druksterktes én de duurzaamheidsprestaties trokken onze aandacht, naast uiteraard het verantwoord grondstoffengebruik.”

Drie betonoplossingen onder de loep

Het project omvat de aanleg van 12 nieuwe sleufsilo's. De bouwsels zijn niet complexer dan een betonplaat met aan drie zijden een betonnen keerwand, maar het unieke van dit project is dat ze in drie verschillende betonmengsels worden opgetrokken, zodat de reactie van het beton op de veeleisende praktijkomgeving nauwkeurig kan gemonitord worden. De nieuwe silo’s zullen dus niet louter meer een onderzoeksmiddel zijn voor ILVO maar voor het eerst ook zelf een onderzoeksobject zijn.

Vier silo’s werden gebouwd met klassiek beton. Het wordt nog steeds het meest gebruikt omdat het BENOR-gekeurd is. Het zal ook dienen als referentiepunt. De kwaliteit en levensduur van de twee andere, innovatieve betonsoorten zullen hieraan worden afgemeten.

Vier andere sleufsilo’s werden opgetrokken in recyclagebeton. Dit type beton gebruikt gerecycleerde granulaten, zoals gebroken betonpuin en breekzand, ter vervanging van primaire grondstoffen zoals steenslag en zand. Hoewel het nog cement als bindmiddel bevat, vermindert het mengsel het gebruik van primaire grondstoffen met 60% en brengt het minder transportkosten met zich mee. De Oosterzeelse Breek- en Betoncentrale (OBBC) haalde via een openbare aanbesteding de opdracht voor de bouw van de eerste twee onderzoeksdelen binnen. “Naast het traditioneel beton voor de referentiesilo’s, leveren we ook het innovatieve betonmengsel met 30% gerecycleerde zanden en 88% gerecycleerde grove granulaten uit lokaal gebroken betonpuin”, zegt Stijn Quintelier van OBBC. “De voordelen zijn vrij duidelijk: we besparen in het gebruik van natuurlijke grondstoffen- en verkleinen de transportafstanden, aangezien onze regio zelfvoorzienend is qua herbruikbaar betonpuin. Het recyclagemengsel heeft een kleinere impact op het milieu, zonder dat het inboet aan kwaliteit. Wij hopen dat dit project een bijkomend argument zal opleveren om het enthousiasme rond recyclagebeton aan te zwengelen.”

De derde silogroep tenslotte werd gestort in cementloos beton. Als het project slaagt, zou deze receptuur de grootste duurzaamheidssprong met zich mee kunnen brengen. Het mengsel bevat namelijk geen cement, vertelt Joren Bracke, hoofdprojectleider van aannemer Strabag die samen met ResourceFull en AC Materials dit deel van de aanbesteding won. “Ons mengsel met alkali-geactiveerde materialen kwam eerder al als beste naar voor in een competitie waarin Buildwise de stalen beproefde.”

Metingen in real-time

Om de prestaties van de verschillende betonsoorten nauwkeurig te meten, worden in elk van de drie types beton sensoren aangebracht. Ze meten in real-time cruciale parameters zoals temperatuur, vochtgehalte, elektrische geleidbaarheid en wapeningpotentiaal en zullen de komende tijd een beeld geven van de degradatieprocessen. De data worden continu doorgestuurd naar een online dashboard bij Buildwise, dat als onafhankelijk testinstituut en controlebureau de betonsoorten zal valideren. Ook met klassieke staalnames en extra labo-analyses zal de reactie van de silo’s opgevolgd worden. De onderzoeksresultaten moeten uiteindelijk het dossier voeden om voor innovatieve bindmiddelen, zoals alkali-geactiveerde binders, een productnorm te verkrijgen.

Geopolymeren en reststromen

Het innovatieve betonmengsel van Strabag onderscheidt zich van klassiek beton omdat het klinkercement links laat liggen. “Als bindmiddel om zand, granulaten en water samen te houden gebruiken we daarentegen een alternatief dat voor 90% bestaat uit hoogovenslakken en assen”, aldus Joren Bracke. “De resterende 10% van het bindmiddel bestaat uit een activator die op punt werd gesteld door ResourceFull. AC Materials is de partij die het beton uiteindelijk produceert.”

“Ons mengsel heeft indrukwekkende voordelen ten opzichte van klassiek beton. In tegenstelling tot cement, dat wordt geproduceerd uit gebrande kalksteen en klei, gebruiken wij hoofgdzakelijk gerecycleerde en opgewaardeerde reststromen. We hoeven dus de schaarse primaire grondstoffen niet verder aan te boren. Het cementloze beton kan de CO2-uitstoot daardoor tot wel 70% verlagen ten opzichte van klassiek cementbeton waarvoor wel portlandklinker nodig is. Ik moet er niet aan herinneren dat de klinkerproductie het meest energie-intensieve onderdeel is van cementproductie en verantwoordelijk voor ongeveer 8% van de wereldwijde CO2 uitstoot. Dit is met andere woorden een cruciale oplossing voor het verduurzamen van de bouwsector.”

“Uitvoerige testen hebben intussen ook uitgewezen dat ons geopolymeerbeton uitmuntende resultaten voorlegt op vlak van zuurresistentie en levensduur. Dit voordeel is van vitaal belang voor toepassingen zoals sleufsilo's, waar beton wordt blootgesteld aan chemisch agressieve omgevingen. Tests door Buildwise hebben aangetoond dat hoogwaardig klassiek beton na 12 weken in een bad van azijn- en melkzuur goed is voor de vuilnisbak, terwijl ons innovatieve mengsel dan nog altijd zeer goed scoort. De porositeit van geopolymeerbeton ligt laag, wat de levensduur verder verlengt. Voor de brede acceptatie en toepassing in de bouw was het bovendien ook essentieel dat we via laboratoriumtesten konden aantonen dat de innovatieve betonsoorten minstens even sterk en slijtvast zijn als cementbeton.”

De weg naar opschaling en normering

Ondanks de indrukwekkende voordelen en bewezen prestaties, staat de brede implementatie van dit innovatieve beton voor enkele significante uitdagingen. Joren Bracke wijst op de schaalgrootte als een van de grootste knelpunten. “Het innovatieve beton is momenteel nog wat duurder dan klassiek beton. De belangrijkste reden hiervoor zijn de beperkte volumes en beschikbaarheid van de benodigde grondstoffen. De industrie aarzelt om zwaar te investeren in de grootschalige productie van deze grondstoffen zonder zekerheid over de afname. Dit creëert een vicieuze cirkel: meer vraag leidt tot meer aanbod, wat de prijs drukt, maar de vraag blijft laag door de hoge prijs en het gebrek aan normering.”

“Een andere grote horde is de normering. De bouwsector is van nature conservatief en houdt vast aan veilige, genormeerde standaarden. Het gebrek aan BENOR- of ATG-label voor mengsels met innovatieve bindmiddelen is een knelpunt voor de vlotte uitrol in de betonwereld. Processen om dergelijke labels of certificeringen te verkrijgen zijn echter tijdrovend en duur. Projecten zoals dat van ILVO zijn bijgevolg essentieel om voldoende informatie te verzamelen. Het gebruik van sensoren en de jarenlange monitoring is veelbelovend om de kennisopbouw over de technische haalbaarheid en de prestaties op lange termijn op te bouwen. Dit is de weg om de innovatieve technologie op te schalen en dichter bij marktintroductie te brengen.”

“Voor Strabag is de deelname aan dit project bijgevolg een strategische investering. Het helpt de bouwgemeenschap, en in het bijzonder de bouwprofessionals, vertrouwd te maken met het materiaal, wat uiteindelijk de vraag kan stimuleren en de weg kan effenen voor bredere acceptatie. En uiteraard hopen we dat, na deze uitdagende landbouwtoepassing, andere projecten zullen volgen. Dit project is een cruciale stap naar een duurzamere en klimaatbestendigere toekomst voor zowel de agrarische- als de bouwsector.”