Beton dat zelf scheuren herstelt is ideaal op plekken waar waterkering van belang is, maar ook waar indringen van chloriden als dooizouten moet worden voorkomen. Een stap verder is dat beton dan ook slanker kan worden ontworpen, doordat minder dekking en minder krimpwapening nodig zijn.
Materialen die zich bij schade zelf herstellen. Het lijkt te mooi om waar te zijn, maar de TU Delft slaagde er een aantal jaren geleden in om middels toevoeging van bacteriesporen beton te maken dat zijn eigen scheuren herstelt. De basis zijn bacteriën die kalksteen vormen. Essentie zit echter in het moment van activering.
Activering door vocht
De sluimerende bacterie wordt actief als er vocht bij komt. Ideaal dus als er door scheurvorming water in het beton dringt. De kleinste scheur wordt hierdoor gelijk gedicht. Maar al tijdens het storten van beton komt er vocht bij de bacteriën. Opsluiting in een speciale capsule voorkomt dat de bacterie al in dat stadium van het proces actief gaat worden. In eerste instantie werden de bacteriën – met het benodigde voedsel – opgenomen in kleikorrels die aan het beton werden toegevoegd, maar inmiddels is gekozen voor een speciaal type PLA (polyactic acid; ofwel thermoplastische polymeren van melkzuur). “Kleikorrels hebben namelijk negatieve invloed op de sterkte van beton. PLA heeft dat niet en heeft ook geen invloed op de verwerkbaarheid”, vertelt managing director Bart van der Woerd van Basilisk, dat op basis van deze bacterie in PLA inmiddels een aantal producten heeft ontwikkeld. De mogelijkheden van dergelijk beton zijn legio. Van der Woerd verwacht dat in ongeveer 12% van de wereldwijde betonproductie de toevoeging van de bacterie zinvol zou kunnen zijn. Dat gaat dan om 12% van 7,4 miljard m3 beton per jaar. “En het grootste deel daarvan zit in Azië. Daarom richten we ons ook vooral op die markt, al vergeten we Nederland en Europa zeker niet.”
Minder beton nodig
De bacterie is zinvol in beton waarin water binnen kan dringen. In vloeren en wanden in een binnenklimaat speelt dat niet en ook voor vulbeton is het niet zinvol. Bij waterkerende constructies is het belang evident, maar ook bij andere constructies in het buitenklimaat kan de toevoeging wel degelijk zinvol zijn. “Na het storten van beton ontwikkelt zich warmte en gaat het beton uitzetten. Daarna krimpt het weer. Dat geeft scheurvorming. Om dat zoveel mogelijk te voorkomen, wordt krimpwapening toegevoegd. En vanwege de scheurvorming is ook een voldoende betondekking op de wapening nodig. Als beton zelf zijn scheuren herstelt, is minder krimpwapening nodig en kan de betondekking ook nog veel minder zijn. Dan kun je slanker dimensioneren en tot 20% besparen op beton en wapening. Financieel is dat interessant, maar ook vanuit oogpunt van milieu want de betonsector staat voor de uitdaging om de uitstoot van CO2 fors terug te brengen”, zegt Van der Woerd. Maar het kan nog wel even duren voordat het zover is dat dit realiteit wordt. De rekenregels voor beton zijn er namelijk niet op gebaseerd en bieden er nog niet de ruimte voor. En het is meestal een kwestie van lange adem voordat de rekenregels zijn aangepast. “En dus richten we ons voorlopig vooral op beton met een waterdichtende functie.” Voor het Waterschap Limburg Simpelveld zijn er inmiddels een aantal betonelementen met de bacterie gestort en toegepast. De bacterie met PLA is daar in het verse beton meegestort. Inmiddels is Basilisk zover dat de bacterie in PLA voor de hele markt beschikbaar is en dus elke betonproducent deze kan toevoegen.
Lekke diepwanden
Een heel zinvolle toepassing ziet Van der Woerd ook in beton voor diepwanden. “Die moeten water keren, maar je zit in de grond te werken en ziet niet wat je doet. Volgens mij is geen enkele diepwand helemaal waterdicht. Als je ons middel toevoegt, is de wand wel waterdicht.” Zolang de bacterie niet direct bij het storten wordt toegevoegd, kan de diepwand of ander beton er ook achteraf mee worden gedicht. Dit gebeurt middels een reparatiemortel waarin de bacterie is opgenomen. Basilisk heeft dat inmiddels uitgevoerd voor het project Groninger Forum. Alle scheuren en grindnesten zijn volgestopt met de mortel MR3. Zodra die weer gaat scheuren, wordt de bacterie actief. Bij de ontwikkeling van deze mortel heeft Basilisk overigens ook sterk gelet op een maximale hechting van de mortel en op de E-modulus. “Heel vaak wordt ook voor reparatiemortel gekeken naar de druksterkte. Maar die is meestal helemaal niet van belang. Wat je vooral nodig hebt is een E-modulus die overeenkomt met het te repareren beton, om te voorkomen dat de reparatiemortel na een aantal jaren zelf weer gaat scheuren.” Ook dit product is inmiddels marktrijp en de productie is in gang gezet. In principe wordt het verkrijgbaar voor elke betonreparateur, maar voorlopig mikt Basilisk nog wel op approved applicators, die de expertise hebben om met deze producten te werken.
Droge constructies
Overigens is er inmiddels ook een variant van dit product voor droge omstandigheden: PR5. Hiermee repareerde Basilisk de vloer van de hal van het Erasmus MC in Rotterdam. De hoge E-modulus en de hechtsterkte zijn van groot belang, maar ook de bacterie is onmisbaar. Door regelmatig goed nat te reinigen wordt de bacterie in nieuwe scheuren alsnog geactiveerd. “Alternatief was om de vloer te slopen en geheel te vernieuwen, maar dat was niet gewenst omdat de vloer al in gebruik genomen was.”
Snelle reparatie parkeerdek
De reparatiemortel is er ook in vloeibare vorm. Die is speciaal voor vloeren. “En de scheurwijdte mag maximaal 0,8 mm zijn, anders gaan de scheuren niet dicht. Eventueel kun je drie keer behandelen. Maar bij grotere scheuren moet je mortel gebruiken. We hebben met dit vloeibare middel ER7 13.000 m2 parkeerdek behandeld. Op vrijdagmiddag werd het parkeerdek gereinigd, op zaterdag werd met tien man twee keer component A en één keer component B aangebracht. Vervolgens werd de gel die daardoor mede ontstaat, op zondagmiddag verwijderd. En op maandagmorgen kon men weer parkeren Na zes weken hebben we dat nog een keer herhaald omdat de scheurwijdte hier te groot was voor één behandeling”, vertelt Jordy Kern van Basilisk. Grootste probleem bij parkeerdekken is het indringen van chloriden door dooizouten die van auto’s lekken. Dat tast de wapening en dus op termijn de constructieve sterkte aan. En soms ook lekt het dooiwater door de hele vloer heen op de auto’s op de onderliggende parkeerlaag. Coaten kan natuurlijk, maar een coating moet om de zeven tot tien jaar worden vernieuwd. Met ER7 is het probleem definitief opgelost. Beter nog zou het volgens Van der Woerd zijn om de bacterie, in de vorm van Healing Agent, al bij de bouw aan het beton toe te voegen. “En dat hoeft niet eens in het constructieve vloerelement. Toevoegen aan het beton van de druklaag of de dekvloer is voldoende.”
Meer informatie: Basilisk self healing concrete, Delft
Tekstproductie: Henk Wind
Fotografie: Basilisk
