Vezelversterkt alkalisch geactiveerd materiaal op basis van bouw- en slooppuin Invloed op de verse en mechanische eigenschappen

Deze masterproef richt zich op het bros karakter van AAM en onderzoekt hoe de toevoeging
van vezels dit nadeel kan beperken. Daarnaast wordt in deze studie een vergelijkende analyse
gemaakt tussen AAM en Portlandcement om te onderzoeken in hoeverre AAM een deel van
het Portlandcement in toepassingen kan vervangen. Dit onderzoek vindt plaats binnen het
bredere kader van de Europese Green Deal, die streeft naar een CO₂-neutraal Europa tegen
2050. De bouwsector staat hierbij voor de uitdaging haar ecologische voetafdruk te verkleinen,
aangezien de productie van Portlandcement een belangrijke bron van CO₂-uitstoot is en de
zoektocht naar duurzame alternatieven stimuleert.
Naast deze hoofdvraag worden ook verschillende aanvullende onderzoeken uitgevoerd om
een breder en diepgaander inzicht te verkrijgen in het gedrag en de eigenschappen van het
AAM.
AAM’s maken gebruik van precursors afkomstig uit reststromen van andere industrieën, zoals
gegranuleerd hoogovenslak, een bijproduct van de staalindustrie dat fungeert als reactieve
binder en bijdraagt aan het vormen van het bindingsmateriaal en het reduceren van CO₂-
uitstoot. Daarnaast kunnen bouw- en slooppuin worden toegepast als vulstof met een beperkte
mate van reactieve eigenschappen, wat bijdraagt aan de circulaire economie en
verduurzaming van de bouwsector.
In de literatuurstudie wordt de basis van AAM behandeld, met nadruk op de rol van alkalische
activators zoals natriumhydroxide en natronwaterglas, die essentieel zijn voor de vorming van
AAM. Verder worden verschillende precursors en minder reactieve grondstoffen besproken,
waaronder vliegas afkomstig van steenkool en huishoudelijk afvalverbranding, metakaolien,
gemalen gegranuleerd hoogovenslak (GGBS), gerecycled betonpuinpoeder (RCP) en
gerecycled baksteenpoeder (RBP), evenals hun invloed op de chemische samenstelling en
eigenschappen van AAM. Daarnaast wordt ook de rol van zeezand ten opzichte van CENzand
besproken, evenals additieven zoals vezels en plastificeerder, die de verse en
mechanische eigenschappen van het eindproduct beïnvloeden.
Het onderzoek zelf richt zich op het vaststellen van de verse en mechanische eigenschappen
van vezelversterkte AAM, gebaseerd op bouw- en slooppuin. Hiervoor werden
natronwaterglas en natriumhydroxide als alkalische activator gebruikt, waarbij de
berekeningsmethode voor de nodige hoeveelheid activator werd aangepast. Het onderzoek
startte met het samenstellen van mengsels waarbij de percentage GGBS, RBP en RCP
continu werden gevarieerd om zo de optimale samenstelling te bepalen. Uiteindelijk zijn 31
verschillende mengsels getest op zowel verse als mechanische eigenschappen. Omdat er
geen gestandaardiseerde beproevingsnormen voor AAM bestaan, werden bestaande normen
gebruikt en aangepast om beter aan te sluiten bij de eigenschappen van AAM. Tijdens het
onderzoek werden aanvullende testen uitgevoerd, zoals het meten van waterabsorptie voor
poeder en het onderzoeken van de invloed van ontkistingstijd en uitharding in een
wateromgeving.
viii
Experimenten met de AAM-pasta’s resulteerden in de selectie van de meest voordelige
mengverhouding, die vervolgens werd gebruikt voor de productie van AAM-mortel. Hierbij
werd de invloed van het zandpercentage als variabele onderzocht, zonder rekening te houden
met waterabsorptie. In een volgende fase werden vezels toegevoegd aan de AAM-mortel om
de mechanische eigenschappen, zoals druksterkte en buigsterkte, te verbeteren. De
optimalisatie van mengverhoudingen en testmethoden wordt gedetailleerd besproken.
De experimenten tonen aan dat de toevoeging van vezels een merkbare invloed heeft op de
eigenschappen van AAM. Hoewel verwacht werd dat de vezels zouden bijdragen aan een
verbetering van de mechanische prestaties, wijzen de resultaten in de praktijk juist op een
afname van zowel de druk- als buigsterkte. Deze daling is grotendeels te verklaren door een
verminderde verdichting van het mengsel en de insluiting van lucht, veroorzaakt door de
aanwezigheid van vezels in het systeem.
Desondanks werd een positief effect waargenomen op het breukgedrag: het typische,
explosieve falen van ongewapende AAM werd aanzienlijk verminderd. De vezels dragen dus
bij aan een gecontroleerder, minder abrupt bezwijkmechanisme, wat vanuit veiligheids- en
duurzaamheidsoogpunt relevant is. Bovendien heeft dit een positief effect op het
na-scheurgedrag.
Gedurende dit proces werden verschillende apparaten, die defect waren, onderdelen misten
of last hadden van softwareproblemen, grondig onderzocht en hersteld. Hierdoor kunnen
zowel medestudenten als toekomstige onderzoekers nu diepgaand onderzoek uitvoeren,
aangezien de apparatuur nu naar behoren functioneert en beschikbaar is voor gebruik.
Daarnaast werden diverse problemen met het materiaal opgelost, waaronder het vinden van
een geschikte ontkistingsolie voor het AAM, wat cruciaal was voor het behalen van de
gewenste resultaten in de experimenten.
Dit onderzoek levert waardevolle inzichten in de wisselwerking tussen vezels en AAMmateriaal,
en benadrukt de noodzaak om vezeldosering, spreiding en mengtechniek verder te
optimaliseren. De inhoud van deze masterproef vormt daarmee een bruikbare basis voor
toekomstig onderzoek. Tegelijk biedt dit onderzoek een praktische leidraad voor studenten en
onderzoekers die zich verder willen verdiepen in het ontwerp en de toepassing van alternatieve
bindmiddelen in de bouwsector.