Kennisprogramma

Betonakkoord - BTICJeroen Kruithof (BTIC / TNO)

14 november 2019

Agenda

• Voorstellen

• Doelstellingen & werkwijze

• Doelen 2023

• State-of-the art (praktijk, wetenschap)

• Onderzoeksvoorstel

• Vervolg

Betonakkoord

• Akkoord ondertekend op 10 juli 2018 door:

• 9 opdrachtgevers (waaronder I&W, BZK, EZK en LNV)

• 33 toeleveranciers

• 11 bouwbedrijven

• 6 sympathisanten

• Uitvoeringsprogramma ingericht met 7 uitvoeringsteams

• Kennisvragen uitvoeringsteams zijn input voor BTIC-programma

BTIC: Oplossingen haalbaar, opschaalbaar en betaalbaar maken!

WWW.BTIC.NU

Het Bouw en Techniek Innovatie Centrum (BTIC) is een Publiek Private Samenwerking met als doel het vliegwiel te zijn voor kennis

en innovatie voor de bouw- en technieksector (www.btic.nu).

Richard MulderBranches

Huub KeizersTNO

Henk Visscher 4TUBouw

Maxime VerhagenBouwend Nederland

DoekleTerpstra

Techniek NL

Teun Bokhoven

TKI-Urban Energy

Machteld de Kroon

TNO

Jan Dirk Jansen

4TU

Chris KuijpersBZK (mede namens EZK en IenW)

Carla Moonen NLIngenieurs

Maurice Limmen

Vereniging Hogescholen

Marnix Noorder

AEDES

BTIC-Raad

BTIC-Management

Programma

Energietransitie bestaande bouw

Programma

Digitalisering

Programma

Circulaire Bouw Economie

Programma

Infrastructuur

Programma

Ruimtelijke adaptatie

Doelstellingen

• Gecombineerde doelstellingen Betonakkoord en Uitvoeringsagenda Circulaire Bouweconomie voor 2030:

• een vermindering van de C02-uitstoot in de betonketen met 50%

• 100% hoogwaardig hergebruik van het vrijkomende beton

• Reductie van primair materialen gebruik met 50%

Huidige kennisvragen Betonakkoord

• Ontwikkeling nieuwe bindmiddelen en/of toeslagmaterialen met kleinere CO2 footprint en minder primair grondstoffen gebruik. Specifiek wordt gedacht aan:

• recycling van beton met AEC granulaat

• efficiëntere korrelpakking met cementreductie als gevolg

• terugwinnen van cement uit bestaand beton

• Deelnemende publieke partijen willen actief beton innovaties gaan uitvragen in projecten. Zij willen dit mogelijk maken door beton op prestatie uit te vragen (in plaats van op receptuur). Het ontbreekt echter aan kennis om:

• te beoordelen of innovaties de gevraagde prestaties (kunnen) behalen (toetsing vooraf)

• de prestaties over langere termijn te monitoren

• Hoe kan de levensduur van de bestaande constructies verlengd worden? Hoe geven we een impuls aan de ontwikkeling van nieuwe technieken voor levensduur verlengend onderhoud?

Werkwijze

• Per onderzoeksvraag een 4-jarig programma ontwikkelen:

• Binnen doelstellingen BA én Uitvoeringsprogramma Circulaire Economie

• Bestaande uit onderzoeken met doorlooptijd van 1 – 4 jaar

• In samenwerking met minimaal 2 andere BTIC partijen

• Ontwikkeling kennisprogramma verdeeld in 3 sprints:

A.1 oktober – 14 november -> Betondag

B.15 november – 20 december -> Concept kennisprogramma

C.6 januari – 7 februari -> Presentatie definitief kennisprogramma

2a. Conditie meten in levensduur-ontwerp en -voorspelling bij bestaande

constructies en nieuwe materialenHerdis Heinemann (BTIC / TNO)

Doelen 2023

5R Circulariteitstrategieën voor beton en betonconstructies: RENOVATE, REUSE, RECYCLE, REPLACE, RETHINK

(gebaseerd op Ellen MacArthur Foundation’s Circular Economy Model).

+ X %

betrouwbaarheid omhoog

State-of-the-art (praktijk en wetenschap)

• Levensduurvoorspelling

• Nieuwe constructies met traditioneel beton

• Min. periode na de bouw gedurende welke de betrouwbaarheid van de constructie voldoet aan de eisen

• Technische levensduur ≠ functionele levensduur

Einde levensduur … wat betekent het precies?

• Einde van periode waarvoor we betrouwbare gegevens hebben

Factoren die modellen conservatief maken:

• Verwaarlozing van tijdsafhankelijke processen

• Diffusiecoëfficiënt …

• Onzekerheden parameters

• Ccrit …

• Keuzes parameters

• Vooral m.b.t. corrosie …(bron: Angst, 2018)

State-of-the-art (praktijk en wetenschap)

• Conditiemeten : Objectieve data over technische staat

Machine learning for durability and service-life assessment of reinforced concrete structures: Recent advances and future directions (2017) Woubishet Zewdu Taffese ⁎, Esko Sistonen

Conditie meten en levensduurvoorspelling

• Synergiën tussen in-situ gedrag en voorspelling

• Middels inspectie- en onderhoudsregime schade detecteren en corrigeren

• Kans voor preventieve acties verhogen

• Verificatie modellen

• Voorbeeld staal (NEN-EN 1990:2011): schadetolerantie i.c.m. monitoren

→ Onderzoekslijn 1

State-of-the-art (praktijk en wetenschap)

Recycle en replace

• Innovaties en proof-of-principle

• Toepassingen met beperkt risico’s?

• Betonwaren, constructieve elementen

• Welk test methode, welk schaal…?

• Voorspelbaar en onvoorspelbaar gedrag?

Lab – opschalen TRL? langdurig gebruik

Duurzaamheidstest Ervaring monitoren en reactie

→ Onderzoekslijn 2

State-of-the-art (praktijk en wetenschap)

Renovate en Re-use

… maar wat is de restlevensduur?

Technisch of functionele levensduur?

Bron:Angst (2018). Challenges and opportunities in corrosion of steel in concrete.

State-of-the-art (praktijk en wetenschap)

• Restlevensduur voorspellen

• Ondergrens: niet meer voldoen aan NEN 8700

• Eind initiatiefase van het corrosieproces(dus er is nog géén corrosie)

• Ccrit : parameter met de grootste onzekerheid

• Wel modellen en waarneming met elkaar confronteren

Bet

rou

wb

aarh

eid

Tijd

Volgens ontwerp

Negatief variaties

Positieve variaties

2019 2019 + X jaar

→ Onderzoekslijn 3

Incidenten

Onderhoud etc.

Voorstel onderzoeksprogrammaDrie hoofdlijnen

1. “ontwerpen op conditiemetingen” voor traditionele constructies

• Benchmark

• Efficiënter materiaalgebruik ?

2. “ontwerpen op conditiemetingen” met onconventionele betonsoorten

• Gecontroleerd experimenteerruimtes met kans voor reactie

3. restlevensduurvoorspelling met conditiemetingen

• Gecontroleerd experimenteerruimtes met reactie kans

Valideren van modellen met conditiemetingen

2b. Levensduurverlengen door reparatie en/of versterking bestaande constructies

Henk Jonkers (BTIC / TU Delft)

Hoe kan de levensduur van bestaande constructies verlengd worden? Wat kan de rol van nieuwe technieken hierin zijn?

→ Doel: Verduurzamen betonketen

→ 2030: verlengen levensduur met 20-50%

→ Verhogen prestatie en levensduur =

1. lage CO2 impact (en andere emissies)

2. Besparen van grondstoffen

→ Kans om te innoveren:

1. Toepassen slimme/hoge prestatie materialen

2. Implementeren sensortechnologie

3. Kathodische bescherming

Hoe de rest-levensduur van bestaande constructies vaststellen?

Nu meestal volgens 5-delig stappenplan:

1. Herberekenen van de prestatie en levensduur op basis van de originele

(oude) bestekgegevens

2. Uitvoeren van visuele inspectie kunstwerk in combinatie met doen van

metingen (boren van betonkernen en het doen van metingen

daaraan) om aanvullende gegevens te verkrijgen over de staat

van het kunstwerk

3. Nieuwe berekeningen doen van prestatie en levensduur op basis van

verkregen aanvullende gegevens

4. Het ‘op maat’ vaststellen van herstelmaatregelen

5. Deze uitvoeren op basis van bewezen technieken en materialen

Welke ontwikkelingen / initiatieven zijn veelbelovend?→Vervangen van stap 1 en 2

→ Vaststellen van de huidige staat van prestatie en restlevensduur van een

constructie is zeer tijdrovend en kostbaar:

→ Gaat gepaard met onzekerheden betreffende betrouwbaarheid van de

verkregen (meet)gegevens

→ Doel: het verkrijgen van meer betrouwbare meetwaarden op een liefst zo

efficiënt en kostenbesparende manier

→ Optie: implementatie van meetsensoren in of op of op afstand (‘remote’)

van de constructie welke voortdurend gekalibreerde (betrouwbare)

meetgegevens over prestatieniveau van de constructie leveren

→ Vervangt stap 1 en 2 van 5-stappen plan!

Welke ontwikkelingen / initiatieven zijn veelbelovend?→Opties voor stap 3-5: herstelmaatregelen

1. Bio-based coating, self-healing, en impregneersystemen

→ Vertragen aantastingsmechanismen → langere levensduur

2. Geavanceerde kathodische protectie methoden → langere levensduur

3. Vezelversterkte hoge prestatie constructieve (reparatie) mortels

→ Verhogen draagkracht (prestatie) en langere levensduur

4. Bio-based en geopolymeer hoge prestatie constructieve (reparatie) mortels

→ Verhogen draagkracht (prestatie) en langere levensduur

Welke belemmeringen en opgaven zijn er komende jaren?

→ Laboratorium-gebaseerde resultaten zijn veelbelovend

→ Praktische en grootschalige implementatie van deze technieken:

1. Prototypen / demonstrators zijn duur

2. Onzekerheid over werkzaamheid door gebrek aan ervaring

3. Gebrek aan standaard testcondities nodig voor certificering

Plannen

→ Samenwerken in de keten:

→ Financieren demonstrator projecten

→ Prestatie (performance) based testcondities vaststellen voor certificering

2c. Beoordelen impact van beton innovaties op behalen duurzaamheidsdoelen

Henny ter Huerne (BTIC / Universiteit Twente)

Doelen 2023

Geteste en gevalideerde impact-meetmethoden tav milieu en functionaliteitsprestatie voor:

• Nieuwe technische materialen,

• Nieuwe biobased materialen,

• Conditie metingen en levensduur verlengen,

• Levensduur van bestaande constructies verlengen.

State-of-the-art (praktijk en wetenschap)literatuurstudie en inventarisatie (werkt het?)

100% circulair

0% circulair

Kernmeetmethode circulair

Voorstel onderzoeksprogrammaaanpak en methoden

• Inventariseren bestaande impact-meetmethoden (int. literatuur onderzoek)

• Methoden analyseren en rangschikken op bruikbaarheid

• Selecteren methoden voor nader onderzoek

• Testen impact-meetmethoden in experimenten/field labs

• Vaststellen geschikheid meetmethoden op basis van praktijk tests

• Voorstellen tot aanpassing en nader onderzoek waar nodig

• Rapportage, conclusies, uitrollen methoden, kennisdelen, etc.

Vervolg

• 20 december: Concept kennisprogramma wordt voorgelegd aan Betonakkoord

• 3 – 7 februari: Presentatie definitief kennisprogramma

• 1 maart: start Kennisprogramma Circulair Beton

BTIC: Oplossingen haalbaar, opschaalbaar en betaalbaar maken!

WWW.BTIC.NU