GHRANTE: geopolymers and hybrid cements for roads and tunnels

Next Generation cement Concrete Surface (NGCS) is een interessante innovatie, omdat ze het mogelijk maakt oude (en recente) betonwegen geluidsarm te maken. Het concept is om het wegdek te voorzien van een welbepaald patroon van fijne en diepere groeven in de langsrichting. Eén proefvak, aangelegd door AWV in 2015 op de N44 in Maldegem, leverde een voor een betonnen wegdek ongeëvenaarde geluidsreductie op van 4,5 dB ten opzichte van de akoestische referentie (SMA-C). Het opzet van het GHRANTE-project was om na te gaan of het in Maldegem uitgeteste patroon nog geluidsarmer en/of duurzamer kan worden gemaakt én of alkali-geactiveerde bindmiddelen op basis van restproducten uit de metaalindustrie kunnen worden gebruikt als alternatief voor conventioneel wegbeton: geopolymeren (of “hybride cement”: een mengsel van geopolymeren en klassiek Portlandcement).

Het project startte op 1 maart 2018 en duurde 4 jaar (+ 3 maanden verlenging wegens het coronavirus).

De optimalisatie van het NGCS-groevenpatroon werd uitgevoerd op de laboratoriumopstelling bij de Technische Universiteit van Gdansk: het te testen oppervlak wordt middels acht segmenten aangebracht op de buitenzijde van een stalen trommel met diameter 2 m. Door de trommel te laten draaien en een testband op het oppervlak te duwen, kunnen het rolgeluid en de rolweerstand worden gemeten. De realisatie van acht passende segmenten met de te testen groevenpatronen verliep aanvankelijk niet van een leien dakje en er werden diverse methoden geprobeerd, totdat er in 2020 een geschikte aanmaakmethode werd gevonden. Er werden zeven verschillende variaties van het groevenpatroon uitgetest met telkens zes bandentypes en drie snelheden.

Parallel hiermee werd ook de mogelijke toepasbaarheid als wegverharding van de materialen ontwikkeld binnen GHRANTE (zogenaamde “geopolymeren” en hybride cementen) nagegaan via proeven op laboratoriumschaal. Hierbij zijn verschillende functionele eigenschappen bestudeerd, inclusief de hechting met een klassieke betonnen onderlaag, de vorst-dooiweerstand in aanwezigheid van dooizouten, en de slijtweerstand van de materialen (op basis van de zogenaamde Böhme-test). Hierbij werd in eerste instantie toepassing als een dunne deklaag (4-5) op een klassiek onderbeton beoogd.

Er is gebleken dat geen enkel alternatief groevenpatroon voor NGCS beter presteerde dan het in Maldegem geteste profiel 1: dit profiel 1 scoorde systematisch het best op het vlak van rolgeluid en rolweerstand.

Wat de evaluatie van de onderzochte geopolymeren als wegdekmateriaal betreft, zijn al veelbelovende resultaten bekomen in het laboratorium. De alternatieven op basis van hybride cementen (geopolymeer + Portlandcement) vertoonden daarbij het meeste potentieel voor toepassing in wegstructuren. Voor de eigenlijke toepassing in situ zijn wel nog bijkomende proeven nodig in de toekomst, op basis van de resultaten uit het GHRANTE-project.

KULeuven, Vrije Universiteit Brussel en Flamac.