Bindcapaciteit van zelfbindende funderingen
Voor wat betreft funderingen maken de Standaard RAW Bepalingen 2015 onderscheid tussen ‘Gebonden funderingen’ en ‘Verhardingslagen van steenmengsel’. De laatstgenoemde categorie bestrijkt zowel ongebonden als zelfbindende funderingen. De volledig ongebonden funderingen bestaan veelal uit natuurlijke steenslagmengsels en metselwerkgranulaat. Bij zelfbindende funderingen moet gedacht worden aan het gebruik van hydraulisch meng- en betongranulaat en de diverse slakkenmengsels: hoogovenslakmengsel, fosforslakmengsel en LD-staalslakmengsel. Ook puur beton- en menggranulaat vertonen vaak enige bindingsneiging en worden daarom tot de zelfbindende funderingsmaterialen gerekend. In Nederland worden de zelfbindende materialen wat betreft korrelverdeling onder NEN-EN 13285 geschaard, maar wat betreft bindcapaciteit onder NEN-EN 142272. Dit laatste is nodig omdat de NEN-EN 13285 gaat over strikt ongebonden funderingsmaterialen, wat de zelfbindende materialen niet zijn. De Standaard RAW Bepalingen 2015 schipperen dus met diverse componenteigenschappen tussen deze twee normen.
Bij de pure meng- en betongranulaten treedt weliswaar vaak ook enige binding op, maar deze wordt in het algemeen veroorzaakt door carbonatatie van de beschikbare vrije kalk (= calciumoxide, CaO) in de betonen sommige metselwerkgranulaten en niet door de hydraulische reactie van deze grondstoffen. In zowel meng- als betongranulaat is een aanzienlijke hoeveelheid gebroken betonpuin aanwezig. De ouderdom van dit beton, het daarin toepaste type cement en de mate van carbonatatie van het beton bepalen mede de beschikbare hoeveelheid vrije kalk. Soms is het betongranulaat al door en door gecarbonateerd en zal er geen calciumhydroxide Ca(OH)2 meer aanwezig zijn. Hetzelfde geldt voor beton met hoogovenslak of vliegas, waarin minder calciumhydroxide wordt geproduceerd of zelfs alle vrije kalk (CaO) wordt geconsumeerd. Door het breken ontstaan weliswaar wat nieuwe breukvlakken die mogelijk nog enig reactief cement zouden kunnen blootleggen, maar dit is van ondergeschikt belang voor de binding. Het aanwezige calciumhydroxide lost op in met name het capillair gebonden water in de contactvlakken tussen de korrels. Het oplossen van kooldioxide (CO2) uit de lucht in dit water zorgt ervoor dat uit de oververzadigde oplossing calciumcarbonaat (CaCO3) neerslaat. Dit calciumcarbonaat draagt zorg voor de verkitting van de korrels in het mengsel. De beschikbaarheid van CO2 bepaalt dus mede de reactiesnelheid c.q. de bindingssnelheid van het steenmengsel. Is sprake van vergaand gecarbonateerd betonpuin, dan zal dit bindingsproces niet op gang komen. Is er overvloedig CO2 beschikbaar en bovendien een vochtige omgeving, dan kan ook de vervolgreactie naar bicarbonaat optreden, waardoor de verkitting in oplossing gaat en op termijn de binding verloren gaat.
De werkelijk hydraulisch gebonden steenmengsels zijn samengesteld uit een of meerdere componenten met zelfbindende eigenschappen (latent hydraulisch) waaraan een activator of stabilisator is toegevoegd. Hydraulisch meng- en betongranulaat bestaat uit meng- of betongranulaat waaraan 5 tot 20 procent (m/m) hydraulische slak is toegevoegd. Ook aan de andere slakkenmengsels wordt deze hydraulische slak toegevoegd. De hydraulische slak bestaat op zijn beurt meestal uit een mengsel van LD-staalslak en gegranuleerde hoogovenslak. Gegranuleerde hoogovenslak is een latent hydraulisch materiaal, dat geactiveerd moet worden met een alkali zoals calciumhydroxide. Deze is beschikbaar in de vorm van vrije kalk in de LD-staalslak, die vrijkomt bij de bereiding van staal.
Door de staalslak te breken tot korrels met afmetingen kleiner dan 11,2 mm wordt door de betere beschikbaarheid van de vrije kalk (CaO) de gegranuleerde hoogovenslak geactiveerd en treedt verkitting op. In dit proces ontstaan op gelijke wijze als in hoogovencement weer de nietoplosbare CalciumSilicaatHydraten (CSH) of CalciumAluminaatHydraten (CAH), zodat de binding permanent is. Al naar gelang de andere toevoegingen kunnen deze ook nog calcium, silicaten of aluminaten leveren voor de vorming van C(A)SH.
Kort na aanleg zal de binding nog in ontwikkeling zijn. Bij vroegtijdige belasting kan de beginnende binding toch weer worden verbroken en dit kan leiden tot een (nagenoeg) ongebonden fundering, omdat de reacties door uitputting van de bindmiddelen niet (volledig) tot stand kunnen komen. Op dit onderwerp wordt dieper ingegaan in paragraaf 5.3.3.