Onderzoek Bart Craeye

Abstract

Luchtverontreiniging in stedelijke gebieden is een belangrijk aandachtspunt in grote steden wereldwijd. Fotokatalytische coatings zijn veelbelovend gebleken bij het verminderen van luchtvervuiling, maar hun grootschalige toepassing wordt beperkt door een gebrek aan bestendigheid. Hoewel er multifunctionele fotokatalytische coatings op polymeerbasis beschikbaar zijn om de duurzaamheid te verbeteren, richten deze zich vaak meer op water- en weerbestendigheid, wat ten koste gaat van de fotokatalytische efficiëntie. Voorliggend project heeft tot doel deze uitdagingen aan te pakken door een innovatieve coating te ontwikkelen die een polymeer combineert met versterkende vezels en een fotokatalysator. Deze aanpak handhaaft een hoge fotokatalytische efficiëntie en verbetert tegelijkertijd de duurzaamheid en sterkte van de coating aanzienlijk. Door een fotokatalysator op te nemen in een carbonatatiebestendig polymeermengsel, voegen we luchtzuiverings- en zelfreinigende functionaliteiten toe. Het hoofddoel van dit project is de stabiliteit van de op polymeervezels gebaseerde fotokatalysatorcoating te onderzoeken en de fotokatalytische efficiëntie ervan te verbeteren zonder de carbonatatieweerstand aan te tasten. Inzicht in de interactie tussen de polymeer- en fotokatalysatorcomponenten is cruciaal, daarom zullen tests worden uitgevoerd op hechting, sterkte, fotokatalytische effectiviteit encarbonatatieweerstand. Bovendien zal een Computational Fluid Dynamics (CFD) studie worden uitgevoerd om de kinetische parameters te bekomen via parameterschatting en optimalisatie. Ook een beperkte life cycle assessment (LCA) en life cycle cost assessment (LCCA) zal worden uitgevoerd om de economische en ecologische duurzaamheidsimplicaties gedurende de levensduur van de coating te begrijpen en in kaart te brengen. Dit zal helpen om de resultaten te vertalen naar toekomstige grootschalige toepassingen en potentiële industriële partners aan te trekken. Door deze multifunctionele coating met succes te ontwikkelen, streven we ernaar de stedelijke luchtkwaliteit aanzienlijk te verbeteren én de levensduur van betonconstructies te verlengen door ze te beschermen tegen carbonatatie-geïnitieerde corrosie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Denys Siegfried
• Co-promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Craeye Bart
• Co-promotor: Tytgat Tom

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp engineering, PhotoElectroChemistry & Sensing (A-PECS)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Veel betonnen residentiële gebouwen naderen het einde van hun voorspelde levensduur, waarbij de schade in 50 tot 80% van de gevallen gerelateerd is aan wapeningscorrosie. Echter treedt bij herstel vroegtijdig falen vaak op in reparatie mortels (bijv. loslaten en scheuren). Bovendien wordt er twee tot drie keer meer cement dan de standaard cementmengsels gebruikt, en draagt de cementproductie bij aan 5-8% van de wereldwijde CO2-uitstoot. Hierdoor ontstaat er een dringende behoefte voor optimale en duurzame herstelmortels, vooral met de Europese transitie naar een Circulaire Economie en de doelstelling voor duurzame ontwikkeling in gedachten. Om dit te bereiken, moeten cementvervangers zo worden gekozen dat een maximale CO2-uitstoot/klinkergehalte reductie kan worden bereikt. Daarnaast zal duurzaamheid, het vermogen van een product om zijn levensduur te doorstaan, worden opgenomen door thermo-hydro-mechanische testen. Hierbij zal sterk gefocust worden op krimp, hechtsterkte, carbonatatie-en chloridebestendigheid, en toepasbaarheid. Anderzijds zal duurzaamheid reeds tijdens het ontwerp worden overwogen door de materiaalproductie-impact te beperken en door de levenscyclusanalyse (LCA) en levenscycluskostenanalyse (LCCA) van de reparatiemortel te optimaliseren. Uiteindelijk zullen de LC(C)A en testresultaten, via een multi-criteria beslissingsanalyse, de meest optimale en duurzame reparatiemortel voor een specifieke toepassing bepalen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Craeye Bart
• Mandaathouder: Bielen Hanne

Onderzoeksgroep(en)

• Energie en Materialen in Infrastructuur en Gebouwen

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Corrosie tast gewapende betonnen constructies aan en vermindert de structurele veiligheid, duurzaamheid en esthetiek. Om de levensduur over meerdere decennia te verlengen, kan onderhoud en herstel worden toegepast, waarvoor grote behoefte is en zal blijven. Het is echter belangrijk om niet alleen de technische vereisten en initiële kosten in rekening te nemen bij de selectie van interventies. Daarom wordt in dit project de milieu- en economische impact van levenscyclus interventiestrategieën om betoncorrosieschade te voorkomen en te herstellen bepaald.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Craeye Bart
• Co-promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Buyle Matthias

Onderzoeksgroep(en)

• Energie en Materialen in Infrastructuur en Gebouwen

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Er is momenteel een grote vraag naar innovatieve cement en betontechnologieën omwille van de grote milieu impact gerelateerd aan het produceren van deze bouwmaterialen. Om de milieuimpact van deze innovatieve technologieën te evalueren en te verbeteren is een kwantitatieve milieubeoordeling, zoals levenscyclusanalyse (LCA), noodzakelijk. Vaak worden LCA studies pas uitgevoerd wanneer de technologie volledig ontwikkeld is. Dit is te laat, aangezien het zeer kostelijk is en veel tijd vraagt om op dit punt nog substantiële wijzigingen aan te brengen aan de technologie. Het zou daarom beter zijn om de LCA uit te voeren tijdens de onderzoeksfase. Hierbij wordt er voorspeld wat de toekomstige milieu impact van de technologie zal zijn wanneer deze zich op een industriële schaal bevindt. Het uitvoeren van zo een voorspellende LCA, ook wel ex-ante LCA genoemd, geeft de ontwikkelaar een extra beoordelingstool en laat optimalisatie van de milieuprestaties toe tijdens het ontwerpproces. Het uitdagende aspect van een ex-ante LCA is niet alleen om de nodige voorspellingen te maken voor de innovatieve technologie a.d.h.v. weinig data, maar ook om rekening te houden met de mogelijke veranderingen die in de wereld kunnen optreden tegen dat de technologie op de markt komt. Dit project zal zich focussen op het ontwerpen van een methodologie voor het uitvoeren van ex-ante LCA op innovatieve betontechnologieën. Dit alles zal worden toegepast op drie case studies.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Buyle Matthias
• Co-promotor: Craeye Bart
• Mandaathouder: Maes Ben

Onderzoeksgroep(en)

• Energie en Materialen in Infrastructuur en Gebouwen

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Binnen dit PWO‐project ontwikkelt DUBiT, in samenwerking met Sanacon en EMIB+DUeL (Universiteit Antwerpen) een hands‐on praktische leidraad en opleiding omtrent gebruik, ontwerp en installatie van een kathodisch beschermingssysteem voor de levensduurverlenging van bestaande betonconstructies. De nood aan duurzame hersteltechnieken, lange termijn visie en adequate besteding van het renovatiebudget is essentieel. Binnen dit project wordt de bestaande expertise versterkt via overleg met het werkveld, kwalitatief marktonderzoek, inventarisatie van bestaande cases en experimenteel onderzoek op labo‐schaal. Een werkelijk KB beschermingssysteem op de campus te Aalst zal dienst doen als demo‐opstelling die onderdeel uitmaakt van een door Odisee aangeboden unieke KB‐opleiding in België.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Denys Siegfried
• Co-promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Craeye Bart

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp engineering, PhotoElectroChemistry & Sensing (A-PECS)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In Vlaanderen wordt meer en meer aandacht besteed aan duurzame wegstructuren, doch eerder aan de verharding. De komende decennia zullen we ook ter plaatse van bestaande wegen de funderingen en onderfunderingen moeten vernieuwen, op de meest duurzame (sustainable) manier. Alleen dit zal ons toelaten onze weginfrastructuur, die van primair economisch en maatschappelijk belang is, te bestendigen voor de volgende generaties. In het buitenland zien we meer en meer innovatief materiaalgebruik voor funderingen: nieuwe materiaalvormen (bijv. geopolymeren) en productietechnologieën (bijv. emulsies, schuimbitumen). In dit project werd één van de veelbelovende innovatieve technologieën ingezet: recycling van verouderde asfaltverhardingen tot gebonden funderingen met schuimbitumentechnologie. Met deze technologie wordt het bestaande asfalt eerst afgefreesd en gebroken tot een aggregaat. Vervolgens wordt het aggregaat verwerkt met een hydraulisch bindmiddel en schuimbitumen tot een semi-gebonden mengsel (FOAM). FOAM wordt vervolgens vervoerd tot de werf en (koud) verdicht, net zoals ongebonden funderingsmateriaal. Eventueel kan het proces zelfs in situ gebeuren, met emulsie en de aanwezige fundering. In dit project werd het asfalt gebroken en in de buurt van de werf tot granulaat herleid en in omgevingstemperatuur gemengd tot een bitumen-gebonden mengsel. Het ter plaatse kunnen frezen, mengen en verwerken spaart vooral transport uit, hetgeen leidt tot een lagere milieu-impact en economische balans. Dit project omvatte een marktstudie, een uitgewerkte labo-methodiek om kwalitatieve mengsels te ontwerpen met een alternatieve verdichting die beter toepasbaar is voor aannemers, richtlijnen voor procescontrole, een uitgewerkt wegontwerpmethodiek met standaardstructuren, de aanleg van twee proefvakken met verschillende secties en een uitgebreide LCA-LCCA berekening die aantoont dat deze wegstructuur een gunstig alternatief is voor gebonden en ongebonden funderingen. Het gebruik van FOAM laat toe om op een economische manier meer wegenbouwmaterialen ter plaatse te recyclen, met een evenwaardige mechanische kwaliteit en minder milieu-impact.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van den bergh Wim
• Co-promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Blom Johan
• Co-promotor: Craeye Bart
• Co-promotor: Vuye Cedric

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Er is momenteel een grote vraag naar innovatieve betontechnologieën omwille van de grote milieu impact die beton heeft. Door een kwantitatieve milieubeoordeling toe te passen, zoals een levenscyclusanalyse (LCA), kan de milieu impact van deze innovatieve technologieën geëvalueerd en verbeterd worden. LCA-studies worden meestal pas uitgevoerd wanneer de technologie volledig ontwikkeld is. Op dit punt zijn de kosten om verbeteringen aan te brengen ontzettend hoog, waardoor deze niet worden uitgevoerd. Het zou beter zijn om LCA uit te voeren tijdens de onderzoeksfase. Hierbij wordt er voorspeld wat de milieu impact van de technologie zou zijn wanneer deze zich op een industriële schaal bevindt. Het uitvoeren van zo een voorspellende LCA, ook wel ex-ante LCA genoemd, toont de impact van een technologieontwikkeling op de milieuprestaties en zorgt voor een optimalisatie tijdens het ontwerpproces. Het uitdagende aspect van een ex-ante LCA is om de nodige voorspellingen te maken a.d.h.v. weinig data. Dit project zal zich focussen op het ontwerpen van een methodologie voor het uitvoeren van een ex-ante LCA op innovatieve betontechnologieën, door de innovatieve technologie theoretisch op te schalen naar de industriële schaal en rekening te houden met veranderingen aan de huidige manier waarop beton wordt geproduceerd en veranderingen aan de background system die zullen opgetreden zijn wanneer de opkomende technologie volledig ontwikkeld is.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Buyle Matthias
• Co-promotor: Craeye Bart
• Mandaathouder: Maes Ben

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Beoordeling van de conditie van gewapende betonvloer. Niet-destructieve evaluatie van de toestand van een bestaande gewapende betonnen plaat op volle grond met behulp van PermeaTorr luchtpermeabiliteitsmetingen, visuele inspectie van de schademechanismen en wapeningsdetectie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Craeye Bart

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Beoordeling van de conditie van gewapende betonvloer. Niet-destructieve evaluatie van de toestand van een bestaande gewapende betonnen plaat op volle grond met behulp van PermeaTorr luchtpermeabiliteitsmetingen, visuele inspectie van de schademechanismen en wapeningsdetectie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Craeye Bart

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit onderzoekt focust zich op kwalitatieve renovatie van KMO-gebouwen. De primaire dragende structuur verkeert meestal wel nog in goede staat. Renovatie van deze gebouwen vormt dan ook een nieuwe businessopportuniteit. Het huidige gebrek aan theoretische en praktische kennis over renovatiemogelijkheden van dit type gebouwen, op maat van bouwbedrijven, leidt tot een suboptimale uitvoeringspraktijk. De vooropgestelde verbeteringen inzake energetische prestatie, comfort en esthetiek worden bestudeerd en opgelijst. Hiertoe vertaalt KMO Reno enerzijds de universele principes van duurzaam renoveren naar de bouwmethodes van KMO-gebouwen. Anderzijds worden ook innovatieve renovatiemethodes getoetst en gevalideerd, zo wel op theoretisch als praktisch vlak. Verspreiding van de resultaten gebeurt via een publiek toegankelijke website.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Craeye Bart

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De integriteit van niet-verstevigde betonnen structuren in beginstadium van constructie hangt af van vele factoren. Een van deze is het ontstaan van scheuren die cruciaal kunnen zijn bij bepaalde applicaties. Dit probleem is van groot belang voor diepe geologische afval afvoerconcepten dewelke beton als principiële barrière component beschouwen met een gebruiksduur van meerdere 1000en jaren. Dit is ook het geval met de huidige Belgische afvoerconcepten waarbij warmtestralend radioactief afval wordt nabehandeld in containers van beton en staal en die gepositioneerd worden diep onder de grond en gebruik maken van niet-verstevigde betonnen ondersteuning. In het beginstadium van de constructie van de bewaarplaats, de mechanische integriteit van de betonnen componenten is van cruciaal belang vanuit het standpunt van veiligheid alsook performantie. De basisdoelstelling van dit doctoraatsonderzoek bestaat uit het ontwikkelen en implementeren van een multiscale-gebaseerd gekoppeld thermo-hydro-mechanisch model dat zal gebruikt worden voor het bestuderen van niet-versterkte beton in een initieel stadium. Meer specifiek zal de doctorandus een mathematisch model ontwikkelen dat het ontstaan van scheuren beschrijft ten gevolge van thermo-hydraulisch-mechanische transiente condities. In mindere mate zal een tweede doelstelling bestaan uit het uitvoeren van experimenten op laboschaal met als doel het identificeren van de belangrijkste parameters ter validatie van het model.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Craeye Bart
• Co-promotor: Steenackers Gunther
• Mandaathouder: Babaei Saeid

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het VASH consortium werkt aan de maximale valorisatie van vliegassen uit verbrandingsprocessen. VASH onderzoekt en ontwikkelt een innovatief droog en gesloten scheidingsproces dat toelaat door middel van Elektro Magnetische en Massa Classificering (EMC) vliegassen in haar waardevolle fracties op te delen. Deze installaties zullen vanuit Vlaanderen volgens een Industry 4.0 concept ontwikkeld worden, en wereldwijd gecommercialiseerd. Simultaan zullen ook nieuwe producten en valorisatiepistes ontwikkeld worden voor de gescheiden vliegasfracties. Vliegassen uit steenkool, biomassa en huisvuilverbrandingsinstallaties behoren tot de meest geproduceerde afvalstoffen ter wereld, in de orde van 500 miljoen ton per jaar. Deze drie vliegassoorten worden momenteel grotendeels gestort. De VASH technologie maakt economische scheiding op industriële schaal van deze partikels commercieel mogelijk. VASH kan deze vliegasafvalstromen omzetten in interessante grondstofstromen die tot nieuwe applicaties leiden in de beton- en cementindustrie om zeer sterk en duurzaam beton te maken, in de wegenbouw en voor verscheidene andere industrieën.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Craeye Bart

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject