Grindsubstitutie: stand van zaken en toekomstbeeld

Transcriptie

1 Symposium Grind 2005 Grindsubstitutie: stand van zaken en toekomstbeeld ir. Luc De Bock Opzoekingscentrum voor de wegenbouw

2 Inhoud van deze presentatie Welke materialen zijn kandidaat grindvervangers? Overzicht per materiaal: oorsprong, belangrijkste karakteristieken, mogelijkheden en beperkingen (bouwtechnisch/milieu) marktsituatie / aanbod Berekening van resterend substitutiepotentieel voor Limburgs Maasgrind door deze materialen

3 Kandidaat grindsubstituten 1. Natuursteenslag 2. Zeegrind 3. Secundaire grondstoffen 4. Kunstgranulaten

4 Oorsprong 1. Natuursteenslag (kalksteen, porfier, zandsteen, graniet) Natuurlijke rotsgesteenten van diverse geologische aard Groeves in Wallonië en buitenland Karakteristieken Gebroken tot elk gewenst kaliber Zeer goed geschikt voor bouwtoepassingen Mogelijkheen en beperkingen Bouwtechnisch: aannemers zijn ermee vertrouwd Milieuhygiënisch: OK ( geen reglementering) Ecologie: elke groeveontginning heeft impact op de omgeving, eventueel beperkt tot locale omgeving. Marktsituatie / aanbod Natuurlijke concurrenten van het grind Er is (op korte termijn) een voldoende aanbod mogelijk vanuit Wallonië.

5 Oorsprong 2. Zeegrind Grind Gebaggerd uit de (Noord)zee, samen met zeezand Karakteristieken Zoals Maasgrind, + hoger zoutgehalte en aanwezigheid van schelpdelen Zeer goed geschikt voor bouwtoepassingen Mogelijkheen en beperkingen Bouwtechnisch: aannemers zijn ermee vertrouwd; (enige beperking inzake Cl - bij voorgespannen betontoepassingen) Milieuhygiënisch: OK ( geen reglementering) Ecologie: impact op zeebodem (morfologie, stromingen, benthos). Marktsituatie / aanbod Geen ontginning op Belgisch deel van de Noordzee (BCP), meest dichtbije zandbanken bevatten enkel zandfractie. Enige import van zeegrind gebaggerd voor Engelse kust.

6 Oorsprong 3. Secundaire grondstoffen Bewerking van bepaalde steenachtige afvalstoffen, conform aan wetgeving die nuttige toepassing van afvalstof tot bouwstof regelt (Vlarea hoofdstuk 4). Voorbeelden: gerecycleerde granulaten uit bouw- en sloopafval (puingranulaten); afvalstoffen uit diverse industriële sectoren (staalslakken, assen, restzanden, slib). Karakteristieken Steenachtig, van diverse granulometrie. Enige heterogeniteit in samenstelling. Mogelijkheen en beperkingen Bouwtechnisch: niet steeds geschikt voor hoogwaardige toep. Milieuhygiënisch: moeten voldoen aan wetgeving SG Ecologie: nuttige toepassing van afvalstoffen aanrijking marginale bodembelasting. Marktsituatie / aanbod uitgebreid aanbod, vaak met gecerticificeerde kwaliteit.

7 Oorsprong 4. Kunstgranulaten Gefabriceerd via een industrieel procédé. Op basis van klei of slib. Karakteristieken Granulaire vorm; lichtgewicht (< 2 kg/dm³) Homogene samenstelling en kwaliteit Mogelijkheen en beperkingen Bouwtechnisch: geschikt als granulaat in (lichtbelast) beton; ruime gebruikservaring bij gespecialiseerde aannemers. Milieuhygiënisch: OK ( geen reglementering) Ecologie: OK; als op basis van baggerslib: nuttige toepasing van afvalstof; energie-intensief. Marktsituatie / aanbod Beperkt aanbod; enkel concurrentieel in niche-toepassingen. Toekomstige import?

8 Oorsprong Puingranulaten (1) Sloop van gebouwen en infrastructuurconstructies. Selectieve sloop en verdere zuivering puingranulaat: o betonpuingranulaat, o metselwerkpuingranulaat, o mengpuingranulaat, o asfaltpuingranulaat, o puinbrekerzand, o puinzeefzand. Karakteristieken Gebroken en gezeefd tot gewenste fractie Sterkte van de steen afhankelijk van samenstelling puin (baksteen is zwakker dan beton) Hogere porositeit dan natuursteenslag; verhoogde waterabsorptie

9 Puingranulaten (2) Mogelijkheen en beperkingen Bouwtechnisch: geschikt als granulaat voor vele bouwtoepassingen, onderzoek spitst zich toe op toepassing in meer hoogwaardige toepassingen (structureel beton in bouw en wegenbouw) Milieuhygiënisch: OK (! Asbest of teer) Ecologie: OK; nuttige toepasing van afvalstof. Marktsituatie / aanbod Groot aanbod Voor het grootste deel reeds toegepast (> 80 % recycling), vooral in fundering van wegen.

10 Puingranulaten (3) Materiaal Bouw- & sloopafval Betonpuin Mengpuin Asfaltpuin Totaal aanbod Huidig hergebruik totaal Substitutiepotentieel zand-fractie grind-fractie Maasgrindsubstituut

11 metaalslakken

12 Oorsprong Metaalslakken (1) bijprodukt van ijzer- en staalindustrie; In de smeltpot worden bovenaan de ongewenste elementen en onzuiverheden (allerlei oxiden van Si, Al, Mg, Ca,...) afgescheiden van het vloeibare metaal = slak; Na afkoeling stolt de slak tot een amorfe structuur, die verder kan gebroken worden tot stukslak, in de afmetingen van klassieke steenslag, of ze stolt door snelle afschrikking tot glasachtige korrels van zandafmetingen (gegranuleerde slak) Soorten: hoogovenslakken (stukslak of gegranuleerd), staalslakken (LD-slak ; EAF-slak; inoxslak), non-ferroslakken (koperslak, loodslak, zinkassen) Karakteristieken Samenstelling afhankelijk van aard metallurgie en toegepast procédé Zwaarder dan natuursteenslag (> 2,6 tot 4,0 kg/dm³)

13 Metaalslakken (2) Mogelijkheen en beperkingen Bouwtechnisch: geschikt als granulaat voor bepaalde bouwtoepassingen,! LD-staalslakken: Volumetrische stabiliteit was in het verleden vaak een probleem. Hydratatie van CaO tot Ca(OH) 2 = volumetoename binnen in de steen, zorgt voor het zwellen van de slak, eventueel zelfs het uit elkaar vallen; in een gebonden mengsel zoals beton betekent dit het opstuiken van de betonplaat, met spectaculaire schade-gevallen tot gevolg. Milieuhygiënisch:! Gehalte aan zware metalen of bepaalde zouten of anionen. Ecologie: OK; nuttige toepasing van afvalstof. Marktsituatie / aanbod Nagenoeg stabiel aanbod. Concurrentie door andere afnemers, bijvoorbeeld hoogovenslakken, waarvan het totale aanbod wordt opgekocht door de cementfabrieken voor verwerking als grondstof voor hoogovencement.

14 electro-oven staalslak

15 electro-oven staalslak

16 inoxslak

17 Inoxslakken Oorsprong: bijproduct van de productie van roestvaststaal; oven-, convertor- en VOD-eindslak Stinox (Genk): jaarlijks ton slak Milieuhygiënisch: hogere concentraties aan Ni, Cr en F, maar de uitloging blijft beneden de maximaal toegelaten gehaltes voor vormgegeven toepassing. Bouwtechnisch: geschikt voor toepassing als granulaat in steenslagfunderingen en schraal beton voor wegfundering, in asfaltmengsels, in betonblokken. Volumetrische stabiliteit: minder problematisch dan LD wegens beperkt gehalte vrije kalk; onder controle via geschikt rijpingsproces. Gecertificeerde kwaliteit (CE-markering, Benorlabel).

18 toepassing in wegenbouw

19 non-ferroslakken Oorsprong: bijproduct van lood-, koper- of zinksmelten; gegranuleerde slak (zandfractie) of gebroken steenslag Karakteristieken Bouwtechnisch: karakteristieken cfr. grof en zuiver zand. Milieuhygiënisch: hoge concentraties aan zware metalen; hoge uitloging Toepassing in : - onderfunderingslaag, - zandcement, eventueel in schraal beton.

20 Slakken uit ijzer- en staalindustrie Materiaal Totaal Huidig Substitutiepotentieel Maasgrindsubstituut aanbod hergebruik totaal zand-fractie grind-fractie Non-ferroslakken LD Staalslakken RVS Hoogovenslak Eindslak Ijzergieterijen koepelovenslak gieterijzand gietpotpuin

21 E-Bodemas As van elektriciteitscentrales gestookt met poederkool (1) Bevat onverbrande delen van de poederkool. Karakteristieken Voornamelijk zandfractie Kwaliteit kan schommelen met aard steenkool Mogelijkheen en beperkingen Bouwtechnisch: geschikt als ophogingsmateriaal en in onderfundering Milieuhygiënisch: OK. Marktsituatie / aanbod Nagenoeg volledig verwerkt in cementindustrie.

22 E-vliegas (PVA) As van elektriciteitscentrales gestookt met poederkool (2) Bevat onverbrande delen van de poederkool. Karakteristieken Fijn grijs poeder (cf. cement) Puzzolane eigenschappen (bindmiddel) Mogelijkheen en beperkingen Bouwtechnisch: puzzolaan bindmiddel ter vervanging van (een deel v/h) cement in puzzolaanbeton of in zandcementmengsels. Milieuhygiënisch: OK Marktsituatie / aanbod Nagenoeg volledig verwerkt als grondstof in de cementindustrie (productie van composietcement).

23 Poederkoolvliegas

24 As van vuilverbranding (1) AVI-Bodemas Bevat onverbrande delen van het afval. Karakteristieken Heterogeen van samenstelling, bevat ook groot deel nietsteenachtig (metaal, organische stof, glas, ) Zwakke mechanische sterkte v/h granulaat vgl.m. natuursteenslag Mogelijkheen en beperkingen Bouwtechnisch: geschikt voor eerder laagwaardige toepassingen zoals ophoging en aanvulling, na stabilisatie eventueel als onderfundering van wegen; volumetrische stabiliteit moet gecontroleerd worden. Milieuhygiënisch:! Zware metalen (Cu, PB, Cd), sulfaten en chloriden.

25 AVI-bodemas

26 AVI-Vliegas As van vuilverbranding (2) Karakteristieken In tegenstelling tot PVA is hier geen puzzolane werking Bevat de onzuiverheden van het afval in geconcentreerde vorm. Mogelijkheen en beperkingen Bouwtechnisch: eventueel geschikt als vulstof in asfalt of Milieuhygiënisch:! Overschrijdt vele normen SG Ecologie: status van gevaarlijke afvalstof. Marktsituatie / aanbod Wordt niet toegepast wegens negatieve MH kwaliteit. mortel;

27 Bodemas en vliegas Materiaal bodemas en vliegas Huisvuilverbranding AVI-bodemas AVI-vliegas Totaal aanbod Huidig hergebruik Substitutiepotentieel totaal zand-fractie grind-fractie Maasgrindsubstituut Elektriciteitscentrales op kolen E-bodemas poederkoolvliegas

28 Oorsprong Mijnsteen Bijproduct van steenkoolwinning Bestaat voor een belangrijk deel uit kleihoudende gesteenten (ca. 70 %), naast zandsteen en siltsteen (samen 20 %) en steenkool (inclusief steenkoolhoudende leisteen, samen maximaal 10 %). Karakteristieken Zwakke sterkte van de steen Door branden wordt zwarte mijnsteen omgezet in rode mijnsteen, met iets betere mechanische eigenschappen. Mogelijkheden en beperkingen Bouwtechnisch: enkel geschikt voor eerder laagwaardige toepassingen, zoals ophogingen en (voor rode mijnsteen) onderfundering; enkele toepassingen in baksteenindustrie. Milieuhygiënisch:? Marktsituatie / aanbod Ontginning oude terrils onmogelijk door eisen in ruimtelijke structuurplannen. Geen praktische toepassingen.

29 Baggerslib Oorsprong Slib van het baggeren van (on)bevaarbare vaarwegen (rivieren, kanalen). Karakteristieken Specie met zeer hoog watergehalte, moet voor elke toepassing ontwaterd worden. Mogelijkheden en beperkingen Bouwtechnisch: de grovere fractie (zand) erin kan afgescheiden worden en toegepast worden zoals rivierzand; de slibfractie zou eventueel kunnen dienen als grondstof voor de productie van kunstgranulaten via een thermisch procédé, maar dit is zeer energieintensief. Milieuhygiënisch: vervuiling? Marktsituatie / aanbod Enorme hoeveelheden (zeker in kubieke meter specie gementen): o jaarlijkse aangroei door erosie van het land wordt geschat op ongeveer 1,35 o miljoen ton droge stof Historische achterstand in baggeren van bevaarbare en onbevaarbare waterlopen wordt geschat op ca. 23 miljoen ton droge stof. Is hierdoor een echte probleemafvalstof. Geen praktische toepassingen.

30 Materiaal Baggerslib Mijnsteen Totaal aanbod Huidig hergebruik totaal Substitutiepotentieel zand-fractie grind-fractie Maas grindsubstituut (1,3 miljoen ton d.s. jaarlijkse aangroei) (90 M ton reserve)

31 Ref. Totaal aanbod Huidig hergebruik Substitutiepotentieel Maasgrind-substituut Zand Grind Bouw- & sloopafval 1 Betonpuin Metselwerkpuin Asfaltpuin Non-ferroslakken Staalslakken LD RVS Hoogoven Eindslak Koepeloven Gieterijzand Gietpotpuin Huisvuilverbranding Bodemassen Vliegassen Elektriciteitscentrales Bodemassen Vliegassen Mijnsteen Baggerslib Glas Straalgrit Afval van natuurlijke delfstoffen nb nb nb Andere minerale afvalstoffen nb nb nb Totaal

32 Besluit Er is een gevarieerd aanbod van steenachtige secundaire grondstoffen. De karakteristieken van de meeste van deze materialen zijn min of meer gekend, zowel op bouwtechnisch als milieuhygiënisch vlak. De beste van deze materialen worden reeds nuttig toegepast als granulaat in de (wegen)bouw. Het resterend potentieel als grindsubstituut is, met de huidige stand van de technologie, beperkt. Verdere toepassingen vergen verder onderzoek of zijn niet kostendekkend (bijvb. baggerslib ontzanden en slib verwerken tot kunstgranulaten). Een verdere selectiviteit inzake het juiste granulaat op de juiste plaats kan nog iets bijdragen als substitutie, maar de echte vervanging van het grind zal waarschijnlijk moeten gebeuren door import van natuursteenslag.