ValReCon20. Valorisation of Recycled Concrete Aggregates in Concrete C20/25. Valorisatie van grove betonpuingranulaten in beton C20/25 & C25/30

Transcriptie

1 ValReCon20 Valorisation of Recycled Concrete Aggregates in Concrete C20/25 Valorisatie van grove betonpuingranulaten in beton C20/25 & C25/30 Ing. Luc BOEHME 1,3, Dr. ir. Ann VAN GYSEL 2,3, ir. Jeroen VRIJDERS 4 Ing. MiquelJOSEPH 1, Ing. JorisCLAES² 1 KHBO-IW&T Afdeling Bouwkunde ² Lessius Mechelen -Campus De Nayer 3 K.U.Leuven Departement Burgerlijke Bouwkunde 4 WTCB TETRA-project uitgevoerd met steun van ValReCon20 1

2 ValReCon20 Inleiding Onderzoeksgroep Topics Leren van koplopers Beton mengselontwerp - randvoorwaarden Granulaten herkomst onzekerheden variabiliteit Proeven op beton Duurzaamheidsaspecten Wat weten we uit het verleden? Conclusies & Volgende stap Meer weten? ValReCon20 2

3 Inleiding Huidige situatie in Vlaanderen Stijging gerecycleerde granulaten Hoofdzakelijk toegepast in de wegenbouw (SB 250) Vaak downcyclingi.p.v. recycling (Ladder van Lansink) Aanzetten tot een meer hoogwaardig gebruik Het OVAM Uitvoeringsplan bouw- en sloopafval (1995) VLAREA (1997) Sectoraal uitvoeringsplan Milieuverantwoord materiaalgebruik en afvalbeheer in de bouw Algemeen oppervlaktedelfstoffenplan Vrijwaren open ruimtes Rendabiliteit van de brekers ValReCon20 Bron: COPRO jaarverslag

4 Productie puingranulaten Concrete Day 2011 ValReCon20 Bron: COPRO 4

5 ValReCon20 Onderzoeksgroep RecyCon onderzoeksgroep KHBO-IW&T (Associatie K.U.Leuven Departement Burgerlijke Bouwkunde) Ervaring uit andere onderzoekprojecten m.b.t. recyclage in de bouw recymblok- metselblokken ReCycle- fietspaden RecyScreed - dekvloeren RecyFlowScreed gietdekvloeren Groter bereik binnen Vlaanderen grotere onderzoeksgroep partners Aanvragers KHBO IW&T Lessius Mechelen De Nayer WTCB TETRA-project 2jaar Met steun van het ValReCon20 5

6 ValReCon20 gebruikersgroep MOLENDAM NV ValReCon20 6

7 Topics Gebruik van gerecycleerde granulaten in beton Ja Milieu-overweging Duurzaam materialenbeheer Technologische vooruitgang & innovatie Maar Garanties nodig voor verantwoord gebruik Ondersteunende regelgeving ValReCon20 7

8 Topics: knelpunten die het gebruik van betonpuingranulaten in beton in de weg staan: Variabiliteit van de eigenschappen & andere mechanische eigenschappen: invloed op sterkteontwikkeling variaties in waterbehoefte Organische verontreinigingen Onzekerheid over de zuiverheid: invloed op bindingsgedrag Aanwezigheid van stoffen die de binding kunnen verstoren (oplosbare sulfaten (gips, cellenbeton,..), chloriden, ) Milieu-technische verontreinigingen ASR Duurzaamheid: wordt bepaald door samenstelling granulaat Diverse oorsprong carbonatatie, vorst-dooi (dooizouten), ASR, krimpgevoeligheid, sulfaataantasting Verwerkbaarheid en waterbeheersing Variaties in de porositeit & waterabsorptie Moeilijker beheersbare verwerkbaarheid, mogelijke vergruizing van zwakke elementen Moeilijker beheersbare W/C-factor ValReCon20 8

9 Wat mag nu al? TRA550 omgevingsklassen E0 en EI / max 20% Maar dat is te weinig en te beperkt in vraag om er ook een economische aansporing in te vinden om beter te doen! ValReCon20 9

10 Kunnen we leren van koplopers? Nederland NEN-EN tot 20% vervanging tem C53/65 CUR-aanbevelingen -rekenregels Duitsland DIN addendum A1 tem C30/37 Onderscheid op omgevingsklasse Noorwegen NS 3473 vervanging tot 20% tem C20/25 ValReCon20 10

11 Beton randvoorwaarden mengselontwerp Druksterkteklasse C20/25 & C25/30; Gebruiksdomein OB & GB (ongewapende en gewapende beton); Omgevingsklasse = EE1 of EE2 (vorst, maar geen contact met regen); Consistentieklasse S4; Dmax= 20 mm ValReCon20 11

12 W/C & cementdosering Eis B2 Aanvullende eis Beton Cf ck,cyl /f ck,cube [MPa] W/Cfactor [M/M] Cementdosering C min [kg/m³] EE1 T(0.6) C20/ EE2 T(0.5) C25/ Zetmaat: S3: van 100 tot 150 mm slump S4: van 160 tot 210 mm slump Keuze korrelgrootte: rekening houden met voorschriften voor betondekking en max. korrelafmeting bij gebruik van wapening 8/20 mm ValReCon20 12

13 Mengselontwerp Ervaring uit ander onderzoek Bolomeymaar met A= 16 In praktijk: A-B-C-krommen goede overeenkomst met onze aanname ValReCon20 13

14 Granulaten 60 Geometrische eigenschappen 40 De korrelmaat; 20 De korrelverdeling; 0 Het gehalte aan fijne deeltjes; Zeefmaat [mm] De vlakheidsindex; De bolvormige of kubische delen in grove granulaten; Variaties van de verschillende eigenschappen Mechanische eigenschappen Weerstand tegen afslijting en verbrijzeling: Micro-Deval& Los Angeles Volumieke massa Waterabsorptie & watergehalte Poriënvolume Chemische eigenschappen: methyleenblauw, zandequivalent, identificatie, chloriden, oplosbare sulfaten, ASR Gecumuleerde doorval [%] Overzicht grenzen korrelmaat tenopzichte van G C Fijnste Grofste Avg. Avg. -2σ Avg. +2σ ValReCon20 14

15 ValReCon20 15

16 Resultaten voor 8/20 Gehalte aan fijne deeltjes (EN 933-1): gemiddeld 0,66% Hebben zowel positieve als negatieve invloed Onzekerheid over de zuiverheid Vlakheidsindex (EN 933-3): 7 tot 13% Hangt samen met type breker en oorspronkelijk beton Percentage aan gebroken oppervlakken (EN 933-5): gemiddeld 83% Weerstand tegen afslijting Micro-Deval(EN ): 29 tot 35 Weerstand tegen verbrijzeling Los Angeles (EN ): 34 tot 40 Holle ruimte (EN ): gemiddeld 52% Watergehalte (EN ): is afhankelijk van de manier van opslaan / binnen: 3% Wateropname (EN ): 6 tot 10% (gemiddeld 7,5%) Dichtheid (EN ): ρssdtussen 2400 en 2600 kg/m³ Methyleen-blauw(EN 933-9): 0,3 tot 1 Conclusie: voldoet aan NBN B (toekomstige norm) ValReCon20 16

17 Betonsamenstellingen C25/30 Grove granulaten = 100% betonpuin Zand: 0/2 & 0/5 praktijkmengsel Cementgehalte: 300 kg/m³ Water/cement-factor 0,55 Superplastificeerder ValReCon20 17

18 Verwerkbaarheid in de tijd Zetmaat [mm] 125,0 105,0 85,0 65,0 45,0 Slump i.f.v. vervaardigingstijd Druksterkteverloop 25,0 2 min 7 min 12 min 17 min 22 min 27 min 32 min Tijd na start mengproces [min] B/DNY-55/300-A14/AD B/DNY-55/300-A16/AD B/DNY-55/300-A18/AD B/DNY-55/300-A32/AD B/DNY-55/300-A16/SSD ValReCon20 18

19 Conclusies beton Volumieke massa (NBN B ): kg/m³ -daling 3 tot 9% t.o.v. ref. Luchtgehalte (NBN B ): 3 tot 9% Druksterkte (NBN B ): 20 tot 30% lager dan referentie Bij W/C-factor 0,5 : geen probleem fck C25/30 haalbaar Bij W/C-factor = 0,55 : meer aandacht nodig om fckte halen (gemiddelde druksterkte = ok) gebruik van filler (kalksteenmeel) verhoogt de druksterkte aanzienlijk meer onderzoek is nodig Splijtsterkte(NBN B ): 20 tot 30% lager dan referentiebeton (± 3 N/mm²) E-modulus(NBN B ): 30% lager dan referentiebeton (± N/mm²) Krimp(NBN B ): 2x groter dan referentie ValReCon20 19

20 Duurzaamheidsaspecten Carbonatatie Op 28 dagen: iets diepere indringing t.o.v. referentie (9,5 t.o.v. 6,4 mm) Op 56 dagen: quasi gelijke indringingsdiepte (max 13mm) recyclagebeton referentiebeton recyclagebeton referentiebeton Vorst dooi met slab-test Onduidelijk: op 56d: gecumuleerde massa Sn= 0,38g tot 0,91g (ref = 0,14g) Geschiktheid van de proefmethode? Geen schade door aanwezigheid van rode fractie of hout, wel door mortelrest of dekvloer ValReCon20 20

21 Wat weten we uit het verleden? Private projecten Berendrechtsluis RecyHouse WTCB Kantoorgebouw VMM-Aalst (bedrijfsvloeren) Centrum Duurzaam Bouwen (vloeren) Kamp C, Westerlo Concrete Day 2011 Vaststelling weinig goed gedocumenteerde gegevens uit het verleden Om het vertrouwen te winnen en de geloofwaardigheid te onderbouwen moet er absoluut werk gemaakt worden van een goed gedocumenteerde databank met (nieuwe) projecten ValReCon20 21

22 Conclusies en volgende stappen C25/30 met 100% grove betonpuingranulaten is haalbaar in EE1 (& EE2) Rekening houden met waterabsorptie granulaten Korrelverdeling aanpassen (iets fijner korrelverdeling)(vb Bolomey A=16) Waterbehoefte & verwerkbaarheid beantwoorden met superplastificeerder Duurzaamheid: carbonatatie is vergelijkbaar met referentie Vorst-dooi: bij 100% vervanging: groter maar onduidelijk beeld C25/30 met 20% grove betonpuingranulaten tot EE2?: nog niet in detail bekeken maar in vgl. met 100%: zou zeker haalbaar moeten zijn Volgende stappen: opzetten van een goed gedocumenteerde databank met (nieuwe) projecten Verder onderzoek i.v.m. de invloed van de variabiliteit van de puingranulaten Uitwerken Technisch Rapport WTCB Werken aan een kader voor certificering puingranulaten voor beton (SECO: is gestart) ValReCon20 22

23 Meer weten? ValReCon20 23

24 Contact KHBO- IW&T Afdeling Bouwkunde onderzoeksgroep RecyCon Zeedijk Oostende Tel 059/ fax 059/ Luc Boehme hoofdaanvrager) Lessius Mechelen Campus De Nayer Onderzoeksgroep Materialen en Structuren Jan De Nayerlaan Sint-Katelijne-Waver Tel 015/ Fax 015/ Ann Van Gysel medeaanvrager) WTCB Departement Geotechniek, Structuren en Duurzame Ontwikkeling Avenue P.Holoffe Limelette Tel 02/ Jeroen Vrijders medeaanvrager) ValReCon20 24