GROEN BETON, EEN BELANGRIJKE BIJDRAGE TOT DE CIRCULAIRE ECONOMIE Willy GOOSSENS Directeur GBV Groen Beton Vert 1. Inleiding situering De circulaire economie, ook kringloopeconomie genoemd, wint sterk aan belang. De nadruk ligt hier op het vermijden van uitputting van eindige grondstofvoorraden en het volledig opnieuw inzetten van reststoffen in het systeem [1]. In dit kader betekent de toepassing van (hoogwaardig) betongranulaat ter vervanging van natuurlijke (grove) granulaten een hele stap voorwaarts. Naast het vermijden van het gebruik van primaire, eindige grondstoffen leidt dit ook tot een vermindering in transport, door onder meer de lokale beschikbaarheid van de materialen en een verminderde afvoer van de afbraakmaterialen, een beter landgebruik, door het verminderd storten van afval en een opwaardering van het afvalmateriaal door een betere beheersing van de kwaliteit en de mogelijkheid om de (hoogwaardige) betongranulaten ook in hoogwaardige toepassingen aan te wenden. De wegstructuur heeft een belangrijke bijdrage in het verwerken van de betongranulaten. Waar de toepassing in fundering en onderfundering reeds lang gekend is, worden betongranulaten meer en meer in verhardingen toegepast. In Vlaanderen is het momenteel toegestaan om 20% van het grove granulaat te vervangen door hoogwaardig betongranulaat voor onderlagen van betonverhardingen en in lineaire elementen. Maar ook in industriële verhardingen vindt het betongranulaat zijn toepassing, gezien hier de eis op de stroefheid veel beperkter is. Deze hoogwaardige toepassingen hebben een dubbele impact: enerzijds betekenen zij een besparing op natuurlijke granulaten maar anderzijds betekent dit ook dat het hoogwaardig betongranulaat niet meer in de fundering of onderfundering terecht komt waardoor ook andere gerecycleerde materialen hun plaats vinden. Het blijft natuurlijk uitermate belangrijk dat de kwaliteit van de wegstructuur en de voorziene levensduur behaald kunnen worden. Om de kwaliteit en duurzaamheid te kunnen garanderen bij het gebruik van hoogwaardige granulaten in wegentoepassingen is het noodzakelijk een constante kwaliteit van het granulaat te verzekeren met een beperkte variatie in eigenschappen en het verzekeren van de te behalen limieten. Hiervoor is een goede beheersing van de kringloop nodig: een goede sortering van het binnenkomend puin ligt hier aan de basis. Een groot voordeel van (hoogwaardige) betongranulaten is dat deze lokaal verkregen en verwerkt worden. Dit kan zelfs op de werf door middel van het gebruik van mobiele brekers, bv bij een vernieuwing van een bestaande betonweg, maar dit kan ook in vaste breekcentrales, die over heel Vlaanderen verspreid zijn. Momenteel zijn er drie producenten gecertificeerd voor hoogwaardige betongranulaten. Betongranulaten beslaan ongeveer 40% van alle door COPRO gecertificeerde gerecycleerde
granulaten. Hiervan worden 44% geproduceerd door een mobiele breker en 56% op een vaste locatie. Jaarlijks wordt ongeveer 6.000.000 ton gecertificeerd (door COPRO en CERTIPRO) betongranulaat in Vlaanderen geproduceerd. Internationaal wordt het gebruik van betongranulaat ook meer en meer gestimuleerd. Zo laat de Europese norm EN 206 toe dat in sommige gevallen tot 50% van het grove granulaat vervangen mag worden door hoogwaardig betongranulaat. In Nederland stimuleren ze het gebruik van gerecycleerd granulaat in beton ook fiscaal. Dit wordt bevestigd door de opname van het Duurzaam beton(product) met tenminste 30% gerecycled content in de MIA/Vamil lijst [2]: de Milieu-investeringsaftrek (Mia) en de Willekeurige afschrijving milieuinvesteringen (Vamil). 2. De grondstoffen voor Groen Beton 2.1. Urban mining Urban mining wint steeds meer aan belang. De naam beschrijft in eerste instantie de alternatieve vorm van ontginning van metalen: in plaats van ze te ontginnen in mijnen worden ze gerecupereerd uit afgedankte toestellen. Voor sommige zeldzame metalen is deze recuperatie zelfs de enige vorm van ontginning. De vaststelling dat de grondstoffenreserves niet eindeloos zijn, samen met de vaststelling dat verdere ontginning steeds duurder wordt, minder efficiënt is en vaak met een grotere impact op het milieu gepaard gaat, heeft ertoe geleid dat urban mining in de elektronicasector sterk aan belang heeft toegenomen. Maar urban mining is ook in de bouw van toepassing. Door de selectieve sloop wordt het mogelijk om homogene grondstoffen te krijgen, wat de toepasbaarheid natuurlijk sterk verhoogt. Tevens kan een onderscheid gemaakt worden in kwaliteit van de grondstoffen door zo bijvoorbeeld het structurele (hoogwaardige) beton te scheiden van het niet-structurele. Dit zal zeker verder evolueren naarmate er meer vertrouwen verkregen wordt in de kwaliteit en de toepasbaarheid van deze hoogwaardige materialen. Een extra voordeel van urban mining is hierboven al aangehaald. Door het grote aantal brekers, verspreid over heel Vlaanderen, wordt niet alleen het transport van het puin beperkt, maar ook van de betongranulaten, wat impact heeft op de CO 2 -uitstoot. Het is natuurlijk zo dat de milieu-impact van beton voor het grootste deel bepaald wordt door het cement, maar een studie uitgevoerd bij het WTCB [3] heeft aangetoond dat de CO 2 -uitstoot van de grove granulaten met 20% kan verminderd worden door het gebruik van lokale betongranulaten. Verschillende casestudies zijn hierbij onderzocht, zoals de aanleg van een fietspad met 100% vervanging van de grove granulaten. 2.2. De eisen gesteld aan de grondstoffen Betreffende de eisen gesteld aan betongranulaten dient een onderscheid gemaakt te worden naar toepassing toe. Voor toepassingen in de wegenbouw wordt verwezen naar de typebestekken voor het Vlaamse, Brusselse en Waalse gewest. In het SB 250 voor het Vlaamse gewest wordt bijkomend een onderscheid gemaakt tussen betongranulaten en hoogwaardige betongranulaten. De hoogwaardige betongranulaten worden toegelaten in lineaire elementen en onderlagen voor verhardingen. In het SB 250, hoofdstuk 3, paragraaf 2.2.6 worden de hoogwaardige betongranulaten gedefinieerd. Naast de strengere eisen betreffende de samenstelling van het betongranulaat worden hier ook eisen
gesteld aan de vorm (vlakheidsindex), aan het gehalte fijn materiaal, de waterabsorptie, de weerstand tegen verbrijzeling en de volumemassa. Deze eisen zijn ook opgenomen voor het betongranulaat type A+ in de NBN B15-001, de Belgische aanvulling bij de Europese norm NBN EN 206. Volgende eisen worden hieraan gesteld: d 4 mm en D 10 mm; voldoet minimaal aan samenstellingscategorieën Rc 90, Rcu 95, Ra 1, XRg 0,5, FL 2- van NBN EN 12620; voldoet minimaal aan de categorieën Fl 20, f 1,5, LA 35, SS 0,2, A 40 van NBN EN 12620; heeft een volumieke massa van tenminste 2200 kg/m³; heeft een waterabsorptie van maximaal 10%, met een variatie van maximaal +/- 2% ten opzichte van de gedeclareerde waarde. In de Nederlandse aanvulling op de betonnorm NEN-EN 206 worden twee soorten betongranulaat onderscheiden op basis van volumieke massa, een granulaat met volumieke massa groter dan 2000 kg/m³ en een met volumieke massa groter dan 2200 kg/m³. Hieraan worden dan de toegelaten vervangingspercentages gekoppeld. Verschillende projecten hebben zich geconcentreerd op de kwaliteit van de granulaten. Hieruit blijkt dat hoogwaardige betongranulaten geproduceerd kunnen worden indien een goede acceptatie van het betonpuin gebeurt. Een selectieve sloop is bijgevolg noodzakelijk, maar idealer is het nog als bijvoorbeeld een oude betonweg afgebroken wordt om gebruikt te worden in nieuwe lineaire elementen of industriële verhardingen. Verschillende onderzoeken zijn uitgevoerd ter bepaling van de invloed van de eigenschappen van de betongranulaten, en daarmee samenhangend, de manier van sorteren van het betonpuin en de manier van breken, op de uiteindelijke betoneigenschappen. Hier dient verwezen te worden naar het prenormatief onderzoek Recybeton [4], uitgevoerd door het WTCB, OCW en CRIC-OCCN, en naar het TETRA-onderzoek Hoogwaardig betongranulaat voor duurzame wegenbouw, waarbij onder andere de invloed van het breekproces en de methode voor karakterisatie van (hoogwaardig) betongranulaat bestudeerd wordt. Voor de karakterisering blijkt dat er een nauw verband is tussen de Los Angeles coëfficiënt, die een maat is voor de verbrijzelingsweerstand van het granulaat en de waterabsorptie op 24 uur. De waterabsorptie van een betongranulaat is hoger dan van een natuurlijk granulaat. Dit heeft als gevolg dat meer aandacht besteed dient te worden aan de waterhuishouding van het betonmengsel. Idealiter worden de betongranulaten voorafgaandelijk bevochtigd. Dit zorgt ervoor dat het mengwater ter beschikking blijft voor de verwerkbaarheid van het beton en voor de hydratatie van het cement. Tijdens de onderzoeken zijn waarden voor de waterabsorptie na 24 uur vastgesteld tussen 3,5 en 8%. Dit is veel hoger dan de waarden die bij natuurlijke granulaten opgemeten worden. Hier dient bijgevolg wel rekening mee gehouden te worden door het toevoegen van een kleine hoeveelheid water, extra aan het effectieve water. 2.3. De kwaliteitsborging van de grondstoffen De kwaliteitsborging van gerecycleerde materialen gebeurt op twee niveaus: bouwtechnisch en milieuhygiënisch. Het milieu-hygiënisch onderzoek zorgt er voor dat de afvalstof (bouwafval) omgevormd kan worden naar een secundaire grondstof. Met de bouwtechnische keuring wordt dan de conformiteit
aan de eisen gesteld in de referentiedocumenten, zoals bijvoorbeeld het SB 250 aangetoond. Voor toepassingen van betongranulaten in de wegenbouw volgens het SB 250 wordt steeds een BENOR/Quarea-certificaat geëist, respectievelijk afgeleverd door COPRO of Certipro. Daarnaast dienen de granulaten ook verplicht over een CE-markering te beschikken indien ze op de Europese markt verhandeld worden. Dit CE-certificaat geeft aan dat het granulaat voldoet aan de regels gesteld in de Bouwproductenverordening 305/20211 voor granulaten, waarvoor een CEmarkering systeem AVCP 2+ van toepassing is. Dit houdt in dat de fabrikant procedures dient vast te leggen bij het productieproces, evenals controles dient uit te voeren om de kwaliteit van het productieproces te garanderen. Dit wordt gezien het opgelegde niveau op regelmatige basis extern getest. In de nabije toekomst (vanaf 2018) zal de kwaliteit van het puin op milieu-hygiënisch vlak verder verhogen door de invoering van Tracimat. Een onderscheid zal hierbij gemaakt worden tussen puin met en laag milieurisicoprofiel (LMRP) en puin met een hoog milieurisicoprofiel (HMRP). Het LMRP zal in een continu proces verwerkt mogen worden met een beperkte controle op de milieu-hygiënische kwaliteit gezien het risico dat na de verwerking van dit puin vervuilde granulaten bekomen worden, zeer beperkt is. HMRP puin daarentegen zal per batch gekeurd worden, waarbij alle parameters opgelegd door VLAREMA worden onderzocht. Welke afvalstromen als LMRP mogen beschouwd worden is vastgelegd in het Eenheidsreglement voor de gerecycleerde granulaten. Onder andere puin afkomstig van selectief slopen, ontmantelen en renoveren van gebouwen en puin afkomstig van infrastructuurwerken aangeleverd met een verwerkingstoelating van een erkende sloopbeheerorganisatie mag als LMRP puin aanvaard worden. Tracimat zal hier als sloopbeheerorganisatie optreden. Hierdoor zal beter selectief gesloopt worden waardoor er minder vreemde elementen in de betongranulaten aanwezig zullen zijn. 2.4. Kwaliteitsborging van wegenbeton Sedert het voorjaar van 2017 is de certificatie van wegenbeton een feit. Volgens TRA 50 wordt de conformiteit van het wegenbeton aan de gestelde eisen in de referentiedocumenten aangetoond. Deze is opgesteld voor de drie gewesten. In het SB250 is de vereiste voor deze certificatie reeds opgenomen. Naast de certificatie is hier een bijkomende registratie bij AWV noodzakelijk. Momenteel wordt in TRA 50 een vervangingspercentage tot 20% van het grof granulaat door hoogwaardig betongranulaat toegelaten voor lineaire elementen en in onderlagen van betonverhardingen. Het is de bedoeling dit in de toekomst uit te breiden naar andere toepassingen (industriële verhardingen, fietspaden, ) en naar andere samenstellingen met hogere vervangingspercentages.
2.5. Innovatieve benaderingen Veel onderzoek wordt uitgevoerd naar de mogelijke toepassingen van de verschillende fracties die voortkomen uit het breekproces. Hierbij wordt gezocht naar hoogwaardige toepassingen, in functie van de bekomen fractie. Voor de grove granulaten zijn reeds verschillende testprojecten uitgevoerd, zowel ter vervanging van de grove natuurlijke granulaten in wegenbeton als in stortklaar beton. Nu wordt ook meer en meer bestudeerd of ook het hergebruik van de zandfractie en de fijne fractie kan geoptimaliseerd worden. Dit kan dan samen verlopen met een optimalisatie van het breekproces. Een mooi voorbeeld van innovatief onderzoek is het Sand2Sand project [5], waarbij het gerecycleerde brekerzand opgewaardeerd wordt om opnieuw gebruikt te worden in beton. Een goede karakterisatie van het zand, het vastleggen van aangepaste mengprocédés en het toepassen van realistische vervangingspercentages leiden tot hoogwaardige toepassingen. Hiermee wordt niet alleen de bestaande recyclagestroom vergroot en opgewaardeerd, maar wordt ook het tekort aan natuurlijk bouwzand in Vlaanderen verminderd. Andere onderzoeken bestuderen de optimalisatie van het breekproces om te komen tot een volledig scheiden van de oorspronkelijke fracties: grove granulaten, zand en recuperatiebindmiddel. Dit is onder meer onderzocht aan de universiteit van Eindhoven [6] met gebruik van een smart crusher. De vraag is wel in hoeverre dit recuperatiebindmiddel voldoende reactief is om het cement te kunnen vervangen en in welke mate dit de extra toegevoegde energie, met de bijhorende milieu-impact, kan verantwoorden. 3. Groen beton in reële toepassingen 3.1. Wat is toegelaten? 3.1.1. Recyclage in wegenbeton Zoals gesteld worden gerecycleerde granulaten in de wegstructuur reeds zeer vaak toegepast. Het blijft echter bijna volledig beperkt tot toepassingen in funderingen en onderfunderingen. In de typebestekken voor de drie gewesten kan betonpuin zowel in de fundering als onderfundering gebruikt worden, al dan niet gebonden met cement. Voor deze toepassingen is het echter ook mogelijk minderwaardige gerecycleerde granulaten toe te passen, zoals mengpuin, waardoor een extra stroom van bouwpuin op een constructieve manier kan verwerkt worden en betonpuin kan vrijgemaakt worden voor meer hoogwaardige toepassingen. In het SB 250 wordt ook de toepassing van hoogwaardig betongranulaat in lineaire elementen en in onderlagen van verhardingen toegelaten. De eisen gesteld aan het beton voor de onderlaag zijn terug te vinden in hoofdstuk 6 betreffende de toepassing en hoofdstuk 14 voor de voorstudie van het beton. Deze voor de lineaire elementen staan opgelijst in hoofdstuk 8 en 14 respectievelijk. In beide gevallen mag tot 20% van het grof granulaat vervangen worden door hoogwaardig betongranulaat. In tabel 1 zijn naast de eisen gesteld aan de betonsamenstelling ook de eisen voor het verharde beton gegeven, waaraan het beton tijdens de voorstudie dient te voldoen voor het verkrijgen van een certificatie. Deze eisen zijn meer en meer prestatiegericht. Er worden dan ook geen eisen meer gesteld aan het luchtgehalte, maar wel aan de vorst-dooiweerstand. Het opgegeven luchtgehalte dient natuurlijk wel tijdens de uiteindelijke productie gecontroleerd te worden. Voor de toepassing van het
beton als onderlaag in een tweelaags beton wordt het gebruik van een luchtbelvormer afgeraden. Gezien hier met granulaten tot 31,5 mm gewerkt wordt, is de weerstand tegen dooizouten beter. Tabel 1: Eisen gesteld aan wegenbeton voor onderlagen en lineaire elementen met 20% vervanging van grof granulaat door betongranulaat. Onderlaag B1-B5 Onderlaag B6-B10 Lineaire elementen (luchtgehalte 3%) Lineaire elementen (luchtgehalte < 3%) D max 31,5 mm 31,5 mm 31,5 mm 31,5 mm Min. hoeveelheid cement Buigsterkte 28 dagen Druksterkte 28 dagen Druksterkte 7 dagen Max. w/cfactor Vorst-dooiweerstand 375 kg/m³ 0,45 6,0 MPa 55 MPa 35 MPa 1,500 kg/m² 350 kg/m² 0,50 5,0 MPa 45 MPa 30 MPa 3,000 kg/m² 350 kg/m² - - 30 MPa 20 MPa 3,000 kg/m² 350 kg/m² - - 35 MPa 25 MPa 3,000 kg/m² 3.1.2. Recyclage in stortklaar beton Voor de toepassing van (hoogwaardige) betongranulaten in stortklaar beton wordt verwezen naar de Europese norm EN 206 en de Belgische aanvulling hierop, prnbn B15-001. Hier wordt een onderscheid gemaakt tussen twee types: het betongranulaat (met minimaal 90% betonpuin) en het menggranulaat (met minimum 50% betonpuin). De toegelaten vervangingsgraad wordt bepaald in functie van de milieu- of omgevingsklassen. In de toekomstige Belgische aanvullingen, prnbn B15-001, worden strengere eisen opgelegd betreffende het type betongranulaat, zoals hierboven reeds vermeld. De vervangingspercentages worden echter opgetrokken, in navolging van de hogere waarden toegelaten in de nieuwe versie van de NBN EN 206, rekening houdend met de milieuklassen, zoals weergegeven in tabel 2. Tabel 2: Maximaal vervangingspercentage van het grof granulaat (Tabel 6-ANB van prnbn B15-001:2017) en Tabel E.2 van EN 206) in functie van de milieuklassen. Betongranulaat type A+ volgens prnbn B15-001 Betongranulaat type A volgens NBN EN 206 X0 XC1, XC2 Milieuklassen XC3, XC4, XF1, Overige milieuklassen XF3, XA1, XD1 50% 30% 20% 0% 50% 30% 30% 0% In functie van de omgevingsklassen wordt in de toekomstige Belgische aanvulling, zowel voor ongewapend als gewapend beton een vervangingspercentage van 20% toegestaan voor omgevingsklasse EE3 (vorst maar geen dooizouten). Voor omgevingsklassen EI en EE1 wordt 30% vervanging van het grove granulaat door betongranulaat type A+ toegelaten. Ook dit is een uitbreiding
ten opzichte van de vorige versie, waar enkel onder speciale voorwaarden 20% vervanging toegelaten werd voor binnentoepassingen (E0 en E1). In Nederland gaat men nog een stap verder. In de NEN 8005, de Nederlandse aanvulling op de betonnorm wordt het maximale vervangingspercentage (V/V) vastgelegd in functie van de volumieke massa van het betongranulaat en de milieuklasse. Dit betekent dat een vervangingspercentage gelijk aan 30% toegelaten wordt in de weg en in lineaire elementen voor de zwaardere betongranulaten, zoals aangegeven in tabel 3. Tabel 3: Maximum vervangingspercentage van grof toeslagmateriaal (in volumepercentage) in de Nederlandse norm NEN 8005. Soort recyclinggranulaat Volumieke massa ρ rd (kg/m³) Milieuklasse X0 Overige milieuklassen Type A1 (betongranulaat) 2.200 50% 30% Type A2 (betongranulaat) 2.000 50% 20% Op basis van CUR-Aanbeveling 112 Beton met betongranulaat als grof toeslagmateriaal zijn nog hogere vervangingspercentages mogelijk. Deze gelden voor betongranulaat dat voldoet aan de eisen in CUR-Aanbeveling 112 [7] en gelden voor een beperkt aantal milieuklassen. Voor vervangingspercentages tussen 50 en 100% geeft CUR-Aanbeveling 112 aangepaste rekenwaarden voor enkele betoneigenschappen. 3.2. Wat is reeds gerealiseerd? Onderzoeken en proefprojecten hebben echter aangetoond dat het mogelijk is om hogere vervangingspercentages toe te passen. De uitdaging hierbij is het beheer van het watergehalte om te komen tot een goede verwerkbaarheid en het behoud van de sterkte en duurzaamheid. Vooral de vorst-dooiweerstand wordt, vaak onterecht zoals blijkt uit de proefwerven, in vraag gesteld. 3.2.1. Stortklaar beton voor de toekomst In het kader van het onderzoeksproject Stortklaar beton voor de toekomst [8], op initiatief van het WTCB, FPRG, FEDBETON en NAV, in samenwerking met OCW en met de steun van VIA en Agentschap Ondernemen, zijn verschillende werven met succes uitgevoerd, waarbij hogere vervangingspercentages toegepast zijn. Het percentage slaat steeds op de vervanging van het grof granulaat (diameter groter dan 4 mm) in volume. Zowel toepassingen in de wegenbouw als in industrieverhardingen zijn bestudeerd, waarbij niet alleen de eigenschappen van het beton met hogere vervangingspercentages gecontroleerd zijn, maar ook de eigenschappen van de betongranulaten zelf getest zijn. Algemeen kan gesteld worden dat de vervanging van natuurlijk grof granulaat door betongranulaat - mits een goede controle van de waterhuishouding en het respecteren van de standaardregels, zoals het gebruik van een luchtbelvormer voor toepassingen die in contact komen met dooizouten - geen noemenswaardige aanpassingen vraagt van de verwerkingsmethode. Controle heeft aangetoond dat het mogelijk is een duurzaam beton te bekomen. Vaak wordt een iets hoger cementgehalte toegepast dan het vereiste minimum, zowel bij beton met betongranulaat als de referentiemengsels zonder recyclagemateriaal, waardoor het beton meer water kan bevatten om het polieren mogelijk te maken. Volgende realisaties zijn in het project opgevolgd:
Tweesporenpad ter hoogte van de Duinhoekstraat in De Panne-Adinkerke, uitgevoerd door Wegenbouw De Brabandere, gebruik makend van gecertificeerd hoogwaardig betongranulaat. Een betonsamenstelling met 100% vervanging van de grove granulaten (8/20) door hoogwaardig betongranulaat werd gerealiseerd. 400 kg cement/m³ beton en een w/c-factor van maximaal 0,45 werden toegepast in combinatie met een luchtbelvormer om een minimaal luchtgehalte van 3% te bekomen. De uitvoering is met een glijbekistingsmachine gebeurd, zonder noemenswaardig verschil met beton met natuurlijke granulaten. Figuur 1: Aanleg van tweesporenpad met glijbekistingsmachine, waarbij een beton met 100% vervanging van grof granulaat door betongranulaat geplaatst wordt. Een gootband langs een fietspad in Diksmuide, uitgevoerd door Wegenbouw De Brabandere in samenwerking met Aswebo. Naast een fietspad langs de N35-N364 te Diksmuide is 700 m lijnvormig element aangelegd met beton waarin 50 % van het grove kalksteenslag vervangen werd door hoogwaardig betongranulaat (8/20). Ook hier is het lineair element aangelegd met een glijbekistingsmachine. Figuur 2: Aanleg van lineair element met een beton met 50% vervanging van het grof granulaat. Een toegangsweg tot een landbouwbedrijf in Oosterzele, uitgevoerd door recycling- en betoncentrale OBBC. Hierbij zijn verschillende betonsoorten geplaatst, namelijk voor omgevingsklassen EE3 (C30/37), EE4 (C35/45) en EE4A (C30/37). Speciale aandacht werd besteed aan het voorsorteren van het betonpuin om betongranulaten van goede kwaliteit te verkrijgen. Het beton werd gepompt en handmatig verwerkt tussen vaste bekisting en verdicht met een trilplaat. Als oppervlakafwerking werd het beton op verzoek van de klant gevlinderd. Dit vormde een extra uitdaging voor de waterhuishouding, omdat het beton iets meer water diende te bevatten om het vlinderen mogelijk te maken. Een deel werd ook gebezemd uitgevoerd. Enkel in dit laatste deel is een luchtbelvormer aan het beton toegevoegd (EE4A). Bij drie types beton is 100% vervanging van het grof granulaat toegepast; daarnaast is ook een beton in EE4 met 30% vervanging aangelegd. In de voorstudie is telkens een vergelijking
gemaakt met een referentiebeton met 0% vervanging. De toegepaste samenstelling, evenals de resultaten bekomen op het verse en het verharde beton zijn weergegeven in tabel 4. Als betongranulaat is een hoogwaardig granulaat toegepast, met 0,4% fijne deeltjes, een volumieke massa gelijk aan 2410 kg/m³ en een waterabsorptie van 4,2%. De vorstbestandheid van het betongranulaat is juist hoger dan F2, namelijk 2,63%. Tabel 4: Samenstelling referentiemengsels en proefmengsels met hoogwaardig betongranulaat, OBBC. Omgevingsklasse Vervanging Cement W/C (eff.) Druksterkte 28 dagen Zetmaat Lucht WA EE3 C30/37 0 % 360 kg/m³ 0,50 57 MPa 140 mm 1,7 % / 100 % 360 kg/m³ 0,51 53 MPa 155 mm 2,2 % 7,1 % EE4 A C30/37 0 % 380 kg/m³ 0,43 46 MPa 180 mm 5,9 % / 100 % 380 kg/m³ 0,45 47 MPa 140 mm 5,6 % 7,6 % EE4 C35/45 0 % 380 kg/m³ 0,46 60 MPa 120 mm 3,0 % 5,2 % 30 % 380 kg/m³ 0,46 56 MPa 150 mm 3,0 % 6,0 % 100 % 380 kg/m³ 0,47 59 MPa 150 mm 1,8 % 7,0 % De resultaten tonen aan dat er een kleine invloed is op de druksterkte door vervanging van het grove granulaat door het betongranulaat. Gezien de plaatsing door verpomping van het beton is gebeurd, is een hogere zetmaat gewenst. De iets hogere waterabsorptie is mogelijk een gevolg van het hogere luchtgehalte. Dit wordt bevestigd door de resultaten van de vorstdooiproef, weergegeven in figuur 3, waar het beton met lucht waarbij 100% van het grof granulaat vervangen werd door betongranulaat zeer goede resultaten vertoont. Het relatief hoge luchtgehalte draagt hier ook toe bij. Maar ook de andere mengsels voldoen allemaal aan de eis die gesteld wordt voor toepassingen in bouwklasse B6-B10. Er dient wel opgemerkt te worden dat er een redelijk hoog cementgehalte gebruikt is voor het beton voor omgevingsklasse EE3, waardoor ook daar goede resultaten bekomen worden.
Figuur 3: Massaverlies [kg/m²] in functie van het aantal cycli bij de vorst-dooiproef volgens RNR 06 (aangepaste SLAB-test); de limietwaarde bij 28 cycli is gelegen op 3 kg/m² voor toepassingen voor bouwklassen B6-B10 en 1,5 kg/m² voor toepassingen voor B1-B5. Door vervanging van het grof natuurlijk granulaat door betongranulaat is een kleine daling in de weerstand tegen afschilfering merkbaar en wordt bijgevolg het massaverlies hoger, maar het blijft onder de gestelde limiet. Bij 30% vervanging is de invloed zeer beperkt, bij 100% vervanging is de invloed groter. Indien een luchtbelvormer toegepast wordt in voldoende mate is de invloed zeer beperkt. Figuur 4: Aanleg toegangsweg Oosterzele: het beton is deels geborsteld, deels gepolierd als oppervlakafwerking (bron linkse foto: J.Vrijders, WTCB). Een bedrijfsverharding in Neder-Over-Heembeek bij de firma De Meuter Recycling, in samenwerking met De Kempeneer en All Belgian Recycling (ABR) te Grimbergen. Voor de betonsamenstelling werden de voorschriften van SB 250, versie 2.2 gevolgd en is gewerkt met een cementgehalte van 400 kg/m³. Alle vakken werden uitgevoerd met een vloeibaar (verpompt) beton en afgewerkt door verdichting met trilnaalden en afstrijken van het oppervlak. Een aantal vlakken werd ook gevlinderd. Voor de buitentoepassing is gestreefd naar een luchtbelgehalte van 4 %.
Figuur 5: Aanleg binnen- en buitenverharding te Neder-Over-Heembeek door middel van pompen (bron foto s: J.Vrijders, WTCB). Als algemeen besluit van de uitgevoerde proeven kan gesteld worden dat het mogelijk is om ook bij hogere vervangpercentages een duurzaam beton te verkrijgen, dat een voldoende weerstand heeft tegen afschilfering ten gevolge van vorst-dooicycli in aanwezigheid van dooizouten, ook bij hogere vervangingspercentages, mits een voldoende hoog cementgehalte wordt toegepast, de waterhuishouding nauwlettend in het oog wordt gehouden en een voldoende hoog luchtgehalte aanwezig is. 3.2.2. TETRA-project Hoogwaardig betongranulaat voor duurzaam wegenbeton Dit project, uitgevoerd aan PXL-Hogeschool te Hasselt heeft tot doel om enerzijds een beter inzicht te krijgen in de kwaliteit van hoogwaardig betongranulaat en vervolgens de impact te bekijken van dit betongranulaat op de eigenschappen van het beton. Het onderzoek is gevoerd op beton voor lineaire elementen (360 kg/m³ cement en w/c-factor van 0,45) en voor de weinig belaste bouwklasse BF (375 kg/m³ cement en w/c-factor van 0,50). 12 verschillende betongranulaten zijn onderzocht. Behalve voor batch 15 en 16 waar het soortelijk gewicht van de betongranulaten iets lager was dan 2200 kg/m³, voldeden de betongranulaten in grote mate aan de eisen gesteld voor hoogwaardig betongranulaat. Ook hier is een goede weerstand tegen afschilfering in aanwezigheid van dooizouten bekomen. Figuur 6 geeft de resultaten weer, verkregen voor beton toe te passen voor bouwklasse BF of voor lineaire elementen, waarbij telkens 20% of 40% van het natuurlijk granulaat vervangen is door betongranulaat. De resultaten in figuur 6 tonen opnieuw aan dat een goede weerstand tegen de inwerking van dooizouten verkregen wordt, ook met hogere vervangingspercentages. De limiet van 3 kg/m² werd steeds gerespecteerd en vaak werd de aantasting beperkt tot 1,5 kg/m², wat de eis is voor toepassingen in bouwklasse B1-B5.
Figuur 6: Weerstand tegen afschilfering (massaverlies in kg/m² na 28 cycli volgens RNR 06 (aangepaste slab-test) van de verschillende betonsoorten voor bouwklasse BF (FP 20 en 40%) en lineaire elementen (LE 20 en 40%). 3.3. Wat is mogelijk (in de toekomst)? De testcases en de verschillende laboratoriumonderzoeken tonen aan dat het mogelijk is om verder te gaan. Hoogwaardige betongranulaten geven ook bij hogere vervangingspercentages goede resultaten betreffende drukweerstand en weerstand tegen afschilfering in aanwezigheid van dooizouten. Een goede controle aan de basis en opvolging van de eigenschappen van het verse beton (waterhuishouding, cementgehalte, luchtgehalte) zijn belangrijk voor het bekomen van een duurzame structuur. 4. Besluit Het belang van betongranulaat als vervanging van natuurlijk (grof) granulaat komt duidelijk naar voor in de nieuwe normeringen. Enerzijds wordt hier een betere kwaliteitsbeheersing, door selectief slopen, en -controle opgelegd, maar wordt anderzijds het toegelaten vervangingspercentage verhoogd en wordt vervanging ook toegelaten bij meer uitdagende milieu- en omgevingsklassen. Het SB 250 volgt deze redenering en laat tot 20% vervanging van het natuurlijk grof granulaat door hoogwaardig betongranulaat toe voor lineaire elementen en niet bereden betonverhardingen (onderlagen). De voorsortering van het betonpuin blijft belangrijk: de herkomst (hogesterktebeton, wegentoepassingen, structurele elementen in gebouwen), de manier van breken (eenmaal of tweemaal), het al dan niet wassen en de wijze van opslaan (overdekt of niet overdekt) zijn allemaal van invloed op de uiteindelijke kwaliteit van het betongranulaat. Beter in de hand houden van deze parameters betekent dan ook een betere homogeniteit van het betongranulaat en bijgevolg een meer homogene kwaliteit van het betonmengsel.
Onderzoek toont aan dat het inderdaad mogelijk is om deze kwaliteit te beheersen, en dat zelfs hogere vervangingspercentages mogelijk zijn zonder in te boeten aan deze kwaliteit. De opvolging van proefprojecten toont aan dat het inderdaad mogelijk is verder te gaan dan 20 % vervanging. Dit wordt bevestigd door de resultaten van de verschillende onderzoeken en blijkt ook door de aanpassingen in de betonnorm, waar voor bepaalde omgevingscondities overgegaan mag worden naar 50% vervanging van het grof granulaat. De toekomst zal uitwijzen in hoeverre geoptimaliseerde breektechnieken zullen leiden tot de integratie van het brekerszand in rijk beton. Waterhuishouding, verwerkbaarheid en duurzaamheid zijn hierbij de te overwinnen uitdagingen. 5. Referenties [1] Wikipedia, Kringloopeconomie. [Online] juli 2017. https://nl.wikipedia.org/wiki/kringloopeconomie. [2] MIA\Vamil Brochure en milieulijst 2017. [Online] december 2016. https://www.rvo.nl/sites/default/files/2017/01/milieulijst%202017.pdf. [3] Vrijders, Jeroen. Hoe groen is groen beton, een LCA analyse op 4 concrete case studies. [Online] 2016. http://www.groenbetonvert.be/wp-content/uploads/2016/03/hoe-groen-is-groen-beton.pdf. [4] Recybeton: Gebruik van gerecycleerde granulaten in stortklaar beton. [Online] 2014-2016. http://www.wtcb.be/homepage/index.cfm?cat=projects&proj=226 [5] Sand2Sand: Hoogwaardige toepassingen voor gerecycleerde zanden in beton. [Online] 2017. http://www.wtcb.be/homepage/index.cfm?cat=projects&proj=545 [6] M. Florea, J. Brouwers, Slim breken sluit materiaalkringloop, Cement Vol 65., No.4, pp. 74-78, 2013. [7] CUR-Aanbeveling 112: Beton met betongranulaat als grof toeslagmateriaal, CUR Bouw & Infra, 2014. [8] Stortklaar beton voor de toekomst. [Online] 2014. http://www.betonica.be/index.cfm?n01=partners&n02=stortbeton.