Vanuit het oogpunt van circulariteit zou het ideaal zijn als alle beton na de eerste levensfase weer volledig zou worden hergebruikt in nieuw beton. De in Nederland ontwikkelde kennis en regelgeving maakt dat zonder meer mogelijk. Ook menggranulaat kan op basis daarvan in substantiële hoeveelheden in beton worden toegepast.
thema
Rekenen aan
granulaat
1
Hoeveel beton- en menggranulaat kunnen in beton
worden toegepast en wat zijn de consequenties?
Vanuit het oogpunt van circulariteit zou het ideaal zijn als alle beton na de eerste levensfase
weer volledig zou worden hergebruikt in nieuw beton. De in Nederland ontwikkelde kennis
en regelgeving maakt dat zonder meer mogelijk. Ook menggranulaat kan op basis daarvan
in substantiële hoeveelheden in beton worden toegepast.
thema
39
Definities beton- en menggranulaat
Bij de procesmatige bewerking van bouw- en sloopafval worden
verschillende typen recyclinggranulaten geproduceerd, zoals:
betongranulaat, menggranulaat, metselwerkgranulaat, fijn
granulaat en asfaltgranulaat. In het kader van dit artikel zijn
betongranulaat en menggranulaat van belang, die in NEN
5905:2005 als volgt zijn gedefinieerd:
Betongranulaat
Betongranulaat is toeslagmateriaal dat wordt verkregen door het
procesmatig breken van beton, waarbij het gehalte aan beton
(met een volumieke massa van ten minste 2100 kg/m
3) > 90%
(m/m) is.
Menggranulaat
Menggranulaat is toeslagmateriaal dat wordt verkregen door het
procesmatig breken van beton en metselwerk, waarbij het
gehalte aan beton (met een volumieke massa van ten minste
2100 kg/m
3) > 50% (m/m) is.
Verstandig omgaan met grondstoffen en hergebruik van mate-
rialen na een eerste leven, staat in Nederland al vele decennia
hoog in het vaandel. Hoewel de term circulaire economie pas
de afgelopen jaren internationaal serieuze aandacht heeft
gekregen, kunnen we stellen dat in Nederland het bouw- en
sloopafval al meer dan twintig jaar (nagenoeg) volledig wordt
hergebruikt. Daarmee nemen we wereldwijd een vooraan-
staande positie in. Om die positie te bereiken, hebben we in de
jaren tachtig en negentig veel werk verzet. Zo is uitgebreid
onderzoek gedaan naar de toepassingsmogelijkheden van de
verschillende typen recyclinggranulaten (zie kader 'Definities
beton- en menggranulaat') die worden verkregen bij de bewer -
king van bouw- en sloopafval. Op basis van de ontwikkelde
kennis is vervolgens regelgeving voor de verschillende recy-
clinggranulaten en toepassingen opgesteld (zie kader 'Historie
kennisontwikkeling en regelgeving'). Deze regelgeving is de
basis voor de kwaliteitsborging van de geproduceerde granula-
ten en hun toepassingen. Hoewel recyclinggranulaten tot nu
toe voornamelijk als funderingsmateriaal in de wegenbouw zijn
benut, zal de toepassing als toeslagmateriaal in beton, met
name van betongranulaat, de komende jaren fors toenemen.
Dit als het gevolg van de verwachte verzadiging van de funde-
ringsmarkt en de afspraken en ambities in de betonbranche.
In dit artikel gaan we in op de mogelijkheden voor toepassing
van beton- en menggranulaat in beton en wat dat betekent voor
de constructieve berekeningen. Tevens worden de betontech -
nologische aspecten in het kort beschouwd.
Tabel 1 Actuele en relevante richtlijnen voor recyclinggranulaten
metselwerk -
granulaat CUR-Aanbeveling 5
NEN-EN 12620/
NEN 5905NEN-EN 206/
NEN 8005
menggranulaat CUR-Aanbeveling 80 NEN-EN 12620/
NEN 5905NEN-EN 206/
NEN 8005
betongranulaat CUR-Aanbeveling 112 NEN-EN 12620/
NEN 5905NEN-EN 206/
NEN 8005
Toegestane vervangingspercentage grof
toeslagmateriaal
In de Europese betonnorm NEN-EN 206 is in de informatieve
bijlage E een aanbeveling opgenomen voor het maximumver
-
vangingspercentage van grof toeslagmateriaal door beton- en
menggranulaat in de verschillende milieuklassen. Dit maxi-
mumvervangingspercentage mag echter door elke lidstaat
afzonderlijk worden bepaald. In NEN 8005, de Nederlandse
invulling van NEN-EN 206, is deze Europese aanbeveling
uitgebreid met twee typen recyclinggranulaat (type A1,
betongranulaat met volumieke massa ? 2200 kg/m
3 en type C,
metselwerkgranulaat) en meerdere milieuklassen. Voor Neder -
land gelden normtechnisch de maximumvervangingspercenta-
ges als getoond in tabel 2.
dr.ir. Gert van der Wegen
SGS Intron 1 Project waarin een groot aandeel granulaat is toegepast
2 Betongranulaat
3 Menggranulaat
2
3
Rekenen aan granulaat 4 2018
40
weergegeven conform CUR-Aanbeveling 80 voor beton waarin
het harde dichte grove toeslagmateriaal tussen 20 en 100% is
vervangen door menggranulaat. Deze aanbeveling geldt voor
sterkteklassen C12/15 tot en met C50/60 en er geldt een beper-
king ten aanzien van milieuklassen (alleen geldig voor X0,
XC1, XC2, XC3, XF1 en XF3) en brandwerendheid.
Voor andere specifieke constructieve aspecten (zoals veranke -
ringslengte van betonstaal) zijn eveneens vermenigvuldigingsfac -
toren van toepassing, zoals aangegeven in CUR-Aanbeveling 80.
Door de relatief grote krimp en kruip van menggranulaatbeton
moet aan de tijdsafhankelijke vervormingen extra aandacht
worden gegeven indien scheurvorming en/of doorbuiging ten
gevolge van deze fenomenen tot nadelige gevolgen kan leiden.
Tabel 3 Vermenigvuldigingsfactoren voor menggranulaatbeton
materiaaleigenschap factoropmerking
treksterkte 0,9
elasticiteitsmodulus 0,8
betonstuik 1,1
kruipcoëfficiënt 1,3
1,7voor
f
ck ? 20 N/mm 2 voor f ck = 12 N/mm 2
krimpverkorting 1,7
1,9voor
f ck ? 20 N/mm 2 voor f ck = 12 N/mm 2
Beton met betongranulaat
CUR-Aanbeveling 112 heeft betrekking op betongranulaten
met een volumieke massa (droge korrels) van ten minste 2200
kg/m
3 en betondruksterkteklassen C12/15 t/m C53/65. Ook
geldt er een beperking ten aanzien van milieuklassen.
Indien de vervanging van het harde dichte grove toeslagmateri-
aal door dit betongranulaat beperkt blijft tot maximaal 50%
(V/V), veranderen de eigenschappen van het beton zo weinig
Tabel 2 Maximumvervangingspercentages van grof toeslagmateriaal (in % V/V)
soort recyclinggranulaat volumieke massamilieuklasse
?
rd (kg/m 3) Xo overige
type A1 (betongranulaat) ? 220050%30%
type A2 (betongranulaat) ? 200050%20%
type B (menggranulaat) ? 200050%20%
type C (metselwerkgranulaat) ? 150025%10%
Betrokken partijen kunnen vooraf CUR-Aanbeveling 80 (meng -
granulaat) of CUR-Aanbeveling 112 (betongranulaat) van toepas -
sing verklaren, waardoor het vervangingspercentage onder
voorwaarden kan worden verhoogd tot 100%. Dit wordt in het
navolgende verder beschreven. CUR-Aanbeveling 5 stelt dat de
geschiktheid voor de beoogde toepassing moet worden aange
-
toond. Dat is veel en kostbaar werk dus zal niet zo snel worden
gedaan. Overigens wordt metselwerkgranulaat niet of nauwelijks
toegepast. Hierop wordt in dit artikel dan ook niet nader ingegaan.
Constructieve aspecten
Beton met menggranulaat
Op basis van uitgebreid onderzoek zijn destijds aanvullende
rekenregels voor lichtbeton opgesteld (CUR-Aanbeveling 39),
waarbij wordt gewerkt met vermenigvuldigingsfactoren. Deze
factoren geven voor een bepaalde eigenschap de verhouding
van de waarde voor lichtbeton en referentiegrindbeton van
dezelfde druksterkteklasse weer en zijn daardoor direct toepas-
baar in de bestaande rekenregels voor constructief beton.
Onderzoek aan beton met menggranulaat als grof toeslagmate-
riaal heeft aangetoond dat een vergelijkbare aanpak met verme-
nigvuldigingsfactoren goed mogelijk is. In tabel 3 zijn de
vermenigvuldigingsfactoren voor de materiaaleigenschappen
Historie kennisontwikkeling en regelgeving
Het kennisfundament voor de toepassing van beton-
en menggranulaat als toeslagmateriaal voor beton is
gelegd in uitgebreid onderzoek begin jaren tachtig,
waarvan de resultaten zijn weergegeven in CUR-
rapport 125 [1]. Op basis hiervan zijn CUR-Aanbeve -
lingen 4 en 5, respectievelijk over betonpuingranulaat
en metselwerkpuingranulaat, opgesteld, die in 1984
zijn verschenen. In de Voorschriften Beton Technolo -
gie (VBT 1986 = NEN 5950) wordt in artikel 'Overige
grove toeslagmaterialen' verwezen naar beide voor -
genoemde CUR-Aanbevelingen. Beton- en menggra-
nulaat zijn later ook opgenomen in de Nederlandse
norm NEN 5905 en de Europese norm NEN-EN 12620
betreffende toeslagmaterialen voor beton.
Door de opgedane positieve praktijkervaringen en
het verschijnen van CUR-rapport 94-12 [2] is in de
betonvoorschriften (NEN 6720 ? VBC 1995) opgeno -men dat beton- of menggranulaat in constructief
beton mag worden toegepast tot maximaal 20%
(V/V) vervanging van het grove toeslagmateriaal.
Voor deze toepassing hoeven de constructieve
rekenregels niet te worden aangepast. Een belang-
rijk uitgangspunt, omdat dan in de ontwerpfase nog
niet bekend hoeft te zijn of deze recyclinggranulaten
wel of niet worden toegepast.
Toepassing in constructief beton is later in aange
-
paste vorm in de Europese betonnorm NEN-EN 206
met de Nederlandse invulling NEN 8005 opgenomen.
Op basis van een uitgebreid praktijkonderzoek aan
zeven projecten waarin 20 tot 100% grind is vervan-
gen door beton-, meng- of metselwerkgranulaat [3]
en een TNO-rapport [4] is in 1997 CUR-Aanbeveling
58 opgesteld. Hierin is geregeld onder welke voor -
waarden menggranulaat tot 100% van het grind kan vervangen in betonwanden voor bouwwerken in
veiligheidsklasse 1 en 2. Door aanvullend onderzoek
[5] en [6] is in CUR-Aanbeveling 80, die in 2001
verscheen, het toepassingsgebied van CUR-Aanbe
-
veling 58 verder uitgebreid, met name de toege -
stane sterkteklassen. Het toepassingsgebied blijft
echter beperkt wat betreft milieuklassen en brand-
werendheid.
Op basis van een INTRON/TU Delft rapport [7] is
CUR-Aanbeveling 112 opgesteld, waarin onder voor -
waarden het grove toeslagmateriaal volledig of
gedeeltelijk kan bestaan uit betongranulaat.
Hoewel buiten het kader van dit artikel, wordt toch
vermeld dat op basis van uitgebreid onderzoek CUR-
Aanbeveling 106 'Beton met fijne fracties uit BSA-
granulaten als fijn toeslagmateriaal' is opgesteld.
thema
Rekenen aan granulaat 4 2018
41
vergelijkbaar met die van grindbeton van dezelfde samenstel-
ling. Bij hogere vervangingspercentages zijn onvoldoende
gegevens hierover bekend [7]. In milieuklassen XD en XS
mag daarom maximaal 50% (V/V) betongranulaat worden
toegepast.
Vorst-dooi(zout)bestandheid
Beton met beton- of menggranulaat vertoont in het Neder-
landse klimaat een goede vorst-dooi(zout)bestandheid [1 en 3].
ASR
Het voorkomen van alkali-silicareactie (ASR) wordt in Neder -
land geregeld in CUR-Aanbeveling 89. Indien de hierin opge -
nomen procedure wordt gevolgd, zal ook bij toepassing van
ASR-gevoelig recyclinggranulaat geen risico op ASR-schade
bestaan.
Schoonbeton
Bij het gebruik van menggranulaat kunnen bij schoonbeton
ongewenste kleurverschillen optreden. Door de hogere water -
absorptie van sommige bestanddelen van het menggranulaat
kan ook zogenoemde vochtaftekening optreden.
Conclusie
Met de in Nederland ontwikkelde kennis en regelgeving is het
mogelijk met betongranulaat van geschikte kwaliteit ten
minste 30% (V/V) en in vele gevallen zelfs 50% (V/V) van het
harde dichte grove toeslagmateriaal te vervangen, zonder de
constructieve rekenregels hiervoor aan te passen. Hogere
vervangingspercentages zijn mogelijk, maar dan moeten de
rekenregels worden aangepast met de aangegeven vermenig-
vuldigingsfactoren en worden milieuklassen XD en XS uitge-
sloten.
Menggranulaat kan ten minste 20% (V/V) van het harde dichte
grove toeslagmateriaal vervangen, zonder dat de constructieve
rekenregels moeten worden aangepast. Hogere vervangingsper -
centages tot 100% (V/V) zijn mogelijk, maar dan moeten de
aangegeven vermenigvuldigingsfactoren worden toegepast en
worden de toegestane milieuklassen beperkt.
Menggranulaat en vooral betongranulaat kunnen dus in Neder -
land wat dat betreft in substantiële hoeveelheden in beton
worden toegepast.
?
dat deze binnen de spreidingsband van grindbeton vallen en
daardoor de constructieve rekenregels ongewijzigd van toepas-
sing zijn. Bij vervangingspercentages tussen 50% (V/V) en
100% (V/V) zijn de in tabel 4 aangegeven vermenigvuldigings-
factoren van toepassing.
Tabel 4 Vermenigvuldigingsfactoren voor beton met 50-100% (V/V)
betongranulaat
materiaaleigenschap factoropmerking
treksterkte 1
elasticiteitsmodulus 0,9
betonstuik 1
kruipcoëfficiënt 1,1voor f
ck ? 20 N/mm 2
1,3 voor f ck < 20 N/mm 2
krimpverkorting 1,4
Betontechnologische aspecten
Verwerkbaarheid
Indien het beton- of menggranulaat op een juiste wijze is voor -
bevochtigd, zal de effectieve waterbehoefte ter verkrijging van
een bepaalde verwerkbaarheid van de betonspecie vergelijkbaar
zijn met die van dezelfde betonspecie zonder recyclinggranu-
laat. Tevens zal de afname van de verwerkbaarheid in de tijd
vergelijkbaar zijn. Er zijn ook geen verschillen bij het verpom-
pen van betonspecie met en zonder recyclinggranulaat gecon-
stateerd [1, 3 en 7].
Druksterkteklasse
Met zowel meng- als betongranulaat zijn druksterkteklasse
C53/65 zonder problemen te realiseren [5-7].
Carbonatatie
Beton vervaardigd met recyclinggranulaten vertoont een verge-
lijkbare carbonatatiesnelheid als grindbeton met eenzelfde
druksterkte [1 en 7]. Dit betekent dat indien de voorgeschreven
dekking is toegepast en de verdichting en nabehandeling
adequaat is uitgevoerd er geen risico is voor carbonatatie-geïni-
tieerde wapeningscorrosie.
Chloride-indringing
De weerstand tegen chloride-indringing is van beton met
maximaal 50% (V/V) grindvervanging door betongranulaat
? LITERATUUR
1 Betonpuingranulaat en metselwerkpuingranulaat
als toeslagmateriaal voor beton. CUR-rapport 125,
september 1986.
2 Beoordeling van de constructieve consequenties van
het toepassen van grindvervangende toeslagmateria-
len in beton. CUR-rapport 94-12, november 1994. 3
Beton met beton- en metselwerkgranulaat:
Praktijkervaringen. CUR-rapport 96-5, juni 1996.
4 Achtergrondrapport bij CUR-Aanbeveling 58,
TNO-rapport 97-CON-R1339, 1997.
5 Den Uijl, J.A., Onderzoek naar de constructieve
eigenschappen van menggranulaatbeton. TU Delft
Stevinrapport 25.5.00-8, september 2000. 6
Hordijk, D.A., Menggranulaatbeton. Resultaten van
experimenteel onderzoek en achtergrondrapport bij
CUR-Aanbeveling 80. TNO-rapport oo-CON-R1270,
oktober 2000.
7 Boutz, M.M.R., Den Uijl, J.A., Beton met betongranulaat
als grof toeslagmateriaal: Literatuurstudie. Achtergrond-
rapport bij CUR-Aanbeveling 112, september 2007.
Rekenen aan granulaat 4 2018
Verstandig omgaan met grondstoffen en hergebruik van materialen na een eerste leven, staat in Nederland al vele decennia hoog in het vaandel. Hoewel de term circulaire economie pas de afgelopen jaren internationaal serieuze aandacht heeft gekregen, kunnen we stellen dat in Nederland het bouw- en sloopafval al meer dan twintig jaar (nagenoeg) volledig wordt hergebruikt. Daarmee nemen we wereldwijd een vooraanstaande positie in. Om die positie te bereiken, hebben we in de jaren tachtig en negentig veel werk verzet. Zo is uitgebreid onderzoek gedaan naar de toepassingsmogelijkheden van de verschillende typen recyclinggranulaten (zie kader ‘Definities beton- en menggranulaat’) die worden verkregen bij de bewerking van bouw- en sloopafval. Op basis van de ontwikkelde kennis is vervolgens regelgeving voor de verschillende recyclinggranulaten en toepassingen opgesteld (zie kader ‘Historie kennisontwikkeling en regelgeving’). Deze regelgeving is de basis voor de kwaliteitsborging van de geproduceerde granulaten en hun toepassingen. Hoewel recyclinggranulaten tot nu toe voornamelijk als funderingsmateriaal in de wegenbouw zijn
benut, zal de toepassing als toeslagmateriaal in beton, met name van betongranulaat, de komende jaren fors toenemen. Dit als het gevolg van de verwachte verzadiging van de funderingsmarkt en de afspraken en ambities in de betonbranche. In dit artikel gaan we in op de mogelijkheden voor toepassing van beton- en menggranulaat in beton en wat dat betekent voor de constructieve berekeningen. Tevens worden de betontechnologische aspecten in het kort beschouwd.
Reacties
J. de Vries - RWS 31 juli 2018 09:14
In welke literatuur referentie kan ik de uitspraak "De weerstand tegen chloride-indringing is van beton met maximaal 50% (V/V) grindvervanging door betongranulaat vergelijkbaar met die van grindbeton van dezelfde samenstelling." verifiëren?