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