sPOSTBUS 30115203 DA 's HERTOGEN BOSCHGranulaten in depraktijkIn het kader van de uitvoering het Nederlandsemilieubeleid zijn de afgelopen jaren enkele proefprojectenuitgevoerd waarbij in beton grind geheel ofgédeeltelijk isvervangen door granulaat. Doel van deze proefprojecten,uitgevoerd door Rijkswaterstaat in samenwerking meteUR, was hetbevorderen van de toepassing van granulatenen het opdoen van ervaring in de verwerking ervan. Deresultaten worden in dit nummer samengevat. Op basisdaarvan worden aanbevelingen gedaan voor de verderetoepassing van granulaten.als groftoeslagmateriaal in betonverwerkt! In 1991 bedroeg dit24 000 ton bijeen gelijkaanbod vansteenachtig afval.Gezien de hoeveelheden geprodu-ceerd granulaat isde toepassing inbeton nog heel gering, terwijl hiertoch duidelijk een potentiële marktaanwezig is!Mede daarom wordtde toepassing van granulaten inbeton door de overheid thans gesti-muleerd, onder andere door hetuitvoeren van een aantal demon-stratieprojecten insamenwerkingmetdeCUR.erialen voor deproefprojectenHet beleid van de overheid isener-zijdsgericht op beperking van hetgebruik van primaire grondstoffenen anderzijds op beperking van dehoeveelheid afvalstoffen.Voor de bouwwereld betekent ditdat de winning van grondstoffen uitNederlandse bodem wordt vermin-derd, terwijl het storten van bouw-en sloopafval zoveel mogelijk moetworden beperkt. Daarnaast moetworden gestreefd naar eenkringloop van de materialen in debouw. Hergebruik van bouw- ensloopafval ligtdan voor de hand.Inhet jaar 1990 is intotaal circa 14miljoen ton steenachtig materiaalals bouw-en sloopafval vrijge-komen. Hiervan iscirca 6,7 miljoenton aangeboden bijbrekerijen enverwerkt tot granulaat. Voorwaareen hele berg. Van deze enormehoeveelheid isslechts 14000 tonDe hier besproken proefprojectenzijn uitgevoerd in de periode 1988-1992.In allegevallen ginghet ombeton insterkteklasse B25.De keuring van de materialengeschiedde volgens de CUR-aanbe-velingen 4 en 5, respectievelijk voorbeton- en metselwerkgranulaat.Voor menggranulaat isgeen aanbe-veling beschikbaar; daarom zijnvoor wat betreft de gradering en deverontreinigingen de eisen gebruiktuit de hiervoor genoemde CUR-novernberldecernberl992..aanbevelingen.Ten aanzien van de samenstellingvan menggranulaat worden eisengesteld in de recente aanvullingopVBT 1986 (februari 1992). Hierinwordt gesteld dat menggranulaatten hoogste voor 50% (v/v) magbestaan uit metselwerkgranulaat.De keuring van de granulaten vondplaats aan de hand van monstersgenomen op de brekerijen. Op debetoncentrale vond uitsluitend eenafnamecontrole op de graderingplaats.De overige materialen zoalscement, zand etcetera moestenvoldoen aan de geldende normen.Tijdens de uitvoering van de eersteproefprojecten bleek de verkrijg-baarheid van geschikt granulaatvaak niet eenvoudig. Bijde lateruitgevoerde projecten was over hetalgemeen voldoende granulaatvoorhanden. Wellicht heeft het feitdat Rijkswaterstaatinmiddels bijveel projecten alstandaard 20%grind vervangt door betongranulaathier aan bijgedragen.Alle in deze aflevering van BETO-NlEKgenoemde vervangings-percentages gebaseerd op volume-verhoudingen (vlv). De gegevenwater-cementfactoren zijn'effec-tieve' water-cementfactoren, datwilzeggen dat bijde berekening vande wcf de door het toeslagmateriaalgeabsorbeerde hoeveelheid waterin mindering isgebracht.schrijving van de projectenBetongranulaatHet project met betongranulaatomvatte de toepassing van intotaalruim 600 m3beton voor de bouwvan een kruising tussen een auto-snelweg en een spoorlijn. Ineenzogenaamde open-bak constructiewordt de weg door een betonnenbak onder de spoorlijn door geleid.Verschillende delen van deconstructievloer zijn uitgevoerd inbeton waarbij het grind geheel ofgedeeltelijk isvervangen. Voor ditprojectzijnverschillende beton-samenstellingen gemaakt waarbij devervanging van grind stapsgewijswerd opgevoerd. Uiteindelijk is100%grind vervangen door beton-granulaat.MenggranulaatMet menggranulaat werd in eersteinstantie een vooronderzoek uitge-voerd op beperkte schaal. Vervol-gens iseen proefproject tot standgekomen waarbij ruim 300 m3beton werd verwerkt met uitslui-tend menggranulaat alsgroftoeslag-materiaal. Het beton isverwerkt ineen deel van de vloer van een sluis-kolk, welke in onderwaterbeton isuitgevoerd. Het overige betonbevatte volgens bestek reeds 20%betongranulaat ter vervanging vangrind.Metselwerkgranulaat en breekzandHet project met metselwerkgranu-laat betrofslechts een oriënterendeproef.Ook een project (uitgevoerd alsproef binnen de betonmortelindus-trie) waarbij zowel zand als grindgedeeltelijk werden vervangen wasbeperkt van opzet. Desondanksleveren ook de kleine proefpro-jecten interessante resultaten op.ongranulaatNaast het referentiebeton zondergranulaat is in dit proefprojectbeton gemaakt met 20%,40%,60%,80%en 100%vervanging van grinddoor betongranulaat dat voldoetaan CUR-aanbeveling 4. De samen-stelling van dit granulaat was 95%beton en 5%andere steenachtigematerialen (nevenbestanddelen).De volumieke massa van de drogekorrels bedroeg circa 2300 kg/m3·Eénmaal iseen partij afgekeurdomdat deze niet voldeed aan deeisen ten aanzien van verontreini-gingen en hoofd- en nevenbestand-delen. Doorslaggevend daarbijwaren de eisen ten aanzien van detoelaatbare verontreinigingen.Het beton werdgeleverd inmilieuklasse 3 en consistentie-gebied 2.De betonsamenstelling isgegeven intabel I.Intabel 2 iseen overzichtgegevenvan de druksterkte-ontwikkelingvan de betonmengsels, met als refe-rentie een mengsel waarin geengrind isvervangen. Daaruit blijktdatde druksterkte zelfs bijeen 100%vervanging van grind doorbeton-granulaat niet onderdoet voor dievan grindbeton. Alle mengselsvoldoen aan de druksterkte-eisvoorB25.Terbepaling van een eventueleterugloop van de verwerkbaarheidzijn de zetmaten zowel bijde beton-centrale als op het werk gemeten.Hiervoor werd steeds dezelfdetruckmixer bemonsterd. Het tijds-verschil tussen de metingenbedroeg 15à 30 minuten. Er kongeen duidelijke terugloop van dezetmaat worden vastgesteld. Hetgebruikte granulaat was overigensvoorafverzadigd met water, waar-door er geen opzuiging meer konplaatsvinden.Ter vergelijkingvan de duurzaam-heid is de vorst- en de vorstdooi-zoutbestandheid (uitgevoerdvolgens RILEM-aanbeveling CDC2),alsmede de waterindringing onder-zocht. Hierbij gafhet beton metgranulaat een wat lagere vorstbe-standheid te zien ten opzichte vanhet referentie-beton. Bijde water-indringing werd geen duidelijkverschil aangetroffen tussen grind-en granulaatbeton.Tabel IMengselsamenstelling met betongranulaatbestanddelen percentage granulaat (v/v)0% 20% 40% 60% 80% 100%type cement he-A he-A he-A hc-A he-A hc-Acement (kg/m3) 320 320 320 320 320 320zand (kg/m3) 700 744 700 700 700 700grind (kg/m3) 1220 960 725 495 229granulaat (kg/m3) 209 445 650 890 1095luchtbelvormer (cc) 70 70 70 70 70 70wcf 0,48 0,48 0,48 0,48 0,48 0,48Tabel 2Overzicht resultaten met betongranulaatmengsel1,-21 Eenvandeproefprojecten voorgebruik vangranulaten inbeton: debouwvaneenonderdoorgang indeA32bijLank-horst, nabijMeppelfoto: Rijkswaterstaat Meetkundige Dienstgemiddelde druksterkte(N/mm2)volumiekemassa (kg/m3)0%41,72340percentage granulaat (v/v)20% 40% 60% 80%43,7 35,8 40,3 40,82358 23II 2304 2281100%43,92299ggranulaatJTabel 3Samenstelling betonmet menggranulaatw""Tabel 4Overzicht proefresulaten vanbetonmetmenggranulaat(%)percentage betrokken op totale hoeveelheid toeslag*referentiebeton met betongranulaatVoor de toepassing van menggranu-laat in onderwaterbeton isvooron-derzoek gedaan met betonsamen-stellingen waarin het grind voor 0%(referentiebeton), 20%en 100%isvervangen. Hierbij werden gemid-delde 28-daagse druksterktesgevonden van 36,3, respectievelijken 3 1,9N/mm 2waarmee werdvoldaan aan de eis voor sterk-teklasse B25. De splijt-treksterktenam inabsolute zin afbijgebruik vanmenggranulaat, maar bleef circa10% van de druksterkte.Onderzoek naar het opzuiggedragvan het granulaatgafaan dat hetmateriaal in korte tijd, circa 20minuten, nagenoeg volledig metwater kon worden verzadigd.Naar aanleiding van de goede resul-taten iseen vervolgproject opgezetwaarbij in een deel vansluisvloervan onderwaterbeton menggranu-laat istoegepast. Hierbij werd degrove fractie volledigvervangendoor menggranulaat.Het gebruikte menggranulaatbestond voor 41%uit grindbeton.43% baksteen, 8% lichtbeton en 8%overige bestanddelen. Hoewel hetgehalte aan metselwerkbestand-delen (baksteen en lichtbeton) aande hoge kant lagis het granulaattoch geaccepteerd. De volumiekemassa van droge korrels bedroegcirca 2000 kg/m3.Hetbeton werd geleverd inmilieuklasse 2 en consistentie-gebied 4. De betonsamenstelling isweergegeven intabel 3. Om degrotere waterbehoefte van hetmengsel met menggranulaattecompenseren iszowel de hoeveel-heid water als de hoeveelheidsuperplastlflceerder verhoogd. Bijgelijkblijvendewcf betekende ditbestanddelentype cementcement (kg/m3)zand (%)grind (%)betongranulaat (%)menggranulaat(%)superplastlficeerder (I)wcfmengselgemiddelde druksterkte (N/mm 2)na 7 dagenna28 dagengemiddelde splijttreksterktena 28 dagen (N/mm 2)volumieke massa (kg/m3)*met20% betongranulaatdat ook de hoeveelheid cementmoest worden verhoogd. Tevenswerd een iets hoger zandgehaltetoegepast. De betonspecie werdmet een pomp in het werkgebracht.De druksterkte van het beton isgemeten na 7 en 28 dagen verhar-ding,de splijttreksterkte na 28dagen. De resultaten zijnvermeld intabel 4. Bijvergelijkingvan de 7-daagse druksterkte blijkter nage-noeg geen verschil te bestaantussen het beton met I00% meng-granulaat en het referentie-betonmet 20% betongranulaatals grovepercentage granulaat (v/v)referentie" 100%percentage granulaat (v/v)referentie* 100%24,9 24,840,5 37,53,732334 2184toeslag. Vergelijkt men de druk-sterkte na 28 dagen, dan blijktdesterkte van het beton met meng-granulaat circa 7%lager te liggendan die van het referentie-beton.De splijt-treksterkte blijktook hiercirca 10%te bedragen van dedruksterkte.Uit metingen van de consistentievan de specie op de betoncentraleen op het werk is slechts een zeergeringe teruggang in verwerkbaar-heid gebleken. Wellicht is dit eengevolg van de totale verzadiging vanhet granulaat met water.selwerkgranulaat Tabe/5Mengse/samenstelling metmetselwerkgranulaat(%) percentage betrokken op totale hoeveelheid toeslag* met verhoogd cementgehaltetype cement hc-A hc-A he-Acement (kg/m") 320 320 340zand{%) 38,0 38,0 38,0grind (%) 62,0 49,5 49,5metselwerkgranulaat (%) 12,5 12,5hulpstoffen luchtbelvormer (cc) 50 50 50superplastificeerder (cc) 2200 2200 2200wcf 0,50 0,50 0,50bestanddelen percentage granulaat (v/v)0% 20% 20%*20,235,8228620,634,0230021,438,12327waarbij naast grindvervanging ookeen deel van het zand werdvervangen door breekzand.ln dezeproef is in totaal 40% van hettoeslagmateriaal (zand en grind)vervangen door menggranulaat inde fractie 0-32 mmoDoel van deze proefwas onderandere het doorbreken van een'patstelling' tussen granulaatprodu-centen en de betonmortelfabri-kanten. Door de laatsten wordtnamelijk gesteld dat geschikt granu-laat niet beschikbaar isals je hetnodig hebt, terwijl de granulaatpro-ducenten stellen dat een incidentelevraag naar granulaat voor toepas-sing in beton onvoldoende basispercentage granulaat (vlv)0% 20% 20%*mengselkzand en menggranulaatBinnen de betonmortelindustrie(VBN) iseen proef uitgevoerdgemiddelde druksterkte (N/mm2)na 7 dagenna28 dagenvolumieke massa (kg/m3)Tabel 6Overzien: resultaten met metselwerkgranulaatOok bijdeze proef is het verhardebeton onderzocht op vorst- envorst-dooizoutbestandheid(volgens RILEM). Hierbij bleek hetbeton met 20% metselwerkgranu-laat minder vorstbestand dan hetreferentie-beton.Bij de beproeving van de waterin-dringing werd voor het beton metmetselwerkgranulaat een ietsgrotere waarde gevonden dan voorhet referentie-beton, maar tochbeneden de eis van 20 mmo*met verhoogd cementgehalteVan alle betonsamenstellingen zijncontrolekubussen gemaakt voorbepaling van de 7- en 28-daagsesterkte, zie tabel 6.Op basis van de resultaten uit dezetabel kan worden gesteld dat hetbeton met 20% metselwerkgranu-laat als groftoeslagmateriaal eencirca I I%lagere druksterkte geeftbijeen gelijkcementgehalte. Bijverhogingvan het cementgehaltemet 20 kgfm3bleef de verlaging vande druksterkte beperkt tot circa6%. Overigens voldoen alle meng-sels aan de eis van B25 (gemiddeldekubusdruksterkte X6 > 33 N/mm2) .Voor de aanleg van een vloer metonderwaterbeton is een proefgedaan met gedeeltelijke vervanging(20%) van grind door metselwerk-granulaat. Tevens is een referentie-beton met grind als grove toeslagonder dezelfde omstandighedenverwerkt en beproefd.De samenstelling van het granulaatbestond uit 87% metselwerk, 2%lichtbeton en 10%mortel. Hetverkrijgen van metselwerkgranulaatmet een goede gradering bleek eenprobleem. Met name de fijne fractievan het granulaat voldeed niet aande eisen. Dit was een gevolg van hetfeit dat het granulaat niet werdgewassen tijdens het breekproces.Na aanpassing van het breekprocesmet een natte zeving voldeed hetgranulaat wel geheel aan de eisen.De volumieke massa van de drogekorrels bedroeg circa 2100 kg/m3·Ook dit granulaat werd voorafvolledig met water verzadigd.Het beton werd geleverd inmilieuklasse 4 en consistentie-gebied 4.De samenstelling van de mengsels isgegeven in tabel 5.------------ = "'Tabel 7Samenstelling en enkeleeigenschappen vanbetonmet breekzandenmenggranulaatpercentage (v/v) hoeveelheidgeeft voor vergaande investeringen.Eén van de problemen die hierbijmeespelen is het feit dat de produ-centen van granulaten voor betonmet het breekzand blijvenzitten.De betonsamenstelling isgegeven intabel 7. Het totaal aan toeslagmate-riaal,fijnen grof, is in deze tabelgesteld op 100%.Omgerekendbetekent dit dat 35%grind en 47%zand isvervangen door menggranu-laat 0-32 mmo Het cementgehalte isniet verhoogd. De wcf was 0,54; dehogere waterbehoefte werdgecompenseerd door toevoegingvan een superplastificeerder. hetbeton isgeleverd in milieuklasse 2en consistentiegebied 3.bestanddelencementhc-AzandO-4mmbrekerzand 0-4 mmgrind 4-32 mmmenggranulaat4-32 mmsuperplastificeerderwcfvolumieke massadruksterkte7 dagen100232037200,4(kg/m3)430 (kg/m3)319(kg/m3)692(kg/m3)315(kg/m3)I, I (liter)0,542285 kg/m318N/mm234N/mm2De druksterkte werd gemeten na 7en 28 dagen verharding en bedroeg18respectievelijk34 N/mm2·De volumieke massa van het betonwas 2285 kg/m3·Uit deze resultaten kan wordengeconcludeerd dat beton insterk-teklasse B25 kan worden gemaaktmet een samenstellingwaarin eenaanzienlijk deel van het zand engrind is vervangen door menggra-nulaat,dachtspunten bijdetoepassing van granulaten inbetonI. Eigenschappen van granulatenInvergelijking met grind zijndeeigenschappen van granulaten,afhankelijkvan de aard van hetgranulaat, op een aantal puntenafwijkend. De kwaliteit van beton-granulaat is meestal vrij constant,maar die van metselwerkgranulaatkan per partij behoorlijk verschillen.Menggranulaat zit daar begrijpelij-kerwijs tussenin. Hoe hogerhetgehalte betongranulaat, hoe beterde kwaliteit. Tussen verschillendepartijen granulaat onderling zullenaltijd wel enige variaties in de kwali-teit optreden, zodat een goedebewaking van de kwaliteit tijdens debetonproduktie altijd nodig is.De belangrijkste eigenschappen vangranulaten waaraan voldoendeaandacht moet worden besteed bijde produktie van beton zijn:- homogeniteit,- volumieke massa en- waterabsorptie.Wijzigingen in deze eigenschappenhierin kunnen een belangrijkeinvloed hebben op debeton(specie)waarin zijworden verwerkt.Variaties in de volumieke massabijvoorbeeld kunnen van invloedzijnop de uitleveringsberekening.2. WaterbehoefteDoor de hoekige korrelvorm en dewaterabsorptie van het granulaatzal de waterbehoefte van hetmengsel groter zijn. Metselwerk-granulaat zal meer water absor-beren dan betongranulaat. Als hetgranulaat vooraf niet voldoendewordt bevochtigd kan door water-absorptie de verwerkbaarheidsterk teruglopen. Tevens dient menbijde produktie van betonspeciebedacht te zijnop variaties in hetabsorptiegedrag. Hierdoor kunnenvariaties optreden inde verwerk-baarheid en de wcf en daarmee dusin de kwaliteit van het beton.Het absorptievermogen van degranulaatkorrelskan in verhardbeton ook de kruip en krimpvergroten; beide zijn namelijksterkafhankelijkvan het vochtgehalte vanhet beton.3. Uiterlijk enduurzaamheidMetselwerk- en menggranulaatkunnen de kleur van de beton beïn-vloeden. Hiermee dient men vooralbijtoepassing van schoon betonrekening te houden. Ook veront-reinigingen in het granulaat kunnenhet uiterlijk van het beton schaden.Lichtere delen zoals hout kunnengaan opdrijven en daarbij vooral invloerconstructies schade veroor-zaken.Andere verontreinigingen kunnende sterkte en duurzaamheid beïn-vloeden. Vooral de aanwezigheidvan gips isongewenst omdat ditmogelijk aanleiding kan geven totsulfaataantasting.Ingeval van toepassingen waarbijhet beton wordt blootgesteld aanvorst-dooizout-belasting kan betergeen metselwerkgranulaat wordentoegepast en verdient het de aanbe-velingom bijgebruik van menggra-nulaten het gehalte betongranulaatzo hoog mogelijkte houden.slotToepassing van granulaten in betoniseen uiterst zinvolle bijdrage aande zorg voor het milieu.Op dezemanier kan op grondstoffenworden bespaard en de hoeveel-heid afvalworden beperkt.Technisch is het mogelijk metgranulaten als groftoeslagmateriaalbeton te maken dat aan de kwali-teitseisen voldoet. Uit de resultatenvan de beschreven proefprojectenblijkt duidelijk dat een sterkteklasseB25 ruimschoots haalbaar isvoorbeton met beton-, metselwerk- ofmenggranulaat.De duurzaamheid van het beton issterk afhankelijkvan de kwaliteitvan de granulaten, maar hoeft indepraktijk geen problemen op televeren.Toepassing van breekzand tervervanging van een deel van hetgewone zand lijkteveneens zinvol.Momenteel ontbreekt het echteraan voldoende praktische ervaringop dit gebied.Hetgebruik van granulaten inbetonvraagt om aanpassing van de meng-seisamenstelling en de kwaliteits-controle. Tevens zal op debetoncentrale extra opslagcapaci-teit nodig zijn,alsmede één of meer-dere extradagsilo's.Incidentele toepassingen van granu-laten zullen dan ook tot een hogerekostprijs van de betonspecie leiden.Echter, bijroutinematige toepassingzal de kostprijs van deze beton-specie concurrerend worden, mitsook de kostprijs van het granulaatconcurrerend is met anderetoeslagmaterialen.Omeen mogelijkgebrek aan granu-laat tijdens de betonproduktie tevoorkomen is het momenteel aante bevelen tijdig contact op tenemen met de leverancier vangranulaten. Bijeen structureletoepassing van granulaten in detoekomst zal dit niet meer nodigzijn.ratuurI. E. Eerland, Vrijkomende enbewerkte hoeveelheid bouw- ensloopafval in 1990,april 1991,BRBS, Houten.2. CUR-rapportage, Demonstra-tieprojecten toepassing vangranulaten in beton, (invoor-bereiding) CUR, Gouda.3. JG.A. van Hulst, Puingranulatenals grindvervangend toeslag-materiaal, Cement 1991 nr.5.4. Proefproject40%vervanging vangrind en zand door menggranu-laat, interne rapportage VBN,Leidschendam, juni 1992.5. Hergebruik van beton,BETON/EK 6/7, juli 1983."In onze volgende uitgave:Beton in ontwikkelingNaaraanleiding vanhet40-jarig bestaan vandeCUR wordt bezienwelkewezenlijke vorderingen erindeze periode zijnbereikt ophetgebied van debetontechnologie.Daar maak je 't mee.ofonBETON lEKis een praktijkgerichtvoorlichtingsblad op het gebiedvan de betontechnologie enversc:hijntlO keer per jaar.Redactie:tel. 073 - 40 I 225Abonnementen:tel. 073 - 231ISSN 0166-137xUitgave:Vereniging NederlandseCementindustrie (VNG),Postbus 30 I I,5203 DA 's-HertogenboschAbonnementen lopen perkalenderjaar. Aan het eind vaneen kalenderjaar wordt hetabonnement automatisc:hverlengd, tenzij voor I decemberschriftelijk wordt opgezegd.Overname van artikelen enillustraties istoegestaan, ondervoorwaarde van bronvermelding.