Artikel

Hergebruik van de fijne fractie uit beton

TNO, M2i, TU Delft, RWS, Twee R Recycling, Cementbouw Recycling, AVG en BRBS Recycling slaan de handen in elkaar om de komende twee jaar onderzoek te doen naar optimaal hergebruik van de fijne fractie van gerecycled beton in nieuw beton.

De maatschappelijke drijfveervoor een circulaire economie begint steeds meer te resulteren in praktijkgerichte oplossingen om het grondstoffenverbruik en de CO2 uitstoot te reduceren, zo ook in de bouwsector. Te beginnen bij de stromen met de grootste impact. In Nederland wordt jaarlijks 33 Mton nieuw beton geproduceerd en ongeveer 12 Mton oud beton komt vrij. Daarnaast is de Nederlandse productie van beton verantwoordelijk voor bijna 2 procent van de jaarlijkse CO2-uitstoot in Nederland, en dit is voornamelijk te wijten aan het gebruik van cement [i]. Recycling van de 12 Mton vrijkomend beton resulteert in grofweg 7 Mton grof granulaat (> 4 mm) en 5 Mton fijne fracties tussen 0 en 4 mm. Met de huidige toenemende vraag naar grof betongranulaat en de te verwachten afnemende vraag voor betonpuin onder het wegdek, kampen de recycling bedrijven met de fijne fracties die achterblijven na opwerking tot granulaat. 

Variaties 

Voor die fijne fracties zijn op dit moment nog geen hoogwaardige betontoepassingen. De belemmering hiervoor heeft te maken met variaties in de fijne fracties, het effect van de fijne fracties op het betonmengsel en de hoge eisen aan de opslag ervan. Ook is de regelgeving nog niet optimaal afgestemd op het hergebruik van de fijne fracties. Desalniettemin, bepaalde fijne fracties zouden zich uitstekend lenen voor nieuwe (hoogwaardige) beton toepassingen. 





Verschillende
(in ontwikkeling zijnde) scheidingstechnologieën, een vijf- tot tiental in Nederland, kunnen steeds schoner granulaat produceren [ii,iii], waardoor de hoeveelheid fijne(re) fracties toeneemt(er wordt meer fijn zand en cementsteen van het grove grind gehaald).Omdat de manier van scheiden bij deze technologieën varieert, zullen de daaruit volgende fijne fracties verschillen vertonen in fysische (korrelvorm, textuur, grootte) en chemische eigenschappen. Bovendien is er ook variatie in de betonsoorten die gescheiden worden. Variaties in (verhoudingen van) toeslagmaterialen, vulstoffen en cementsoorten zowel als verschillende mechanische belasting en milieubelastingvan het beton gedurende de gebruiksfase, resulteren in fracties met variabele fysische en chemische eigenschappen. Ook binnen de fijne fracties bestaan dus verschillen qua materiaal, fysische en chemische eigenschappen.

Gerecycled betonpuin 

In de voorbije vijftien jaar is redelijk wat onderzoek verricht naar het hergebruik van de fijne fracties uit gerecycled betonpuin [iv]. Wat betreft het betonmengsel is aangetoond dat het gebruik van de fijne fracties kan resulteren in ontoereikende verwerkbaarheid. Vaak wordt dit geweten aan de extra waterbehoefte van de fijne fracties. Oplossingen bestaan dan ookmet name uit het vooraf water verzadigen van de fracties en/of het gebruik van superplasticizers of andere additieven. Als dit niet helemaal adequaat gebeurt, bestaat het risico op de noodzaak voor een hoger watergehalte en aldus hoger cement gehalte om de gewenste verwerkbaarheid zowel als prestatie van het beton te bereiken.  


De fysische en chemische eigenschappen van de fijne korrels hebben niet alleen een effect op de waterbehoefte, maar ook op de korrelpakking
, het bindende vermogen en de uiteindelijke prestatie en duurzaamheid van het mengsel. Er is geen wetenschappelijk onderbouwde relatie afgeleid tussen de eigenschappen van de fijne fracties en de benodigde aanpassing van het betonmengsel om verhoogde cementgehaltes te voorkomen en benodigde prestaties te bereiken. Dit maakt het moeilijk om de betonmengsels snel en efficiënt aan te passen op basis van de variërende eigenschappen van de fijne fracties.

Regelgeving

Nederland loopt voorop met regelgeving en aanbevelingen rondom het hergebruik van beton. CUR Aanbeveling 106 [v] geeft handvatten voor het toepassen van de fijne fracties 0-4 mm als vervanging van fijn zand in beton op voorwaarde dat de fijne fractie inert (niet ‘reactief’) is en niet meer dan 10 procent deeltjes kleiner zijn dan 63 micron. De specifieke droge dichtheid moet hoger zijn dan 2000 kg/m3 en het chloride gehalte moet lager zijn dan 0,03 procent m/m. Als aan deze voorwaarden is voldaan, dan is 50 procent V/V zand vervanging toegestaan, behalve in bepaalde gevallen van voorgespannen staal in beton.  


Echter, in de 0-4 mm bandbreedte kunnen de fijnste fracties in meer of mindere mate invloed hebben op de bindende werking van het mengsel, hetzij door oplosbare chemische componenten
(‘reactiviteit’), hetzij door nucleatie en versnellende effecten op de werking van het cement. Daarnaast zijn de in de regelgeving voorgeschreven ontwerpen veelal gebaseerd op optimale korrelpakking voor de gangbare primaire toeslagmaterialen en vulstoffen. Bij het vervangen van primaire toeslagmaterialen door betongranulaat (grof dan wel fijn) met andere korrelvorm en oppervlakte eigenschappen, zijn de voorgeschreven zelfde korrelgraderingen niet altijd de meest optimale. Met andere woorden, de regelgeving bevat op dit moment niet alle handvatten voor een efficiënte toepassing van de fijne fractie hetgeen de huidige toepassingen beperkt. 


Om het hergebruik van de fijne fractie te bevorderen zal door het consortium de komende twee jaar onderzoek worden gedaan om de volgende vraag te beantwoorden:
 


Welke korrelfracties van zand, vulstof en/of cement kunnen vervangen worden door welke korrelfracties uit de 0-4 mm fractie van gerecycled beton en welke hoeveelheden zijn nodig om het cement gehalte maximaal gelijk te houden of zelfs te verlagen? Het doel van het project is daarom om de korrelfracties te vinden die resulteren in zowel: (1) optimale korrelpakking als (2) optimale interactie met cement en optimale bijdrage aan de bindende werking. Daarnaast levert dit inzicht ook de eigenschappen van de fracties waarvan het cruciaal is om de continuïteit te monitoren tijdens kwaliteitscontroles.
 


In het project zullen verschillende korrelfracties van fijn gerecycled beton die op verschillende manieren gescheiden en verwerkt zijn onder de loep genomen worden. Met geavanceerde technieken en methodes worden fysisch-chemische karakteristieken gemeten en worden deze middels modellen van korrelpakking en
cement interactiein verband gebracht met de prestatie van geoptimaliseerde betonmengsels. 


Hiermee heeft het consortium als doel om innovaties in scheidingstechnologieën voor het recyclen van beton zowel als toepassingen met (fijn) betongranulaat te ondersteunen en te versnellen.
 

Indien meer informatie gewenst is over dit op handen zijnde project, kan contact opgenomen worden met TNO.


Door: Siska Valcke, TNO. Dit is een artikel uit BouwCirculair 03/2018.

Lees meer van BouwCirculair in onze bibliotheek

Deel dit artikel