Nieuwe toepassingen voor recyclinggranulaten in de ......1 Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw...

1

Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw

Nieuwe toepassingenvoor recyclinggranulaten

in de wegenbouw

ir. Luc De Bock

Belgian Road Research Center

Ie-net studiedag “Bouw- en sloopafval - dag 1” - 24 februari 2015

2

24/02/2015

inhoudsoverzicht

Inleiding: rijke historiek recycling in wegenbouw

Nieuwigheden in SB 250 (2014)

Projecten NIB - Groen Beton: wegenis

2

3

24/02/2015

Inleiding(Wegen)bouw heeft reeds lang ervaring met recycling / secundaire grondstoffen; eerst gegroeid vanuit oogpunt van afvalstoffenproblematiek, nadien ook met focus

vanuit duurzame grondstoffenvoorziening (E: resource efficiency).

Transitie van lineaire naar circulaire economie: Recycling van puin

Duurzaamheidsvoordeel ligt bij het:- vermijden van storten van afvalstoffen,- vermijden van openen van nieuwe groeves, - minder transport van al deze materialen.

© STAHEL et REDAY, 1976

4

24/02/2015

Granulaten: classificatie naar oorsprong

Natuurgranulaten ontstaan uit de verwering van rotsen of door het breken van rotsen.

bijvb. groevezand, Scheldezand, zeezand; kalksteenbrekerzand; Maasgrind, berggrind, zandsteenslag, porfier- of kalksteenslag

Gerecyclede granulatenontstaan uit de recycling / bewerking van anorganische materialen die reeds eerder als bouwmateriaal werden gebruikt.

bijvb. betongranulaat, asfaltgranulaat, menggranulaat, puinbrekerzand, sorteerzeefzand,

Kunstmatige granulatenontstaan via industrieel procédémet inbegrip van wijzigingen van thermische of andere aard

bijvb.: hoogovenslak, LD-staalslak, roestvaststaalslak, AVI-bodemas, poederkoolvliegas, gemalen rubberbanden, geëxpandeerde klei

3

5

24/02/2015

Gerecyclede granulatenAlgemeen

KarakteristiekenGebroken en gezeefd tot gewenste fractieSterkte van de steen afhankelijk van samenstelling puin (baksteen is zwakker dan beton)Hogere porositeit dan natuursteenslag; verhoogde waterabsorptie

Mogelijkheden en beperkingenBouwtechnisch: geschikt als granulaat voor vele bouwtoepassingen (afhankelijk van soort en kwaliteit), Milieuhygiënisch: OK (! Asbest of teer)

Marktsituatie / aanbodGroot aanbod (> 10 miljoen ton per jaar)Voor het grootste deel reeds toegepast (> 80 % recycling), vooral in fundering van wegen. Onderzoek spitst zich nu toe op toepassing in meer hoogwaardige toepassingen (structureel beton in bouw en wegenbouw).

6

24/02/2015

7.1.1.1.B.3.1 Betongranulaat (cf. NBN EN 13242): Rc70, Rcug90, Rb10-, Ra5-, Rg2-, X1-, Fl5-

7.1.1.1.B.3.2 Hoogwaardig betongranulaat (cf. NBN EN 12620): Rc90, Rcu95, Ra1-, XRg0.5-, Fl2-

7.1.1.1.B.4/5 (Niet-)teerhoudend asfaltgranulaat: RcNR, Rcug30-, Rb10-, Ra70, Rg2-, X1-, Fl5-

7.1.1.1.B.6 Menggranulaat (metselwerk- en betonpuinmengsel): RcNR, Rcug50, Rb50-, Ra5-, Rg2-, X1-, Fl5-

7.1.1.1.B.7 Metselwerkgranulaat (cf. NBN EN 13242): RcNR, Rcug40-, Rb60, Ra5-, Rg2-, X1-, Fl5-

7.1.1.1.B.8 Beton- en asfaltgranulaat (cf. NBN EN 13242): RcNR, Rcug70, Rb10-, Ra30-, Rg2-, X1-, Fl5-.

Samenstelling van gerecycleerde granulaten (stenen)Definitie in Standaardbestek 250

Classificatie v/d bestanddelen van gerecyclede aggregaten in materiaal-groepen volgens NBN EN 933-11 (identificatieproef)

Fl: Drijvende bestanddelen (densiteit < 1 g/cm³)RA : Bitumineuze materialenRB : Metselwerkelementen (baksteen, dakpannen, leien, geëxpandeerd beton,… RC : Beton en aanverwante producten (mortel) RG : Glas RU : Ongebonden granulatenX : Ander (grond, hout, gips, plaaster, rubber, plastiek)

4

7

24/02/2015

Asfaltpuingranulaattoepassing in cementgebonden fundering

~ steenslagfundering type IA, met 3 à 7 % cement en met 10 à 20 % zandter verbetering v/d granulometrie.

Bijvb. vernieuwing Ring om Antwerpen (R1)(2004-’05): ongeveer 400 000 ton van de oude asfaltverharding wordt gerecycleerd als granulaat in de nieuwe fundering in asfaltgranulaatcement.

8

24/02/2015

Asfaltgranulaat – recycling in nieuw asfalt

Hergebruik van bindende eigenschappen v/h bitumen:

kwaliteit van het oude bitumen is essentiëel, alsook homogeniteit v/h AG.

Voor zuiver asfaltpuin (freesasfalt):

min. 95 % gebroken asfaltpuin,

geen bindmiddelen op basis van teer en teerderivaten;

geen materialen afkomstig van plaatselijke herstellingen.

= vergelijkbaar met “nieuw” asfalt, in productietechnologie (paralleltrommeldroger),

eigenschappen, prestaties, en prijs

Toegelaten voor onderlagen, beperkt vervangingspercentage

5

9

24/02/2015

Betongranulaat

SB250 3-7.1.1.1.B.3.1 Betongranulaat is afkomstig van het breken van betonpuin van cementbetonverhardingen,

schraalbetonfundering, lineaire elementen, gebouwen en kunstwerken.

QR C. 4.3.5.1. Gravillons de granulats recyclés de béton

samenstellingvolgens NBN EN 13242 beantwoordt aan: Rc70, Rcug90, Rb10-, Ra5-, Rg2-, X1-, Fl5-.

Toepassingen: steenslag voor gebruik in onderfunderingen, steenslagfunderingen met (niet-)continue korrelverdeling, schraal beton voor fundering, schraal asfalt voor fundering.brekerzand in zandcementmengsel

10

24/02/2015

Overzicht toepassingen puingranulatenin SB 250 versie 3.1 (2014)

Toepassing Beton-granulaat

Meng- granulaat

Metselwerk-granulaat

Niet-teerh. asfaltgran.

Teerhoudend asfaltgran.

Ophoging en aanvulling

OK

OK

OK

OK

NEEN

Onder-fundering

OK

OK

OK

OK,

max 30 %

NEEN

Steenslag-fundering CKV

OK

OK met

cement

NEEN

OK met cement en 15 % zand

(OK onder bijzondere voorwaarden VLAREMA)

[stabilisatie met cement]

Schraal beton OK OK NEEN NEEN NEEN

OK = toegelaten NEEN = niet toegelaten

6

11

24/02/2015

Toepassingen voor recyclinggranulaten

Vooral in wegenbouwGrote volumes materialenstroom, Ook minder veeleisende toepassingen

(ophoging, aanvulling, werftoegankelijkheid, onderfundering),Engagement van de Besturen (Aanbestedende Overheid).

Succes in steenslagfundering, cementgebonden fundering, asfalt.

Focus verschuift naar hoogwaardige toepassingen, i.c. beton:

o Prefab betonnen producten: tegels, metselblokken, legoblokkeno Structureel beton voor gebouwen: binneno Wegenbouw in beton:

schraalbetonfundering, walsbeton, fietspad- en landbouwwegenverharding, onderlaag bij 2-laagse uitvoering betonwegverharding

12

24/02/2015

Hoogwaardig betongranulaat

SB250 Hoofdstuk 3 - 7.1.1.1.B.3.2

is betongranulaat dat afkomstig is van het breken van betonpuin met een hoge drukweerstand afkomstig van cementbetonverhardingen, lineaire elementen en andere gelijkwaardige constructieve elementen afkomstig van gebouwen en kunstwerken.

voldoet aan de volgende eisen: d ≥ 4 mm en D ≥ 10 mm; voldoet minimaal aan de samenstellingscategorieën Rc90/Rcu95/Ra1-, XRg0,5-, X1-, Fl2- van NBN EN 12620; voldoet minimaal aan de categorieën FI20, f1,5, LA40, SS0,2, WA10 van NBN EN 12620;heeft een volumemassa (ρrd) van tenminste 2200 kg/m³;heeft een waterabsorptie van maximaal 10 % met variatie van max. ± 2 % t.o.v. de gedeclareerde waarde.

Toepassingen: granulaat in kringloopbeton: cementbeton voor wegverhardingen lijnvormige elementen

(maar verboden in de éénlaagse uitvoering, en beperkt tot 20 % van de fractie grove granulatenin de onderlaag van de 2-laagse uitvoering).

Gebruik betongranulaat als steenslag voor betonverharding van fietspad

7

13

24/02/2015

Onderlaag, 18 cm dikte, met granulaten tot 32 mm;Toplaag, 5 cm dikte, met granulaten tot 7 mm; gedeeltelijke vervanging (60 % van de totale massa der granulaten > 4 mm, door BPG 6,3/20 en 20/32).

Voorbeeld: Betongranulaat in onderlaag van 2-laagse betonverharding; renovatie N49.

Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw

Nieuwigheden in SB250

- teerhoudend asfaltgranulaat: optie verbranding

- certificatie en registratie van betonmengsels

- granulaatcement versus zandcement

8

15

24/02/2015

Granulaatcement (met cement behandelde zeef“zanden” met D > 6,3 mm)

Aanleiding voor het onderzoek:

SB250 kent gebruik van puinbrekerzeefzand als zand voor zandcement. Volgens de NBN-EN 13242 is zand gedefiniëerd als een 0/D met D ≤ 6,3 mm (eventueel ligt limiet tussen zand en granulaat zelfs bij 4 mm).Puinzeefzand is vaak groffer dan dit, met D bijvb. 10 mm. Doordat dit niet voldoet aan de eisen voor zand, zijn de toepassingen zeer beperkt. Vraag: puinzeefgranulaat OK voor gebruik als steenslag voor granulaatcement ?

Onderzoek (op vraag van Stuurgroep en adviesraad ‘Hydraulisch gebonden mengsels’): - deze zeefzanden onderzoeken of ze voldoen aan de gestelde eisen; - het gebruik beperken tot toepassing in funderingen en omhullingen van rioleringen (H. 7).

COPRO leverde 12 zeefgranulaten van verschillende herkomst aan het OCW voor bepaling :- granulometrie- % organische stoffen- methleenblauwwaarden (MB en MBf)

16

24/02/2015

Granulaatcement

Meetresultaten 1ste fase

Criteria SB250 <= 8 <= 1 <= 16

MB : bepaald op fractie 0/2 mmMBf : bepaald op fractie 0/0.125 mm

MB MBF Org. St K2Cr2O7 (%) Org. St H2O2 (%) < 20 mm (%) < 2 mm (%) < 0,125 mm (%) < 0,063 mm (%)OCW 10611 �� 2,49 4,85 1,59 0,32 x x x xOCW 10612 �� 5,77 6,37 1,79 0,91 x x x xOCW 10613 �� 1,49 4,20 1,81 0,31 100,0 66,1 21,0 10,4OCW 10614 �� x x x x x x x xOCW 10615 �� 3,49 4,26 1,87 0,51 x x x xOCW 10616 �� 1,50 2,64 1,96 0,37 100,0 75,5 16,5 7,5OCW 10617 �� 4,99 5,94 2,72 0,33 100,0 76,2 24,6 15,0OCW 10618 �� 1,50 2,65 1,41 0,45 100,0 68,1 19,8 12,6OCW 10619 �� 3,24 3,32 1,54 0,56 100,0 76,5 31,1 23,2OCW 10620 �� 2,24 2,66 2,48 0,26 100,0 77,1 29,1 16,9OCW 10621 �� 4,48 2,65 1,69 0,96 100,0 81,6 41,4 19,7OCW 10622 �� x x x x x x x x

�� 1,58 3,14 x x 100 62,28 15,54 x�� !"�#$� x 4,42 x x 100 64,58 19,69 x�� 4,67 7,34 x x 100 72,72 9,05 x�� !"�#$� x 17,46 x x 100 79,36 24,89 x�� 4,09 4,79 x x 100 80,11 28,67 x�� !"�#$� x 8,90 x x 100 82,47 35,90 x

Overzichtstabel COPRO / zeefzand

OCW 10621

OCW 10617

OCW 10613

9

17

24/02/2015

Granulaatcement

2de fase : op selectie van 2 materialen druksterktes bepalen op mengsels met 100 kg cement/m³. Eis: 3 MPa na 28 dagen, normale Proctor.

MB MBF Org. St K2Cr2O7 (%) Org. St H2O2 (%) < 20 mm (%) < 2 mm (%) < 0,125 mm (%) < 0,063 mm (%)OCW 10611 �� 2,49 4,85 1,59 0,32 x x x xOCW 10612 �� 5,77 6,37 1,79 0,91 x x x xOCW 10613 �� 1,49 4,20 1,81 0,31 100,0 66,1 21,0 10,4OCW 10614 �� x x x x x x x xOCW 10615 �� 3,49 4,26 1,87 0,51 x x x xOCW 10616 �� 1,50 2,64 1,96 0,37 100,0 75,5 16,5 7,5OCW 10617 �� 4,99 5,94 2,72 0,33 100,0 76,2 24,6 15,0OCW 10618 �� 1,50 2,65 1,41 0,45 100,0 68,1 19,8 12,6OCW 10619 �� 3,24 3,32 1,54 0,56 100,0 76,5 31,1 23,2OCW 10620 �� 2,24 2,66 2,48 0,26 100,0 77,1 29,1 16,9OCW 10621 �� 4,48 2,65 1,69 0,96 100,0 81,6 41,4 19,7OCW 10622 �� x x x x x x x x

�� 1,58 3,14 x x 100 62,28 15,54 x�� !"�#$� x 4,42 x x 100 64,58 19,69 x�� 4,67 7,34 x x 100 72,72 9,05 x�� !"�#$� x 17,46 x x 100 79,36 24,89 x�� 4,09 4,79 x x 100 80,11 28,67 x�� !"�#$� x 8,90 x x 100 82,47 35,90 x

OCW 10704 �� 3,60 4,42 2,28 0,22 100 78,2 32,80 23,60OCW 10706 Zeefzand 2 4,68 4,74 1,75 + 0,04 100 76,9 38,2 22,8

Druksterkte (Mpa) Normaal 7d 28d Versterkt 7d 28dOCW 10704 6,18 7.54 8.11 11.14OCW 10706 5,42 6.99 6,62 7.12

Overzichtstabel COPRO / zeefzand

OCW 10621

OCW 10617

OCW 10613

18

24/02/2015

Granulaatcement - Aanpassingen SB250

- Creatie van een steenslagmateriaal

Hfst.3, 7.1.1.1.B.X “Puinzeefgranulaat”

- Creatie van een toepassing voor steenslag en grind

Hfst..3, 7.1.2.X “Steenslag voor granulaatcement”

- In Hfst.7 “zandcement” vervangen door “zandcement of granulaatcement”

- In Hfst.9, 1 “Zandcement” ook granulaatcement beschrijven.

10

19

24/02/2015

NIB-project “Stortklaar beton voor de toekomst”

1) Werf De Brabandere te Adinkerke (De Panne): 2-sporenverharding

2) Werf Aswebo - De Brabandere te Diksmuide: lineaire elementen / fietspad

3) Werf De Meuter – Dekempeneer te Neder-over-Heembeek: bedrijfsvloerverharding

20

24/02/2015

Werf De Brabandere te Adinkerke (De Panne): 2-sporenverharding

Werf Duinhoekstraat Adinkerke (uitgevoerd november 2013),

verbindingsweg voor landbouwvoertuigen, ruiters en fietsers,2 stroken beton van elk 1,1 m breedte

Aannemer: De Brabandere Wegenbouw nv + Mols nvgranulaten en betonleverncier: De Brabandere nvv

100 % vervanging van kalksteengranulaat door hoogwaardig betongranulaat (8/20)

Betonsamenstelling: W/C-factor 0,45; 400 kg cement per m³; met luchtbelvormer

11

21

24/02/2015

2-sporenverharding Duurzaamheidsproeven

druksterkte: Eis (bouwklasse B6-B7) 52,5 MPa na 90 dagen (cilinders)

beproeving kubussen: 38 à 52 MPa na 7 dagen, 52 à 65 Mpa na 28 d., 61 à 72 MPa na 90 dagen

beproeving cylinders: 71 MPa na 90 dagen: OK

wateropslorping beton: 6,8 % (lagere dichtheid van beton; hogere water-opslorping door betongranulaat)

vorst/dooi-weerstand gemeten met slabtest: gecumuleerd verlies na 7 cycli = 0,28 kg/m²

na 14 cycli = 0,85 kg/m²na 28 cycli = 1,40 kg/m²

22

24/02/2015

Werf De Brabandere – Aswebo N364 te Diksmuide: fietspad en lineaire elementen

Werf 8 km fietspad, gefaseerd uitgevoerd (2014 – 2015)

aannemer: Aswebo nv (Willemen Groep), granulaten- en betonleverancier: De Brabandere Wegenbouw nv

aanleg 19 mei 2014: lineaire elementen, met slipformpaver350 m lang (700 lm), ca. 40 m³ beton,

50 % vervanging van grove kalksteengranulaat door hoogwaardig betongranulaat (8/20)

Proeven op vers beton / proeven op verhard beton

Duurzaamheidsproeven:

druksterkte,

wateropslorping,

vorst/dooi-weerstand

12

23

24/02/2015

Weerstand tegen afschilfering in aanwezigheid van dooizouten (invloed van vorst-dooicycli)

Meting op 4 kubussen (150 mm zijde) volgens CEN/TS 12390-9: 2006

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 10 20 30 40 50 60

Aan

tast

ing

(g/d

m²)

Aantal cycli

SLAB test kubussen 28 d

11046/1

11046/2

11046/3

11046/4

Gecumuleerd 11046/1 11046/2 11046/3 11046/4

0 0 0 0 0

8 Afschilfering (g/dm²) 0,98 0,46 0,77 1,15





Verlies water !!! (geen water meer op het oppervlak)

Goede weerstand tegen afschilfering; visuele waarneming: sommige kalksteengranulaten lijken meer aangetast dan betongranulaten.

24

24/02/2015

Werf De Meuter - Dekempeneer (Neder-over-Heembeek): industriële buitenverharding

Industriële bedrijfsvloer, relatief zwaar belast, deels binnen (EE3) - deels buiten (EE4, met luchtbelvormer); Vervanging van porfier door betongranulaat (4/20)

Buiten: 50 % vervangingBinnen: 100% vervanging

13

25

24/02/2015

Samenstelling

Basis 30% 50% 100%kg kg kg kg

CEM III/A 42.5 CBR 400 400 400 400Zand 0/4 661 661 661 681Porfier 2/6 332 332 332Porfier 6/20 775 443 221Beton 4/20 276 460 948luchtbelvormer 0,5 0,5 0,5superplast FM 4 5 5 5water 173 184 195 217luchtgehaltetotaal/m³ 2345,5 2301,5 2274,5 2251

dichtheid Basis 30% 50%kg/m³ m³ m³ m³

CEM III/A 42.5 CBR 3000 0,133 0,133 0,133Zand 0/4 2600 0,254 0,254 0,254Porfier 2/6 2670 0,124 0,124 0,124Porfier 6/20 2670 0,290 0,166 0,083Beton 4/20 2400 0,000 0,115 0,192luchtbelvormer 1000 0,001 0,001 0,001superplast FM 1000 0,004 0,005 0,005water 1000 0,173 0,184 0,195luchtgehalte 0,031 0,046 0,08totaal/m³ 1,01 1,03 1,07

Basis 30% 50%kg kg kg

CEM III/A 42.5 CBR 395,8 389,0 374,9Zand 0/4 654,0 642,8 619,6Porfier 2/6 328,5 322,9 311,2Porfier 6/20 766,8 430,8 207,2Beton 4/20 0,0 268,4 431,2luchtbelvormer 0,5 0,5 0,5superplast FM 4,0 4,9 4,7water 171,2 178,9 182,8luchtgehaltetotaal/m³ 2320,7 2238,1 2132,0

7,4% 8,0% 8,6% 9,6%

26

24/02/2015

Bedrijfsvloer - duurzaamheidsproeven

Proeven op verhard beton (aangemaakt bij uitvoering)

druksterkte:

vorst/dooi-weerstand gemeten met slabtest (CEN/TS 12390-9:2006):

Druksterkte 28d 0% - LBV 50% LBV 0% 100%Kubus1 66.4 54.7 59.6 58.3Kubus2 65.9 54.8 60.4 56.6Kubus3 67.9 53.3 59.3 59.4gemiddeld 66.7 54.3 59.8 58.1

gemiddelde4 metingen

7 cycli

14 cycli

28 cycli

42 cycli

56 cycli

gecumuleerd massaverlies [kg/m²]0 % - LBV 0.12 0.38 0.75 1.02 1.3

50 % R - LBV 0.38* 0.45 0.76 1.08 1.220 % 0.32 0.58 1.14 1.62 2

100 % R 0.44 0.86 1.74 2.72 3.58

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

7 14 28 46 56

0%-LBV 50%R-LBV 0% 100%R

14

27

24/02/2015

Conclusies

Recycling van puingranulaten in wegenbouw heeft al een lange traditie. Standaardbestek SB250 geeft toepassingsmogelijkheden voor recyclede granulaten, en gaat stapje voor stapje verder qua verruiming van de mogelijkheden.

Duurzaamheidsvoordeel ligt bij het:- vermijden van storten van afvalstoffen,- vermijden van openen van nieuwe groeves, - minder transport van al deze materialen.

Succesvolle demonstratiewerven tonen het potentieel dat er is voor nieuwe toepassingen:

o Menggranulaat en betongranulaat in constructief beton (C30/37), o Hoogwaardig betonpuingranulaat in beton voor fietspadverharding,

2-sporenverharding, lineaire elementen en industriële buitenverharding.

28

24/02/2015

Bedankt voor uw aandacht !

ir. Luc DE BOCK [email protected] TEL.: +32 2 766 03 57ir. Anne Beeldens [email protected] +32 2 766 03 46ir. Frank Theys [email protected] +32 2 766 05 18

Opzoekingscentrum voor de Wegenbouwwww.brrc.be of www.ocw.be

Nieuwe toepassingen voor recyclinggranulaten in de ......1 Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw...

Documents

Transcript of Nieuwe toepassingen voor recyclinggranulaten in de ......1 Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw...