ValReCon20 Valorisation of Recycled Concrete Aggregates in Concrete C20/25 Valorisatie van grove betonpuingranulaten in beton C20/25 & C25/30
Ing. Luc BOEHME1,3 , Dr. ir. Ann VAN GYSEL2,3, ir. Jeroen VRIJDERS4 Ing. Miquel JOSEPH1, Ing. Joris CLAES² 1 KHBO-IW&T – Afdeling Bouwkunde ² Lessius – Mechelen - Campus De Nayer 3 K.U.Leuven – Departement Burgerlijke Bouwkunde 4 WTCB
ValReCon20
TETRA-project uitgevoerd met steun van
1
Concrete Day 2011
ValReCon20 • • • • • • • • • • •
Inleiding Onderzoeksgroep Topics Leren van koplopers Beton – mengselontwerp - randvoorwaarden Granulaten – herkomst – onzekerheden – variabiliteit Proeven op beton Duurzaamheidsaspecten Wat weten we uit het verleden? Conclusies & Volgende stap Meer weten?
ValReCon20
2
Concrete Day 2011 Inleiding – Huidige situatie in Vlaanderen • • • •
Stijging gerecycleerde granulaten Hoofdzakelijk toegepast in de wegenbouw (SB 250) Vaak downcycling i.p.v. recycling (Ladder van Lansink) Aanzetten tot een meer hoogwaardig gebruik – Het OVAM Uitvoeringsplan bouw- en sloopafval (1995) – VLAREA (1997) – Sectoraal uitvoeringsplan “Milieuverantwoord materiaalgebruik en afvalbeheer in de bouw – Algemeen oppervlaktedelfstoffenplan
• •
Vrijwaren open ruimtes Rendabiliteit van de brekers
ValReCon20
Bron: COPRO jaarverslag 2010
3
Concrete Day 2011 Productie puingranulaten
ValReCon20
Bron: COPRO
4
Concrete Day 2011 ValReCon20 – Onderzoeksgroep •
RecyCon – onderzoeksgroep KHBO-IW&T
http://recycon.khbo.be
(Associatie K.U.Leuven – Departement Burgerlijke Bouwkunde)
•
Ervaring uit andere onderzoekprojecten m.b.t. recyclage in de bouw – – – –
recyMblok - metselblokken ReCycle - fietspaden RecyScreed - dekvloeren RecyFlowScreed – gietdekvloeren
• Groter bereik binnen Vlaanderen grotere onderzoeksgroep partners • Aanvragers – KHBO – IW&T – Lessius – Mechelen – De Nayer – WTCB
• TETRA-project – 2jaar – Met steun van het
ValReCon20
5
Concrete Day 2011 ValReCon20 – gebruikersgroep
MOLENDAM NV
ValReCon20
6
Concrete Day 2011 Topics Gebruik van gerecycleerde granulaten in beton • Ja – Milieu-overweging – Duurzaam materialenbeheer – Technologische vooruitgang & innovatie
• Maar – Garanties nodig voor verantwoord gebruik – Ondersteunende regelgeving
ValReCon20
7
Concrete Day 2011 Topics: knelpunten die het gebruik van betonpuingranulaten in beton in de weg staan: – Variabiliteit van de eigenschappen & andere mechanische eigenschappen: invloed op sterkteontwikkeling • variaties in waterbehoefte • Organische verontreinigingen
– Onzekerheid over de zuiverheid: invloed op bindingsgedrag • Aanwezigheid van stoffen die de binding kunnen verstoren (oplosbare sulfaten (gips, cellenbeton, ..), chloriden, …) • Milieu-technische verontreinigingen • ASR
– Duurzaamheid: wordt bepaald door samenstelling granulaat • Diverse oorsprong • carbonatatie , vorst-dooi (dooizouten), ASR, krimpgevoeligheid, sulfaataantasting…
– Verwerkbaarheid en waterbeheersing • Variaties in de porositeit & waterabsorptie • Moeilijker beheersbare verwerkbaarheid, mogelijke vergruizing van zwakke elementen • Moeilijker beheersbare W/C-factor
ValReCon20
8
Concrete Day 2011 Wat mag nu al?
TRA550 – omgevingsklassen E0 en EI / max 20%
Maar dat is te weinig en te beperkt in vraag om er ook een economische aansporing in te vinden om beter te doen! ValReCon20
9
Concrete Day 2011 Kunnen we leren van koplopers? • Nederland – NEN-EN 206-1 tot 20% vervanging tem C53/65 – CUR-aanbevelingen - rekenregels
• Duitsland – DIN 1045-2 addendum A1 tem C30/37 – Onderscheid op omgevingsklasse
• Noorwegen – NS 3473 vervanging tot 20% tem C20/25
ValReCon20
10
Concrete Day 2011 Beton – randvoorwaarden mengselontwerp • • • • •
Druksterkteklasse C20/25 & C25/30; Gebruiksdomein OB & GB (ongewapende en gewapende beton); Omgevingsklasse = EE1 of EE2 (vorst, maar geen contact met regen); Consistentieklasse S4; Dmax = 20 mm
ValReCon20
11
Concrete Day 2011 W/C & cementdosering Eis B2
Aanvullende eis
Beton Cfck,cyl/fck,cube
W/Cfactor
[MPa]
[M/M]
Cementdosering Cmin [kg/m³]
EE1
T(0.6)
C20/25
0.60
280
EE2
T(0.5)
C25/30
0.55
300
Zetmaat: • S3: van 100 tot 150 mm slump • S4: van 160 tot 210 mm slump Keuze korrelgrootte: rekening houden met voorschriften voor betondekking en max. korrelafmeting bij gebruik van wapening • 8/20 mm
ValReCon20
12
Concrete Day 2011 Mengselontwerp • •
Ervaring uit ander onderzoek Bolomey maar met A= 16 In praktijk: A-B-C-krommen goede overeenkomst met onze aanname
ValReCon20
13
Concrete Day 2011
Granulaten
Gecumuleerde doorval [%]
Overzicht grenzen korrelmaat tenopzichte van GC80-20 100 80 60
Geometrische eigenschappen 40 • De korrelmaat; 20 • De korrelverdeling; 0 Zeefmaat [mm] 4 40 • Het gehalte aan fijne deeltjes; Fijnste Grofste Avg. Avg. -2σ Avg. +2σ • De vlakheidsindex; • De bolvormige of kubische delen in grove granulaten; • Variaties van de verschillende eigenschappen Mechanische eigenschappen • Weerstand tegen afslijting en verbrijzeling: Micro-Deval & Los Angeles • Volumieke massa • Waterabsorptie & watergehalte • Poriënvolume • Chemische eigenschappen: methyleenblauw, zandequivalent, identificatie, chloriden, oplosbare sulfaten, ASR ValReCon20
14
Concrete Day 2011
ValReCon20
15
Concrete Day 2011 Resultaten voor 8/20 •
Gehalte aan fijne deeltjes (EN 933-1): gemiddeld 0,66% – –
•
Hebben zowel positieve als negatieve invloed Onzekerheid over de zuiverheid
Vlakheidsindex (EN 933-3): 7 tot 13% – –
Hangt samen met type breker en oorspronkelijk beton
• Percentage aan gebroken oppervlakken (EN 933-5): gemiddeld 83% • Weerstand tegen afslijting Micro-Deval (EN 1097-1): 29 tot 35 • Weerstand tegen verbrijzeling Los Angeles (EN 1097-2): 34 tot 40 • Holle ruimte (EN 1097-3): gemiddeld 52% • Watergehalte (EN 1097-5): is afhankelijk van de manier van opslaan / binnen: 3% • Wateropname (EN 1097-6): 6 tot 10% (gemiddeld 7,5%) • Dichtheid (EN 1097-6): ρssd tussen 2400 en 2600 kg/m³ • Methyleen-blauw (EN 933-9): 0,3 tot 1 Conclusie: voldoet aan NBN B 15-001 (toekomstige norm) ValReCon20
16
Concrete Day 2011 Betonsamenstellingen C25/30 • Grove granulaten = 100% betonpuin • Zand: 0/2 & 0/5 – praktijkmengsel • Cementgehalte: 300 kg/m³ • Water/cement-factor ≤ 0,55 • Superplastificeerder
ValReCon20
17
Concrete Day 2011 Verwerkbaarheid in de tijd
125,0
Slump i.f.v. vervaardigingstijd
Zetmaat [mm]
105,0 85,0 65,0 45,0 25,0 2 min
7 min
12 min
17 min
22 min
27 min
32 min
Tijd na start mengproces [min]
Druksterkteverloop
B/DNY-55/300-A14/AD
B/DNY-55/300-A16/AD
B/DNY-55/300-A18/AD
B/DNY-55/300-A32/AD
B/DNY-55/300-A16/SSD
ValReCon20
18
Concrete Day 2011 Conclusies beton • • •
Volumieke massa (NBN B 15-221): 2150 - 2250 kg/m³ - daling 3 tot 9% t.o.v. ref. Luchtgehalte (NBN B 15-207): 3 tot 9% Druksterkte (NBN B 15-220): – – – –
• • •
20 tot 30% lager dan referentie Bij W/C-factor ≤ 0,5 : geen probleem – fck C25/30 haalbaar Bij W/C-factor = 0,55 : meer aandacht nodig om fck te halen (gemiddelde druksterkte = ok) gebruik van filler (kalksteenmeel) verhoogt de druksterkte aanzienlijk meer onderzoek is nodig
Splijtsterkte (NBN B 15-218): 20 tot 30% lager dan referentiebeton (± 3 N/mm²) E-modulus (NBN B 15-203): ≈ 30% lager dan referentiebeton (± 23000 N/mm²) Krimp (NBN B 15-216): 2x groter dan referentie
ValReCon20
19
Concrete Day 2011 Duurzaamheidsaspecten •
Carbonatatie – –
Op 28 dagen: iets diepere indringing t.o.v. referentie (9,5 t.o.v. 6,4 mm) Op 56 dagen: quasi gelijke indringingsdiepte (max 13mm)
recyclagebeton
•
referentiebeton
recyclagebeton
referentiebeton
Vorst – dooi met slab-test – – –
Onduidelijk: op 56d: gecumuleerde massa Sn= 0,38g tot 0,91g (ref = 0,14g) Geschiktheid van de proefmethode ? Geen schade door aanwezigheid van ‘rode’ fractie of hout, wel door mortelrest of dekvloer
ValReCon20
20
Concrete Day 2011 Wat weten we uit het verleden? • • • • • •
Private projecten Berendrechtsluis RecyHouse – WTCB Kantoorgebouw VMM-Aalst (bedrijfsvloeren) Centrum Duurzaam Bouwen (vloeren) Kamp C, Westerlo
Vaststelling • weinig goed gedocumenteerde gegevens uit het verleden • Om het vertrouwen te winnen en de geloofwaardigheid te onderbouwen moet er absoluut werk gemaakt worden van een goed gedocumenteerde databank met (nieuwe) projecten
ValReCon20
21
Concrete Day 2011 Conclusies en volgende stappen •
C25/30 met 100% grove betonpuingranulaten is haalbaar in EE1 (& EE2) – Rekening houden met waterabsorptie granulaten – Korrelverdeling aanpassen (iets fijner korrelverdeling)(vb Bolomey A=16) – Waterbehoefte & verwerkbaarheid beantwoorden met superplastificeerder
•
Duurzaamheid: – carbonatatie is vergelijkbaar met referentie – Vorst-dooi: bij 100% vervanging: groter maar onduidelijk beeld
• C25/30 met 20% grove betonpuingranulaten tot EE2?: •
– nog niet in detail bekeken – maar in vgl. met 100%: zou zeker haalbaar moeten zijn Volgende stappen: – opzetten van een goed gedocumenteerde databank met (nieuwe) projecten – Verder onderzoek i.v.m. de invloed van de variabiliteit van de puingranulaten – Uitwerken “Technisch Rapport” WTCB – Werken aan een kader voor certificering puingranulaten voor beton (SECO: is gestart)
ValReCon20
22
Concrete Day 2011 Meer weten?
ValReCon20
23
Concrete Day 2011 Contact KHBO- IW&T Afdeling Bouwkunde – onderzoeksgroep RecyCon Zeedijk 101 8400 Oostende Tel 059/569056 fax 059/569057 Luc Boehme
[email protected] (projectleider, hoofdaanvrager) Lessius Mechelen – Campus De Nayer Onderzoeksgroep Materialen en Structuren Jan De Nayerlaan 5 2860 Sint-Katelijne-Waver Tel 015/316944 Fax 015/317453 Ann Van Gysel
[email protected] (projectleider, medeaanvrager) WTCB Departement Geotechniek, Structuren en Duurzame Ontwikkeling Avenue P.Holoffe 21 1342 Limelette Tel 02/6557711 Jeroen Vrijders
[email protected] (projectleider, medeaanvrager)
http://recycon.khbo.be
ValReCon20
24
