1
XIOS HOGESCHOOL LIMBURG DEPARTEMENT INDUSTRIËLE WETENSCHAPPEN EN TECHNOLOGIE
GERECYCLEERD AFVAL IN GEWICHTSBESPARENDE BLOKKEN OP BREEDVLOERPLATEN Jelle CHRISTIS
Afstudeerwerk ingediend tot het behalen van het diploma van industrieel ingenieur in bouwkunde master in de industriële wetenschappen: bouwkunde
Promotoren: dhr. D. Janssen (Oeterbeton NV) dhr. B. Maes (XIOS Hogeschool Limburg)
Academiejaar 2006 - 2007
2
3
XIOS HOGESCHOOL LIMBURG DEPARTEMENT INDUSTRIËLE WETENSCHAPPEN EN TECHNOLOGIE
GERECYCLEERD AFVAL IN GEWICHTSBESPARENDE BLOKKEN OP BREEDVLOERPLATEN Jelle CHRISTIS
Afstudeerwerk ingediend tot het behalen van het diploma van industrieel ingenieur in bouwkunde master in de industriële wetenschappen: bouwkunde
Promotoren: dhr. D. Janssen (Oeterbeton NV) dhr. B. Maes (XIOS Hogeschool Limburg)
Academiejaar 2006 - 2007
4
Inhoudsregister INHOUDSREGISTER DANKBETUIGING ABSTRACT GEBRUIKTE SYMBOLEN EN AFKORTINGEN
HOOFDSTUK 1
PRAKTIJKONDERZOEK
1
1.1
Probleemstelling
1
1.2
Prefab
1
1.3
Breedvloerplaten
2
1.3.1
Definitie
2
1.3.2
Tralieligger
3
1.3.3
Afmetingen van breedvloerplaten
4
1.3.4
Breedvloerplaten: voordelen en nadelen
5
1.3.5
Doorsnede breedvloerplaat
6
1.4
Voorstelling bedrijf
6
1.5
Recycleren en waarom?
6
HOOFDSTUK 2 2.1
AFVAL
8
Bestanddelen van het afval
8
2.1.1
Eigenschappen styrodur C
8
2.1.1.1 Isolatie-eigenschappen
9
2.1.1.2 Wateropname
9
2.1.1.3 Drukvastheid
10
2.1.1.4 Milieuvriendelijk
10
2.1.2
Weg die het styrodur aflegt
11
2.2
Opslag
11
2.3
Hoeveelheid afval per dag
12
5 2.4
Productieproces toekomst
HOOFDSTUK 3 3.1
13
SAMENSTELLINGEN
16
Betonsamenstelling algemeen
16
3.1.1
Definitie beton
16
3.1.2
De samenstelling
17
3.1.2.1 Granulaten
3.2
19
3.1.2.1.1
Grind
20
3.1.2.1.2
Zand
22
3.1.2.1.3
Werkelijke volumieke massa
23
3.1.2.1.4
Schijnbare volumieke massa
23
3.1.2.2 Cement
24
3.1.2.3 Water
27
3.1.2.4 Water/cement factor
28
3.1.2.5 Hulpstoffen
28
Betonsamenstelling Demula N.V.
30
3.2.1
Samenstelling lichtbeton
30
3.2.2
Samenstelling recyclage lichtbeton
31
3.3
Betoneigenschappen
32
3.3.1
Elasticicteitsmodulus
32
3.3.2
Kruip
33
3.3.3
Krimp
33
3.3.4
Relaxatie
34
3.3.5
Thermische vervorming
35
3.3.6
Waterabsorptie door onderdompeling
35
3.3.7
Druksterkte
36
HOOFSTUK 4 4.1
FINANCIEEL GEZIEN
Jaarkosten styrodur
38 38
6 4.2
Jaarkosten isomoblokken
39
4.3
Jaarkosten gasbetonblokjes
39
4.4
Jaarkosten stort
39
4.5
Transportkosten en huur containers
40
4.6
Totaalkost
40
4.7
Kostprijsvergelijking voor 1 m³
41
4.7.1 Kostprijsberekening producten van mengsel 4
41
4.7.2 Kostprijs van isomo
41
4.7.3 Kostprijsberekening van gasbetonblokjes
42
4.8 Aankoop shredders en toebehoren
43
4.9 Betonbesparing
46
HOOFDSTUK 5
49
5.1
PRAKTIJK
49
Doelstelling
5.1.1
Gebruik isomoblokken
49
5.1.2
Gebruik gasbetonblokjes
49
5.1.3
Eisen gesteld aan het mengsel
50
5.1.4
Eisen gesteld aan isomoblokken
50
5.1.5
Eisen gesteld aan gasbetonblokjes
50
5.2
Werkwijze
50
5.2.1
Aanmaak mengsel
50
5.2.2
Toegepaste testen
52
5.2.2.1 Druktest
52
5.2.2.2 Volumieke massa
53
5.2.2.2.1 Algemeen
53
5.2.2.2.2 Bepaling van de schijnbare volumieke massa van het recyclage ps
54
5.2.2.2.3 Bepaling van de werkelijke volumieke massa van het recyclage ps
55
5.2.2.3 Waterabsorptie
56
5.2.2.4 Boortest
57
7 57
5.2.2.5 Zaagtest 5.3
Mengsels
5.3.1
58
Eerste mengsel
58
5.3.1.1 Samenstelling
58
5.3.1.2 Uitgevoerde testen
58
5.3.1.2.1 Visueel
58
5.3.1.2.2 Druktest
59
5.3.1.2.3 Wateropslorping
59
5.3.1.2.4 Zaagtest
60
5.3.1.2.5 Boortest
60
5.3.1.2.6 Weging en bepaling volumieke massa
61 61
5.3.1.3 Besluit 5.3.2
Tweede mengsel
62
5.3.2.1 Samenstelling
62
5.3.2.2 Uitgevoerde testen
62
5.3.2.2.1 Visueel
62
5.3.2.2.2 Druktest
63
5.3.2.2.3 Wateropslorping
63
5.3.2.2.4 Zaagtest
63
5.3.2.2.5 Boortest
63
5.3.2.2.6 Weging en bepaling volumieke massa
63
5.3.2.3 Besluit 5.3.3
64
Derde mengsel
64
5.3.3.1 Samenstelling
64
5.3.3.2 Uitgevoerde testen
65
5.3.3.2.1
Visueel
65
5.3.3.2.2
Druktest
65
5.3.3.2.3
Wateropslorping
65
5.3.3.2.4
Zaagtest
65
5.3.3.2.5
Boortest
66
5.3.3.2.6
Weging en bepaling volumieke massa
66
5.3.3.3 Besluit
66
8 5.3.4
Vierde mengsel
5.3.4.1 Samenstelling
67
5.3.4.2 Uitgevoerde testen
68
5.3.4.2.1 Visueel
68
5.3.4.2.2 Druktest
69
5.3.4.2.3 Wateropslorping
70
5.3.4.2.4 Zaagtest
70
5.3.4.2.5 Boortest
70
5.3.4.2.6 Weging en bepaling volumieke massa
71
5.3.4.3 Besluit 5.4
67
Samenvatting in grafiekvorm
HOOFDSTUK 6
BESLUIT
72 73 74
BIJLAGEN Bijlage A
71
Fiches hulpstoffen
74
Bijlage A.1
Demula ST 5
74
Bijlage A.2
Demula l.p.
76
Bijlage A.3
Esce superplast nv82
77
Bijlage A.4
Sika addiment fm 38
78
Bijlage B
Technische fiches en veiligheidsfiches
81
Bijlage B.1
Veiligheidsfiche vers beton
81
Bijlage B.2
Veiligheidsfiche styrodur
88
Bijlage B.3
Technische fiche styrodur
92
Bijlage C
Plannen
93
Bijlage C.1
Plan breedvloerplaat
93
Bijlage C.2
Plannen Moco shredders
94
Bijlage C.2.1
Plan shredder type ZG 1100
94
Bijlage C.2.2
Plan shredder type AZ 09F
95
9
Bijlage D
Mechanische eigenschappen van grove granulaten
96
Bijlage D.1
De Los Angeles proef
96
Bijlage D.2
De slijtproef van Micro-Deval
96
Specificaties balken en vulblokken
97
Bijlage E
LIJST VAN FIGUREN
98
LIJST VAN FOTO’S
98
LIJST VAN TABELLEN
99
BRONNEN
100
10
Dankbetuiging Doorheen het jaar ben ik meer te weten gekomen hoe het eraan toegaat in een prefabfabriek. Voor vragen in verband met het productieproces en informatie over de gebruikte producten op N.V. Oeterbeton en N.V. Oeterprefab kon ik terecht bij betontechnoloog Davy Janssen. Op gebied van prefabbeton kon ik altijd terecht bij de dhr. Bert Maes die, samen met dhr. Kurt De Proft, mijn eindwerk hebben helpen coördineren. Voor de praktijkvragen en informatie over hulpstoffen voor beton kon ik altijd terecht bij de behulpzame mensen van Demula, vooral Dhr. William Ranson heeft me hierin bijgestaan. Verder wil ik alle andere mensen bedanken die mij de nodige uitleg hebben verleend. Tenslotte dank ik mijn ouders en vrienden voor de steun die ze mij hebben gegeven. Al deze mensen hebben bijgedragen aan de verwezenlijking van dit eindwerk.
11
ABSTRACT Het eindwerk handelt over een alternatieve methode om minder grind te gebruiken, omdat het milieuaspect en de recyclage steeds belangrijker wordt. Bij Oeterbeton en Oeterprefab heeft men besloten om hier iets aan te doen. Het geproduceerde afval wil men hergebruiken op breedplaatvloeren met als resultaat grindbesparing en lichtere vloeren. Specifieker wil men het afval van de dagelijkse productie versnipperen en als granulaat gebruiken om een isomo-achtige blok te maken. Deze plaatst men tussen de tralieliggers. Hier hoeft dan geen beton meer te worden gestort en het zal de vloer aanzienlijk lichter maken. Voor de ‘recyclageblokken’ zijn er meerdere mogelijkheden op vlak van samenstellingen die in de praktijk worden onderzocht. Zo is een mengsel bekomen dat een waardig alternatief is voor de isomoblokken.
12
Gebruikte symbolen Afkortingen BENOR
Een gedeponeerd collectief conformiteitmerk dat eigendom is van het Belgisch Instituut voor Normalisatie (BIN).
ISO
International Organization for Standardization
KOMO
Een kwaliteitsverklaring die staat voor onafhankelijk getoetste kwaliteit, op basis van objectieve maatstaven.
PS
polystyreen
SECO
Technisch controlebureau voor het bouwwezen
WTCB
Wetenschappelijk en technisch centrum voor het bouwbedrijf
Symbolen A
breukoppervlak (mm²)
Ab
waterabsorptie (%)
b
breedte (m)
E
elasticiteitsmodulus (N/mm²)
fc
druksterkte van beton (N/mm²)
fck
karakteristieke cilinderdruksterkte (N/mm²)
fc cub k
karakteristieke kubusdruksterkte (N/mm²)
F
drukkracht (N)
Fmax
maximale drukbelasting (N)
h
hoogte (m)
l
lengte (m)
M
massagewicht (kg)
w/c-factor
water/cement-factor
13
Griekse letters ρw
werkelijke volumieke massa (kg/m³)
ρs
schijnbare volumieke massa (kg/m³)
σ
spanning (N/mm²)
ε
specifieke vervorming (dimensieloos)
14
Hoofdstuk 1
Praktijkonderzoek
1.1 Probleemstelling
Het milieuaspect wordt voor bedrijven een steeds belangrijkere factor om rekening mee te houden. Elk bedrijf heeft wel een actieplan om het milieu zo weinig mogelijk te belasten en probeert dit op zo’n effectief mogelijke manier te verwezenlijken. Ook bij N.V. Oeterbeton en N.V. Oeterprefab is men hier achter gekomen. Bij beide bedrijven produceert men dagelijks prefab wanden en breedvloerplaten. De productie hiervan brengt vanzelfsprekend een berg afval met zich mee. Dit afval bestaat hoofdzakelijk uit styrodur C, een polystyreen met een zeer laag volumegewicht dat wordt gebruikt als uitsparing. De centrale vraag die men kan stellen is: Wat zijn de mogelijkheden om het afval, afkomstig van de productie van prefab
wanden en breedvloerplaten, te verwerken
en om vervolgens als granulaat te gebruiken in gewichtbesparende blokken?
1.2
Prefab
In de bouw is het woord ‘prefab’ nauwelijks nog weg te denken. Het is een afkorting van prefabricatie hetgeen gewoon wil zeggen “het op voorhand maken van constructie-elementen”. Gebouwen van allerlei vormen en afmetingen worden in een mum van tijd opgetrokken dankzij deze evolutie. Door het prefabriceren kan men werken in nagenoeg optimale omstandigheden waardoor de kwaliteit van
15 de producten zal stijgen. Prefab-elementen omvatten kolommen, balken, vloeren, wanden maar ook trappen en funderingszolen. Een grotere efficiëntie wordt bekomen door de moderne fabrieksuitrusting en de op maat gemaakte werkprocedures. De voordelen van prefabriceren zijn talrijk. -
Hogere betonsterktes waardoor een slankere constructie gebruikt kan worden
-
Minder afval, hetgeen een positieve invloed heeft op het milieu
-
Minder variatie van bekistingen
-
Computergestuurde meng- en stortmachines
-
Een snellere bouwtijd
-
…
Zo kan men hogere betonsterktes bekomen waardoor men slankere constructie kan gebruiken, minder afval, hetgeen een positieve invloed heeft op de natuur, minder variatie van bekistingen, computergestuurde meng- en stortmachines, een snellere bouwtijd, enz.
1.3
Breedvloerplaten
1.3.1 Definitie Een definitie voor breedvloerplaten is: “Dun plaatvormig geprefabriceerd structuurelement, dat voorzien is van tralieliggers en structurele onderwapening die bestemd is om de meewerkende onderkant te vormen van een dragende betonplaat.” Het zijn dus geprefabriceerde platen die bestaan uit een dunne laag beton en wapening. Er zijn twee fasen vooraleer men een volwaardige
16 gewapende vloer krijgt. In de fabriek wordt de onderwapening samen met de tralieliggers in beton gestort. Op de werf komt hier nog bovenwapening en een laag meewerkend beton op. De bovenwapening plaatst men op de tralieliggers, die als afstandhouders fungeren, en bestaat uit wapeningsnetten of staven. Bij voorgespannen breedvloerplaten wordt de gewone wapening vervangen door voorgespannen draden of strengen. Zo bekomt men een slankere constructie, grotere stutafstanden en een kleinere doorbuiging. Uitwendig ziet een voorgespannen breedvloerplaat er hetzelfde uit als een standaard breedplaat.
1.3.2 Tralieligger Een tralieligger bestaat uit 3 onderdelen, namelijk twee onderstaven, een bovenstaaf en diagonaalstaven (zie figuur 1). De onderstaven zijn volledig ingestort en werken mee als constructieve wapening in de breedplaat. De diagonaalstaven zijn slechts gedeeltelijk in het beton verankerd en zorgen voor een goede hechting tussen het gestort beton en de plaat en de krachtoverbrenging naar de bovenstaaf. De bovenstaaf zorgt voor het evenwicht en doet dienst als afstandhouder voor de bovenwapening. De tralieligger zorgt voor de nodige stijfheid en staat in voor een goede verbinding tussen de plaat en het achteraf gestorte beton. Het doet ook dienst als aangrijpingspunt bij het transport. Buiten de tralieligger gebruikt men ook nog voegwapening waardoor de vloer later als één geheel zal werken. Over de voegen, tussen breedplaten, worden wapeningsstaven aangebracht waardoor barsten of scheuren ter plaatse van de voegen vermeden kunnen worden.
17 Bovenwapening wordt geplaatst daar waar negatieve momenten voorkomen zoals bij overkragingen e.d. Deze wapening plaatst men meestal op de tralieligger.
Figuur 1: Onderdelen van een tralieligger
1.3.3
Afmetingen van breedvloerplaten
De plaatdikte varieert van 40 tot 150 mm. Als standaard dikte hanteert men 50 mm. De dikte is afhankelijk van de totale vloerdikte, de gevraagde betondekking, wapeningshoeveelheid, ... De plaatlengte zijn eveneens afhankelijk van het bouwwerk en is eerder beperkt door het transport. Evenals de lengte is de breedte afhankelijk van de dimensies van het bouwwerk en zal de breedte variëren tussen 600 en 2400 mm. Om een oppervlak te overkoepelen gebruikt men veelvouden van deze standaardbreedte (2400mm) in combinatie met enkele pasplaten. Breedvloerplaten kunnen elke mogelijke ruimte overwelven, van vierkant of trapezium tot ovaal. Omdat niet elke plaat hetzelfde is qua vorm moet
18 telkens de wapening worden aangepast. Dit volledig volgens de eisen van het betreffende project.
1.3.4 Breedvloerplaten: voordelen en nadelen Voordelen:
-
Elke vorm is fabriceerbaar en uitsparingen zijn eender waar mogelijk
-
Snelle uitvoering omdat de onderplaat als bekisting fungeert
-
Onderwapening van de volledige vloer is al ingebetonneerd
-
De onderkant is glad en klaar voor de eindafwerking
-
Nutsvoorzieningen kunnen worden ingebouwd
-
Prefabricatie zorgt voor een betere kwaliteit onder optimale omstandigheden
-
Grote overspanningen
Nadelen:
-
De opdrachtgever moet in een vroeg stadium weten waar hij bijvoorbeeld elektravoorzieningen wil
19 1.3.5 Doorsnede breedvloerplaat
figuur 2: Doorsnede breedvloerplaat
1.4 Voorstelling bedrijf Oeterbeton en Oeterprefab zijn bedrijven die prefab-elementen produceren. Oeterbeton maakt breedvloerplaten en voorgespannen breedvloerplaten terwijl Oeterprefab zich hoofdzakelijk met dubbele en massieve wanden bezig houdt. Het transport neemt Oetertransport voor zijn rekening. De drie bedrijven behoorden tot de voormalige Knippenberg groep. Oeterbeton is één van de grotere producenten van breedvloerplaten en is bovendien de enige fabrikant van voorgespannen breedvloerplaten in België. Oeterbeton alleen heeft een omzet van 12 tot 13 miljoen euro per jaar en biedt werk aan ruim 46 mensen. Ze produceren hoofdzakelijk voor de Belgische, Nederlandse en Duitse markt onder het BENOR en KOMO-certificaat.
1.5 Recycleren en waarom? Er is geen enkel bedrijf dat niet te maken heeft met milieu en recyclage. Tegenwoordig wordt er steeds meer geproduceerd en een hogere
20 productie brengt een grotere afvalberg met zich mee. Het is daarom economisch en financieel interessant om het eigen afval te recycleren en opnieuw in de productiekringloop te brengen. Daarom is men op het idee gekomen het afval te gebruiken als hoofdbestanddeel om lichtgewicht blokken te maken en deze te gebruiken op de breedvloerplaten. Zo creëert men een lichtere vloer en kan men besparen op het betonverbruik. Het afval zal door een shredder worden gehaald om tot kleinere bestanddelen te komen. Deze deeltjes zullen als granulaat gebruikt worden in een nog te bepalen (beton) samenstelling. Op deze manier zullen er geen vrachtwagens meer naar het stort hoeven te rijden. Dus de stortkosten en de CO2-uitstoot zullen verdwijnen. Het heeft dus een dubbele invloed op het milieu. Men recycleert eigen afval en vermindert de schadelijke uitlaatgassen.
21
Hoofdstuk 2 2.1
Afval
Bestanddelen van het afval
Het afval afkomstig van de productie van Oeterbeton en Oeterprefab bestaat hoofdzakelijk uit styrodur. Het is een isolatieplaat uit hard geëxtrudeerd polystyreenschuim. Het wordt op de bekisting gelijmd en dient voor uitsparingen en de vormgeving van de breedvloerplaten. In de afvalcontainers vindt men ook betonresten en staal van wapening terug. Deze horen niet tot het recyclageafval bedoeld voor de gewichtbesparende blokken en mogen nooit door de shredder worden gehaald omdat het de messen zou beschadigen. Verder komt er ook plastiek, karton, hout, papier, gebruikte slijpschijven, oude handschoenen, etc. in terecht. Deze bestanddelen kunnen wel door de shredder worden gehaald zonder schade aan de messen te veroorzaken. Omdat deze bestanddelen in mindere mate aanwezig zijn zal hun invloed op de eigenschappen van het blok van minder belang zijn. Voor de eenvoudigheid wordt gerecycleerd styrodur of afvalstyrodur gebruikt voor het hierboven beschreven afval.
2.1.1 Eigenschappen Styrodur C Styrodur C is, zoals eerder vermeld, een isolatieplaat uit groen hard geëxtrudeerd polystyreenschuim en wordt gebruikt om uitsparingen in vloerplaten te vormen. Het onderscheidt zich door zijn de gesloten celstructuur en dankt zijn goede eigenschappen hieraan. (zie figuur 3)
22
Figuur 3: Celstructuur (links) en warmtegeleiding (rechts) van het styrodur
2.1.1.1
Isolatie-eigenschappen
Het styrodur heeft goede thermische isolatie-eigenschappen. Deze zijn door het gebruik van lucht als celgas constant in de tijd en onafhankelijk van de veroudering van de isolatieplaat. Om de ontwerper in staat te stellen zijn constructiedelen correct te dimensioneren worden ook de Rdwaarden (thermische weerstand) opgegeven zoals gedeclareerd aan het Wetenschappelijk en Technisch Centrum van de Bouw (WTCB).
2.1.1.2
Wateropname
Styrodur C is niet capillair, vochtongevoelig en neemt bijna geen water op. Ook wanneer er door diffusie toch een kleine hoeveelheid water opgenomen wordt heeft dit amper invloed op de isolatie-eigenschappen van de plaat. Dit is een belangrijke eigenschap zodat men een goede binding van het mengsel bekomt zonder dat de korrels het water, dat nodig is voor de verharding, zullen absorberen. Ook wanneer de blokken productieklaar en
23 gebruikt zullen worden op de breedvloerplaten mogen deze blokken geen water opnemen van de betondruklaag die op de platen wordt gestort.
2.1.1.3
Drukvastheid
Styrodur C heeft dankzij zijn celstructuur een bijzonder hoge drukweerstand.(zie figuur 4) Deze wordt meestal gemeten bij een vervorming van 10 %, maar om praktische redenen wordt ook de drukweerstand, geëxtrapoleerd op lange termijn ( 50 jaar ) en bij een vervorming van 2% opgegeven. Echter is de drukkracht die het styrodur kan opnemen van ondergeschikt belang wanneer we het tot blokvorm zullen verwerken.
Figuur 4: Vervorming uitgezet t.o.v. de drukvastheid
2.1.1.4
Milieuvriendelijk
Styrodur C rot niet en bevat geen gassen die schadelijk zijn voor het milieu. Het kan gemakkelijk met gewone handwerktuigen verwerkt worden waarbij geen irritatie aan huid of ogen optreedt. Bij eventuele
24 renovatie of afbraak kunnen de platen, indien zorgvuldig verwijderd, achteraf hergebruikt worden.
2.1.2 Weg die het styrodur aflegt Het styrodur heeft een glad oppervlak, opdat het geen sporen zou achterlaten op de vloerplaten. Het wordt geleverd als platen met een afmeting van 1250 x 600 mm en een variërende dikte. De platen worden in het fabriek van Oeterbeton versneden zodat men kleinere blokken van verschillende afmetingen krijgt die men dan kan gebruiken als uitsparingen voor de vloerplaten (zie foto 1). Als de vloerplaten gehard zijn en uit de bekisting worden gehaald, verwijdert men de styrodur van de platen en komt het in de kleine containers terecht.
Foto 1: Gebruik van het styrodur
2.2
Opslag
Oeterbeton is onderverdeeld in twee fabrieken, Oeterbeton 1 en Oeterbeton 2. De eerste beschikt over 13 tafels van 82 m lengte en een breedte van 2,4 m. Oeterbeton 2 heeft 4 tafels van 100 m lang en 2,4 m breed. Aan het einde van elke tafel staat er een kleine container van 1,5
25 m³. Als deze vol is zal men deze ledigen in een grote afzetcontainer.(zie foto 2) Oeterprefab beschikt over 81 losstaande tafels met afmetingen van 12,5 m op 3,7 m. Hier dumpt men het afval rechtstreeks in de afzetcontainers. Men beschikt er over 6 afzetcontainers met afmetingen van 6 m x 2,4 m x 1 m. Dit geeft een volume van 14,4 m³. Dit volume zal echter nooit volledig worden gevuld, daar het afval vaak plaatsinnemend is en er zich veel open ruimte tussen het afval bevinden.
Foto 2: Een kleine container (links) en een volle afzetcontainer (rechts)
2.3
Hoeveelheid afval per dag
Als de afzetcontainers vol zitten zullen ze door Oetertransport worden getransporteerd naar DeCo Recycling nv in Helchteren. Dit kan meerdere keren per dag zijn.
26 Klasse 2 afval
Bonnr.
Plaat
transporteur
Datum
Tijd
Netto (kg)
37889
FAJ757
Oetertransport nv
19/02/2007
12:27
3,140
37902
FAJ757
Oetertransport nv
19/02/2007
15:35
2,560
37940
FAJ757
Oetertransport nv
21/02/2007
16:48
1,800
39957
FAJ757
Oetertransport nv
22/02/2007
14:51
3,080
37995
FAJ757
Oetertransport nv
23/02/2007
12:02
3,920
38047
FAJ757
Oetertransport nv
28/02/2007
8:18
1,860
38054
FAJ757
Oetertransport nv
28/02/2007
10:21
4,080
38066
FAJ757
Oetertransport nv
28/02/2007
12:22
5,000
38078
FAJ757
Oetertransport nv
28/02/2007
14:18
2,240
totaal:
27,680
Tabel 1: Factuur Deco recycling Uit de tabel 1 ziet men dat er 9 vrachten plaatsvonden in een tijdspanne van 9 dagen en er 27680 kg afval is vervoerd geweest. Dit komt neer op een 3075,56 kg per vracht per dag. Men mag dus aannemen dat men 3075,56 kg (27680 kg/9dagen) afval per dag produceert. Dit is echter een minimum omdat er nog 5 andere afzetcontainers zijn die niet noodzakelijk leeg zijn. Dit geldt evenzo voor de kleinere containers. Op Oeterbeton 1 en 2 produceert men 220 dagen per jaar dus voor een ruwe schatting van één jaar komt dit ongeveer neer op zo’n 3075,56 kg/dag x 220 dagen = 676 623 kg afval.
2.4
Productieproces toekomst
Het doel is om polystyreenachtige blokken te produceren, met als een van de bestanddelen het afval van de productietafels. Met de juiste samenstelling kan men een lichtere vloer bekomen door minder beton te gebruiken.
27
Eerst zal het afval worden versnipperd of verpulverd door een shredder zodat men kleinere bestanddelen zal bekomen (zie foto 3). In het praktijkgedeelte werd het afval gebruikt dat door twee shredders, beschreven in hoofdstuk 4, werd gehaald. Deze bestanddelen vervangen het grind en een deel zand in het betonmengsel. Het versnipperde of verpulverde afval ligt aan de basis van het lichte gewicht van de blokken omdat het afval, dat hoofdzakelijk uit styrodur bestaat, een lager gewicht heeft dan het grind. Vervolgens zal het mengsel worden gemaakt dat vergelijkbaar is met dat van beton op enkele bestanddelen na. Het mengsel zal vervolgens in een mal worden gegoten en kan het rusten tot het voldoende hardheid heeft verkregen. Vanaf dit punt kan men twee kanten uit: -
ofwel gebruikt men deze blokken als (gewichtsbe-)sparing in vloeren
-
ofwel gebruikt men ze ter vervanging van gasbetonblokjes (zie foto 4)
foto 3: Afval na vermaling
28
Foto 4: Gasbetonblokjes
Eens de blokken zijn gehard zal men de blokken, afhankelijk van de opgegeven dimensies, verzagen tot de gewenste grootte. De blokken die dienen als gewichtsbesparing zal men lichtjes in het verse beton duwen zodat ze niet kunnen loskomen en wegwaaien.
29
Hoofdstuk 3
Samenstellingen
3.1 Betonsamenstelling algemeen 3.1.1 Definitie beton Een definitie voor beton kan zijn: “Beton is samengesteld uit een bindmiddel dat de eigenschap heeft om door toevoeging van water te verharden. Meestal is dit cement en meerdere toeslagmaterialen zoals zand en grind of steenslag. Goed beton is een mengsel waarin de korrelgroottes van de verschillende soorten zand en grind in de juiste hoeveelheden elkaar zodanig aanvullen dat zij uitharden tot een steenachtig materiaal.” De verharding is een chemische reactie waarbij de hoeveelheid water van groot belang is. Voegt men te weinig water toe dan kan het beton moeilijk in vorm worden gebracht en kan de chemische reactie niet volledig gebeuren met als resultaat dat de sterkte daalt. Voegt men daarentegen te veel water toe dan is er grote kans op ontmenging. De factor die voor een groot deel de betoneigenschappen bepaalt is de water/cementfactor. In beton kunnen verschillende hulpstoffen en toevoegsels worden gebruikt. Hulpstoffen kunnen in kleine hoeveelheden ten opzichte van de cementmassa worden toegevoegd. Deze stoffen kunnen bepaalde eigenschappen van het beton wijzigen daar waar het nodig is. Deze producten zijn nodig om de kwaliteit te verbeteren en niet om fouten te verdoezelen of goed te maken. Toevoegsels dienen om de eigenschappen van het beton te verbeteren.
30 Voordelen beton:
-
Vormgeving
-
Brandweerstand
-
Weinig onderhoud
-
Kostprijs
Nadelen beton:
-
zwaar
-
kan nauwelijks trek opnemen
-
uitbloeiing
-
beperking uitvoering (klimaat)
3.1.2 De samenstelling De algemene basissamenstelling van beton bestaat uit:
-
Granulaten
70 tot 80 %
-
Cement
15 tot 20 %
-
Water
10 tot 15 %
-
Lucht
2 tot 5 %
31
Samenstelling in volume lucht 2 à 5 % w ater 10 à 15 %
cement 15 à 20 %
granulaten 70 à 80 %
Figuur 5: Samenstelling in volume
Voor verschillende samenstellingen kan men eveneens verschillende volumieke massa’s bekomen: licht beton
800-2000 kg/m³
normaal beton
2000-2600 kg/m³
zwaar beton
>2600 kg/m³
Figuur 6: Ontleding beton
32
Figuur 7: Bestanddelen van beton
Cement + water = cementsteen Cement + water + fijn toeslagmateriaal = mortel Cement + water + fijn en grof toeslagmateriaal = beton
3.1.2.1
Granulaten
Granulaten vormen in het uiteindelijke beton meestal het sterkste element doordat het een hoge verbrijzelingweerstand heeft. Zoals eerder aangehaald vertegenwoordigen het grind en het zand zo’n 70 à 80 % van het gewicht. De specificatie van een granulaat gebeurt door de aanduiding van de kleinste en de grootste korrels in het granulaat. Een aanduiding in de vorm 2/4 wijst erop dat de kleinste korrels (d) circa 2 mm en de grootste korrels (D) circa 4 mm groot zijn.
33 Er zijn echter verschillende eisen waaraan de granulaten moeten voldoen. Ze moeten vrij zijn van onzuiverheden die een invloed kunnen hebben op de verharding, hun chemische en fysische eigenschappen moeten constant blijven, bestand zijn tegen inwerking van vorst en water, een minimum aan holle ruimtes bezitten, etc.
3.1.2.1.1 Grind Grove granulaten zoals grind kunnen van verschillende oorsprong zijn. Ze kunnen natuurlijk (zee, rivier, steengroeve,...), artificieel (door thermisch proces in fabriek) of gerecycleerd (van bouw- en slooppuin) zijn.
-
Licht granulaat: volumemassa kleiner dan 2000 kg/m³
-
Normaal granulaat: volumemassa tussen 2000 en 3000 kg/m³
-
Zwaar granulaat: volumemassa groter dan 3000 kg/m³
Mechanische eigenschappen van grove granulaten worden bepaald door middel van proeven: onder andere door de Los Angeles Proef (zie bijlage D.1), de slijtproef van Micro-Deval (zie bijlage D.2), de weerstand tegen polijsten (wegenbouw). Er worden echter enkele eisen gesteld aan de granulaten. Zo moet de verbrijzelingsterkte groter zijn dan de druksterkte van beton, vrij zijn van onzuiverheden, constante eigenschappen vertonen, minimum aan holtes, ... De korrelverdeling wordt bepaald door verschillende zeven met maasopeningen die steeds kleiner worden van boven naar onder toe. De zeven hebben vierkante openingen met maaswijdten van: 63 mm; 31,5 mm; 16 mm; 8 mm; 4 mm; 2 mm; 1 mm; 0,5 mm; 0,25 mm; 0,125 mm
34 Op deze manier worden de te grote granulaten eruit gezeefd en houdt men enkel de bruikbare diktes over. (zie figuur 8)
Materiaal
Korrelmaat in mm
silt, klei, ,,,
< 0,0625
zeer fijn zand
0,0625 - 0,125
fijn zand
0,125 - 0,250
middel zand
0,25 - 0,50
grof zand
0,5 - 1
zeer grof zand
1-2
zeer fijn grind
2-4
fijn grind
4-8
Middel grind
8 - 16
Grof grind
16 - 32
Zeer grof grind
32 - 64
Tabel 2: Korrelmaat van granulaten
35
Figuur 8: Korrelverdeling
3.1.2.1.2 Zand Eveneens als de grove granulaten zeeft men het zand. Zand komt uit zandgroeven, zee, rivieren, steengroeven en van bouw- en slooppuin. De grootte van de korrels is meestal gelegen tussen 0,06 en 2 mm. Groter dan 2 mm spreken we van grind en indien het kleiner is dan 0,06 mm dan heeft men klei of silt. Algemeen nemen we aan dat zand een ronde vorm heeft. De Belgische definitie voor het zand: •
100 % zeefdoorval zeef 6.3 mm
•
90 % zeefdoorval zeef 4 mm
•
zeefrest op zeef 2 mm: maximum 50 % massa korrels
•
korrelfractie 2 mm – 0.08 mm: minimum 50 % massa korrels
•
doorval zeef 0.08 maximum 30 % massa korrels
36 3.1.2.1.3 Werkelijke volumieke massa De werkelijke volumieke massa van granulaten speelt een belangrijke rol bij de samenstelling van beton. Om deze volumieke massa te bepalen gaat men als volgt te werk: -
Neem een emmer van 10 liter en weeg deze = M1
-
Vul deze emmer met water tot aan de rand en weeg = M2
-
Vul de emmer met granulaten gelijk met de rand = M3
-
Voeg nu water toe tot de emmer volledig vol is en weeg opnieuw = M4
De werkelijke volumieke massa van de granulaten wordt dan als volgt berekend:
ρw =
(M 2
M3 − M1 − M 1 ) − (M 4 − M
3
)
x 1000 kg/m³
3.1.2.1.4 Schijnbare volumieke massa De schijnbare volumieke massa is deze van losgestort granulaat inclusief de holle ruimtes. Deze wordt op volgende manier bepaald:
-
Neem een emmer van 10 liter en weeg deze = M1
-
Vul de emmer met granulaten gelijk met de rand = M2
-
Maak de emmer leeg en vul hem met water tot aan de rand en weeg = M3
ρ
s
=
M M
2 3
− M − M
1 1
x 1000 kg/m³
37 3.1.2.2
Cement
Cement is een hydraulisch bindmiddel, dit wil zeggen dat het water nodig heeft om te kunnen harden. Als het eenmaal gehard is kan het niet meer in water oplossen. De reactie die tussen het water en het cement plaatsvindt is een chemische exotherme reactie die men hydratatie noemt (zie figuur 9). Deze vindt hoofdzakelijk plaats tussen de contactvlakken van vloeistof en vaste stof. De bestanddelen van het cement reageren met water en worden omgevormd tot nieuwe verbindingen die de eigenschappen van het beton zullen bepalen.
Figuur 9: Hydratatiereactie
38
Figuur 10: Belgische cementsoorten De norm NBN EN 197-1 bepaalt, naast de limieten voor de samenstelling van de verschillende cementsoorten, aan welke bijkomende eisen de cementsoorten dienen te voldoen. De verschillende cementsoorten worden aangeduid met de letters CEM en een Romeins cijfer, gaande van 1 tot 5, dat de hoofdsoort aanduid. (zie tabel 3)
Hoofdsoorten
Code
Portlandcement
CEM I
Samengestelde portlandcementen
CEM II
Hoogovencementen
CEM III
Puzzolaancementen
CEM IV
Composietcementen
CEM V
Tabel 3: Hoofdsoorten cementen
39 Buiten portlandcementklinker kan cement nog een ander hoofdbestanddeel bevatten(zie tabel 4). Dan zet men achter het Romeinse cijfer een schuine streep met de letter A, B of C. Deze letter staat voor het klinkergehalte in cement, met A als hoogste klinkergehalte en C als laagste. Gevolgd door een horizontale streep en de hoofdletter van het hoofdbestanddeel aangegeven in tabel 4.
Hoofdbestanddelen
Aanduiding
Gegranuleerde hoogovenslak
S
Natuurlijke puzzolanen
P
Gebrande leisteen
T
Kalksteen
L
Poederkoolvliegas
V
Combinatie van allen
M
Tabel 4: Hoofdbestanddelen cement Cement wordt vervolgens nog eens ingedeeld in sterkteklassen, namelijk 32,5 42,5 en 52,5 (N/mm²) Dit is de sterkte die het beton heeft verkregen na 28 dagen harden. Door met cementen van een hoge sterkteklasse te werken kan men de constructieafmetingen verminderen omdat het beton aan grotere spanningen kan werken. De sterkteklasse wordt bepaald door de fijnheid van de korrels van het cement. Hoe fijner de korrels hoe hoger de sterkteklasse. Indien men een hoge sterkte vaststelt op jonge leeftijd (na 2 of 7 dagen) wordt dit aangeduid met een R (Rapid). Bij een normale sterkte wordt dit aangeduid met een N (Normal). Deze wordt echter vaak weggelaten. (zie tabel 5)
40 Klasse
Druksterkte in MPa Druksterkte begin 2 dagen
7 dagen
/
≥ 16
32,5 R
≥ 10
/
42,5
≥ 10
/
42,5 R
≥ 20
/
52,5
≥ 20
/
52,5 R
≥ 30
/
32,5
Normsterkte 28 dagen ≥ 32,5
≤ 52,5
≥ 42,5
≤ 62,5
≥ 52,5
/
Tabel 5: Druksterktes van cement Voorbeeld: CEM II/A -L 42,5 is dus een samengesteld portlandcement met een hoog klinkergehalte, met kalksteen als additioneel hoofdbestanddeel en sterkteklasse 42,5. In de praktijk zal CEM I 52,5 R worden gebruikt. Dit is een portlandcement met een sterkteklasse van 52,5 die een hoge sterkte bereikt op jonge leeftijd.
3.1.2.3
Water
Voor de verwerkbaarheid van het beton is een zekere hoeveelheid water nodig. Dit water vormt een film rond alle cement-, zand- en grindkorrels en vermindert de wrijvingsweerstand tussen deze korrels. Men moet echter opletten dat het water niet vervuild is of dat er chemische sporen in zitten. Het water zorgt eveneens voor de hydratatie van het cement. De hoeveelheid water hiervoor nodig is ongeveer één vierde van de cementmassa. Zuren alkaliverbindingen, sulfaten, vetten en andere organische stoffen kunnen schadelijk zijn. Ze kunnen de reactie, de bindingssnelheid en
41 bindingssterkte beïnvloeden. Chemisch gezien kan men stellen dat het aanmaakwater drinkbaar moet zijn.
3.1.2.4
Water/cement factor
De water/cement factor (w/c, wcf) geeft de verhouding weer van het totale gewicht van het water tot het totale gewicht van het cement. Onder het totale gewicht van water verstaat men het aanmaakwater + vocht van granulaten + het water van de hulpstoffen. Deze factor bepaalt de sterkteontwikkeling en duurzaamheid van het beton. Een teveel aan water zorgt ervoor dat het beton zijn optimale druksterkte niet kan bekomen en er is gevaar voor ontmenging terwijl een te weinig aan water ervoor zorgt dat het beton gemakkelijk afbrokkelt omdat het water niet volledig met cement heeft gereageerd. Hierdoor ontstaan er grindnesten, holtes, ... Het water en het cement binden de granulaten en maken er een homogeen geheel van. De waarde van de w/c-factor ligt naargelang de gewenste verwerkbaarheid tussen 0,4 en 0,7. hulpstoffen kunnen deze factor verhogen of verlagen indien gewenst.
3.1.2.5
Hulpstoffen
Het zijn producten die men in kleine hoeveelheden (max. enkele percenten) toevoegt om bepaalde eigenschappen van het beton te wijzigen of bij te sturen met oog op kwaliteitsverbetering. Enkele hulpstoffen de we gebruiken: - Een superplastificeerder
42 Wanneer men water bij cement doet zal het cement de neiging krijgen om aan elkaar te plakken en zo klonters te vormen. Hierdoor ontstaan er ruimtes met water in en kan dit water niet meer gebruikt worden om een vloeibare pasta te verkrijgen en de hydratatiereacties te onderhouden. Indien men nu een superplastificeerder inbrengt, zorgt deze voor een verminderde oppervlaktespanning van het water waardoor er een optimaal contact met de cementdeeltjes ontstaat. Hierdoor worden de cementdeeltjes gelijkmatiger in het water verdeeld en zal de cementpasta vloeibaarder zijn. Men kan bij een gelijkblijvend watergehalte een verhoogde verwerkbaarheid van het mengsel bekomen ofwel het watergehalte sterk verminderen zonder dat de verwerkbaarheid verandert. - Een luchtbelvormer Een luchtbelvormer wordt hoofdzakelijk gebruikt in de wegenbeton en bij beton dat bestand dient te zijn tegen vorst/dooi en dooizouten. Maar het heeft nog andere voordelen. Indien men eenzelfde watergehalte behoudt, zal door toevoeging van een luchtbelvormer de verwerkbaarheid verhogen. Verder zal er een vermindering van de volumieke massa optreden, vermindering van ontmenging en vermindering van wateropslorping door capillariteit. De luchtbellen dienen eveneens als expansievaten. - stabilisator Dient om segregatie te voorkomen. Deze voorkomt met andere woorden dat de zwaardere granulaten naar beneden zullen zakken. In ons geval voorkomt het dat de (lichte) granulaten zich naar het oppervlak zullen begeven.
43 3.2
Betonsamenstelling Demula N.V.
De volgende samenstellingen zijn proefondervindelijk door Demula bekomen. Demula is een bedrijf dat gespecialiseerd is in hulpstoffen voor mortel en beton bedoeld voor de betonindustrie en de bouw. Ze hebben eveneens het SECO-kwaliteitslabel voor mortel en hulpstoffen. In 1994 verkregen hun eerste producten het BENOR-merk en verwierf Demula het ISO 9002 certificaat.
3.2.1 Samenstelling lichtbeton Mengsel 1
Mengsel 2
CEM 1 42,5 R
325 kg
305 kg
Calcitec
65 kg
40 kg
rivierzand 0/2
424 kg
390 kg
groeve zand 0/4
425 kg
390 kg
liapor F4,5 2/10
255 kg
318 kg
water
279 liter
262 liter
Demula BV 75
2 kg
2 kg
liapor F4,5 2/10 specifieke gewicht 0,85 kg/m³ losstortgewicht
0,45 kg/m³
Tabel 6: Samenstelling voor lichtbeton
44 3.2.2 Samenstelling recyclage lichtbeton Het recyclage PS in deze samenstelling is het versnipperde afval. Mengsel 1
Mengsel 2
CEM 1 42,5 R
200 kg
190 kg
rivierzand 0/2
1280 kg
1216 kg
Recyclage PS
200 liter
190 liter
water
224 liter
174 liter
demula BV 75
0,7 kg
0,7 kg
demula schuim 80/23 /
0,4 kg
visueel waterafscheiding
veel
licht
volumieke massa
1700 kg/m³
1580 kg/m³
Tabel 7: Samenstelling recyclage lichtbeton Demula BV 75 is een superplastificeerder. Momenteel gebruikt men Demula fluvicast 910 hiervoor. Demula schuim 80/23 zorgt voor een homogeen geheel. Anders zou het recyclageafval zakken en zich ophopen in de hoeken. Vergelijkbare producten van andere leveranciers: Schepens: ESCE SUPERPLAST NV 82 (Zie bijlage A.3) ESCE SUPERPLAST F Sika: Addiment® FM 32 Addiment® FM 38 (Zie bijlage A.4)
45 3.3
Betoneigenschappen
In de praktijk werken er zowel druk- als trekkrachten in op het beton. Ook het beperken van vervormingen zijn van groot belang omdat men anders scheurvorming zou krijgen. Enkele bekende fenomenen van beton zijn krimp, kruip en relaxatie. Ook de elasticiteitsmodus speelt een belangrijke rol bij beton.
3.3.1 Elasticiteitsmodulus De elasticiteitsmodulus (E-modulus) van een materiaal is het getal dat de verhouding weergeeft tussen de grootte van de spanning, veroorzaakt door een belasting, en de door deze spanning veroorzaakte (elastische) vervorming. Deze relatie staat bekend als de Wet van Hooke:
E=
σ ε
waarbij: E = elasticiteitsmodulus (N/mm2 ) σ = spanning (N/mm2 )
σ=
F A
ε = specifieke vervorming (dimensieloos)
ε=
Δl l
De specifieke vervorming (ε ) is de verlenging of verkorting van een materiaal per eenheid lengte en is daarom dimensieloos. Uit de formule ziet men bij een grotere E, een kleinere vervorming en dus een stijver materiaal. Jong of vers beton zal eerder plastisch zijn terwijl verhard beton zich eerder elastisch zal gedragen. Bij elastische vervorming zal het materiaal zijn oorspronkelijke vorm terug aannemen bij het verwijderen van de belasting. Bij plastische vervorming wordt de vervorming echter niet
46 ongedaan gemaakt na verwijderen van de belasting. De twee fenomenen kunnen ook samen voorkomen, dus wanneer men de belasting wegneemt zal een deel van de vervorming blijvend zijn en het andere deel zal zijn oorspronkelijk vorm terug aannemen. De vloeigrens of elasticiteitsgrens is de maximale spanning dat een materiaal kan verdragen zonder plastisch te vervormen.
3.3.2 Kruip Kruip is het verschijnsel dat men waarneemt bij langdurige belasting op het beton waardoor er vervormingen ontstaan ten gevolge van de krachtwerking. Neemt men de belasting weg dan zal de vervorming gedeeltelijk de oorspronkelijke vorm trachten aan te nemen, echter een deel van de vervorming is blijvend. De grootte van de kruip van beton is afhankelijk van: • relatieve vochtigheid; • ouderdom op het tijdstip van belasten; • sterkteklasse van cement; • sterkteklasse van beton; • geometrie van de betondoorsnede; • duur van de belasting.
3.3.3 Krimp Dit fenomeen is zichtbaar bij jong beton en veroorzaakt een volumevermindering. De oorzaak hiervan ligt bij de processen die zich in het beton afspelen en de interactie met de omgeving. Naarmate het beton ouder wordt zal het krimpen afnemen.
47 Er zijn verschillende soorten krimp bij beton, namelijk chemische, plastische, autogene en uitdrogingskrimp.
•
Plastische krimp ontstaat door het verdampen van aanmaakwater vanuit de nog plastische betonspecie.
•
Chemische krimp ontstaat doordat de som van het volume aan cement en water groter is dan het volume van het gehydrateerd cement.
•
Uitdrogingskrimp is het gevolg van het verdampen van het nietgebonden water in het beton via de capillaire poriën. Door dit waterverlies trekken de poriën samen.
•
Autogene krimp, ook wel inwendige uitdroging genoemd, treedt op wanneer de kleinere poriën het water aan de grotere poriën onttrekken.
3.3.4 Relaxatie Door het belasten van beton ontstaan er spanningen en vervormingen in het materiaal. Wanneer de belasting gedurende een bepaalde tijd constant blijft zal de spanning in het materiaal enigszins afnemen. Dit fenomeen noemen we relaxatie. Relaxatie is het tegenovergestelde van kruip. (zie figuur 11)
48
Figuur 11: Spanning/doorbuiging
3.3.5 Thermische vervorming Beton zet uit bij opwarming en krimpt bij afkoeling. Worden deze zettingen in hun beweging tegengehouden dan ontstaan er spanningen en kan er scheurvorming optreden. Een groot voordeel van prefabricatie is dat men onafhankelijk van de temperatuur kan fabriceren.
3.3.6 Waterabsorptie door onderdompeling Door een betonkubus volledig onder te dompelen in water, kan men de waterabsorptie van het beton berekenen. Het resultaat wordt in massapercent uitgedrukt en kan berekend worden aan de hand van volgende formule:
Ab =
Mo − Md x 100 (%) Md
49 Mo gewicht kubus na onderdompeling = Md = gewicht kubus in droge toestand Dit massapercentage is evenredig aan het aantal poriën die toegankelijk zijn voor het water.
3.3.7 Druksterkte De druksterkte van beton is niet te wijten aan één enkele factor of bestanddeel maar wordt beïnvloed door de gekozen samenstelling en de ouderdom van het beton. De druksterkte is voor een groot deel afhankelijk van: -
de sterkte van de cementsteen
-
de sterkte en percentage van de granulaten
-
de aanhechting tussen de granulaten en cementsteen
-
cementklasse
-
w/c
-
vorm en afmetingen
Verder zijn er ook externe invloeden die de druksterkte bepalen, zoals bewaaromstandigheden (vochtigheid, temperatuur), belastingssnelheid, aanvang van de drukkracht (centrisch), effenheid van het contactoppervlak tussen drukpers en betonkubus en de afmetingen van het proefstuk. De meest gebruikte proefstukken zijn kubussen, prisma’s en cilinders. De kubussen moeten, volgens de norm, zijdes van 150 mm hebben. Cilinders dienen 150 mm diameter en 300 mm hoogte te hebben. De druksterkte wordt berekend aan de hand van volgende formule: fc = Fmax/A (in N/mm²) Fmax = maximale drukbelasting (in N)
50 A = breukoppervlak (in mm²) De karakteristieke druksterkte fck wordt omschreven als die waarde van de sterkte waaronder 5 % van de sterktemetingen op dit beton valt. De norm definieert sterkteklassen met de karakteristieke cilinderdruksterkte (fck) en kubusdruksterkte (fc cub k) na 28 dagen verharden. Dit wordt als volgt aangeduid: C fck/fc cub k
51
Hoofdstuk 4
Financieel gezien
4.1 Jaarkosten styrodur Verbruik styrodur 2006
Oeterbeton NV
20 mm
30 mm
40 mm
50 mm 60 mm 80 mm
Totaal m²
0,00 1260,00 6840,00
0,00 1638,00
Prijs per m² (euro)
2,00
4,85
Totale kost (euro)
0,00 3666,60 26539,20
Oeterprefab NV
20 mm
Totaal m²
90,00
Prijs per m² (euro) Totale kost (euro)
Jaarkost (euro)
2,00 180,00
2,91
30 mm
3,88
40 mm
3,88
7,76
0,00 9533,16 3610,88
50 mm 60 mm 80 mm
192,96 1440,00 1150,00 2,91
5,82
465,32
4,85
504,00
137,88
5,82
7,76
561,51 5587,20 5577,50 2933,28 1069,95
59 259,29
Tabel 8: Verbruik styrodur 2006 Als men voor elke dikte het totale volume stryrodur berekent dan verbruikt Oeterbeton 446,9 m³ en Oeterprefab 163,95 m³ hetgeen een totaal geeft van 611 m³ per jaar. Dus voor dit volume betaalt men 59 259,29 euro hetgeen neerkomt op een kost van 97 euro per m³. Het styrodur wordt getransporteerd met een vrachtwagen die 80 m³ kan laden. Hierdoor zijn er 8 vrachten nodig om de nodige hoeveelheid te leveren.
52 4.2 Jaarkosten isomoblokken De isomoblokken die men momenteel gebruikt als gewichtsbesparing kost, inclusief levering, 40,80 euro per m³. Het gemiddelde verbruik van de isomoblokken is echter projectgebonden en dus een variabele factor. Voor de berekening houdt men een gemiddelde aan van 80 m³ per maand. De kostprijs voor een maand is dan: 40,80 euro/m³ x 80 m³/maand = 3 264 euro/maand Op één werkjaar (11 maanden) is dit een kost van 35 904 euro. In hoofdstuk 2 werd vermeld dat men 220 dagen werkt. Dit komt neer op 44 weken en dus 11 maanden productie.
4.3 Jaarkosten gasbetonblokjes De totale aankoopkost voor de gasbetonblokjes voor het jaar 2006 bedroeg 15 125 euro.
4.4 Jaarkosten stort Uit het grootboek van de leveranciers blijkt dat de oeterbedrijven in het jaar 2006 voor stortkosten 87 539,69 euro betaald hebben. De stortkosten uit het jaar 2006 zijn 122 euro / ton afval. Dus 87 539,69 euro stortkosten aan 122 euro / ton afval, dan heeft men 717,54 ton vervoerd in dat jaar. In hoofdstuk 2 is het gewicht per vracht afval bepaald, nl. 3075,55 kg / vracht.
53 Om het aantal vrachten per jaar te bepalen delen we 717,54 ton door 3,075 ton / vracht. Dit geeft 233 vrachten per jaar.
4.5 Transportkosten en huur containers Het grote voordeel is dat Oetertransport instaat voor het transport en de huur van de containers. Oetertransport was onderdeel van de groep Knippenberg, waaronder Oeterbeton en Oeterprafab werden opgericht. Transportkosten voor leegmaken van de containers bedraagt 90 euro per vracht. Hierin zitten de brandstof- en loonkosten in verrekend. De huur van de containers met een inhoud van 14,4 m³ kost 10 euro per container voor één week. Op Oeterbeton en Oetertransport samen beschikt men over 6 permanente containers. Op een jaar komt dit overeen met een kost van: (10 euro/week x 52 weken)/container x 6 containers = 31 200 euro per jaar.
4.6 Totaalkost De totaalkost voor het jaar 2006 bestaat uit stortkosten, transportkosten en huur containers Stortkosten
: 87 539,69 euro
Transportkosten : 20 970 euro (233 vrachten aan 90 euro/vracht) Huur containers
: 31 200 euro
In het totaal komt dit neer op een kost van 139 709,69 euro per jaar.
54 4.7 Kostprijsvergelijking voor 1 m³ 4.7.1 Kostprijsberekening producten van mengsel 4 (zie hoofdstuk 5) Cement
75 euro per ton incl levering
Hulpstof demula
2,35 euro per liter
Zand
9,80 euro per ton + 1,10 euro per ton
transportkosten =10,90 euro/ton Water
grondwater
CEM I 52,5 R
Massa
Kost
Totale Kost
318 kg
75 euro/1000kg 23,85 euro
Recyclage PS 295 kg
Eigen afval
0 euro
Water
Grondwater
0 euro
207 kg 1,77 kg (1,51
Demula ST 5
liter)
2,35 euro/liter 3,55 euro 27,4 euro
Tabel 9: Samenstelling mengsel 4 (zie Hoofdstuk 5) Voor 1 m³ van het vierde mengsel is de kostprijs 27,4 euro. Dit is enkel en alleen voor de grondstoffen. De prijzen voor het cement is inclusief levering.
4.7.2 Kostprijs van isomo Voor de isomoblokken betaalt men 40,80 euro per m³. Deze prijs is inclusief levering.
55 4.7.3 Kostprijsberekening van gasbetonblokjes Kosten voor de blokjes met een dikte van 50 mm: 65 x 65 mm² : 0,23 euro/stuk 100 x 100 mm² : 0,17 euro/stuk 150 x 150 mm² : 0,32 euro/stuk 200 x 200 mm² : 0,48 euro/stuk 0,065 x 0,065 x 0,05 m³ = 2,1125 x 10-4 m³ per m³ zijn er dan 4734 van deze blokjes nodig hetgeen neerkomt op een kost van 1088 euro. 0,10 x 0,10 x 0,05 m³ = 5 x 10-4 m³ per m³ zijn er dan 2000 van deze blokjes nodig hetgeen neerkomt op een kost van 340 euro. 0,15 x 0,15 x 0,05 m³ = 1,125 x 10-3 m³ per m³ zijn er dan 889 van deze blokjes nodig hetgeen neerkomt op een kost van 284 euro. 0,20 x 0,20 x 0,05 m³ = 2 x 10-3 m³ per m³ zijn er dan 500 van deze blokjes nodig hetgeen neerkomt op een kost van 240 euro.
56 4.8 Aankoop shredders en toebehoren Voor informatie in verband met shredders kan men beroep doen op Moco Maschinen- und Apparatebau uit Duitsland. Dit bedrijf is gespecialiseerd in het verwerken, vermalen en versnipperen van allerhande materialen. Op basis van het afval afkomstig van Oeterbeton en Oeterprefab wordt de nodige shredder en granulaatverkleiner samengesteld.
- Moco shredder type AZ 09F Het systeem: Twee traag draaiende zeshoekige assen met individuele verwisselbare snijmessen. Compacte constructie met een laag energieverbruik en geluidsdempend in 1 meter straal, ongeveer 60 dB (A). Deze shredder zal de grote bestanddelen van het afval verkleinen zodat het verwerkbaar is voor de Moco shredder type ZG 1100. (zie foto 5) Dimensies en specificaties: De gewichten en buitenafmetingen zijn inclusief de optionele trechter en onderstel. Grootte van de opening : 430 x 500 mm² Buitenafmetingen (l x b x h) : 1300 x 760 x 2070 mm³ Gewicht
: circa 700 kg
Motor
: 7,5 kW
Spanning
: 400 Volt / 50 Hz
Capaciteit: Uitgerust met standaard messen verwerkt de shredder 3 tot 5 m³ afval per uur.
57 Toegelaten afval: Styrodur, hout, papier, karton, plastiek, lichte betondelen. Kostprijs: Zonder trechter en onderstel Netto: 24 895 euro
Foto 5: Moco shredder AZ 09F
- Moco indrukinstallatie type ZB 01 Deze installatie zorgt voor het aandrukken van het afval zodat er nergens afval gaat klem zitten en de rest van het afval gaat opstoppen. Motor
: 0,55 kW
Spanning
: 400 Volt / 50 Hz
Inlaatopening
: 830 x 500 mm
Kostprijs: Netto: 7 430 euro
58 - Moco shredder type ZG 1100 Het systeem: Traag draaiende zeshoekige assen met individuele verwisselbare snijmessen. Compacte constructie met een laag energieverbruik en geluidsdempend in 1 meter straal, ongeveer 67 dB (A).De shredder bevat vier assen met snijmessen geordend in twee paren en onder elkaar geplaatst. Deze shredder zal het afval afkomstig van de Moco shredder type AZ 09F verder reduceren tot kleine granulaten. (zie foto 6) Dimensies en specificaties: De gewichten en buitenafmetingen zijn inclusief de optionele trechter en onderstel. Grootte van de opening : 645 x 250 mm² Buitenafmetingen (l x b x h) : 1600 x 1000 x 2060 mm³ Gewicht
: circa 1900 kg
Motor
: 18,5 kW
Spanning
: 400 Volt / 50 Hz
Capaciteit: Voorbeeldcapaciteit aan de hand van op voorhand versnipperd papier 400 kg per uur. Toegelaten afval: Styrodur, hout, papier, karton, plastiek, lichte betondelen. Kostprijs: Trechter en onderstel niet meegerekend omdat deze afhankelijk van de opstelling van de installatie al dan niet nodig zijn. Netto: 49 125 euro
59
Foto 6: Moco shredder ZG 1100
- Moco indrukinstallatie type ZB 04 Deze installatie zorgt voor het aandrukken van het afval zodat de continuïteit van het proces verzekerd is. Motor
: 0,12 kW
Spanning
: 400 Volt / 50 Hz
Inlaatopening
: 600 x 400 mm
Kostprijs: Netto: 3 550 euro Totaalprijs zonder BTW: 85 000 euro
4.9
Betonbesparing
Als voorbeeld om de betonbesparing uit te rekenen nemen we een breedvloerplaat van 2400 mm breed en 8600 mm lang. Er worden isomoblokken gebruikt met twee verschillende lengtes. In de lengterichting zijn de blokken aan de uiteindes 2500 mm en in het midden
60 2750 mm lang. In de breedterichting zijn er drie rijen met blokken. Alle blokken hebben een dikte van 160 mm en zijn 500 mm breed. De betonkwaliteit is C30/37 Het volledige volume van de isomoblokken is dan: 6 x (2,500 x 0,160 x 0,500 m³) + 3 x (2,750 x 0,160 x 0,500 m³) = 1,2 m³ + 0,66 m³ = 1,86 m³ De isomoblokken zorgen dus voor een besparing van 1,86 m³ beton. Op de plaat komt nog een constructieve druklaag van 300 mm dik. Zonder rekening te houden met de wapeningshoeveelheid, tralieliggers en de isomoblokken zal het volume van het te storten beton het volgende zijn: 8,600 x 2,400 x 0,300 m³ = 6,19 m³ Met andere woorden zal men bij het gebruik van isomoblokken 30% beton kunnen besparen. Gebaseerd op de prijsofferte van H. Keulen-beton N.V betaalt men 72,16 euro per m³ stortklaar BENOR-beton met een sterkteklasse van C30/37 en gebruiksdomein binnenshuis. De kost voor het volume van 1,86 m³: - voor beton 1,86 m³ x 72,16 euro/m³ = 134,22 euro Deze prijs is exclusief BTW, transportkosten, stortkosten, etc. - voor isomoblokken 1,86 m³ x 40,80 euro/m³ = 75,88 euro Deze prijs is inclusief levering. - voor mengsel 4 1,86 m³ x 27,40 euro/m³ = 50,96 euro
61 Deze prijs is enkel voor de grondstoffenkosten
62
Hoofdstuk 5
Praktijk
5.1 Doelstelling De doelstelling van de stage is het ontwikkelen van een mengsel, met als granulaat het gerecycleerd styrodur, dat gebruikt kan worden ter vervanging van: polystyreen (isomo)-blokken die na het storten van de breedplaten opgelegd worden met als doel een aanzienlijke gewichtsbesparing. gasbetonblokjes die men gebruikt als sparingen
5.1.1 Gebruik isomoblokken De isomoblokken zijn langwerpige blokken die men tussen de tralieliggers van de breedvloerplaat plaatst om het uiteindelijke gewicht van de vloer omlaag te halen. Isomo heeft een lage druksterkte en een volumegewicht onder 50 kg/m³. De afmetingen variëren van project tot project. Voor een voorbeeld zie de bijlagen.
5.1.2 Gebruik gasbetonblokjes Gasbetonblokjes worden gebruikt in breedvloerplaten om er later openingen in te boren om leidingen en dergelijke doorheen te leiden. De dimensies van deze blokjes zijn afhankelijk van project tot project.
63 5.1.3 Eisen gesteld aan het mengsel Het mengsel mag niet al te vloeibaar zijn omdat dan de gerecycleerde styrodur-korrels boven komen drijven omwille van het lage eigengewicht. Het is dus noodzakelijk dat een homogeen mengsel word bekomen met zoveel mogelijk afvalstyrodur.
5.1.4 Eisen gesteld aan isomoblokken Voor de isomoblokken is van belang dat de bekomen blok zo licht mogelijk zal zijn en voldoende samenhang vertoont.
5.1.5 Eisen gesteld aan gasbetonblokjes De belangrijkste eis aan de blok ter vervanging van de gasbetonblokjes is dat men erin kan boren zonder dat er schade is aan het beton rondom het geboorde gat.
5.2 Werkwijze 5.2.1 Aanmaak mengsel Vooraleer we een mengsel kunnen maken moeten we weten hoeveel mengsel we nodig gaan hebben. We gaan twee kubussen gebruiken voor druktesten met afmetingen 15x15x15 cm³ en twee kubussen met afmetingen van 10x10x10 cm³ voor de wateropslorping en om een boortest uit te voeren.
64 Opmerking: door het oneffen oppervlak van de mengsels, te wijten aan de styrodurkorrels, zijn de afmetingen van de kubussen niet perfect 150x150x150 mm³ Berekening hoeveelheid mengsel: 2 x (0,15m x 0,15m x 0,15m) = 2 x 0,003375 m³ en 1000 liter = 1 m³ = 6,75 liter 2 x (0,10m x 0,10m x 0,10m) = 2 x 0,001 m³ en 1000 liter = 1 m³ = 2 liter In totaal is er 8,75 liter mengsel nodig, echter om een betere menging te bekomen gebruiken we 20 liter (1/50 m³) mengsel. De componenten cement, recyclagestryrodur en zand worden, na afwegen, droog gemengd. (Zie foto 1 en 2)
Foto 7: Cement, recyclagestyrodur en zand (links) en het droge mengsel (rechts) Vooraleer water toe te voegen aan het droge mengsel, mengen we dit met de hulpstoffen zodat ze beter verdeeld kunnen worden over het droge mengsel.
65 Vervolgens voegen we het water met de hulpstof(fen) geleidelijk toe zodat visueel beoordeeld kan worden wanneer de juiste consistentie bereikt is. In de mengsels waarbij er water met hulpstoffen over is, wordt er teruggerekend naar de gebruikte hoeveelheid water en hulpstof apart door middel van hun verhouding. Na het aanbrengen van de ontkistingsolie vullen we de kubussen met ons mengsel en om een goede verdichting te krijgen zetten we de kubussen op een trilplaat. (Zie foto)
Foto 8: Kubus op de trilplaat Om te voorkomen dat de gerecycleerde styrodurkorrels boven komen drijven wordt slechts 12 seconden getrild.
5.2.2 Toegepaste testen 5.2.2.1
Druktest
Om de druksterkte van de kubussen te onderzoeken plaatsen we de kubussen onder de drukbank.(zie foto)
66
Foto 9: Drukbank Deze toont een waarde in kN. De druksterkte van een kubus wordt normaliter in N/mm² uitgedrukt dus we moeten onze waardes eerst hiernaar omzetten. De werkelijke afgelezen waarde is # kN per 22500 mm² daar de kracht verdeeld word over het oppervlak van de kubus, namelijk 150 x 150 mm². Neem als voorbeeld een afgelezen kracht F (kN) en een kubus van met oppervlak A (22500 mm²).
F kN F × 1000 N × = × A mm ² 22500 mm²
5.2.2.2
Volumieke massa
5.2.2.2.1 Algemeen Voor het bepalen van de volumieke massa van de kubus moeten we een kleine omrekening doen. Als we het gewicht van de gemaakte kubus bepalen, dan hebben we een volumieke massa van # g per 150x150x150
67 mm³. Alle wegingen gebeuren met een weegschaal die tot 0,5 g nauwkeurig meet. Neem als voorbeeld dat we een kubus afwegen en een waarde bekomen van X g Dan bekomen we een volumieke massa:
X g X kg × = × 1000 −9 3375000 mm³ 3375000 × 10 m³
5.2.2.2.2
Bepaling van de schijnbare volumieke massa van het recyclage PS
Wegen van een beker 5 liter = M1 Vul de beker met recyclage PS gelijk met de rand = M2 Maak de emmer leeg en vul hem met water tot aan de rand en weeg = M3 M1 = 395,0 g M2 = 999,5 g M3 = 5418,5 g
ρ
s
=
M M
2 3
− M − M
1 1
x 1000 kg/m³ =
999,5 − 395,0 = 120 kg/m³ 5418,5 − 395
De bekomen volumieke massa is echter een onnauwkeurige waarde daar er nog veel holle ruimten tussen de korrels zit. Met andere woorden het is de volumieke massa voor losgestort granulaat.
68 5.2.2.2.3 Bepaling van de werkelijke volumieke massa van het recyclage PS Om de werkelijke volumieke massa te bepalen gebruikt men water om de holtes tussen de granulaten op te vullen. Het gerecycleerd afval heeft echter een veel te laag gewicht en gaat daarom drijven als we water toevoegen. Om toch de volumieke massa te kunnen bepalen hebben we een kousenband strak om de emmer gedaan (zie foto) zodat er evenzeer water kon worden toegevoegd, zonder dat de het recyclageafval gaat drijven.
Foto 10: Volumieke massabepaling Neem een emmer en weeg deze, M1 = 4521 g Vul deze emmer met water tot aan de rand en weeg, M2 = 12485 g Vul de emmer met de granulaten gelijk met de rand, M3 = 5980 g Voeg nu water toe tot de emmer volledig vol is en weeg opnieuw, M4 = 10537 g De werkelijke volumieke massa van de granulaten wordt dan berekend als:
69
ρw =
(M 2 =
M3 − M1 − M 1 ) − (M 4 − M
3
)
x 1000 kg/m³
5,980 − 4,521 x 1000 kg/m³ (12,485 − 4,521) − (10,537 − 5,980)
= 428 kg/m³
5.2.2.3
Waterabsorptie
Voor de waterabsorptiebepaling werden de kubussen in een watervat gelegd bij een temperatuur van 20° C en dit gedurende 7 dagen lang. (zie foto 11) Volgens de norm moet dit 28 dagen zijn maar dit is enkel om een vergelijking te maken met de gasbetonblokjes. Droging gebeurt door de kubus in een droogstoof te plaatsen met een constante temperatuur van 105 °C. Massa kubus na drogen = Md Massa kubus na onderdompeling = Mo De waterabsorptie wordt met volgende formule berekend:
Ab =
Mo − Md x 100 (%) Md
70
Foto 11: Watervat voor onderdompeling 5.2.2.4
Boortest
Bij de gasbetonblokjes is het belangrijk dat men erin kan boren om er zo leidingen of kabels door te kunnen trekken. Belangrijk is dat het beton rondom het geboorde gat niet afbreekt of verzwakt maar dat het een homogeen geheel blijft.
5.2.2.5
Zaagtest
Voor latere toepassing is het noodzakelijk dat men het mengsel kan verzagen tot gewenste groottes.
71 5.3 Mengsels 5.3.1 Eerste mengsel Voor het eerste mengsel hebben we een superplastificeerder en een luchtbelvormer (zie bijlage A.2) gebruikt om een betere verwerkbaarheid en om een lagere volumieke massa te bekomen.
5.3.1.1
Samenstelling Massa
Dichtheid
Volume
500 kg
3,1 kg/liter
161 liter
en 0/4
719 kg
2,65 kg/liter
271 liter
Recyclage PS
112 kg
0,428 kg/liter 261 liter
Water
302 liter
1 kg/liter
302 liter
Demula BV 75
1,23 kg
1,05 kg/liter
1,17 liter
Luchtbelvormer
0,71 kg
1,04 kg/liter
0,68 liter
CEM I 52,5 R Rivierzandmengsel 0/1
1634,94 kg Tabel 10: Samenstelling eerste mengsel
5.3.1.2
Uitgevoerde testen
5.3.1.2.1 Visueel Blok ziet er glad uit zonder veel open poriën te vertonen. De cementpasta heeft zich dus homogeen rond de polystyreenkorrels verdeeld.
72 5.3.1.2.2 Druktest
Druksterkte 2dagen
Kubus 1
Kubus 2
3,64 N/mm²
7dagen
5,87 N/mm²
Tabel 11: Resultaten druktest
5.3.1.2.3 Wateropslorping - van de kubus (10x10x10 cm³) Massa kubus na onderdompeling, Mo = 1314 g Massa kubus na drogen, Md = 1120 g De waterabsorptie wordt met volgende formule berekend:
Ab =
Mo − Md 1314 − 1120 x 100 = x 100 = 17,3 % 1120 Md
- van het gasbetonblokje (10x10x10 cm³) Massa gasbetonblokje na onderdompeling, Mo= 722,5 g Massa gasbetonblokje na drogen, Md = 478 g
Ab =
Mo − Md 722,5 − 478 x 100 = x 100 = 51,2 % 478 Md
Het groot absorptievermogen is te wijten aan de open poriënstructuur van het gasbetonblokje.
73 5.3.1.2.4 Zaagtest Het overschot van het mengsel na het vullen van de kubussen werd in een rechthoekige mal gegoten en werd gebruikt voor de zaagtest. Omdat het mengsel geen harde granulaten bevat is het goed te verzagen. Zie foto.
Foto 12: De zaagtest
5.3.1.2.5 Boortest De boortest werd uitgevoerd met een betonboor met een kop van 12 mm. Zie foto.
Foto 13: De boortest
74 5.3.1.2.
6
Weging en bepaling volumieke massa
Na 7 dagen:
Kubus 1
Kubus 2
gewicht (15x15x15 cm³) 4318,0 g
4322,0 g
Tabel 12: Gewicht van de kubussen
Volumieke massa kubus 1:
kg 4318,0 = 1279 kg/m³ x1000 3375000 m³
Volumieke massa kubus 2:
kg 4322,0 x1000 = 1280 kg/m³ 3375000 m³
Volgende volumieke massa’s worden op dezelfde manier berekend. Voor de eenvoudigheid worden verdere berekeningen weggelaten.
volumieke massa
1279 kg/m³ 1280 kg/m³
Tabel 13: Volumieke massa
5.3.1.3
Besluit
De bekomen betonkubussen hebben nog een te hoog volumegewicht. Visueel ziet de blok er glad uit. De zaagtest toonde aan dat blokvormen van dit mengsel eenvoudig te zagen zijn en de boortest werk ook positief bevonden. Ter vervanging van gasbetonblokjes, waarvoor de boor- en zaagtest het belangrijkste zijn, is dit mengsel geschikt bevonden. Als substituut voor isomoblokken is de volumieke massa nog te hoog en kan er meer styrodurafval gebruikt worden.
75 5.3.2 Tweede mengsel Voor de volgende samenstelling werd een stabilisator, Demula ST 5 (zie bijlage A.1), gebruikt in plaats van een superplastificeerder en een luchtbelvormer. Eveneens werd er meer recyclageafval gebruikt om een lager volumegewicht te bekomen. Demula ST 5 werkt stabiliserend in die zin dat het zorgt voor een homogene verdeling van de recyclagestyrodur.
5.3.2.1
Samenstelling Massa
dichtheid
Volume
488 kg
3,1 kg/liter
157 liter
en 0/4
586 kg
2,65 kg/liter
221 liter
Recyclage PS
142 kg
0,428 kg/liter 332 liter
Water
288 liter
1 kg/liter
288 liter
Demula ST 5
4,45 kg
1,17 kg/liter
3,8 liter
CEM I 52,5 R Rivierzand mengsel 0/1
1508,45 kg Tabel 14: Samenstelling tweede mengsel
5.3.2.2
Uitgevoerde testen
5.3.2.2.1 Visueel De kubus ziet er visueel hetzelfde uit als de vorige gemaakte kubussen.
76 5.3.2.2.2 Druktest
Druksterkte 2dagen
Kubus 1
Kubus 2
4,88 N/mm²
7dagen
5,96 N/mm²
Tabel 15: Resultaten druktest
5.3.2.2.3 Wateropslorping Niet uitgevoerd
5.3.2.2.4 Zaagtest De zaagtest werd ook hier goed bevonden
5.3.2.2.5 Boortest De boortest werd ook hier goed bevonden 5.3.2.2.6 Weging en bepaling volumieke massa
Na 7 dagen:
Kubus 1
Kubus 2
gewicht (15x15x15 cm³)
4337 g
4253 g
volumieke massa
1285 kg/m³
1260 kg/m³
Tabel 16: Weging en bepaling volumieke massa
77 5.3.2.3
Besluit
Ondanks de verhoging van het recyclagestyrodur in de samenstelling is er weinig verschil met vorig mengsel. Het volumegewicht quasi gelijk gebleven.
5.3.3 Derde mengsel In het volgende samenstelling hebben we dezelfde stabilisator, Demula ST 5, gebruikt als in vorig mengsel. Om een nog lager volumegewicht te bekomen gebruiken we nog meer recyclagestyrodur.
5.3.3.1
Samenstelling Massa
Dichtheid
Volume
396 kg
3,1 kg/liter
128 liter
en 0/4
485 kg
2,65 kg/liter
183 liter
Recyclage PS
184 kg
0,428 kg/liter 430 liter
Water
258 liter
1 kg/liter
258 liter
Demula ST 5
2,20 kg
1,17 kg/liter
1,88 liter
CEM I 52,5 R Rivierzand mengsel 0/1
1325,2 kg Tabel 17: Samenstelling derde mengsel
78 5.3.3.2
Uitgevoerde testen
5.3.3.2.1 Visueel Visueel valt de open structuur van de blok op. In deze gaten dringt het later te storten beton in en komt de hechting aan het beton ten goede.
5.3.3.2.2 Druktest
Druksterkte 2dagen
Kubus 1
Kubus 2
1,56 N/mm²
7dagen
1,78 N/mm²
Tabel 18: Resultaten druktest 5.3.3.2.3 Wateropslorping Massa kubus na onderdompeling, Mo = 1,066 kg Massa kubus na drogen, Md = 0,854 kg De waterabsorptie wordt met volgende formule berekend:
Ab =
1,066 − 0,854 Mo − Md x 100 = x 100 = 24,82 % 0,854 Md
5.3.3.2.4 Zaagtest Door de hogere hoeveelheid recyclagestyrodur is het blok beter te verzagen. Een gladde doorsnede word bekomen zonder dat het ergens afbrokkelt rond de zone van het zagen.
79
5.3.3.2.5 Boortest De boortest gaf eveneens positieve resultaten
5.3.3.2.6 Weging en bepaling volumieke massa
Na 7 dagen:
Kubus 1
Kubus 2
gewicht (15x15x15 cm³)
3317 g
3255 g
volumieke massa
982 kg/m³
964 kg/m³
Tabel 19: Weging en bepaling volumieke massa
5.3.3.3
Besluit
Visueel valt de open structuur van de blok op. In deze gaten dringt het later te storten beton in en komt de hechting aan het beton ten goede. Deze open poriënstructuur ligt eveneens aan de basis van het hogere absorptiepercentage. Door meer recyclageafval te verwerken in ons mengsel, bekomen we kubussen die ongeveer een kilo lichter zijn dan vorig mengsel. Dit is belangrijk wanneer het mengsel gebruikt zal worden als vervanger van de isomoblokken. Aan de eisen voor gasbetonblokjes is ook voldaan en kan dit mengsel hiervoor als substituut gebruikt worden.
80 5.3.4 Vierde mengsel Bij dit mengsel hebben we besloten geen zand te gebruiken om zo een blok te maken met een zo licht mogelijk gewicht en toch voldoende samenhang tussen de styrodurkorrels te bekomen. Ook hier hebben we eerst het recyclageafval gemengd met het cement. Als het cement zich voldoende verdeeld had tussen de polystyreenkorrels voegen we het water met de hierin opgeloste hulpstof toe. Op deze manier konden we de consistentie van het mengsel regelen. Voor dit mengsel hebben we twee kubussen gemaakt met verschillende hoeveelheden water omdat we vreesden dat er voor het eerste mengsel niet voldoende samenhang zou zijn.
5.3.4.1
Samenstelling
Kubus 1 Massa
Dichtheid
Volume
CEM I 52,5 R
318 kg
3,1 kg/liter
103 liter
Recyclage PS
295 kg
0,428 kg/liter
690 liter
Water
207 kg
1 kg/liter
207 liter
Demula ST 5
1,77 kg
1,17 kg/liter
1,51 liter
821,77 kg Tabel 20: Samenstelling vierde mengsel eerste kubus
81 Kubus 2 Massa
Dichtheid
Volume
CEM I 52,5 R
307 kg
3,1 kg/liter
99 liter
Recyclage PS
284 kg
0,428 kg/liter
664 liter
Water
236 kg
1 kg/liter
236 liter
Demula ST 5
1,7 kg
1,17 kg/liter
1,45 liter
828,7 kg Tabel 21: Samenstelling vierde mengsel tweede kubus
5.3.4.2
Uitgevoerde testen
5.3.4.2.1 Visueel Uitwendig valt onmiddellijk de open poriënstructuur op. Er is voldoende samenhang tussen de stryrodurkorrels. Enkel aan de bovenkant in de hoeken van het blok is de samenhang fragieler. Zie foto
Foto 14: Visueel uitzicht
82 5.3.4.2.2 Druktest
Druksterkte
Kubus 1
Kubus 2
2dagen
0,22 N/mm²
0,25 N/mm²
7dagen
0,49 N/mm²
0,51 N/mm²
Tabel 22: Resultaten druktest
5.3.4.2.3 Wateropslorping Dient later te worden uitgevoerd.
5.3.4.2.4 Zaagtest Vooreerst hebben we getest met de gebruikelijke tafelzaag waarmee ook het styrodur wordt verzaagd. Verder hebben we het blok getest met een gewone houtzaag. Dit ging net zo zonder de aanliggende structuur al te veel te beschadigen. Zie foto
83
Foto 15: Resultaat zaagtest
5.3.4.2.5 Boortest De boortest verliep zoals gewenst en als laatste test is er een grotere diameter genomen om te boren. Zie foto
Foto 16: Resultaat boorproef
84 5.3.4.2.6 Weging en bepaling volumieke massa
Na 7 dagen:
Kubus 1
Kubus 2
gewicht (15x15x15 cm³)
1180 g
1224 g
volumieke massa
350 kg/m³
363 kg/m³
Tabel 23: Weging en bepaling volumieke massa
5.3.4.3
Besluit
Doordat we geen zand hebben gebruikt is de kubus fragieler van structuur dan onze vorige mengsels en zal ook de sterkte lager zijn. Hierdoor zal de blok van dit mengsel eenvoudiger te zagen zijn. Ook de boortest werd positief bevonden. Bij de boortest en de zaagtest werd de aanliggende structuur nauwelijks beschadigd. De doelstelling om een zo licht mogelijk blok te bekomen is geslaagd daar het meer dan 60% lichter is dan onze vorige mengsels. Verder is de samenhang tussen het recyclagestyrodur meer dan voldoende. Ter vervanging van de isomo-blokken is de druksterkte van geen belang daar de druksterkte van het isomo bijna nihil is. De volumieke massa voldoende laag om als substituut te worden gebruikt, dit zowel voor de gasbetonblokjes als voor de isomoblokken.
85 5.4 Samenvatting in grafiekvorm
1400
1280
1272
1200 973
1000 800 600
350
400 200
113
141
Mengsel 1
Mengsel 2
295
363
284
183
0 Mengsel 3 Mengsel 4,1 Mengsel 4,2
Volumieke massa kg/m³ Gewicht gebruikt afval
Figuur 12: Weergave mengsels met hun volumieke massa en massa gebruikt afval
86
Hoofdstuk 6
Besluit
De doelstelling was om afval afkomstig van de dagdagelijkse productie te recycleren en terug in de productiekringloop te brengen. Dit afval bestaat uit stryrodur (gebruikt als sparing), hout, papier, karton, plastiek en betonresten. Dit afval heeft men door twee verschillende shredders gedaan om het te verkleinen zodat het als granulaat kan worden gebruikt. Belangrijk is dat er zoveel mogelijk afval wordt gebruikt en een zo laag mogelijk volumegewicht wordt bekomen.
Uit de uitgevoerde proeven kan men afleiden dat het gerecycleerde afval hergebruikt kan worden als granulaat in gewichtsbesparende blokken op breedvloerplaten en in blokvorm een substituut voor gasbetonblokjes is. Deze gasbetonblokjes worden momenteel gebruikt in breedvloerplaten om een gat in te boren zodat men hier leidingen door kan laten lopen. De eerste proefmengsels voldeden aan de eisen, maar waren nog te zwaar om als gewichtbesparing te kunnen door gaan. Om dit gewicht omlaag te halen werd er meer styrodurafval gebruikt in de mengsels. Hierdoor werd een volumieke massa van ongeveer 960 kg/m³ bereikt. Daar waar beton een volumieke massa van 2400 kg/m³ haalt is dit al een goede gewichtbesparing. Als laatste test werd het zand uit het mengsel weggelaten en enkel cement, water, hulpstof en het stryrodurafval gebruikt. Hiermee werd een volumieke massa van 350 kg/m³ bekomen. De kubus vertoonde voldoende samenhang en werd positief bevonden bij de boor- en zaagtest. Met deze samenstelling kan men blokken maken die een waardig alternatief zijn voor gewichtsbesparende isomoblokken of ter vervanging van de gasbetonblokjes.
