Grindsubstitutie: stand van zaken en toekomstbeeld

Symposium Grind 2005

“Grindsubstitutie: stand van zaken en toekomstbeeld” ir. Luc De Bock Opzoekingscentrum voor de wegenbouw

Inhoud van deze presentatie Ø Welke materialen zijn kandidaat grindvervangers? Overzicht per materiaal: v v v v

oorsprong, belangrijkste karakteristieken, mogelijkheden en beperkingen (bouwtechnisch/milieu) marktsituatie / aanbod

Ø Berekening van resterend substitutiepotentieel voor Limburgs Maasgrind door deze materialen

Kandidaat grindsubstituten 1. Natuursteenslag 2. Zeegrind 3. Secundaire grondstoffen 4. Kunstgranulaten

1. Natuursteenslag (kalksteen, porfier, zandsteen, graniet) v

Oorsprong ü ü

v

Natuurlijke rotsgesteenten van diverse geologische aard Groeves in Wallonië en buitenland

Karakteristieken ü

Gebroken tot elk gewenst kaliber ü Zeer goed geschikt voor bouwtoepassingen v

Mogelijkheen en beperkingen § § §

v

Bouwtechnisch: aannemers zijn ermee vertrouwd Milieuhygiënisch: OK ( ∃ geen reglementering) Ecologie: elke groeveontginning heeft impact op de omgeving, eventueel beperkt tot locale omgeving.

Marktsituatie / aanbod ü

Natuurlijke concurrenten van het grind ü Er is (op korte termijn) een voldoende aanbod mogelijk vanuit Wallonië.

v

Oorsprong ü ü

v

ü

Zoals Maasgrind, + hoger zoutgehalte en aanwezigheid van schelpdelen Zeer goed geschikt voor bouwtoepassingen


v

Grind Gebaggerd uit de (Noord)zee, samen met zeezand

Karakteristieken ü

v

2. Zeegrind

Bouwtechnisch: aannemers zijn ermee vertrouwd; (enige beperking inzake Cl- bij voorgespannen betontoepassingen) Milieuhygiënisch: OK ( ∃ geen reglementering) Ecologie: impact op zeebodem (morfologie, stromingen, benthos).

Marktsituatie / aanbod ü ü

Geen ontginning op Belgisch deel van de Noordzee (BCP), meest dichtbije zandbanken bevatten enkel zandfractie. Enige import van zeegrind gebaggerd voor Engelse kust.

3. Secundaire grondstoffen v

Oorsprong ü

ü

v

Karakteristieken ü ü

v

v

Bewerking van bepaalde steenachtige afvalstoffen, conform aan wetgeving die nuttige toepassing van afvalstof tot bouwstof regelt (Vlarea hoofdstuk 4). Voorbeelden: gerecycleerde granulaten uit bouw- en sloopafval (puingranulaten); afvalstoffen uit diverse industriële sectoren (staalslakken, assen, restzanden, slib). Steenachtig, van diverse granulometrie. Enige heterogeniteit in samenstelling.


Bouwtechnisch: niet steeds geschikt voor hoogwaardige toep. Milieuhygiënisch: moeten voldoen aan wetgeving SG Ecologie: ⊕ nuttige toepassing van afvalstoffen ∅ aanrijking marginale bodembelasting.


∃ uitgebreid aanbod, vaak met gecerticificeerde kwaliteit. Kan niet alle Maasgrind vervangen.

4. Kunstgranulaten v

Oorsprong ü ü

v


v

Granulaire vorm; lichtgewicht (< 2 kg/dm³) Homogene samenstelling en kwaliteit


v

Gefabriceerd via een industrieel procédé. Op basis van klei of slib.

Bouwtechnisch: geschikt als granulaat in (lichtbelast) beton; ruime gebruikservaring bij gespecialiseerde aannemers. Milieuhygiënisch: OK ( ∃ geen reglementering) Ecologie: OK; als op basis van baggerslib: ⊕ nuttige toepasing van afvalstof; ∅ energie-intensief.


Beperkt aanbod; enkel concurrentieel in niche-toepassingen. Toekomstige import ?

Puingranulaten (1) v

Oorsprong ü ü

v

Sloop van gebouwen en infrastructuurconstructies. Selectieve sloop en verdere zuivering Þ puingranulaat: o betonpuingranulaat, o metselwerkpuingranulaat, o mengpuingranulaat, o asfaltpuingranulaat, o puinbrekerzand, o puinzeefzand.

Karakteristieken ü ü ü

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

Puingranulaten (2) v

Mogelijkheen en beperkingen § Bouwtechnisch: geschikt als granulaat voor vele

bouwtoepassingen, onderzoek spitst zich toe op toepassing in meer hoogwaardige toepassingen (structureel beton in bouw en wegenbouw) Milieuhygiënisch: OK ( ! Asbest of teer)

§ § Ecologie: OK; ⊕ nuttige toepasing van afvalstof. v


Groot aanbod Voor het grootste deel reeds toegepast (> 80 % recycling), vooral in fundering van wegen.

Puingranulaten (3)

Materiaal

Totaal aanbod

Huidig hergebruik

Bouw- & sloopafval Betonpuin 2.520.000 2.263.000 Mengpuin 1.910.000 1.716.000 Asfaltpuin 730.000 657.000

Substitutiepotentieel Maasgrindtotaal zand-fractie grind-fractie substituut 257.000 194.000 73.000

51.000 39.000 15.000

204.000 154.000 59.000

81.000 62.000 24.000

metaalslakken

Metaalslakken (1) v

Oorsprong ü ü

ü

bijprodukt van ijzer- en staalindustrie; In de smeltpot worden bovenaan de ongewenste elementen en onzuiverheden (allerlei oxiden van Si, Al, Mg, Ca, ...) afgescheiden van het vloeibare metaal = slak; Na afkoeling stolt de slak tot een amorfe structuur, die verder kan gebroken worden tot stukslak, in de afmetingen van klassieke steenslag, of ze stolt door snelle afschrikking tot glasachtige korrels van zandafmetingen (gegranuleerde slak)

Soorten: • • • v

hoogovenslakken (stukslak of gegranuleerd), staalslakken (LD-slak ; EAF-slak; inoxslak), non-ferroslakken (koperslak, loodslak, zinkassen)


Samenstelling afhankelijk van aard metallurgie en toegepast procédé Zwaarder dan natuursteenslag (> 2,6 tot 4,0 kg/dm³)

Metaalslakken (2) v

Mogelijkheen en beperkingen §

§ § v

Bouwtechnisch: geschikt als granulaat voor bepaalde bouwtoepassingen, ! LD-staalslakken: Volumetrische stabiliteit was in het verleden vaak een probleem. Hydratatie van CaO tot Ca(OH)2 = volumetoename binnen in de steen, zorgt voor het zwellen van de slak, eventueel zelfs het uit elkaar vallen; in een gebonden mengsel zoals beton betekent dit het opstuiken van de betonplaat, met spectaculaire schade-gevallen tot gevolg. Milieuhygiënisch: ! Gehalte aan zware metalen of bepaalde zouten of anionen. Ecologie: OK; ⊕ nuttige toepasing van afvalstof.


Nagenoeg stabiel aanbod. Concurrentie door andere afnemers, bijvoorbeeld hoogovenslakken, waarvan het totale aanbod wordt opgekocht door de cementfabrieken voor verwerking als grondstof voor hoogovencement.

electro-oven staalslak

electro-oven staalslak

inoxslak

Inoxslakken • Oorsprong: bijproduct van de productie van roestvaststaal; oven-, convertor- en VOD-eindslak • Stinox® (Genk): jaarlijks 250.000 ton slak • Milieuhygiënisch: hogere concentraties aan Ni, Cr en F, maar de uitloging blijft beneden de maximaal toegelaten gehaltes voor vormgegeven toepassing. • Bouwtechnisch: geschikt voor toepassing als granulaat in steenslagfunderingen en schraal beton voor wegfundering, in asfaltmengsels, in betonblokken. • Volumetrische stabiliteit: minder problematisch dan LD wegens beperkt gehalte vrije kalk; onder controle via geschikt rijpingsproces. • Gecertificeerde kwaliteit (CE-markering, Benorlabel).

toepassing in wegenbouw

non-ferroslakken v

Oorsprong: bijproduct van lood-, koper- of zinksmelten; gegranuleerde slak (zandfractie) of gebroken steenslag

v

Karakteristieken § Bouwtechnisch: karakteristieken cfr. grof en zuiver zand. § Milieuhygiënisch: hoge concentraties aan zware metalen; hoge uitloging

Toepassing in : - onderfunderingslaag, - zandcement, eventueel in schraal beton.

Slakken uit ijzer- en staalindustrie

Totaal Huidig Substitutiepotentieel Maasgrindzand-fractie grind-fractie substituut aanbod hergebruik totaal 328.000 316.000 12.000 10.000 2.400 2.400 Non-ferroslakken LD 400.000 100.000 300.000 60.000 240.000 300.000 300.000 0 Staalslakken RVS Hoogovenslak 1.200.000 1.200.000 0 Eindslak 50.000 50.000 0 koepelovenslak 3.000 3.000 0 Ijzergieterijen gieterijzand 35.000 27.000 8.000 8.000 0 gietpotpuin 2.400 2.400 0 Materiaal

As van elektriciteitscentrales gestookt met poederkool

(1)

E-Bodemas ü

v

v

Bevat onverbrande delen van de poederkool. Karakteristieken ü Voornamelijk zandfractie ü Kwaliteit kan schommelen met aard steenkool Mogelijkheen en beperkingen § Bouwtechnisch: geschikt als ophogingsmateriaal en in onderfundering

v

§ Milieuhygiënisch: OK. Marktsituatie / aanbod ü Nagenoeg volledig verwerkt in cementindustrie.

As van elektriciteitscentrales gestookt met poederkool

(2)

E-vliegas (PVA) ü

v


v

Bevat onverbrande delen van de poederkool. Fijn grijs poeder (cf. cement) Puzzolane eigenschappen (bindmiddel)

Mogelijkheen en beperkingen § Bouwtechnisch: puzzolaan bindmiddel ter

vervanging van (een deel v/h) cement in “puzzolaanbeton” of in zandcementmengsels. § Milieuhygiënisch: OK

v


Nagenoeg volledig verwerkt als grondstof in de cementindustrie (productie van composietcement).

Poederkoolvliegas

As van vuilverbranding (1) AVI-Bodemas ü

v

Bevat onverbrande delen van het afval.

Karakteristieken ü

Heterogeen van samenstelling, bevat ook groot deel nietsteenachtig (metaal, organische stof, glas, …) ü Zwakke mechanische sterkte v/h granulaat vgl.m. natuursteenslag v

Mogelijkheen en beperkingen § Bouwtechnisch: geschikt voor eerder laagwaardige

toepassingen zoals ophoging en aanvulling, na stabilisatie eventueel als onderfundering van wegen; volumetrische stabiliteit moet gecontroleerd worden. § Milieuhygiënisch: ! Zware metalen (Cu, PB, Cd), sulfaten en chloriden.

AVI-bodemas

As van vuilverbranding (2) AVI-Vliegas v


v

In tegenstelling tot PVA is hier geen puzzolane werking Bevat de onzuiverheden van het afval in geconcentreerde vorm.

Mogelijkheen en beperkingen § Bouwtechnisch: eventueel geschikt als vulstof in asfalt of mortel;

§ Milieuhygiënisch: ! Overschrijdt vele normen SG § Ecologie: status van gevaarlijke afvalstof. v


Wordt niet toegepast wegens negatieve MH kwaliteit.

Bodemas en vliegas

Materiaal Totaal Huidig Substitutiepotentieel Maasgrindbodemas en vliegas aanbod hergebruik totaal zand-fractie grind-fractie substituut Huisvuilverbranding 86.000 60.000 23.000 AVI-bodemas 224.000 138.000 78.000 0 AVI-vliegas 29.000 29.000 29.000 Elektriciteitscentrales op kolen

50.000 E-bodemas 86.000 poederkoolvliegas 480.000

50.000 69.000 462.000

0 17.000 18.000

3.400 18.000

13.600 0

-

Mijnsteen v

Oorsprong ü ü

v


v

Zwakke sterkte van de steen Door branden wordt zwarte mijnsteen omgezet in “rode mijnsteen”, met iets betere mechanische eigenschappen.

Mogelijkheden en beperkingen § Bouwtechnisch: enkel geschikt voor eerder laagwaardige §

v

Bijproduct van steenkoolwinning Bestaat voor een belangrijk deel uit kleihoudende gesteenten (ca. 70 %), naast zandsteen en siltsteen (samen 20 %) en steenkool (inclusief steenkoolhoudende leisteen, samen maximaal 10 %).

toepassingen, zoals ophogingen en (voor rode mijnsteen) onderfundering; enkele toepassingen in baksteenindustrie. Milieuhygiënisch: ?


Ontginning oude terrils onmogelijk door eisen in ruimtelijke structuurplannen. Geen praktische toepassingen.

Baggerslib

v

Oorsprong ü Slib van het baggeren van (on)bevaarbare vaarwegen (rivieren, kanalen).

v

Karakteristieken ü

v

Specie met zeer hoog watergehalte, moet voor elke toepassing ontwaterd worden. Mogelijkheden en beperkingen § Bouwtechnisch: de grovere fractie (zand) erin kan afgescheiden worden en toegepast worden zoals rivierzand; de slibfractie zou eventueel kunnen dienen als grondstof voor de productie van kunstgranulaten via een thermisch procédé, maar dit is zeer energieintensief. Milieuhygiënisch: vervuiling ?

v

§ Marktsituatie / aanbod ü

Enorme hoeveelheden (zeker in kubieke meter specie gementen): o o

ü ü

jaarlijkse aangroei door erosie van het land wordt geschat op ongeveer 1,35 miljoen ton droge stof Historische achterstand in baggeren van bevaarbare en onbevaarbare waterlopen wordt geschat op ca. 23 miljoen ton droge stof.

Is hierdoor een echte probleemafvalstof . Geen praktische toepassingen.

Materiaal

Totaal aanbod

580.000 (1,3 miljoen ton d.s. Baggerslib jaarlijkse aangroei) Mijnsteen (90 M ton reserve)

Huidig hergebruik

180.000 0

Substitutiepotentieel Maasgrindtotaal zand-fractie grind-fractie substituut

400.000 -

400.000

204.000

81.000

-

-

-

Ref.

Totaal aanbod

Huidig hergebruik

Substitutiepotentieel Zand

Grind

Maasgrind-substituut

Bouw- & sloopafval 1 Betonpuin

2002

2.520.000

2.263.000

51.000

204.000

81.000

Metselwerkpuin

2002

1.910.000

1.716.000

39.000

154.000

62.000

Asfaltpuin

2002

730.000

657.000

15.000

59.000

24.000

Non-ferroslakken

2004

328.000

316.000

10.000

2.400

2400

LD

2004

400.000

100.000

60.000

240.000

-

RVS

2004

300.000

300.000

-

-

-

Hoogoven

2004

1.200.000

1.200.000

-

-

-

Eindslak

2004

50.000

50.000

-

-

-

Koepeloven

2004

3.000

3.000

-

-

-

Gieterijzand

2004

35.000

27.000

8.000

-

-

Gietpotpuin

2004

2.400

2.400

-

-

-

Bodemassen 1

2003

224.000

86.000

98.000

126.000

23.000

Vliegassen

2003

29.000

0

29.000

-

-

Bodemassen

2002

86.000

69.000

3.400

13.600

-

Vliegassen

2002

480.000

462.000

18.000

0

-

Mijnsteen

2004

500.0002

-

-

-

-

Baggerslib

2001

580.0003

180.000

400.000

-

-

Glas

2002

208.000

123.000

85.000

-

-

Straalgrit

2002

9.000

3.000

6.000

-

-

Afval van natuurlijke delfstoffen

2002

196.000

102.000

nb

nb

nb

Andere minerale afvalstoffen

2002

373.000

264.000

nb

nb

nb

10.163.400

7.923.400

822.400

799.000

192.400

Staalslakken

Huisvuilverbranding

Elektriciteitscentrales

Totaal

Besluit • Er is een gevarieerd aanbod van steenachtige secundaire grondstoffen. De karakteristieken van de meeste van deze materialen zijn min of meer gekend, zowel op bouwtechnisch als milieuhygiënisch vlak. • De beste van deze materialen worden reeds nuttig toegepast als granulaat in de (wegen)bouw. Het resterend potentieel als grindsubstituut is, met de huidige stand van de technologie, beperkt. Verdere toepassingen vergen verder onderzoek of zijn niet kostendekkend (bijvb. baggerslib ontzanden en slib verwerken tot kunstgranulaten). • Een verdere selectiviteit inzake “het juiste granulaat op de juiste plaats” kan nog iets bijdragen als substitutie, maar de echte vervanging van het grind zal waarschijnlijk moeten gebeuren door import van natuursteenslag.

Grindsubstitutie: stand van zaken en toekomstbeeld

Recommend Documents