EP6537-PDF-PV653701-1343-Goossens-VVS-aangepaste

Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw
Laboratorium
Fokkersdreef 21, 1933 Sterrebeek
Tel.: 02 766 03 00 – Fax: 02 767 17 80
E-mail : [email protected]
Literatuurstudie over de
toepassingsmogelijkheden van
puingranulaten in de wegenbouw
april 2004
Studie uitgevoerd in opdracht van de
Vereniging van Verwerkers van Slooppuin
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Literatuurstudie over de
toepassingsmogelijkheden van
puingranulaten in de wegenbouw
auteur :
ir. Luc De Bock
Technologisch adviseur
Coördinator Leefmilieu – Recycling
Tel. : 02 766 03 57 – e-mail : [email protected]
April 2004
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
3/76
Sterrebeek, 27 april 2004
Literatuurstudie over de toepassingsmogelijkheden
van puingranulaten in de wegenbouw
Leeswijzer
Deze studie geeft een overzicht van de toepassingsmogelijkheden van puingranulaten als
grondstof voor wegconstructies. Hierbij wordt gekeken naar in de literatuur gerapporteerde
(binnen- en buitenlandse) ervaringen uit de praktijk.
Dit verslag is opgebouwd uit 5 hoofdstukken, telkens gewijd aan 1 bepaald puingranulaattype.
Achtereenvolgens komen aan bod:
1)
2)
3)
4)
5)
betonpuingranulaat,
metselwerkpuingranulaat,
mengpuingranulaat,
asfaltpuingranulaat,
puinzeefzand en puinbrekerzand.
Om de tekst leesbaarder te houden wordt in elk hoofdstuk slechts een samenvatting van de
bevindingen gegeven, met een verwijzing naar een referentie in een bijbehorende bijlage.
Deze bijlagen geven per referentie meer gedetailleerde gegevens over de beschreven praktijkervaring.
Op de gepaste plaatsen is tevens vermeld wat de eisen zijn zoals vermeld in het Standaardbestek voor de Wegenbouw in Vlaanderen (SB250, versie 2.0, goedgekeurd op 17.07.2000);
deze paragrafen zijn weergegeven in schuinsgedrukte tekst.
Aansluitend is er een hoofdstuk met aanbevelingen voor een eventuele aanpassing van de
standaardbestekken op basis van de voormelde bevindingen.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
4/76
Sterrebeek, 27 april 2004
1 Betonpuingranulaat
1.1 Karakterisering van het materiaal
Betonpuingranulaat ontstaat door het breken en zeven van betonpuin, afkomstig van de
opbraak en sloop van betonwegen en andere betonnen constructies en gebouwen.
Volgens het Standaardbestek 250 [1] bestaat “gebroken betonpuin” (art. 7.1.1.1.B.3. van
hoofdstuk III. Materialen) in de samenstelling van zijn fractie groter dan 2 mm uit minstens
90 %-m betonpuin of ander gebroken natuurlijk steenachtig materiaal met een volumemassa
≥ 2100 kg/m³ (in een onderlinge verhouding van minstens 55 %-m gebroken beton). Het
aandeel asfaltpuin moet beperkt zijn tot maximaal 5 %-m; onzuiverheden zoals nietsteenachtig materiaal en organisch materiaal zijn telkens beperkt tot maximaal 0,5 % in
massa en in volume.
1.2 Toepassing in niet-gebonden wegconstructies: ophoging en/of
aanvulling, onderfundering en steenslagfundering
Betonpuingranulaat is een volwaardige grondstof voor funderingen en onderfunderingen
geworden. Het kan ook als materiaal voor ophogingen en aanvullingen worden gevaloriseerd
doch dit is economisch minder interessant. Een zo hoogwaardig mogelijk toepassing van
betonpuingranulaat houdt in dat zelfs eerder gestreefd wordt naar een toepassing als steenslag
voor verhardingslagen dan enkel in funderingsmengsels.
Niet-gebonden steenslagfundering en onderfundering
Gebroken betonpuin is in het SB250 vermeld als toegelaten steensoort voor de toepassing als
steenslag voor onderfunderingen, steenslag voor steenslagfunderingen met niet-continue
korrelverdeling, steenslag voor steenslagfunderingen met continue korrelverdeling,
alsook voor steenslag voor schraal beton voor funderingen van wegverhardingen,
wegelementen gebouwen en kunstwerken (voor dit laatste zie verder § 1.4.).
Betonpuingranulaat is zeer geschikt als steenslag voor niet-gebonden wegfunderingen en
onderfunderingen.
Het levert een even goede, ja zelfs betere ondersteuning voor de onderfundering van de wegconstructie dan natuurlijke granulaten, omdat blijkt dat de stijfheid en het draagvermogen
toeneemt in de tijd [11, 12]. Dit is een gevolg van de residuale hydrauliciteit van het cement
van het oude beton dat tijdens het breken van het betonpuin aan de oppervlakte komt. Zo
vergroot de elasticiteitsmodulus van een steenslagfundering in betonpuingranulaat van
ongeveer 300 MPa naar meer dan 500 MPa of zelfs tot 800 MPa na enkele jaren [12].
De CBR-waarde neemt na verloop van tijd toe van + 25 à 30 % tot + 70 % [23].
Volgens de besteksvoorschriften in Nederland (RAW 1995, [8]) moet de CBR-waarde van
betonpuin fractie < 22,4 mm onmiddellijk na het bereiden van de proefstukken tenminste
50 % bedragen en na 28 dagen moet dit met minstens met een kwart zijn toegenomen.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
5/76
Sterrebeek, 27 april 2004
Volgens de Nederlandse dimensioneringsmethodes voor het ontwerp van asfaltverhardingen
[24] kan door het gebruik van betonpuin als funderingsmateriaal een reductie in de asfaltdikte
van de verhardingsconstructie worden verkregen, in vergelijking met het gebruik van “zand in
zandbed”. Bijvoorbeeld voor een ondergrond met gemiddelde E-modulus van 100 MPa
bedraagt deze asfaltdiktereductie 60 mm bij gebruik van een fundering in betonpuingranulaat
van dikte 300 mm; bij een zwakkere ondergrond (E = 50 MPa) dient een funderingsdikte van
400 mm te worden gebruikt en zou men kunnen rekenen op een asfaltreductie van 90 mm.
Hierbij wordt voor het betonpuingranulaat gerekend op een constructieve waarde van de
E-modulus = 600 MPa; er wordt ook gerekend dat in alle gevallen een minimum asfaltdikte
van 120 mm dienst aanwezig te zijn boven gelijk welk type funderingslaag. In Vlaanderen is
het echter niet zo gebruikelijk een fundering van zandbed te gebruiken onder een asfaltverharding, in die zin zijn deze theoretische besparingen op de asfaltdikte minder relevant.
1.3 Toepassing in cementgebonden steenslagfundering
In cementgebonden steenslagfunderingen kan betonpuingranulaat natuursteenslag gedeeltelijk
of zelfs volledig vervangen. Het betonpuinsteenslag heeft een grotere waterabsorptie en
daarom is bij de toepassing gewoonlijk meer water nodig dan bij de aanwending van
natuursteenslag. Hierdoor moet er in het algemeen gerekend worden met een grotere krimp
[25].
Vanuit economisch oogpunt is het gebruik van betonpuingranulaat in cementgebonden
funderingen minder interessant dan in niet-gebonden funderingen, omdat betongranulaat in
ongebonden vorm al een licht hydraulische binding bezit (zie ook § 1.2.).
Bij gebruik van betonpuingranulaat als steenslagfundering met continue korrelverdeling van
het type I of II en behandeld met toevoegsels schrijft het typebestek 2000 van het Brussels
Hoofdstedelijk Gewest (TB2000) het gebruik voor van cement met een hoge bestandheid tegen
sulfaten (HSR) en een laag alkaligehalte (LA). Deze bepaling is niet opgenomen in het SB250.
1.4 Toepassing in schraalbetonfundering
Bij funderingen van schraal beton kan grind of natuursteenslag volledig vervangen worden
door betonpuingranulaat, zonder verlies van kwaliteit.
Aangezien bij de toepassing van betonpuinsteenslag gewoonlijk meer water nodig is (door de
grotere waterabsorptie ervan) dan bij de aanwending van natuursteenslag, moet in het
algemeen wel met een grotere krimp gerekend worden.
De resterende hydrauliciteit van het oude cement in het betonpuin blijkt een licht positieve
invloed uit te oefenen op de druksterkte en kan het verlies aan sterkte door een hoger
watergehalte compenseren. Volgens een Nederlandse publicatie [26.2] moet er echter
rekening mee gehouden worden dat bij toepassing van betonpuingranulaat in schraal beton
soms een iets grotere cementhoeveelheid nodig is om de vereiste druksterkte te behalen dan
bij toepassing van grind.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
6/76
Sterrebeek, 27 april 2004
Zoals het geval is bij het gebruik van betonpuingranulaat in rijk beton (zie § 1.5 verder) is het
ook in de toepassing in schraal beton raadzaam enkel de grove granulaten te gebruiken en de
fractie 0/4 (betonpuinbrekerzand) te beperken, zoniet zal het materiaal veel water opslorpen
en de krimp aanzienlijk doen toenemen. Een economische afweging is dan nodig tussen
enerzijds de extra kosten voor het afzeven van de fractie 0/4 uit het granulaat en anderzijds de
eventuele kosten van een hoger cementgehalte bij medeneming van de fijne fractie. Het
puinbrekerzand kan eventueel gebruikt worden in een zandcementfundering.
Problemen van krimp kunnen worden voorkomen door in het schraalbeton krimpvoegen te
kerven over ten minste één derde van de dikte van de fundering, op de plaatsen waar in de
erboven aan te brengen betonverharding krimpvoegen dienen gerealiseerd te worden.
Hierdoor wordt een mogelijk grote krimp opgevangen en worden reflectiescheuren in de
betonverharding vermeden.
Wanneer betonpuingranulaat wordt gebruikt voor schraalbetonfunderingen schrijven het
TB2000 en het Standaardbestek RW 99 het gebruik van HSR- en LA-cement voor. Deze
bepaling is niet opgenomen in het SB250.
Enkele toepassingsvoorbeelden
1°) Bij de aanleg van « taxiways » op de luchthaven Brussel-Nationaal in 1992 werden de
granulaten in de schraalbetonfundering gedeeltelijk vervangen door betonpuingranulaat 0/20
en 20/40.
Meerdere samenstellingen van schraalbeton werden onderzocht waarbij ca. 40 % van de
natuursteenslag werd vervangen door betonpuinsteenslag (0/40). Uit de labo-proeven bleek
dat met 4,5 tot 5 % hoogovencement (type LK 30) na 7 dagen op kubussen van 20 cm ribbe
een druksterkte werd bekomen van meer dan 8 MPa [25].
Uit een vergelijking met een referentiebeton op basis van natuursteenslag is gebleken dat het
beton met betonpuingranulaat na 90 dagen een hogere gemiddelde sterkte heeft: 18,8 MPa
voor het beton met betonpuingranulaat t.o.v. 14,3 MPa voor het referentiebeton [27].
2°) Bij de aanleg van een nieuw weggedeelte op de Brusselse Ring werden de natuurlijke
granulaten voor de schraalbetonfundering volledig vervangen door betonpuingranulaat 0/32
[15].
Na de uitvoering werden 10 boorkernen uit de fundering genomen om een sterkteproef na 90
dagen uit te voeren:
- minimale waarde = 9,1 N/mm²,
- maximale waarde = 21,4 N/mm²,
- gemiddelde waarde van de 10 boorkernen = 14,4 N/mm²,
- standaardafwijking = 4,0 N/mm².
Het schraal beton met betonpuingranulaat voldoet aan de eisen voor schraalbetonfunderingen,
namelijk (druksterkte R’c na 90 dagen: gemiddeld > 12 MPa en individueel > 9 MPa). De
spreiding in deze resultaten van druksterkte is wel zeer groot.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
7/76
Sterrebeek, 27 april 2004
1.5 Toepassing in cementbeton voor wegverhardingen
Om het betonpuingranulaat zo hoogwaardig mogelijk te kunnen gebruiken, wordt veel
verwacht van de toepassing in nieuw beton, het zogenaamde “kringloopbeton”. Er is echter
nog maar weinig ervaring opgedaan met het gebruik van puingranulaten (in het algemeen) in
beton voor wegverhardingen. De toepassing in betonwegverhardingen is ook minder geschikt
voor puingranulaten wegens de hoge eisen die gesteld worden en de tamelijk agressieve
omgeving (herhaalde dynamische belastingen, polijsting, vorst en inwerking van dooizouten,…). Eventueel is een toepassing mogelijk in minder belaste wegen (vrijliggende fietspaden, trottoirs, landbouwwegen).
Gebroken beton is in het SB250 niet opgenomen in de lijst van toegelaten steensoorten voor
toepassing als steenslag voor cementbeton voor wegverhardingen en lijnvormige elementen,
noch voor cementbeton voor gebouwen en kunstwerken.
De zandfractie in het betonpuin (betonpuinbrekerzand) wordt meestal niet in het kringloopbeton gebruikt omdat het zand met zijn hoekige vorm de verwerkbaarheid bemoeilijkt, het
met zijn hoge waterabsorptie moeilijk vooraf homogeen te bevochtigen is, en omdat het zand
ook de meeste onzuiverheden bevat, die naarmate ze fijner zijn ook reactiever worden (bijv.
gipsdeeltjes afkomstig van bepleistering van muren).
De mortel of cementsteen die nog aan het oorspronkelijke granulaat kleeft, evenals de
aanwezigheid van andere materialen dan natuursteenslag in het betonpuin, beïnvloedt de
sterkte, de elasticiteitsmodulus, de krimp en de vorst-dooibestandheid van het nieuwe beton.
Een CROW-brochure [26.2] geeft de volgende conclusies over de invloed van
betonpuingranulaat in (wegenbouw)beton:
ü Sterkte: gewoonlijk wordt minimaal een betonsterkteklasse B 35 voorgeschreven
vanwege de eisen voor duurzaamheid van betonwegen; ook bij een dergelijke
kwaliteit van beton kan zonder problemen tot 20 % van het grove toeslagmateriaal
worden vervangen door betongranulaat. Bij een hoger vervangingspercentage zal uit
nader onderzoek met de ter beschikking staande materialen moeten blijken of een
aanpassing van de mengselsamenstelling nodig is om de gewenste sterkteklasse te
behalen.
ü De waterbehoefte is bij toepassing van betongranulaat groter dan bij vergelijkbaar
grindbeton met dezelfde consistentie. Dit verschil wordt deels veroorzaakt door het
hoekige karakter van het gebroken materiaal en deels door de porositeit van het
korreloppervlak en de daarin aanwezige microscheurtjes. Als gevolg van de grotere
waterbehoefte is de krimp iets hoger. Voor een goede verwerkbaarheid is het gewenst
het betongranulaat vóór het mengen minimaal 48 uur met water te bevochtigen.
ü De verwerkbaarheid van mengsels met betongranulaat is wat minder goed. Dit geldt
vooral wanneer ook de fijne fractie van het betongranulaat wordt toegevoegd. De
verwerkbaarheid kan worden verbeterd door een plastificerende hulpstof toe te voegen
of door meer slurry (water met cement) toe te passen.
Het CUR-rapport [28] geeft de volgende conclusies over beton met puingranulaten:
ü De verwerkbaarheid is moeilijker, het betonmengsel vraagt meer water en eventueel
plastificeerder.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
8/76
Sterrebeek, 27 april 2004
ü Een sterkteklasse tot B45 is haalbaar met gebruik van betonpuingranulaat, eventueel
mits een hoger cementgehalte van ongeveer 50 kg/m³ in vergelijking met grind.
ü Bij een zelfde cementgehalte en consistentie worden met puingranulaten (beton- en
metselwerkpuingranulaat) in het algemeen lagere druksterkten verkregen. Het verschil
kan 10 tot 35 % bedragen, afhankelijk van het type en kwaliteit van puingranulaat en
betonkwaliteit.
ü Er wordt een hogere krimp van het beton verkregen (+ 30 à 65 %); de krimp kan wel
vertraagd optreden door het water in de puingranulaten dat slechts langzaam
verdampt.
ü De vorst/dooizoutbestandheid van beton met puingranulaten is goed. Metselwerkpuingranulaat wordt afgeraden voor beton in situaties waar met dooizouten kan worden
gewerkt.
Om eventuele problemen tengevolge van een geringere weerstand tegen afslijting door
polijsting (vooral van betonpuin waarin rond grind was verwerkt) te vermijden, wordt er
ervaring opgedaan met wegenbeton in een tweelagensysteem: de onderlaag bestaat uit
kringloopbeton met betonpuingranulaat, in de bovenlaag kan een betonmengsel met speciale
eigenschappen worden verwerkt zoals een uitgewassen geluidsarm open beton op basis van
fijn natuursteenslag (8/11 mm). Bijvoorbeeld in Oostenrijk wordt dit tegenwoordig een
courante praktijk bij het (her)aanleggen van betonwegen en zijn goede resultaten bereikt [17,
29, 30]. Een alternatieve verhardingsconstructie is een tweelagensysteem (composietverharding) bestaande uit een betonverharding (met betonpuingranulaten) overlaagd met een
dunne geluidsarme verharding type “zeer open asfalt”.
Enkele toepassingsvoorbeelden
1°) Bij de renovatie van een wegdek in cementbeton in Oostenrijk werd het opgebroken
betonpuin gebruikt voor het beton van het nieuwe wegdek [30]. Het puingranulaat bestond
voor ongeveer 90 % uit cementbeton en voor 10 % uit asfaltbeton (het oude betonwegdek
kreeg ooit een 2 tot 3 cm dikke asfaltlaag als overlaging; die werd samen met het beton
opgebroken).
De aanwezigheid van asfaltbeton in het puingranulaat leidt tot lichtjes lagere prestaties van
het beton. Zolang het vervangingspercentage minder dan 20 % bedraagt, blijft de
buigtreksterkte hoger dan bij beton met kwartshoudend grind.
Het rapport vermeldt ook dat het betonpuinbrekerzand best niet wordt hergebruikt om de
duurzaamheid van het kringloopbeton niet in het gedrang te brengen.
2°) Onderzoek naar het gebruik van betonpuin in betonverhardingen voor lokale wegen met
geringe verkeersbelasting in Wallonië en toepassing in een weg te Ouffet [21].
Op basis van een uitgebreid vooronderzoek in het labo – waaruit o.a. bleek dat best geen te
groot deel van de granulaten vervangen wordt door puingranulaten – werd uiteindelijk in de
betoncentrale een betonmengsel gemaakt waarin 28 % van de granulaten 5/20 bestond uit
betonpuingranulaat. Het betonpuingranulaat was afkomstig van in een vaste breekinstallatie
gebroken wegenbetonplaten; het voldoet niet aan de voorschriften (statische drukweerstand)
van het Waalse standaardbestek CCT 300 voor natuurlijke materialen die in verhardingen
worden gebruikt.
De cementdosering werd tot 400 kg/m³ verhoogd om een sterkte van 50 N/mm² op de
bouwplaats te bekomen; de beoogde hoeveelheid luchtruimten bedraagt 2,5 %.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
9/76
Sterrebeek, 27 april 2004
Proefkubussen gefabriceerd met het verse, op de bouwplaats geleverde beton leveren de
volgende resultaten voor de druksterkte (gemiddelde waarde van 6 proeven) op: 38,3 MPa na
7 dagen, 51,6 MPa na 28 dagen en 65,5 MPa na 91 dagen. De splijttreksterkte leverde een
gemiddeld resultaat van 4,0 N/mm² op; de waterabsorptie van het beton na 56 dagen bedroeg
gemiddeld 6,9 % en de vorst-dooibestandheid in aanwezigheid van dooizout leverde na 30
cycli een gemiddeld massaverlies van 9,2 g/dm² op. Op boorkernen ontnomen 90 dagen na de
uitvoering van het wegdek werden de volgende proefresultaten bereikt: druksterkte 63,1 MPa,
waterabsorptie 6,9 % en 16,1 g/dm² massaverlies na 30 vorst-dooicycli.
Dit zijn uitstekende resultaten voor de druksterkte – met een zeer goede correlatie tussen de
resultaten op het verse beton en op de boorkernen à posteriori – maar de vorst-dooibestandheid van de boorkernen is toch iets minder dan verwacht werd.
Bij een keuring op het oog van het wegdek na 3 jaar onder verkeersbelasting blijkt dat het hier
inderdaad om een kwalitatieve uitvoering ging: het wegdek vertoont nog geen enkele schade.
3°) Bij de heraanleg van de rotonde op de N274 in Engsbergen (Tessenderlo) in 1998 werd
voor de gekleurde betonverharding van het fietspad betonpuingranulaat gebruikt [16].
Daarbij werden de natuurlijke kalksteengranulaten gedeeltelijk vervangen door betonpuingranulaat 7/20. Volgens het technisch voorschrift PTV 406 behoort dit betonpuingranulaat
tot de categorie D qua intrinsieke kenmerken.
Er werden 2 proefvakken aangelegd:
-
-
een proefvak waar voor de betonverharding 20 % betonpuingranulaat in
verhouding tot de totale massa granulaten + zand (of 32 % in verhouding tot de
massa van het grove granulaat 2/20) werd gebruikt ;
een proefvak waar voor de betonverharding 40 % puingranulaat in verhouding tot
de totale massa granulaten + zand (of 64 % in verhouding tot de massa van het
grove granulaat 2/20) werd gebruikt.
De rest van het fietspad werd op een klassieke manier met kalksteengranulaat uitgevoerd. In
totaal werd 300 ton kringloopbeton en ongeveer 75 ton betonpuingranulaat gebruikt.
De aannemer heeft ervoor gezorgd dat alle mengsels dezelfde verwerkbaarheid, consistentie
en gehalte aan inerte materialen hadden. Aan het mengsel met puingranulaat moest hij meer
water toevoegen (water/cementfactor 0,53 tegenover 0,49 voor het referentiebeton).
Bij de boorkernen van het kringloopbeton na 90 dagen is R’c ongeveer 5 MPa lager dan bij
het referentiebeton (respectievelijk 58 en 63 MPa). Het kringloopbeton voldoet aan de eisen
van het SB 250 voor beton met luchtbelvormer en voor wegen van categorie III.
Vier jaar na de uitvoering vertoont het beton nog geen schade.
1.6 Alternatieve toepassingsmogelijkheden (buiten de wegenbouw)
1.6.1 Kringloopbeton in structureel beton voor gebouwen
“Kringloopbeton” is beton dat met betonpuingranulaat werd vervaardigd. Voor kringloopbeton gelden dezelfde principes voor dimensionering en uitvoering als voor klassiek beton.
Niettemin moet rekening worden gehouden met de eventuele invloed van de dichtheid van de
granulaten op de sterkte- en vervormingseigenschappen van het beton. Kringloopbeton kan
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
10/76
Sterrebeek, 27 april 2004
worden gebruikt voor toepassing in tussenvloeren, wanden, bindstenen, enz. Op voorwaarde
van de inachtneming van een aantal voorzorgen worden voor al deze toepassingen de vereiste
prestaties bereikt [31] :
- Ingeval het puingranulaat in een eerste leven duidelijke ASR-symptomen vertoonde,
moet ofwel aan de hand van een voorafgaande studie de potentiële residuale alcaligevoeligheid worden geëvalueerd, ofwel wordt meteen voor een cement gekozen dat
alle gevaar voor alkali-silica-reactie weert, ofwel dit type puin ergens anders te
gebruiken in een niet-cementgebonden mengsel.
- Puingranulaat wordt beter niet gebruikt in een agressieve omgeving, temeer daar hun
waterabsorptiecoëfficiënt hoog is.
Hoeveel betonpuingranulaat mag men gebruiken?
Gezien de mechanische kenmerken en de porositeit van de zandfractie van het beton wordt
best uitsluitend de steenfractie hergebruikt om een toereikende verwerkbaarheid, sterkte en
duurzaamheid van kringloopbeton te waarborgen. Bovendien bevat het zand een grote
hoeveelheid zeer fijne deeltjes (afkomstig van het breken van de cementmatrix) en de meeste
onzuiverheden (bijv. gipsdeeltjes), die naarmate ze fijner zijn ook reactiever worden [31].
Volgens de Nederlandse voorschriften mag maximaal 20 % (in volume) van de natuurlijke
granulaten door betonpuingranulaat worden vervangen. Beton met dit vervangingspercentage
bereikt immers de vereiste sterkteklasse B35. Als men zich aan deze eisen houdt, gelden voor
het kringloopbeton dezelfde principes voor het gebruik en de ontwerpberekening als voor
klassiek beton. Deze redenering steunt enerzijds op de observaties dat de vervorming
tengevolge van krimp, kruip en (momentane) belasting groter is dan bij klassiek beton, wat
(bij constructies waarvan in de berekeningen de doorbuiging maatgevend is) kan leiden tot
een circa 10 % grotere constructiehoogte, en anderzijds op de veronderstelling dat indien
hierin een lineair verband geldig is een vervanging van maximaal 20 % betonpuingranulaat de
extra vervorming beperkt zal zijn tot circa 2 % en dit eigenlijk mag verwaarloosd worden
[28]. Ook hogere vervangingspercentages zijn mogelijk op voorwaarde dat een grondigere
technologische studie wordt uitgevoerd.
In Duitsland gelden de volgende vervangingspercentages:
Maximaal vervangingspercentage (%)
Betontype
Betonpuingranulaat
> 2 mm
Puinbrekerzand
< 2mm
35
25
7
7
20
0
Beton voor binnentoepassingen
klasse < B 25
klasse B 35
Beton
voor
buitentoepassingen,
ondoorlatend, bestand tegen vorst en
lichte chemische aantasting
1.6.2 Kringloopbeton voor betonblokken en -tegels
Enkele voorbeelden van het gebruik van betonpuingranulaat afkomstig van breekinstallaties
voor de fabricage van geprefabriceerde betonblokken en -tegels.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
11/76
Sterrebeek, 27 april 2004
1°) Fabricage van betonblokken met respectievelijk 33 %, 66 % en 100 % betonpuingranulaat
van het kaliber 4/7 [22].
Deze mengsels werden vergeleken met een referentiemengsel waarvoor 100 % natuurlijke
granulaten en Rijnzand werd gebruikt. Voor elk mengsel (ongeveer 2200 kg) werd 185 kg
cement CEM III A 42.5 LA gebruikt.
De onderzoeksresultaten tonen aan dat betonpuingranulaat kan worden gebruikt voor de
fabricage van betonblokken die aan de Belgische eisen voldoen. Er werd voorbehoud gemaakt
voor het gebruik in zichtbaar metselwerk maar het betrof in feite een fabricagefout die niets te
maken had met het kringloopbeton. Gezien de hoge waterabsorptie wordt het gebruik in
onderbouw- en buitenmetselwerk afgeraden. De vorstbestandheidsproeven brachten echter
geen problemen aan het licht.
2°) Fabricage van betontegels met (33 % of 66 % of 100 %) betonpuingranulaat met fractie
4/7 (voor de slijtlaag werden klassieke granulaten gebruikt) [22].
Deze mengsels werden vergeleken met een referentiemengsel waarvoor 100 % natuurlijke
kalksteengranulaten + Rijnzand werd gebruikt. Voor elk mengsel (ongeveer 750 kg) werd 113
kg cement CEM I 42.5 R gebruikt. Aan het referentiemengsel werd echter 225 kg cement
toegevoegd om dezelfde verhoudingen te bekomen.
Kenmerkende eigenschappen van de tegels:
ü buigsterkte: 5,7 N/mm²,
ü waterabsorptie door onderdompeling: 6,6%,
ü druksterkte: 55 N/mm².
Uit de onderzoeksresultaten blijkt dat de geometrische kenmerken en het uitzicht van de
kringlooptegels niet aan de eisen van de norm voldoen. Dit is te wijten aan de slechte regeling
van de verdichtingsmachine. Dit probleem heeft rechtstreekse gevolgen voor de fysische en
mechanische kenmerken van de tegels maar heeft niets te maken met het kringloopbeton en
het gebruik van puingranulaten.
1.6.3 Kringloopbeton in veiligheidsstootbanden of geluidsmuren
In Australië werd betonpuingranulaat (enkel het kaliber 104/14 mm) gebruikt voor de
fabricage van betonnen geluidsmuren langsheen de stadsautosnelwegen [32].
Juister gezegd bestaat de betonnen geluidswand uit twee verschillende soorten beton naast (dit
is: voor en achter) elkaar: de achterzijde bestaat uit gewoon beton, een solide materiaal voor
de dragende structuur, en langs de straatkant is het betonmengsel een soort “open beton” waar
in de samenstelling veel minder fijn granulaat aanwezig is dan normaal.
De open structuur plus de porositeit van het betonpuingranulaat zelf hebben een positieve
invloed op het geluidsabsorptievermogen van het kringloopbeton: de proefresultaten hebben
aangetoond dat het verkeerslawaai effectief beter wordt geabsorbeerd dan door klassiek
(= geluidsreflecterend) beton. Door de grootte van de granulaten en de dikte van de poreuze
laag in de geluidswand aan te passen kan de akoestische prestatie van de wand fijngetuned
worden, bijvoorbeeld een dunnere poreuze laag onderaan (30 à 50 mm) die het best geluid
absorbeert bij frequenties tussen 500 en 1000 Hz, en een ietwat dikkere laag (50 à 100 mm
dikte) bovenaan de wand om het geluid bij frequenties tussen 250 en 500 Hz te absorberen.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
12/76
Sterrebeek, 27 april 2004
2 Metselwerkpuingranulaat
2.1 Karakterisering van het materiaal
Metselwerkpuingranulaat met een samenstelling zoals gedefinieerd in het SB 250 – minstens
80 % van de massa bestaat uit bakstenen en metselmortel, met een volumemassa
≥ 1600 kg/m³, minder dan 20 % is gebroken ander steenachtig materiaal, inbegrepen
maximaal 5 % gebroken asfaltpuin – vereist dat er maar een beperkte inmenging is van
bijvoorbeeld betonpuin of ander (steenachtig) materiaal zoals keramiek of pleisterwerk.
Doordat in de praktijk de hiervoor benodigde selectiviteit in het sloopwerk meestal niet wordt
toegepast, is metselwerkpuingranulaat sensu stricto moeilijk te vinden. Van de totale
hoeveelheid van 3,2 miljoen ton puingranulaten die in 2003 werden geproduceerd met Coprocertificaat betreft slechts 2,5 % metselwerkpuingranulaat [46].
Het product dat als zodanig wordt geleverd door de puinbreekinstallaties bestaat hoofdzakelijk uit metselwerkpuin, met een aandeel van ongeveer 40 à 50 %, en daarnaast een
ongeveer even groot aandeel beton, natuurlijke steenslag en andere steenachtige materialen.
Eigenlijk valt dit materiaal qua classificatie dan onder de noemer “mengpuin”.
Metselwerkpuingranulaat heeft een lagere mechanische sterkte dan ander puingranulaat en
natuursteenslag; dit is zoals verwacht op basis van het hoge aandeel van (minder sterke want
meer poriën bevattende) baksteen. Zo bedraagt bijvoorbeeld de weerstand tegen afslijting
(Los Angelesproef, op kaliber 10/14 mm) ongeveer 38 % doorval en bedraagt de weerstand
tegen afslijting (Micro-Devalproef, op kaliber 10/14 mm) ongeveer 47 % doorval [51]. Met
deze resultaten behoort het metselwerkpuingranulaat nipt of net niet tot de laagste categorie
(E) qua intrinsieke kenmerken volgens PTV 406 [5]. Andere publicaties, zoals bijvoorbeeld
het “Recycle”-project [52], vermelden waarden (voor puingranulaten die eigenlijk
mengpuingranulaten zijn) voor de Micro-Devalproef variërend van 42 tot 64 % en voor Los
Angeles-coëfficiënt variërend van 38 tot 47 %.
Resultaten [51] voor de proef “statische druksterkte” (uitgevoerd op kaliber 12/16 mm)
behoren met ongeveer 27 % doorval tot de categorie S5 of E.
De vorstbestandheid is echter niet zo slecht, en zou zelfs beter zijn dan die van betonpuin,
getuige een onderzoek [40] waarin uit een mengpuin de fracties baksteen en beton
afzonderlijk werden beproefd, met als resultaat respectievelijk 1,2 % en 11 % van de massa
die afsplintering vertoonde na vorst-dooi-cycli. Een mogelijke verklaring zou zijn dat de
bakstenen, hoewel ze veel meer poriën bevatten waar water kan indringen, zulke grote poriën
hebben dat ze de uitzetting van het water zouden kunnen bufferen.
De korreldichtheid van metselwerkpuingranulaat bedraagt ongeveer 1700 à 2050 kg/m³, de
elasticiteitsmodulus ongeveer 150 MPa [10].
2.2 Toepassing in niet-gebonden systemen
Metselwerkpuingranulaten worden tegenwoordig vooral gebruikt in zogenaamd technisch
laagwaardige toepassingen zoals ophogingen en aanvullingen, als vulmateriaal voor
damconstructies en geluidswallen, op stortplaatsen, voor niet-gebonden verhardingen van
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
13/76
Sterrebeek, 27 april 2004
paden, opritten of erfverhardingen. Hiervoor kunnen puingranulaten worden gebruikt met
grove korrelmaat 0/40 en groter, zoals ze geproduceerd worden in eenvoudige mobiele
breekinstallaties.
Het SB250 vermeld gebroken metselwerkpuin als toegelaten steensoort voor toepassing als
steenslag voor onderfunderingen, maar niet als steenslag voor steenslagfunderingen. In het
Waalse typebestek RW’99 is metselwerkpuingranulaat zelfs niet toegelaten als steenslag voor
onderfundering [2,3].
In een ongebonden steenslagmengsel bedraagt de maximale Proctordichtheid ongeveer 1500 à
1700 kg/m³ en het draagvermogen CBR ongeveer 30 à 50 % [10].
In Nederland wordt metselwerkpuingranulaat veelvuldig toegepast als ongebonden
funderingsmateriaal voor licht belaste terreinen (onder andere parkeerplaatsen). Dit leidt tot
goede resultaten [10].
In verband met de vorstgevoeligheid en de relatief lage
elasticiteitsmodulus is ongebonden metselwerkpuingranulaat minder geschikt voor zwaarder
belaste wegen [10].
Volgens de Nederlandse dimensioneringsmethode voor het ontwerp van asfaltverhardingen
[9] kan door het gebruik van metselwerkpuin als funderingsmateriaal een reductie in de
asfaltdikte van de verhardingsconstructie worden verkregen, in vergelijking met het gebruik
van “zand in zandbed”, omdat aan metselwerkpuin een hogere constructieve waarde wordt
gegeven dan “zand in zandbed” [8, 44]. De constructieve waarde waarmee wordt gerekend is
een elasticiteitsmodulus E = 150 MPa (ter vergelijking: voor betonpuin wordt gerekend met
een waarde van 600 MPa en voor mengpuingranulaat met 400 MPa). Bijvoorbeeld voor een
ondergrond met gemiddelde E-modulus van 100 MPa bedraagt deze asfaltdiktereductie 10
mm bij gebruik van een fundering in metselwerkpuingranulaat van dikte 300 mm; bij een
zwakkere ondergrond (E = 50 MPa) dient een funderingsdikte van 400 mm te worden
gebruikt en zou men kunnen rekenen op een asfaltreductie van 20 mm. In alle gevallen dient
een minimum asfaltdikte van 120 mm aanwezig te zijn boven gelijk welk type funderingslaag.
In Vlaanderen is het echter niet zo gebruikelijk een fundering van zandbed te gebruiken onder
een asfaltverharding, in die zin is deze theoretische besparing in asfaltdikte minder relevant.
Uit onderzoek [53] waarin proefvakken met een steenslagfundering op basis van
verschillende soorten puingranulaten werden aangelegd en getest, is geconcludeerd dat van de
puingranulaten, naast betonpuingranulaat, ook mengpuingranulaat geschikt is om te worden
toegepast in steenslagfunderingen. Puur metselwerkpuingranulaat draagt door de geringe
stijfheid slechts weinig bij aan de constructieve waarde van een asfaltverharding.
De resultaten van deflectiemetingen uitgevoerd met de Benkelmanbalk op deze proefvakken
geven in het geval van metselwerkpuingranulaat een dubbel zo grote doorbuiging onder het
belastingspunt (ongeveer 400 µm doorbuiging) dan in het geval van betonpuingranulaat
(ongeveer 180 µm deflectie), wat op zijn beurt ongeveer dubbel zo groot is als in het
referentievak met hoogovenslakken (ongeveer 85 µm deflectie) [53].
Toepassing van 100 % metselwerkpuingranulaat als werkvloer onder een asfaltverharding
verdient echter de voorkeur boven het aanbrengen van het asfalt direct op het zandbed, omdat
het asfalt en de ondergrond beter kunnen worden verdicht en omdat de laagdikte van de eerste
laag asfalt meer constant kan zijn.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
14/76
Sterrebeek, 27 april 2004
Andere toepassingen steunen op de specifieke kenmerken van baksteenmateriaal, zoals de
rode kleur of de grote porositeit. In die gevallen is een sterkere selectiviteit qua materiaal en
korrelgrootte wel belangrijk.
Een speciale toepassing voor brekerzand van zuiver metselwerkpuin (bakstenen en
kleidakpannen) is het gebruik als (waterdoorlatende) verharding op tennisvelden. Hiervoor
worden voornamelijk de korrelmaten 0/1, 0/2 en/of 0/3 mm gebruikt, en de mengsels worden
verdicht in een of meer lagen. Ongeveer 25 à 30 ton zand is nodig voor de aanleg van een
speelveld, plus ongeveer 1,5 ton voor het jaarlijks onderhoud ervan [41].
Grof metselwerkpuingranulaat rijk aan baksteen is ook geschikt voor toepassingen als
substraat voor vegetatielagen, zoals in groendaken en voor met gazon ingezaaide waterdoorlatende parkeerplaatsen op steenslagfundering voor occasioneel parkeren en toegangswegen
voor hulpdiensten [41]. Voor een toepassing in zulke groene parkeerzones en het opvullen
van verkeerseilanden en bermen is een mengeling van metselwerkpuingranulaten met grond
of teelaarde (verhouding 2/3 metselwerkpuin – 1/3 grond) mogelijk. De granulaten geven de
nodige stabiliteit aan het geheel en slorpen het water op bij het regenweer zodat dit water bij
een daaropvolgende droogte terug ter beschikking kan gesteld worden van de planten. Een
mooi voorbeeld hiervan kan gevonden worden op het kerkhof van Brugge [45].
2.3 Alternatieve toepassingsmogelijkheden
Metselwerkpuingranulaat als steenslagfractie voor nieuw beton is een toepassing die ook
aandacht krijgt van de onderzoekers.
Indien de zandfractie vervangen wordt door natuurzand en plastificeerders als hulpstof
worden toegevoegd, kunnen bruikbare betonmengsels worden bereid. In de praktijk worden
zulke betonmengsels echter nauwelijks of niet geproduceerd. De redenen hiervoor zijn de
heterogeniteit van deze recyclagematerialen alsook de eventuele aanwezigheid van bepaalde
onzuiverheden die blijkbaar niet volledig uit het metselwerkpuingranulaat verwijderd worden
en die nadelig zijn voor de kwaliteit van het beton.
Volgens een Nederlandse brochure [26.4] is goed gegradeerd metselwerkpuingranulaat 4/32,
dat voldoet aan de kwaliteitseisen van CUR-aanbeveling 5 [28], geschikt als grindvervanger
in (wegenbouw)beton. Hierbij worden de volgende indicaties van te bereiken betonsterkteklassen bij een gegeven vervangingspercentage gegeven: bij een vervangingspercentage (% in
volumedelen) van 10 % is een sterkteklasse B 45 te bereiken, bij een vervangingspercentage
van 25 % is dit nog een sterkteklasse B 25 en bij 100 % vervanging door metselwerkpuin is
dit een sterkteklasse B 15.
Een CROW-brochure [26.4] geeft de volgende conclusies over de invloed van metselwerkpuingranulaat in (wegenbouw)beton:
ü Sterkte: gewoonlijk wordt minimaal een betonsterkteklasse B 35 voorgeschreven
vanwege de eisen voor duurzaamheid van betonwegen; voor een dergelijke kwaliteit
beton kan in de praktijk maximaal 10 tot 20 % (v/v) van het grove toeslagmateriaal
worden vervangen door metselwerkgranulaat 4/32. Bij een hoger vervangingspercentage dan 20 % kan de sterkteklasse B35 niet meer bereikt worden. Door de aard
van het materiaal is toepassing van metselwerkgranulaat aan het wegoppervlak niet
altijd mogelijk.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
15/76
Sterrebeek, 27 april 2004
ü De waterbehoefte is bij toepassing van metselwerkpuingranulaat groter dan bij gebruik
van primaire bouwstoffen. Dit verschil wordt veroorzaakt door het hoekige karakter
van het gebroken materiaal en door de porositeit. De porositeit heeft ook tot gevolg
dat de water- en chloride-indringing hoger is dan bij grindbeton. Bij een hoge
vochtbelasting en blootstelling aan dooizouten wordt de toepassing van
metselwerkgranulaat daarom ontraden.
ü Als gevolg van de grotere waterbehoefte is ook de krimp hoger: gemiddeld zo’n 40 %
bij 100 % vervanging van grind.
ü De verwerkbaarheid is minder goed. Dit geldt in sterkere mate wanneer ook de fijne
fractie van het metselwerkgranulaat wordt toegevoegd. De verwerkbaarheid kan
worden verbeterd door een plastificerende hulpstof toe te voegen of door meer slurry
(water met cement) toe te passen.
Het CUR-rapport [28] geeft de volgende conclusies over beton met puingranulaten in het
algemeen en metselwerkpuingranulaat in het bijzonder:
ü De verwerkbaarheid is moeilijker, het betonmengsel vraagt meer water en eventueel
plastificeerder.
ü Een betonkwaliteit van sterkteklasse tot B 22,5 is goed haalbaar met puingranulaten,
in het geval van metselwerkpuingranulaat is wel een hoger cementgehalte nodig tot
ongeveer 50 kg/m³ extra in vergelijking met grind. Naarmate de volumieke massa van
de korrels hoger is, wordt de extra hoeveelheid cement geringer.
ü Bij een zelfde cementgehalte en consistentie worden met puingranulaten (beton- en
metselwerkpuingranulaat) in het algemeen lagere druksterkten verkregen. Het
verschil kan 10 tot 35 % bedragen, afhankelijk van het type en kwaliteit van
puingranulaat en betonkwaliteit.
ü Het verhoudingsgetal voor de treksterkte, bepaald volgens deel G van de VB
1974/1984, is voor beton met betonpuingranulaat gelijk aan 1,0 voor de kwaliteiten B
22,5 en B 45. Voor beton met metselwerkgranulaten werden voor betonkwaliteit B
22,5 waarden gevonden van 0,65 tot 0,85.
ü Er wordt een hogere krimp van het beton verkregen (+ 30 à 65 %); de krimp kan wel
vertraagd optreden door het water in de puingranulaten dat slechts langzaam
verdampt. Het verhoudingsgetal voor de krimp, bepaald volgens deel G van de VB
1974/1984, is voor beton met betonpuingranulaat in kwaliteit B 22,5 gelijk aan 1,35 en
in kwaliteit B 45 gelijk aan 1,55. Voor beton met metselwerkgranulaten werden met
kwaliteit B 22,5 waarden van 1,0 tot 1,95 vastgesteld.
ü De elasticiteitsmodulus wordt lager. Het verhoudingsgetal voor beton met betonpuingranulaat was gelijk aan 0,95 voor kwaliteit B22,5 en 0,80 voor kwaliteit B45. Voor
beton met metselwerkpuingranulaten werden voor kwaliteit B 22,5 waarden van 0,55
tot 0,70 vastgesteld.
ü De vorst/dooizoutbestandheid van beton met puingranulaten is goed. Metselwerkpuingranulaat wordt afgeraden voor beton in situaties waar met dooizouten kan
worden gewerkt.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
16/76
Sterrebeek, 27 april 2004
3 Mengpuingranulaat
3.1 Karakterisering van het materiaal
Mengpuingranulaat is een puingranulaat afkomstig van het breken en zeven van gemengd
bouw- en slooppuin, en dat hoofdzakelijk bestaat uit zowel betonpuin als metselwerkpuin.
Volgens het Standaardbestek 250 [1] is de samenstelling van de fractie > 2 mm als volgt:
o Minimaal 20 % gebroken betonpuin met een volumemassa ≥ 2100 kg/m³,
o Minimaal 40 % gebroken metselwerkpuin met een volumemassa ≥ 1600 kg/m³,
o Maximaal 30 % gebroken ander natuurlijk steenachtig materiaal met een
volumemassa ≥ 2100 kg/m³,
o Maximaal 10 % gebroken ander steenachtig materiaal waarvan max. 5 % gebroken
niet-teerhoudend asfaltpuin,
o De onzuiverheden moeten beperkt zijn (in massa en volume) tot maximaal 1 % nietsteenachtig materiaal en maximaal 0,5 % organisch materiaal.
Deze samenstelling wordt iets verschillend verwoord volgens de voorschriften van PTV 406
[5]: minimaal 40 % gebroken betonpuin en gebroken natuurlijk steenachtig materiaal, minimaal 10 % materiaal van het type metselwerkpuin, maximaal 5 % ander, kunstmatig vervaardigd steenachtig materiaal en maximaal 5 % koolwaterstofmaterialen.
In een persoonlijke mededeling geeft COPRO de resultaten van de identificatieproeven op de
producten van de gecertificeerde breekinstallaties in Vlaanderen voor het jaar 2001 [43].
De resultaten van 25 monsters van mengpuingranulaat zijn als volgt (in massa-percentage):
Materiaalcomponent
Beton en natuursteenslag
Metselwerkmaterialen
(baksteen, mortel, kleidakpannen ,…)
Andere kunststeenmaterialen
(tegels, leien, slakken, schuimbeton, geëxpandeerde klei, ...)
Koolwaterstofmaterialen
(asfalt, bitumen, roofing, …)
Andere dan steenachtige materialen (gips, rubber, plastiek,
isolatie, glas, metalen, kalk, pleister, …)
Organische materialen
(hout, plantenresten, papier, vezelplaat, …)
Gemiddelde
waarde
60
33
Standaardafwijking
10
11
4,9
2,2
0,6
1,2
0,3
0,4
0,1
0,1
Hiermee voldoet het gemiddelde monster mengpuingranulaat wel aan de eisen qua
samenstelling volgens de PTV 406, maar niet volgens het SB250. Dit laatste schrijft immers
voor dat minimaal 40 % gebroken metselwerkpuin met een volumemassa ≥ 1600 kg/m³ moet
aanwezig zijn.
In Nederland gelden de volgende eisen voor de samenstelling: minimaal 50 % betongranulaat
en maximaal 50 % metselwerkgranulaat. Aan deze eisen voldoet het gemiddelde monster
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
17/76
Sterrebeek, 27 april 2004
Vlaams mengpuin (volgens de gegevens van Copro uit 2001) dus wel. Vanuit de Nederlandse
branchevereniging BRBS wordt ervoor gepleit om waar mogelijk mengpuingranulaat (fractie
0/40 mm) te gebruiken, en dit te verkiezen boven betonpuingranulaat; zo wordt ook de fractie
metselwerk erin nuttig gebruikt.
Het aandeel van de individuele monsters [43] dat niet voldoet aan de eisen van het maximaal
gehalte aan “andere kunststeenmaterialen” bedraagt 0 % volgens het SB250 (eis: < 10 %,
waarvan minder dan 5 % asfaltpuin) en bedraagt 40 % volgens PTV 406 (eis: < 5 %).
Mengpuingranulaat heeft (door de aanwezigheid van een fractie baksteenpuin) een lagere
mechanische sterkte dan betonpuingranulaat.
Zo bedraagt bijvoorbeeld voor een gemiddeld mengpuin (50/50 beton- en metselwerkpuin) de
weerstand tegen verbrokkeling (Micro-Devalproef, op kaliber 10/14 mm) ongeveer 39 %
doorval en bedraagt de weerstand tegen afslijting (Los Angelesproef, op kaliber 10/14 mm)
ongeveer 37 % doorval [51]. Met deze resultaten behoort het mengpuingranulaat tot de
intrinsieke klasse nipt tot de klasse E volgens PTV 406 [5] (voor de som van LA en MDW
valt het eigenlijk net buiten de categorie E (eis: ≤ 75).
Het “Recycle”-project [52] vermeldt waarden voor mengpuingranulaten voor de MicroDevalproef variërend van 42 tot 64 % (overeenkomend met categorie F) en voor Los
Angelescoëfficiënt variërend van 38 tot 47 % (overeenkomend met categorie E of F).
Resultaten voor de proef “statische druksterkte” (uitgevoerd op kaliber 12/16 mm) behoren
met ongeveer 27 % doorval [51] tot de categorie S5 of E. Het “Recycle”-project [52]
vermeldt waarden voor de statische druksterkte van mengpuingranulaten (op kaliber 12/16)
variërend van 21 tot 30 % doorval (overeenkomend met categorie S3 (C) tot S6 (F)).
3.2 Toepassing in niet-gebonden wegenbouwtoepassingen:
ophoging / aanvulling, onderfundering en steenslagfundering
Gebroken mengpuin (metselwerk- en betonpuinmengsel) is in het SB250 vermeld als
toegelaten steensoort voor de toepassing als steenslag voor onderfunderingen, steenslag voor
met cement als toevoegsel behandelde steenslagfunderingen met continue korrelverdeling,
alsook voor steenslag voor schraal beton voor funderingen van wegverhardingen,
wegelementen gebouwen en kunstwerken; het mengpuin is niet opgenomen in de lijst van
toegelaten steensoorten voor niet gebonden steenslagfunderingen.
Onderfundering
Mengpuingranulaat mag worden gebruikt voor de onderfundering van wegconstructies.
Vanuit duurzaamheidsperspectief (het juiste granulaat op de juiste plaats) is het beter nog het
gebruik van mengpuin te voorzien in steenslagfunderingen.
Metingen uitgevoerd in het kader van het ALT-MAT-project [54] aan een weg met een
onderfundering bestaande uit 500 mm mengpuingranulaat bovenop een kleiige ondergrond
gaf als resultaat een draagvermogen volgens de Duitse plaatbelastingsproef van 48 MPa, wat
als goed kan beschouwd worden en wat ook meer is dan de waarde van 35 MPa die werd
gemeten op een referentievak met kalksteenslag. Een proef met de valgewichtdeflectometer
geeft als resultaat een elasticiteitsmodulus van bijna 1000 MPa op voor de onderfundering die
is samengesteld uit 500 mm mengpuingranulaat + 100 mm kalksteenslag.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
18/76
Sterrebeek, 27 april 2004
Niet-gebonden funderingen
Mengpuingranulaat is eveneens geschikt voor gebruik als ongebonden steenslagfundering van
wegen. Door de aanwezigheid van een fractie betonpuin kan een steenslagfundering van
mengpuingranulaat een licht hydraulische werking ondervinden, waardoor het draagvermogen
in de tijd toeneemt [10, 53]. De huidige dimensioneringsmethoden houden echter geen
rekening met deze vaststelling. Zij gaan immers uit van het draagvermogen bij aanleg.
De publicatie [53] beschrijft de ervaring met een proefvak met gebruik van puingranulaten
(waaronder een vak met mengpuin) in de fundering van een tertiaire weg. Hieruit kwamen de
volgende conclusies :
-
-
-
onmiddellijk na uitvoering is de doorbuiging in alle proefvakken quasi even groot;
5 à 7 maanden na de uitvoering is de doorbuiging van zowat alle proefvakken (behalve
deze met metselwerkpuin) met ongeveer 50 % afgenomen in vergelijking met de
resultaten onmiddellijk na de uitvoering; de grootste vermindering wordt bij het
referentievak (op basis van hoogovenslakken) vastgesteld;
de doorbuiging in de fundering met mengpuingranulaat is groter na de winter. Dit is
waarschijnlijk te wijten aan het feit dat het bovenste gedeelte van de fundering aan de
weersomstandigheden is blootgesteld. De doorbuiging neemt af in juli en blijft
onveranderd in september;
ruim 1 jaar na aanleg is de doorbuiging van het proefvak met mengpuin vergelijkbaar
met deze van het vak op basis van betonpuingranulaat; ongebonden metselwerkpuin
scoort het minst goed met een meer dan dubbel zo grote doorbuiging.
Deze resultaten tonen aan dat mengpuingranulaten in steenslagfunderingen tot een goed
draagvermogen bijdragen.
3.3 Toepassing in cementgebonden mengsels voor steenslagfundering en schraalbetonfundering
Mengpuingranulaat kan ter vervanging van natuurlijke granulaten als funderingsmateriaal
worden gebruikt en mag op dezelfde manier worden aangebracht als klassieke granulaten.
Gebonden funderingen
Zoals voor schraalbetonfunderingen en niet-gebonden funderingen mag mengpuingranulaat
ook worden gebruikt om de klassieke granulaten voor gebonden funderingen geheel of
gedeeltelijk te vervangen. Deze toepassing is echter economisch minder interessant dan in
niet-gebonden funderingen, waar een lichte hydraulische samenkitting in het mengpuin een
netto bijdrage levert voor de samenhang.
Schraalbetonfunderingen
Mengpuingranulaat kan het grind in schraalbetonfunderingen geheel of gedeeltelijk
vervangen. De eigenschappen van schraal beton met mengpuingranulaten zijn gelijkwaardig
aan deze van schraal beton met natuurlijke granulaten, maar er moet mee rekening gehouden
worden dat er soms meer cement nodig is dan in het klassieke geval met grind om aan de
eisen inzake druksterkte te voldoen [26.3, 51].
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
19/76
Sterrebeek, 27 april 2004
Zowel granulaten 0/40 als de zeeffractie 4/32 zijn geschikt als toeslagmateriaal. Bij de keuze
tussen deze twee moeten de bijkomende kosten voor het zeven van het granulaat 4/32 en deze
voor een verhoogde cementdosering (ingeval van granulaten 0/40) tegen elkaar worden
afgewogen [26.3]. Voorzorgsmaatregel: Wanneer schraal beton met mengpuingranulaat
wordt gebruikt onder een betonverharding moet ervoor gezorgd worden dat het water en het
dooizout niet via de voegen van de verharding in tot in het mengpuingranulaat indringen.
Deze gevoeligheid van mengpuingranulaten geldt niet bij ondoorlatende asfaltverhardingen
[26.3].
3.4 Toepassing in cementbeton voor wegverhardingen (fietspad)
Er is maar weinig ervaring opgedaan met het gebruik van puingranulaten (in het algemeen) in
beton voor wegverhardingen. De toepassing in betonwegverhardingen is ook minder geschikt
voor puingranulaten wegens de hoge eisen die gesteld worden en de tamelijk agressieve
omgeving (herhaalde dynamische belastingen, polijsting, vorst en inwerking van dooizouten,…). Eventueel is een toepassing mogelijk in minder belaste wegen (vrijliggende
fietspaden, trottoirs, landbouwwegen).
Het gebruik van mengpuingranulaat in betonverhardingen voor fietspaden buiten de rijweg
werd onderzocht in het kader van het “Recycle”-project [52, 55].
Een proefvak werd aangelegd met een verharding in kringloopbeton met 60 % mengpuingranulaat (lengte van het proefvak: 155 m, breedte: 2,20 m, dikte: 16 cm). In de
samenstelling werd per m³ beton onder andere 360 kg mengpuingranulaat fractie 0/7 mm
gebruikt + 756 kg mengpuingranulaat fractie 7/20, met 375 kg cement.
Uit de vaststellingen blijkt dat na verharding het beton voldoet aan de sterkte-eis van
minimaal 30 N/mm2. Na de winter bleek het proefvak vrij van vorstschade te zijn gebleven.
Een volledige vervanging van grind door mengpuingranulaat voor toepassing in een cementbetonverharding is beproefd bij de aanleg van de verhardingslaag voor de bedrijfsvloer van de
Veluwse afvalrecyclingmaatschappij (VAR) te Apeldoorn [50].
In het beton werd het normaal gebruikte grind vervangen door (gezuiverd en gewassen)
“mengkorrelmix” 4/32, dit is de Nederlandse naam voor het mengsel van beton- en
metselwerkpuingranulaat en werd als zandfractie gedeeltelijk puinbrekerzand gebruikt.
Uit de bevindingen blijkt dat het beton wel gevoeliger is voor slijtage dan conventioneel
grindbeton; door verontreiniging, stukjes hout en dergelijke, van de mengkorrelmix
ontstonden na verloop van tijd putjes in het oppervlak van de weg.
De grotere waterabsorptie resulteert in een hogere watercementfactor. Door de absorptie van
aanmaakwater door de specie verminderde de zetmaat snel, van circa 170 mm naar 100 mm
binnen een half uur, waardoor de verwerkbaarheid bemoeilijkt wordt. Een voordeel dan weer
is dat door de grotere waterabsorptie het beton minder gevoelig is voor uitdrogen dan
grindbeton. Hierdoor komen er minder snel scheuren in de betonnen vloeren en wanden [50].
Tijdens de betonproductie werden betonkubussen gemaakt ter controle van de druksterkte na
7 dagen en na 28 dagen verharding. Met een gemiddelde kubusdruksterkte na 28 dagen van
33 N/mm² voldoet het beton volledig aan de vooropgestelde eisen van sterkteklasse B25.
De buigtreksterkte is wel veel minder in vergelijking met grindbeton (de korte duur
buigtreksterkte, gemeten op balkjes 150 x 150 mm, bedraagt 4,35 N/mm² tegenover
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
20/76
Sterrebeek, 27 april 2004
8,10 N/mm² als representatieve waarde voor de korte duur buigtreksterkte voor een
conventioneel beton B35. Hierdoor zou het recyclingbeton een beperkter toepassingsgebied
hebben. Voorzichtigheid is nodig in gevallen waar dwarskracht of vervormingen een
belangrijke rol spelen.
3.5 Buiten de wegenbouw: b.v. in betonmetselblokken, prefabvloerplaten en stortklaar beton voor lichtbelaste constructies.
Kringloopbeton kan worden gebruikt in toepassingen zoals betonmetselblokken,
tussenwanden en -vloeren, scheidingsmuren, enz. Op voorwaarde dat een aantal elementaire
voorzorgsmaatregelen worden getroffen, worden voor al deze toepassingen de vereiste
prestaties bereikt.
Beton met mengpuingranulaat heeft een lager soortelijk gewicht dan beton met natuurlijke of
betonpuingranulaten; derhalve voldoen scheidingsmuren van dit beton niet steeds aan de eisen
inzake geluidsisolatie.
1°) Voor het project “RecyMblok” van het HOBU-Fonds werd mengpuingranulaat afkomstig
van breekinstallaties gebruikt voor de fabricage van metselblokken van beton [55, 56].
De conclusies waren als volgt :
•
•
•
•
•
De blokken van kringloopbeton kunnen probleemloos worden gebruikt voor niet
zichtbare toepassingen. Voor zichtbare toepassingen is het echter af te raden
aangezien het uitzicht onregelmatig kan zijn.
De blokken van kringloopbeton zijn 10 tot 15 % lichter dan blokken van klassiek
beton.
Alle bekomen waarden (bijv. sterkte en dichtheid f 10 / ρ 1,9 ) vallen binnen de norm.
Secondaire granulaten leiden tot een hogere waterabsorptie. Overeenkomstig de norm
mag de waterabsorptie voor onderbouw- en buitenmetselwerk niet meer dan 8 %
bedragen. De blokken van kringloopbeton voldoen niet aan deze eis.
Na 14 vorst-dooicycli werd het uitzicht, het massaverlies en de sterkte van de blokken
gecontroleerd. Daarbij werden geen gebreken vastgesteld.
De studie heeft aangetoond dat het technisch mogelijk is om betonblokken met mengpuingranulaten te fabriceren. Er wordt echter voorbehoud gemaakt voor het gebruik van zulke
blokken voor zichtbaar metselwerk. Hoewel de vorst-dooiproeven geen problemen hebben
opgeleverd, is het omwille van de te hoge waterabsorptie niet aangewezen om deze blokken
voor onderbouw- en buitenmetselwerk te gebruiken. Hun lichtere gewicht (10 tot 15 %
minder dan klassieke betonblokken) is ergonomisch interessant en maakt het transport
voordeliger.
In het « Centrum Duurzaam Bouwen » in Heusden-Zolder werden 3 500 blokken van dit type
verwerkt.
2°) Het demonstratieproject “Recyhouse” van het WTCB [57] toont – naast diverse
toepassingen met andere gerecycleerde materialen – ook de toepassing van mengpuingranulaten in de lastdragende betonnen structuur. In het stortklaar beton werd in plaats van de
klassieke kalksteengranulaten 7/20 100% mengpuin in kaliber 7/20 mm gebruikt. Dit
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
21/76
Sterrebeek, 27 april 2004
mengpuingranulaat was in zijn samenstelling wel zeer rijk aan betonpuin (84 % van de totale
massa was beton en 13 % was metselwerk).
Gezien de lagere sterkte van het mengpuingranulaat werd met een hogere cementdosering
gewerkt en om het verlies aan consistentie te voorkomen werd een superplastificeerder
toegevoegd.
Bij elke levering werden monsters genomen. De consistentie, de volumieke massa en het
luchtgehalte van het vers beton werden bepaald.
Het stortklaar beton met 100 % mengpuingranulaat 7/20 en een gewaarborgde sterkte dat
werd gebruikt voor het “Recyhouse”-project kan als volgt worden gekarakteriseerd: een hoog
watergehalte, een sterke aanhechting, een relatief snelle afname van de consistentie, een
normaal luchtgehalte, een niet zo hoge volumieke massa, een hoge waterabsorptie en een
bevredigende druksterkte. De hoge waterabsorptie zou de ondoorlatendheid, en de bestandheid tegen vorst en chemische stoffen in de problemen kunnen brengen. Deze drie
kenmerkende eigenschappen zouden derhalve grondiger moeten worden onderzocht.
De conclusie van het demonstratieproject is dat, mits inachtneming van enkele vuistregels en
met een goede kwaliteitsbewaking, het technisch mogelijk is om de klassieke natuurlijke
granulaten door mengpuingranulaten te vervangen zonder dat de kwaliteit daaronder te lijden
heeft. Het kringloopbeton van de “Recyhouse”-woning vertoonde een goed gedrag in buitenomstandigheden.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
22/76
Sterrebeek, 27 april 2004
4 Asfaltpuingranulaat
4.1 Karakterisering van het materiaal
Asfaltpuingranulaat (verder afgekort tot APG) of gebroken asfaltpuin is afkomstig van de
opbraak en/of het affrezen van asfaltverhardingen.
Omwille van de relevante verschillen in milieu-hygiënische en milieu-juridische aspecten is
het nodig verder een onderscheid te maken tussen enerzijds teerhoudend asfaltpuingranulaat
(TAPG) en anderzijds niet-teerhoudend asfaltpuingranulaat (NTAPG). Dit onderscheid steunt
op het al of niet aanwezig zijn van teer of teeroliecomponenten in het gebruikte bindmiddel.
De kenmerkende eigenschappen van APG zijn voornamelijk afhankelijk van deze van de
samenstellende materialen en van het type asfaltmengsel. Per definitie bevat asfaltpuingranulaat een bepaalde hoeveelheid bitumineus bindmiddel, namelijk het bindmiddel dat
indertijd gebruikt werd om het asfaltmengsel te fabriceren. De kenmerkende eigenschappen
van dit oude bindmiddel bepalen in belangrijke mate de mogelijkheden van een zo
hoogwaardig mogelijke aanwending van het APG.
Het APG afkomstig van frezen of breken van het asfaltpuin is doorgaans kleiner dan 40 mm.
De maximale toegelaten korrelgrootte is 20 mm voor warme recycling in de asfaltcentrale en
50 mm voor toepassing in een funderingslaag.
De absolute volumieke massa van het APG is afhankelijk van de gebruikte soort steenslag en
van het bitumengehalte in het oude asfalt. Typische waarden gaan van 2,4 tot 2,6 g/cm³, wat
iets lichter is dan de waarden voor natuursteenslag (zonder het lichte bitumen erbij).
Publicatie [22] vermeldt als gemiddelde van 13 monsters asfaltpuin een waarde van
2,50 g/cm³, met een standaardafwijking van slechts 0,01 g/cm³. Teerhoudend APG is iets
zwaarder dan zuiver bitumineus APG omdat teer zwaarder is dan bitumen; de publicatie [22]
vermeldt een waarde van 2,63 g/cm³.
In goede omstandigheden en met de juiste voorzorgsmaatregelen kan het vochtgehalte van het
breekasfalt meestal onder 1 % worden gehouden. Bij blootstelling aan regen kan het APG
een belangrijke hoeveelheid water opnemen. Als nagelaten wordt de hopen af te dekken mag,
behalve bij uitzonderlijke droogte, worden verwacht dat het vochtgehalte van het
freesmateriaal een evenwicht zal bereiken rond 4 à 5 %.
Los Angeles en Micro-Deval: publicatie [84] vermeldt als resultaat voor de Los Angelescoëfficiënt een waarde van 20 en voor de slijtagecoëfficiënt Micro-Deval een waarde van
30 % doorval; hiermee behoort het APG overeenkomstig de voorschriften van het normatief
document PTV 406 voor puingranulaten tot de categorie D.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
23/76
Sterrebeek, 27 april 2004
4.2 Toepassing van asfaltpuingranulaat in nieuwe bitumineuze
mengsels voor wegverhardingen
Bitumineus asfaltpuingranulaat kan gebruikt worden als gedeeltelijke vervanger van nieuwe
grondstoffen in het bereiden van warme asfaltmengsels. Door het drogen en opwarmen van
het asfaltpuingranulaat wordt het bitumen rond de stenen weer vloeibaar gemaakt zodat het
weer gedeeltelijk als bindmiddel kan werken [60]. Dit is de meest hoogwaardige hergebruiktoepassing, omdat zowel het minerale skelet als het bindmiddel terug een functie te vervullen
krijgen. Niet alleen wordt het granulaat hergebruikt, ook het nog aanwezige bitumen wordt
door het opwarmen van het oude asfalt gereactiveerd. Het bitumen is juist het meest kostelijke
bestanddeel van het asfaltmengsel.
Het aldus geproduceerde asfaltmengsel met asfaltpuingranulaten wordt ook wel regeneratieasfalt genoemd (in Nederland spreekt men van “partieel gerecycleerd” (PR) asfalt).
Om materieeltechnische en asfalttechnologische beperkingen is het evenwel niet mogelijk een
nieuw asfaltmengsel te bereiden enkel en alleen door oud asfaltpuin opnieuw op te warmen.
Menging met een krachtig nieuw bitumen kan leiden tot een geschikte bindmiddelcombinatie.
Het te hergebruiken puin moet zuiver en homogeen van samenstelling zijn. Volgens het
SB250 moet gebroken asfaltpuin voor toepassing in bitumineuze mengsels bestaan uit
minimaal 95 % gebroken asfalt en maximaal 1 % niet-steenachtig materiaal en max. 0,5 %
organisch materiaal [1]. Het gerecupereerde bindmiddel moet homogeen zijn wat betreft de
viscositeit, gemeten naar penetratiegraad en verwekingpunt. Bij hogere percentages asfaltpuingranulaat is de homogeniteit van het puin ook steeds belangrijker [60, 61].
Met de huidige stand van zaken laat het SB250 toe dat het gerecupereerde bindmiddel
afkomstig van asfaltpuingranulaat maximaal 40 percent uitmaakt van de totale massa aan
(oud + nieuw) bindmiddel, en dit zowel voor bitumineuze mengsels voor onderlagen als voor
de (klassieke) toplagen van asfaltbeton [1].
In het algemeen wordt de materiaaltechnische kwaliteit van de regeneratie-asfaltmengsels met
beperkt hergebruik van asfaltpuingranulaat als gelijkwaardig beschouwd aan de mengsels met
nieuwe granulaten. Dit betekent dat aan het regeneratieasfalt een equivalentiefactor van 1:1
kan worden toegekend ten opzichte van nieuw steenslagasfaltmengsel.
4.3 Toepassing van asfaltpuin buiten de asfaltketen: in onderfunderingen en funderingen
Deze manier van hergebruik is een minder hoogwaardige vorm dan de partiële recycling in
nieuw warmbereid asfalt, omdat de intrinsieke eigenschappen van het resterende bitumen niet
meer worden benut; enkel het aspect “steenslag” wordt aangesproken.
Het Standaardbestek 250 voor de wegenbouw in Vlaanderen vermeldt gebroken asfaltpuin als
toegelaten steensoort voor toepassing als steenslag voor onderfundering, indien gemengd met
ander steenslag zodat het asfaltpuin maximaal 30 % van de steenslagfractie uitmaakt, alsook
als steenslag voor met cement als toevoegsel behandelde steenslagfundering met continue
korrelverdeling. In deze laatste toepassing moet aan het gebroken asfaltpuin 15 à 20 % zand
worden toegevoegd ter verbetering van de granulometrie, en wordt de eis qua statische
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
24/76
Sterrebeek, 27 april 2004
druksterkte (categorie D cf. PTV 400) niet opgelegd aan de materiaalfractie die uit nietteerhoudend gebroken asfaltpuin bestaat.
Het gebruik in ongebonden toepassingen zoals in onderfundering- of ongebonden funderingslagen is minder succesvol dan de gebonden toepassing. Het asfaltpuingranulaat heeft meestal
niet de geschikte korrelverdeling om rechtstreeks als steenslag voor funderingsmengsels
gebruikt te kunnen worden, omdat het meestal te weinig fijne deeltjes en zand bevat. De fijne
deeltjes, de vulstof en het zand die in het oude asfaltmengsel wel aanwezig zijn, zitten immers
nog vast in de mastiek van het bindmiddel dat hen omhult. Hierdoor is het steenslagmengsel
moeilijker te verdichten en heeft het bijgevolg een grotere kruip- en zettingsgevoeligheid. De
eigenschappen van het asfaltgranulaat leiden tot deformatiegevoeligheid, zodat de toepassing
beperkt blijft tot de fundering van wegen met een geringe belasting. Door toevoeging van 15
à 25 % zand verbetert de korrelverdeling en vermindert de holle ruimte en kan een betere
verdichting worden bereikt. Het oude bindmiddel in het asfaltpuin kan ook nog een beperkte
binding tot stand brengen.
De ongebonden toepassing is vanuit bouwtechnisch oogpunt enkel verantwoord na toevoeging van ongeveer 15 % zand, en enkel voor minder belaste wegen. Vanuit milieuhygiënisch
oogpunt is nog weinig geweten over de mogelijke uitloging van PAK uit het niet-gebonden
teerhoudend asfaltgranulaat. Een toepassing in een gestabiliseerde vorm verdient de
voorkeur.
Koude recyclage: hergebruik als steenslag in een cementgebonden steenslagfundering.
Voor gebruik in een gebonden steenslagfundering wordt het asfaltpuin gestabiliseerd met een
bindmiddel. Hierdoor verhoogt de constructieve waarde van de (secundaire) bouwstof. Het
bindmiddel kan hydraulisch (cement) of bitumineus (bitumenemulsie / schuimbitumen) zijn.
De meeste ervaring is opgedaan met cement als bindmiddel. Een benaming die voor dit
mengsel van asfaltpuinsteenslag, zand, cement en water vaak wordt gebruikt is
“breekasfaltcement” (brac) of “asfaltgranulaatcement”[26.1, 62, 63]. Asfaltpuin in deze
gestabiliseerde vorm is geschikt als funderingsmateriaal.
a) Materiaalkenmerken
Qua samenstelling worden aan het asfaltpuin voor gebonden steenslagfundering minder hoge
eisen opgelegd dan aan het APG voor hergebruik in warme bitumineuze mengsels. Ook niethomogeen puingranulaat komt volledig in aanmerking; het minimum aandeel asfaltpuin ligt
minder hoog en er mag meer gebroken betonpuin in zitten (max. 30 %).
In tegenstelling tot warm hergebruik worden geen eisen gesteld aan het oude bindmiddel.
Om te komen tot een continue korrelverdeling type I, en een zo groot mogelijke dichtheid van
de fundering, moet aan het gebroken asfaltpuin meestal 15 à 20 % zand toegevoegd worden.
Het cementgehalte (ongeveer 3 à 4 %) en het watergehalte worden door de aannemer bepaald
in een voorstudie zodat een vrije druksterkte van 3 MPa kan bereikt worden. Het mengen van
het mengsel van asfalt, zand, water en cement kan het best gebeuren in een mengcentrale.
Het gedrag van dit type fundering is vergelijkbaar met andere hydraulisch gebonden
materialen zoals een zandcementfundering of een cementgebonden steenslagfundering, en dit
zowel naar druksterkte-ontwikkeling als naar elasticiteitsmodulus.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
25/76
Sterrebeek, 27 april 2004
Het breekasfaltcement heeft een grotere aanvangsstabiliteit dan zandcement, waardoor het
mogelijk is om direct op de verhardingslaag te asfalteren, maar op langere termijn is de
stijging van de druksterkte relatief minder groot.
Omwille van de temperatuursafhankelijkheid van bitumen neemt de druksterkte van het
breekasfaltcement af bij hoger wordende temperatuur: bij een stijging van de temperatuur van
20 °C naar 40 °C halveert de druksterkte ongeveer.
De scheurvorminggevoeligheid is lager dan voor zandcement, als gevolg van het viscoelastisch gedrag van het asfaltgranulaat, waardoor de mogelijkheid om de spanningen als
gevolg van uitdrogings-, verhardings- en temperatuurskrimp via relaxatie af te bouwen groter
is dan bij zandcement.
Omwille van het resterend bitumineus bindmiddel is de flexibiliteit van de funderingslaag iets
groter.
Uit kruipproeven blijkt dat de weerstand tegen plastische vervorming minstens 10 keer hoger
is dan die van asfaltbeton, waardoor de weerstand tegen spoorvorming aanzienlijk verbetert.
b) Hoeveel asfaltpuin mag men gebruiken?
Aan het breekasfaltcement wordt via de Nederlandse ontwerpmethoden een equivalentiefactor
van 1: 2,5 toegekend [62]. Dit betekent dat in een constructief gelijkwaardig geachte weg een
laag van 1 cm grindasfaltbeton in de onderlaag van de verharding vervangen moet worden
door 2,5 cm breekasfaltcement in de fundering.
In een fundering van breekasfaltcement kan een grotere hoeveelheid asfaltpuingranulaat
verwerkt worden dan in regeneratie-asfalt: in breekasfaltcement bedraagt de massa oud
asfaltpuin gemiddeld 80 à 85 % van de totale massa van het mengsel van steenslag en zand, in
warm asfalt is dit beperkt tot 20 à 40 %.
Voor een constructief gelijkwaardige wegopbouw zijn ter vervanging van een verhardingslaag
van 10 cm dikte in asfalt de volgende variabele laagdikten mogelijk :
-
10 cm regeneratie-asfalt (want equivalentiefactor 1:1); wegens de max. vervanging
van 40 % bestaat dit mengsel dan eigenlijk uit 4 cm oud asfaltpuin;
25 cm breekasfaltcement (want equivalentiefactor 1 : 2,5); wegens de toevoeging van
zand (20 % van het mengsel) bestaat dit mengsel eigenlijk uit 20 cm oud asfaltpuin.
Hieruit volgt dat toepassing van breekasfaltcement kan beschouwd worden als een gebruikswijze waarbij grote hoeveelheden asfaltpuin kunnen ingezet worden.
c) Milieu
De techniek van stabilisatie van asfaltgranulaat met cement als bindmiddel zou naast een
bouwtechnische verbetering van stabiliteit en sterkte ook een verbetering moeten betekenen
op milieuhygiënisch gebied. Van het bindmiddel wordt verwacht dat het de uitloging van o.a.
PAK vermindert. Hierover en over de bouwtechnische prestaties op langere termijn is echter
nog maar weinig geweten.
Breekasfaltcement kan beschouwd worden als een gebruikswijze waarbij grote hoeveelheden
asfaltpuin nuttig kunnen ingezet worden.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
26/76
Sterrebeek, 27 april 2004
d) enkele toepassingsvoorbeelden uit de praktijk:
•
Werf E40 te Bertem (België) in 1992 [64]
De autosnelweg E40 Luik – Brussel kreeg ter hoogte van Bertem – Kortenberg in het jaar
1992 een verbreding van 3 rijstroken plus pechstrook naar 4 rijstroken plus pechstrook. De
asfalverharding op de originele pechstrook werd afgefreesd en het freesafalt werd op dezelfde
werf hergebruikt als granulaat in de cementgestabiliseerde fundering onder de nieuwe
pechstrook.
Het mengsel werd bereid met freesasfalt 0/40, een groevezand en als bindmiddel een
combinatie van 80 kg/m³ hoogovencement en 20 kg/m³ poederkoolvliegas.
De resultaten voor de druksterkte op de geboorde kernen variëerde tussen 3,2 en 8,3 N/mm²,
met een gemiddelde over de 10 kernen van 5,3 N/mm², wat dus voldeed aan de eisen.
•
Proefvak te Bettincourt (België) in 1995 [65]
Het mengsel werd bereid met 85 %-m freesasfalt 0/40 en 15 %-m brekerzand en als
bindmiddel 4 %-m (= 80 kg/m³) hoogovencement.
Met een druksterkte op uit het werk genomen boorkernen van gemiddeld 8,4 MPa na 91dagen
voldoet het werk aan de eisen.
•
Werf E42 (vak Jemappe – Saint-Ghislain) in 1998 [66]
Dit voorbeeld bespreekt het gebruik van freesasfalt als granulaat voor de cementgebonden
fundering voor de autoweg E 42 (vak Jemappe – Saint-Ghislain). Deze autoweg werd
verbreed van 2 rijstroken naar 3, en het freesafalt komende van de opbraak van de
oorspronkelijke rechterrijstrook werd aangewend voor de constructie van de verbreding van
de fundering.
In de voorstudie werden verschillende mengverhoudingen van asfaltpuin en zand getest. Een
mengsel bestaat uit 75 % freesasfaltpuin + 25 % zand + 6 % (=125 kg/m³) cement bereikt als
optimum in de versterkte-Proctor-proef bij een watergehalte van 6,0 % een waarde voor de
droge volumieke massa van 2,094 ton/m³ en een draagvermogen van ongeveer 62 % CBR.
De uitvoering gebeurde via de mengtechniek van mix-in-place; daarom was ook gekozen voor
een hogere cementdosis dan wat gebruikelijk is voor een in een mengcentrale bereid mengsel
voor cementgebonden steenslagfundering, ter compensatie van eventueel minder homogene
menging ter plaatse.
De verdichtingsgraad bedraagt gemiddeld ongeveer 98,9 % (van het Proctor-optimum).
De druksterkte na 28 dagen bereikt een gemiddelde waarde van 7,3 MPa, met een standaardafwijking van 1,5 MPa; na 91 dagen loopt de drukweerstand op tot gemiddeld 9,4 MPa, met
een standaardafwijking van 1,5 MPa.
De volgende dag werden op de gerealiseerde stukken fundering plaatproeven ter bepaling van
het draagvermogen uitgevoerd. De resultaten hiervan zijn bevredigend (boven de lijn OD, dit
betekent > 110 MPa).
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
27/76
Sterrebeek, 27 april 2004
Andere technieken: binding met bitumenemulsie of schuimbitumen.
Behalve een stabilisatie met cement - dat wereldwijd het meest gebruikte bindmiddel is –
komen ook andere technieken in aanmerking voor de (al of niet koude) recycling van APG tot
een gebonden funderingslaag voor wegen.
De volgende technieken worden gebruikt :
- binding met bitumenemulsie,
- binding met bitumenemulsie + cement,
- binding met schuimbitumen.
Met deze technieken is er nog geen ervaring in België.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
28/76
Sterrebeek, 27 april 2004
5 Puinzeefzand en puinbrekerzand
5.1 Karakterisering van het materiaal
Puinzeefzand en puinbrekerzand zijn beiden fijne fracties van het bouw- en sloopafval (BSA);
ze verschillen van elkaar door het soort behandeling die ze ondergaan. Verder kan ook nog
een onderscheid gemaakt worden tussen deze zanden die afkomstig zijn van een sorteerinrichting respectievelijk een breekinrichting voor BSA. Enkel deze laatste soort wordt hier
verder besproken.
Puinzeefzand ontstaat wanneer bouw- en sloopafval een eerste zeefgang ondergaat alvorens
het (grovere) materiaal in de breker wordt geleid.
Puinbrekerzand is de fijne fractie die ontstaat door het breken zelf van grof bouw- en
slooppuin. Het puinbrekerzand wordt niet steeds afgescheiden van de grovere fracties
puingranulaat bekomen bij het breken van puin. In die gevallen wordt het zand dan
geïncorporeerd in een continue fractie 0/D puingranulaat.
In het SB250 wordt puinzeefzand als volgt gedefiniëerd: (paragraaf III.5.2.3.) “verkregen bij
het afzeven van puin voorafgaand aan het breken tot gebroken betonpuin, gebroken
metselwerk- en betonpuinmengsel of gebroken metselwerkpuin”.
Voor puinbrekerzand is de definitie als volgt: (III.5.2.4) “is afkomstig van het breken en zeven
van puin voor het verkrijgen van gebroken betonpuin, niet-teerhoudend gebroken asfaltpuin,
gebroken metselwerk- en betonpuinmengsel of gebroken metselwerkpuin, dat voldoet aan de
norm NBN B11 011” (de Belgische norm voor bouwzand).
Opmerking: in de omschrijving van puinzeefzand is de fractie die afgezeefd wordt voorafgaand aan het breken tot (niet-teerhoudend) gebroken asfaltpuin niet vermeld, in tegenstelling
tot wat onder het punt puinbrekerzand wordt vermeld, omdat men ervan uitgaat dat dit
afzeven in de praktijk niet gebeurt. Dit is niet steeds correct, ook voor breken van asfaltpuin
tot asfaltpuingranulaat helpt de voorafzeving om het rendement van de breker te vergroten.
De korrelverdeling van bouw- en sloopafvalzanden is afhankelijk van de zeven die in de
bouw- en sloopafvalbewerkingsinrichting worden gebruikt en van de samenstelling van het
aangevoerde materiaal. Over het algemeen is het puinzeefzand grover dan natuurlijk zand.
Vaak wordt het puin afgezeefd op een zeef met maaswijdte 10 mm of zelfs wijder, omdat dit
een hoog rendement van het zeven toelaat en moet vermijden dat door het samenklitten van de
natte gronddeeltjes de zeefopeningen dichtslibben. Dit is veel grover dan normaal onder een
zand verstaan wordt (korrelgrootte 0,063 à 2 mm).
Voor de korrelverdeling van het puinbrekerzand is verder van belang of de inrichting al dan
niet gebruik maakt van een wasinstallatie.
Omdat het afzeven van dit puinbrekerzand minder gevoelig is aan dichtslibben van de zeef
kan een kleinere korrelafmeting worden aangehouden, bijvoorbeeld 0/4 mm.
5.1.1. Puinzeefzand (van puinbreekinstallaties).
Puinzeefzand is een fijnkorrelig, hoofdzakelijk natuurlijk materiaal. Bij het laden van puin op
de sloopwerf wordt vaak een aanzienlijke hoeveelheid natuurlijk bodemmateriaal (grond)
mee opgepakt dat zo samen met de steenfractie bij de bewerkingsinstallatie terechtkomt. Het
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
29/76
Sterrebeek, 27 april 2004
betreft dan natuurlijk zand, maar ook klei, veen en allerlei denkbare mengsels, afhankelijk van
de bodemgesteldheid ter plaatse van het sloopobject.
Ten gevolge van het slopen, laden en transporteren worden van het bouw- en sloopafval
schilfers en brokjes afgeslagen. Zowel het natuurlijke bodemmateriaal als de schilfers en
brokjes uit het bouw- en sloopafval worden afgezeefd voordat het breken van het puin
plaatsvindt. In het algemeen vindt de afzeving droog plaats (“droog” zeefzand), in enkele
gevallen echter met behulp van water (“nat” zeefzand).
Het verschil in samenstelling en zuiverheid heeft consequenties op de toepassingdomeinen
van de twee soorten puinzanden. Voor een gebruik in ophogingen en aanvullingen is de
aanwezigheid van een gedeelte korrels met afmetingen in de grindfractie (> 2 mm) geen enkel
probleem, maar dit is niet meer zo evident voor andere toepassingen van bouwzand.
Gegevens over de civieltechnische materiaalparameters van puinzeefzand worden gegeven in
de publicatie van het CROW uit 1994 [80]. De resultaten van een eerste verkennend
onderzoek zijn als volgt samen te vatten:
•
•
•
•
•
Er is een grote spreiding in de resultaten, vooral wat betreft de korrelverdeling, die
kan worden verklaard door de (waarschijnlijk) grote verschillen in het aangevoerde
puin en door de verschillende productieprocessen bij de 15 bewerkingsinrichtingen.
Wat de granulometrie betreft, blijkt dat de gradering van zeefzand afwijkt van
natuurlijk zand; enerzijds doordat het meer grove delen bevat en anderzijds door het
hoge percentage fijne deeltjes. De mediane korreldiameter D50 bedraagt gemiddeld
voor de 15 onderzochte zanden 0,42 mm, met een standaarddeviatie van 0,18 mm; de
zeefrest op de zeef van 2 mm bedraagt gemiddeld 25 %-m ± 8 %-m; het gehalte fijne
deeltjes (doorval door zeef van 0,063 mm) bedraagt gemiddeld 10 %-m ± 4 %-m,
overeenkomend met een fijnheidsgetal van gemiddeld 2,7 ± 0,6.
De echte zandfractie (korrelgrootte tussen 63 µm en 2 mm) bedraagt dus gemiddeld
ongeveer 65 % van de totale massa.
In het geval dat een speciale techniek van afzeving wordt gebruikt, namelijk door
“natte afzeving”, is er niet meer het gevaar dat zeef verstopt raakt en kan fijner
worden afgezeefd. In dit onderzoek zijn ook enkele monsters afkomstig van
installaties die deze natte zeeftechniek toepasten.
De korrelverdeling van “nat” zeefzand komt dan wel overeen met een natuurlijk zand:
de zandfractie bedraagt 95,1 %-m, de fractie > 2 mm is slechts 2,2 %-m en het gehalte
fijne deeltjes (< 63 µm) is beperkt tot 2,7 %-m; het fijnheidsgetal van deze groep
bedraagt gemiddeld 1,38 en de D50-diameter bedraagt gemiddeld 210 µm. Het gehalte
aan vrije kalk is vergelijkbaar met de groep van “droog” zeefzand, maar het
gloeiverlies is met een gemiddelde waarde van 1,7 %-m minder dan de helft van dit
van de groep “droog” zeefzand [83].
Het gehalte aan vrije kalk, uitgedrukt als calciumoxide, bedraagt gemiddeld 0,26 ±
0,07 %-m.
Het gloeiverlies (als maat voor het gehalte aan organische bestanddelen, gecorrigeerd
voor CaCO3 en CaSO4) bedraagt gemiddeld 4,0 ± 1,2 %-m; dit is een hoge waarde.
Dit verkennend onderzoek werd verder gezet met een uitgebreid onderzoek op drie
geselecteerde monsters puinzeefzand, namelijk :
1° een zand met veel fijne delen (22 % van de massa zand is kleiner dan 63 µm),
2° een gemiddeld zand, en
3° een zand met veel grove delen (40 % van de massa > 2 mm).
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
30/76
Sterrebeek, 27 april 2004
De onderzoeksresultaten werden als volgt samengevat [80] in conclusies :
•
•
“Brekerzeefzand voldoet in het algemeen aan de toenmalige Nederlandse criteria voor
“zand in aanvulling en ophoging” (geformuleerd in de Standaard 1990); slechts in een
enkel geval zal het materiaal niet voldoen in verband met een te hoog gehalte aan
deeltjes < 2 µm (dit gehalte is overigens in dit onderzoek niet getest).”
“Brekerzeefzand voldoet in het algemeen niet aan de criteria die zijn gesteld in de
Standaard 1990 aan “zand in zandbed”. Vooral het gehalte aan deeltjes < 63 µm
(maximaal 15 %-m) en < 20 µm (maximaal 3 %-m) van de zandfractie is veelal te
hoog. Bovendien is het gloeiverlies van een deel van de onderzochte monsters hoger
dan toelaatbaar (maximaal 3 %-m).”
Verder merkt deze publicatie nog op ten aanzien van de eigenschappen van brekerzeefzand :
•
•
•
•
•
5.2.
“het draagvermogen is zelfs in nagenoeg verzadigde toestand in het algemeen redelijk
tot goed”; (de waarden voor CBR van het verzadigd materiaal is respectievelijk 9 %
CBR voor het fijnkorrelig brekerzeefzand, 25 % CBR voor het gemiddeld
brekerzeefzand en 37 % CBR voor het grofkorrelig brekerzeefzand; deze proef is
uitgevoerd op de fractie 0/4 mm); de CBR-waarde van dit zeefzand is, zeker in
vergelijking met natuurlijk zand, als goed te beschouwen; indien het materiaal een
hoog percentage fijne deeltjes bevat (circa 15 %), neemt de CBR-waarde sterk af;
“het materiaal kan niet als hydraulisch worden gekarakteriseerd”; (de CBR-waarde na
28 dagen is niet wezenlijk hoger dan de ogenblikkelijke CBR-waarde; een
hydrauliciteit zou zich eventueel hebben kunnen ontwikkelen door de werking van de
vrije kalk afkomstig van bepaalde fijne deeltjes aanwezig in het sloopmateriaal, zoals
stukjes cementmortel of beton; dit gehalte vrije kalk is evenwel beperkt tot gemiddeld
ongeveer 0,5 %-m);
“het materiaal vertoont weinig zwelling” (de zwel bedraagt 0,5 mm/96 uur voor het
grofkorrelig zand tot 1,2 mm/96uur voor het gemiddeld zand);
“de doorlatendheid is erg laag” (de permeabiliteitscoëfficiënt bedraagt < 0,01 m
/24 uur voor het fijnkorrelig brekerzeefzand, 0,04 m/24 uur voor het grofkorrelig
brekerzeefzand en 0,12 m/24uur voor het gemiddeld brekerzeefzand; ter vergelijking:
het SB250 eist voor een zand voor draineringen een doorlatendheid (bij 40 % holle
-5
ruimte) van ten minste 5 x 10 m/s, dit is > 4,3 m/24 uur);
“de vorstheffing is in het algemeen hoog”; (in verband met het hoog gehalte aan fijne
deeltjes in het brekerzeefzand mag worden verwacht dat het materiaal gevoelig is aan
ijslensvorming (vorstgevoeligheid); deze ijslensen kunnen resulteren in heffingen aan
het wegoppervlak en kunnen vorst-dooischade veroorzaken; de resultaten qua vorstheffing bedragen respectievelijk 9,6 mm/96 uur voor het gemiddeld brekerzeefzand,
12,1 mm/96 uur voor het grofkorrelig zand en tot 24 mm/96 uur voor het fijnkorrelig
brekerzeefzand).
Toepassing in niet-gebonden wegconstructies:
ophoging / aanvulling, onderfundering en steenslagfundering
Puinzeefzand en puinbrkerzand zijn in het SB250 beiden opgenomen als toegelaten materiaalsoort voor toepassing als ophogings- en aanvullingsmateriaal (paragraaf III.5.2.).
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
31/76
Sterrebeek, 27 april 2004
Puinbrekerzand mag bovendien ook als zand voor draineringen (III.6.2.1.), voor
onderfundering (III.6.2.2.), voor zandcement (III.6.2.4) en drainerende fundering van
zandcement (III.6.2.17), in schraal beton voor wegfunderingen (III.6.2.1.3.) en fundering van
gebouwen en kunstwerken (III.6.2.13) en tenslotte als vulmateriaal voor sommige types
steenslagfunderingen (III.6.2.12 en V.4.4.1.2.). De laatst genoemde type fundering moet
immers minimaal 25% natuurzand of kunstmatig zand bevatten. Op deze manier wordt deze
fractie ook door Copro gekeurd.
Puinbrekerzand afkomstig van het breken van betonpuin alleen is ook nog opgenomen in de
lijst van mogelijke zandsoorten voor toepassing als zand voor straatlagen van bestratingen
van betonstraatstenen en betontegels (III.6.2.14) en als zand voor voegvulling van
bestratingen (III.6.2.16.).
Voor puinzeefzand is dus enkel een toepassing in ophoging en aanvulling toegelaten. Hierbij
zien we in de praktijk problemen van afzet wegens de concurrentie met de grondoverschotten.
Puinzeefzand mag volgens de reglementering voor afvalstoffen (Vlarea) niet als bodem maar
wel als bouwstof gebuikt worden, mits natuurlijk aan de milieuvoorwaarden voldaan wordt.
5.2.1. Puinzeefzand in ophogingswerk.
Op basis van de karakterisatie van het materiaal zeefzand van een 15-tal puinbreekinstallaties
in Nederland concludeert het CROW [80] dat “brekerzeefzand voldoet aan de eisen die in de
Standaard 1990 zijn gesteld aan zand in aanvulling en ophoging” en “brekerzeefzand voldoet
in het algemeen niet aan de eisen die in de Standaard 1990 zijn gesteld aan zand in zandbed”.
Hierbij merkt het CROW wel verder op dat deze eisen eigenlijk alleen van toepassing zijn
voor het materiaal zand (natuurlijk zand) en dat nader onderzoek nodig is naar de
geotechnische parameters (hoek van inwendige wrijving, samendrukking) om zeefzand toe te
passen binnen het kader van de gewenste mechanische en geohydrologische eigenschappen.
De Nederlandse terminologie “zandbed” verwijst naar een belastingspreidende laag, onderdeel van de ophoging en verhardingsconstructie, die zich bevindt boven de constructieve
ophoging en onder de fundering. Bij vergelijking met de praktijk van wegenontwerp in België
zouden we het “zandbed” kunnen vergelijken met onze “onderfundering van zand”.
De civieltechnische producteisen voor zeefzand als zand in aanvulling en ophogingen zijn
volgens de beoordelingsrichtlijn BRL 9307 [81, 8] als volgt :
•
•
•
Korrelverdeling: gehalte deeltjes > 16 mm:
gehalte deeltjes > 2 mm:
gehalte deeltjes kleiner dan 0,063 mm
gehalte deeltjes kleiner dan 0,002 mm
Gehalte aan lichte bestanddelen (< 1000 kg/m³) :
Gloeiverlies (500 °C): ≤ 5 %-m.
≤ 1 %-m;
≤ 30 %-m;
≤ 25 %-m;
≤ 10 %-m.
≤ 10 % (V/V)
Deze eisen gelden voor toepassing in een constructieve ophoging, dit is een ophoging die
geacht wordt duurzaam nuttige belastingen te kunnen weerstaan zonder overmatige
vervormingen. Voor toepassing in andere ophogingen, waar geen nuttige belasting anders
dan het eigengewicht bestaat, gelden minder strenge eisen.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
32/76
Sterrebeek, 27 april 2004
De civieltechnische producteisen voor zeefzand als zand in zandbed zijn volgens de
beoordelingsrichtlijn BRL 9307 [81, 8] als volgt :
•
•
Korrelverdeling (gemeten op de fractie < 2 mm): gehalte deeltjes < 63 µm ≤ 15 %-m;
indien 10 à 15 %-m door de zeef van 63 µm valt, mag het
gehalte deeltjes kleiner dan 0,020 mm maximaal 3 %-m zijn;
Gloeiverlies (4 uur bij 500 °C) : ≤ 3 %-m.
5.3 Toepassing in cementgebonden mengsels voor zandcementfundering en schraalbetonfundering
5.3.1 Puinzeefzand.
Puinzeefzand is in het SB 250 niet opgenomen bij de lijst van potentiële materialen voor
toepassing als zand voor onderfundering, noch als zand in steenslagfundering of een andere
toepassing.
Met de toepassing van zeefzand in cementgebonden mengsels zoals zeefzandcement is in de
praktijk slechts op beperkte schaal ervaring opgedaan; de resultaten zijn overwegend als
positief beoordeeld [80].
De druksterkte-ontwikkeling voldeed daarbij (meestal) aan het gestelde criterium (druksterkte
≥ 5,0 MPa na 28 dagen verharden). Bij de geschiktheidsproef (met 10 % cement) werden na
7 dagen druksterkten van 4 MPa bereikt. In het algemeen moet een hoger cementgehalte
worden toegepast dan voor zandcement met natuurlijk zand [82]. Voor zandcement is
meestal 5 à 8 % cement nodig; voor brekerzeefzand is dit 9 à 11 %.
Uit een aantal onderzoeken zijn de volgende gegevens afgeleid :
•
•
Mengsels met een cementdosering van 8 % cement:
o druksterkte ± standaardafwijking = 3,3 ± 0,3 MPa na 7 dagen verharden;
o druksterkte ± standaardafwijking = 4,5 ± 0,1 MPa na 28 dagen verharding;
o verhouding druksterkte na 28 dagen t.o.v. na 7 dagen = 140 %
Mengsels met een cementdosering van 11 % cement:
o druksterkte ± standaardafwijking = 4,9 ± 0,2 MPa na 7 dagen verharden;
o druksterkte ± standaardafwijking = 7,1 ± 0,9 MPa na 28 dagen verharding;
o verhouding druksterkte na 28 dagen t.o.v. na 7 dagen = 150 %.
Bij zeefzandcement lijkt de druksterkte-ontwikkeling wat langzamer te gaan (normaal is een
waarde voor de druksterkte na 28 dagen verharding ongeveer 170 % t.o.v. de waarde na 7
dagen). De aanwezigheid van organische verontreinigingen kan hieraan debet zijn.
Sorteerzeefzand lijkt niet zonder meer als vervanger van zand in zandcement te kunnen
dienen; uit een onderzoek van CROW [80] bleek geen enkel van de 6 monsters te voldoen aan
de geschiktheidsproef voor zandcement (hierbij moet een mengsel van dat zand met 10 %
water en 11 % cement na 7 dagen verharding een druksterkte hebben bereikt van minstens
2,0 MPa). Dit falen van zandcement op basis van sorteerzeefzand kon in dit onderzoek niet
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
33/76
Sterrebeek, 27 april 2004
voorspeld worden op basis van de aanwezigheid van schadelijke bestanddelen getest via de
fulvozuuproef.
5.3.2 Puinbrekerzand.
Puinbrekerzand is in het SB250 opgenomen bij de lijst van potentiële materialen voor
toepassing als zand voor deze types wegfundering.
Om verwerkt te kunnen worden in cementgebonden mengsels mogen in het puinzand geen
schadelijke bestanddelen (organische stoffen) aanwezig zijn, die anders de binding met
cement verstoren. In vergelijking met natuurzand is soms een hoger gehalte cement
noodzakelijk om de vereiste druksterkte te bereiken.
Bij de productie van zandcement met puinzand heeft menging in een centrale (mixed-in-plant)
de voorkeur boven het mengen in situ (mixed-in-place), omdat in het eerste geval vermenging
met de ondergrond wordt voorkomen.
Bij toepassing van puinbrekerzand in schraalbeton moet rekening gehouden worden met een
grotere waterbehoefte van dit hoekig materiaal [82].
5.4 Toepassing van puinbrekerzand in beton
In Nederland wordt een grovere korrelverdeling gebruikt voor bouwzand, 0/4 mm tegenover
0/2 mm in België. In zulks geval is de korrelverdeling van puinbrekerzand (granulaat 0/4)
vergelijkbaar met die van betonzand en komt het puinbrekerzand in aanmerking om gebruikt
te worden als vervanger van natuurlijk zand in betonmengsels, indien het zand voldoet aan de
andere eisen zoals beschreven in NEN 5905 (“toeslagstoffen voor beton”). Deze eisen
houden in dat het materiaal in de puinbewerkingsinrichting moet zijn gewassen en dat het
voldoende materiaal bevat dat afkomstig is van gebroken beton.
In Vlaanderen worden deze voorzorgen van zandwassing zo goed als niet in de praktijk
gebracht en is een gebruik in betonmengsels dan ook niet toegelaten.
Bij verwerking van puinbrekerzand in beton doen zich dezelfde problemen voor als bij
gebruik van grovere granulaten (betonpuingranulaat, mengpuingranulaat) in beton, alleen nog
een beetje erger gezien de heterogene samenstelling en eigenschappen van het zand (waterabsorptie, porositeit,…). Zie daarom ook de hoger beschreven hoofdstukken.
Naarmate een hoger percentage natuurlijk zand wordt vervangen door puinbrekerzand, nemen
de sterkte-eigenschappen van het beton af en neemt de krimp toe.
Voor een goede verwerking wordt aanbevolen dat het percentage puinbrekerzand niet hoger is
dan 50 % van de totale zandfractie. De verwerkbaarheid van beton met puinbrekerzand kan
zonodig worden verbeterd door een aandeel rivierzand aan het puinbrekerzand toe te voegen
en/of een plastificerende hulpstof toe te passen.
Levering van puinbrekerzand met een exact omschreven water-cementfactor is nauwelijks
mogelijk; de oorzaak hiervan is de variabele absorptie van water door puinbrekerzand [82].
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
34/76
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
Sterrebeek, 27 april 2004
6 Conclusies en aanbevelingen voor een eventuele
aanpassing van de standaardbestekken
De tabellen hieronder geven een overzicht van de toepassingen waarvoor in het
Standaardbestek SB250 de verschillende puingranulaten zijn vermeld in de lijst van toegelaten
soorten steenslag (tabel X1) en zand (tabel X2).
Ophoging en aanvulling
Onderfundering
+
+
Mengpuin
+
+
Steenslagfundering met continue
korrelverdeling, ongebonden
Steenslagfundering met continue
korrelverdeling, cementgebonden
+
+
N
+
N
N
+
N
+
N
N
N
N
+
(mits toevoeging
van min. 15 % zand
en evt. steenslag)
N
N
N
N
N
+ (max. 40 %)
Toepassing
Betonpuin
Schraalbetonfundering
Cementbeton voor wegverhardingen
en lijnvormige elementen
Bitumineuze mengsels
Metselwerkpuin
+
+
Niet-teerhoudend
asfaltpuin
+
+
(max. 30 %)
Tabel X1: Overzicht toepassingen puingranulaten (steenslagfractie) volgens SB250 versie 2.0
+ = opgenomen in Standaardbestek 250
N = niet opgenomen in Standaardbestek 250
Toepassing
Puinzeefzand
+
N
N
N
Puinbrekerzand
van betonpuin
+
+
+
+
Alle puinbrekerzand
+
+
+
+
Ophoging en aanvulling
Zand voor draineringen
Zand voor onderfunderingen
Zand voor schraalbeton voor wegfundering,
voor fundering van gebouwen en kunstwerken
Zand voor zandcement
+
+
N
Zand voor cementbeton voor wegenwerken,
N
N
N
voor gebouwen en kunstwerken
Zand voor bitumineuze mengsels
N
N
N
Zand als vulmateriaal in steenslagfunderingen
+
+
N
Zand voor straatlaag van bestratingen van
+
N
N
betonstraatstenen en betontegels
Zand voor voegvulling van bestratingen
+
N
N
Zand voor drainerende fundering zandcement
+
+
N
Tabel X2 : Overzicht toepassingen puingranulaten (zandfractie) volgens SB250 versie 2.0
+ = opgenomen in Standaardbestek 250
N = niet opgenomen in Standaardbestek 250
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
35/76
Sterrebeek, 27 april 2004
Op basis van de bovenvermelde bevindingen uit onderzoek en praktijk met puingranulaten in
de wegenbouw kunnen de volgende conclusies worden gemaakt.
Betonpuingranulaat is van alle puingranulaten het best gekend en meest geapprecieerd voor
zijn vele hoogwaardige toepassingsmogelijkheden.
Bij toepassing in onderfunderingen en niet-gebonden mengsels voor steenslagfundering is het
zeer geschikt, mede dankzij de residuale hydrauliciteit van het oude cement waardoor toch
een lichte binding optreedt en de elasticiteitsmodulus toeneemt in functie van de tijd na
aanleg.
Hierbij moet er aandacht aan geschonken worden dat het gehalte fijne deeltjes beperkt blijft,
omdat vooral deze fractie een hogere waterabsorptie bezit waardoor voor een gemakkelijkere
verdichting een hoger watergehalte zou nodig zijn, wat zo zou leiden tot een lagere
verdichtingsgraad van de (funderings)laag.
Het betonpuingranulaat presteert ook goed in een cementgebonden mengsel voor steenslagfundering of fundering van schraal beton. Bij de mengselbereiding moet rekening gehouden
worden met de hogere waterabsorptie van het betonpuingranulaat, wat nog sterker wordt
gevoeld als ook de zandfractie (betonpuinbrekerzand) wordt gebruikt. Een hoger watergebruik leidt tot een grotere krimp van het cementgebonden mengsel, wat het aanbrengen van
krimpvoegen in de funderingslaag noodzakelijk maakt. Een afwezigheid van de fractie
betonpuinbrekerzand en de vervanging door een rond natuurzand maakt deze mengsels
duidelijk beter verwerkbaar.
Betonpuingranulaat is in België nog niet toegelaten als steensoort voor toepassing in
cementbeton voor wegverhardingen. Voor de toepassing in wegverhardingen wordt in de
typebestekken nog geëist dat de intrinsieke kenmerken van mechanische sterkte van de
steensoort (statische druksterkte, weerstand tegen verbrijzeling LA en weerstand tegen
afslijting MDW) behoren tot de categorie A of B volgens de indeling van het PTV 400 (of
PTV 406 voor puingranulaten). In de praktijk blijkt betonpuingranulaat hier bijna steeds niet
aan te kunnen voldoen, met proefresultaten die meestal overeenkomen met een categorie C of
minder.
De beperkte ervaringen die worden opgedaan met het gebruik in beton wijzen op een
mogelijkheid bij lichtbelaste wegen zoals vrijliggende fietspaden, tenminste toch in een
beperkt vervangingspercentage tot ongeveer 50 %. Omwille van de hogere waterabsorptie en
een moeilijkere verwerkbaarheid is een hoger watergehalte nodig. Dit resulteert in een lagere
druksterkte bij een gelijkblijvend cementgehalte. Gegevens over prestaties op lange termijn
zoals weerstand tegen vorst-dooi en dooizouten zijn nog schaars.
Een andere denkpiste voor het gebruik van betonpuingranulaat in beton verhardingen voorziet
een tweelagige structuur van het betonwegdek, en het gebruik van betonpuingranulaat beperkt
tot de onderlaag ervan, zodat een lagere weerstand tegen polijsting geen rol speelt.
Metselwerkpuingranulaat is een steensoort met een zwakke mechanische sterkte en hoge
waterabsorptie. Een klassering volgens de intrinsieke kenmerken (cf. PTV 400) resulteert
meestal in een categorie E of zelfs nog zwakker.
Een toepassing in de onderfundering van licht tot middelmatig belaste wegen is mogelijk.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
36/76
Sterrebeek, 27 april 2004
Inspelend op de bijzondere kenmerken zoals de kleur of de hoge waterabsorptiecapaciteit zijn
bepaalde nichetoepassingen mogelijk voor zuiver metselwerkpuin, zoals zand voor tennisvelden of granulaat voor groendaken of tussen grastegels of voor de opvulling van bermen.
Een toepassing in betonmengsels zal slechts kunnen voor een beperkt vervangingspercentage
en voor niet-structureel beton.
In de praktijk van de inrichtingen voor recyclage van bouw- en slooppuin blijkt ook weinig
zuiver metselwerkpuin te vinden, vermits het granulaat door de aanwezigheid van meer dan
20 % materiaal anders dan zuiver baksteenpuin in de categorie mengpuin terechtkomt.
Mengpuingranulaat (bestaande uit zowel gebroken betonpuin als gebroken metselwerkpuin)
leunt door de aanwezigheid van betonpuingranulaat in zijn samenstelling dicht aan bij de
kenmerken van betonpuingranulaat zelf. Zo kan bij toepassing in een niet-gebonden mengsel
voor steenslagfundering de residuale hydrauliciteit van het oude cement leiden tot een lichte
binding en daardoor lagere doorbuiging van de funderingslaag.
De fractie metselwerkpuin in zijn samenstelling verzwakt, zoals hoger vermeld, de intrinsieke
kenmerken zoals mechanische sterkte (LA, MDW, statische druksterkte). Daarom is het best
dat de voorschriften van het standaardbestek SB250 zouden aangepast worden in de richting
van de bepalingen van het document PTV 406, meer bepaald met een aandeel van gebroken
beton van minstens 40 % in plaats van 20 % nu. De eis voor het aandeel van gebroken
metselwerkpuin van minstens 40 % zou dan eventueel kunnen verlaagd worden tot minstens
30 % of zelfs tot minstens 10 %, zoals nu het geval is in het document PTV 406.
Uit de proefervaringen blijkt dat betonpuingranulaten eerder tot categorie D of E behoren,
soms tot categorie C, terwijl mengpuin en vooral metselwerkpuin veeleer overeenstemmen
met categorie E en meestal zelfs categorie F.
Op basis van deze resultaten zou men kunnen besluiten dat de puingranulaten vanwege hun
mechanische sterkte voor heel wat toepassingen, waaronder betontoepassingen, zouden
worden uitgesloten. Uit de praktijkervaringen en onderzoeken blijkt echter dat ook met deze
(intrinsiek zwakkere) puingranulaten mits de nodige aandacht voor kwaliteitscontrole van
materialen en hun verwerking toch goede betonmengsels ontwikkeld kunnen worden.
Toepassing van mengpuingranulaat in betonmengsels voor toepassing als verharding van
lichtbelaste wegen zoals vrijliggende fietspaden kent, zelfs met redelijk hoge vervangingspercentages tot 60 % of meer, goede resultaten, hoewel het bereiken van hoge betonsterktes
niet realistisch is.
Asfaltpuingranulaat is anders dan de hoger besproken puingranulaten, wegens de aanwezigheid in zijn samenstelling van een oud bindmiddel met visco-elastisch gedrag.
Naast een hoogwaardige recycling in kringloopasfalt is ook een gebruik in cementgebonden
mengsels voor steenslagfundering mogelijk. Hiervoor is een beperkte toevoeging van
ongeveer 15 % zand nodig voor verbetering van de korrelverdeling en verdichtbaarheid.
Puinbrekerzand is een geschikte zandsoort voor toepassing in zandcementmengsels (voor
wegfundering) en als vulmateriaal voor mengsels van puingranulaten voor gebruik in
steenslagfundering of in schraal beton.
Puinzeefzand is geschikt als ophogings- en aanvullingsmateriaal. Voor een toepassing in een
cementgebonden mengsel als zandcement moet de aanwezigheid van organische stoffen of
fijne gronddeeltjes verder beperkt worden dan wat met de huidige praktijk wordt gerealiseerd.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
37/76
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Sterrebeek, 27 april 2004
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
38/76
Sterrebeek, 27 april 2004
Op basis van de hogerbeschreven ervaringen en prestaties in de praktijk kunnen de
toepassingsmogelijkheden van puinsteenslag samengevat worden als voorgesteld in tabel Z.
Toepassing
Ophoging en aanvulling
Onderfundering
Steenslagfundering met continue
korrelverdeling, ongebonden
Betonpuin
+
+
Mengpuin
+
+
Metselwerkpuin
+
+
+
+
-
Niet-teerhoudend
asfaltpuin
+
+ (max. 30 %)
+/Steenslagfundering met continue
+ (mits toevoeging
korrelverdeling, cementgebonden
+
+
van min. 15 % zand
en evt. steenslag)
Schraalbetonfundering
+
+
-/+
-/+
Cementbeton voor wegverhardingen,
voor lijnvormige elementen
+/-/+
-/+
Bitumineuze mengsels
+ (max. 40 %)
Tabel Z : Overzicht mogelijkheden tot uitbreiding van de toepassingen van puinsteenslag
in het typebestek, gebaseerd op de vermelde ervaringen in de praktijk.
+ = voldoende ervaring
+/- = kan gebruikt worden maar opname in het Standaardbestek vereist nog bijkomende ervaring
-/+ = bijkomend onderzoek en proefwerven zijn noodzakelijk
- = geen of te weinig positieve ervaringen bekend
Voor wat betreft de zandfractie, puinbrekerzand respectievelijk puinzeefzand, zijn er op dit
moment nog te weinig gerapporteerde gegevens beschikbaar om een uitbreiding van de
bestaande toepassingsmogelijkheden in het Standaardbestek (gebruik in ophoging en
aanvulling, als zand voor draineringen, voor onderfunderingen, voor schraalbetonfundering,
als vulmateriaal in steenslagfunderingen, als zand voor zandcement, en bijkomend voor
puinbrekerzand van betonpuin ook nog toepassing als zand voor straatlaag en voegvulling van
bestratingen) te bepleiten.
LDB/ndv
27/04/2004
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
39/76
Sterrebeek, 27 april 2004
7. Bijlagen en literatuurlijst
Algemene literatuurlijst
[1] Standaardbestek 250 voor de Wegenbouw, Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap,
departement Leefmilieu en Infrastructuur, versie 2.0, Brussel, juli 2000.
[2] Cahier des charges type pour la Région Wallonne, RW 99, Ministère de l’Equipement et
des Transports, Liège, 1999.
[3] Standaarbestek 2000 voor wegen in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest, Ministerie van
het Brussels Hoofdstedelijk Geest, Brussel, 2000.
[4] Vlaams reglement inzake afvalvoorkoming en –beheer (VLAREA), Belgisch Staatsblad,
16 april 1998.
[5] “Gerecycleerde bouw- en slooppuingranulaten”, Technische Voorschriften PTV 406,
Nationaal Centrum voor het Wetenschappelijk en Technisch Onderzoek der
Cementnijverheid (OCCN), Brussel, juni 2001.
[6] “Gids voor het beheer van bouw- en sloopafval”, Brussels Instituut voor Milieubeheer,
Brussel, 1995 en update 1999.
[7] “Horizon 2010. Plan wallon des déchets.” Office wallon de déchets, Liège, 1997.
[8] Standaard RAW Bepalingen 2000, Stichting Centrum voor Regelgeving en Onderzoek in
de Grond-, Water- en Wegenbouw en de Verkeerstechniek (CROW), Ede, 2000.
[9] Handleiding Wegenbouw – Ontwerp verhardingen, Rijkswaterstaat, Dienst Weg- en
Waterbouwkunde, Delft, 4e editie, december 1998.
[10] “Secundaire bouwstoffen voor de wegenbouw”, CROW-publicatie 143, Stichting
Centrum voor Regelgeving en Onderzoek in de Grond-, Water- en Wegenbouw en de
Verkeerstechniek, Ede, november 1999.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
40/76
Sterrebeek, 27 april 2004
Bijlage 1 - Referenties betonpuingranulaat
[11] Gorlé, D., Saeys, L., “Gebroken betonpuingranulaat als materiaal voor niet-gebonden
wegfunderingen”, OCW-rapport 34/91, Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw,
Brussel, 1991.
In dit onderzoeksrapport worden de eigenschappen van betonpuin en zijn prestaties bij
gebruik in niet-gebonden wegfunderingen beschreven. De conclusies zijn als volgt:
•
De dichtheid (droge volumieke massa) van de steenslagfundering op basis van
betonpuingranulaat, zoals in situ gemeten in de proefvakken, is lager dan de waarden
die klassiek voor een steenslagfundering op basis van natuursteenslag wordt gemeten.
Dit is zo wegens de lagere volumieke massa van het betonpuin. De verdichtingsgraad
(c = ρd / ρ’d) van de funderingslaag met betonpuingranulaat is evenwel van dezelfde
orde.
Een studie over 8 proefvakken levert de volgende gemiddelde waarden voor de droge
volumieke massa op:
- voor niet-gebonden funderingen met betonpuingranulaat: ρd = 2,02 + 0,32 ton/m³
(betrouwbaarheidsinterval van alle meetresultaten: + 95 %),
- voor funderingen met gewone steenslag: ρd = 2,21 + 0,14 ton/m³.
Deze waarden stemmen overeen met een relatief hoge verdichtingsgraad gezien de lagere
absolute volumieke massa van het materiaal.
•
De residuale hydrauliciteit van het betonpuingranulaat – tengevolge de nog niet
volledig uitgewerkte bindingskracht van het gebruikte cement – kan nog voor enige,
zij het geringe, binding zorgen. Zo kan de elasticiteitsmodulus van het betonpuingranulaat, die oorspronkelijk zeer laag is, aanzienlijk worden verbeterd en zelfs deze
van natuursteenslag ruim overtreffen. Deze verbeterde elasticiteitsmodulus werd
echter enkel vastgesteld bij betonpuingranulaat dat niet met zand werd vermengd en
relatief snel (maximum enkele dagen) na het breken werd aangebracht.
•
Uit de evaluatie aan de hand van de samendrukkingsmodulus van de plaatbelastingsproef is gebleken dat het draagvermogen van de funderingen voornamelijk
wordt beïnvloed door het draagvermogen van de onderlagen en de dikte van de
fundering. Het kwaliteitsverschil tussen betonpuingranulaat en natuursteenslag speelt
slechts een geringe rol.
•
Het watergehalte heeft een duidelijke invloed op de verdichtingsgraad: een hoger
watergehalte leidt gemiddeld tot een lagere verdichtingsgraad en de lijn van de
isoverzadigingsgraad verloopt ongeveer parallel. Dat is niet het geval voor natuursteenslagfunderingen. Daar is het watergehalte lager en schommelt het binnen een
scala van waarden die de verdichtingsgraad weinig beïnvloeden. Het lagere watergehalte van natuursteenslagfunderingen kan in verband worden gebracht met het
gehalte aan fijne deeltjes (< 0,08 mm), dat meestal lager is. Bij betonpuingranulaat is
dit gehalte soms te hoog en bijgevolg houdt dit materiaal gemakkelijker water vast.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
41/76
Sterrebeek, 27 april 2004
[12]
Europees onderzoeksproject omtrent alternatieve materialen in wegenbouw,
“Alternative materials in road construction”, acroniem „ALT-MAT”, final report, januari
2001, beschikbaar op website www.trl.co.uk/ALTMAT.
Een weg die eertijds met betonpuin als ongebonden funderingslaag werd aangelegd, werd in
het kader van dit onderzoeksproject na 8 jaar nog eens gekeurd.
Het gaat om een lokale weg met lichte verkeersbelasting in Skibet Vejle, Jutland in het westen
van Denemarken. De gemiddelde zomertemperatuur bedraagt er 16 °C, in de winter is de
gemiddelde temperatuur 0 °C met vele cycli van vorst en dooi.
De opbouw van de weg is als volgt: zanderige ondergrond, onderfundering van zand (300 mm
dikte), steenslagfundering met betonpuingranulaat (200 mm dikte) en asfaltbeton als
verharding (70 mm dikte). In een referentievak is het betonpuingranulaat vervangen door
natuursteenslag.
De weg werd opengesteld voor het verkeer in oktober 1990. In de zomer van 1998 werd de
weg opnieuw gekeurd.
♦ Resultaten van de niet-destructieve mechanische proeven
Bij de keuring in 1998 werd een algemene keuring (algemeen functioneel gedrag) uitgevoerd
en werd het draagvermogen (toestand van de wegstructuur) gemeten.
Met een score van 0,70 op de “Danish Pavement Condition Index” mag het algemeen
functioneel gedrag als “goed” beschouwd worden (een waarde tussen 0 en 1,99 wordt
doorgaans als “goed” bestempeld).
Na meting met de valgewichtdeflectometer (FWD) werd ook de toestand en het
draagvermogen van de wegstructuur goed bevonden.
Juni 1991 1)
Mei 1998 2)
Betonpuingranulaat
320
540
Grind
200
215
Materiaal
Tabel: E-moduli niet-gebonden materiaal in MPa
1)
2)
Geschatte waarden, FWD
Berekende waarden (gemiddelde van drie)
De E-modulus van het betonpuingranulaat steeg van ongeveer 300 MPa bij de aanleg tot meer
dan 500 MPa op het moment van de tweede meting. Er is blijkbaar enige hydraulische
binding van het betonpuingranulaat opgetreden. Het is niet bekend in welke tijdspanne deze
binding zich heeft doorgezet. De E-modulus van het betonpuingranulaat is beduidend hoger
dan die van de referentiestroken die een klassieke onderlaag in grind kregen, waarvan
normaal een iets hogere waarde wordt verwacht (doorgaans ongeveer 300 MPa).
♦ Intrusieve in situ onderzoeken en mechanische proeven in het laboratorium
Uit de proefstrook met betonpuingranulaat en de referentiestrook met natuurgrind als
onderlaag werden monsters geboord voor mechanische en milieuproeven. Er werden tot 1
meter onder het wegoppervlak monsters uit elke laag (toplaag in asfalt, niet-gebonden
grindlaag, onderfunderingslaag en ondergrond) genomen. Elke set van monsters bestond uit
proefstukken uit elke 0,10 m dikke laag.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
42/76
Sterrebeek, 27 april 2004
Met een nucleair meettoestel werden bij twee verschillende onderlaagmaterialen op een diepte
van respectievelijk 10, 15 en 20 cm vier reeksen dichtheidsmetingen uitgevoerd. De
referentiedikte werd met de triltafel gemeten. Uit de proefresultaten blijkt dat het
betonpuingranulaat over de gehele laag goed verdicht is; het natuurlijk granulaat neemt toe
naar het onderste gedeelte van de laag.
Er werden verschillende mechanische proeven uitgevoerd op het onderlaagmateriaal van
betonpuingranulaat en natuurgrind. Uit de vergelijking van deze proefresultaten met
bestaande resultaten blijkt dat er geen significant verschil is.
♦ Conclusies
De keuring en beproeving van de acht jaar oude weg met betonpuingranulaat als onderlaag
vertoonde een goed functioneel gedrag. De toestand van de wegstructuur is zelfs beter dan
deze van de referentiestrook met natuurlijke granulaten. De E-modulus was van ongeveer
300 MPa tijdens de uitvoering naar meer dan 500 MPa bij de keuring geëvolueerd. In het
betonpuingranulaat was blijkbaar enige hydraulische binding opgetreden.
Er werden verschillende mechanische proeven uitgevoerd op het onderlaagmateriaal van
betonpuingranulaat en natuurgrind. Uit de vergelijking van deze proefresultaten met
bestaande resultaten blijkt dat er geen significant verschil is.
De milieuproeven toonden aan dat het totaal gehalte aan spoorelementen in het
betonpuingranulaat middelmatig was en lichtjes hoger dan de concentratie in natuurlijke
granulaten. De aanwezigheid van kalk in het beton leidt tot een hoog pH-gehalte. Het totale
gehalte aan organische stoffen is laag. Door de hoge pH-waarde van de oplossing wordt er
meer Cr en Pb uitgeloogd uit het betonpuingranulaat dan uit het vliegas en het referentiezand.
De uitloging van zout uit het betonpuingranulaat is laag.
Er werden proeven uitgevoerd op twee wegen:
§
§
De weg « Rd 109 » in het zuiden van Zweden, gebouwd in 1997, verkeersklasse 4
overeenkomstig ROAD 94, 9 m breed; een strook van ongeveer 80 m lang kreeg een
800 mm dikke onderfundering met betonpuingranulaat en een referentiestrook van
ongeveer 100 m lang kreeg een onderfundering in natuursteenslag.
Resultaten van de proef met de valgewichtdeflectormeter respectievelijk 3 maanden,
9 maanden en 2 jaar na de uitvoering: de E-modulus van de strook met betonpuingranulaat steeg over een periode van 3 maanden van 200 naar 600 MPa (d.i. een
stijging met 300 %). Bij de referentiestrook steeg deze modulus in dezelfde tijdspanne
van 200 naar ongeveer 250 MPa (d.i. een stijging met 25 %). De stijfheid van de
proefstrook neemt verder toe in de tijd (> 800 MPa na twee jaar), bij de
referentiestrook stabiliseert dit na enkele maanden op 300 MPa. Ook bij de keuring
op het oog werd in het betonpuingranulaat het samenkittingsfenomeen vastgesteld.
De weg « Rd 597 » in het noorden van Zweden, verkeersklasse 1 overeenkomstig
ROAD 94, een proefstrook van 100 m lang kreeg een 400 mm dikke onderfundering
in betonpuingranulaat en een referentiestrook (eveneens 100 m lang) kreeg een
onderfundering in natuursteenslag.
Resultaten van de proef met de valgewichtdeflectormeter: de stijfheid van de
betongranulaten in de onderfundering neemt toe met de tijd: E > 800 MPa na twee
jaar; voor de referentiestrook neemt de E-modulus slechts lichtjes toe : E = 300 MPa
na twee jaar.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
43/76
Sterrebeek, 27 april 2004
[15] De Bock, L., “Praktische toepassingen van puingranulaten in de wegenbouw”, KVIVWTCB-KHBO-studiedag “Puingranulaten”, Oostende, 23 juni 2003.
Demonstratieproject met gebruik van betonpuingranulaten als steenslag voor schraalbetonfundering; voor een nieuw weggedeelte van de Brusselse Ring (R0) te Zellik, in zomer 1999.
Resultaten van druksterkte (in MPa) van proefstukken bereid en bewaard in het laboratorium:
R’c na 7 dagen
R’c na 14 dagen
R’c na 28 dagen
Monster 1
6,8
9,6
11,5
Monster 2
6,6
9,5
11,3
Monster 3
6,9
9,8
11,6
Gemiddelde waarde
6,8
9,6
11,5
Er is geen referentiemengsel gemaakt met natuurlijke granulaten ter vergelijking. De gemeten
waarden stemmen overeen met wat men doorgaans van schraal beton mag verwachten.
Na de uitvoering van het werk werden 10 boorkernen uit de fundering genomen ter bepaling
van de druksterkte na minstens 90 dagen uit te voeren, met de volgende resultaten :
- minimale waarde = 9,1 N/mm²,
- maximale waarde = 21,4 N/mm²,
- gemiddelde waarde van de 10 boorkernen = 14,4 N/mm²,
- standaardafwijking = 4,0 N/mm².
Het schraal beton met betonpuingranulaat voldoet hiermee aan de eisen voor
schraalbetonfunderingen, namelijk een druksterkte na 90 dagen gemiddeld > 12 MPa en
individueel > 9 MPa.
[16] De Bock, L., “Praktische toepassingen van puingranulaten in de wegenbouw”, KVIVWTCB-KHBO-studiedag « Puingranulaten”, Oostende, 23 juni 2003.
Bij de heraanleg van de rotonde op de N274 in Engsbergen (Tessenderlo) werd voor de
gekleurde betonverharding van het fietspad betonpuingranulaat gebruikt.
Daarbij werden de natuurlijke kalksteengranulaten gedeeltelijk vervangen door betonpuingranulaat 7/20 (categorie D).
Er werden proefvakken aangelegd:
- een vak waar voor de betonverharding 20 % betonpuingranulaat in verhouding tot
de totale massa granulaten + zand (of 32 % in verhouding tot de massa van het
grove granulaat 2/20) werd gebruikt ;
- een ander vak waar voor de betonverharding 40% puingranulaat in verhouding tot
de totale massa granulaten + zand (of 64 % in verhouding tot de massa van het
grove granulaat 2/20) werd gebruikt.
De rest van het fietspad werd op een klassieke manier met kalksteengranulaat uitgevoerd. In
totaal werd 300 ton kringloopbeton en ongeveer 75 ton betonpuingranulaat gebruikt.
De belangrijkste karakteristieken inzake mechanische weerstanden van het betonpuingranulaat werden bepaald, zie onderstaande tabel.
Hieruit blijkt dat, wegens een geringe weerstand tegen afslijting volgens de Micro-Devalproef, het betonpuin volgens de voorschriften van het Technisch Voorschrift PTV 406
behoort tot de klasse D voor de intrinsieke kenmerken.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
44/76
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
Oorsprong
Sterrebeek, 27 april 2004
Betonpuin 7/20
Kalksteen 7/20
Uitgezeefd uit betonpuin UCP- groeve “Leffe”
0/40 met Copro-keuring (Dinant)
Statische druksterkte
(poefkaliber 16/20)
15,4 % verbrijzeling
klasse S3
PTV 406 → cat. C
Micro-Deval in water
slijtweerstand
26,4 % verbrijzeling
PTV 406→ cat. D
Niet gemeten
Los Angeles
schokweerstand
27,6 % verbrijzeling
PTV 406 → cat. C
Niet gemeten
Waterabsorptie
(op fractie 7,1/10mm)
4,3 %
< 10 % → OK
0,4 %
Abs. volumieke massa
2,455 g/cm³
Niet gemeten
16,2 % verbrijzeling
In de voorstudie in het laboratorium werden drie betonsamenstellingen getest: een referentiemengsel op basis van kalksteen, een partiëel-kringloopbeton met 20 % betonpuingranulaat en
één met 40 % betonpuingranulaat.
De aannemer heeft ervoor gezorgd dat alle mengsels dezelfde verwerkbaarheid, consistentie
en gehalte aan inerte materialen hadden. Aan het mengsel met puingranulaat moest hij meer
water toevoegen.
De eigenschappen van deze betonmengsels is weergegeven in onderstaande tabel.
Betonsamenstelling (in kg/m³)
Zand 0/4 + Zand 0/2
Kalksteen 2/7
Kalksteen 7/20
Betonpuingranulaat 7/20
CEM III/A 42,5 LA
Water
- reeds aanwezig in de
granulaten (3%)
- toe te voegen hoeveelheid
- totaal
Water/cementfactor
Toeslagstof (P 200N)
Rode kleurstof (Bayer Ferox
130)
Lucht
Zetmaat
Referentie- Mengsel met 20 % Mengsel met 40 %
mengsel
betonpuingranulaten betonpuingranulaten
700
700
700
220
220
220
950
575
200
375
750
360
360
360
56
56
56
120
176
0,49
0,8 l
12,5
127
183
0,51
0,8 l
12,5
135
191
0,53
0,8 l
12,5
4,0%
50 mm
4,4%
50 mm
5,0 %
50 mm
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
45/76
Sterrebeek, 27 april 2004
Na aanleg werden enkele proeven uitgevoerd op uit het werk ontnomen boorkernen. De
resultaten zijn voorgesteld in onderstaande tabel.
Droge volumieke massa (kg/m³)
R’c (N/mm2) (labo)
- 7 dagen
- 28 dagen
Waterabsorptie
R’c (boorkernen) na 91 dagen
(N/mm²)
Referentiemengsel
2 250
Mengsel met 20 %
betonpuingranulaat
2 237
Mengsel met 40 %
betonpuingranulaat
2 225
30,1
41,5
6,8-7,0
26,9
25,1
-
8,8
58,0
63,2
(gemiddelde
van 2 boorkernen:
57,4 – 69,1)
Bij de boorkernen na 90 dagen was de druksterkte R’c ongeveer 5 MPa lager voor het
kringloopbeton (40 %) dan voor het referentiemengsel. Het kringloopbeton voldoet aan de
eisen van het SB 250 voor beton met een luchtbelvormer en voor wegen van categorie III.
Vier jaar na de uitvoering vertoont het kringloopbeton nog steeds geen schade.
[17] Sommer, H., “Beton aus Altbeton und lärmarme Betonoberflächen auf Autobahnen in
Österreich, Strasse und Autobahn, 3/92, Wien, 1992.
Hierin worden de resultaten samengevat van het volgende onderzoekswerk: Sommer, H.,
“Wiederverwendung von Altbeton für neue Betonfahrbahndecken.3, Forschungsauftrag
Nr. 3.053 des Bundesministeriums für wirtschaftl. Angelegenheiten, Wien, 1991.
In de periode 1990-91 werden in verschillende streken in Oostenrijk in totaal 25 km
autosnelwegen aangelegd met een 2-lagige betonverharding, bestaande uit een onderlaag (21
of 22 cm dikte) in kringloopbeton met natuurzand en betonpuingranulaat (BPG) 4/32 en
daarbovenop direct aansluitend (nat-op-nat) een dunne toplaag (4 of 3 cm dikte) uitgewassen
fijnkorrelig wegenbeton (fluisterbeton) met natuurgranulaat met maximale korrelgrootte
8 mm.
Het aanbrengen van het kringloopbeton voor de onderlaag stelde geen problemen. De korrelgrootte 4/32 mm is het meest geschikt, omdat dan zo weinig mogelijk breekzand en zoveel
mogelijk grof granulaat aanwezig is. In een ander vak waar de korrelgrootte van het BPG
werd verruimd tot 3/45, bleek dat de fractie fijner granulaat een hogere cementdosis
benodigde en dat de grootste granulaten (32/45 mm) het intrillen van de betonwapeningsdeuvels bemoeilijken.
Betonpuingranulaat 4/32, afkomstig van de opbraak van een 50 jaar oude betonweg die met
een dunne laag asfalt was overlaagd en daardoor 4 % asfaltpuin bevat, werd gebruikt samen
met natuurzand 0/4 in een nieuw betonmengsel voor de onderlaag van wegverhardingsbeton.
In het laboratorium werd onderzocht wat de invloed zou zijn van een hoger aandeel van
asfaltpuin (respectievelijk van 19 % en 33 % in massa) in dit betonpuingranulaat op de
prestaties van het nieuwe betonmengsel.
Het kringloopbeton had een hogere buigtreksterkte dan het referentiemengsel op basis van
natuursteenslag (“Donaukies”), zelfs met de mengsels met een hoger aandeel asfaltpuin:
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
Buigtreksterkte na 28 dagen
(N/mm²), gemeten op betonbalkjes
12x12x36 cm³ met puntlast in midden
46/76
Sterrebeek, 27 april 2004
BPG met 4 % asfalt
BPG met 19 % asfalt
BPG met 33 % asfalt
Donaukies
8,1
7,7
6,9
6,4
Het stijgend aandeel asfaltpuin heeft wel een negatieve invloed op de druksterkte van het
kringloopbeton:
Druksterkte na 28 dagen (N/mm²),
gemeten op betonbalkjes 12x12x36
cm³ met puntlast in midden
BPG met 4 % asfalt
BPG met 19 % asfalt
BPG met 33 % asfalt
Donaukies
43,7
38,5
34,6
40,4
Dat het beton op basis van betonpuingranulaat een hogere drukweerstand heeft het
referentiebeton met riviergrind wordt verklaard door het ruwere oppervlak van het gebroken
granulaat; zelfs indien het breukvlak in het betonpuin ligt tussen het oppervlak van de oude
(gladde) steen en het oude cementsteen, is dit oppervlak niet meer glad maar opgeruwd door
minuscule cementsteenresten.
Het hogere aandeel asfaltpuin heeft ook een zeer slechte invloed op de bestandheid tegen
vorst en dooizouten: het betonmengsel met 33 % asfaltpuin toont meer dan drie keer zoveel
massaverlies door verwering als de mengsels met betonpuin die 4 of 19 % asfalt bevatten
(respectievelijk 1400 g/m² na 49 dagen beproeving tegenover 350 à 450 g/m²); de laatste
worden als “bestendig tegen de invloed van dooizouten” beoordeeld, de eerste niet.
Als besluit wordt gesteld dat betonpuingranulaat afkomstig van het breken van oude
betonwegdekken minstens gelijkwaardig is aan natuurlijk granulaat. Het betonpuingranulaat
mag niet worden aangewend voor funderingslagen maar wel in betonmengsels. Daar het
betonpuin door zijn hogere waterabsorptie in het eerste halfuur sterker opstijft, moet het snel
verwerkt en verdicht worden. Asfaltaandelen tot max. 20 % zijn principieel toelaatbaar. De
buigtreksterkte van het kringloopbeton moet na 28 dagen minstens 6 N/mm² bedragen (in
plaats van 5,5 N/mm² voor natuursteenslag). Zo kan de nadelige invloed van een mogelijke
heterogeniteit in de puinsamenstelling worden voorkomen. Voor het onderlaagbeton wordt
een druksterkte van minstens 35 N/mm² aanbevolen.
[18] Hallshow Hussain et al., „Valorisation des aggrégats issus de bétons de démolition dans
la fabrication de nouveaux bétons”, in: « Déchets, sciences et techniques », n° 19,
3e trimestre 2000.
Proeven op proefcilinders van beton 11 x 12 cm waarbij 50 % van de natuurlijke granulaten door
mengpuingranulaat werd vervangen (de korrelverdeling van beide granulaten is identiek).
Conclusies: het is mogelijk om beton op basis van 50 % puingranulaten en zonder enige
toeslagstof met een druksterkte van 26 MPa na 28 dagen te fabriceren. Het verschil in sterkte
met klassiek beton bedraagt niet meer dan 11 %. De gebruikte grondstoffen is echter
restmateriaal van het laboratorium en is dus zeer proper. De lagere mechanische sterkte is te
wijten aan de aanwezigheid van verontreinigingen die tijdens de klassieke afbraak en de
opslag in het beton terechtkomen.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
47/76
Sterrebeek, 27 april 2004
[19] Gomez-Soberon, José M.V., “Deferred behavioral verification of concrete with
aggregate from recycled concrete. Part I: experimental study of shrinkage“, in: Proceedings
of WASCON 2003, San Sebastian, juni 2003.
Proeven uitgevoerd in Spanje op beton met een vervangingspercentage van respectievelijk
nul, 15, 30, 60 en 100 % aan betonpuingranulaten:
Vervangings-%
Treksterkte (MPa)
7d 28d 90d 180d
Rc (MPa)
7d
28d
90d
180d
Young-modulus (GPa)
7d 28d
90d
180d
0
15
30
60
100
Ref.beton
Ref.beton
3,6
3,3
3,3
3,2
3,5
3,2
4,1
33,3
33,9
34,8
30,6
30,7
35,2
45,1
42,1
41,6
39,5
38,3
37,5
47,0
47,0
46,6
44,1
44,1
43,0
48,4
27,6
27,2
26,5
25,5
26,9
33,0
35,2
3,7
3,7
3,6
3,4
3,3
3,8
4,1
3,9
3,9
3,9
3,7
3,6
4,2
4,1
4,1
4,0
3,9
3,9
4,3
39,0
38,1
37,0
35,8
34,5
38,4
45,4
29,7
29,1
27,8
26,6
26,7
33,7
34,5
32,4
30,1
29,4
27,6
26,4
34,6
32,9
30,8
29,9
27,0
26,5
34,9
Absorptie
(%)
8,40
8,60
8,60
9,00
9,60
5,90
Porositeit
(%)
Ds
(kg/
m³)
Dsss
(kg/
m³)
18,0
18,5
18,5
19,2
20,1
13,4
2130
2140
2150
2120
2090
2270
2310
2360
2330
2320
2290
2410
[20] De Pauw, C., „Kringloopbeton“, WTCB-magazine, nr. 2 1980, pag. 2-15.
Vergelijking van kringloopbeton (350 kg/m³ cement P40, 1200 kg/m³ porfier, 650 kg/m³
rijnzand) met een klassiek beton (350 kg/m³ cement PN, 1250 kg/m³ betonpuingranulaat, 600
kg/m³ rijnzand):
- vloeibaarheid/bewerkbaarheid (triltafel):
• kringloopbeton: 1,40,
• klassiek beton: 1,20;
- water/cementfactor:
• kringloopbeton: 0,57,
• klassiek beton: 0,53.
De druksterkte Rc na 28 dagen van het kringloopbeton is 10 % lager dan deze van klassiek beton.
[21] Bolette, R., Jasienski, A., Ployaert, C., “Route industrielle en béton recyclé à Ouffet“,
XIX° Belgisch Wegencongres (thema 3), Genval, september 2001.
Deze studie (met subsidies van het Waals Gewest: « Convention relative à la création et à
l’amélioration de voiries communales au moyen de matières premières secondaires », Centre
de Recherche de l’Industrie Cimentière, Bruxelles) onderzocht het gebruik van
betonpuingranulaten als steenslag voor cementbetonverharding voor wegen met geringe
verkeersbelasting.
De conclusie van het rapport is dat betonpuingranulaat kan worden gebruikt voor nieuw beton
op voorwaarde dat dit niet aan strenge weersomstandigheden en te hoge belastingen wordt
blootgesteld.
De studie vergeleek een referentiebeton met cementdosering 375 kg/m³ en natuurzandsteen
met een kringloopbeton waar respectievelijk 20, 35 en 50 % van de natuurlijke granulaten
door betonpuingranulaat werd vervangen. Het betonpuingranulaat werd geleverd door een
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
48/76
Sterrebeek, 27 april 2004
vaste, door het Waals Gewest erkende breekinstallatie en bevatte puingranulaat van
wegdekplaten 5/20 en een betonpuingranulaat 0/40.
Het betonpuingranulaat beantwoordde niet aan de eisen inzake statische drukweerstand van
het Waalse CCT 300 voor natuurlijke materialen die in wegverhardingen worden gebruikt.
In totaal werden er acht betonsamenstellingen aangemaakt : een referentiebeton, drie betonsamenstellingen met resp. 20, 35 en 50 % aan puingranulaat 5/20, drie betonsamenstellingen
met resp. 20, 35 en 50 % aan puingranulaat 7/32 en één betonsamenstelling met 35 %
puingranulaat 2/32.
Er werd geen luchtbelvormer toegevoegd aan het beton om het aantal variabelen te beperken.
De tabel hierna geeft een overzicht van de resultaten van de proeven die op het verharde beton
werden uitgevoerd.
Vervangingspercentage Referentie 20%
35%
50%
20%
35%
50%
35%
5/20
5/20
5/20
50
63,6
72
4,65
41,3
57,3
64,3
4,55
40,6
57,0
66,7
5,05
36,2
55,3
61,3
4,35
0/40,
fractie
7/32
44,4
54,8
61,7
4,1
0/40,
fractie
7/32
40,1
51,0
59,3
4,4
0/40,
fractie
7/32
38,7
51,1
58,7
3,95
0/40,
fractie
2/32
36,9
54,9
62,6
4,6
5,9
5,7
5,8
5,9
6,1
6,4
5,8
5,5
6,2
6,7
7,3
8,0
6,8
7,4
7,9
7,4
21,7
20,9
20,7
17,8
22,4
24,9
32,8
20,0
Korrelgrootte
R’c na 7d (N/mm²) NBN B 15-220
R’c na 28d (N/mm²) NBN B 15-220
R’c na 91d (N/mm²) NBN B 15-220
Splijttreksterkte na 91dagen (N/mm²)
(NBN B 15-218)
Treksterkte na 91dagen (N/mm²)
(NBN B 15-214)
Waterabsorptie na 56 dagen (%)
(NBN B 15-215)
Vorst-dooibestandheid na 30 cycli
(g/dm²) (ISO/DIS 4846-2)
De vermelde waarden is telkens de gemiddelde waarde van 3 proefstukken (2 proefstukken voor de buigsterkte).
Het onderzoek leidde tot de volgende vaststellingen :
-
-
Bij een zelfde verwerkbaarheid is de waterabsorptie van het kringloopbeton
groter dan deze van het referentiemonster: > 6,5% (maximum volgens het Waalse
CCT 300). Desondanks is de vorstbestandheid van de beproefde monsters over
het algemeen vergelijkbaar met deze van het referentiebeton. Om de afschilfering
te beperken zou een luchtbelvormer kunnen worden toegevoegd.
De druksterkte van de 8 betonsamenstellingen voldoet aan de eisen voor
granulaten in verhardingen: R’c 90 dagen > 50 N/mm².
De aanwezigheid van betonpuingranulaat heeft slechts een geringe invloed op het
verloop van de druksterkte maar heeft wel een grote invloed op het bereikte
druksterkteniveau: R’c na 91 dagen is 10 tot 15 % lager dan bij het referentiebeton.
Vervolg van het onderzoek naar het gebruik van kringloopbeton voor een weg met geringe
verkeersbelasting: aanmaak van een betonverharding 0/32 met betonpuingranulaat en twee
hulpstoffen (een plastificeerder en een luchtbelvormer).
Het betonpuingranulaat (5/20) is afkomstig van de afbraak van oude betonverhardingen na
recyclage in een vaste, door het Waals Gewest erkende breekinstallatie. Er wordt nipt
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
49/76
Sterrebeek, 27 april 2004
voldaan aan de eisen inzake statische drukweerstand voor granulaten (klasse S2 voor
steenachtig materiaal van categorie B).
Het referentiebeton werd vergeleken met 6 betonsamenstellingen met resp. 28, 35, 39 en 50 %
aan puingranulaat. De hoeveelheid luchtbelvormer die aan elk mengsel werd toegevoegd,
varieerde dusdanig dat steeds minstens 3,5 % luchtgehalte (in volume) werd bekomen. De
tabel hierna geeft een overzicht van de belangrijkste proefresulaten:
Referentie
Plastificeerder (kg/m³)
0,75
35% (2/7 en
7/20 : gedeeltelijk
vervangen)
0,76
0,56
51% (2/7 7/20 : volledig
vervangen)
0,74
39%
(7/20 :
volledig – 2/7 :
gedeeltelijk)
0,75
Luchtbelvormer (kg/m³)
0,38
0,45
1,67
2,41
1,75
Luchtgehalte (30’)%
3,3
1,1
3,0
3,4
3,5
R’c 7d
47,6
44,1
43,7
33,2
37,3
R’c 28d
64,1
58,8
58,2
47,3
50,0
R’c 91d
69,5
66,7
61,7
53,8
55,3
Rc,spl 91d
4,55
3,85
4,20
3,70
3,80
Rcf 91d
6,28
5,88
5,93
5,25
5,34
A 56d
5,9
7,2
7,0
7,6
7,7
R vorst
11,6
30
12,6
8,9
16,0
R’c = druksterkte (N/mm²)
Rcf = buigsterkte (N/mm²)
Rc,spl = splijttreksterkte (N/mm²)
A = waterabsorptie (uitgedrukt in % van de droge massa)
R vorst = vorstbestandheid in aanwezigheid van dooizout (massaverlies na 30 cycli, uitgedrukt in g/dm²)
28%
(2/7 volledig
vervangen)
0,57
0,75
0,87
2,5
42,7
60,1
65,7
4,50
5,98
6,4
15,8
Het onderzoek leidde tot de volgende conclusies:
-
-
-
Hoe groter de hoeveelheid betonpuingranulaat, hoe groter het gehalte aan luchtbelvormer
(een dure toeslagstof) moet zijn om een constant luchtgehalte in het vers beton te
bekomen. Dit is heeft te maken met de porositeit van het puingranulaat (een deel van de
toeslagstof raakt gevangen in de poriën en wordt aldus op inactief gesteld) alsook met
grote hoeveelheid fijne deeltjes in het puingranulaat.
De aanwezigheid van betonpuingranulaat heeft slechts een geringe invloed op het verloop
van de druksterkte maar heeft wel een invloed op de bereikte druksterkteniveaus:
naargelang van de toegevoegde hoeveelheid puingranulaat, is Rc na 91 dagen 10 tot 30 %
lager dan bij het referentiebeton.
Een vervangingspercentage van 50 % is te hoog: het gevaar is groot dat de druksterkte van
53,8 N/mm² die werd bekomen in het laboratorium op de bouwplaats niet wordt bereikt.
Naargelang van de toegevoegde hoeveelheid puingranulaat daalt de splijttreksterkte en de
buigsterkte met 5 tot 20 %.
De waarden voor de waterabsorptie bedragen > 6,5 % (maximum volgens het Waalse
CCT 300) en zij nemen toe naarmate het vervangingspercentage groter is.
Er bestaat geen verband tussen de waarden voor waterabsorptie en het massaverlies bij
vorst. Men onderscheidt hierbij twee fasen: de afschilfering van de cementmelk aan het
oppervlak tijdens de vijf eerste vorst-dooicycli, en de voorbestandheid van het beton in de
daaropvolgende cycli.
Rekening houdend met deze analyses volgde in juli 1998 de aanbrenging van het beton
waarin 28 % van de granulaten 5/20 werden vervangen door betonpuingranulaat. De
cementdosering werd tot 400 kg/m³ verhoogd om een sterkte van 50 N/mm² op de bouwplaats
te bekomen; de beoogde hoeveelheid luchtruimten bedraagt 2,5 %.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
1,12
3,3
39,8
55,4
63,7
4,40
5,54
6,8
12,6
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
50/76
Sterrebeek, 27 april 2004
De resultaten van de proeven zijn samengevat in onderstaande tabel.
Proefkubussen gefabriceerd met het verse, op de bouwplaats geleverde beton leveren de
volgende resultaten voor de druksterkte (gemiddelde waarde van 6 proeven) op : 38,3 MPa na
7 dagen, 51,6 MPa na 28 dagen en 65,5 MPa na 91 dagen. De splijttreksterkte leverde een
gemiddeld resultaat van 4,0 MPa op; de waterabsorptie van het beton na 56 dagen bedroeg
gemiddeld 6,9 % en de vorst-dooibestandheid in aanwezigheid van dooizout leverde na 30
cycli een gemiddeld massaverlies van 9,2 g/dm² op.
Op boorkernen ontnomen 90 dagen na de uitvoering van het wegdek werden de volgende
proefresultaten bereikt: druksterkte 63,1 MPa, waterabsorptie 6,9 % en 16,1 g/dm²
massaverlies na 30 vorst-dooicycli.
Beton geleverd op de bouwplaats
Monsterneming
nr.
R’c 7d
R’c 28d
R’c 91d
Rc,spl
A 56d
R vorst
1 (8/7/98)
3 (8/7/98)
6 (9/7/98)
33,9
50,6
61,8
3,80
6,9
11,9
38,1
49,7
65,6
4,20
6,7
8,1
44,5
58,1
73,6
3,50
6,2
8,9
Na de
uitvoering
Gemiddelde Boorkernen
v. 6 monsters na 90 dagen
38,3
51,6
65,5
63,1
3,95
6,9
6,9
9,2
16,1
R’c = druksterkte (N/mm²)
A = waterabsorptie (uitgedrukt in % van de droge massa)
Rc,spl = splijttreksterkte (N/mm²)
R vorst = vorstbestandheid in aanwezigheid van dooizout (massaverlies na 30 cycli, uitgedrukt in g/dm²)
Dit zijn uitstekende resultaten voor de druksterkte – met een zeer goede correlatie tussen de
resultaten op het verse beton en op de boorkernen à posteriori – maar de vorstdooibestandheid van de boorkernen is toch iets hoger dan verwacht werd.
Bij een keuring op het oog van het wegdek na 3 jaar onder verkeersbelasting blijkt dat het hier
inderdaad om een kwalitatieve uitvoering ging: het wegdek vertoont nog geen enkele schade.
[22] « Recyclage des déchets inertes issus de la construction et de la démolition », journée
d’étude Recywall, Namur, 2 novembre 1996.
Op deze studiedag werden de resultaten voorgesteld van het onderzoeksproject « Convention
relative à l’analyse de la problématique du recyclage des matériaux issus de la démolition et
des sous-produits industriels utilisables en construction », waarvan de resultaten ook nog
werden beschreven in een eindrapport : « Rapport final », RECYWALL, décembre 1996.
Zie verder ook [51] en [84].
Fabricage van betonblokken met betonpuingranulaat 4/7 afkomstig van een breekinstallatie in
Belgie. Er werden drie samenstellingen bereid :
§
§
§
rijnzand + 33 % betonpuingranulaat,
rijnzand + 66 % betonpuingranulaat,
rijnzand + 100 % betonpuingranulaat.
Deze mengsels werden vergeleken met een referentiemengsel dat 100 % natuurlijke
granulaten + rijnzand bevat. Elk mengsel (ongeveer 2 200 kg) werd aangemaakt met 185 kg
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
51/76
Sterrebeek, 27 april 2004
CEM III A 42.5 LA. De andere mengsels (met metselwerkpuingranulaat, breekzand van
beton- en metselwerkpuin) worden hier niet in beschouwing genomen.
Resultaten :
§ Uitwendig uitzicht van de blokken: alle blokken, ook deze van het referentiebeton,
vertonen onderaan scheuren.
o Ref. : scheuren in de zijvlakken (6 cm);
o 33 %: glad – lichte afschilfering,
o 66 %: glad,
o 100 %: scheuren in de zijvlakken (8 cm).
§ Vlakheid van de vlakken, rechtheid van de randen en de vorm: de gemeten
afwijkingen op de vlakken en randen van de blokken zijn kleiner dan 1 mm. Voor de
rechtheid van de randen is de afwijking haast nul. De tangens is steeds < 0,004.
§ Uitwendige afmetingen: de blokken mogen voor niet-zichtbaar metselwerk worden
gebruikt maar bij zichtbaar metselwerk kunnen mogelijk gebreken worden opgemerkt
(in sommige gevallen overschrijden de gemeten waarden met 1 mm de toelaatbare
afwijking).
§ Schijnbare droge volumieke massa van het materiaal: de blokken bereiken klasse ρ1,4
(volumieke massa < 1400 kg/m³).
§ Druksterkte na 7, 14 , 28 dagen: Rc evolueert weinig in de tijd en is > 8 MPa voor de
drie mengsels (klasse f8).
§ Waterabsorptie door onderdompeling (gemeten op blokken na 32 dagen bewaard bij
20 °C en een relatieve vochtigheid 60 %): de drie samenstellingen voldoen niet aan de
eisen van de norm NBN B21-001 voor onderbouw- en buitenmetselwerk
(waterabsorptie > 8 % voor de mengsels met vervangingspercentages 66 en 100 %).
§ Krimp en zwelling: de gemeten waarden zijn laag (orde van grootte 0,1 mm/m), en
dus ruim beneden de vereiste waarde van de norm (0,4 mm/m).
§ Vorstgevoeligheid: geen enkel probleem.
§ Radioactieve elementen: de gemeten waarden zijn vergelijkbaar met deze van blokken
met natuurlijke granulaten.
§ Warmtegeleidingsvermogen (berekende raming op basis van de dichtheid): de
waarden zijn vergelijkbaar met deze van blokken met natuurlijke granulaten.
§ Akoestische isolatie (berekend met behulp van de wet der massa): de waarden zijn
vergelijkbaar met deze van blokken met natuurlijke granulaten.
De onderzoeksresultaten tonen aan dat betonpuingranulaat kan worden gebruikt voor de
fabricage van betonblokken die aan de Belgische eisen voldoen. Er werd voorbehoud
gemaakt voor het gebruik in zichtbaar metselwerk maar het betrof in feite een fabricagefout
die niets te maken had met het kringloopbeton. Gezien de hoge waterabsorptie wordt het
gebruik in ondergronds- en buitenmetselwerk afgeraden. De vorstbestandheidsproeven
brachten echter geen problemen aan het licht.
[23] Maagdenberg, A. C., et al., “Granulaat beton- en metselwerkpuin als ongebonden
steenfunderingsmateriaal”, in “Wegen”, december 1983.
[24] “Betongranulaat”, DWW-wijzer 12, uitgave 2000, Nederlands Ministerie van Verkeer
en Waterstaat, Dienst Weg- en Waterbouwkunde, Delft, 2000.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
52/76
Sterrebeek, 27 april 2004
[25] Hendrikx, L., “Recente ervaringen met betonpuinsteenslag en puinbreekzand in
cementgebonden funderingen”, XVII e Belgisch wegencongres, thema I.B.21, KBVBW,
Brussel, juni 1993.
[26] “Cementgebonden secundaire materialen in de wegenbouw”, CROW (Stichting
Centrum voor Regelgeving en Onderzoek in de Grond-, Water- en Wegenbouw en de
Verkeerstechniek), Ede, september 1998.
Deze publicatie bestaat uit 5 brochures verzameld in een ringmap, met als titels:
Deel 1: Asfaltgranulaat, Deel 2: Betongranulaat, Deel 3: Menggranulaat, Deel 4: Metselwerkgranulaat, Deel 5: Bouw- en Sloopafvalzanden.
[27] Van Broekhoven, M., “Recycling van oude wegverhardingen”, in Road Construction
nr. 1, maart 1993.
[28] “Betonpuingranulaat en metselwerkpuingranulaat als toeslagmateriaal voor beton”,
CUR-rapport 125, Civieltechnisch centrum uitvoering research en regelgeving, Gouda, 1986.
[29] Rens, L., “Puingranulaten in wegenbeton”,
« Puingranulaten”, Oostende, 23 juni 2003.
KVIV-WTCB-KHBO-studiedag
[30] “Stratégie de recyclage dans les travaux routiers”, OCDE, Recherche en matière de
routes et de transports routiers, Paris, 1997.
[31] « Leuridan, A., Desmyter, J., Blockmans, S., « Béton recyclé : technologie du matériau,
aspects de durabilité et critères de conception », CSTC, Bruxelles, 2002.
[32] Krezel, Z.A. en McManus, K.J., “Recycled Aggregate Concrete Sound barriers for
Urban Freeways”, Waste materials in Construction WASCON 2000, Proceedings of the
International Conference on the Science and Engineering of Recycling for Environmental
Protection, eds. G.R. Wooley et al. , Pergamon Elsevier Science, pp. 884 – 892, Haarogate,
England, 2000.
alsook: Krezel, Z.A. en McManus, K.J., “Recycled Aggregate Concrete Sound barriers for
Urban Freeways – Further Developments”, Waste materials in Construction WASCON 2003,
Proceedings of the Fifth International Conference on the Environmental and Technical
Implications of Construction with Alternative Materials, eds. G. Ortiz de Urbina (Inasmet
Foundation) and H. Goumans (ISCOWA), pp. 137 – 144, San Sebastian, Spain, 2003.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
53/76
Sterrebeek, 27 april 2004
Bijlage 2 - Referenties metselwerkpuingranulaat
[40] Müller, A., “Recycling off masonry rubble – Status and new utilization methods
(Part 1)”, artikel in ZI 6/2003, tijdschrift van Bundesverband der Deutschen Ziegelindustrie
e.V., juni 2003, pag. 17-25.
In dit artikel worden resultaten gegeven van een onderzoek naar de materiaalsamenstelling
van metselwerkpuin; 28 stalen afkomstig van in totaal 10 puinrecyclinginstallaties.
Overeenkomstig de Duitse norm DIN 4226-100 (Gesteinskörnungen von Beton und Mörtel:
Rezyklierte Gesteinskörnungen; Deutsches Institut für Normierung e.V., BeuthVerlag, Berlin,
2002) wordt een indeling gemaakt in zes materiaalklassen, namelijk: beton en
natuursteenslag; baksteen; kalkzandsteen; andere steenachtige bijmengingen zoals poreuze
baksteen, lichtgewichtbeton, beton-zonder-fijne-deeltjes, pleister, mortel, poreuze slak en
puimsteen; asfalt; vreemde bestanddelen zoals glas, non-ferrometaalslak, gips, plastiek,
metaal, hout, plantenresten, papier,… .
De resultaten zijn als volgt samengevat (in massa-percenten):
Materiaalcomponent
Gemiddelde waarde
Beton en natuursteenslag
Baksteen en tegels
Kalkzandsteen
Andere steenachtige bijmengingen
Asfalt
Vreemde bestanddelen
23
49
2
22
0
0,83
Interval
(ondergrens – bovengrens)
3 - 58
32 - 81
0 - 11
3 - 50
-
In ditzelfde artikel wordt ook verwezen naar een studie naar de vorstweerstand van
puingranulaten: Toussaint, A., “Zur verwitterungsbeständigkeit von RC-Baustoffen”;
Mineralstoffe in Strassenbau, Vortrage zur FGSV-Tagung am 10. und 11. April 1997 in Celle,
Kirchbaum-Verlag Bonn 1998.
Een mengpuinsteenslag in het geheel geeft gemiddeld 7,4 %-m afsplintering na vorst-dooicycli; de fragmenten metselwerk in dit mengpuin werden afzonderlijk getest en hadden als
resultaat 1,2 %-m versplintering, terwijl de fragmenten beton erin 11 %-m verlies door
afsplintering als resultaat hadden.
Als mogelijke verklaring voor deze onverwachte uitkomst wordt gewezen op het feit dat
metselwerkpuin wel een hoge totale porositeit heeft – met als gevolg een lage mechanische
sterkte – maar dat de individuele poriën in metselwerk veel groter zijn dan in beton:
gemiddeld ongeveer 1 µm voor metselwerk tegenover gemiddeld 0,01 µm voor betonpuin.
De grote poriën functioneren dan als ruimten die de volumetoename van bevriezend water
kunnen opvangen.
[41] Müller, A., “Recycling off masonry rubble – Status and new utilisation methods
(Part 2)”, artikel in ZI 7/2003, tijdschrift van Bundesverband der Deutschen Ziegelindustrie
e.V., juni 2003, pag. 42-46.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
54/76
Sterrebeek, 27 april 2004
Voor de toepassing in groendaken wordt verwezen naar de volgende referenties:
♦ Roth-Kleyer, S.: “Vegetationstechnische Eigenschaften mineralischer Substratkomponenten zur Herstellung von Vegetationstrag- und Dränschichten für Bodenferne
Begrünungen.” Fachbeitrag in Dach + Grün 1/2001. Toegankelijk ook via de website
http://www.alpavert.ch/lavamix/ lavamix60d.htm (juli 2003)
♦ Kolb, W., Eppel, J., Trunk, R.: “Recyclingbaustoffen zur Dachbegrünung. Teil 1
Extensivbegrünung”, toegankelijk via de website
http://www.stmlf.bayern.de/lwg/landesphlege/info/recyc-ex.htm (juli 2003)
De poriën in de baksteen werken als bergingsplaats voor water en nutriënten, zodat deze
stoffen trager en over lange tijd beschikbaar komen voor de planten. Ze regelen tegelijk ook
de luchtbalans in de laag. Door het ontbreken van de fijne fractie en het zand in dit type
metselwerkpuin (bijv. in korrelgrootte 4/16) wordt een hoge waterdoorlatendheid
gerealiseerd. De mortelresten in het puin, die er een duidelijke verhoging van het carbonaatgehalte aan geven, hebben geen negatieve invloed op het dichtslibben van de ontwateringssystemen in de vegetatielaag.
Groendaken hebben, in vergelijking met conventionele platte daken, esthetische en
ecologische voordelen. Bovendien zorgt de groene beplanting voor een bescherming van de
onderliggende waterdichte laag van het dak, zodat deze een langere dienstlevensduur
verkrijgt.
[42] Müller, A., “Utilization of recycling construction materials from masonry rubble – Own
developments (Part 3)”, artikel in ZI 10/2003, tijdschrift van Bundesverband der Deutschen
Ziegelindustrie e.V., oktober 2003, pag. 2-10.
In dit artikel worden de resultaten beschreven van onderzoek aan de Bauhaus Universiteit
Weimar, meer bepaald worden drie alternatieve toepassingen nader toegelicht:
o Decoratieve keien uit baksteenpuin,
o Reactief poeder uit fijngemalen baksteenpuin,
o Geexpandeerde granulaten uit metselwerkpuin.
De aantrekkelijke kleur en structuur van baksteen kan te gelde gemaakt worden voor de
productie van decoratieve keien. Hiervoor moet het puin (bestaande uit gehele of gebroken
bakstenen met kleine hoeveelheden aanhechtende mortel) een abrasieve behandeling
ondergaan (in een trommel met opvoerschoppen en zonder schuurmiddel; de stenen worden
droog ingevoerd en schuren tegen elkaar) zodat afgeronde stenen verkregen worden met een
gladde en propere oppervlakte. De resultaten zijn zeer goed vooral voor de grotere fracties
(31,5/63 mm en 16/31,5 mm), en hierbij blijkt ook de goede vorst-dooiweerstand van
baksteengranulaat.
Het idee van reactief mineraal poeder steunt op de hypothese dat metselwerkpuin puzzolane
eigenschappen bezit die aangesproken kunnen worden door het te vermalen tot een fijn poeder
met de korrelafmetingen van cement. Zodoende kan dit poeder gebruikt worden als een
bindmiddelcomponent in cement of als reactieve vulstof in beton.
De derde piste die gevolgd werd is eigenlijk een uitloper van vroeger onderzoek naar
recyclingmogelijkheden voor poriënbeton. Blijkt dat door dit poriënbeton te vermalen en te
mengen met gemalen metselwerkpuin (< 100 µm poeder) hiermee lichtgewichtgranulaten
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
55/76
Sterrebeek, 27 april 2004
kunnen gefabriceerd worden, met prestaties volledig vergelijkbaar met kunstgranulaten op
basis van geëexpandeerde klei.
[43] COPRO, Persoonlijke mededeling, Brussel, 2003.
In een persoonlijke mededeling geeft COPRO de resultaten van de identificatieproeven die
werden uitgevoerd op de producten van de gecertificeerde puinrecyclinginstallaties in
Vlaanderen voor het jaar 2001.
De resultaten van 9 stalen van metselwerkpuin zijn als volgt (in massa-percenten):
Materiaalcomponent
Gemiddelde Standaardwaarde
afwijking
Beton en natuursteenslag
40
8
Metselwerkmaterialen
51
8
(baksteen, mortel, kleiwerkpannen ,…)
Andere kunststeenmaterialen
6,8
5
(tegels, leien, slakken, schuimbeton, geëxpandeerde klei, ...)
Koolwaterstofmaterialen
0,8
0,8
(asfalt, bitumen, roofing, …)
Andere dan steenachtige materialen (gips, rubber, plastiek,
0,5
0,3
isolatie, glas, metalen, kalk, pleister, …)
Organische materialen
0,2
0,1
(hout, plantenresten, papier, vezelplaat, …)
Het aandeel van de monsters dat niet voldoet aan de eisen inzake het maximaal gehalte aan
“andere kunststeenmaterialen” bedraagt 0 % volgens het SB250 (eis: < 20 % gebroken ander
steenachtig materiaal dan metselwerkpuin, inbegrepen asfaltpuin) en bedraagt 55 % volgens
PTV 406 (eis: < 5 %).
De resultaten van 25 monsters van mengpuingranulaat zijn als volgt (in massa-percentage):
Materiaalcomponent
Gemiddel Standaardde waarde afwijking
Beton en natuursteenslag
60
10
Metselwerkmaterialen
33
11
(baksteen, mortel, kleidakpannen ,…)
Andere kunststeenmaterialen
4,9
2,2
(tegels, leien, slakken, schuimbeton, geëxpandeerde klei, ...)
Koolwaterstofmaterialen
0,6
1,2
(asfalt, bitumen, roofing, …)
Andere dan steenachtige materialen (gips, rubber, plastiek,
0,3
0,4
isolatie, glas, metalen, kalk, pleister, …)
Organische materialen
0,1
0,1
(hout, plantenresten, papier, vezelplaat, …)
Het aandeel van de monsters dat niet voldoet aan de eisen inzake het maximaal gehalte aan
“andere kunststeenmaterialen” bedraagt 0 % volgens het SB250 (eis: < 10 %, waarvan minder
dan 5 % asfaltpuin) en bedraagt 40 % volgens PTV 406 (eis: < 5 %).
[44] “Metselwerkgranulaat”, DWW-wijzer 19, uitgave 2000, Nederlands Ministerie van
Verkeer en Waterstaat, Dienst Weg- en Waterbouwkunde, Delft, 2000.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
56/76
Sterrebeek, 27 april 2004
[45] Goossens, W., “Toepassingen van metselwerkpuingranulaten”, XVIIe Belgisch
Wegencongres (Brugge, 2-5 sept. 1997), thema 3, pag. 236 – 239, KBVBW, Brussel, 1997.
[46] COPRO, Persoonlijke mededeling, Brussel, 10 maart 2004.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
57/76
Sterrebeek, 27 april 2004
Bijlage 3 - Referenties mengpuingranulaat
[50] “Onderzoek betonkwaliteit VAR composteringsinstallatie”, Veluwse Afval Recycling /
JVZ Raadgevend Ingenieursburo, Deventer, april 1995.
Jan Boonen, persoonlijke mededeling bij bedrijsbezoek op 25 februari 1997.
In dit onderzoeksrapport wordt informatie gegeven over het proefproject met vervanging van
grind door gezuiverd mengpuingranulaat 4/32 voor toepassing in beton voor de bouw van de
composteringsinstallatie (composteerbakken, nacomposteringsvelden,…) op het terrein van
het bedrijf Veluwse Afval Recycling (VAR) te Wilp – Achterhoek, in 1992 – ’93.
Opdat het gewone mengpuingranulaat (kaliber 0/40) zou kunnen gebruik worden voor
toepassing als grindvervanger in beton, werd in dit geval behalve een afzeving van de fijne én
de te grove fractie ook nog een bijkomende zuivering gerealiseerd door het wassen van de
steenslag in een waterbad. Door het wassen en het zeven wordt het mengpuingranulaat
opgewerkt tot een kwaliteit die voldoet aan de eisen voor toepassing in betonmortel:
“mengkorrelmix 4/32”.
Door de inzet van de granulaatwasser treedt er een duidelijke verbetering in voor wat betreft
het gehalte aan onzuiverheden zoals gips en niet-steenachtige materialen (hout, plantenresten,
papier, textiel, isolatiematerialen, rubbers, metalen, glas) en lichte steenachtige materialen
(zoals gasbeton, gips en dergelijke); de concentraties in de samenstelling van het mengpuin
4/32 daalde van gemiddeld 0,1 %-m gips en 0,8 %-m niet-steenachtig materiaal vóór de inzet
van deze machine naar 0,02 % respectievelijk 0,38 % nà de inzet van deze wasinstallatie.
Voor het puinrecyclingbrekerzand 0/4 is de kwaliteitsverbetering navenant: het sulfaatgehalte
daalt van gemiddeld 0,44 %-m vóór tot 0,32 %-m na wassen, voor het gehalte aan chloriden
zijn de cijfers respectievelijk 0,007 %-m en 0,005 %.
Omwille van de verwerkbaarheid kon voor de zandfractie geen 100 % puinbrekerzand worden
aangewend, maar moest ook nog natuurzand worden gebruikt. De verhouding van natuurzand
0/2, puinbrekerzand 0/4 en mengkorrelmix 4/32 als toeslagmateriaal in het betonmengsel is
respectievelijk 15, 25 en 60 %.
De samenstelling van 1 m³ beton B25, voor milieuklasse 2 en consistentiegebied 3, zag er
gemiddeld als volgt uit:
-
Cement:
360 kg,
Toeslagmateriaal:
- natuurzand 0/2:
299 kg,
- recyclingbrekerzand 0/4 : 407 kg,
- mengkorrelmix 4/32:
969 kg,
(totaal toeslagmateriaal : 1675 kg)
- Water :
91 l,
- Plastificeerder :
±1%.
Totaal aanwezig water inclusief het geabsorbeerde water bedraagt ongeveer 267 liter.
Tijdens de betonproductie werden betonkubussen gemaakt ter controle van de druksterkte na
7 dagen en na 28 dagen verharding. Met een gemiddelde kubusdruksterkte na 28 dagen van
33 N/mm² voldoet het beton volledig aan de vooropgestelde eisen van sterkteklasse B25.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
58/76
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
Sterrebeek, 27 april 2004
[51] Moraux, C., Van den Bergh, H., « Convention relative à l’analyse de la problématique
du recyclage des matériaux issus de la démolition et des sous-produits industriels
utilisables dans la construction », rapport final, deuxième partie, Recywall – CRR,
Sterrebeek, juillet 1997.
Micro-Deval- en Los Angeles-resultaten van beton- en/of metselwerkpuin
50
45
100 % betonpuin 0 % metselwerkpuin
40
35
75 % betonpuin 25 % metselwerk
30
25
20
50 % betonpuin 50 % metselwerk
15
10
geen betonpuin 100 % metselwerk
5
0
6,3/10
10/14
6,3/10
MDE
10/14
LA
Hieruit blijkt dat metselwerkpuin een kleinere mechanische weerstand tegen verbrokkeling en
slijtage heeft dan betonpuin. Voor het kaliber 10/14 vermindert de weerstand tegen
verbrokkeling (Micro-Devalproef) van 36 % doorval voor zuiver betonpuin over 39 %
doorval voor mengpuin naar 47 % doorval voor zuiver metselwerkpuin, of een vermindering
met ongeveer 30 procent. De weerstand tegen afslijting (Los Angelesproef) vermindert van 34
% doorval voor zuiver betonpuin over 37 % doorval voor mengpuin naar 38 % doorval voor
zuiver metselwerkpuin, of een vermindering met ongeveer 12 procent.
Een vergelijkbaar beeld levert de beproeving van de statische druksterkte op deze granulaten.
Statische druksterkte resultaten van beton- en/of metselwerkpuin
28
100 % betonpuin 0 % metselwerkpuin
27
percentage doorval
26
75 % betonpuin 25 % metselwerk
25
24
50 % betonpuin 50 % metselwerk
23
22
geen betonpuin 100 % metselwerk
21
20
12/16 mm
16/20 mm
proefkaliber
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
59/76
Sterrebeek, 27 april 2004
Volgens het technisch normatief document PTV 400 voor steenslag of het vergelijkbare
document PTV 406 voor puinsteenslag bedragen de limietwaarden voor het percentage
doorval bij de proef “statische druksterkte” voor een indeling in de klasse S4 qua intrinsieke
kenmerken ≤ 24 % doorval voor het proefkaliber 12/16 en ≤ 21 % doorval voor het kaliber
16/20 mm. Het is deze categorie S4 die geëist wordt als minimale kwaliteit voor toepassing
als steenslag voor steenslagfunderingen.
Volgens de resultaten van dit onderzoek voldoet enkel het 100 % betonpuin aan deze eis bij
kaliber 12/16 en voldoet geen enkel van de onderzochte types puinsteenslag aan deze eis voor
het kaliber 16/20.
Voor wat betreft de resultaten van Micro-Deval en Los-Angeles, deze geven aan dat het
betonpuingranulaat behoort tot klasse D of E, het mengpuingranulaat zou behoren tot klasse E
of zelfs lager, het metselwerkpuingranulaat eveneens tot klasse E of lager.
[52] Boehme, L., et al. , “Recycle”, HOBU-fondsproject 2001-2002, Oostende, 2003.
Het gebruik van mengpuingranulaat in betonverhardingen voor fietspaden buiten de rijweg
werd onderzocht in het kader van het “Recycle”-project (recycle = (reuse of construction and
demolition waste in cycle lanes).
De fietspaden worden van de rijweg gescheiden door een veiligheidsstootband waar auto’s
niet overheen kunnen rijden. De enige verkeersbelasting is dus deze van de fietsen en er is
ook geen blootstelling aan dooizout dat eventueel deeltjes in het rijwegoppervlak zou kunnen
doen loskomen.
De granulaten zijn afkomstig van COPRO-gecertificeerde breekinstallaties.
Wat betreft de intrinsieke kenmerken van mechanische sterkte van de onderzochte
puingranulaten (metselwerkpuin- en mengpuingranulaat) blijkt dat de granulaten van de
verschillende puinproducenten kunnen geklasseerd worden onder klasse F overeenkomstig
het document PTV 406.
In Nieuwpoort werden op de oude spoorweg Nieuwpoort-Diksmuide twee proefstroken
aangebracht.
Proefstrook 1 :
Verharding in kringloopbeton met 60 % mengpuingranulaat (lengte : 155 m, breedte : 2,20 m,
dikte : 16 cm)
Kringloopbeton
Per m³
CEM I 42,5 R
375 kg è 23 t voor het gehele proefvak
Zand 0/4
306 kg è 20 t voor het gehele proefvak
Mengpuingranulaat 0/7
360 kg è 22 t voor het gehele proefvak
Steenslag 2/7
467 kg è 30 t voor het gehele proefvak
Mengpuingranulaat 7/20
756 kg è 45 t voor het gehele proefvak
Water
360 l
Plastificeerder (toegevoegd in de menginstallatie)
1,7 l
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
Superplastificeerder (toegevoegd na 1.30 uur)
Bindingsvertrager
(toegevoegd
in
60/76
Sterrebeek, 27 april 2004
3,0 l
de 0,5 l
menginstallatie)
W/C
0,96
Totaal watergehalte
15,90 %
Slump
S3
Rc 14 dagen
28,6 N/mm²
Rc 28 dagen
32,3 N/mm²
Vorst-dooibestandheid
Geen zichtbare schade
Vaststellingen
ü De site is moeilijk toegankelijk en bijgevolg moet het mengsel worden gepompt.
Ondermeer dankzij het gebruik van superplastificeerders en bindingsvertragers is deze
operatie probleemloos verlopen.
ü Bij gebruik van poreuze granulaten zoals mengpuingranulaat als toeslagstof, moet
men er nauwgezet op toezien dat de verwerkingstijd wordt gerespecteerd. Zoniet kan
het mengsel reeds beginnen te verharden.
ü De aanhoudende regen tijdens de uitvoering heeft de afwerking van het oppervlak
bemoeilijkt en de regendruppels hebben sporen in het beton nagelaten.
ü Na verharding voldoet het beton aan de sterkte-eis 30 N/mm2.
ü Uit de proeven is gebleken dat de verharding in kringloopbeton aan de technische
eisen voldeed. De resultaten van het proefvak worden bevredigend geacht.
Proefstrook 2 :
Verharding in zandcement waarbij de zandfractie volledig door een mengpuingranulaat 0/7
werd vervangen (lengte : 205 m, breedte : 2,5 m, dikte : 16 cm) (uitvoering : juli 2002).
Samenstelling van het mengsel
Mengpuingranulaat 0/7 (kg/m³)
CEM I 42,5 R (kg/m³)
1820 è 150 t voor het gehele proefvak
150 è 12,5 t voor het gehele proefvak
Het mengsel werd uitgestort en verdicht met een trilwals.
Vaststellingen na de uitvoering
ü Proefstrook 2 werd op een warme dag aan het begin van de zomer uitgevoerd. De
afstand tussen de centrale en de bouwplaats was relatief groot. Dit maakte dat het
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
ü
ü
ü
ü
ü
ü
61/76
Sterrebeek, 27 april 2004
watergehalte van het zandcement niet optimaal was om een goede verdichting te
bekomen.
Voor de laatste lading werd het watergehalte verhoogd om dit euvel te voorkomen.
Dit is overigens merkbaar aan de resultaten voor de druksterkte.
Bij zulke toepassingen is het inderdaad noodzakelijk om het watergehalte aan te
passen aan de weersomstandigheden en de afstand waarover het mengsel moet worden
vervoerd.
Het middelste gedeelte van het fietspad is minder goed verdicht dan de uiterste delen.
Dit is te wijten aan het feit dat voor het uitstorten een tractor werd gebruikt.
Na verharding voldoen de monsters ontnomen in het midden van het fietspad niet aan
de sterkte-eis 9 N/mm². De sterkte van de andere monsters bedraagt meer dan
9 N/mm².
Op de plaatsen waar het zandcement bij het uitstorten uitgedroogd was alsook in het
middelste, minder goed verdichte gedeelte komen de granulaten aan het oppervlak los.
Om deze problemen te voorkomen werd voor een andere proefstrook (tussen Avelgem
en Heestert) waar dezelfde samenstelling werd gebruikt met een afwerkmachine
gewerkt.
De twee proefstroken hebben de vorstperiodes goed doorstaan.
[53] « Resten zijn geen afval (meer); deel Puingranulaten », CROW-publicatie 12, Stichting
Centrum voor Regelgeving en Onderzoek in de Grond-, water- en wegenbouw en de
verkeerstechniek, Ede, oktober 1988.
In dit rapport wordt o.a. verslag gemaakt van een proefvak met gebruik van puingranulaten in
de fundering van een tertiaire weg in Zuid-Holland (weg T59 te Schipluiden). Er werden na
elkaar 6 proefvakken, van telkens 100 m lengte en 7 à 8 m breedte, aangelegd met gebruik
van verschillende types puingranulaten in een 30 cm dikke steenslagfundering.
De wegopbouw is als volgt (van boven naar onder):
- 4 cm dicht asfaltbeton (als definitieve deklaag, enige jaren na aanleg aangebracht);
- 11 cm asfalt (4 cm open asfaltbeton op 7 cm grindasfaltbeton);
- 30 cm steenfundering 0/40 mm;
- 1,0 à 1,8 m zandlaag;
- ondergrond van weinig draagkrachtige klei en veen.
In de proefvakken zijn de volgende funderingsmaterialen toegepast:
A) betonpuingranulaat,
B) mengpuingranulaat (verhouding 1 op 1 in volumedelen van beton- en metselwerkpuin),
C) mengpuingranulaat als in B) met toevoeging van 10 % EAF-slak (staalslak van
elektrische ovens),
D) metselwerkpuingranulaat,
E) hoogovenslakken (als referentievak),
F) metselwerkpuingranulaat als vak D met toevoeging van 1,5 % hoogovencement en
1,5 % vliegas.
Het onderzoek is gericht op het vergelijken van de verschillende puingranulaten onderling en
in relatie tot het referentiemateriaal hoogovenslakken.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
62/76
Sterrebeek, 27 april 2004
Hierbij wordt vooral aandacht besteed aan de evolutie van het draagvermogen in de tijd. Met
de valgewichtdeflectometer (FWD) werden rechtstreeks op de fundering metingen uitgevoerd,
in een periode van direct na aanleg van de fundering (zoemer 1984) tot ruim een jaar later
(september 1985), juist voor de eerste laag asfalt werd aangebracht. De gemeten gemiddelde
centrumdeflectie is opgevat als een maat voor de stijfheid van de onderliggende constructie:
naarmate de stijfheid van de constructie groter is, zijn de centrumdeflecties kleiner.
Aangezien de opbouw en de draagkracht van de aardebaan voor alle proefvakken gelijk is,
zijn de verschillen tussen de gemeten deflecties vooral het gevolg van verschillen in stijfheid
van de betreffende steenfunderingsmaterialen.
De resultaten zijn voorgesteld in onderstaande tabel:
Gemiddelde waarden - (aantal metingen per vak = 32)
Gemiddelde doorbuiging
zomer ‘84 dec. ‘84
(centrumdeflectie) (10-6 m)
Betonpuingranulaat
1270
630
Mengpuingranulaat
1000
500
Mengpuingranulaat + 10 %
1030
590
EAF-slak
Metselwerkpuingranulaat
1120
1210
Hoogovenslak
1130
290
Metselwerkpuingranulaat +
710
700
1,5 % hoogovencement +
1,5 % vliegas
maart ‘85
juli ‘85
sept. ‘85
680
760
600
550
530
450
530
540
440
1360
300
820
1350
220
740
1220
220
680
Hierbij kunnen de volgende observaties worden gemaakt :
ü onmiddellijk na aanleg zijn de doorbuigingen bij alle ongebonden steenslagmengsels
ongeveer gelijk (1000 à 1270 10-6 m); enkel de met cement en vliegas gebonden
fundering op basis van metselwerkpuin gedraagt zich duidelijk stijver.
ü Na 5 à 7 maanden na aanleg zijn de deflecties ongeveer gehalveerd in het geval van
gebruik van betonpuingranulaat en eveneens bij gebruik van mengpuingranulaat; de
deflecties zijn nog sterker verminderd in het geval van gebruik van hoogovenslakken
en ze zijn gelijk gebleven in het geval van gebruik van metselwerkpuingranulaat. Ook
de gebonden metselwerkpuinfundering blijft constant qua deflecties.
ü 1 jaar na aanleg zijn de deflecties ongeveer gelijk of nog iets lager dan het geval was
na 6 maanden na aanleg.
ü In het geval van het proefvak met mengpuingranulaten zijn de deflecties groter na de
eerste winter dan enkele maanden vroeger. Dit kan wellicht verklaard worden door de
blootstelling van de bovenlaag van de fundering aan de winterse klimatologische
omstandigheden. De deflecitie vermindert vervolgens in juli 1985 en blijft dan in
september ongeveer constant.
ü Alle puingranulaten geven een grotere deflectie dan de hoogovenslakken die als
referentie dienden.
[54]
Europees onderzoeksproject omtrent alternatieve materialen in wegenbouw,
“Alternative materials in road construction”, acroniem „ALT-MAT”, final report, januari
2001, beschikbaar op website www.trl.co.uk/ALTMAT.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
63/76
Sterrebeek, 27 april 2004
Keuring van een weg met asfaltverharding in het Engelse Bracknell, op dat ogenblik sinds een
tiental jaar in gebruik. Een gedeelte kreeg een onderfundering in mengpuingranulaat en een
ander gedeelte een onderfundering in natuurlijke (kalksteen)granulaten. De dikte van de
onderfundering varieert naargelang van de CBR-waarde van de aardebaan die uit natuurklei
bestaat.
Het mengpuingranulaat voldeed niet geheel aan de geldende eisen. Derhalve werd een
kalksteenlaag van ongeveer 10 cm dik aan de onderfundering toegevoegd.
Profiel van de wegstructuur :
-
verharding: 250-300 mm,
onderfundering van mengpuingranulaat: ~500 mm,
bijkomende onderfundering in kalksteen: ~150 mm.
Mechanische proeven
Proef met de valgewichtdeflectometer (FWD - Falling Weight Deflectometer): uit de proeven
blijkt dat de ondersteuning door de onderfundering van de wegstructuur biedt plaatselijk kan
verschillen doch dat dit geen noemenswaardige invloed op de integriteit van de weg heeft.
Deze meting levert moduluswaarden van bijna 1000 MPa op voor de onderfundering die is
samengesteld uit mengpuingranulaat + 10 cm kalksteen. Voor de onderfundering in
kalksteengranulaat daarentegen schommelen deze waarden rond 200 MPa.
Duitse plaatbelastingsproef: de ondersteuning die door de materialen van de onderfundering
in de twee weggedeelten wordt geboden, mag respectievelijk « goed » en « aanvaardbaar»
worden genoemd: 48 MPa voor het mengpuingranulaat en 35-47 MPa voor het
referentiegranulaat.
[55] Boehme, L., “Metselblokken uit cementgebonden metselwerk- en mengpuingranulaten:
HOBU-fondsproject RecyMblok”, Studiedag “Recyclage van bouw- en sloopafval”,
Oostende, 23 november 2000.
In dit onderzoeksproject werd mengpuingranulaat afkomstig van breekinstallaties gebruikt
voor de fabricage van metselblokken van beton.
De sterkte van secondaire granulaten is lager dan deze van primaire granulaten. Om dit
verschil op te vangen werd er meer cement (180 kg cement/m3) toegevoegd.
Er werden vijf types betonblokken met mengpuingranulaat vervaardigd :
-
A : een vol blok 290x140x190 met grijs cement CEM I / 42,5 R (producent 1),
B : een hol blok 390x140x190 met grijs cement CEM I / 42,5 R (producent 1)
(wanddikte = 3,5 cm, holle ruimten: 29 %),
C : een vol blok 290x140x190 met bruin cement “cemtac” 42,5 (producent 1),
D : blokjes 290x140x140 (type snelbouwer) met grijs cement CEM I / 42,5 R
(producent 1) (holle ruimten: 13 %),
E : een hol blok 390x140x190 met grijs cement CEM I / 42,5 R (producent 2)
(wanddikte = 3,5 cm, holle ruimten: 27 %).
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
64/76
Sterrebeek, 27 april 2004
De tabel hierna geeft een overzicht van de proefresultaten:
% mengpuingranulaat
A (290x140x B (390x140x C
190 mm)
190 mm)
(290x140x190)
100%
Zandfractie: 100%
+ 50%
Grove
fractie:
100%
/
300
0/2
/
/
450
200
450
E
D
(290x140x140) (390x140x190)
Zandfractie:
Zandfractie:
+ 50%
100%
Grove fractie: natuurzand
Zandfractie:
100%
100%
brekerzand
/
0,4 (100 TGL)
300
40 LO 0/1
0/2
80 ZZO 0/2
500 HK 0/4
200
/
1100
1100
1100
1100
990
180
CEM I 42,5 R
180
CEM I 42,5
R
11,96
>8
180
CEMTAC
42,5 R
14,69
> 10
200
CEM I 42,5 R
180
CEM I 42,5 R
13,27
> 10
7,98
> 10
1680
1270
1620
1550
1345
1730
1780
1730
1800
1790
f 10 / ρ 1,9
+ 12,5
f 8 / ρ 1,6
+ 13,1
f 10 / ρ 1,9
+ 11,9
f 10 / ρ 1,9
+ 8,7
f 8 / ρ 1,6
+ 13,5
Samen- Toeslagstof (kg/m3) /
stelling
Zand
/
Korrelgrootte
Mengpuingranul.
0/2 (kg/m3)
Mengpuingranul.
2/7 (kg/m3)
Cement (kg/m3)
Type
Watergehalte( %) 14,26
Karakteristieke druksterkte > 10,0
(MPa)
Schijnbare droge volumieke
massa (kg/m3)
(NBN B 24-206)
Absolute volumieke massa
(kg/m3)
Klasse
(Droog) gewicht van het
blok (kg)
Vorst-dooiproef (14 cycli)
Waterabsorptie blokken (%)
(NBN B 15-215; 20 °C bij
60 % relatieve vochtigheid)
Geen zichtbare schade, verwaarloosbaar massaverlies, geen sterkteverlies
12,96
11,30
14,81
12,26
8,28
[56] Boehme, L., “Twee praktijkstudies met bouw- en sloopuin”, KHBO-studiedag
“Puingranulaten”, Oostende, 23 juni 2003.
[57] Van Dessel J., “Gerecycleerd beton in het RecyHouse te Limelette”, KHBO-studiedag
“Puingranulaten”, Oostende, 23 juni 2003.
Het demonstratieproject “Recyhouse” van het WTCB waarbij, naast andere kringloopmaterialen, ook mengpuingranulaten werden gebruikt ter vervanging van de klassieke
kalksteengranulaten 7/20 voor het stortklaar beton met een hoge gewaarborgde sterkte. Het
gebruikte mengpuin in kaliber 7/20 mm is volgens de identificatieproef samengesteld uit 84%
betonpuin en 13 % metselwerkpuin. Gezien de lagere sterkte van het mengpuingranulaat
werd met een hogere cementdosering gewerkt en om het verlies aan consistentie te
voorkomen werd een superplastificeerder toegevoegd.
Naargelang van de toepassing werd voor het project een beton met een verschillende kwaliteit
gebruikt, dat aan de volgende eisen beantwoordde :
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
Betontype
Basiskenmerken
Sterkteklasse
Blootstellingsklasse
65/76
Sterrebeek, 27 april 2004
Nr. 1
Nr. 2
C20/25
Niet nader
omschreven
Gewapend beton
20
F3
C25/30
Niet nader
omschreven
Gewapend beton
20
F3
Toepassingsgebied
Dmax (mm)
Consistentieklasse
Specifieke kenmerken
Cementtype
CEM III/A 42,5 LA CEM III/A 42,5 LA
Minimaal cementgehalte
300 kg
350 kg
Mengpuingranulaat
7/20
7/20
Zandtype
Rivierzand
Rivierzand
Toeslagstof: Superplastificeerder – Sterk water2,5%
2,5%
reductiemiddel TIXO
Proeven
Bij elke levering werden monsters genomen. De consistentie, de volumieke massa en het
luchtgehalte van het vers beton werden bepaald.
In de betoncentrale werden ook de
druksterkte en de waterabsorptie van het verhard beton bepaald. Puingranulaten zijn poreus
en derhalve was de waterabsorptie hoger dan bepaald in de norm NBN B 15-001.
Betontype
Vers beton
Luchtgehalte (%)
Volumieke massa (kg/m³)
Verhard beton
Vochtige volumieke massa (kg/m³)
Droge volumieke massa (kg/m³)
Gemeten gemiddelde druksterkte van
een proefkubus van 15,0 cm (N/mm²)
• na 7 dagen
• na 28 dagen
Waterabsorptie (%)
C 20/25
C 25/30
2,5
2258
2,0
2264
2254
2071
(4 monsters)
2256
2088
(16 monsters)
30,8
44,7
9,1
33,8
47,1
8,7
Het stortklaar beton met 100 % mengpuingranulaat 7/20 en een gewaarborgde sterkte dat
werd gebruikt voor het « Recyhouse »-project kan als volgt worden gekarakteriseerd: een
hoog watergehalte, een sterke aanhechting, een relatief snelle afname van de consistentie, een
normaal luchtgehalte, een niet zo hoge volumieke massa, een hoge waterabsorptie en een
bevredigende druksterkte.
De hoge waterabsorptie zou de ondoorlatendheid, en de bestandheid tegen vorst en chemische
stoffen in de problemen kunnen brengen. Deze drie kenmerkende eigenschappen zouden
derhalve grondiger moeten worden onderzocht.
[58] Bretschneider, A., Rühl, M., “The influence of recycled aggregate on the compressive
strength and the elastic modulus of concrete”, aus dem Berichtsband zu Darmstadt Concrete
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
66/76
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
Sterrebeek, 27 april 2004
1998, pag. 131-141. Toegankelijk via de website http://www.b-i-m.de/public/tudmassiv/
dacon98ruehl.htm (juli 2003).
In deze studie werd de invloed onderzocht van de aanwezigheid van puingranulaten
(betonpuin en metselwerkpuin) op de druksterkte en elasticiteitsmodulus van beton.
Als puingranulaat werd gewerkt met enerzijds een betonpuin en anderzijds een
metselwerkpuin, telkens in de korrelgrootten 4/8 en 8/16. Er zijn geen verdere gegevens over
de samenstelling van deze 2 fracties beschikbaar. Wel werden de absolute volumieke massa
en de waterabsorptie na 10 minuten gemeten, met de volgende resultaten:
Natuursteenslag
Korrelgrootte
Absolute volumieke massa
droog (g/cm³)
Waterabsorptie 10 min (%-m)
0/4
2,46
4/8
2,53
8/16
2,56
Betonpuingranulaat
4/8
8/16
2,15
2,37
1,63
1,1
0,7
3,9
3,5
Metselwerkpuingranulaat
4/8
8/16
1,87
1,84
9,16
10,81
12 verschillende betonmengsels werden bereid en getest; alle betonmengsels bevatten als fijn
granulaat een natuurzand 0/4, een zelfde type cement (CEM I 32,5 R), een zelfde cementdosis
(320 kg/m³) en zelfde water-cementfactor (W/C = 0,55).
Een referentiemengsel is gemaakt op basis van 100 % natuurlijk granulaat (geen verdere
details over soort meegedeeld) en vervolgens werden betonmengsels gemaakt met graduele
vervanging van het natuurlijk granulaat 4/16 door betonpuin en/of metselwerkpuin, telkens in
stappen van 25 % van het volume van de grove granulaten.
De aanduiding van de granulaatmengsels gebeurt drie dubbelcijferige getallen, die van elkaar
gescheiden worden door een verbindingsstreepje, met de volgende verklaring:
ü het eerste getal is het volumeaandeel van natuursteenslag,
ü het middelste getal geeft de volumeaandeel betonpuin,
ü het laatste getal geeft het aandeel metselwerkpuin.
Een voorbeeld: de aanduiding 00-75-25 verwijst naar het proefstuk gemaakt met een
granulaatmengsel waarbij in de granulaatfractie 4/16 mm alle natuursteenslag is vervangen
door 75 %-vol. betonpuin en 25 %-vol. metselwerkpuingranulaat.
Het totale volume aan granulaten (fracties 0/4 + 4/8 + 8/16) per kubieke meter betonmengsel
is berekend als zijnde 705,77 dm³ voor alle betonmengsels.
De getalwaarden van de gemeten elasticiteitsmodulus en druksterkte na 7 en 28 dagen, in
functie van het aandeel natuursteenslag dat vervangen werd door beton- en/of metselwerkpuingranulaat, is voorgesteld in de onderstaande tabel.
De relatieve veranderingen van deze eigenschappen is voorgesteld in de volgende figuren. In
de eerste twee figuren is als referentie (100 %) het mengsel genomen met enkel
natuursteenslag, in de derde figuur zijn de veranderingen uitgezet bij graduele vervanging van
betonpuin door metselwerkpuin.
Uit dit onderzoek blijkt dat de elasticiteitsmodulus verkleint met toenemend aandeel van
puingranulaat. Deze invloed is het sterkt bij metselwerkpuin; door vervanging van
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
67/76
Sterrebeek, 27 april 2004
natuursteenslag door 100 % betonpuin 4/16 daalt de elasticiteitsmodulus 12 %, bij volledige
vervanging door metselwerkpuin bedraagt deze daling 35 %; bij minder grote vervangingspercentages is de afname minder sterk.
Voor de invloed op de druksterkte is dit minder duidelijk. Bij vervanging van natuursteenslag
door betonpuingranulaat is er weinig verandering in de druksterkte: deze stijgt en daalt binnen
een band van ongeveer 8 %. Bij vervanging door metselwerkpuin is er een duidelijke
toename (+ ongeveer 20 %) bij de mengsels met 50 en 75 % vervanging van natuursteenslag
4/16 door metselwerkpuin, maar bij een vervangingspercentage van 100 % is er praktisch
geen verschil meer. Deze toename van de druksterkte kan verklaard worden door het feit dat
het metselwerkpuingranulaat een hoge waterabsorptie heeft, waardoor dit puingranulaat delen
van het tijdens de menging toegevoegde water vasthoudt zodat dit water niet meer
beschikbaar is en de water/cementfactor daalt, wat leidt tot een toename in de druksterkte.
Omschrijvin
g
E-modulus
na 28 d
(N/mm²)
Druksterkte
R'c7 na 7 d
(N/mm²)
Druksterkte
R'c28 na 28d
(N/mm²)
Proefstukcode (samenstelling van de granulaatfractie 4/16)
2500755025000075-00 100-00
00-25 00-50 00-75 75-25 50-50
zuiver
"rijk" zuiver
betonmeng meng
puin
-puin -puin
10000-00
natuurgranulaat
7525-00
5050-00
27700
29400
26100
26600
24400
26700
23900
21800
23500
31
32
27
33
28
32
36
34
37
40
34
40
34
41
44
44
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
0025-75
“arm”
meng
-puin
0000-100
zuiver
metselwerkpuin
23300
21800
18000
35
33
29
31
42
44
43
38
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
68/76
Sterrebeek, 27 april 2004
relatief %
(gedeeltelijke) vervanging van fracties natuursteenslag door betonpuin
135
130
125
120
115
110
105
100
95
90
85
80
75
70
65
60
100-00-00
75-25-00
50-50-00
25-75-00
00-100-00
relatief %
(gedeeltelijke) vervanging van fracties natuursteenslag door
metselwerkpuin
135
130
125
120
115
110
105
100
95
90
85
80
75
70
65
60
100-00-00
75-00-25
50-00-50
25-00-75
00-00-100
relatief %
(gedeeltelijke) vervanging van fracties betonpuin door metselwerkpuin
135
130
125
120
115
110
105
100
95
90
85
80
75
70
65
60
00-100-00
00-75-25
00-50-50
00-25-75
00-00-100
Druksterkte R'c (N/mm², na 28 dagen)
E-modulus (N/mm², na 28 dagen)
Figuur : verandering in prestaties van de betonproefstukken in functie van de samenstelling
van de grove granulaten.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
69/76
Sterrebeek, 27 april 2004
Bijlage 4 - Referenties asfaltpuingranulaat
[60] Moraux, C., Glorie, G., Van Heystraeten, G., “Hergebruik van asfaltpuin in discontinue
mengcentrale”, RV 32/91, Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw, Brussel, 1991.
[61] “Handleiding voor de bereiding van bitumineuze mengsels”, A 72/02,
Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw, Brussel, 2002.
[62] “Breekasfaltcement”, CROW-Publicatie 32, Stichting Centrum voor Regelgeving en
Onderzoek in de Grond-, Water- en Wegenbouw en de Verkeerstechniek, Ede (Nl),
september 1989.
[63] Bolk, H.J.N.A., Hendriks, Ch.F., Ros, J., Veldhuis, D., “Breekasfaltcement als
funderingsmateriaal”, Wegen, jaargang 7 (1980), nummer 54, p. 201 – 213.
de
[64] “Herbruik van opbraak in de wegenbouw”, door N.V. Bichterweerd, in: XV Belgisch
Wegencongres, Hasselt 1981, referatenboek pag. 142 – 149.
De autosnelweg E40 Luik – Brussel kreeg ter hoogte van Bertem – Kortenberg in het jaar
1992 een verbreding van 3 rijstroken plus pechstrook naar 4 rijstroken plus pechstrook. De
asfaltverharding op de originele pechstrook werd afgefreesd en het freesafalt werd op
dezelfde werf hergebruikt als granulaat in de cementgestabiliseerde fundering onder de
nieuwe pechstrook.
Samenstelling van het mengsel :
Freesasfalt 0/35
:
1575 kg,
Groevezand (middelmatig): 395 kg,
Cement HL 30
:
80 kg,
Poederkoolvliegas
:
20 kg,
Aanmaakwater
:
50 kg.
Van het freesasfaltpuin (met in de korrelverdelingskromme ongeveer 25 % zeefrest op de zeef
van 40 mm) werd na afzeven enkel de fractie kleiner dan 40 mm gebruikt. De resulterende
korrelverdeling van het mengsel inerte materialen (freeasfaltpuingranulaat, zand, cement en
vliegas) is : (doorval in %-m op de zeef met maaswijdte) :
Zeef 40 mm :
Zeef 31,5 mm :
Zeef 7,1 mm :
Zeef 2 mm
:
Zeef 0,400 mm:
Zeef 0,080 mm:
100 % doorval,
97 % doorval,
58 % doorval,
37 % doorval,
22 % doorval,
2 % doorval.
In de voorstudie werd met deze samenstelling proefstukken bereid volgens de Versterkte
Proctorproef. De droge dichtheid bedroeg 2 100 à 2 115 kg/m³ (2 215 à 2 230 kg/m³ vochtige
volumemassa). De druksterkte der proefstukken evolueerde als volgt:
Na 7 dagen :
3,0 – 3,1 N/mm²,
Na 28 dagen :
3,9 – 4,6 N/mm²,
Na 90 dagen :
5,3 – 5,6 N/mm².
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
70/76
Sterrebeek, 27 april 2004
Controle na uitvoering
In het bestek werd de eis gesteld voor de druksterkte op boorkernen na 90 dagen van
gemiddeld minimum 3 MN/m², met individueel op elke kern minstens 2 MN/m².
De resultaten voor de druksterkte op de geboorde kernen variëerde tussen 3,2 en 8,3 N/mm²,
met een gemiddelde over de 10 kernen van 5,3 N/mm². Deze resultaten voldeden dus alle.
[65] Verbrugge, J.-C. e.a., “utilisation de fraisat de revêtement hydrocarboné en fondation
de chaussée”, XVIII e Belgisch wegencongres, Brugge, 1997, referatenboek p. 196-9.
De oude asfaltverharding van de weg (te Bettincourt) bevatte teer, wat de recyclage van het
APG via warme opwarming in de asfaltcentrale uitgesloten maakte. Daarom werd een
proefvak aangelegd voor het gebruik van het (teerhoudend) asfaltpuingranulaat als steenslag
voor een cementgebonden steenslagfundering type IA. Het proefvak had een lengte van
130 m, bij een dikte van 20 cm, aangelegd in twee lagen van elk 10 cm dikte.
Samenstelling van het mengsel:
Freesasfalt 0/40 :
Zand (breker-) :
Cement CEM III/A 42,5 :
Water :
85 % (1 670 kg/m³),
15 % (295 kg/m³),
4 % ( 80 kg/m³),
5,75 % (118 liter).
Door de toevoeging van 15 % zand voldoet het mengsel van zand en APG aan de vereisten
voor een continue korrelverdeling volgens het (toenmalige) typebestek CCT300.
De cementdosis van 4 % volgde uit de observatie dat het typebestek een cementdosis
voorschrijft van 2,5 à 4,0 % in het geval van een cementgestabiliseerde steenslagfundering en
4 à 6 % in het geval van een schraalbetonfundering.
Het watergehalte is het optimum van de Proctorproef.
In de voorstudie werd ook nog een mengsel met 6 % cement beproefd.
De resultaten voor de droge volumieke massa en de enkelvoudige drukweerstand zijn
voorgesteld in de onderstaande tabel (proefstukken bereid in de CBR-mal).
Cementgehalte
4%
6%
Druksterkte (N/mm²)
na 7 dagen,
5,2
5,8
na 28 dagen,
7,0
8,3
na 91 dagen
8,2
9,6
Densiteit (droge volumieke massa, kg/m³)
na 7 dagen,
2028
2040
2043
2043
na 28 dagen,
na 91 dagen
2052
2037
Weerstand tegen onderdompeling (%)
87,1
90,3
Het mengsel met 4 % cement bereikt een voldoende druksterkte in het laboratorium, en werd
gekozen als optimale samenstelling voor de uitvoering op de werf.
Controle na uitvoering
Tijdens de uitvoering van het proefvak werd van het gemengde materiaal monsters genomen,
ter bepaling van het watergehalte en het fabriceren van proefstukken ter bepaling van de
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
71/76
Sterrebeek, 27 april 2004
druksterkte na 7 en 28 dagen. Na 91 dagen werden uit de fundering kernen geboord ter
bepaling van de druksterkte. De tabel geeft de resultaten weer:
Oorsprong der
proefstukken
Gemengd op de werf
Gemengd op de werf
Kernboring achteraf
Vorm
Kukus
Kubus
cilinder
Afmetingen
(mm)
158
200
100 x Φ 112,8
Ouderdom
(dagen)
7
28
91
Drukweerstand
(N/mm²)
2,4
5,2
8,4
Het watergehalte gemeten op het mengsel op de werf benaderde de 8 % in plaats van de
aanbevolen 5,75 %. Dit verschil verklaart zich door het feit dat bij de bereiding van het
mengsel in de mengcentrale geen rekening werd gehouden met het vochtgehalte al aanwezig
in de niet-droge granulaten en het zand.
Met een druksterkte van gemiddeld 8,4 MPa na 91 dagen voldoet het werk aan de eisen.
[66] Debroux, R., Bosman, J.-P., “Une expérience de recyclage de revêtement hydrocarboné
en fondation d’autoroute”, Congrès belge de la Route 2001, Ministère Wallon de
l’Equipement et des Transports, 2001.
Dit voorbeeld bespreekt het gebruik van freesasfalt als granulaat voor de cementgebonden
fundering voor de autoweg E 42 (vak Jemappe – Saint-Ghislain). Deze autoweg werd
verbreed van 2 rijstroken naar 3, en het freesasfalt komende van de opbraak van de
oorspronkelijke rechterrijstrook werd aangewend voor de constructie van de verbreding van
de fundering.
Voorstudie
Granulometrie
Een mengsel van 80 % freesasfalt 0/40 en 20 % (fijn tot middelmatig) groevezand 0/1 voldoet
praktisch aan de eisen voor een steenslagmengsel met continue korrelverdeling type I volgens
het (toenmalige) typebestek W10.
Proctor-kromme
Het bestudeerde mengsel bestaat uit : 75 % freesasfaltpuin + 25 % zand + 125 kg/m³ cement.
Het optimum van de versterkte-Proctor kromme wordt bereikt bij een watergehalte van 6,0 %
en geeft dan voor de droge volumieke massa een waarde van 2,094 ton/m³.
De dichtheid die overeenkomt met 95 % van dit optimum is dus 1,986 ton/m³.
CBR-index
De onderstaande tabel 10 geeft de CBR-waarde weer van proefmengsels met variërende
verhouding van APG en zand. Het in de Proctorproef geteste mengsel met 75 % APG + 25 %
zand + 6 % cement geeft bij een toevoeging van 5 % water heel goede resultaten, met een
CBR-waarde van 62 %.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
72/76
Sterrebeek, 27 april 2004
%
freesasfalt
100
%
zand
-
Zandsoort
80
20
Groevezand 0/1
-
2,8
44
75
25
Groevezand 0/1
125 kg/m³
5,0
62
70
30
Groevezand 0/1
-
3 ,9
44
65
35
Groevezand 0/1
-
4,8
49
34
66
Brekerzand 0/4
120 kg/m³
5,4
122
-
Cementdosis Watergehalte C.B.R.-index (%, 1h na
(%)
bereiding der mengsels)
1,3
17
Hieruit blijkt nog maar eens dat freesasfalt alleen – zonder extra zand – een beperkt draagvermogen heeft. Een mengsel bestaande uit eenderde asfaltpuin en tweederde grof brekerzand
plus een goede cementdosis geeft een nog veel beter draagvermogen (CBR 122).
Ter vergelijking: voor een steenslagfundering wordt best een CBR-waarde van 100 bereikt,
gezien de relatie die tussen de plaatbelastingscoëfficënt en de CBR bestaat.
Samenstelling van het gekozen mengsel
De fundering zal worden uitgevoerd met de volgende samenstelling van het mengsel:
75 % asfaltpuingranulaat, verkregen door het affrezen van de oude verharding,
25 % natuurlijk groevezand,
+ 6 % cement (= 125 kg/m³),
aangevuld met 6 % water (berekend op de totale massa van materialen).
Opmerking: Dit cementgehalte is hoger dan wat in de typebestekken wordt voorzien voor een
cementgebonden steenslagfundering (maximum 4 % = 80 kg/m³), met bereiding in een mengcentrale. Voor deze werf werd gekozen voor uitvoering via “mix-in-place”.
Uitvoering
Techniek
De uitvoering gebeurde via de mengtechniek van mix-in-place.
Het freesasfalt werd uitgespreid over de onderfunderingslaag in een dikte na nivellering van
30 cm. Hierbovenop werd de laag van het toegevoegde zand uitgespreid in een laagdikte na
nivellering van 10 cm.
De effectieve uitvoering van de funderingslaag vordert met een ritme van ongeveer 1000 m
per dag. ’s Ochtends wordt begonnen, afhankelijk van de vochtigheidsgraad van de
materialen (zand en APG), met het besproeien met water en het uitspreiden van de
cementdosis bovenop de aanwezige inerte materialen. Deze materialen worden in één
werkgang van de mobiele frees- en mengmachine gemengd. Vervolgens volgt de verdichting
tot een voldoende dichtheid en draagvermogen wordt bereikt.
Controle tijdens de uitvoering
Tijdens de uitvoering wordt vooral de granulometrie van het mengsel gecontroleerd, zowel
vóór als na passage van de frees-en mengmachine; vóór het mengen betekent in dit geval ook
vóór de toevoeging van cement.
Door het passeren van de frees- en mengmachine én door de toevoeging van het fijne cement
verschuift de korrelverdeling lichtjes, met minder materiaal dat weerhouden wordt op de
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
73/76
Sterrebeek, 27 april 2004
zeven met maaswijdte 20 mm en hoger, en meer doorval door de zeven met maaswijdte van
2 mm en minder. Hierdoor verschuift het mengsel (vóór menging) van een korrelverdeling
voor steenslagfundering type II naar een korrelverdeling (na menging) type Ia volgens het
typebestek RW99.
Evenwel vallen twee mengsels buiten de limieten van deze
korrelverdelingsgrenzen, meer bepaald in het kaliber 0/1.
Controle na uitvoering
Datum aanleg
Watergehalte (%)
31/08/98
02/09/98
04/09/98
07/09/98
08/09/98
10/09/98
4,7
5,95
4,5
6
5,33
6,3
DVM
(ton/m³)
Verdichtingsgraad (%)
2,057
2,063
2,062
2,078
2,080
98,4
98,7
98,6
99,4
99,5
Druksterkte na Druksterkte na 90
dagen (MPa)
28 dagen
(MPa)
11,3
4,5
7,7
6,7
8,3
10,2
11,0
5,7
8,1
9,5
10,2
De waarden in de tabel 11 hierboven vertegenwoordigen de gemiddelden per werkdag.
De druksterkte na 28 dagen bereikt een gemiddelde van 7,3 MPa, met een standaardafwijking
van 1,5 MPa; na 91 dagen loopt de drukweerstand op tot gemiddeld 9,4 MPa met
standaardafwijking 1,5 MPa.
De verdichtingsgraad is de verhouding tussen de schijnbare droge volumieke massa (DVM)
en de waarde van het Proctor-optimum.
De droge volumieke massa is bepaald via de membraandensitometer. Dichtheidmetingen met
de gamma-densiteitsmeter werden eveneens uitgevoerd.
Wat betreft de drukweerstand voorziet het nieuwe Waalse typebestek (RW’99) de volgende
eis (na 90 dagen) in het geval van “een behandeling ter plaatse van een bestaande verharding
met cement”:
R' b m, min = 8 MPa (gemiddelde over een proefvak) en
R' b i, min = 6,5 MPa (individueel op elke kern).
Ter vergelijking: voor een cementgebonden steenslagfundering zijn er geen eisen qua druksterkte; evenwel blijkt uit de ervaring met enkele recente proefprojecten dat een druksterkte
na 28 dagen van minimum 5 MPa zou moeten bereikt worden. Voor een schraalbetonfundering eist het bestek RW’99 een drukweerstand na 90 dagen van 10 MPa.
De volgende dag werden op de gerealiseerde stukken fundering proeven ter bepaling van het
draagvermogen uitgevoerd. De resultaten hiervan zijn bevredigend (boven de lijn OD).
[69] Abdo, J., Sicard, D., “Bétons de fraisats. AIPCR C7/8, Routes innovation.”, Revue
générale des Routes et Aérodromes n° 815, mars 2003.
In deze studie is door het regionaal laboratorium LROP voor rekening van de Franse
cementfederatie Cimbéton onderzocht of freesasfalt kan gebruikt worden als granulaat voor
wegenbeton.
Vier stalen freesasfalt werden onderzocht, met een granulometrie van 0/10 tot 0/14. Hiermee
werden 2 types van beton gemaakt, enerzijds een betonmengsel voor doorgaand gewapend
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
74/76
Sterrebeek, 27 april 2004
beton (BAC) 0/14 en anderzijds een funderingsbeton B16 (0/20 mm) voor lineaire elementen
(borduren). Voor het referentiebeton type BAC 0/14 was de samenstelling als volgt (per m³):
330 kg cement type CEM II/B 32,5 R + 820 kg rivierzand 0/5 + 440 kg porfiersteenslag 6/10
+ 565 kg kalksteenslag 10/14 + 160 l water + 1 kg plastificeerder (Cimplast 302 Axim) +
0,66 kg luchtbelvormer (Cimpore AE 21 Axim).
De kenmerkende eigenschappen van het freesasfalt (oorsprong, granulometrie en eigenschappen van het oude bindmiddel) hebben geen significante invloed op de eigenschappen
van het beton. Het aandeel asfaltpuin is wel bepalend voor de prestaties van het ermee
gefabriceerde betonmengsel, zoals blijkt uit de resultaten voor de buigtreksterkte en de
elasticiteitsmodulus.
Gehalte aan
asfaltpuin →
Elasticiteitsmodulus
(in N/mm², na 7 dagen)
Buigtreksterkte
(in N/mm², na 7 dagen)
0%
(referentiebeton)
33.200
3,26
10 %
25 %
40 %
28.180 –
29.670
2,3 – 2,7
23.430 –
24.480
2,2 – 2,4
18.635 –
19.200
2,1 – 2,2
De drukweerstand van het beton type BAC evolueert in functie van het asfaltaandeel:
Gehalte aan asfaltpuin
0%
10 %
25 %
40 %
(referentiebeton)
→
23,4
14,9
12,6
11,1
Rc na 2 dagen
(MPa, bij 20 °C)
Rc na 28 dagen
(MPa, bij 0 °C)
Rc na 28 dagen
(MPa, bij 20 °C)
Rc na 28 dagen
(MPa, bij 40 °C)
38,9
32,5
27,8
30,6
37,9
28,2
22,5
23
34,5
26,1
20,7
18,7
Behalve het aandeel asfaltpuin, is ook de temperatuur waarbij de meting wordt uitgevoerd van
belang, zoals blijkt uit de resultaten voor de druksterkte na 28 dagen :
- hoe hoger de temperatuur, hoe lager de drukweerstand, zelfs voor een mengsel zonder
asfaltpuin;
- hoe hoger het aandeel asfaltpuin, des te sterker wordt deze invloed van de
temperatuur.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
75/76
Sterrebeek, 27 april 2004
Bijlage 5 - Referenties puinzand
[80] «Zeefzand », CROW-publicatie 88, Stichting Centrum voor Regelgeving en Onderzoek
in de Grond-, water- en wegenbouw en de verkeerstechniek, Ede, augustus 1994.
In deze publicatie is sprake van een onderzoek uitgevoerd door Intron in 1986 bij een 15-tal
puinbreekinrichtingen, lid van de federatie BRBS en samen verantwoordelijk voor ongeveer
80 % van de verwerkte hoeveelheid bouw- en sloopafval.
[81] BRL 9307, Nationale Beoordelingsrichtlijn voor het KOMO-attest-met-productcertificaat voor sorteerzeefzand in GWW-werken in ophogingen en aanvullingen en als
zand voor zandbed, CROW, Ede, 1997. (ontwerpdocument ter kritiek)
[82] “Cementgebonden secundaire materialen in de wegenbouw”, CROW (Stichting
Centrum voor Regelgeving en Onderzoek in de Grond-, Water- en Wegenbouw en de
Verkeerstechniek), Ede, september 1998. Deel 5: Bouw- en Sloopafvalzanden.
[83] “Functionele eisen voor ophogingsmaterialen”, CROW (Stichting Centrum voor
Regelgeving en Onderzoek in de Grond-, Water- en Wegenbouw en de Verkeerstechniek),
Ede.
[84] « Convention relative à l’analyse de la problématique du recyclage des matériaux issus
de la démolition et des sous-produits industriels utilisables en construction », Rapport final,
deuxième partie, RECYWALL, juillet 1997.
Fabricage van zandcement met puinbrekerzand 0/4 afkomstig van breekinstallaties in België.
Er werden vier monsters van puinbrekerzand gebruikt:
- betonpuinbrekerzand 1
- betonpuinbrekerzand 2,
- metselwerkpuinbrekerzand,
- mengpuinbrekerzand samengesteld uit gelijke delen (50/50) van het
betonpuinbrekerzand 1 en het metselwerkpuinbrekerzand.
Alle zandcementmengsels werden bereid met hetzelfde type cement, namelijk een CEM III/B
42,5 LA HSR, een hoogovencement van weerstandsklasse 42,5 met hoge weerstand tegen
sulfaten en met een verlaagd alkaligehalte.
De karakteristieken van deze puinbrekerzanden zijn weergegeven in de onderstaande tabel:
Karakteristieken
Absolute volumieke massa
(g/cm³)
zonder malen
na vermaling
Zandequivalent
ZE bij 10 % fijne deeltjes
Methyleenblauwwaarde
Gloeiverlies (%)
Metselwerkpuinbrekerzand
Mengpuinbrekerzand
Betonpuinbrekerzand 1
Betonpuinbrekerzand 2
2,624
2,680
58
78
0,80
8,2
2,623
2,680
65
80
0,47
9,3
2,628
2,653
76
79
0,48
10,2
2,632
2,699
73
78
0,25
8,9
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
Gehalte organische stoffen
(%)
Gehalte aan sulfaten
(% SO3)
Volumieke massa in vrac
(g/cm³)
zonder verdichting
na manuele verdichting
na verdichting met triltafel
Verbrijzelingsweerstand (%)
76/76
Sterrebeek, 27 april 2004
0,95
1,09
1,17
0,69
1,39
2,00
0,17
0,11
1,237
1,366
1,470
35
1,359
1,470
1,546
28
1,336
1,453
1,532
27
1,422
1,550
1,653
23
Aan deze zanden werd 9 % cement toegevoegd en werden mengsels bereid bij verschillende
watergehaltes ter uitvoering van de Proctorproef met versterkte verdichting en ter bepaling
van het draagvermogen CBR. De resultaten zijn voorgesteld in onderstaande tabel:
Proefstuk
Metselwerkpuinbrekerzand
Mengpuinbrekerzand
Betonpuinbrekerzand 1
Betonpuinbrekerzand 2
Optimum
watergehalte
wOPM (%)
14,3
13,0
13,4
12,0
Droge volumieke
massa bij wOPM
(g/cm³)
1,755
1,825
1,875
1,875
Draagvermogen
CBR (%)
124
159
145
167
Het betonpuin bereikt duidelijk een grotere waarde voor de dichtheid dan de andere
granulaten. Dit onderzoek toonde ook aan dat het watergehalte waarbij de verdichting van het
mengsel plaatsvindt in belangrijke mate zowel de droge volumieke massa als het draagvermogen CBR beïnvloedt.
Met oog op het beproeven van de vrije drukweerstand werden met deze puinbrekerzanden
verschillende reeksen van zandcementmengsels bereid in het laboratorium. De proefstukken
werden bereid in in cylindrische mallen en verdicht met de energie van de normale Proctor.
Als basis-cementdosering was gekozen voor 9 % cement, als watergehalte het hierboven
beschreven optimale watergehalte wOPM; 5 reeksen van proefstukken werden bereid voor
bepaling van de druksterkte na respectievelijk 7 dagen, 14 dagen, 28 dagen en 91 dagen
verharding alsook een opeenvolging van 7 dagen normale bewaring plus 7 dagen bewaring
onder water ter bepaling van de waterbestendigheid. Daarnaast werden ook twee parallelle
reeksen bereid met respectievelijk 7 % cement en 11 % cement, ter bepaling van de drukweerstand na 28 dagen.
De onderstaande tabel geeft de proefresultaten weer (telkens gemiddelde van 3 proefstukken).
Zandcement op
basis van
puinbrekerzand
0/4 van:
Metselwerkpuin
Mengpuin
Betonpuin 1
Betonpuin 2
7
7,4
8,0
9,3
9,1
Cementgehalte: 9 %
7%
Bewaring bij 20 °C gedurende # dagen
7+7
14
Water28
91
28
onder
bestendig
water
heid (%)
6,5
7,6
86
7,4
8,4
6,3
3,7
6,3
59
7,1
4,8
7,1
8,9
11,1
80
10,7
11,1
8,1
9,7
10,4
94
11,7
12,0
7,5
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
11 %
28
8,9
8,8
10,6
10,2
OPZOEKINGSCENTRUM VOOR DE WEGENBOUW
Ref. : P.V.653701/1343
77/76
Sterrebeek, 27 april 2004
Uit deze resultaten blijkt dat alle zandcementmengsels gemakkelijk voldoen aan de eis van
minimum 4 MPa druksterkte na 28 dagen, bij een cementgehalte van 7 % (≈ 110 kg/m³) of
meer.
De mengsels op basis van betonpuin presteren duidelijk beter dan de andere mengsels.
Wat betreft de weerstand tegen de inwerking van water (gemeten als de verhouding van de
druksterktes gemeten na een gecombineerde bewaring van 7 dagen aan de lucht + 7 dagen
bewaring onder water respectievelijk na 14 dagen gewone bewaring aan de lucht) voldoen 3
van de 4 onderzochte mengsels aan de eis van minimaal 75 %.
Het zandcementmengsel op basis van mengpuinbrekerzand presteert, behalve op de
waterbestendigheid, ook abnormaal wat betreft de evolutie van de drukweerstand in de tijd: de
drukweerstand na 7 dagen bewaring van 8,0 N/mm² daalt spectaculair naar slechts 4,8 N/mm²
na 91 dagen bewaring. Een verklaring hiervoor licht waarschijnlijk in het hoge sulfaatgehalte
in het mengpuin, deze bedraagt 2,0 % (zie hoger). Uitgedrukt ten opzichte van de massa
cement komt dit neer op ongeveer 20 %. Door dit zeer hoge gehalte aan sulfaat is het niet
verwonderlijk dat expansief secundair ettringiet wordt gevormd, waardoor de weerstand sterk
kan verminderen, des te meer indien het mengsel bewaard wordt onder water. Dit is ook een
verklaring voor de te lage weerstand tegen de inwerking van water.
Het feit dat het gemeten sulfaatgehalte in het mengpuinbrekerzand (een mengsels 50/50 van
metselwerkpuinbrekerzand en betonpuinbrekerzand 1) met 2,0 % SO3 sterk afwijkt van de
gehaltes gemeten op elk van de afzonderlijke helften (respectievelijk 1,4 % in het metselwerkpuinbrekerzand en 0,2 % in het betonpuinbrekerzand 1) is een andere indicatie van de soms
grote heterogeniteit van deze puingranulaten.
LDB/ndv
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com