dr.R.f.M.BakkerStichting Betonresearch NederlandseCementindustrie?n (BNC),'s-Hertogenbosching.J.H.K?hneredacteur CementAfvalstoffen - vervangendegrondstoffen voor beton?InleidingIn een verbazend snel tempo worden we de laatste tijd op verschillende manieren (congressen,symposia en publikaties) geconfronteerd met onderzoek naar mogelijke toepassingen vanafvalstoffen in de bouw. De motivering ligt voor de hand: een dreigend tekort aan stortplaatsen,een dreigend tekort aan natuurlijkegrondstoffen, bedreiging van het milieu. Vooreen algemeenoverzicht van de diverse afvalstoffen en de mogelijke toepassingen kan worden verwezen naarzowel Nederlandse als buitenlandse literatuur [1,2,3,4,]. Een opsomming van de belangrijksteafvalstoffen met mogelijke toepassingen wordt gegeven in tabel 1. Deze tabel is o'ltleend aan debijdrage van dr.ir.Ch.F.Hendriks aan de SCW-publikatie over toepassing van afvalstoffen in deWegenbouw [4).In dit artikel wordt getracht uit de veelheid van gegevens juist die gegevens te halen diebetrekking hebben op de toepassingsmogelijkheden van deze stoffen als grondstoffen voorbeton. Hierbij zal telkens, voor zover hierover gegevens bekend zijn, bij elke afvalstof detechnische, milieu-technische, economische en energetische kant worden bekeken. Alvorensechter op de afzonderlijke afvalstoffen in te gaan zal een beschouwing gegeven worden over detechnische en economische grenzen waarbinnen toepassing zinvol is. Deze grenzen wordenenerzijds bepaald doorde technische eisen die aan de 'natuurlijke' grondstoffen zand, grind encement moeten worden gesteld, anderzijds door de prijs die voor deze grondstoffen moetworden betaald.In dit artikel zullen de mogelijkheden met betrekking tot toepassing als toeslagmateriaalworden bekeken; in dit artikel wordt niet ingegaan op de mogelijkheden van toepassing vanafvalstoffen als cementcomponent of cementg rondstof.Tabel 1 cProduktie van afvalstoffen en industri?le mogelijke c, 0(/)Q) Olbljprodukten in 1975: toepassingen Q) 0 01- Q)?O c c- c Ol .0 . .afvalstoffen '';::;C' Ol CD "i: .~o>.+-'-Ol Ol Ol '-0 CDmogelijke toepassingen -SB cu:9 Ol C C Ol O??i: C "- OlCD "- -CD CD.5:2 0 CD.- Ol Ol-0", ?ii?O -0 CD (/)E E "- .r:: -CD.r::-"'"eo (J)'+-" c(ii CD CD.o Q.Ol t: "-o (/) .2 E .8 CD~CD Ola.s_ Ol? ?2 o E > Q.bouw- en sloopafval (inc!.verhardingsmateriaal) 6,5 x x x x x xbaggerslib 28(ca. 40% droge slib) (11 )zuiveringsslib 5(ca. 4,5% droge stof) (0,2)vliegasvan met kolengestookte energ iecentrales 0,5 x x x x x(?)vliegas (vuilverbranding) 0,1 x x x x x(?)slakken (bodemas) van met ko-len gestookte energiecentrales 0,1 x x x x xslakken (vuilverbranding) 0,4 x x x x xhoogovenslakken (zand) 1,4 x x x x x xfosfaatertsslakken 0,7 x x xstaalslakken 0,9 x x xfosforzuurgips 1,5 x x(?)zwavel x xafval rookgasontzwaveling(zwavel, gips) x xafvalkolenvergassing(o.a. slakken)mijnsteen 1) xhuishoudelijk afval 5,81) voorraad in Nederland 30 miljoen tonCement XXXIII (1981) nr. 3 183Technisch-economische aspecten bij het gebruik van afvalstoffen ter vervanging van zanden grindEen van de belangrijkste punten bij het evalueren van de mogelijkheden voor hergebruik vanafvalstoffen is de potenti?le markt. De hoeveelheden beton" en metselzand en grind die delaatstejaren in Nederland zijn verwerkt, zijn respectievelijk circa 16miljoenen 18miljoentonperjaar. Gezien de in tabel 1vermelde hoeveelheden waarin afvalstoffen vrijkomen is de potenti?lemarkt groot te noemen.Wanneer er voor de consument vooreen bepaalde toepassing een keuze mogelijk is tussen eennatuurlijk materiaal of een afvalmateriaal, zal de verhouding prijs-kwaliteit van dealternatievenhet criterium zijn waarop de beslissing wordt genomen. In het geval van toepassing vanafvalrnaterialen als toeslagmateriaal in beton zal dit afvalmateriaal in het algemeen hooguitkwalitatief gelijk zijn aan het 'natuurlijke' produkt. Wanneer we hier over kwaliteit van toeslag"materialen spreken, wordt in eerste instantie gedacht aan de volgende aspecten: sterkte,dichtheid en oppervlaktestructuur. Door de gladde, ronde en dichte oppervlaktestructuur vanhet in Nederland toegepaste zand en grind isdehoeveelheid water die nodig isom een bepaaldeverwerkbaarheid van betonspecie te verkrijgen laag. Hierdoor kan ookhet cementgehalte lagerworden gekozen dan bij toepassing Van zwakkere, poreuze, hoekige materialen. Dit betekentdat de gebruikerofverwerkeralleen bijeen lagere kostprijsvan hetafvalproduktgebruikhiervanzal overwegen. Erdientdan ook telkensteworden nagegaan welke factoren een rolspelenbij dekostprijs van het 'natuurlijke' produkt enerzijds en het produkt, vervaardigd uit afvalmateriaal,anderzijds. Aan de hand hiervan kan dan weer worden nagegaan onder welke voorwaardengebruik van afvalmaterialen een economisch verantwoord alternatief is.Diverse mogelijkheden doen zich voor. In de eerste plaats: na bewerking is het afvalmateriaaltechnisch gelijkwaardig aanhet 'natuurlijke' produkt. Voorts, de afvalgranulaten zijn technischniet gelijkwaardig, maar het afvalprodukt kan toch nog concurrerend zijn indien door aanpas"sen van demengselsamensteHing een gelijke betonkwaliteit kan worden verkregen. Tenslotte,indien ook dit laatste niet mogelijk is, kan het ontwerp of de constructie worden aangepast aanhet kwalitatief mindere materiaal. Dit laatste aspect, waarop in deze beschouwing niet verderwordt ingegaan, verdient zeker nadere aandacht.De hoofdelementen die bij de kostprijs van beton met respectievelijk 'natuurlijke' en afvalmate-rialeneen rol spelen zijn weergegeven in tabel 2.Tabe/2Kostpri?sbepa/ing beton metnatuurlijkegranulatenconcessiekostenproduktiekosten(incl. keuringskosten)transportkosten naarverwerkingsplaatsbetonproduktiekostentotaal f nbeton met granulaten uit afvalstortkosten (negatief)transportkosten naar stort(negatief)transportkosten naaropwerkingsfabriekopwerkingskosten(incl. keuringskosten)transportkosten naarverwerki ngsplaatsbetonproduktiekostentotaalf8.3f8.4fasfsefaCement XXXIII (1981) nr. 3Van elk van deze elementen dienteen beeld te worden verkregen van de huidige kostenen dienteen schatting te worden gemaakt van de ontwikkeling in de toekomst. Het bedrag dat pereenheid produkt maximaal beschikbaar is om het afvalmateriaal geschikt te maken voorverwerking in beton, kan berekend worden uit de kostprijs van beton met natuurlijk toeslagma-teriaal. Wordt aangenomen, dat de transportkosten naar het stort gemiddeld gelijk zijn aan detransportkosten naar de opwerkingsfabriek (a2 = 8.3) en dat de gemiddelde transportkostenvan het afvalprodukt naar de verwerkingsplaats gelijk is aan de gemiddelde transportkostenvan het natuurlijke produktnaar de verwerkingsplaats (n3 = as), dan betekentdit dat 8.4 + as-a1 maximaal gelijk mag zijn aan n1 + n2 + n4. Verschillen in transportkosten 82 oF 8.3 en n3 oF a5kunnen de balans naar beide richtingen laten doorslaan. Aangezien de transportkosten bijtoeslagmaterialen voor beton een grote invloed hebben op de prijs, dient telkens bij deevaluatie teworden nagegaan ofer-indien de prijsafverwerkingsinstallatie al kan concurre-ren - binnen redelijke afstand voldoende (potenti?le) afnemers aanwezig zijn om het produktook daadwerkelijkkwijtte raken. Het onvoldoende rekening (kunnen) houden met afzetmo-gelijkheden is echter niet alleen een probleem voor recyclingmaterialen (Okto)!Uit tabel 2 is ook af te leiden dat de overheid de mogelijkheid heeft de kostprijs van dealternatieven te be?nvloeden door het verhogen van de concessiekosten van de natuurlijkeprodukten (n1) en/of door verhogen van de stortkosten van hetafvalprodukt(a1 ).In heteerstegeval wordt het natuurlijke produkt duurder, inhet tweede geval het afvalprodukt goedkoperen hetprodukt dat het afval veroorzaakt duurder. In beide gevallen wordt de concurrentiepo-sitie van een produkt ten opzichte van het buitenland verslechterd indien d??r deze kosten-verhogende maatregelen niet worden genomen. Bij het hanteren van de factoren n1 en 11dient dan ook rekening te worden gehouden met deze mogelijke consequenties.1841Breek- en zeefinstallatie voor de verwerkingvan bouw- ensloopafval,zoals ermomenteelverscheidene in ons land in bedrijf zijn2Gebroken beton- en metselwerkpuin(de schaalverdeling op de maatlaUs incentimeters)Cement XXXIII (1981) nr. 3Bouw- en sloopafvalTechnische aspectenHet overgrote deelvan het bouw-en sloopafval wordt gevormd doorbeton-en metselwerkpuin.Technisch zijn er geen bezwaren om deze steenachtige materialen als toeslagmateriaal voorbeton toe te passen, mits ze vrij zijn van verontreinigingen zQals gipsen organische bestandde-len als hout, papier en kunststof. Alleen bij zeer hoge betonkwaliteiten kan de materiaalsterktevan het puingranulaat een beperkende factor zijn. Bij de gangbare betonkwaliteiten kan eenmindere sterkte van hetpuingranulaat ten opzichte van het natuurlijke grind worden opgevan-gen dooraanpassen van het mengsel. In die gevallen waar uitdrogingskrimpeen rol speelt, dientbij het ontwerp van de constructie in het geval van betonpuin als toeslag, met een verhoogdekrimp rekening te worden gehouden.De bewerkingen die het bouw- en sloopafval moet ondergaan ten einde hetgeschikt te makenvoor verwerking in beton, beperken zich hoofdzakelijk tot scheiden, breken en zeven, bewerkin-gen die technisch geen problemen hoeven op te leveren. In de BRD zijn in de jaren na deoorloggrote hoeveelheden puin in beton verwerkt. Deeisen waaraanhet puingranulaat moest voldoenlagen vast in de norm DIN 4163. Ook in Nederland (o.a. in Dordrecht) is destijds puin verwerkt inbeton. In de literatuur is hierover echter weinig te vinden.In 1979 is een CUR-VB-commissieingesteldmetals taak het opstellen van voorschriften, die hettoepassen van beton- en metselwerkpuin als toeslagmateriaal voor beton mogelijk maken.Recent zijn OP de vliegbasis Voikei een aantal proefvakken aangelegd met gebroken beton alstoeslagmateriaal [5].Economische aspectenDe wijze waarop de scheiding en opwerking van materialen kan of moet worden uitgevoerdheeft een invloed op de kostprijs van het verkregen materiaal. Er is op dit moment een tientalbedrijven dat bouw- en sloopafval bewerkt tot granulaten voor de bouw, met name voor dewegenbouw. De verkregen produkten worden grotendeels afgezet als steen voor steenfunde-ringen en in erf- en padverhardingen.Op dit moment blijkt het economisch (nog) niet aantrekkelijk om zand en grind te vervangendoorpuingranulaten. Debalanszal echteral gauw kunnen doorslaanten gunste van puingranu-laten; de stortkosten zullen namelijk blijven stijgen en voor de groeiende stroom bouw- ensloopafval zullen de afzetmogelijkheden als niet-gebonden materiaal voor verhardingen c.q.funderingen niet toereikend zijn.Milieutechnische aspecten. Behalve het aspect van het ruimtebeslag, kan ook een eventuele verontreiniging van hetgrondwaterdooropslag ofstorten van afvalstoffen een rol spelen bij het zoeken naartoepassin-gen.Bij de steenachtige materialen uit bouw- en sloopafval speelt hettweede motiefgeen rol. Desteenachtige materialen worden immers onder meer toegepast vanwege hun onoplosbaarheidin water. Een uitzondering dient hier gemaakt te worden voor gips, dat relatief (t.o.v. anderebouwmaterialen) goed wateroplosbaar is (ca. 2,5 g/I). Indien er sprake is van verontreinigingvan het milieu door bouw- en sloopafval betreft het stoffen die niet tot het bouw- en sloopafvalbehoren, maar op de een of andere wijze in het bouw- en sloopafval zijn terechtgekomen(Lekkerkerk). Dit laatste risico kan worden verkleind doorde afvalstroom zoveel mogelijk via de(reeds bestaande) opwerkingsbedrijven te laten lopen.Energetische aspectenZoals in de inleiding is gesteld is ??n van de motieven voor het doen van onderzoek naartoepassing vanafvalstoffen in debouw het besparen van natuurlijkegrondstoffen. Debewerkin-gen die de afvalstoffen moeten ondergaan ten einde deze geschikt te maken voor hergebruikvergen energie. Wanneer het energieverbruik voor de produktie van de alternatieve grondstof1853. VUIlverbrandingsslakken;bil onvoldoende verbranding worden nogbelangrijke hoeveelheden organischmatenaaJ aangetroffenCement XXXIII (1981) nr.3beduidend hoger Iigt dan voorde produktievanhet natuurlijk materiaal wordt het argument vande besparing geheel of ten dele ontkracht. Het probleem wordt dan verplaatst naarde energie-sector. Daarbij dient bedacht te worden dat meer energieverbruik ook meer milieuvervuilinginhoudt, zodat ook het milieu-argument distutabel wordt bij grote verschillen in energiebe-hoefte tussen natuurlijke grondstof en alternatieve grondstof. Overenergiebalansen in samen-hang met afvalverwerking is inde literatuur weinig te vinden. In het rapport van DHV Raadge-vend Ingenieursbureau BV 'Verwerkingsinrichtingen van bouw- en sloopafval-hergebruik enmilieu-hygi?nische aspecten' wordt op basis van literatuurgegevens voor de opwerking vanbouw- en sloopafval een energieverbruik van 5,5 tot 7,5 MJ per ton (1,5 tot 2 Kwh per ton)opgegeven [6]. Indien men daarbij bedenkt dat ??n liter benzine overeen komt met 30-40 MJ, zalhet duidelijk zijn dat met de energie die nodig is om 1 ton betonpuin te verwerken, datzelfdebetonpuin slechts overeen beperkte afstand per as naareenstortplaats kan worden getranspor-teerd.SlakkenOnder het hoofd slakken wordt vaak een aantal produkten behandeld die zeer sterk kunnenuiteenloPen in samenstelling en eigenschappen. Het woord slak zegt dan ook niet meer dan datwe te maken hebben met de resten van een of ander verbrandingsproces, waarbij steenachtigematerialen aan elkaar zijn gesinterd ofsamengesmolten.lnNederland worden geproduceerd:- vuilverbrandingsslakken;- hoogovenslakken;- staalslakken;- fosforslakken en-kolenslakken (bodemas).Deze slaktypen zullen achtereenvolgens naderworden bekeken.VulJverbrandingsslakkenTechnische aspectenVan de bovengenoemde slakken neemt de vuilverbrandingsslak een bijzondere plaats in.Vuilverbranding is immers geen proces ter verkrijging van een bepaald produkt, maar eenproces tervermindering van detedumpen hoeveelheid huisvuil. De kwaliteit van de huisvuilver-brandingsslak wordt bepaald door twee factoren:de chemische samenstelling;de mate van sintering.De chemische samenstelling is een gegeven waar weinig aan valt te sturen. Wel zal doorgescheiden inzamelen en het apart verwerken van de bruikbare componenten (bijv. afvalglaS)de samenstelling kunnen wijzigen. De onbruikbare, te verbranden rest zal daardoor naar allewaarschijnlijkheid nog minder homogen van samenstelling worden. De mate van sintering kandaarentegen wel door de procesvoering worden be?nvloed. Bij een onvoldoende verbrandingvan het huisvuiIwor4Fosforslakken:de In Nederland geproduceerdehoeveelheden worden geheel verwerkt In deweg- en waterbouw, voornamel11k alsntet-gebonden fundertngsmatertaalCement XXXIII (1981) nr. 3Milieutechnische aspectenIn hoeverre het acceptabel is of blijft om huisvuilverbrandingsslakken ongebonden te verwer-ken in verhardingen, is niet bekend. Bij een cementgebonden toepassing is de kans opverontreiniging van het grondwater te verwaarlozen.Energetische aspectenDe bewerkingen die de vuilverbrandingsslak op dit moment in Nederland ondergaat om hetgeschikt te maken voor verwerking zijn breken, zeven en verwijderen van ferrometalen. Dit zijnweinig energievergende bewerkingen. Indien het afval verder wordt opgewerkt tot een synthe-tisch agg regaat door middel van een continu smeltproces, is de eigen verbrandingswaarde vanhet afval onvoldoende en dient extra energie te worden toegevoegd [1].HoogovenslakkenHoogovenslak kan als schoolvoorbeeld dienen hoe een afvalprodukt kan evolueren tot eenhoogwaardig bijprodukt. Problemen die bij een dergelijke evolutie overwonnen dienen teworden zijn:- de verzekering van een min of meer constante aanvoer;- de bereidheid van de'afval'-producent een zo constant mogelijk produkt te leveren en zomogelijk het eigen produktieproces aan te passen aan eisen die aan het bijprodukt moetenworden gesteld;- na bewerking een concurrerend produkt, zowel in kWaliteit als in prijs;- de bereidheid van de marktom het alternatieve prod ukt ook daadwerkelijk toe te passen.Deze laatste, psychologische barri?re dient zeker niet te worden onderschat.Hoogovenslak, mits volumebestendig, kan worden toegepast als toeslagmateriaal voor beton.In Engeland en Duitsland zijn hiervoor normen opgesteld [9,10]. Gezien echter de hoogwaardi"ge toepassing van Nederlandse hoogovenslakken als grondstof voor hoogovencement is ditnoch economisch, noch energetisch interessant en in strijd met het streven afvalprodukten zohoogwaardig mogelijk in te zetten [11].StaalslakkenStaalslak is, in tegenstelling tot hoogovenslak, in het algemeen niet geschiktom als toeslagma-teriaal in beton te worden toegepast. Dit wordt veroorzaakt door de vrije calcium" en magne-siumoxyde en onbestendig dicalciumsilicaat (B-C2S), die in de slak aanwezig kunnen zijn.Deze produkten maken de staalslak volume-onbestendig [1].FosforslakkenFosforslakken ontstaanbij de thermische ontsluiting van fosfaaterts in een elektrische oven. Bijdit proces wordt als hoofdprodukt fosfor gevormd, dat onder andere wordt gebruikt voor deproduktie van zeer zuiver fosforzuur en natriumtripolyfosfaat.ln Nederland wordt fosfor en dedaarbij vrijkomende fosforslak geproduceerd in Vlissingen.Technische aspectenEr zijn geen technische bezwaren om fosforslakken als toeslagmateriaal voor beton toe tepassen. Het produkt is vrij constant van samenstelling en bestaat grotendeels uit het inertepseudo-wollastoniet (CaSiOa). Het produkt kan in twee duidelijk verschillende vormen vrijko-men.Ten eerste kan via een granuleerproces slakkenzand worden gevormd; dit produkt is nietkristallijn en poreus.Ten tweede kan door langzame afkoeling stukslak worden gevormd; dit produkt is kristallijnen dicht.In Nederlandwordt uitsluitend stukslakgeproduceerd. Doorbrekenen zeven kan daaruitelkegewenste gradering worden verkregen. Met stukslak als toeslagmateriaal kunnen dezelfdebetonkwaliteiten worden verkregen als met het normale betonzand en grind.Economische aspectenVoor de fosforslakken geldt inwezen hetzelfde als voorde hoogovenslakken: men kan hierbetervan een bijprodukt dan van een afvalprodukt spreken.Het produkt wordt op dit moment nagenoeg uitsluitend toegepast in de weg- en waterbouw,respectievelijk als steen voor steenfundering en als materiaal voor bodembescherming enoeververdediging.Milieutechnische aspectenGezien de grote dichtheid van de fosforstukslak is het zeeronwaarschijnlijk datverontreinigingvan het miIieu, door extractie van in de pseudo-wollaston iet fase opgesloten eventuele schade-lijke elementen, zal optreden. Hoewel fosfaaterts30 tot 200 ppm uranium kan bevatten blijkt datde straling te verwaarlozen is en geel'lgevaar oplevert [1].Energetische aspectenHet geschikt maken van fosforslakken tot toeslagmateriaal voor beton beperkt zich tot brekenen zeven van de stukslak, bewerkingen die sleChts weinig energie vergen.Kolenslakken (bodemas)Over toepassingsmogelijkheden van bodemas als toeslagmateriaal voor beton zijn nog geen1875SEM-opname (scanner-elektronen-microscoop) van vllegasdeelt/es; vergroting3000 xCementXXXlIl (1981) nr. 3gegevens gevonden. Het isniet duideli?kof bodemas van met poederkool gestookte elektrici-teitscentrajes valt onder de nOrm NEN 3212 'Sintels als toeslagmateriaal voor lichte betonpro-dukten'.VliegassenHetgeen onder slakken is gesteld, geldt zeer zeker ook voor vliegas; de samenstelling eneigenschappen kunnen sterk uiteenlopen. Hetwoordvliegaszegtnietmeerdandatwetemakenhebben met zeer fi?ne as, die door luchtstroming(en) gemakkeli?k worden meegevoerd. InNederland kunnen worden onderscheiden:- vliegas van met kolen gestookte elektriciteitscentrales;- vliegas van afvalverbrandingsinstallaties.Vliegas van ko/engestookteelektriciteitscentralesTechnische aspectenDe vi iegassen van kolengestookteelektriciteitscentrales kunnen sterkverschillen in samenstel-ling en eigenschappen. Dit hangt samen met de herkomst van de kolen en de procesvoering.Wat de chemische samenstelling betreft zi?n er in het algemeen geen bezwaren om kalkarmevliegassen te verwerken als toeslagmateriaal voor beton mits het gehalte aan onverbrandmateriaal en het gehalte aan sulfaat binnen zekere grenzen bli?ft[8]. De bezwaren zi?n meer vanfysische aard, met namedegrotefi?nheid van hetprodukt. De korrelverdeling voldoet nietaan deeisen voor betonzand. Wel kan men het produkt toepassen als mineraal poeder (NEN 3532) terverhoging van de viscositeit ende cohesie. Volgens de VB 1974 moeten de minerale poedersvoldoen aan NEN 3533. In deze norm staan wel keuringsmethoden die moeten worden uitge"voerd, maar geen eisen waaraan het produkt moet voldOen! Zo is bi?voorbeeld niet aangegevenhoeveel koolstof in vliegas aanwezig mag zi?n als het als mineraal poeder wordt toegepast. Bijhet toevoegen van vliegas aan beton moet met een verhoogde krimp rekening worden gehou-den [12].Omdat vliegassen meestal puzzolane eigenschappen hebben, gaat het toevoegen van vliegasals mineraal poeder vaak samen met een verhoging van de sterkte. Dit is dan ook de reden datvliegas bi? voorkeur wordt toegepast als cementcomponent, met andere woorden; tervervan-ging van een deel van het cement. De puzzolane eigenschappen die van belang zijn voor eenzinvolle vervanging van een deel van het cement hangen af van de chemischesamenstelling ende structuur van vliegas [17].Vliegas kan ook aan beton worden toegevoegd nadat het is gesinterd tot licht toeslagmateriaal.Bi? deze sintering wordt gebruik gemaakt van de calorische waarde die vliegas nog bezit in devorm van onverbrande koolstof. InEngeland wordt een dergeli?k produkt opde markt gebrachtonder de handelsnaam Lytag. Voor nadere gegevens betreffende produktie en eigenschappenvan het materiaal kan worden verwezen naar CUR-VB-rapport 48 [13J. Een dergeli?k produktdienttevoldoen aan de Nederlandse norm NEN3543 'Lichte toeslagmaterialen voorlichtbeton' .Economische aspectenHettoevoegen van vliegas als mineraal poeder ter vervang ing van een deel van het zand is in hetalgemeen alleen zinvol bi? schrale mengsels met lage cementgehaltes en zand met weinig fi?nmateriaal. In dergeli?ke gevallen kan echter ook fi?n zand aan het normale betonzand wordentoegevoegd terverkri?ging van de vereiste hoeveelheid fijn materiaal. Bi? toepassing van vliegasals vulstof zal de pri?s dan ook niet boven die van zand mogen uitkomen. Een bi?komendekostenverhogende factor is dat de dosering van vliegas minder eenvoudig is dan de doseringvan zand, vanwege de veel hogere fi?nheid. In de prakti?k wordt dan ook zelden vliegasuitsluitend als vulstof toegevoegd.Het lichte toeslagmateriaal op basis van vliegas kan als vervanger dienen van andere lichtetoeslagmaterialen. Hierbij moet worden bedacht dat de markt voor lichte toeslagmaterialenbeduidend kleiner isdan die voorzand en grind. Het produkt zal dan moeten concurreren tegenprodukten als bims, lava en Argex. De economische haalbaarheid zal voornameli?k wordenbepaald door de prijsverhoudingen. Gezien de moeilijke concurrentiepositie van kunstmatigelichte toeslagmaterialen ten opzichtevan natuurlijke, zi?n de economischeperspectievenop ditmoment minder gunstig. Veel zal afhangen van de ontwikkeling van de negatieve kosten, metname de kosten die gemaakt moeten worden om vliegas verantwoord te kunnen dumpen.Toename van de negatieve kosten hebben een gunstige invloed op de kostprijs van het produkt,zoals uit tabel 2 valt af te leiden. Als concurrerend voor het kunstmatige lichte toeslagmateriaalgelden niet alleen bovengenoemde materialen, als bims en lava, maar ook andere alternatievetoeslagmaterialen zoals baksteenpuin. Voor dit materiaal geldt ook het negatievekostpri?sele"ment!Vanuit milieutechnisch oogpunt li?kt het weinig zinvol het ene afvalmateriaal met het andere telaten concurreren. Het probleem wordt dan alleen maar verplaatst.In principe kan met lichte toeslagmaterialen vervaardigd lichtbeton ook dienen als vervangervan het normalegrindbeton.Depotenti?le markt is dan veel groter. Met lichtetoeslagmaterialenop basis van vliegas kunnen druksterkten van meer dan 50 N/mm2 worden verkregen. Voor eenbepaalde sterkte is echter een hoger cementgehalte noodzakeli?k dan bU overeenkomstiggrindbeton [14]. Dit betekent dat het prijsverschil tussen het lichte toeslagmateriaal en hetgrind zo groot moet zi?n dat de meerkosten van het cement worden gecompenseerd.Milieutechnische aspectenDe in vliegas aanwezige spoorelementen die door uitloging in het grondwater terecht zouden1886Gebrande mijnsteenCement XXXIII (1981) nr. 3kunnen komen, worden bij toepassing van vliegas in beton, in de cementmatrix opgesloten.De kiezelzuurcomponent in het vliegas zorgt daarbij nog voor een additionele afdichting;waardoor het risico van uitloging inde praktijk is te verwaarlozen [15].Energetische aspectenHet verwerkenvan vliegas tot lichte toeslagmaterialen vergt betrekkei ijk veel energ ie. De vi iegasmoet namelijk met water gepelleteerd worden om vervolgens bij 1100-1200 ?C aan elkaar teworden gekit. Een deel van de energie kan echter worden geleverd door de in de vliegas nogaanwezige koolstof. Dit betekent dat naarmate de kolencentrale een effici?nter verbrandings-proces voert, het omzetten van vliegas in lichte toeslagmaterialen vanuit energetisch oogpuntminder aantrekkelijk wordt. Ter vergelijking met bewerkingen die slechts weinig energievergen, zoals malen en breken van beton- en metselwerkpuin (ca. 7 MJ/ton): voor het verdam-pen van 100 kg water (10% per ton vliegas) is ongeveer 350 MJ nodig.Vliegas van afvalverbrandingsinstallatiesGezien de 'grondstoffen' die tot vorming van vliegas in afvalverbrandingsinstallaties leiden, isde constantheid van de samenstelling bij dit produkt waarschijnlijk het grootste probleem.Vanu it technisch oogpunt Iijkt het dan ook meer voor de hand te liggen de vliegas van kolen-gestookte elektriciteitscentrales te laten prevaleren. Indien opmilieutechnische gronden hetafvalverbrandingsvliegas gebonden moet worden, is het zinvol om toepassingsmogelijkhe-den in beton nader te bestuderen. Uit de resultaten van het onderzoek door de StichtingVerwijdering Afvalstoffen naar het uitlooggedrag van genoemde vliegassen kan geconclu-deerd worden dat het zonder meer storten van het vliegas op zijn minst discutabel is [16].MijnsteenWanneer gesproken wordt over mijnsteen, wordt meestal bedoeld de steen die afkomstig is uitkolenmijnen. Zeker voor Nederland ligt dit ook voor de hand. Een wezenlijk verschil met deoverige afvalstoffen is dat~op dit moment althans-de hoeveelheid mijnsteen in Nederland niettoeneemt, zodat van een status quo gesproken kan worden.Hetgeen bij alle andere afvalstoffen gesteld is geldt ook hier weer: de samenstelling eneigenschappen van mijnsteen kunnen tussen wijde grenzen vari?ren. Een van de belangrijksteaspecten is wel in welke mate de mijnsteen is gebrand. De ongebrande mijnsteen is zwart alsgevolg van de nog aanwezige kolenresten; de gebrande mijnsteen daarentegen is rood vankleur.Technische aspectenAan hettoepassen van ongebrande, zwarte mijnsteen in beton kleven dezelfde bezwaren als aanhet toepassen van vliegas met een hoog gehalte aan onverbrand materiaal. Bij een toenemendkoolstofgehalte stijgt ook de waterbehoefte en daalt daardoor de sterkteontwikkeling van hetermee vervaardigdebeton. Vooral inde langer geleden gedolven mijnsteen kan het koolstofge-halte vrij hoog zijn. Bij de gebrande, rode mijnsteen is dit probleem niet aanwezig. Een tweedemogelijk bezwaar voor toepassing in beton is de vochtgevoeligheid van mijnsteen. Dit zou totgevolg kunnen hebben dat de vorstbestandheid van ermee vervaardigd beton onvoldoende is.Nader onderzoek zou dit moeten uitwijzen. Het vervaardigen van lichte toeslagmaterialen uitmijnsteen is technisch geen probleem en is ook in Nederland reeds toegepast (Hollith). Deproduktie hiervan is echter enige jaren geleden gestaakt.Economische aspectenOp dit moment kan nog niet worden berekend wat de kosten zijn van beton met mijnsteen alstoeslagmateriaal, omdat geen gegevens bekend zijn over de mengselsamenstelling om betonvan een bepaalde kwaliteit te vervaardigen. Op basis van proefmengsels kan een indicatieverkregen worden wat de mijnsteen (al dan niet na opwerken) zou mogen kosten om alsalternatief toeslagmateriaal te kunnen concurreren.Het verdwijnen van de markt van diverse kunstmatig vervaardigde lichte toeslagmaterialen(waaronder Hollith), maakt hetzoeken naaroplossingen voormijnsteen en andereafvalmateria"len in deze richting niet erg kansrijk.Milieutechnische aspectenGezien het feit dat we te maken hebben met een 'natuurlijk' afvalprodukt is er geen reden teveronderstellen dat er miJieutechnische bezwaren zijn voor het toepassen van mijnsteen alstoeslagmateriaal in beton.Energetische aspectenVanuitenergetisch standpunt bekeken lijkthetweinig zinvol om deongebrandemijnsteen toe tepassen in beton. De calorische waarde van het materiaal wordt dan niet benut. Een reserveringvan de ongebrande mijnsteen voor toepassingen waarbij de aanwezige koolstof een energie-besparing geeft ligt voor de hand (baksteenindustrie, cementindustrie).ConclusieUit de literatuur blijkt dat diverse afvalmaterialen gezien zonder veel problemen opgewerktkunnen worden tot toeslagmateriaal voor beton ter vervanging van zand en grind, met namebeton- en metselwerkpuin en fosforslak. Afvalverbrandingsslak kan worden toegepast waarongewapend beton met een lage betonkwaliteit aan de functionele eisen voldoet..Andere produkten, met name vliegas, staalslakken en mijnsteen, kunnen om uiteenlopende189redenen niet zonder meer ter vervanging van zand en grind dienen. Wel kunnen vliegas enmijnsteen worden opgewerkt tot lichte toeslagmaterialen. Over de economische haalbaarheiden de milieutechnischeen energetischeconsequenties van dediversetoepassingen isweinig tevinden. Alhoewel de economische haalbaarheid van de alternatieven door heffingen (conces-siekosten, stortkosten) iste be?nvloeden, dient met de concurrentepositie ten opzichte van hetbuitenland rekening te worden gehouden. Wellicht het belangrijkste punt waaraan weinigbeschouwi ngen worden gewijd, is wie de diverse alternatieve produkten onder welke condities(zoals constantheid van het produkt) zullen afnemen. Een belangrijke rol spelen daarbij deeisen, voorschriften en normen, die toepassing van alternatieve grondstoffen mogelijk moetenmaken.Literatuur1. Use of the waste materials and byproducts in road construction. Paris, OECD, 1977.2. International conference on the use of byproducts and waste in civil engineering. Paris 28"30novembre 1978. Volume I en 11; Paris, Laboratoire central des Ponts et chaussees, 1978.3. Bakker, R.F.M.; Hendriks,C.F.; Kop,A.H. en van derVen,B.L., Detoepassing van afvalstoffen enindustri?le bijprodukten in de civiele techniek; Wegen 53 (1979), no 9 (sept) p. 259.4. Toepassing afvalstoffen in de wegenbouw; inleidende beschouwingen voor het SCW-symposi um op 2oktober 1980in Utrecht; Arnhem, Stichting Studie Centrum Wegenbouw, 1980.5. Heerkens, J.C.P., Kringloopbeton of het hergebruik van sloopbeton als toeslagmateriaal voorhoogwaardig beton; Cement 32 (1980), nr. 4.6. Verwerkingsinrichtingen van bouw- en sloopafval: hergebruik en milieuhygi?nischeaspecten;Amersfoort, DHV Raadgevend Ingenieursbureau BV, juli 1980.7. Gels, JA: Bakker, R.F.M. en Leewis, M., Met afvalverbrandingsslakken vervaardigd beton in dewegenbouw; Wegen 54 (1980), no 4 (apr) p. 99-105.8. Smith, MA, Review of standard specifications forflyash for use in concrete; Garston, BuildingResearch Establishment, 1975.9. BS 1047: Specification for air-cooled blastfurnace slag coarse aggregatefor concrete, Part 2,1974.10. DIN 4226: Zuschlag f?r Beton11. Fliert, C. van de, 'Eisen'ontwerpen voor afvalstoffen, lit. 4, blz. 45.12. Toevoegingen aan betonspecie, CUR-VB-rapport 31; Zoetermeer, Betonvereniging, 1970.13. Lichtbeton, CUR-VB-rapport 48; Zoetermeer, Betonvereniging, 1971.14. Lydon, F.D., The properties and use of sintered pulverised fuel ash aggregates for concrete;International conference on the use of by-products and waste in civil engineering; Paris, 28-30novembre 1978, Volume 11 p.369-374.15. Bakker, R.F.M., ?ber die Ursache des erh?hten Widerstandes von Beton mit Hochofenzementgegen die Alkali-Kiesels?urereaktion und den Sulfatangriff; Aachen, Rheinisch Westf?lischenTechnischen Hochschule, 1980.16. Stichting Verwijdering Afvalstoffen, Jaarverslag 1979.17. Bijen, J., Vliegas in de bouw, november 1980, Ministerie van VRO, directie Bouwnijverhied.Vervolg van blz. 182(Temperatuurspanningen in de wand vaneen onderzeese olietank)eindtoestand.Deze afname van descheurwijdte ligttussen 14,5en 31 % en is groter naarmatede wand dikker is.De maximale scheurwijdte blijkt rechtlijnig met de dikte toe te nemen. Naarmate de beton-kwal iteit lager en het wapen ingspercentage hoger is verm indert de scheu rwi jdte. Verhogingvan het wapeningspercentage van 0,5 naar 1% veroorzaakt een verkleining van de scheur-wijdte van 57,3, 54,7 en 52,3% voor wanddikten van respectievelijk 0,20, 0,40 en 0,60 m.ConclusiesBij het beoordelen van de getalswaarden van de resultaten van dit onderzoek dient inogenschouw te worden genomen dat geen rekening is gehouden met de reducerendewerking van de relaxatie op de spanningen. Verder is de lengte van de storingszone rond descheur een factor in de berekening die gebaseerd isop een aanname. Uitgegaan is namelijkvan de lengte bepaald door Falkner naar aanleiding van een aantal proefnemingen op balkenbelast door een zuivere trekkracht ten gevolge van een temperatuurverlaging.Een naderonderzoek naar detoepasbaarheid van Falkners formuleterbepaling van de lengtevan de storingszone voor het geval van buiging is derhalve gewenst.Cement XXXIII (1981) nr. 3Literatuur1. Falkner H., ZurFragederRissbildung durch Eigen- undZw?ngspannungen infolgeTempera-tur in Stahlbetonbauteilen; Deutscher Ausschuss f?r Stahlbeton, 1969 Heft 208.2. Clark J.L., Thermal stress problemsin offshore structures; Oceanology International '78.3. Marro P., Fessuratione termica in regime flessionale del cemento armato; niet gepubliceerdItaliaans artikel.4. Brakel J.,Beton in de waterbouw, temperatuurproblemen; collegedictaat g28, TH-Delft.190