O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eBetontechnologiecement 2000 878Betonpuin bestaat uit primaire,steenachtige grondstoffen: zand,grind, cementsteen en vulstof-fen. Het granulaat wordt alssecundaire grondstof voor circa90% hergebruikt in de wegen-bouw en als gedeeltelijke vervan-ger van het grove toeslagmateri-aal in beton. Bij het verwerkentot betongranulaat komt een rest-stroom vrij die bestaat uit fijnzand en fijn gebroken toeslagma-teriaal met cementsteen, ook welbekend als sorteerzeefzand. Ditsorteerzeefzand is echter nietvolledig en ook niet zonder pro-blemen als grondstof in betontoe te passen.Eigenlijk kan cementsteen vol-ledig als grondstof in de cement-productie worden ingezet. De ce-mentsteen kan een gedeelte vande grondstoffen bij de cement-productie vervangen. Deze vormvan ketenbeheer levert tevenseen bijdrage aan de reductie vande CO2-emissie.S c h e i d i n gIn opdracht van ENCI heeftKema samen met Intron eenonderzoek uitgevoerd naar hetvrijmaken en scheiden van zand,grind en cementsteen uit beton.Gebleken is dat een volledigescheiding mogelijk is [1]. Hetontwikkelde proces is gebaseerdop een fysische scheiding dooreen warme thermische shock.Dankzij dit proces wordt beton-granulaat een `hoogwaardige'grondstof. Hiermee is de beton-kringloop volledig gesloten (fig. 1).De basis voor het terugwinnenvan zand en grind uit betongra-nulaat is eind jaren '80 gelegddoor Kema en TNO. Als techniekis aanvankelijk de koude thermo-shock met stikstof gekozen [2],maar wegens hoge kosten verla-ten. Hierna kwam de warmethermo-shock in beeld [3]. Bij hetopwarmen van betongranulaatmet kwartshoudend toeslagma-teriaal vinden veranderingenplaats in de cementsteen en dekristalstructuur van het kwarts-materiaal (tabel 1). Er tredenrespectievelijk verbrossing (ont-leding van de calsiumsilicaathy-draten) en volumevergroting op.Als gevolg van het verhitten wor-den cementsteen en toeslagma-teriaal van elkaar gescheiden.Door het verwarmde materiaalvervolgens te malen/breken en tezeven, wordt de cementsteenvrijgemaakt en opgevangen (fig.2). Om dit proces nader te valide-ren en te optimaliseren is eenpilot-installatie gebouwd.In vervolg op het scheidingspro-ces is de uitgezeefde cement-steenfractie < 1,0 mm gekarakte-riseerd en nader onderzocht omingezet te kunnen worden alsbestanddeel van cement. Geble-ken is dat de fijne fractie met eenhoog cementaandeel als cement-bestanddeel kan worden toege-past.Het niet-uitgereageerde cementkan een bijgedrage leveren aande sterkte van het beton. Degrootte van de sterktebijdrage isonder meer afhankelijk is van dehydratatiegraad, de hoeveelheidRecyclen cementtechnisch haalbaardr. W. van Loo, ENCI NVing. I.A.G.M.Peeze Binkhorst, KEMA Nederland BVRecent onderzoek heeft aangetoond dat cement recyclen uit betonpuinmogelijk en technisch haalbaar is. Dit gebeurt door het scheiden van decementsteen uit betongranulaat door middel van een warme thermischeshock, gevolgd door een zeefproces. Op basis van dit principe is bij KEMANederland BV een installatie op laboratoriumschaal gebouwd voor verderonderzoek. In Japan is een mobiele pilot-installatie operationeel die 6 tonbetongranulaat per uur kan verwerken. Met deze ontwikkelingen wordt debetonkringloop gesloten.1 | Betonkringloop (boven)2 | Principe van scheidendoor een warmethermo-shock (midden)Tabel 1 | Overzichttransformatie van beton(beneden)temperatuur-reeks (?C) reactie3-120 verdamping van water30-300 ontwateren120-600 wateronttrekking450-550 Ca(OH)2 CaO + H2O570 kwarts-kristalstructuur transformatie600-700 ontleding van CSH600-900 kalksteenontleding CaCO3 CaO +CO21100-1200 smeltenO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB etonte ch n o l o g i ecement 2000 8 79cement en het type beton van hetbetongranulaat (fig. 3). Verderblijkt uit laboratoriumonderzoe-ken naar de eigenschappen vanrecycled beton, dat met 100%recycled toeslagmateriaal er spra-ke is van een geringe sterkte-toename [1].In Japan is het thermische schei-dingsproces geoptimaliseerd enis door Mitsubishi MaterialsCorporation een mobiele pilot-installatie gebouwd (fig. 4) meteen verwerkingscapaciteit van 6ton betongranulaat per uur. Hetdroge scheidingsproces voor be-tongranulaat door middel vanverhitten, breken en zeven inJapan verschilt alleen in detailvan KEMA-uitgangspunten [6].De desagglomeratie van hetbetongranulaat wordt gereali-seerd bij een temperatuur van300 ?C in plaats van de 650 ?Cvoor de KEMA-installatie.Vervolgens wordt het verwarmdegranulaat in een speciale maal-unit vrijgemaakt van de cement-steen zonder excessievelijke ero-sie van het toeslagmateriaal. Hetvrijgemaakte materiaal is volle-dig terug te brengen in de keten[7, 8, 9].K r i n g b o u wThans is het project Kringbouwvan start gegaan op initiatief vanTNO met vertegenwoordigersuit het bedrijfsleven waaronderENCI, de overheid en de onder-zoeksbureaus KEMA en Intron.Doel van het project is het ont-wikkelen van (nieuwe) technolo-gie?n voor het vrijmaken enscheiden van schoon metsel-werkpuin, bouw- en sloopafval,schoon betonpuin en gemengdsteenachtig puin. De hier be-schreven scheidingstechniekmaakt deel uit van een ge?nte-greerd proces, waarmee hetgeheel aan bouw- en sloopafvalintegraal en optimaal kan wor-den opgewerkt en gereinigd enwaarbij alle `tussenproducten'afzonderlijk hoogwaardig kun-nen worden toegepast. Dit be-tekent voor de betrokken bedrij-ven een positieve ontwikkelingop het gebied van de grondstof-voorziening op langere termijn,een betere zorg voor het milieuen verbetering van het imago vanbeton.T e n s l o t t eDe hier beschreven techniekstaat nog in de kinderschoenen,maar belooft op langere termijneen belangrijke bijdrage te leve-ren aan het sluiten van de beton-kringloop: het terugwinnen vancement tot grondstof voor decementfabricage. sL i t e r a t u u r1. Van Loo, W., Closing theconcrete Loop-from reuseto recycling, ENCI,'s-Hertogenbosch 1999.2. Wiegers, R.B. and Elteren,E. van, Seperation of conti-minated concrete part 4:concluding report over theperiod 1987-1988. TNO-TDPreport 753.100/4 for EC,1989.3. Peeze Binkhorst, I.A.G.Mand Cornelissen, H.A.W.,Development of a processfor separating radioactiveconcrete constituents,including active pilot planttesting, final report:Decommissoning of NuclearInstallations, ISBN 92-827-4016-1, pp. 400-410 for EC,1995.4. Schneider, U, Behaviour ofconcrete at high temperatu-res, Deutsher Ausschuss f?rStahlbeton, Heft 337, 1982.5. Peeze Binkhorst, I.A.G.M.,Riley, K. and Costes, J.R.,Re-use of concrete fromdecommissioned nuclearinstallations to producewaste storage package(REBONDIN), final report:Nuclear fission safety RTDprogramme, F14D-CT95-0015 for EC, April 2000.6. Kooijman, S.J.M., De beton-kringloop gesloten, ervaringmet scheidingstechnologi?n,KEMA rapport 98570097-KST/MAT 98-6564, Arnhemapril 1998.7. Shima, H., Tateyashiki,H., Nakato, T.,Okamaoto,M. and Asano, T., New tech-nology for recovering highquality aggregate fromdemolished concrete, GlobalEcoindustry Center,Mitsubishi Materials, Tokyo,1998.8. Tamura, M., Tomasawa,F., Noguchi, T. and Ikabata,T., Development of comple-tely recyclable concretecement-like composition,Cement Science andConcrete Technology,No. 52, page 1029, 1998.9. Akira, O, Concrete remixed,LOOK japan, may 1999.3 | Druksterkteresultatenvan drie betonmengselsvergeleken met eenmengsel waarin alleenCEM I 52,5 (EN 196-1) istoegepast4 | Opstelling scheidings-installatie van MitsubishiMaterials Corporation