4 2018
vakblad over betonconstructies
vak blad over betonconstruc ties
Dyckerhoff ?maakt er meer van.
Dyckerhoff,
Verkoopkantoor Nederland/Belgie
nl@dyckerhoff.com
www.dyckerhoff.nl
Waalbrug Ewijk (A 50)
Dyckerhoff Basal levert hoge sterkte beton C 90/105;
Dyckerhoff levert speciale cement VARIODUR 30
Fotos: Bart van Hoek
DyB Anz_Waalbrug Ewijk_225x297_lay.indd 1 15.03.17 10:33
4 2018
Circulariteit
vakblad over betonconstructies
TEKTONIEK.NL
Kennis zit in mensen. Binnen het Tektoniek-netwerk
beschikken we over de kennis voor de beste architectuur
in beton. Daarbij gaat het altijd om de relatie tussen vorm -
geving, constructie en maakbaarheid. Met expertise op
het gebied van schoonbeton, constructieve optimalisaties,
productontwikkelingen en materiaalontwikkelingen.
Op de netwerkpagina van www.tektoniek.nl zijn de
juiste mensen te vinden. Misschien hoort u er ook bij?
Dat kan, het kennisnetwerk is groeiende.
TEKTONIEK
hoe maak ik de beste architectuur in beton?
Drents Museum Assen - designed by Erick van Egeraat - foto: J. Collingr\
idge
advertentie Tektoniek Cement 12016.indd 1 03-02-16 09:34
Gestandaardiseerde\p verbindingen
voor een eenvoudig\pe, snelle
en veilige montage\p van pre\fab
betonelementen. Peikko\bs mechanische
schroe\fverbindingen\p maken
demonteren van kolommen, balken
en wanden mogelijk.\p U verduurzaamt
hiermee het constr\puctie\f ontwerp. Demonteren in plaat\ps van slopen
betekent dat betoneleme\pnten hergebruikt
kunnen worden.Slim o\pntwerpen met
Peikko\bs verbindingstechn\pologie maakt
ontmanteling voor \pde toekomst mogelijk!
MONTEREN
DEMONTEREN
SLIM
Maakt demontabel b\pouwen
met betonelementen\p mogelijk
www.peikko.nl
PEIKKO CREATES CON\BNECTIONS &
SOLUTIONS TO SUPPO\BRT CIRCULAR
ECONOMY IN THE BUIL\B\fING IN\fUSTRY.
FABRICAGE \b HERGEBRUIK GEBRUIKSFASE GEBOUW
RECYCLING \b ONTMANTELEN GRONDSTOFFEN
AFVAL
CIRCULAIRE ECONOMIE
PEIKKO BIEDT VERBINDINGEN EN \A
OPLOSSINGEN VOOR CIRCULAIR BOU\fE\AN.
t e l e \f o o n + \p3 1 \b0) 2 6 3 8 4 3 8\p 6 6
Partners1
Meer informatie over deze bedrijven en over het
partnerschap staat op www.cementonline.nl/partners.
partners
4 2018
Ce ntraal overleg Bouwconstruc ties
fb Studievereniging b -N ederland
Cement wordt mede mogelijk gemaakt door onze partners
Cement is een platform van én voor constructeurs. Het platform legt
kennis vast over construeren met beton, en verspreidt deze onder
vakgenoten. Om het belang hiervan te onderstrepen kan een bedrijf
partner worden. Een partner geniet een aantal voordelen, zoals een flinke korting op het
lidmaatschap, gratis vacatures plaatsen en meepraten over de inhoud van het
platform. Heb je ook interesse om partner te worden, neem dan contact op met
Jacques Linssen, j.linssen@aeneas.nl. Cement, onmisbaar voor onze partners!
2
10 Circulaire innovatie in de
betonindustrie
T
Om bij te dragen aan duurzame toekomst moeten
bouwsector en betonindustrie moderniseren.
15 Kan beton nog circulairder? T
Onvermijdelijk raakt het streven naar een circulaire
economie ook het materiaal beton.
34 Terugwinnen fijne fractie uit beton T
Beton is een materiaal dat goed is te recyclen. De
uitdaging ligt vooral in het hergebruik van de fijne
fractie. Op de TU Delft loopt een onderzoekstraject
VEEP waarin nieuwe recylingtechnologieën
worden ontwikkeld.
38 Rekenen aan granulaat T
Hoeveel beton- en menggranulaat kunnen in
beton worden toegepast en wat zijn de
consequenties?
42 Construeren met
tweedehandselementen
T
Door gebruik te maken van tweedehands
constructieve elementen, bijvoorbeeld uit een
donorskelet, wordt voldaan aan een van de
hoogste stappen in de circulaire economie.
48 De weg naar een circulair viaduct T
Een betonnen brugdek, dat je op één locatie
opbouwt, kunt verbreden en vervolgens kunt
demonteren en elders kunt herbouwen. Een illusie
of realiteit? De voortekenen wijzen op dat laatste.
52 Dennen in beton
Casa S+J in Argentinië kraagt voor een groot deel
uit boven de grond. Zowel het interieur als de
gevel zijn van schoonbeton, waardoor de grens
tussen binnen en buiten vervaagt.
4-51
Circulariteit
In het streven naar een beter klimaat is
circulariteit een belangrijk thema. Dat
geldt zeker voor de bouw en dus ook
voor beton. Wat houdt het in en wat
betekent het voor de constructeur? Dit
themanummer geeft antwoorden.
4-9
Goed leven binnen de
grenzen van onze planeet
Ambities op het gebied van de circulaire
economie zijn hoog en er zijn heel veel
manieren om daar invulling aan te geven,
ook voor beton.
28-33
Meten aan circulariteit
Met alle aandacht voor de transitie van
een lineaire naar een circulaire econo -
mie, ontstaat automatisch de behoefte
de mate van circulariteit van een product,
ontwerp of dienst te kunnen bepalen.
Want ook hier geldt: meten is weten.
1 Partners
63 Column
64 Servicepagina
64 Colofon
Juli 2018 / jaargang 70
inhoud
4 2018
Inhoud
3
56 Scheurwijdte-berekening bij
verhinderde vervorming
De scheurwijdte kan op verschillende manieren
worden berekend. Aan de hand van een case
worden deze manieren nader toegelicht.
60 De jonge constructeur
Jasper van Alphen, constructeur bij ABT, vertelt
over de uitdagingen in zijn werk en zijn rol bij het
ontwerp van de onderbouw van een droogdok
voor Royal van Lent.
De cirkel is rond!? Energiebesparing, klimaatverande -
ring, CO
2-emissie, van het aardgas af, hergebruik, circulariteit?.
Het zijn begrippen die we haast dagelijks tegenkomen. Wat dat
betreft is er heel veel gebeurd, de voorbije jaren. Enkele decen-
nia geleden dachten de meesten nog zonder zorgen over de
beschikbaarheid van steenkool, aardolie en aardgas. En ach, als
er dan al een einde zou komen aan al die voorraden, dan was er
toch gewoon kernenergie als stralend alternatief aan de hori-
zon? Onuitputtelijk en zo niet, dan zouden we dat met kweekre -
actoren toch oplossen?
Wat is het allemaal snel veranderd. De laatste paar jaar zijn we in
een stroomversnelling terechtgekomen. Ook de bouw wordt
hier mee geconfronteerd. Typerend is dat vijftig partijen in een
samenwerkingsverband een plan van aanpak hebben opge -
steld, de zogenoemde Bouwagenda. De gehele bouwsector is
vertegenwoordigd: de overheid, opdrachtgevers, kennisinstel-
lingen en het bedrijfsleven. De Bouwagenda geeft, eenvoudig
gesteld, aan wat de bouw wil realiseren. Een van de belangrijke
thema's is circulariteit.
Cement
wil de lezer informeren, ook over de actualiteit en de toe -
komst. In dit nummer gaan we daarom dieper in op het thema cir -
culariteit. We gaan eerst in op het hoe en waarom. Daarna kijken
we verder en meer in detail. Het zal de lezer niet verbazen dat daar
-
bij beton centraal staat. Welke mogelijkheden zijn er? Enkele voor -
beelden worden uitgediept. Beton- en menggranulaat toepassen is
een al langer bekende mogelijkheid. Daarvoor zijn ook richtlijnen
opgesteld. Maar we kunnen ook denken aan het hergebruik van
gehele constructieonderdelen. Daarom, bijvoorbeeld, het donor
-
skelet. Of een constructie aanpasbaar en demontabel maken. We
geven een voorbeeld van zo'n constructie, het circulaire viaduct.
Circulariteit, een onderwerp dat mij doet denken aan de jaren
80. In het Stevinlaboratorium hadden we een grote opstelling
staan in het kader van demontabel bouwen. IFD (Industrieel,
Flexibel, Demontabel) bouwen was in. Nu gaan we er weer mee
aan de slag. Is de cirkel rond of wordt die doorbroken en gaan
we nu echt stappen maken?
Dick Hordijk
Voor reacties: d.hordijk@cementonline.nl
Prefab componenten worden aan elkaar
bevestigd door een gestandaardiseerde
mechanische verbinding
foto: Peikko Benelux
Redactioneel
4 2018
Inhoud
thema
1
thema
5
De invulling van duurzaamheid heeft een weg afge-
legd van ecologisch verantwoord, via thema's als
cradle-to-cradle en CO
2, tot tegenwoordig de circu-
laire economie. Ambities op dit gebied zijn hoog en
er zijn heel veel manieren om daar invulling aan te
geven, ook voor het materiaal beton. En zeg nou
zelf: het nastreven van een hoger doel, een mooiere
wereld met gesloten kringlopen, spreekt toch veel
meer aan dan het 'reduceren van CO
2'?
Wat wij mensen met elkaar gemeen hebben is dat we het goed
willen hebben. Een goed leven nu en in de nabije toekomst.
Hoe we daar invulling aan geven, loopt echter nogal uiteen.
Sommige mensen vinden het moeilijk om over de lange
termijn na te denken en grijpen aan wat voor handen ligt.
Anderen onthouden zich van comfort en denken alleen aan de
verre toekomst. Waar het om draait is dat we er allemaal bij
gebaat zijn dat het goed gaat, nu en in de toekomst. En dat we
die toekomst veilig stellen. We willen daarbij niet al te veel concessies doen aan de leefstijl in het hier en nu. Dat geldt ook
voor bedrijven. Want ook al willen bedrijven aan de slag met
ecologie, ze hebben ook het doel om winst te maken en te
groeien.
Wat is de circulaire economie?
De circulaire economie heeft als uitgangspunt het sluiten van
kringlopen. De motivatie daarachter is tweeledig: aan de ene
kant is er een eindigheid aan de beschikbare grondstoffen op
aarde en aan de andere kant hopen de afvalbergen zich op. De
traditionele manier van het verwerken van afval, het recyclen,
zorgt dat veel 'afgedankt materiaal' in een laagwaardige toepas-
sing wordt ingezet. Wanneer de grondstoffen na gebruik weer
ingezet kunnen worden op hetzelfde niveau, zijn er minder
nieuwe grondstoffen nodig.
Het sluiten van kringlopen is echter geen doel op zich. Het
achterliggende doel blijft een betere en schonere wereld. Dus is
het niet de bedoeling een kringloop sluitend te maken wanneer
dit juist heel veel vervuiling veroorzaakt, bijvoorbeeld als
gevolg van transport. Een valide methode om hier inzicht in te
krijgen is het rekenen met de levenscyclus, de LCA. Deze houdt
Goed leven
binnen de
grenzen van
onze planeet
ir. Cindy Vissering
Betonhuis
dr.ir. Mantijn van Leeuwen
NIBE 1
Gaudi was een meester in het ontwerpen van constructies waarbij de vorm de
krachten volgt. Daarmee kan slank worden ontworpen. Mooi voorbeeld is de
Sagrada Familia.
Consequenties en mogelijkheden circulair beton
Goed leven binnen de grenzen van onze planeet 4 2018
6
misch verantwoord is en bijdraagt aan het welzijn van mens en
dier. Hier en daar, nu en later." Het doel is om in 2030 50%
Circulair te zijn en in 2050 100%.
Betonladder van de Circulaire Economie
De betonketen heeft het initiatief genomen om een eigen
akkoord op te stellen: het Betonakkoord. Via vier tafels met de
t h e m a's C O
2-reductie, Circulaire Economie, Natuurlijk Kapitaal
en Sociaal Kapitaal hebben partijen nagedacht over welke doel-
stellingen en maatregelen effectief een invulling kunnen geven
aan een duurzame betonketen. De verwachting is dat het beto-
nakkoord nog deze zomer getekend gaat worden.
Vanuit de tafel voor circulaire economie komt de betonladder
als beeld van de verschillende schaalniveaus waarop de cirkel
gesloten kan worden (fig. 2). Deze ladder geeft verschillende
opties om invulling te geven aan circulariteit: van refuse en
reduce tot aan recylce. De ladder is ingedeeld in categorieën
ontwerp, object en grondstoffen. Vaak wordt gezegd dat priori-
teit moet worden gegeven aan de opties die zo hoog mogelijk
op de ladder staan en de niveaus moeten worden gezien van
beste naar de slechtste. Je kunt je afvragen of dat terecht is.
Steeds meer partijen waaronder Rijkswaterstaat zijn het daar
niet mee eens en geven aan dat elke oplossing op zich moet
worden beoordeeld op de milieu-impact die het heeft.
Aan de hand van de niveaus van de betonladder volgen hier
een aantal voorbeelden, die laten zien wat er al mogelijk is om
aan te sluiten op het gedachtegoed van de circulaire economie
en wat de uitdagingen zijn.
Niet bouwen heeft de grootste
positieve milieu-impact
Al in het ontwerp kun je keuzes maken die effect hebben. Het
grootste effect heeft de vraag óf je wel zult bouwen, oftewel:
echter rekening met één gebruikerscyclus. Door meerdere
gelijke cycli achter elkaar te simuleren wordt in de berekening
een circulair gebruik benaderd. Mantijn van Leeuwen gaat in
zijn artikel 'Meten aan circulariteit' (zie elders in dit nummer of
op Cementonline) nader in op hoe je kunt rekenen met de
circulaire economie.
Het wordt pas ingewikkeld wanneer we naar het grotere
systeem kijken. Het gaat namelijk niet om die ene kringloop
van dat ene product. Zo gaat het er niet om alleen de kringloop
van de betonketen sluitend te maken. Het gaat om de wissel-
werking tussen meerdere kringlopen. Een voorbeeld om dit te
illustreren: om de CO
2 in beton te reduceren is men andere
grondstoffen toe gaan passen zoals vliegas en hoogovenslakken.
Dit zijn afvalproducten uit een andere industrie: respectievelijk
energieopwekking en staalproductie. Stel dat deze industrieën
hun proces meer circulair gaan maken, komen er minder van
deze materialen beschikbaar. Of wanneer de kolencentrales
dicht gaan, wordt er geen vliegas meer geproduceerd. Beiden
hebben een effect op de betonindustrie.
Een vergelijkbaar proces vindt plaats wanneer de betonketen
zijn eigen betongranulaat gaat inzetten voor nieuwe bouwwer -
ken. Wat betekent dit voor de wegenbouw, waar granulaat op
grote schaal wordt ingezet als funderingsmateriaal?
Ambities circulariteit
Ook in de politiek ziet men dat het nodig is het toekomstige
klimaat geschikt te houden voor een fijne leefomgeving. Was
het zevende milieuactieprogramma 2012-2020 met als titel
'Goed leven binnen de grenzen van onze planeet' nog vooral op
de reductie van CO
2 gericht, het nieuwere beleid volgend op de
klimaattop in Parijs, richt zich ook op de circulaire economie.
De invulling van het Parijse Akkoord gebeurt op landelijk
niveau. Hiertoe worden Integrale Nationale Energie- en
Klimaatactieplannen (INEK's) vijfjaarlijks vastgesteld, ingaand
vanaf 2020. Aan de eerste INEK is men dus druk aan het schrij-
ven. In Nederland wordt het thema circulaire economie vanuit
het Nationale beleid opgepakt in het 'Rijksbrede programma
circulaire economie'. Hierin wordt de focus van vijf sectoren
genoemd. De bouw is één van deze sectoren omdat de bouw
grondstoffenintensief is. De uitvoering wordt uitgewerkt in de
nationale transitieagenda's.
De definitie van de Circulaire Bouweconomie zoals omschre-
ven in de transitieagenda (2017) is als volgt: "Circulair bouwen
betekent het ontwikkelen, gebruiken en hergebruiken van
gebouwen, gebieden en infrastructuur, zonder natuurlijke hulp-
bronnen onnodig uit te putten, de leefomgeving te vervuilen en
ecosystemen aan te tasten. Bouwen op een wijze die econo-
ontwerp
object
grondstoffen
refuse
reduce
rethink
re-use
repair
refurbish
remanufacture
re-purpose
upcycle
recycle
downcycle niveaus van circulariteit ? beton
hoog
laag
2
thema
Goed leven binnen de grenzen van onze planeet 4 2018
7
2
Niveaus van circulariteit in beton
3 In het Sanatorium Zonnestraal (1928) werd de con-
structie verjongd, hier omdat er een economisch
tekort was aan grondstoffen
Minder is meer
'REDUCE' is een bekend onderwerp voor constructeurs: het zo
slank mogelijk ontwerpen van de constructie. Het effect is
tweezijdig: minder materiaalgebruik én meer gebruiksopper -
vlak ten opzichte van de constructie, waardoor je bij gelijkblij-
vend gebruiksoppervlak kleiner kan bouwen. Slank ontwerpen
kan wanneer de vorm van de krachten gevolgd wordt: schuine
kolommen wanneer er eigenlijk een schuine kracht op staat en
minder materiaal waar dat niet nodig is. Gaudi was hierin een
meester (foto 1). Om de krachten in de constructie te laten zien
bouwde hij omgekeerde modellen met kettingen en gewichten.
In de jaren '20 werd dit ook toegepast, vanuit een schaarste aan
bouwgrondstoffen vanuit economisch perspectief. De balken
werden met overstek ontworpen voor een positief moment
(slankere constructie) en aan het uiteinde verjongd. Dit gaf de
bijkomstigheid dat er veel licht en lucht in de gebouwen toe
kon treden. In een gebouw zoals de Zonnestraal (1928) een
must vanwege de functie als Sanatorium voor patiënten met
TBC (foto 3).
REDUCE kun je ook inzetten in het ontwerp van het beton-
mengsel. Zoals minder cement toepassen en hoogovenslak (een
afvalstroom van de staalindustrie) inzetten. Ook optimalisatie
van korrelpakking valt hieronder. Hierbij wordt de spreiding in
de korrelgrootte van de ingrediënten zo ontworpen dat er
'REFUSE'. REFUSE kan ook betrekking hebben op de grond-
stoffenkeuze. Dat kan op het niveau van keuze tussen verschil-
lende materialen, of wanneer we het over beton hebben, in de
keuze van de grondstoffen van het beton zelf. De betonindus-
trie is op zoek naar cementvervangers bijvoorbeeld. In Neder
-
land heel bekend en veel toegepast zijn natuurlijk de
hoogovenslakken. Hiermee wordt een afvalstroom van een
andere industrie ingezet om CO
2 te reduceren en tegelijk wordt
het afval van een andere cirkel hergebruikt als waardevolle
grondstof.
Wanneer in de beton nieuwe elementen worden toegepast, is
het de vraag het gedrag van het beton hetzelfde blijft en of we
de bestaande rekenregels nog wel toe kunnen passen. Daar -
naast is het van belang te weten hoe het beton reageert in de
tijd: welke gevoeligheid is er ten aanzien van verouderingsme-
chanismen en mogelijke schade mechanismen. Hierdoor
kunnen de trajecten voor het invoeren van een nieuwe grond-
stof lang duren voordat alle onderzoeken zijn uitgevoerd. Dit
soort ontwikkelingen gaan dus niet heel erg snel. In het kader
van de circulaire economie worden ook meerdere cycli
bekeken: welke effecten heeft een nieuwe grondstof wanneer
het in gerecycled betongranulaat zit?
3
Goed leven binnen de grenzen van onze planeet 4 2018
8
thema
Hergebruik
Bij het hergebruik ('RE-USE') van bouwdelen (zowel in gebou-
wen als onderdelen van een viaduct) is het van belang om met
standaard maten te gaan werken. Want een ligger met schuine
kopse kanten, is lastiger weer inzetbaar dan een recht exem-
p l a a r.
Een struikelblok is de extra investering die gedaan moet
worden om de bouwdelen los te houden. De constructie bestaat
dan uit losse delen en kan de krachten onvoldoende overdra-
gen, hierdoor is er initieel meer materiaal nodig en worden er
vaak hogere kosten verwacht.
Een ander struikelblok hier kan zijn de opslag van de
verschillende onderdelen. Want over een jaar is de brugligger
van 10 m pas weer elders nodig bijvoorbeeld. Toch komt er
voor gebouwen een circuit op gang voor tweedehands bouw-
materialen/ bouwdelen. De kleinere elementen doen het
hierbij het beste.
Een mooi voorbeeld van RE-USE is het 'circulaire viaduct', een
projectontwerp waarbij van te voren het toekomstige herge-
bruik al is meegenomen. Hier is men uitgegaan van modules,
zoals ook LEGO werkt. Bij het afbreken van een viaduct dat
niet meer functioneel is, kunnen de delen opnieuw ingezet
minder 'gaten' vallen die gevuld moeten worden met cement.
Beide methodes worden al breed toegepast en passen goed in
de circulaire economie.
Omdenken
In de ontwerpfase heb je de grootste impact door de dingen nog
eens goed te overdenken, oftewel 'RETHINK'. Wat kan er anders
en beter? Je kunt in het ontwerp al rekening houden met de
volgende cycli van het object en van de bouwdelen. Wanneer
bouwdelen eenvoudig kunnen worden losgehaald uit de
constructie, dan kunnen ze heelhuids elders weer worden ingezet.
Bij het ontwerp kun je hiertoe detailleren dat dit later mogelijk is.
Voor gebouwen is dit eerder al toegepast in IFD (Industrieel,
Flexibel en Demontabel bouwen). Een mooi voorbeeld is het
Japanse project NEXT21. Hier kunnen ruimtes binnen een
skelet naar wens groter of kleiner worden of van ruimte naar
buitenruimte transformeren. In de publicatie 'Ontwerpen met
het oog op toekomstige herbestemming' wordt een dergelijk
betonskelet besproken incl. de detaillering. Voordeel van dit
concept is dat het gebouw als geheel een langere levensduur
krijgt.
4
Goed leven binnen de grenzen van onze planeet 4 2018
9
4
Het Groot Handelsgebouw in Rotterdam heeft nog steeds
de originele gevel en draagconstructie van beton
over de uitdagingen die met het recyclen van betongepaard
gaan. Zo werkt beton met betongranulaat anders dan beton
met grind. In het artikel 'Rekenen aan granulaat' van Gert van
der Wegen (elders in dit nummer en op Cementonline) wordt
nader ingegaan op de rekenregels van granulaatbeton.
Circulair beton
Het is jammer dat de focus in circulair beton vaak neer komt
op recycling. Het is heel goed mogelijk ook op de andere
schaalniveaus een grote milieu-impact te realiseren. De circu-
laire economie pleit in feite ook voor deze hogere schaal-
niveaus. Uiteindelijk gaat het om het vergelijk wanneer de
milieu-impact het meeste beperkt blijft.
Bij hergebruik van bouwdelen is al te zien dat in de praktijk de
voorkeur ligt bij de lagere schaalniveaus: kleinere onderdelen,
zijn het meest flexibel in te zetten. Zij hebben ook de laagste
milieu-impact omdat er geen langdurige opslag nodig is en de
objecten lokaal weer ingezet kunnen worden. Een bouwsteen
kan net zo goed voor een garage dienen als voor een museum,
maar voor een ligger van een bepaalde lengte wordt dit al wat
lastiger. Uiteindelijk wanneer energie geen issue meer is, dan
zal de voorkeur naar verwachting helemaal gaan naar het
terugbrengen van de grondstoffen, omdat daarmee de grootste
flexibiliteit in het nieuwe gebouw of bouwwerk verkregen kan
worden.
Gewoon doen
Aan de voorbeelden te zien is beton goed in te passen binnen
de circulaire economie. Wordt dit dan al breed toegepast?
Slechts deels. De voorbeelden worden op dit moment mondjes-
maat toegepast, of zijn nog in ontwikkeling. Veel van de
genoemde voorbeelden zijn een kwestie van 'gewoon doen',
andere hebben wat meer ontwikkeltijd nodig. Een heel aantal
ontwikkelingen is nooit ontstaan met de achterliggend
gedachte van de circulaire economie, maar ontstaan vanuit
economische schaarste van grondstoffen, of door een basis
zoektocht naar duurzaamheid (het tegen gaan van verspilling).
Ook speelt de gevoelswaarde van een gebouw mee, waardoor
men moeite doet het voor een nieuwe functie geschikt te
maken. Er zijn ook ontwerpers die het als een uitdaging zien
om met zoveel mogelijk randvoorwaarden een hoogwaardige
passend oplossing te bedenken.
Welke motivatie ook de jouwe is, je ziet, er zijn voldoende
opties om beton circulair toe te passen!
?
worden om elders een viaduct te realiseren van een andere
lengte. Hierdoor is de beperking van de opslag van veel
verschillende lengte liggers ondervangen. Zie ook artikel 'De
weg naar een circulair viaduct' van Mark de Kruijf (elders in dit
nummer of op Cementonline).
De draagconstructie van gebouwen die nu staan kunnen herge-
bruikt worden en als 'donorskelet' ingezet voor een nieuw
gebouw. IMd verteld hier meer over in artikel 'Construeren met
tweedehands elementen' (elders in dit nummer of op Cemen-
tonline). Bouwdelen en producten kunnen toegepast worden in
dezelfde functie die ze eerst hadden of in een andere functie.
Zoals een gevel van op elkaar gestapelde gebroken stoeptegels
(de gevel van het NH hotel bij Utrecht Centraal bestaat uit
gebroken stoeptegels).
Hergebruik op de hoogste schaal kan betekenen het gehele
gebouw een andere functie geven. Zoals het Groot Handelsge-
bouw in Rotterdam (foto. 4) er nog steeds hetzelfde uitziet met
betonnen gevels en betonnen skelet en al verschillende functies
heeft gehad, o.a. een autoshowroom. In feite is dit skelet heel
erg 'adaptief ' gebleken.
Levensduur verlengen
Door middel van reparatie ('REPAIR') of renovatie ('REFUR -
BISH') kunnen objecten en/of bouwdelen een langere levens-
duur krijgen zoals omschreven bij het Groot Handelgebouw.
Het verschil zit vooral in de intensiteit van de aanpassingen die
gemaakt worden. Een mooi voorbeeld van beton renovatie is
bijvoorbeeld het eerder genoemde Sanatorium Zonnestraal
(foto 3).
Recycling
Op de kleinste schaal kunnen objecten weer teruggebracht
worden naar de grondstoffen.
In de zoektocht naar circulair beton wordt er vooral gesproken
het recyclen van de grondstoffen. Of er sprake is van
'RE-CYCLE', 'UP-CYCLE' of 'DOWN-CYCLE' hangt af van de
zuiverheid van de gerecyclede grondstoffen en hoe de toepas-
sing waarin zij terugkomen wordt gewaardeerd. Zo wordt
betongranulaat voor 100% hergebruikt, maar voor een groot
deel als wegfundatie wat over het algemeen onterecht wordt
gewaardeerd als een laagwaardig hergebruik. In feite komt het
betongranulaat uit gebouwen in een andere kringloop terecht,
namelijk die van de wegfundatie. Als wegfundatie kan het
betongranulaat oneindig hergebruikt worden.
In het artikel 'Kan beton nog circulairder?' van Edwin Vermeu-
len (elders in dit nummer en op Cementonline) lees je meer
Goed leven binnen de grenzen van onze planeet 4 2018
10
thema
Circulaire
innovatie in de
betonindustrie
1
Om bij te dragen aan duurzame toekomst moeten
bouwsector en betonindustrie moderniseren
thema
Circulaire innovatie in de betonindustrie 4 2018
11
Bij het streven naar een circulaire economie kan de betonindustrie een grote bijdrage leveren door
het ontwikkelen en aanbieden van innovatieve materialen en systemen. Het is gebleken dat orga-
nisaties ideeën genoeg hebben voor producten en diensten, maar dat ze moeite hebben ze daad-
werkelijk te realiseren en er op de lange termijn waarde uit te halen. Om snel te kunnen innoveren
in de circulaire bouweconomie moeten organisaties hiervoor de juiste omstandigheden creëren,
wat kan door samenwerking binnen de industrie. Start-ups, financiële instellingen, technische
experts en ontwerpers zijn daarbij van groot belang.
hoeveelheid geproduceerde goederen ten opzichte van het
gebruikte materiaal voor die goederen, daarbij achter. De
groeiende wereldbevolking en daarmee de toename van
bouwactiviteiten in ontwikkelingslanden zetten de toevoer
van eindige grondstoffen, zoals zand, steeds meer onder
druk. Daarnaast is de CO
2-emissie wereldwijd veel hoger
dan verwacht.
Hoewel het percentage in Nederland aanzienlijk lager ligt,
veroorzaakt de productie van cement wereldwijd naar schat-
ting 7 tot 8% van alle door mensen veroorzaakte uitstoot van
CO
2 [1]. Beton is in de bouwsector dan ook een van de
belangrijkste speerpunten die moeten worden aangepakt om
regionale en wereldwijde doelstellingen te behalen.
Hierbij zijn twee aspecten van belang. Ten eerste zijn alle
processen voor de productie van beton (waaronder recy-
cling) uiterst energie-intensief. De hoeveelheid gebruikte
(grijze) energie is daarom buitengewoon hoog. Ten tweede
kunnen de afzonderlijke materialen waaruit beton wordt
samengesteld ? fijne en grove toeslagmaterialen en cement
? worden gerecycled. Daarbij behouden ze echter niet hun
volledige waarde, waardoor gerecyclede materialen meestal
worden gebruikt als onderlaag voor wegen of niet-construc-
tief beton. Beton heeft dan dus één extra levenscyclus. In de
toekomst moet er echter worden gestreefd naar herhaaldelijk
hergebruik van het materiaal.
Circulaire economie
Een circulaire economie is een gesloten systeem voor grond-
stoffen waarin (theoretisch gezien) geen afval wordt gecre-
e erd: er gaan geen materialen verloren en alle materialen
worden op de een of andere manier gebruikt als basis voor
nieuwe productie. Dit kan worden bereikt door producten
specifiek hiervoor te ontwerpen en ze te onderhouden,
hergebruiken, reviseren, vernieuwen en recyclen. Het moge-
lijk economische voordeel hiervan kan alleen al in de mobili-
teits-, levensmiddelen- en bouwsectoren in Europa tot 2030
jaarlijks oplopen tot naar schatting ?1800 miljard [2].
Martin Pauli MSc
1)
Arup 1 De Burj Khalifa in Dubai
2 Wereldwijde grondstoffenwinning
1) Martin Pauli is Senior Foresight + Research + Innova-
tion manager en strategisch ontwerper bij Arup, Berlijn. Beton is het oudste door mensen samengestelde bouwmateri-
aal en een van de meest gebruikte materialen op aarde, na
water. De geschiedenis van beton gaat ver terug: het Colos-
seum en het Pantheon in Rome werden 2000 jaar geleden
gebouwd en zijn uitstekend bewaard gebleven dankzij het
gebruik van materialen van een hoge kwaliteit en goed onder
-
houd. De Chinese Muur werd gebouwd uit bamboe dat bij
elkaar werd gehouden met cementachtige materialen.
Het beste voorbeeld uit de moderne wereld is de Burj Khalifa
in Dubai (foto 1), een toren van 828 m hoog die werd gebouwd
met 329.982 m
3 beton en ruim 61.000 ton wapening. Een uiting
van economische macht in een wereld waarin economische
groei nog altijd samengaat met de winning en het verbruik van
grondstoffen in een voornamelijk lineair economisch systeem.
Terwijl de arbeidsproductiviteit aanzienlijk is gestegen in de
afgelopen decennia, blijft de materiaalproductiviteit, de
grondstoffenwinning
miljarden tonnen ertsen en industriële materialen
dragers fossiele energie
bouwmineralen
biomassa
BBP
BBP (10 12 ?)
2
Circulaire innovatie in de betonindustrie 4 2018
12
thema
3 De circulaire economie
Verder geldt dat primaire grondstoffen in veel gevallen de meer
milieuvriendelijke optie zijn, omdat gerecyclede toeslagmateri-
alen voor beton verdere verwerking moeten ondergaan.
Analyse van de levenscyclus heeft dit uitgewezen [3]. Dat is
ook de reden dat de bouw maximaal slechts 3 à 4% secundaire
materialen gebruikt.
Langere levenscyclus
In een ideale wereld is de levenscyclus van een materiaal niet
belangrijk omdat het recyclingproces theoretisch gezien geen
invloed heeft op de kwaliteit van materialen (cradle-to-cradle).
In de echte (bouw)wereld is dit model echter onrealistisch.
Aangezien er bij de productie en verwerking van beton een
grote hoeveelheid grijze energie wordt verbruikt, is het verlen-
gen van de levenscyclus een van de belangrijkste manieren om
de uitstoot van CO
2 terug te dringen.
Als beton goed wordt beschermd en onderhouden, is het een
van de meest duurzame materialen in de bouwsector. Het
verlengen van de levensduur is een belangrijk aandachtspunt,
met name in de infrastructuursector. Er is uitgebreid onder -
zoek gedaan naar zelfverdichtend beton (i.v.m. dichter opper -
vlak), het vermogen tot zelfmonitoring en selfhealing met
behulp van bacteriën. Hiermee wordt geprobeerd te voldoen
aan een van de belangrijkste aspecten van de circulaire econo-
mie: ontwerpen met het oog op een lange levensduur.
Vervanging grondstoffen door glas
Ruim 8 miljoen ton van de consument afkomstig glas komt bij
het restafval terecht, onder meer omdat de consument twijfels
heeft bij recycling. Een consortium van de Ellen MacArthur
Foundation en Google, dat bedrijven stimuleert een circulair
bedrijfsmodel te implementeren, boog zich over de vraag hoe
Ook voor beton zijn er mogelijkheden te voldoen aan deze
eisen voor de circulaire economie. Laten we betonsystemen en
hun huidige en toekomstige potentieel eens systematisch onder
de loep nemen. Daarbij richten we ons op drie belangrijke
succesfactoren om de productiviteit van materialen te kunnen
benutten en de uitstoot van CO
2 terug te dringen:
1 materiaalinnovatie ? de nieuwe generatie betonmaterialen en
-systemen moet een verminderde impact hebben of meerdere
keren gerecycled kunnen worden;
2 systeeminnovatie ? design for manufacturability and assem-
bly (DFMA, een methodiek waarbij wordt ontworpen met
het oog op maakbaarheid) met constructieve betoncompo-
nenten;
3 innovatie van het ecosysteem ? behalve technische optimalise-
ring kunnen radicaal andere bedrijfsmodellen en samenwer -
kingen tussen stakeholders binnen de hele waardeketen de
verschuiving naar een circulaire economie helpen realiseren.
Materiaalinnovatie
De schadelijke gevolgen van betonproductie voor het milieu
zijn bekend. Aan de andere kant is er ook veel kennis over hoe
beton kan worden geproduceerd dat minder impact heeft op
het milieu (vaak aangeduid met de term 'groen beton'). Er is
uitgebreid onderzocht in hoeverre en met welke technologie
groen beton in de praktijk kan worden toegepast in gebouwen
en constructies. Het verminderen van de impact van beton op
het milieu, heeft met name gevolgen voor de mechanische
eigenschappen ervan, zoals de druksterkte, duurzaamheid,
brandwerende eigenschappen en mogelijkheden op het gebied
van verwerken, nabehandelen en verharden. Hiervoor is door -
lopend onderzoek en ontwikkeling nodig.
Circulaire innovatie in de betonindustrie 4 2018
13
van beide materialen benut. Zo kunnen er allerlei problemen op
het gebied van constructie, temperatuurbeheersing, akoestiek of
brandveiligheid worden opgelost; er is een enorm potentieel voor
systeemontwerpen die voldoen aan de principes voor de circu-
laire economie. Er is een systeem ontwikkeld waarmee balken
worden gecombineerd met dunne betonplaten; dit was in eerste
instantie bedoeld om te kunnen voldoen aan vereisten op het
gebied van akoestiek en temperatuurbeheersing. Na een aanvan-
kelijk onderzoeksproject werd er een acht verdiepingen tellend
demonstratiegebouw gebouwd in Dornbirn in de Oostenrijkse
deelstaat Vorarlberg. In 2012 trok het bouwbedrijf Cree hierin.
Modulair beton ? ontwerpen voor ontmanteling
Er moet worden gekeken wat er aan het einde van de levens-
duur met een gebouw gebeurt, zoals het afvoeren of recyclen
ervan. Jaarlijks wordt er in Europa 450-500 miljoen ton bouw-
en sloopafval gegenereerd. Ten minste een derde hiervan is
beton.
Peikko, een toonaangevende Finse leverancier van betontoe-
passingen, ontwikkelt een oplossing waarmee prefab compo-
nenten snel aan elkaar kunnen worden bevestigd door middel
van een gestandaardiseerde mechanische verbinding, zonder
zware machines of energie-intensieve processen (foto 4) . Het
idee is dat ze ook weer kunnen worden gedemonteerd. In
België en Nederland zijn de eerste concrete projecten met dit
systeem in voorbereiding, mede dankzij een goede samenwer-
king tussen opdrachtgevers, ingenieursbureaus, aannemers en
leverancier..
Het is dan dus mogelijk een compleet gebouw te ontwerpen voor
constructie en ontmanteling op basis van gestandaardiseerde
elementen die op of in de buurt van de bouwlocatie worden gefa-
briceerd. Door de duurzaamheid van het oorspronkelijke
ontwerp neemt de productiviteit en uiteindelijk de kwaliteit van
het bouwproject toe. Uiteraard zal deze technologie niet voor alle
soorten bouw geschikt zijn, maar het vormt wel een belangrijke
mijlpaal voor beton in een circulair bouwecosysteem. Door het
systeem te combineren met het gebouwpaspoort dat in ontwik-
keling is, zijn de eigenschappen van een gebouw bekend op het
moment dat de eerste levenscyclus ten einde komt.
Innovatie van het ecosysteem
Zonder de benodigde innovatie van het ecosysteem eromheen,
krijgt geen enkele materiaalinnovatie of radicale technologie
voet aan de grond. Het bouwecosysteem heeft te maken met
één specifiek probleem: er kan meestal geen schaalvoordeel
worden behaald.
De meeste gebouwen worden gebouwd op basis van een
eenmalig ontwerp. Hierdoor is het onmogelijk de vraag naar
bouwmaterialen effectief te voorspellen en de toevoerketen
gebruikt glas, tot poeder vermalen, cement in beton kan vervan-
gen waardoor de hoeveelheid gebruikte energie wordt verlaagd.
Extra voordeel hiervan is de lokale beschikbaarheid van glas.
De technische haalbaarheid bleek uit pilotprojecten met beton
voor stoepen in Montréal, New York City en op de Google-
campus in Mountain View [4]. Productietechnisch gezien is het
misschien niet de perfecte oplossing, maar er is wel aangetoond
dat er voldoende potentieel is om zogezegd 'gevestigde' materi
-
alen, zoals cement, te vervangen. Daarbij moet natuurlijk wel
rekening worden gehouden met de uiteindelijke toepassing.
Vervanging grondstoffen door vliegas
Vliegas (as van steenkool in poedervorm) wordt op grote schaal
gebruikt als gedeeltelijke vervanging van cement. De CO
2-voetaf-
druk van een ton beton neemt hierdoor af met 25-40%.
De toevoeging van vliegas aan beton vermindert tegelijkertijd de
sterkte in de beginfase omdat vliegas relatief langzaam wordt
gehydrateerd. Beton met vliegas is echter wel beter verwerkbaar
[5]. Het gebruik ervan kan de kosten van beton met 2-10% verla-
gen; de hoogte van de besparingen is afhankelijk van de prijs en
beschikbaarheid van vliegas, die weer worden beïnvloed door de
nabijheid van kolencentrales. Naarmate de voorraad vliegasafval
toeneemt, zoeken de centrales plaatsen waar ze het kwijt kunnen.
Systeeminnovatie
Hybride systemen ? ontwerpen met oog op
hernieuwbare componenten
Zoals eerder besproken is een van de belangrijkste aspecten van
de circulaire economie: het ontwerpen van systemen die alle
benodigde technische eigenschappen op zo'n manier combineren
dat deze aan het einde van de levensduur op schone en eenvou-
dige wijze kunnen worden gescheiden. Theoretisch gezien zou
dit leiden tot eindeloos hergebruik van grondstoffen.
Bij beton wordt wapening toegepast. Constructief een uitste-
kende oplossing, maar vanuit het oogpunt van de circulaire
economie een nachtmerrie: aan het eind van de levensduur
moeten beide materiaalfracties worden teruggewonnen met
behoud van hun kwaliteit. Dit is niet voor niets een belangrijk
onderzoeksgebied.
Door de toenemende druk op de bouwsector en de energie-
intensieve materialen die deze nu gebruikt, wordt er geleidelijk
aan steeds meer gebruikgemaakt van hout als alternatief voor
gewapend beton. Het Brock Commons Tallwood House,
momenteel met 52 m het hoogste houten gebouw ter wereld,
zal waarschijnlijk worden gevolgd door nog meer 'plyscrapers'
(houten wolkenkrabbers).
Door hout te combineren met beton worden de sterke punten
Circulaire innovatie in de betonindustrie 4 2018
14
thema
4 Prefab componenten kunnen snel aan elkaar
worden bevestigd door middel van een gestan-
daardiseerde mechanische verbinding
Foto: Peikko Benelux
erop af te stemmen. Andere factoren die druk veroorzaken zijn
onzekerheid, onvoldoende budget en een gebrek aan tijd en
kwaliteit. Geen ideale omstandigheden dus om innovatieve
ecologische en economische oplossingen te stimuleren.
Het is echter wel de moeite waard systematisch te kijken naar
soorten gebouwen die wel geschikt zijn voor schaalvoordelen.
In principe is elk soort herhaald gebouw, zoals woningen,
hotels of studentenhuisvesting, geschikt voor de toepassing van
circulaire bouwprincipes. De focus op modulariteit, de produc-
tie van componenten en prefabricage, ofwel een veel meer
industriële benadering, vormt voor veel (voornamelijk grote)
betonbedrijven een impuls om te kijken naar nieuwe bedrijfs-
modellen en manieren om waarde te creëren.
Met name grote aannemers zouden zich meer moeten richten
op integratie up- en downstream, waardoor ze meer invloed
kunnen uitoefenen op de toevoer van materialen, het ontwerp
en de uitvoering ter plaatse. Bovendien wordt de fase na de
verkoop belangrijker. Het stroomlijnen van het proces van
ontmanteling, selectieve sloop en de productie van secundaire
materialen van hoge kwaliteit zullen de sleutel vormen tot
economisch en ecologisch succes.
Conclusie en toekomstperspectief
Als een van de grootste verbruikers van grondstoffen en uitsto-
ters van CO
2 moet de bouw een sleutelrol spelen in het aanpak-
ken van de enorme ecologische, economische en sociale uitdagingen waarmee we in de 21e eeuw te maken hebben.
We kunnen de volgende conclusies trekken ten aanzien van
de belangrijkste succesfactoren:
1
Om de grote hoeveelheid gebruikte energie te verminde-
ren, moet de betonindustrie materialen blijven ontwikke-
len ter vervanging van energie-intensieve grondstoffen.
Zelfs ongebruikelijke materiaalstromen of bijproducten
kunnen bijdragen aan materiaalinnovatie. Er moet worden
gestreefd beton niet slechts eenmaal te recyclen, maar te
kijken naar het mogelijk maken van meerdere levenscycli.
De levensduur van bestaande betonconstructies kan
worden verlengd door middel van zorgvuldige controle en
onderhoud, mogelijk in combinatie met de toepassing van
zelfreparerende technieken. Hiermee wordt voldaan aan
een van de belangrijkste principes van de circulaire econo-
mie: het verlengen van de levensduur van het product.
2 Constructieve betonsystemen kunnen modulair worden
opgezet en worden geprefabriceerd. De componenten
kunnen vervolgens na de eerste levenscyclus worden
hergebruikt. Dit leidt tot een hogere arbeidsproductiviteit,
efficiënter materiaalgebruik en betere kwaliteit. Voor het
succes hiervan is het cruciaal dat verbindingsmogelijkhe-
den verder worden doorontwikkeld en getest om het
systeem volledig klaar te maken voor gebruik in de markt.
3 Door digitalisering in de bouw kan het proces van
ontwerp tot productie verder worden geïntegreerd.
Aanvullend op de nieuwe bedrijfsmodellen die in opkomst
zijn, zoals 'gebouwen als dienst', kunnen een meer nauw-
keurige voorspelling van de vraag en beter beheer van de
toevoerketen de betonindustrie helpen de overgang te
maken naar een circulaire economie.
Samenwerking tussen sectoren helpt organisaties het juiste
ecosysteem voor innovatie te creëren. Om innovatie op het
gebied van beton marktklaar te maken, moeten ideeën
worden afgestemd op de langetermijnstrategie van de
organisatie, en de organisatie moet voldoende interne
middelen toewijzen om te kunnen zoeken naar minder
maar betere (circulaire) initiatieven.
?
? REFERENTIES
1 Green Concrete, MIT Technology Review.
2 Ellen MacArthur Foundation, McKinsey Center for Business and
Environment, SUN, Growth Within: A circular economy vision for a
competitive Europe 2015.
3 European Cement Research Academy.
4 The Circular Economy and the promise of glass in concrete
Google and EMF, 2016.
5 Properties of Green Concrete Mix by Concurrent use of Fly Ash
and Quarry Dust, Journal of Engineering, 2013.
Circulaire innovatie in de betonindustrie 4 2018
15
thema
Kan beton nog
circulairder?
1
Consequenties en mogelijkheden circulair beton
Kan beton nog circulairder? 4 2018
16
Nederland circulair in 2050
Het Europese parlement heeft een belangrijke rol gespeeld in
de brede introductie van het begrip circulariteit. Een belang-
rijke reden voor het parlement was het gegeven dat Europa
voor veel essentiële grondstoffen afhankelijk is van landen
buiten Europa (fig. 3). Ook in de publicatie 'Nederland circu-
lair in 2050' van de Rijksoverheid (september 2016) [1] wordt
de afhankelijkheid van andere landen als een van de drie
redenen genoemd om te streven naar een circulaire economie
("Van de 54 kritieke materialen voor Europa moet 90%
worden geïmporteerd, vooral uit China. Nederland haalt 68%
van zijn grondstoffen uit het buitenland"). De andere redenen
zijn de explosieve stijging van de vraag naar grondstoffen en
de samenhang met de uitstoot van CO
2.
Volgens genoemde publicatie moeten kritieke en niet-
duurzaam geproduceerde grondstoffen worden vervangen
door duurzaam geproduceerde, hernieuwbare en algemeen
beschikbare grondstoffen en moet het ontstaan van afval
worden voorkomen. Verder moet er sprake zijn van hoog-
waardig hergebruik. Wat hoogwaardig precies inhoudt wordt
niet generiek beschreven, maar duidelijk is dat dit per
grondstof anders kan zijn.
Grondstoffen voor beton
De grondstoffen voor cement en beton (kalksteen, klei, grind
en zand) zijn wereldwijd onbeperkt beschikbaar. Dat geldt ook
voor onze regio (fig. 4). Ze vallen dus onder de categorie 'alge-
meen beschikbaar'. De maatschappij legt wel beperkingen op
aan de winning van deze grondstoffen. Winning wordt alleen
toegestaan onder de voorwaarde van maatschappelijke meer - ir. Edwin Vermeulen MBA
Betonhuis
Uit Google Trends blijkt dat vanaf 2013 het begrip
circulaire economie algemeen bekend begon te
worden. Sinds ongeveer 2015 wordt er in Google
meer gezocht op circulaire economie dan op de
begrippen LCA en MKI (fig. 2). Circulariteit lijkt
ondertussen zelfs een doel op zich te worden,
waarbij het hoofddoel, milieuwinst, soms uit het
oog wordt verloren. Onvermijdelijk raakt het
streven naar een circulaire economie ook het
materiaal beton. In dit artikel gaan we in op de
consequenties en mogelijkheden voor beton,
waarbij we ons beperken tot het materiaal zelf.
1 juli 2017
1 oktober 2013
1 januari 2010
100
75
50
25
? circulaire economie ? MKI
duin
zeeklei
zand
veen
rivierklei
löss
2
3
4
Kan beton nog circulairder? 4 2018
thema
17
Tabel 1
Milieukosten en CO
2-emissies voor beton met en zonder betongra-
nulaat. Het toepassen van betongranulaat in beton heeft geen invloed op de
milieukosten, waardoor de transportafstand bepalend is voor de beste toepas-
sing (fundatie- of toeslagmateriaal). Gegevens zijn gebaseerd op ontwerptool
Groen Beton en MRPI-bladen van VOBN
Sterkteklasse % granulaatMKICO 2 [kg/m 3]
C20/25 0% ? 10,98116
C20/25 20% ? 11,06117
C20/25 50% ? 11,17119
C20/25 100% ? 11,09120
C30/37 0% ? 12,17131
C30/37 20% ? 12,31133
C30/37 50% ? 12,42135
C30/37 100% ? 12,34136
fundaties door opbouw van sterkte, waardoor een relatief
dunne laag asfalt kan worden toegepast. Ook LCA-analyses
tonen aan dat er uit milieuoogpunt geen algemene voorkeur
bestaat (zie tabel 1). De lokale match tussen vraag en aanbod
en de transportafstand zijn daarom bepalend voor de
milieu technisch beste toe passing.
Als er overigens ooit geen vraag meer zou zijn naar
fundatiemateriaal, dan zal al het betonpuin probleemloos
worden toegepast in nieuw beton. Doordat er meer wordt
gebouwd dan gesloopt, kan het vrijkomende betongranulaat
namelijk maximaal circa 20% van de vraag naar grind vervan-
gen [2], terwijl de regelgeving voor beton 30% vervanging
toestaat voor alle beton toe passingen. De betonindustrie is er
ook klaar voor om al het vrijkomende betongranulaat te
ge brui
ken voor de productie van nieuw beton. Wanneer de
vraag naar fundatiemateriaal gaat dalen, zal door marktwer -
king (vraag neemt af en de prijs daalt) de toepassing van
betongranulaat vanzelf verschuiven naar toeslagmateriaal voor
beton.
Circulariteit door het combineren van ketens
Er zijn vele definities van circulariteit. Men zou kunnen stellen
dat idealiter materialen in afge dankte producten hun
oorspronkelijke kwaliteit behouden om opnieuw in hetzelfde
soort product te kunnen worden gebruikt. Dergelijke volledig
gesloten productketens zijn in de praktijk echter op
grondstofniveau niet of nauwelijks haalbaar. Zelfs bij de recy-
cling van een kostbaar materiaal als roest vaststaal moeten
nieuwe grondstoffen worden bijgemengd en ontstaat er een
nieuwe reststroom in de vorm van een slak. In het kader van
het streven naar een circulaire economie is het in dit voor -
beeld vooral van belang dat zoveel mogelijk wordt gerecycled
(na een lange gebruiks fase), dat er geen kritieke materialen
worden toegevoegd en dat voor de slak een nuttige toepassing
wordt gevonden.
De praktische aanpak zoals beschreven in 'Nederland Circu-
lair in 2050', alleen duurzaam geproduceerde, hernieuwbare en
algemeen beschik bare grondstoffen gebruiken en geen afval
creëren, is dan ook realistischer. Beton voldoet nu al aan dit
streven voor 2050, al valt er natuurlijk nog wel veel te winnen
op het gebied van adaptief en demontabel bouwen.
Beton leverde al een grote bijdrage aan de circulaire economie
voordat dit begrip bestond. Zo worden reststromen uit andere
industrieën al decennia gebruikt: slak afkomstig van de
ruw ijzer
productie en vliegas afkomstig van kolengestookte
elektriciteitscentrales. Door deze nuttige toepassingen wordt
afval in andere ketens opgewaardeerd tot bijproducten. Een
recenter voorbeeld van de toepassing van secundair materiaal
waarde. Voor zand en grind zijn dit het creëren van nieuwe
natuur of recreatie
mogelijk
heden of meer ruimte voor een
rivier om overstromingen te voorkomen. Dit leidt, ook in de
voorzienbare toekomst, tot voldoende beschikbaarheid van
zand en grind.
Hoogwaardig recyclen = eigen keten?
Kenmerkend voor beton is de zeer lange levensduur, zodat
afdanken niet snel gebeurt. Indien beton toch wordt
afgedankt, dan moet het volgens 'Nederland circulair in 2050'
hoogwaardig worden gerecycled en ingezet om nieuwe
producten van te maken. Beton krijgt vaak een
herbe stemming, de ene keer door een gebouwtransformatie,
waarbij alleen het betonskelet opnieuw wordt gebruikt; de
andere keer door simpel hergebruik van een beton klinker of
-tegel. En als er toch wordt gesloopt, dan wordt 100% van het
betonpuin nuttig her gebruikt. Het grootste gedeelte wordt
toegepast als wegfundatiemateriaal en een klein deel wordt
toegepast als toeslagmateriaal in nieuw beton.
Door velen wordt de toepassing van betongranulaat in nieuw
beton gezien als 'hoogwaardig' en de toepassing als fundatie-
materiaal als 'laagwaardig'. Dat is echter niet gebaseerd op
milieutechnische argumenten. Het materiaal blijft zo in de
eigen keten en dat voelt goed. Bovendien wordt er dan
gevoelsmatig bespaard op primaire grondstoffen (die boven-
dien niet schaars zijn). Gebruikte 'argumenten' zijn dan
bijvoorbeeld: "Gesloopt beton verdient een hoogwaar -
dig tweede leven en hoort niet onder het asfalt terecht te
k o m e n ."
In werkelijkheid is de toepassing van betongranulaat als
toeslagmateriaal voor nieuw beton niet beter ('hoogwaardi-
ger') of slechter ('laagwaardiger') dan de toepassing als
fundatie materiaal. In beide gevallen worden vergelijkbare
primaire grondstoffen vervangen. Het nog niet gereageerde
cement in het betongranulaat levert ook nog meerwaarde in
1 Spoorballast wordt gerecycled en vervolgens
gebruikt als toeslagmateriaal in beton.
foto: Marc Pasqual
2 Zoekgedrag in Google volgens Google Trends
3 Productieconcentratie van kritieke materialen
4 Bodemsamenstelling Nederland
Kan beton nog circulairder? 4 2018
18
thema
5 Thermisch gereinigd teerhoudend asfaltgranulaat
6 Op laboratoriumschaal geproduceerd grof toeslagmateriaal
met een 'slimme breker'
Voorbeelden van deze technieken zijn het thermisch behande-
len (grof betonpuin opwarmen tot > 600 °C, waarna het
makkelijk mechanisch te verkleinen is), breektechnieken
waarbij hoofdzakelijk het cementsteen breekt ('slim breken')
en gebruik van een hoge elektrische puls (thermische expansie
van de cementsteen op het grensvlak met het toeslagmateriaal
c.q. drukgolven, waarbij de treksterkte wordt overschreden).
Deze technieken kunnen in theorie op termijn de traditionele
brekers vervangen. Vooral het slim breken, waarvoor meer -
dere concurrerende technieken in ontwikkeling zijn, lijkt wat
technologie betreft kansrijk. De andere technologieën zijn
moeilijker op te schalen en/of verbruiken zeer veel energie.
Uit onderzoek is gebleken dat het bij slim breken vrijkomende
toeslagmateriaal gelijkwaardig is aan primair toeslagmateriaal.
Slim breken maakt het daardoor makkelijker om naast de
grove fractie ook de fijne fractie toeslagmateriaal opnieuw toe
te passen in beton. De fijne fractie van regulier betongranulaat
is wel toe te passen in beton, maar vraagt qua handeling vaak
aanpassingen aan de opslag en doseerinstallaties en bovendien
heeft toepassen van de fijne fractie ook bij lage
vervangingspercentages consequenties voor de rekenregels
voor de constructeur.
Nadeel van de geavanceerde betonrecyclingtechnieken is dat,
waar de cementsteen bij 'gewone' betonrecycling als onderdeel
van het betongranulaat mee terug het nieuwe beton in gaat of
bijdraagt aan de sterkte van een fundering, er bij de geavan-
ceerde recyclingtechnieken een grote aparte poederfractie
ontstaat. Deze fractie, minimaal 400 kg per gerecyclede m
3
beton, is verhoudingsgewijs veel te veel om dit materiaal
samen met het gerecyclede toeslagmateriaal als vulstof in
hetzelfde nieuwe beton toe te kunnen passen. Het kan daar -
naast wel als vulstof in beton met primaire materialen worden
toegepast, maar het levert milieutechnisch en betontechnolo-
gisch geen meerwaarde in vergelijking met de gebruikelijke
(secundaire) vulstoffen.
Cement recyclen
Zoals beschreven behouden materialen in afgedankte produc -
ten idealiter hun oorspronkelijke kwaliteit, om opnieuw in
hetzelfde soort product te kunnen worden gebruikt. Op het
niveau van betonelementen is dat goed denkbaar. Op het
niveau van de grondstoffen voor beton echter niet. De toeslag-
materialen zand en grind wijzigen weliswaar niet wezenlijk bij
de toepassing in beton, maar cement reageert met water tot
een nieuw product. Dat nieuwe product, de cementsteen, kan
niet zonder bewerking opnieuw reageren met water. Weliswaar
is er altijd een deel van het cement in beton aanwezig dat nog
niet is gehydrateerd, maar dit aandeel (gemiddeld minder dan
uit andere ketens is het gebruik van AEC-granulaat (de steen-
achtige fractie die overblijft na de verbranding van vooral
huishoudelijk afval) in met name betonnen
bestratingsproducten zoals stenen, tegels en banden. Verder
wordt spoorballast gerecycled en vervolgens als toeslagmateri
-
aal in beton toegepast (foto 1) en ook bij de het thermisch
reinigen van teerhoudend asfalt ontstaat toeslagmateriaal dat
in beton wordt verwerkt (foto 5).
Slim breken
Naast het 'gewone' hergebruik van betongranulaat zijn er
meerdere technieken in ontwikkeling om betonpuin zodanig
te behandelen dat het oorspronkelijke toeslagmateriaal weer
vrijwel in zijn originele staat, dus vrij van cementsteen, wordt
teruggewonnen. Deze technieken maken gebruik van het
verschil in eigenschappen tussen de cementsteen en het
toeslagmateriaal. Het gehydrateerde (en voor een klein deel
ongehydrateerde) cement komt hierbij ook als separate fijne
fractie vrij.
5
6
Kan beton nog circulairder? 4 2018
19
7 Gewassen gerecyclede spoorballast
natieven zoals CO 2-afvang en nieuwe klinker
soorten. Er zijn
meerdere technieken in ontwikkeling om minimaal 55% tot
meer dan 70% van de CO
2-emissie bij de productie van
cement af te vangen. Hoewel met de slimme breker toeslagma-
teriaal kan worden geproduceerd dat kwalitatief beter is dan
regulier betongranulaat, lijkt het vanwege de resterende
poederfractie daarom beter om beton op de reguliere wijze te
breken tot betongranulaat en dat betongranulaat lokaal toe te
passen als fundatie- of toeslagmateriaal.
Risico's circulariteit
Het streven naar circulariteit resulteert in een steeds groter
aanbod van alternatieve materialen voor toepassing in beton.
Dit biedt tal van kansen voor het materiaal beton en draagt bij
aan de circulariteit van andere ketens. Het brengt echter ook
risico's met zich mee dat er materialen toegepast gaan worden
die ofwel direct negatieve consequenties hebben voor de
betonkwaliteit of die op termijn het hergebruik van betongra-
nulaat verhinderen. Nieuwe materialen zullen daarom zeer
kritisch moeten worden onderzocht op geschiktheid voor
toepassing in beton, rekening houdende met de toekomstige
recycling.
Conclusie
Het sterkste milieuvoordeel van beton is zonder twijfel de zeer
lange en onderhoudsarme levensduur, zodat de op het gebied
van circulariteit te behalen winst beperkt is in vergelijking met
materialen met een veel kortere levenscyclus. Beton kan
volgens de definitie van Nederland circulair in 2050 nu al als
circulair worden beschouwd, doordat er uitsluitend gebruik
wordt gemaakt van algemeen beschikbare grondstoffen en er
geen afval wordt gecreëerd. Daarbij worden productketens
gecombineerd. Beton draagt zelfs bij aan het oplossen van
afvalvraagstukken van andere industrieën. Winst op het
gebied van circulariteit moet voor beton dan ook vooral
worden gezocht in hergebruik van bouwwerken en bouwdelen
door demontabel en adaptief ontwerpen.
?
? LITERATUUR
1 Nederland circulair in 2050, september 2016. Het ministerie
van Infrastructuur en Milieu en het ministerie van
Economische Zaken, mede namens het ministerie van
Buiten landse Zaken en het ministerie van Binnenlandse
Zaken en Koninkrijksrelaties.
2 #duurzaambeton ? trending topics, Betonplatform,
november 2014.
3 Brouwers J.,Florea M., Slim breken sluit materiaalkringloop,
Cement 2013/4
20%) is onvoldoende om te kunnen toepassen als bindmiddel.
Uit onderzoek blijkt dat de gerecyclede cementsteen, zonder
verdere behandeling, voor de toepassing in beton als vrijwel
inerte vulstof kan worden beschouwd.
Mogelijk is de bij slim breken vrijkomende poederfractie
bruikbaar voor de productie van portlandcementklinker, de
basisgrondstof voor cement. Voordeel is dat er dan minder
kalksteen hoeft te worden gebruikt voor de productie van
klinker en er dus er minder CO
2 als gevolg van de calcinatie
vrijkomt. Door het hoge aandeel hoogovencement in Neder -
land en vooral doordat een deel van het zand bij de bij slim
breken vrijkomende poederfractie terecht komt (circa 30%
volgens [3]), is het dan noodzakelijk om voor de productie van
klinker naast de gerecyclede cementsteen tevens kalksteen toe
te voegen.
Circa 55% van de CO
2-emissie bij de productie van portland-
cement komt vrij bij de calcinatie van kalksteen (de omzetting
van CaCO
3 in CaO en CO 2). Portlandcementklinker bestaat
vooral uit C
3S en in mindere mate C 2S, waarbij de C staat voor
calciumoxide (CaO) en de S staat voor siliciumdioxide (SiO
2).
Op basis van het totale hoge gehalte aan siliciumdioxide en het
relatief lage gehalte aan calciumoxide in de gerecyclede
cementsteen kan maximaal circa 35% van de kalksteen worden
vervangen, waarmee voor de productie van portlandcement
een CO
2-reductie van circa 19% zou kunnen worden gerea-
liseerd. Een dergelijk hoog vervangings percentage zal in de
praktijk niet haalbaar zijn vanwege de aanwezigheid van
andere stoffen zoals zwavel.
Een CO
2-reductie van 19% is als ambitie sowieso te gering,
zeker in vergelijking met tevens in ontwikkeling zijnde alter -
7
Kan beton nog circulairder? 4 2018
20
thema
Circulair beton
heeft meerdere
levens
1
Maximaliseren waarde beton door flexibiliteit en aanpasbaarheid
thema
Circulair beton heeft meerdere levens 4 2018
21
Een belangrijke stap in duurzaamheid is circulair materiaalge-
bruik, ofwel hergebruik van schaarser wordende grondstoffen.
Veel gebouwen of gebouwonderdelen zijn technisch nog prima,
maar als er met geen mogelijkheid een huurder is te vinden
voor het pand, komt sloop in aanmerking. Dit doordat het op
de verkeerde plek staat, niet aanpasbaar is of de installatie geda-
teerd is.
Een tweede of zelfs derde leven kan echter vanuit een circulaire
economie interessant worden, zeker wanneer grondstoffen
schaarser worden en daardoor waardevoller.
Belangrijk is dus de vraag hoe beton circulair kan worden
ingezet in het gebouwontwerp en wat er moet gebeuren om de
waarde van betonconstructies te behouden, maar zeker ook te
benutten in de circulaire economie (foto. 1).
Verschillende niveaus van circulariteit beton
In het hergebruik van de aanwezige grondstoffen in de
bestaande gebouwenvoorraad zijn vier niveaus te onderschei-
den, namelijk: gebouw-, component-, element- en materiaal-
niveau (fig. 2). Een component hierin is samengesteld uit
verschillende elementen.
Voor hergebruik geldt daarbij dat hoe dichter je bij de kern van
de bestaande betonconstructie blijft, des te meer waarde er behouden blijft en des te geringer de milieu-impact is. In de
circulaire economie wordt immers gestreefd naar een maxima-
lisatie van herbruikbaarheid van producten en grondstoffen en
een minimalisatie van waardevernietiging. Dit vraagt een
andere ontwerpbenadering en keuzen dan in de hedendaagse
praktijk gebeurt.
Circulair beton in de praktijk
Tweede leven gebouwen
Mooie en interessante praktijkvoorbeelden van een tweede
leven zijn transformaties van gebouwen waarbij het pand een
geheel nieuwe functie krijgt. De technische levensduur,
opbouw van de draagstructuur en capaciteit van het betonske-
let zijn bepalend of het skelet geschikt is voor een volgend
leven. Om daar meer over te weten, is vaak onderzoek nodig.
Met non-destructief onderzoek, zoals dekkingsmetingen,
terugslaghamermetingen, ultrasone metingen, drukproeven op
boorkernen, carbonatiedieptemeting, vloerwaterpassing en
archiefonderzoek wordt vaak een quickscan gedaan. Met dit
onderzoek kan een zorgvuldige afweging voor nieuwe investe-
ringen worden gemaakt. Hierbij kan een mogelijke monumen-
tale status ook waarde vertegenwoordigen.
Nieuwbouw
Ook bij nieuwbouw kan rekening worden gehouden met moge-
lijke tweede levens van gebouwen. Vooraf dienen dan bewust
keuzen met de opdrachtgever te worden gemaakt of en hoe in
de gebouwontwerpen toekomstmogelijkheden worden vergroot
door de draagstructuur te ontwerpen op flexibiliteit (sparings-
ir. Ronald Wenting, ir. Lonneke van Haalen,
ing. Theo van Wolfwinkel, ir. Frank Hofmans
ABT
Eline Dolkemade
1)
1
Wat is de waarde van beton in de circulaire economie? (foto meelfabriek Leiden)
2 Cirkels met circulariteitsniveaus beton
1) Eline Dolkemade is masterstudent Structural Design aan de
TU Eindhoven en bij ABT aan het afstuderen op een onderzoek
naar hergebruik van betonnen vloerelementen in nieuwbouw.
4 materialen
3 elementen
2 componenten 1 gebouw
Om de stap naar milieuneutrale gebouwen te
maken, verschuift de focus steeds meer van het
beperken van energiegebruik naar het minimalise -
ren van de milieubelasting van toegepaste materia-
len. De uitdaging hierbij is het slimmer ontwerpen
van gebouwen door van minder grondstoffen
gebruik te maken, het bewuster afstemmen van het
ontwerp op de gewenste levensduur en meer en
beter hergebruik van bestaande gebouwen of
bestaande gebouwonderdelen.
2
Circulair beton heeft meerdere levens 4 2018
223
De waarde van beton neemt toe bij toenemende flexibiliteit
en aanpasbaarheid
Praktijkvoorbeelden circulair beton
In het kader 'Projectvoorbeelden' zijn praktijkvoorbeelden weer -
gegeven van de wijze waarop ABT circulair beton op verschil-
lende circulariteitsniveaus in zijn projecten toepast. Wat opvalt,
is dat het aantal voorbeelden van hergebruik van beton zowel op
gebouwniveau als materiaalniveau ruim voorhanden is. Het
aantal projectvoorbeelden van hergebruik op component- en
elementniveau is daarentegen beperkt. In tegenstelling tot
bijvoorbeeld een staalconstructie waarin het werken met halffa-
bricaten kansrijk is in een circulaire economie.
Echter, het hergebruik van betonnen constructiedelen op zowel
component- als elementniveau is juist interessant om de
waarde van deze betonnen delen maximaal te behouden en niet
te vernietigen (fig. 3). Sloop betekent in dit geval toch vaak te
vroegtijdig afscheid nemen van een element dat in gunstige
milieucondities wel 200 jaar mee kan. Dit betekent verspilling
van grondstoffen (cement, zand en grind), energie en transport
voor slopen, maar ook het vrijkomen van schadelijk stof bij
sloop en geluidshinder.
Waarom komt circulair beton op component- en
elementniveau niet los?
Hoewel het logisch klinkt dat hergebruik van betonelementen
financieel voordeliger is en grondstofuitputting voorkomt,
loont dit voor beton op dit moment nog niet. Beton is nog te
goedkoop en de grondstoffen worden nog niet als schaars
ervaren. Omdat beton geen homogeen materiaal is, maar door
de wapening hybride, kunnen de elementen niet ? zoals bij
staal en hout ? eenvoudig worden ingekort en vervolgens weer
voor verschillende toepassingen worden hergebruikt. Integen -
deel: betonelementen zijn over
Reacties