IWONINGBOUW IMATERIALEN IMILIEUBETON IN WONINGBOUWKAN ZONDER GRINDir.J.G.A. van Hulst, DHV Bouw BV, AmersfoortRiviergrind is niet meer het vanzelfsprekende toeslagmateriaal voor beton zoalsvoorheen. Het overheidsbeleid is erop gericht de winning van grind in het Maasdalin Limburg op termijn afte bouwen. De hiertoe afgesloten convenanten met deprovincie Limburg hebben het zoeken naar grindvervangende materialengestimuleerd. De hoeveelheden beton die in de woningbouw worden verwerkt en deeisen die er aan worden gesteld, geven alle aanleiding specifiek voorde woningbouwde mogelijkheden van beton zonder grind te beschouwen. De in aanmerkingkomende materialen worden ge?nventariseerd met een bespreking van de bestaandeknelpunten voor grootschalige toepassing.In theorie komen de volgende mate-rialen in aanmerking om grind als. grof toeslagmateriaal in beton tevervangen:- primaire toeslagmaterialen, gebrokenen niet-gebroken;- secundaire toeslagmaterialen;- kunstmatig vervaardigde toeslagma-terialen.Primaire toeslagmaterialena. Gebroken natuursteen uit het buiten-land- kalksteen (Belgi?);- zandsteen (Belgi?);- porfier (Belgi?);- graniet (Verenigd Koninkrijk);- kwartsiet (Verenigd Koninkrijk);- basalt (Duitsland);- grauwacke (Duitsland);- gneiss (Finland);- graniet (Noorwegen);- basalt (Ijsland):Op basis van:- kwaliteit;- continu?teit in de levering naar Ne-derland;- verwachte importhoeveelheid;- prijs;- beschikbaarheid van CUR-Aanbeve-lingen,zijn in een recentelijk uitgevoerde stu-die naar de stralingsaspecten van ge?m-porteerde gebroken natuursteen, in op-drachtvande ministeriesvanVerkeerenWaterstaat en Volkshuisvesting, Ruim-telijke Ordening en Milieubeheer [IJ,die materialen geselecteerd die als alter-natiefvoor grind als groftoeslagmateri-aal in beton in aanmerking komen.Op basis van deze criteria bleken kalk~Cement 1992 nr. 4steen en zandsteen uit Belgi? en granietuit het Verenigd Koninkrijk en Noor-wegen de beste mogelijkheden te bie-den.Op belemmeringen van milieuhy-gi?nische aard (stralingsbelasting) wordtnog nader ingegaan.b. Niet gebroken primaire toeslagma-terialenBehalvehetgrind datinNederlandvan-uit Duitsland enBelgi?wordtge?mpor-teerd (maar dit materiaal is in alle op-zichten hetzelfde als het in Nederlandgewonnen grind), wordt op dit momentookzeegrindgebruikt. Het toepassings-gebied bleeftotvoor eenaantaljarenbe-perkt tot Vlissingen en omgeving, waarhet materiaal werd binnengebracht uitde Noordzee ten zuid-oostenvanEnge-land. Op dit moment wordt rela-tief grootschalige import van zeegrinduit de Noordzee ten oosten van Enge-land (Humber) voorbereid. Hetvoorne-men is in 1992 circa 2 miljoen ton zee-grind afte zetten, dit is circa 10% van detotalejaarlijkse behoefte aan grind in debouw.Secundaire toeslagmaterialen- AVI-slak;- fosforslak;- staalslak;- jarosietslak;- (puin)granulaten.Van deze secundaire toeslagmaterialenbieden, zowel uit kwalitatiefals kwanti-tatiefoogpunt, de granulaten de meestemogelijkheden in de woningbouw. Deoverige secundaire materialen leverenhetzij vanuitde milieuhygi?ne (bijdrage51I_W_O_N__IN_G_B_O~UW IMATERJALENaan de stralingsbelasting), hetzij met be-trekking tot de hoeveelheid, continu?-teit in levering en beschikbaarheid in deregio, beperkingen op.Granulaten z?jn als grof toeslag-materiaal inbeton geenwezensvreemdematerialen en de hoeveelheden die be-schikbaar komenzijn groot: circa 5 mil-joen ton granulaten worden jaarlijksdoor bsbi's (bouw- en sloopafval bewer-kingsinrichtingen) geproduceerd; hetovergrote deel wordt overigens als on-gebonden funderingslaag in de wegen-bouw gebruikt.Kunstmatig vervaard?gde toeslagmaterialen- Lytag;- Aardelite.Dit soort toeslagmaterialen wordt ge-maakt uit vliegas of kleimineralen. Deproduktieprocessen zijn energie-inten~sief. De toeslagkorrel wordt geken-merkt door een lage volumieke massaen een relatiefhoge warmteweerstand.Conclusie: in de woningbouwmarktkan het grove toeslagmateriaal in betonwordenvervangen door eenkeur aan al-ternatieve materialen:- bij de primaire toeslagmaterialen ko-men, op basis van beschikbaarheid,continu?teit in levering, prijs en be~schikbaarheid van een produkrnormc.q. COR-Aanbeveling kalksteen,zandsteen en graniet in aanmerking.Opgemerkt wordt dat de huidige si-tuatie isweergegevenen dat metnamede (continu?teit in) levering en de prijszullenbepalenwelke materialen in detoekomst als grindvervanger wordentoegepast.- bij de secundaire toeslagmaterialenkomen, vooral op basis van kwaliteitenbeschikbarehoeveelheid in feite al-leen granulaten in aanmerking;- van de kunstmatig vervaardigde toe-slagmaterialen zullenLytag enAarde-lite alleen worden toegepast in die si-tuatieswaarinvandespecifieke eigen-schappenvandeze lichte toeslagmate-rialen gebruik kan worden gemaakt.Ten opz?chte van de huidige situatieworden ten aanzien van het gebruikgeen grote veranderingen voorzien.In de woningbouw zal grind derhalvevervangen kunnen worden door eenaantal primaire gebroken materialen engranulaten.Het gebruik van de granulaten dient teworden gestimuleerd, omdat hiermeeeen hoogwaardige toepassing van eenbelangrijke afvalstoffenstroom kanworden gerealiseerd.Er moet overigens ook voor worden ge-waakt dat een te groot aantal alter-52IMILIEUnatieve grindvervangende materialenbeschikbaar komt: het spreekwoord'Door de bomen het bos niet meer zien'zou opgeld kunnen doen en het gebruikvan alternatieve grindvervangers in ne-gatieve zin kunnen be?nvloeden.Het gebruik van deze materialen, envooral de secundaire, zal onderhevigzijn aan een aantal factoren van techni-sche enpolitieke aard. Hieropwordt na-der teruggekomen.Toepassing grindvervangendtoeslagmateriaal in dewoningbouw tot nu toePrimairegrindvervangende materialenTen behoeve van de woningbouwmarktwordt gebruik gemaakt van harde kalk-steendooreenproducentvan prefab be-tonnen (gevel)elementen voor de wo-ningbouw [2].Secundairegrindvervangende materialenDe toepassing van granulaten als groftoeslagmateriaal in beton heeft op rela~tiefgrote schaal voor het eerst plaatsge-had inde woningbouw: in 1984 is bij eeneerste demonstratieproject van eentiental woningen in Amersfoort de dra-gende constructie gemaakt van betonwaarinhetgrindvolledigwasvervangendoor betongranulaat.Sindsdien zijn er onder auspici?n vanCOR nog een vijftal demonstratiepro-jecten ge?nitieerd waarbij het grind ge-heel of gedeeltelijk is vervangen doorgranulaat; deze projectenlagen echterinde utiliteitsbouw en weg- en water-bouw.In Rotterdam, waar Mebin een aantaljaren geleden een overeenkomst met degemeente Rotterdam heeft geslotenover het gebruik van granulaten in wer-kenwaar de gemeente opdrachtgever is,c.q. directie voert, is een tiental projec-ten gerealiseerd waar granulaten zijngebruikt. Sindsvorigjaarwordtin de re-gio Rotterdam door alle daar opereren-de betonmortelcentrales betongeleverdwaarin standaard 20% van het grind isvervangen door betongranulaat.Vermeldenswaard is op dit moment eendemonstratieproject in Delft in de wo-ningbouw, waarbij versnelde verhar-ding met stoom van een betongranu-laatconstructie plaatsheeft.Het feit dat toepassing van granulatentot nu toe alleen via demonstratiepro-jecten tot stand is gekomen, is niet erghoopgevend. De voornaamste reden isgelegen in de prijs van het granulaat tenopzichte van de grindprijs. In het tradi~tionele afzetgebied van de granulaten,de wegenbouw, worden door de grotebehoefte aan funderingsmateriaal rela-tiefhoge prijzen betaald voor de granu-laten, die als vervanger van hoogoven-slakken als (on)gebonden steenfunde-ring worden toegepast.De sterke stijging van de grindprijs eind1989, begin 1990 heeft nauwelijks in~vloed gehad op de afzet van de granula-ten, omdat het verschil nog niet aan~trekkelijk genoeg was.Belemmeringen bij primairegebroken bnitenlandse materialenDe belangrijkste belemmeringen bij hetgebruik zijn:1. De prijs van het te importeren mate-riaal ten opzichte van de grindprijs.2. De kwaliteit van het gebroken mate~riaal (en ook bijvoorbeeld de radiologi-sche aspecten) kangeziende uitgestrekt-heid van groeven en het voorkomen opverschillende diepten, vari?ren. Eengoede kwaliteitsbewaking is belangrijk.3. Rol van de overheid.Hoewel door de overheid convenantenzijn gesloten met als doel de Nederland~se grindwinning af te bouwen en testoppen in 2000, is het alleszins de vraagCement 1992 nr. 4Betontechnologische aspectenHet gebruik van granulaten vergt voorde betonmortelcentrale voorberei-dingen en aanpassingen in het produk-tieproces. Dit werkt enigszins kosten-verhogend: zo moet extra opslagruimtewordengecre?erd (maar datgeldtin fei-te voor het gebruik van ieder alternatiefmateriaal) en dient met een hogere wa-terbehoefte (absorptie) van het granu~laat ten opzichte van grind rekening teworden gehouden.Wanneer door een centrale enige erva-ring is opgedaan zal de verwerking vangranulatenroutinematiginhetproduk-tieproces kunnen worden ingepast.Vanuit betontechnologisch oogpuntzijn er geen belemmeringen omgranu-laten toe te passen, zeker niet bij parti?levervanging. De betontechnologischeconsequenties komen uitgebreid aan deorde in Betoniek 9/2 en 9/3 [5, 6].Primaire gebroken materialen vallengezien hun structuur en volumiekemassa onder de groep 'andere hardedichte toeslagmaterialen'. Ze kunnen,wanneerwordtvoldaan aandeprodukt-norm ofbij het ontbreken daarvan aande desbetreffende CUR-Aanbeveling,worden gebruikt als grindvervangendmateriaal, zonder dataanvullende bere-keningen met betrekking tot stijfheiden sterkte van de constructie behoevente worden uitgevoerd.- andere harde dichte toeslagmateria-len;- granulaten;- overige harde dichte toeslagmateria-len.Constructieve aspectenIn de aanvulling van oktober 1991 op deVBT 1986 wordt onderscheid gemaaktin de volgende grove toeslagmaterialen- grind;Bij toepassing van granulaten als op-hoog- en funderingsmateriaal wordtbovendien ge?ist dat de hoeveelheidgranulaat ten minste 1000 ton is, dit omin verband met de beheersbaarheid detoepassing grootschalig te houden. Bo-vendien moet het granulaat zich te allentijde ten minste 0,70 m boven hetgrondwater bevinden en moet het wor-den ge?soleerd om contact met regen-water te voorkomen.De heide laatste eisen zouden een sti-mulans kunnen betekenen om granula-ten als groftoeslagmateriaalinbeton toete passen. Maar door de eis van terug-neembaarheid en doorde algemene dis-cussie omtrent het toepassen van secun-daire grondstoffen ten gevolge van on~duidelijkheden envaakookirre?leeisenin het Bouwstoffenbesluit, zullen toe-passingen in de betonindustrie ondergrote druk komen te staan.Het Bouwstoffenbesluit gaat overigensin de gepubliceerdevormvoorlopignietdoor. Door de Centrale Raad voor demilieuhygi?ne zijn voorstellen gedaanvoor aanpassing van het Besluit op eenaantal punten.ne zin) van granulaten betekent het Be-sluit onder meerdat toekomstige eigen-aren van werken waarin granulatenworden toegepast, de verplichting opzich nemen de materialen terug te ne-menindienhetwerkwordtgesloopt.Ei-genaren kunnen vrijstelling krijgenwanneer wordt aangetoond dat het ma-teriaal niet verwijderen minder milieu-belastend is dan het matedaal wel ver-wijderen.Invloed van het BouwstciffenbesluitInhetkadervanhetbeschermenvanop-pervlakte- en grondwater is door deoverheid medio 1991 het Bouwstoffen-besluit gepubliceerd, dat in 1992 vankracht had moeten worden.HetBesluitis bedoeld om te voorkomendat de bodem en het grondwaterverontreinigd worden door het onoor-deelkundig aanbrengenvanafvalstoffenofnatuurlijke stoffeninofop de bodem.Het Besluit geeft derhalve aan hoeschoon de afvalstoffen ofde natuurlijkestoffen moeten zijn of welke bescher-mende maatregelenmoetenwordenge-nomen.Tenaanzienvanhetgebruik (in algeme-Belenuneringen bij secundairetoeslagmaterialenBehalve de kostprijs is er nog een aantalandere belemmerende factoren voortoepassing van de secundaire toeslag-materialen. Voor de granulaten zijn de-ze in volgorde van (ingeschatte) priori-teit hierna aangegeven.ofdit beleid in de toekomst zal en kanworden gecontinueerd. De overheidmoetookduidelijkheid verschaffen metbetrekking tot de import van gebrokenprimaire huitenlandse materialen alsgrof toeslagmateriaal in beton. Dithangt bijvoorbeeld samen met de stra-lingseigenschappen van een aantal bui-tenlandse materialen, die hoger kunnenliggen dan die van het in Nederland ge-wonnen grind.In Nederland is een stand-still principeafgesproken, hetgeen inhoudt dat destralingsbelasting in een woning niethoger mag zijn dan de belasting met ge-bruikmaking van de huidige grondstof~fen. Bij de selectie van grindvervangendtoeslagmateriaal moet dit aspect medein beschouwing worden genomen.f-~~.l--~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~-'-"oVoor granulaten geldt dat deze moetenvoldoen aan produktnormen of aanCUR~Aanbevelingen.Van constructies gemaakt van granu-laatbeton moet, wanneer het grind vol~ledig wordt vervangen door granulaat,worden aangetoond dat aan de eisenvanstijfheid en sterkte wordt voldaan.Wanneer het grind partieel (tot maxi-maal 20%) wordtvervangen doorgranu-laat, behoeven geen aanvullende bere-keningen te worden uitgevoerd [3].Volledige vervanging van grind doorgranulaat betekent in de praktijk vaakdat de constructiehoogte moet wordenaangepast om ten opzichte van eengrindbetonconstructie een gelijkedoorbuiging te verkrijgen. In [4] is aan-gegeven dat bij liggers c.q. in ??n rich-ting dragende vloeren van betongra-nulaatbeton (in vergelijking met grind-beton) de constructiehoogte met 10 ?15% moet worden verhoogd om eenzelfde doorbuiging te verkrijgen bij eengelijk wapeningspercentage.Cement 1992 nr. 4 53IWONINGBOUW IMATERIALEN !MILIEUVoorde aannemeris hetnietnodigextravoorzieningen te treffen bij het verwer-ken van granulaatbeton.Bewaking kwaliteitBij de voorbereidingen van de demon-stratieprojectenis het regelmatiggeble-ken dat de geleverde granulaten nietvoldeden aan de CDR-Aanbevelingen 4(voorbetongranulaat) en5(voormetsel~werkgranulaat).Afkeuringen hebben voornamelijkplaatsgehadop het percentage nevenbe-standdelen: bijvoorbeeld bij betongra-nulaat mogen de nevenbestanddelen(kalksteen, metselwerk, keramisch ma-teriaal e.d.) niet meer dan S% (m/m) be-dragen. In de praktijklag dit percentageiets hoger. Geziende aard van de neven-bestanddelenwordt overwogen deze eisin een herziene versie van de Aanbeve-lingen te verruimen.Het gehalte aan chloriden en sulfaten isnooit aanleiding geweest het granulaataf te keuren.Het is betreurenswaardig dat bsbi's deproduktie van granulaten (als grof toe~slagmateriaal voor beton) nog steedsniet hebben laten certificeren. Dit zoueengnnstigeinvloed hebbenop hetpro-duktieproces, hetgeen de kwaliteit vande granulaten ten goede komt. Tevenskunnen de relatiefdure partijkeuringendan achterwege blijven.Opheffen belemmeringenUit bovenstaande moge duidelijk zijndat er, om een grootschalige introductievan grindvervangende materialen alsgroftoeslagmateriaal in beton mogelijkte maken, eenaantal maatregelen nood-zakelijk is.De belangrijkste belemmering, en ditgeldt zowel voor primaire gebrokenbuitenlandse materialen als voorgranu-laten, is het te geringe prijsverschil tus-sen grindvervangend materiaal engrind.Volgens eigenarenlbeheerders en im-porteurs van buitenlandse gebrokentoeslagmaterialen kunnen deze mate-rialen concurrerend zijn indien het be-leidvandeNederlandseoverheid opeenaantal zaken consistent is, waardoor zijzich verzekerd kunnen weten van eenafzetmarkt.Voor granulaten geldt dat een duidelij~ker prijsverschil tussen granulaten engrind tot stand kan komen door eengrootschalige en procesmatige be- enverwerking van bouw- en slooppuin totgranulaten.Dit houdt onder meer een goed georga-niseerd inzamelingssysteem in, het zomogelijk situeren van bsbi's aan water-54wegen, waardoor transport van het gra-nulaatvanbrekernaar betonmortelcen-trale per schip (en niet per as zoals nunog veel gebeurt) kan plaatshebben.Vooral ten aanzien van het gebruik vangranulaat als grindvervangend toeslag-materiaal is hetvan belang dat er duide-lijkheid komt met betrekking totstatusen inhoud van het Bouwstoffenbesluit.Rekenregels, vooral met betrekking tothet gebruik Van granulaten moeten on-dubbelzinnigzijn,waarbij moetwordenvermeden dat bij gebruikvan secundai~re materialen constructies opnieuwmoeten worden gedimensioneerd.Door het partieel gebruiken van granu-laat als grindvervanger wordt hierinreeds tegemoet gekomen.Tenslotte is het belangrijkdat door ont~werper en constructeurwordt nagegaanofhet mogelijkis, vereiste betonsterkte-klassen (en daarmee het te gebruikentoeslagmateriaal) af te stemmen op deplaats en de functie van een specifiekconstructie-onderdeel. Stampbeton-vloeren kunnen zonder problemenworden gemaakt van beton waarin hetgrind volledig is vervangen door granu-laten(enditbehoevenniet eensgranula-ten van de beste kwaliteit te zijn!).De toekomstDe woningbouw zal een belangrijke af-zetmarkt zijn voor grindvervangendematerialen, zowel gezien de hoevee1he~den beton die nodig zijn, als gezien devereiste betonsterkteklassen.Voorzienwordt een differentiatie inhetgebruik van betonrnortel met de daarinverwerkte grondstoffen en specifieketoepassingsgebieden. Dit laatste houdtniet alleen een scheiding in tussen bij-voorbeeld waterbouwkundige werkenenerzijds en woningbouw anderzijds,maar ook een scheiding van construc-tie-onderdelen binnen ??n markt.Dit houdt in dat betonmortelcentrales,nog meer dan nu, moeten inspelen opeen groter aanbod van (en vraag naar)grindvervangende materialen.Om een grootschaliger gebruik van zo-wel primaire als secundaire grindver~vangende materialen te kunnen realise-ren, zal het prijsverschil tussen deze ma-terialen en grind groter moeten zijn.Dit is enerzijds te realiseren door eengrootschaliger en effici?nter be- enver-werkingsproces van bouw- en sloop-puin, anderzijds zal de overheid duide-lijk moeten zijn met betrekking tot hette voeren grondstoffenbeleid.De woningbouwmarkt, evenals de ove-rige potenti?le afzetgebieden, zal zichten slotte open moeten stellenvoor toe-passing van grove toeslagmaterialen,anders dan grind. Langdurig onderzoeken een tiental demonstratieprojectenhebben inmiddels uitgewezen dat ervanuitconstructief, betontechnologischen uitvoeringstechnisch oogpunt geenbelemmeringen zijn.Literatuur1. DHV Bouw, Van Heijningen ener-gie- en milieu-advies I RD-TNO, Stra-lingsaspecten van ge?mporteerd gebro-ken natuursteen;jan. 1992, i.o.v. minis-teries V&W en VROM.2. K?hne, JH., Woningcasco's van be-ton zonder grind. Cement 1990, nr. 5.3. JP.Kroone en c.Souwerbren, Mindergrind: aanpassing voorschriften. Cement1990, nr. 7/8.4. CDR-rapport 91-5, Doorbuigingvan liggers van betongranulaatbeton,Gouda 1991.5. Betoniek 9/2, Ander toeslagmateriaalL VNC, 's Hertogenbosch, februari1992.6. Betoniek 9/3, Ander toeslagmateriaal11. VNC, 's Hertogenbosch, maart 1992.Cement 1992 nr. 4