C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gMater ia l encement 2000 136In de tijd dat duurzaamheidvooral betrekking had op kwaliteiten levensduur, was er weinigtwijfel over het gebruik van betonals constructiemateriaal. Daarwaar zich problemen voordeden,waren die even voorspelbaar alsvermijdbaar. Nieuwe betonsoor-ten voor specifieke toepassingenbewezen hun diensten en vergro-ting van kennis op het gebied vandebetontechnologiewerdgebruiktvoor verbetering van ontwerp enuitvoering. Maar toen twintig jaargeleden de discussie begon overbouw en milieu, wetenschappe-lijk, maatschappelijk en politiek(in die volgorde), begon tochtwijfel te ontstaan. Ging het aan-vankelijk om de recyclebaarheid,kortdaarnaginghetoverdegevol-gen van de grondstofwinning ener kwamen steeds nieuwe vragenbij. Weliswaar een uitdaging voorde wetenschap, maar maatschap-pij en politiek wilden soms nietlanger wachten en trokken con-clusies die, voorzichtig gesteld,niet altijd en zeker niet in deeerste plaats op kennis gebaseerdwaren. In dit artikel wordt eerstin algemene zin op een aantalvragen ingegaan, waarna in hetbijzonder het vraagstuk van degrondstofvoorziening wordt be-sproken.P a s t b e t o n i n d e r e e k sd u u r z a m e b o u w m a t e r i a l e n ?Toen in het verleden die vraagkwalitatief werd beantwoord, opbasis van de SEV-voorkeurslijs-ten, leek het antwoord `neen' teworden. Een beter gefundeerden vooral meer op berekeningengebaseerdantwoordkwamtoende? ook internationaal gebruikte ?methode van de levenscyclus-analyse operationeel werd.Deze benadering leert dat in veelgevallen specifieke ontwerpeisenbepalen welk materiaal de voor-keur heeft. De milieugerichtekeuze komt tot stand door verge-lijkbare afwegingen als bij detechnisch bepaalde materiaal-keuze. Met andere woorden:materialen die onder alle omstan-digheden en voor alle veertienmilieuaspecten het beste ant-woord geven, bestaan niet. In debouw is het niet ongebruikelijk deDuurzame grondstoffen voorduurzaam betonprof.dr.ir. Ch.F. Hendriks, TU DelftSamenkomen van grondstoffen voor de betonmortelproductie Foto: Steef CroonenDuurzaam bouwen is een onderwerp waarmee velen zich bezighouden.Vaak worden tamelijk gescheiden gezichtspunten gehanteerd. Prestaties vanbijvoorbeeld gebouwen of constructies vormen een invalshoek, maar het-zelfde geldt voor de te gebruiken grondstoffen. Het fenomeen probabilistischontwerpen heeft ons geleerd relevante factoren in een proces hun juisteplaats te geven in de overwegingen. Voor duurzaam bouwen lijkt in elk gevaleen integraal ontwerp nodig om de juiste keuzes te doen.C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gMater ia l encement 2000 1 37veertien milieuaspecten van deLCA te aggregeren tot vijf milieu-maten of zelfs ??n getal (Eco-indi-cator). Ook dan blijft boven-staande uitspraak van kracht.Inmiddels is het programmaEco-Quantum beschikbaar, waar-mee, gebaseerd op LCA op ge-bouwniveau, de milieubelastingberekend kan worden. Tevenswordt gewerkt aan het modelmmg(materiaalgebondenmilieu-profiel op gebouwniveau). Ditmodel bestaat uit een specifiekemethode afgeleid van de LCA-methodiek en een vereenvou-digde methode waarmee in hetvoorontwerpstadium de `milieu-budgettering' van het gebouwbepaald kan worden aan de handvan een classificatie van bouw-delen. Het is de bedoeling dat ditmodel genormeerd wordt, waar-door het mogelijk wordt dit tekoppelen aan het bouwbesluit.E n e r g i e a s p e c t e nIn veel milieubeoordelingsme-thoden krijgt energiegebruik veelaandacht. In het geval van betonzijnbelangrijkeaspectenuitener-giegebruik te vinden bij winningen transport van grondstoffen,betonmortel of prefab beton, deenergiebehoefte voor de cement-productie en de isolatiewaardevandeconstructie(energiebehoef-te in de gebruiksfase). Er bestaandiverseoplossingenomdemilieu-maat `energie van beton' positiefte be?nvloeden:- vervanging van portland-klinker door gegranuleerdhoogovenslakkenzand ofpoederkoolvliegas (zoals inNederland al lange tijd enop grote schaal gebeurt);- inzet van secundairebrandstoffen bij de cement-productie;- vermindering van transport-afstanden; op dit punt wordtnader ingegaan bij de grond-stoffenvoorziening.E m i s s i e s u i t b e t o nHet onderwerp emissies is even-eens een in Nederland veel be-sproken onderwerp, wat gerela-teerd is aan wetgeving, beleids-voornemens en convenanten.Kort gezegd komt het neer optwee aspecten: uitloging en CO2.UitlogingDe uitloging van zware metalenuit beton is bijna verwaarloos-baar, omdat in het alkalischemilieu veruit de meeste voorko-mens van zware metalen vrijwelonoplosbaar zijn. De uitlogingdaartegen van (oxy) anionen ver-loopt aanzienlijk sneller voorzover die anionen niet in decementmatrix worden vastge-legd. Overigens geldt hier datzowel om milieuredenen als ombetontechnologische redenen hetgehalte aan deze stoffen (bijvoor-beeld sulfaat, bromide en chlo-ride)zolaagmogelijkdienttezijn.Over de uitloging van organischestoffen uit beton is minderbekend. Wel staat bij immobilisa-tie vast dat uitloging van bijvoor-beeldpolyaromatischekoolstoffen(PAK) uit met cement gebondenproducten, sneller verloopt danuit met bitumen gebonden pro-ducten. In werkelijkheid is hierechter nauwelijks enig probleemomdat in de grondstoffen voor degebruikelijke betonmengsels vrij-wel geen organische stoffen voor-komen. Beton behoort dan ook tot`ruimschoots te voldoen aan hetBouwstoffenbesluit'.CO2CO2ontstaatvooralbijdeinzetvanbrandstoffen voor de cementpro-ductie (de fabricage van portland-cementklinker)enbijhettransportin de bouwfase. Door carbonata-tie, het omzetten van kalksteen inactieve kalk, komt CO2vrij uit demergel,ongeveerevenveelalsont-staat door het brandstofgebruikbij de cementproductie.Vanzelfsprekendhebbenookhierde eerder genoemde beperkingvan transportafstanden en deinzet van vervangende grondstof-fen voor portlandcementklinkerpositieve aspecten.K w a r t s / s t o fEr is een aanzwellende discussieoverdeeffectenvanhetinademenvan met name kristallijne kwarts-deeltjes op de gezondheid. Hetgevolg is weliswaar volstrekt on-vergelijkbaar met het gevreesdeasbest, maar de kans op longziek-tes is ? zeker bij bovenmatigebelasting ? aanwezig. Kristallijnkwarts kan vrijkomen bij de fabri-cage en bij het bewerken (boren/zagen) van beton. In de gebruiks-fase gaat het om kortdurendebelasting; bij de betonfabricageligt dit anders en is het treffenvan beschermende voorzienin-gen zeer aan te bevelen.Wat het vrijkomen van inert stofbij de cementproductie betreft,wordt erop gewezen dat decementindustrievergaandemaat-regelen heeft getroffen om hetvrijkomen van stofdeeltjes tijdenshet malen van de klinker tegen tegaan.I o n i s e r e n d e s t r a l i n gAl meer dan twintig jaar is inNederland en deels ook daarbui-ten, discussie gaande over degevolgen van - en radonemissieuit bouwmaterialen. Ondanks hetfeitdathettotdusverrenietmoge-lijk is gebleken om vast te stellenof en zo ja in hoeverre bij dezestralingsbelastingsniveaus long-ziekten het gevolg kunnen zijn, iser beleid geformuleerd.Voor Nederland moet daarbij inaanmerking genomen wordendat stralingsbelasting uit de bo-dem relatief laag is, zodat in detotale belasting van ruim 2 mSv/jaar het aandeel van de steenach-tige bouwmaterialen tamelijkgroot is. Het beleid is erop gerichtde vrij gunstige situatie in Neder-land wat betreft het totale niveaute handhaven. Om dat te bereikenis een stralingsprestatienorm(SPN) in voorbereiding. DezeSPN is bedoeld om in het ont-werpstadium de stralingsbelas-ting in woningen te berekenen endaarna te relateren aan een in hetBouwbesluit op te nemen grens-waarde. Voor beton is vooral deC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gMater ia l encement 2000 138radonexhalatie en in minderemate de -stralingsafgifte van be-lang.In het jaar 2000 zullen op basisvan een uitgebreid experimenteelonderzoek voor alle steenachtigematerialen forfaitaire waardenworden ontwikkeld die gebruiktzullen worden in de SPN, die eind2000 als norm gereed moet zijn.H i n d e rGeluids- en trillingshinder bijde bouw van betonconstructieskunnen substantieel verminde-ren, bijvoorbeeld door te kiezenvoor schroefpalen of in de grondgevormde palen in plaats van hei-palen, zelfverdichtend beton enprefab beton.G r o n d s t o f f e nHetbeginvandediscussieoverdegrondstoffen in beton speeldezich eind jaren zeventig af. Van-uithetafvalstoffenbeleidbepleittede overheid de stimulering vanhet hergebruik van materialen.Tevens stelde de overheid vast datlandschapsaantasting als gevolgvanwinningvan(primaire)opper-vlaktedelfstoffen moet wordenteruggedrongen. Dit had betrek-king op ophoogzand, industrie-zand, grind, klei en kalksteen.De stimulering van het herge-bruik heeft sinds die tijd een grotevlucht genomen. Een schattingvan de totale huidige inzet vansecundaire materialen (inclusiefhergebruik van grond) leert dathet thans gaat om ruim 20miljoen ton op een totale grond-stofbehoefte van 150 Mton perjaar. Een belangrijk deel hiervanvormt het hergebruik van hetsteenachtige bouw- en sloopafval(ca. 13 Mton of ruim 90% van detotale hoveelheid).Door bijvoorbeeld vergroting vande inzet van gereinigde materia-len zoals baggerspecie, kan hetaandeel secundaire materialenverder stijgen. In 1997 achtte deoverheid de tijd rijp om via eenstortverbod voor herbruikbaarbouw- en sloopafval nog eens eenextra stimulans aan de inzet vansecundaire materialen te geven.GranulatenBetonconstructies worden nasloopenbewerkingtotgranulatendan ook volledig afgezet. Debelangrijkste toepassing betrefthet gebruik van mengsels vanbeton- en metselwerkgranulaatals ophoog- en funderingsmateri-aal in de wegenbouw. Weliswaarbehoort het gebruik van beton-granulaat en menggranulaat alstoeslagmateriaal in de betonbouwtechnologisch gezien eveneenstot de mogelijkheden, maar omeconomische redenen hebben debetrokken marktpartijen eenvoorkeur voor de wegenbouw.Vooralsnog zal de wegenbouw-markt voldoende volume behou-den om de granulaten op tenemen. Wel zal het aandeelbetongranulaat ten aanzien vanmetselwerkgranulaatdekomendejaren (verder) stijgen als gevolgvan sloop en demontage vannaoorlogse betonconstructies. In-dien de toepassing van beton-granulaat in beton nader geanaly-seerd wordt, geldt het volgende.In de jaren tachtig heeft de CUReen uitgebreid technologisch on-derzoek hiernaar gedaan. Laterzijn hier ook bouwfysische aspec-ten (bijvoorbeeld akoestiek) bijbetrokken. Geconcludeerd werddat weliswaar sterkte, krimp enE-modulus enigermate ongun-stig be?nvloed worden, doch datdit voor de meeste toepassingengeen bezwaarlijke gevolgen had.Een uitzondering maakte de CURvoor op doorbuiging belaste con-structies, waarvoor werd gecon-cludeerd dat tot een gehalte van20% (V/V) in het toeslagmateriaalgeen aanpassing van het ontwerpnodig was. Bij hogere gehaltenechter wel.Vastgesteld moet worden dat die`20% regel' daarna een reeks vanandere en dus onjuiste interpre-taties heeft gekregen. De CURheeft destijds ook veel duurzaam-heidsonderzoek gedaan en con-cludeerde dat betongranulaatvoor alle milieuklassen inzetbaarwas. RILEM en CEN hebben laterdeze conclusie onderschreven.Voor menggranulaat geldt dieconclusie niet. Vooral bij hogevochtbelasting bestaat hier hetrisico op vorstschade.Opvallend is dat juist de laatstejaren vanuit Rijkswaterstaat dis-cussie is gevoerd over de vraag ofbetongranulaat in beton het risicoop alkali-silicareacties met bij-behorende schade zou verhogendoordat restconcentraties aanactieve stoffen in betongranulaatinhetgebiedvanhetzogenoemdepessimmum zouden liggen.Bewezen is dit niet en bovendienlijkt het gebruik van hoogoven-cement hier een goede oplossingte bieden.KringloopTechnologisch is de inzet van metname betongranulaat in betondus zeker verantwoord. De vraagdient zich hier aan in hoeverre datook milieuhygi?nisch het geval is.Positieve aspecten zijn de beper-kingvanafvalendeverminderingvanhinder(landschapsaantasting)doorlageinzetvanprimairemate-rialen. Maar er zijn ook minderpositieveaspecten:hogerecement-behoefte (teneinde het vereistesterkteniveau te halen), hogererisico's op emissies uit betongra-nulaat (uitloging blijft vrij margi-naal, een beperkte toename vande stralingsafgifte is niet uit tesluiten), een hogere CO2-emissieen energiebehoefte als gevolg vantransport en bewerking.Ondanks deze beperkingen blijftook vanuit het milieu gezien`kringloopbeton' een positievezaak. Uit laboratoriumonderzoekis gebleken dat het mogelijk isdoor een combinatie van mecha-nische en thermische techniekenoud toeslagmateriaal en cement-steen te scheiden en deze laatstete activeren tot bindmiddel-component. Als dat grootschaligmogelijk blijkt, is de keten volle-dig gesloten.C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gMater ia l encement 2000 1 39Al eerder is de vervanging vanportlandklinker in hoogoven- envliegashoudende cementen geme-moreerd. LCA's leveren ook hiereen positief resultaat op. Eentweede ontwikkeling betreftmateriaalbesparing. Hier zijngoede resultaten geboekt methogesterktebeton en holle con-structies zoals kanaalplaatvloe-ren. Het is aan te bevelen om metinachtneming van mechanischeen bouwfysische eisen, verderonderzoek naar die mogelijkheidte doen.Andere mogelijkheden om deinzet van oppervlaktedelfstoffente beperken zijn de inzet vanmaritieme delfstoffen, of delf-stoffen uit het buitenland, danwelvervanging van steenachtigebouwstoffen, zoals beton, doorbijvoorbeeld vernieuwbare mate-rialen. Hierbij dient echter eenaantal zaken te worden over-wogen.Vanuit technologische optiekbezien hebben zand en grind uitNederlandse winlocaties nage-noeg zonder uitzondering betonopgeleverd van uitstekende kwa-liteit. Fysisch gezien zijn debeschikbare voorraden nog aan-zienlijk. Het is feitelijk met namehet probleem van landschapsaan-tasting dat hier een dominanterol speelt. Een totale afweging opalle milieuaspecten heeft hierbijnauwelijks of niet plaatsgehad.VervangingIn dit verband volgt een opsom-ming van (mogelijke) gevolgenvan vervanging van zand en grinddoor andere primaire materialen:- maritieme materialen moetenontzilt worden (gevolg extramateriaal- en energiegebruik),de zandfractie is veelal fijngegradeerd;- maritieme materialen kunnenleiden tot verhoogde risico'svan alkali-silicareacties inbeton;- de transportfactor van mari-tieme materialen is ongunsti-ger (CO2en energiegebruik);- materialen uit het buitenlandrichten ecologische schade aanin het land van herkomst;- transport van materialen uithet buitenland gaat overgrotere afstanden;- gebroken materialen uit hetbuitenland leveren meer ver-werkingsproblemen op danrond zand en grind;- sommige gebroken materialenuit het buitenland verhogenpotentieel de stralingsafgiftevan beton.Het onderzoek naar vervangingvan steenachtige materiaal doorvernieuwbare grondstoffen (zoalshout) vordert langzaam. Nietonlogisch gezien het (technischgezien) complexe karakter ervan.De keersluis in het Apeldoorns kanaal beschermt woon- en industriegebieden van Hattem en Wapenveld tegen hoogwater,als het Apeldoorns kanaal niet vrij kan lozen op de IJssel. In dat geval wordt de keersluis gesloten. Als exponent vanbetrouwbaarheid en waakzaamheid gelden de twee betonnen stoelenfoto's: Bob de RuiterC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gMater ia l encement 2000 140Kwalitatieve schattingen van deRijkswaterstaat wijzen op eenpotenti?le vervanging van circa10% in de komende tien jaar,maar een nadere integrale bena-deringofkwantificeringontbreekt.B e l e i dHet binnenkort te verschijnentweede structuurschema opper-vlaktedelfstoffenbouwtdesalniet-temin?nogsteedszonderintegra-le afweging ? voort op het huidigerestrictieve beleid aangaande ont-grondingen in Nederland.Het is een politiek gegevenwaarmee de bouw rekening moethouden. Voorts heeft de bouwwe-reld te maken met het vergun-ningenbeleid van de provinciesen bestaat de vrees dat trage pro-cedures de noodzakelijke beschik-baarheid van grondstoffen zullenbe?nvloeden.Indeontwerpplano-logische kernbeslissing (pkb), be-horende bij het tweede structuur-schema,lijktderijksoverheidzichbewust van deze problematiek:maatregelen om de huidige voor-ziening in grondstoffen zeker testellen zijn mogelijk, proceduresmoeten bekort en doelmatigerworden. In het bijzonder voorgrind voorziet het ontwerp Twee-de Ontwerpstructuurschema eengrotere taakstelling voor de pro-vincie Limburg (1,2 Mton inplaats van 0,6 Mton per jaar).De import zal verder stijgen, waaroverigens de gevolgen van hetgrens-enzandmaasprojectnoginverdisconteerd moeten worden.Voor industriezand erkent deontwerppkbgroteonzekerheden.Gedacht wordt aan prognosesvoor tien jaar met inachtnemingvan de inzet van secundair mate-riaal, inzet van fijner zand dan totdusver en de maritieme winning.Positieve milieuaspectenMeestal wordt alleen gesprokenovermilieubelasting.Maarcementen beton spelen ook een heel posi-tieve rol bij milieubescherming.Te denken valt aan immobilisatiemet cement, waardoor schade-lijkestoffenwordenvastgelegdenhet maken van afsluitbare con-structies zoals bodembescher-mende voorzieningen met beton.C o n c l u s i eEr zijn weinig aanwijzingen voordrastischeveranderingeninderolvan beton als gevolg van milieu-discussies. Wel zal het assorti-ment aan toeslag- en cement-soorten verder toenemen. Steedsis wel het risico aanwezig datbeslissingen genomen worden opbasis van `one issue', terwijl hetmilieu en de gezondheid ermeegediend zijn als integrale afwe-gingen worden gemaakt. Inte-graal geldt zowel keuzen binnende betontoepassingen als bij ver-gelijking van beton met anderematerialen. sL i t e r a t u u r1. Hendriks, Ch.F., DuurzameBouwmaterialen, AEneas,Best, 1999.2. Hendriks, Ch.F., De Bouw-cyclus, AEneas, Best, 1999.3. Hendriks, Ch.F., Het Bouw-stoffenbesluit, AEneas, Best,1999.4. Ontwerp Tweede Structuur-schema Oppervlaktedelf-stoffen, 1999.N i e u w e b i n d m i d d e l e n v o o r i m m o b i l i s a t i eENCI heeft vorig jaar voor immobilisatie een speciaal type bindmiddelge?ntroduceerd, op basis van cement, hoogovenslak en additieven. Onderde naam DEPOCRETE wordt dit product op de markt gebracht. Het kanonder meer zware metalen en organische componenten duurzaam vast-leggen.Overigens heeft ENCI voor de geo- en milieumarkt onlangs ookMICROCEM ge?ntroduceerd.MICROCEM is een ultrafijn cement. Met MICROCEM-suspensie isbodeminjectie met lage werkdrukken (ca. 10 bar) mogelijk. Bodeminjec-tie dient om de doorlatendheid van de grond sterk te verlagen of de sterkteervan te verhogen. Bovendien wordt door isolatie en/of vastlegging vanmilieugevaarlijke stoffen verontreiniging van de bodem en het grondwa-ter voorkomen.Depocrete en Microcem worden geproduceerd door Heidelberger Zement.Beide speciale bindmiddelen worden alleen dan aanbevolen als de gewonecementen minder voor de hand liggen.
Reacties