O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eMater ialenGerecycled glas is in grote hoe-veelheden beschikbaar en er iseen grote vari?teit aan kleuren,vormen en afmetingen op demarkt. Glas verschilt wat betrefttechnologisch relevante eigen-schappen, zoals korrelvorm,oppervlaktestructuur, volumiekemassa en waterabsorptie, dusda-nig van het traditioneel in betontoegepaste riviergrind en zand,dat de betontechnologische conse-quenties van de vervanging doorrecycleglas groot kunnen zijn. Hetverschil in samenstelling van ditmateriaal hoeft echter geen belet-sel te zijn om met gerecycled glasbeton te maken.Toepassen van dit glas cre?ertnieuwe mogelijkheden. Daarnaastgeeft het een toegevoegde waardeaan het beton.V a n t e r r a z z o n a a rv e r r a z z oHet nieuwe materiaal verrazzo(foto 1) is een kruising tussengewoon beton, waaraan gerecycledglas is toegevoegd, en terrazzo. Deredenen voor toepassen van gere-cycled glas zijn ?n dat grind enzand eindige grondstoffen zijn ?ndat zich op het gebied van glasrecy-cling een probleem voordoet. Bijhet recyclen van glas kan een grootdeel opnieuw worden gebruiktvoor de vervaardiging van nieuwglas. Het restdeel bevat na het recy-clingproces voor de glasindustrieteveel nadelige reststoffen, zoalsaardewerk of keramiek. Die rest-stoffen smelten niet volledig in deglasoven, waardoor het in het uit-eindelijke glazen eindproduct zoukomen en dit is ongewenst.Hoewel een zeer groot deel van hetglas kan worden gerecycled, blijfteen grote hoeveelheid glas over dieniet opnieuw kan worden gebruikt,terwijl de samenstelling van datrestant voor meer dan negentigprocent uit glas bestaat!N i e u w p r o d u c tVerrazzo bestaat uit gerecycled glasmet diverse vormen en een matrixvan cement met diverse natuur-steentjes, kleurstoffen en water.Het aandeel glas bedraagt ten min-ste 64 % van de totale massa vanhet uiteindelijke product. De effec-ten die het glas het materiaal geeft,zijn heel verrassend. Er ontstaatveel meer diepte dan bij terrazzo.cement 2004 370Gerecycled glas in betonVerrazzo: nieuw composietbouwmateriaalir. M.M.A. van der Sluijs en ir. G.J. Hobbelman, TU Delft, faculteit derBouwkundeJ. Tjon-Tam-Sin, productontwikkelaarDoor de schaarste aan grind en zand in Nederland innovatief te combinerenmet de restproducten van glasrecycling, is een nieuwe betonsoort ontstaan:verrazzo. Deze inventieve en creatieve uitvinding van het gelijknamige bedrijfschept hoge verwachtingen voor de toekomst, zeker omdat het mogelijk lijktbeton `translucent' te maken. TU Delft heeft voor het bedrijf experimenteelonderzoek uitgevoerd naar de eigenschappen van dit nieuwe, geoctrooieerdebouwmateriaal. Hieruit bleek dat verrazzo interessante mogelijkheden biedtvoor toepassing in de bouw.1 | Voorbeeld van verrazzo,een composiet bouwma-teriaal van gerecycledglas en beton2 | Materiaal A is samenge-steld uit bont recycleglasuit de glasbak (fractie:5?31,5 mm)O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eMater ialenIn sommige situaties kan reflectieontstaan en zelfs lichtdoorlatend-heid. Door te spelen met gerecy-cled blank, groen, blauw en bruin(vlak)glas, restanten (brokken) uitglasfabrieken en door pigmententoe te voegen aan het betonmeng-sel, ontstaat sierbeton met eenenorme diversiteit en een uniekeuitstraling.Alvorens het glas kan worden toe-gepast in verrazzo, wordt het gese-lecteerd. Deze selectie is geba-seerd op twee aspecten: de bijdra-ge aan de uitstraling van het pro-duct, waarbij eigenschappen alskleur, lichtdoorlatendheid enreflectie bepalend zijn, en de bij-drage aan de mechanische eigen-schappen. Hiervoor is vooral deaanhechting van belang, naast desterkte en de elasticiteitsmodulus.De afmetingen van de glasbrok-ken moeten, net als bij beton,nauwkeurig op elkaar wordenafgestemd om een homogenesamenstelling te verkrijgen.Door het zeer grote aandeel glasin het nieuwe bouwmateriaal ishet glas na het polijsten ook aanhet oppervlak aanwezig. Door deverschillende kleuren glas, diegewoonlijk in het afgekeurdemengsel recycleglas aanwezigzijn, ontstaat een kleurig uiterlijk.Het glasafval dat in verrazzowordt verwerkt bevat keramiekaf-val. Aangezien in de samenstel-ling ook natuursteen wordt ver-werkt, is de extra toevoeging vankeramiekafval dat in het herwon-nen glas zit niet nadelig. Naastgerecycled glas en natuursteenworden kleurpigmenten aan hetmengsel toegevoegd om het grau-we uiterlijk van het cement teniette doen.O n d e r z o e k v o o rt o e p a s s i n gDoor de verbetering en verdereontwikkeling van bouwmaterialenen bouwproducten die opgebouwdzijn uit gerecyclede grondstoffenen producten, kan worden gecon-curreerd met materialen en pro-ducten die worden vervaardigd metbehulp van eindige grondstoffen.Het bieden van een qua karakteris-tieke eigenschappen kwalitatiefgoed, sterk en stijf alternatief datvoor verschillende architectonischetoepassingen kan worden gebruikt,staat hierbij voorop.Alvorens de nieuwe betonsoort opbasis van gerecycled glas op verant-woorde wijze kan worden toege-past, moeten de materiaaleigen-schappen bekend zijn. In een aan-tal deelonderzoeken zijn verschil-lende aspecten aan de TU onder-zocht (zie tabel). De volgende ver-kennende onderzoeken zijn uitge-voerd:1. Materiaalonderzoek:- druksterkte;- (buig)treksterkte;- elasticiteitsmodulus;- soortelijke massa;- vorstbestendigheid;- lichtdoorlatendheid;- aanhechtsterkte glas ? cement;2. Kleinschalig marketingonder-zoek;3. Onderzoek geschikte toepas-sing.Een gedeelte van de resultaten uitde deelonderzoeken wordt hiernain het kort beschreven. Het is nietmogelijk alle onderzoeksresulta-ten uitgebreid weer te geven.EigenschappenDe druksterkte van twee verschil-lende soorten verrazzo is bepaaldaan de hand van kubussen van150 x 150 x 150 mm3na 28 dagen.De eerste materiaalsoort (materi-aal A, zie foto 2) is samengestelduit bont recycleglas uit de glasbakcement 2004 3 713 | Materiaal B is samenge-steld uit lange strokenvlakglas (fractie: 100mm, dikte: 19 mm)Tabel | Mechanische eigenschappen van beton versus verrazzoeigenschappen beton verrazzodruksterkte 35 25-45 MPatreksterkte 4 3,6 MPasoortgelijke massa 2400 2320 kg/m3elasticiteitsmodulus 40 41 GPabuigtreksterkte 4 3,6-16,2 MPavorstbestendigheid 3000 940 Gtransparantie 0 0-88 luxwarmte-uitzettingsco?ffici?nt 10-12 7-9 10-6/K-1O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eMater ialen(fractie: 5?31,5 mm). De tweedesoort (materiaal B, zie foto 3) issamengesteld uit lange strokenvlakglas (fractie: 100 mm, dikte:19 mm). Als bindmiddel is nor-maal cement gebruikt. Onderzoeknaar het gebruik van andere bind-middelen, zoals voor hogesterkte-beton, is nog gaande. De gemid-delde 28-daagse druksterktenbedroegen 42,6 N/mm2en55,7 N/mm2voor respectievelijkmateriaal A en materiaal B. Uithet onderzoek is afgeleid dat dematerialen geschikt zijn voor toe-passing in een bouwproduct datonderdeel uitmaakt van een draag-constructie.De treksterkte van materiaal A isbepaald aan de hand van kubus-sen van 150 x 150 x 150 mm3na28 dagen. De gemiddelde trek-sterkte bedroeg 3,6 N/mm2.Ondanks dat het materiaal in ditgeval iets beter presteert danbeton, blijft de relatief lage trek-sterkte een nadelige eigenschapvan verrazzo. Uit het onderzoekbleek dat het materiaal construc-tief gezien alleen geschikt is als erwapening wordt toegepast of voorelementen die niet of nauwelijksop trek worden belast.De buigtreksterkten van de twee ver-schillende soorten verrazzo zijnbepaald aan de hand van een aan-tal driepuntsbuigproeven. Degemiddelde buigtreksterktenbedroegen 3,6 N/mm2en16,2 N/mm2voor respectievelijkmateriaal A en materiaal B. Uit ditonderzoek zijn dezelfde conclusieste trekken als uit het onderzoeknaar de treksterkte. Bij het ontwer-pen moet rekening worden gehou-den met het feit dat verrazzo nietgeschikt is om grote trekspannin-gen op te nemen. De juiste positio-nering van de lange glasstrokenkan wel een positieve bijdrage leve-ren aan de sterkte, waardoor meermogelijk is dan bij ongewapendebetonnen elementen.De elasticiteitsmodulus varieert persoort. Over het algemeen kan wor-den gesteld dat de mate van elasti-citeit ongeveer gelijk is aan dievan beton. Het betreft in beidegevallen een bros, steenachtigmateriaal.Ook de dichtheid varieert percement 2004 3725 | Plaatsen van een ele-ment van het prototype6 |Monteren van het proto-type van de koepel ver-vaardigd met elementenvan verrazzo4 |Aanhechtsterkte tussenonbehandeld recycleglasen cement is niet opti-maalO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eMater ialensoort. In algemene zin kan wor-den gesteld dat het een zwaarbouwmateriaal is, maar mindergeschikt om alleen voor de afwer-king van een gebouw te gebrui-ken.De vorstbestendigheid van materiaalA is bepaald aan de hand vankubussen van 150 x 150 x 150mm3. De kubussen zijn na 28dagen blootgesteld aan een zout-oplossing en onderworpen aaneen aantal vries?dooicycli waarinde temperatuur van de omgevingvarieerde tussen de -20 C en 20 C.Nadat de kubussen de verschillen-de temperatuurcycli hadden door-lopen, werd een massaverlies meteen gemiddelde waarde van 936,7gram waargenomen. Voor nor-maal beton is het verlies aanzien-lijk hoger. Hoewel verrazzo beterpresteert dan beton, verschilt hetper land, klimaat, opdrachtgeveren toepassing of het materiaal aande gestelde eisen voldoet.De lichtdoorlatendheid van materi-aal B is bepaald aan de hand vanmetingen in de daglichtkamervan de Bouwkundefaculteit. Uithet onderzoek is afgeleid dat hetmateriaal geschikt is om ingebouwen toe te passen waar grofwerk wordt uitgevoerd of ingebouwen waar het plaatsen vanextra kunstlicht mogelijk is.Verder moet er naar wordengestreefd de elementen zo dunmogelijk te construeren, omdatde hoeveelheid binnenvallendlicht sterk afhangt van de diktevan het element.De aanhechtsterkte van het glas datin verrazzo verwerkt wordt metcement, dat als bindmiddel wordtgebruikt, is minimaal (foto 4).Een manier om het glas een bete-re aanhechting te laten krijgen, ishet zandstralen van het opper-vlak. Uit het onderzoek bleek dathet niet voor alle producten/ele-menten noodzakelijk is de aan-hechtsterkte te optimaliseren.Voor producten/elementen die ineen bepaalde richting op buigingworden belast, is het bewerkenvan het glasoppervlak bijvoor-beeld overbodig.Naast het zandstralen van hetglasoppervlak kan de aanhechtingook met coatings worden verbe-terd. Coatings kunnen tevenservoor zorgen dat de alkali-silica-reactie, een potentieel gevaar bijeen combinatie van glas en beton,wordt verhinderd.C o n c r e t e t o e p a s s i n g e nHet onderzoek heeft de nodigeinformatie opgeleverd die vereistis voor het op verantwoorde wijzetoepassen van dit materiaal in debouw. Aan de hand van dezegegevens zijn reeds twee pilotpro-jecten opgezet en uitgevoerd.Het eerste project betreft een pro-totype voor een koepel voor eenbadhuis (foto's 5 en 6). Waaromeen koepel voor een badhuis? Teneerste omdat daar gedempt lichtnoodzakelijk is en uit onderzoekbleek dat de lichtdoorlatendheidvan verrazzo niet hoog is. Ditmaakt het materiaal juist zeergeschikt voor het op eenvoudigewijze scheppen van een intiemesfeer, net zoals de kleine lichtope-ningen die in een badhuisgewenst zijn. Verder treden in eenkoepel voornamelijk drukkrachtenop. Verrazzo is een materiaal dat,net als beton, goed bestand istegen druk en minder goed tegentrek.Het tweede project betreft eenzelfdragend gevelelement voor hetschoolgebouw van de hogeschoolvoor Bouwkunde en CivieleTechniek in Arnhem. Op eendrietal plaatsen is de gevel vandeze nieuwbouw zo gemaakt dater na verloop van tijd een andereexperimentele gevel in kan wor-den gehangen, bijvoorbeeld vanconstructief glas of metaal. Destudenten kunnen op deze plaat-sen de speciale constructies bekij-ken en metingen verrichten voorhun studieopdrachten. Het paneelvan verrazzo (foto 7) is bij de ople-vering van het gebouw verwerkt ineen van deze drie plaatsen in degevel.Beide pilotprojecten maken deeluit van een lopend onderzoeknaar de duurzaamheid van ditmateriaal wanneer het aan weers-invloeden wordt blootgesteld.T e n s l o t t eHet onderzoeks- en ontwikke-lingsproces heeft uiteindelijk gere-sulteerd in een toepasbaar ensemi-transparant bouwmateriaal.Verdere ontwikkelingen van dekoepel en verschillende andereproducten die met verrazzo kun-nen worden vervaardigd, zoals hetzelfdragende gevelelement, en eenuitgebreider onderzoek naar deeigenschappen (alkali-silicareactie,aanhechtsterkte glas-cement), zijnzeer interessant. De eerste voorlo-pige resultaten van de onderzoe-ken naar het op de markt brengenvan verrazzo als bouwmateriaalscheppen hoge verwachtingenvoor de toekomst. L i t e r a t u u rSluijs, M.M.A., Verrazzo, eencomposiet bouwmateriaal vanrecycleglas en beton. RapportTU Delft, december 2002.cement 2004 3 737 | Zelfdragend gevelele-ment in een schoolge-bouw in Arnhem