CirculairbetonOver de mogelijkhedenen begrenzingen vanhergebruik van betonBandUitgaveSTANDAARD v o o r t e c h n o l o g i e e n u i t v o e r i n g v a n b e t o napril20161616Circulair betonHet hergebruik van beton staat weer volop in deaandacht nu het thema circulaire economie bijveel beleidmakers op de agenda staat. Er zijnveel mogelijkheden hier met beton invulling aante geven maar er zijn ook begrenzingen. Dezebegrenzingen komen voort uit de techniek, hetmilieu en de wet- en regelgeving. In deze Betoniekgaan we in op de mogelijkheden en begrenzingenvan hergebruik van beton. Allereerst zullen weinzichtelijk maken waarom we recyclen in eencirculaire economie.Circulaire economieIn een circulaire economie worden productenen materialen hergebruikt en behoudengrondstoffen hun waarde [1]. Een belangrijkprincipe bij de circulaire economie is datwaardebehoud wordt gemaximaliseerddoor eerst te kijken naar hergebruik van hetproduct, vervolgens naar hergebruik vanonderdelen en als laatste naar hergebruikvan grondstoffen.Voor de bouw betekent dit dat bouwwerken,constructieonderdelen en materialen zogemaakt zijn dat deze aan het einde van delevensduur weer kunnen worden ingezet vooreen nieuwe leven. Op die manier houdenproducten, materialen en grondstoffen hunwaarde. Dit leidt tot minder grondstofverbruik en tot minder afval. Om dit mogelijkte maken, is een goede samenwerking inde keten nodig.Niveau 1 ? Hergebruik van een heelbouwwerkBouwwerken worden regelmatig in zijngeheel hergebruikt. De meest eenvoudigemanier is als een gebruiker vindt dat eengebouw niet meer voldoet aan zijn wensen,hij het gebouw verlaat en de volgendegebruiker die w?l vindt dat het gebouw aanzijn wensen voldoet erin gaat. De gebruikerverandert, de functie niet.Wanneer de functie verandert of als er eenrenovatie nodig is, zal moeten worden gekekenof de betonconstructie kan worden hergebruikt. Er wordt dan een beoordeling gedaanHet betonnen cascovan de oudeNedinscofabriekvormt de basis voorhet huidige gebouwfoto: Arthur Bagen /diederendirrix(architect)2 april 2016 STANDAARD 16 I 16naar de constructieve veiligheid van de constructie. De basisonderdelen voor dezebeoordeling zijn de kwaliteit van de gebruiktematerialen en de afmetingen van de constructie. Door tijdens het ontwerp al rekening tehouden met een lange levensduur en eventuele nieuwe functies in de toekomst, is dekans groter dat een bouwwerk op dezemanier kan worden hergebruikt.Niveau 2 ? Hergebruik van onderdelenHet is mogelijk onderdelen van een oudgebouw weer te gebruiken in een nieuwbouwwerk. Bij het hergebruik van onderdelenmoet elke keer worden vastgesteld wat deprestaties van dit her te gebruiken onderdeelzijn, om die te kunnen vergelijken met deprestaties die vereist zijn in de nieuwe situatie.Niveau 3 ? Hergebruik van hetmateriaalAls een constructie en de onderdelen nietmeer aan de gestelde eisen en wensenvoldoen, worden deze uit elkaar gehaaldtot de originele grondstoffen. Deze grondstoffen vormen dan weer de basis voornieuwe materialen, onderdelen en constructies.1Sloop van eengebouw met alsdoel hergebruikals basis voornieuwe materialen,onderdelen enconstructies3april 2016 STANDAARD 16 I 16123vloerwandcascoslopenwassenbrekengranulaatmalenzevenateilniveau 1cascoCirculair betonDeze drie niveaus kunnen ook wordengebruikt bij beton. Hiermee kan met betoneen invulling worden gegeven aan de circulaire economie (fig. 2).Niveau 1 ? Hergebruik betonnenbouwwerkenBeton wordt in bouwwerken meestal gebruiktvoor constructieve onderdelen van een bouwwerk. Deze betonconstructies hebben eenontwerplevensduur van minimaal 50 jaar.Goed ontworpen en gebouwde betonconstructies halen deze levensduur gemakkelijk.Voor veel bouwwerken betekent dit dat ze inde loop van de tijd van eigenaar zullen wisselen. Ook de functie zal in de tijd meestal wel??n of zelfs verschillende keren veranderen.Soms is dit een grote verandering, bijvoorbeeld wanneer een fabriek een kantoor wordt.Een mooi voorbeeld is de Van Nelle Fabriek inRotterdam (foto 4) (sinds 2014 opgenomenop de Werelderfgoedlijst van UNESCO). Vaakzijn de functionele veranderingen klein zoalsbij het hergebruik van casco's. Soms verandert de functie niet maar worden er andereeisen gesteld aan de constructie. Dit gebeurtbijvoorbeeld bij veel bruggen. De functie vandeze bruggen is nog steeds dat er met eenvoertuig over een rivier heen kan wordengereden. Het verkeer is echter in de tijd veeldrukker en zwaarder geworden. De belastingen op de constructie zijn hierdoor hogergeworden en er wordt dus een groter beroepgedaan op de constructieve eigenschappenvan het beton inclusief de wapening.Bij het hergebruiken van een betonconstructiekan het van belang zijn te beoordelen of dezegeschikt is voor het nieuwe gebruik. Voorde constructieve eigenschappen is dan eenherbeoordeling nodig. Hiervoor zullen onderandere de volgende activiteiten worden uitgevoerd [2]:? Een visuele inspectie van de constructie omvast te stellen of er schades zijn, of de onderhoudsconditie van voldoende niveau is enof de beschreven grootheden uit hetarchief overeenkomen met de werkelijkesituatie. Bij dit laatste wordt gekeken of hetbouwwerk is gemaakt zoals beschrevenen wordt gekeken of er wijzigingen zijngeweest in de tijd, door bijvoorbeeld verbouwingen.? Het bepalen van de huidige sterkte van deconstructie op basis van gegevens uit het2Circulaire economie opdrie niveaus voor beton3Hergebruik op niveau 1: hergebruik van het bouwwerk,bijvoorbeeld een casco4 april 2016 STANDAARD 16 I 16archief. Indien wordt getwijfeld aan debetonsterkte, bijvoorbeeld op basis van degegevens uit de visuele inspectie of omdatwordt verwacht dat de huidige sterktehoger is dan de oorspronkelijke sterkte,kunnen er kernen worden geboord om desterkte te bepalen.? Het doorrekenen van de constructie opbasis van de te verwachten belastingen, dehuidige configuratie van de constructie ende bepaalde materiaaleigenschappen vande constructie. Deze beoordeling wijkt af4Van Nelle Fabriekin Rotterdam: her-gebruik op niveau 1,de oude fabriek doetnu dienst als kantoorfoto: Phil Beardvan de werkwijze die bij nieuwbouw wordtgehanteerd. De toetsing vindt dan plaatsmet behulp van NEN 8700 `Beoordelingvan de constructieve veiligheid van eenbestaand bouwwerk bij verbouw en afkeuren'. Dit is onder andere gedaan bij hethoofdkantoor van ASR in Utrecht (foto 5) [3].Niveau 2 ? Hergebruik betonnenonderdelenNet als bij gebouwen geldt ook op het niveauvan de onderdelen dat zolang aan de wensen5De constructie vanhet hoofdkantoorvan ASR in Utrechtwerd voor de ver-bouwing getoetstm.b.v. NEN 8700foto: Ballast Nedam5april 2016 STANDAARD 16 I 16niveau 2 vloerwandstraatsteenlateivan de gebruiker wordt voldaan het betonkan worden hergebruikt (fig. 6). Halen weergens een onderdeel uit een bouwwerk, dankan altijd worden overwogen deze in te zetten in een nieuw bouwwerk. Zo kunnenmetselstenen, lateien en hele kanaalplaten uiteen bouwwerk worden gehaald en weerworden hergebruikt. Ook gestorte vloerdelenkunnen uit een bestaand gebouw wordengehaald om vervolgens te worden ingezet ineen ander bouwwerk. Van deze onderdelenmoeten dan wel de eigenschappen bekendzijn om weer te kunnen worden ingezet.Bij kanaalplaten uit kantoren kan zo gemiddeld een milieuwinst worden behaald van eenfactor 5 wanneer deze weer worden ingezetbij woningen (foto 7). Deze factor is echterwel afhankelijk van het percentage hergebruik, de benodigde aanpassingen aan detweedehandsplaten en de eventuele zwevende dekvloer die moet worden toegepast.De benodigde aanpassingen komen voort uitde eisen die bij woningen anders zijn danbij kantoren. Hierbij zijn vooral de geluidseisen en de eisen voor brandwerendheid vanbelang [4].Een voorbeeld uit de wegenbouw is hetvervangen van straatstenen. Straatstenengaan over het algemeen lang mee. Tochworden straten eens in de zoveel jarenopnieuw bestraat terwijl de levensduur vande straatstenen nog niet voorbij is. Bij hetbestraten is het daarom goed mogelijkgebruik te maken van `oude' straatstenenindien dit met de opdrachtgever is overeengekomen (foto 8).Niveau 3 ? Hergebruik van hetmateriaal betonVolgens de theorie van de circulaire economiewordt het beton in niveau 3 zo verwerkt dathet weer wordt toegepast als kwalitatiefhoogwaardige grondstof (fig. 9). Idealiterbetekent dit dat het beton wordt teruggebracht tot zijn oorspronkelijke grondstoffen:cement, zand, grind en water. Hier zijn alinitiatieven voor geweest [5]. Deze initiatievenzijn in ontwikkeling en nog niet beschikbaarop de markt. Het hergebruiken van betondoor het te verwerken tot granulaat wordt aldecennialang gedaan.Beton bestaat voor het overgrote deel uittoeslagmateriaal, fijn (zand) en grof (grind).Technisch gezien is het goed mogelijk voordit toeslagmateriaal allerlei soorten steenachtige materialen toe te passen. De kwaliteit7Het plaatsen vaneen kanaalplaat ineen woningfoto: BetonPlaza.nl6Voorbeelden van onderdelen dieworden hergebruikt op niveau 26 april 2016 STANDAARD 16 I 16niveau 3slopenwassenbrekengranulaatmalenzevenbetonmortelvan het toeslagmateriaal bepaalt voor eendeel de uiteindelijke kwaliteit van het beton.Volgens norm EN 12620 `Toeslagmateriaalvoor beton' is toeslagmateriaal een korrelvormig materiaal. Dit korrelvormige materiaal kan een natuurlijke oorsprong hebbenmaar kan ook een mineraal product zijn uiteen fabrieksmatig proces. Als laatste kan hetkorrelvormige materiaal voortkomen uitanorganisch materiaal dat al een keer is toegepast in de bouw: de gerecyclede toeslag.De kwaliteit van het beton met gerecycledetoeslag is voor een belangrijk deel afhankelijk van de kwaliteit van deze toeslag. Omzo veel mogelijk kwaliteitsverlies in hetnieuwe beton te voorkomen, wordt meestalgebruikgemaakt van granulaat dat vrijkomtbij het slopen van betonconstructies:betongranulaat. Met dit gerecyclede granulaat is het mogelijk beton te maken vangelijkwaardige kwaliteit als beton metnatuurlijke granulaten.Het betonpuin dat vrijkomt uit het geslooptebouwwerk wordt door middel van breken,malen, zeven en wassen verwerkt totbetongranulaat (foto 10). Voordat dit granulaat wordt gebruikt in beton, worden deeigenschappen van het toeslagmateriaalvastgesteld met behulp van de voorgeschreven testmethoden. De werkwijze voor hetmaken van beton met dit betongranulaatverschilt niet ten opzichte van het maken vanbeton met gewoon toeslagmateriaal. Er moetechter wel rekening worden gehouden metde technische gevolgen door het gebruik vaneen toeslagmateriaal met andere eigenschappen dan het grind wat we meestalgebruiken. In [6] zijn de technische mogelijkheden voor het vervangen van de grovetoeslag door betongranulaat al een keer opeen rij gezet.8In Park Schothorstin Amersfoort zijnde straatstenen na22 jaar in dezelfdestoep hergebruikt9Het hergebruiken van betonals betongranulaat7april 2016 STANDAARD 16 I 16Om inzicht te geven in het effect op deeigenschappen van het beton, zijn in tabel 1bij verschillende vervangingspercentages(in volumeprocenten) deze effecten weergegeven. In de tabel is te zien dat hetgebruik van gerecyclede toeslag effectheeft op de waterbehoefte, volumiekemassa en de elasticiteitsmodulus. Dezeeffecten op de eigenschappen kunnendeels met betontechnologische maatregelen worden gecompenseerd.RegelgevingIn de regelgeving wordt rekening gehoudenmet de mogelijkheid gerecyclede toeslagmaterialen toe te passen. In NEN 8005 isvastgelegd dat in beton met natuurlijk toeslagmateriaal het dichte, grove toeslagmateriaal beperkt mag worden vervangen doorbetongranulaat, metselwerkgranulaat, groflicht toeslagmateriaal of een combinatiedaarvan overeenkomstig tabel 2. Daarnaastgeldt dat ten hoogste 10% (volumeprocent)van de totale hoeveelheid natuurlijk, hard,dicht, grof toeslagmateriaal door metselwerkgranulaat, grof licht toeslagmateriaalof een combinatie daarvan mag wordenvervangen.BRL 1801 `Betonmortel' geeft de ruimte tot20% vervanging te gaan. Het grove, harde,dichte toeslagmateriaal mag voor maximaal10% (volumeprocent) worden vervangendoor betongranulaat 0/D en voor maximaal20% door betongranulaat 4/D. In de recentgepubliceerde versie zijn deze vervangingspercentages veranderd naar respectievelijk15% en 30%. Bij deze vervangingspercentageshebben we het over regulier beton dat binnende huidige certificering valt van beton geleverdop prestatieeisen.Met toestemming van de opdrachtgevermogen ook hogere vervangingspercentagesworden gebruikt. Hier is voor de grove fractierekening mee gehouden in de norm voorbeton. Binnen deze norm kan afhankelijk van10Beton als alternatiefvoor (grof) toeslag-materiaal8 april 2016 STANDAARD 16 I 16de milieuklasse en het type toeslagmateriaalhet vervangingspercentage van het grovetoeslagmateriaal oplopen tot 50% (tabel 2).Constructief rekenen met betonmet gerecyclede toeslagBinnen de grenzen van de regelgeving hoeftde constructeur geen rekening te houden methet effect op de mechanische eigenschappen.Hij kan hiervoor de tabellen uit de Eurocodegebruiken en de andere materiaaleigenschappen kunnen worden afgeleid uit de sterkteklasse. Wordt er echter meer gevraagd, dangaan niet alle relaties meer eenopeen op enzal het constructieve ontwerp moeten wordenaangepast aan de afwijkende materiaaleigenschappen.Grove fractieIn de Eurocode worden formules gehanteerdvoor de elasticiteitsmodulus, krimp en kruipop basis van de druksterkteklasse. Bij vervangingspercentages boven de 50% voor degrove fractie en het vervangen van de fijne9april 2016 STANDAARD 16 I 16Tabel 1 Effecten op de betoneigenschappen bij gebruik van gerecycledtoeslagmateriaal [6]eigenschap vervangingspercentage involumeprocenten0-30% 30-50% 50-100%verwerkbaarheidafname verwerkbaarheid1luchtgehalte2waterbehoeftewaterbindmiddelfactor3volumieke massavloeistofindringingdruksterkteelasticiteitmodulusDRCM41) bij voldoende voorbevochtiging nauwelijks afname2) gemeten met de verdringingsmethode conform ASTM ? C1733) met cementcorrectie en/of hulpstoftoepassing4) beperkt aantal metingenTabel 2 Maximumvervangingspercentages van grof toeslagmateriaalin volumeprocenten (volgens NEN 8005)soort recycling-granulaatvolumieke massakg/m3milieuklasseX0 overigemilieuklassenbetongranulaat 2200 50% 30%betongranulaat 2000 50% 20%menggranulaat 2000 50% 20%metselwerkgranulaat 1500 25% 10%fracties zullen correctiefactoren moetenworden gebruikt. De elasticiteitsmodulus zallager zijn en de krimp en kruip zullen hogerzijn dan de waarden die voortkomen uit detabellen in de Eurocode. Er is ook invloed opandere eigenschappen zoals de volumiekemassa waarmee wordt gerekend. Het natuurlijke grove toeslagmateriaal is meestal zwaarderdan gerecycled toeslagmateriaal.Fijne fractieOok de fijne fractie kan worden ingezet alsbeschreven in CURAanbeveling 106: `Betonmet fijne fracties uit recyclinggranulaten alsfijn toeslagmateriaal'. De impact op de materiaaleigenschappen is echter groter dan bijde grove fractie. Al bij het vervangen van 10tot 50% moet er bij de constructieve berekeningen rekening worden gehouden met eenlagere elasticiteitsmodulus, extra krimp enextra kruip. Verder dan een vervangingspercentage van 50% gaat deze CURAanbeveling niet.CorrectiefactorenIn CURAanbeveling 106 voor de fijne fractieen CURAanbeveling 112: `Beton metbetongranulaat als grof toeslagmateriaal' zijndeze correctiefactoren weergegeven (tabel 3).De correctiefactoren gelden binnen eenbepaalde bandbreedte van mengselsamenstellingen. Zo wordt uitgegaan van betongranulaat met een soortelijke massa die hogeris dan 2200 kg/m3. Als het gebruikte gerecyclede toeslagmateriaal buiten deze kadersvalt, zullen deze correctiefactoren en eventueleinvloeden op andere aspecten eerst moetenworden vastgesteld.Gerecycled toeslagmateriaal kan met hogevervangingspercentages worden toegepast inbeton als dit met de opdrachtgever is overeengekomen. Hierbij moeten de volgendeaandachtspunten in acht worden genomen:? Toeslagmateriaal vervaardigd uit oud betonis een ander toeslagmateriaal dan toeslagmateriaal uit natuurlijke bronnen. Zowelconstructief als betontechnologisch zal hierrekening mee moeten worden gehouden.? Al bij het ontwerp zullen de constructievegevolgen moeten worden meegenomen inde berekeningen.? Het toeslagmateriaal moet van hoge kwaliteit zijn. Want hoe hoger deze kwaliteit, deste beter is dit voor de kwaliteit van hetbeton. En des te beter is het beton weer te10 april 2016 STANDAARD 16 I 16Tabel 3 Correctiefactoren voor constructieve berekeningen(volgens CUR-Aanbeveling 106 en CUR-Aanbeveling 112)eigenschap grof (bij vervangingvan > 50%)fijn (bij vervangingtot max. 50%)elasticiteitsmodulus 0,9 0,9krimp 1,4 1,1 ? 1,4*kruip 1,4 1,3volumieke massa 23 kN/m3 ?extra dekking ? 5 mm voor nietbekisteoppervlaktenslankheidscriterium ? 0,9verankeringlangswapening? 1,1* afhankelijk van het vervangingspercentage: 1,1 20%, 1,4 > 20% (maximumvervanging 50%)hergebruiken in de volgende cyclus. Ookde kans op zichtbare vervuiling van hetbeton neemt af naarmate er minder vervuilingen als licht materiaal in de gerecycledetoeslag aanwezig is.ConclusieHet is goed mogelijk betonconstructies,betonnen onderdelen en beton zelf te hergebruiken. Hierbij geldt dat bij het hergebruikenvan de constructie, zoals een gebouw, hetbeton voor 100% wordt hergebruikt en hetgebouw uit 100% hergebruikt beton bestaat.Bij het hergebruiken van onderdelen is dekans al groter dat er niet voor alle onderdelenherbruikbare onderdelen uit de bestaandebouw beschikbaar zullen zijn voor het nieuwte bouwen gebouw. Er zullen dan nieuwgemaakte producten moeten worden bijgeleverd. Bij het hergebruiken van beton alstoeslagmateriaal is de vervanging meestalbeperkt tot 30% van de grove toeslag, omdatdan de constructieve gevolgen beperkt zijn.Dit resulteert in beton dat voor ongeveer 10tot 15% uit hergebruikt materiaal zal bestaan.Op de vraag vanuit opdrachtgevers om metbeton de circulaire economie in te gaan, isbetontechnologisch een positief antwoord tegeven. Hiervoor moeten de prestaties van hetweer in te zetten beton ? of dit nu als heleconstructie of als granulaat is ? bekend zijn.Het hergebruik heeft echter wel gevolgenvoor het bouwproces vanaf het ontwerp, hetconstrueren, de selectie van de materialen toten met het slopen. Zowel de constructies alsde onderdelen zijn circulair te gebruikendankzij de lange levensduur. Als deze levensduur na vele jaren voorbij is, is beton nogcirculair in te zetten als grondstof voor beton.11Bouwen aan circula-riteit met beton inhet nieuwe kantoor-gebouw van SensataTechnolongiesHollandBV in Hengelofoto: Jurjen Talsma,Kwaiteitsdienst Beton11april 2016 STANDAARD 16 I 16Betoniek = Standaard + VakbladOnderdeel van het Betoniekabonnement is naast Betoniek Standaard ookBetoniek Vakblad. Dit is een magazine op groot formaat met artikelen over ondermeer projecten, ontwikkelingen, onderzoek, regelgeving en onderwijs. Dezeartikelen worden geschreven door de lezers van Betoniek zelf. Daarin wijkt BetoniekVakblad dus af van Betoniek Standaard, dat volledig door een deskundige redactiewordt geschreven. Betoniek Vakblad verschijnt vier keer per jaar. Alle artikelen zijnte raadplegen op www.betoniek.nl. Voor leden van Betoniek is dat gratis!ook. Dit is een magazine op groot formaat met artikelen over onderDankwoordDe redactie van Betoniek Standaard bedanktTon van Beek en Jaap van Eldik voor hetinbrengen van hun kennis en expertise bij detotstandkoming van dit nummer.Literatuur1 MVO Nederland.2 Betoniek 14/07 Zo goed als nieuw, 2007.3 Stoter, R., Hoogenboom, R., Duurzaamhergebruik betonconstructie. Cement2015/7.4 Naber, N., Keulen, D. van, Milieuwinst bijhergebruik kanaalplaten. Cement 2013/5.5 Volledig recyclebaar beton. Cement 2011/2.6 Betoniek 15/19 Oud beton wordt jongbeton, 2011.UitgaveAeneas Media bvRuimte 4121Veemarktkade 85222 AE `sHertogenboschWebsitewww.betoniek.nlLezersserviceT: 073 205 10 10, E: lezersservice@aeneas.nlVormgevingInpladi bv, CuijkRedactieT: 0411 65 35 84, E: betoniek@aeneas.nlAdvertentieverkoopBureau Van Vliet, Frank Oudman,T: 023 571 47 45,E: f.oudman@BureauVanVliet.comAbonnementen 2016Jaarabonnement: 4x Betoniek Standaard,4x Betoniek Vakblad en toegang tot hetonline archief: 128, (excl. btw).Buiten Nederland geldt een toeslag voorextra porto. Abonnementen lopen per jaaren kunnen elk gewenst moment ingaan.Opzeggen moet altijd schriftelijk gebeuren,uiterlijk twee maanden voor vervaldatum.Kijk voor de mogelijkheden van onlineabonnementen op www.betoniek.nl.Betoniek wordt tevens elektronisch opgeslagen en ge?xploiteerd. Alle auteurs vantekstbijdragen in de vorm van artikelenof ingezonden brieven en/of makers vanbeeldmateriaal worden geacht daarvan opde hoogte te zijn en daarmee in te stemmen,e.e.a. overeenkomstig de publicatie en/ofinkoopvoorwaarden. Deze liggen bij deredactie ter inzage en zijn op te vragen.Hoewel de grootst mogelijke zorg wordtbesteed aan de inhoud van het blad, zijnredactie en uitgever van Betoniek niet aansprakelijk voor de gevolgen, van welke aardook, van handelingen en/of beslissingengebaseerd op de informatie in deze uitgave.Niet altijd kunnen rechthebbenden vangebruikt beeldmateriaal worden achterhaald. Belanghebbenden kunnen contactopnemen met de uitgever.? Aeneas Media bv 2016ISSN: 2352109012 april 2016 STANDAARD 16 I 16Betoniek Standaard is onderdeel van Betoniek Platform, h?t kennisplatform over technologie enuitvoering van beton. Betoniek Standaard verschijnt 4x per jaar en is een uitgave van AeneasMedia bv, in opdracht van het Cement&BetonCentrum. In de redactie zijn vertegenwoordigd:BAM Infraconsult, BTE Nederland, ENCI, SKGIKOB, Mebin en TNO.