auteur drs. Leo Dekker Mebin B.V.Milieubelasting bepalend bijkeuze warme of koude gietbouwAndersrekenenaan betonDe CO2-footprint van materialen speelt een steedsbelangrijkere rol. Maar er zijn meer milieu-aspecten die bepalend kunnen zijn voor de keuzevan een materiaal. Als het gaat om beton is nu eenontwerptool `Groen beton' voorhanden waarinverschillende milieu-effecten kunnen wordengekwantificeerd. De mogelijkheden worden toe-gelicht aan de hand van een vergelijking tussenwarme en koude gietbouw.Betonmengsels worden veelal ont-worpen op basis van berekenin-gen. Belangrijk daarbij is de formulevan Buist. In die formule is de beton-druksterkte een functie van de water-cementfactor, de normdruksterkte vanhet cement en enkele constanten.Uiteindelijk wordt op basis van een ver-dere mengselberekening een samen-stelling verkregen die de gevraagdeprestaties naar verwachting gaat leve-ren zoals sterkteklasse, milieuklasse enverwerkbaarheid. Tegenwoordigwordt, naast deze prestatie-eisen,steeds vaker gekeken naar de impactdie beton heeft op het milieu. Debelangrijkste factor hierbij is de zoge-naamde CO2-footprint. CO2, ofwelkoolstofdioxide, veroorzaakt door men-selijk handelen, is mede verantwoorde-lijk voor een verdere opwarming van deaarde als gevolg van het broeikaseffect.Beton speelt hierbij een niet-onbelang-rijke rol. Het cement in beton is wereld-wijd verantwoordelijk voor zo'n 5% vande door menselijke activiteiten gepro-duceerde CO2 [1]. In Nederland is ditStufib/Stutech-studieBegin 2011 is vanuit Stufib/Stutechhet initiatief genomen een studie uitte voeren naar de mogelijkheden voorhet verduurzamen van beton. Hetdoel van deze studie was het bepalenvan de inzichten met betrekking totde reductie van CO2. Uiteraard zijn ermeer milieuthema's dan alleen CO2,maar gekozen is de studie te beperkentot slechts ??n thema.De studie is gesplitst in fase A en faseB. Fase A bestond uit inventarisatievan bestaande kennis en opinies enidentificatie van basisopties tot ver-duurzaming. Deze fase is eind 2012afgerond. In fase B zijn deze basisop-ties concreet gemaakt aan de handvan enkele cases. Het in dit artikel be-schreven onderzoek naar gietbouw iser daar ??n van. Deze fase bevindtzich op het moment van schrijven ineen afrondend stadium.10 VAKBLAD I 2 2014beeld aanzienlijk gunstiger door hetgebruik van klinkerarme cementen(CEM II, CEM III, CEM V) en doordat bijde productie van portlandcementklinkerwordt gebruikgemaakt van niet-fossielebrandstoffen (biomassa). De bijdragevan cement aan het broeikaseffect inNederland wordt, rekening houdendmet de marktverhoudingen van hetgebruik van de verschillende cement-soorten, ingeschat op 1%. Ons landis daarmee wereldwijd, zonder twijfel,koploper in positieve zin.Andere milieuaspectenMet alleen reductie van CO2 zijn weer nog niet. Er zijn meer milieukundigeaspecten die van belang zijn bij de toe-passing van beton. Dat geldt overigensniet alleen voor beton, maar voor allebouwmaterialen.Dat wordt onder meer duidelijk in EN15804, de Europese norm ten behoevevan bepaling milieugegevens die sinds1 januari 2012 van kracht is. Deze EN15804 refereert aan een LCA-methodiekom alle milieueffecten van een productof proces per eenheid (m, m2, m3, ton)te bepalen. Deze norm geeft 24 milieu-aspecten. De Nederlandse uitwerking(NEN-EN 15804:2012) schrijft er daar-van 11 voor. Het resultaat van een LCAkan worden samengevat in een MRPI-blad (milieurelevante productinformatie)of EPD (environmental product decla-ration). De MRPI gaat niet uit van 24milieuaspecten maar hanteert de 11meest belangrijke:? abiotische uitputting, mineralen;? abiotische uitputting, grondstoffen;? broeikaseffect (CO2);? aantasting ozonlaag;? fotochemische oxidantvorming;? verzuring;? vermesting;? humane toxiciteit;? ecotoxiciteit aquatisch, water;? ecotoxiciteit marien, water;? ecotoxiciteit terrestrisch.Veel van deze aspecten zijn tamelijkingewikkeld en worden uitgedrukt inchemische of biologische eenheden.Ook de berekeningen zijn complex en2Samenstelling cementen1Koude (tunnel)gietbouwtoegepast voor woningbouwfoto: Gert-Jan Renes,Hakron Nunspeet B.V.11VAKBLAD I 2 2014alleen door een deskundige uit te voe-ren. Bovendien is niet altijd voldoendebetrouwbare informatie beschikbaarom de berekeningen uit te kunnenvoeren.OntwerptoolOm beter inzicht te krijgen in dezemilieuaspecten is sinds kort een ont-werptool `Groen beton' beschikbaar1).Met deze tool die door SGS INTRON inopdracht van SBRCURnet is ontwik-keld, zijn op relatief eenvoudige wijzede milieuaspecten van beton te kwan-tificeren. In deze tool wordt rekeninggehouden met grondstoffen, hettransport van deze grondstoffen, deprocessen in de fabriek, het transportvan de betonmortel of betonelemen-ten naar de bouwplaats, de construc-tiefase en de sloop. De gegevens vande gebruikte materialen zijn ondermeer afkomstig uit de betondatabasevan het Cement&BetonCentrum, deNationale Milieudatabase van SBK,MRPI-certificaten en de internationaleEcoinvent-database. Als output levertde tool een tabel die de 11 milieu-aspecten weergeeft alsmede een grafi-sche weergave. Om de aspecten metelkaar te kunnen vergelijken, is demilieukostenindicator (MKI) opgeno-men. In deze MKI worden de eerder-genoemde milieuaspecten als het ware`gekapitaliseerd'. Aan elk milieuaspectis een fictief bedrag per eenheid vanmilieu-impact gekoppeld. Als voor allemilieuaspecten de bedragen wordengesommeerd, ontstaat een milieupro-fiel bestaande uit ??n enkel getal,namelijk een bedrag dat nodig zou zijnom deze effecten daadwerkelijk tecompenseren. Hoe hoger dit bedrag,hoe schadelijker het product is in ter-men van milieu.De tool kan behalve de MKI ook speci-fiek de CO2-footprint weergeven, ??nvan de 11 milieuaspecten die bepalendzijn voor de MKI.Voorbeeld warme en koudegietbouwOm de mogelijkheden van deze toolinzichtelijk te maken, is een voorbeeldbeschouwd van een toepassing van terplaatse gestort beton voor warme enkoude seriematige gietbouw. Omdatdeze case onderdeel is van een Stufib/Stutech-studie die is toegespitst op hetmilieuaspect CO2 (zie kader Stufib/Stu-tech-studie) ligt in dit artikel de focusdan ook op CO2.Voor seriematige gietbouw is hetgebruikelijk uit te gaan van een een-daagse cyclus. Voor het gebruiktebeton betekent dit dat na 16 uur eenontkistingssterkte moet wordengehaald van 14 MPa. Om dit te berei-ken, zijn er twee mogelijkheden: koudeof warme gietbouw. In de koude vari-ant wordt de sterkte voornamelijk gere-aliseerd door snel verhardende cemen-ten te gebruiken. In de warme variantwordt het beton tijdens de verhar-dingsfase extern verwarmd door(gas)heaters.In de case is de CO2-footprint vanbeide systemen met elkaar vergeleken.Hierbij is uitgegaan van een situatiemet een gemiddelde etmaaltempera-tuur van 12 ?C. De mengselsamenstel-lingen die zijn gebruikt in de bereke-ning met de ontwerptool `Groenbeton' staan in tabel 1.In de tool moet ook informatie wordeningevoerd die betrekking heeft op deomstandigheden van de productie ende toepassing op de bouwplaats. Ditkan natuurlijk eindeloos worden gevari-eerd, maar voor dit rekenvoorbeeld zijnde volgende parameters gebruikt:? Voor de transportafstand van degrondstoffen van de winlocatie naarde productielocatie zijn defaultwaar-den gebruikt. Dit zijn landelijkegemiddelden die in de database vande tool zijn opgenomen. Regionaalkunnen de verschillen best groot zijn.? Er is gerekend met een transportaf-stand van 20 km met een gemid-delde truckmixer.? Gasverbruik betoncentrale:0,25 m3/m3.3Bij warme gietbouwwordt het beton tijdensde verhardingsfaseextern verwarmd door(gas)heatersfoto: VOBN1) In dit artikel is uit-gegaan van deOntwerptool Groenbeton versie 3.0.Ontwerptool `Groen beton'Meer informatie over de ontwerptool `Groen beton' staat opwww.cur-aanbevelingen.nl. Hier is de tool ook te bestel-len voor 49,95 excl. btw.Lees meer in CementOver de Stufib/Stutech-studie is het Cementartikel `Zestienopties voor duurzaam beton' verschenen. Meer over de ont-werptool `Groen beton' is te lezen in het artikel `Milieubelas-ting onderbouwd'. Beide artikelen zijn voor Cementabonneeste raadplegen op www.cementonline.nl.12 VAKBLAD I 2 2014? Elektriciteitsverbruik centrale:3,9 kWh/m3 (groene stroom).? Dieselverbruik werktuigen: 0,2 l/m3.? Verwarming van het beton op debouwplaats bij warme gietbouw.Als deze gegevens in de ontwerptoolworden ingevoerd, volgen hieruit dewaarden vermeld in tabel 2, figuur 4 en5. Voor de volledigheid is hierbij naastde CO2-footprint ook de MKI vermeld.Invloed grondstoffenHet verschil is duidelijk: de variantwarme gietbouw scoort duidelijk beterqua CO2-footprint en MKI. Ofwel: dewarme variant is het meest milieuvrien-delijke alternatief. Dit wordt voor eenbelangrijk deel veroorzaakt door hetfeit dat bij de variant met warme giet-bouw deels wordt gebruikgemaakt vaneen klinkerarm cement, in dit geval eenCEM III. Hierbij moet enerzijds wordenopgemerkt dat het beeld nog verderwordt verbeterd indien met 100%CEM III wordt gewerkt. Anderzijds is inde berekeningen gebruikgemaakt vaneen gemiddelde waarde voor CEM IIIin Nederland. Rekenen met de werke-lijke milieuwaarden voor CEM III/B-cementen met een slakpercentage van70% levert een nog re?ler/gunstigerbeeld op. De waarden in de ontwerp-tool gaan vooralsnog uit van gegevenszoals die in de Nationale Milieudata-base van SBK zijn opgenomen.De overige componenten van de CO2-footprint zijn weergegeven in figuur 7en 8. Hierin is te zien dat er nog tweebelangrijke componenten zijn die deCO2-footprint bepalen. De verwarmingvan beton op de bouwplaats in hetgeval van warme gietbouw en hettransport van de grondstoffen.Invloed verwarmenDe CO2 voor het verwarmen van betonis afkomstig van verbranding van pro-paangas. Afhankelijk van de omgevings-temperatuur kan deze waarde hoger oflager worden. Het doel is immers om na16 uur te kunnen ontkisten bij een ont-kistingssterkte van 14 MPa. De CO2-Tabel 1 Samenstellingen koude en warme gietbouw in kg/m3warme gietbouw koude gietbouwCEM III 280 -CEM I 80 400zand, zeemateriaal 775 770grind, zeemateriaal 1075 1040water 180 170superplastificeerder - 2,5Tabel 2 CO2 [kg/m3] en MKI [/m3] voor mengselswarme gietbouw koude gietbouwgrondstoffen 168 349transport grondstoffen 24,3 28,3productie beton 3,4 3,4transport beton 4,5 4,5bouwplaats 27,1 0sloopfase 5,6 5,6totaal CO2 232,9 390,8MKI 21,46 33,055MKI [/m3] voor warme en koude gietbouw4CO2-footprint [kg/m3] koude en warme gietbouw13VAKBLAD I 2 2014emissie kan natuurlijk worden geredu-ceerd door langer te wachten om teontkisten, maar daar is in het geplandebouwtempo vaak geen ruimte voor.Waar natuurlijk wel rekening mee wordtgehouden, zijn de mogelijkheden vanhet weekend. Omdat dan meer verhar-dingstijd beschikbaar is, worden meng-selsamenstellingen en verwarmingscon-dities aangepast. Een `slow concrete' ishier goed op zijn plaats. Het meestduurzame beton wordt dus op vrijdaggestort.Invloed transportDe derde belangrijke bijdrage in de CO2-footprint is het transport van de grond-stoffen. Zoals al eerder werd vermeld, isin de berekeningen gebruikgemaakt vandefaultafstanden. Deze afstanden komenuit een Nationale Database van SBK enzijn gemiddelden voor de Nederlandsemarkt. Het kan natuurlijk heel goed zijndat, als een betoncentrale zich in debuurt van een cementfabriek en de win-plaats van zand en grind bevindt, duide-lijk lagere waarden worden gevonden.Overigens heeft dit maar weinig invloedop het verschil tussen warme en koudegietbouw, maar het geeft wel aan dathet milieukundig loont zo veel als moge-lijk gebruik te maken van lokaal gewon-nen grondstoffen.UitdagingEr is dus meer te rekenen aan beton danwe van nature gewend zijn. Rekenenaan de milieukundige aspecten is nieuwen onbekend maar zeker niet van voor-bijgaande aard. Betonproducenten zul-len steeds meer worden aangesprokenop de milieukundige aspecten vanbeton, omdat in projecten vaker wordtgewerkt met EMVI-criteria of BREEAM-en LEED-certificatiesystemen. Met deontwerptool `Groen beton' is het goedmogelijk ingewikkelde milieuaspectenop een eenvoudige manier te bereke-nen en zichtbaar te maken. Het voor-beeld van warme en koude gietbouw ismaar ??n van de vele die zijn uitge-werkt. Het nodigt uit zelf aan de slag tegaan en verdere vragen zelf te beant-woorden. Wat is het effect van gerecy-cled beton? Wat is het effect van attest-beton? Hoe werkt het uit in een prefabtoepassing? En ga zo maar door. Deredactie van Betoniek daagt u uit!6Kachels warme gietbouw7Opsplitsing CO2-foot-print warme gietbouw[kg/m3]8Opsplitsing CO2-foot-print koude gietbouw[kg/m3]Gebruikte afkortingenBREEAM Van oorsprong Engelse beoordelingsmethode encertificatie om de duurzaamheidsprestatie van ge-bouwen te bepalen, inclusief certificatieLEED Evaluatie- en certificatiesysteem voor duurzaambouwen, opgezet door de US Green Building CouncilSBK Stichting Bouwkwaliteit, beheerder van de NationaleMilieudatabaseMKI MilieukostenindicatorLCA LevenscyclusanalyseMRPI Milieurelevante productinformatieEPD Environmental product declarationEMVI Economisch meest voordelige inschrijving, selectie-methode op basis van een combinatie van prijs enkwaliteitLiteratuur1 Cement, beton en CO2 - Feiten en trends.Cement&BetonCentrum.14 VAKBLAD I 2 2014