BAM EN RWS ONTWIKKELEN PRAKTISCHE WERKWIJZE VOOR VERANTWOORDE TOEPASSING GROF BETONGRANULAAT IN HOOGWAARDIG BETON Verantwoorde toepassing betongranulaat in de infra Een van de strategieën voor minder grondstofgebruik is het hoogwaardig hergebruik van betonnen constructieonderdelen. Dat kan op element- en materiaalniveau. BAM ontwikkelde een werkwijze voor het verantwoord toepassen van vrijgekomen betongranulaat, als vervanger van primair toeslagmateriaal, in nieuw constructief beton in infrastructurele werken. De focus ligt hierbij op het vervangen van het grove toeslagmateriaal door betongranulaat. Deze werkwijze is samen met Rijkswaterstaat uitgewerkt. 1 Sloop viaduct A1 Hoog Burel (foto: Maarten Sprangh Photography) Auteurs Marija Nedeljkovi?, Rijkswaterstaat ? Rob van Berkel, BAM Infraconsult ? Sonja Fennis, Rijkswaterstaat ? Harry Corporaal, BAM Infraconsult ? Jeannette van den Bos, Rijkswaterstaat 4 VAKBLAD 1 2025 04-BV 01-2025_Betongranulaat.indd 4 04-BV 01-2025_Betongranulaat.indd 4 20-02-2025 08:3220-02-2025 08:32 2 Project A20/N456 Moordrecht (foto: Rijkswaterstaat) H et Betonakkoord en hun ondertekenaars, waaronder Rijkswaterstaat (RWS) en BAM, hebben als ambitie om in 2030 50% minder primaire grondstoffen te gebruiken ten opzichte van 2019 [1 en 2]. De nieuwe werk- wijze past bij deze ambitie. De huidige CUR- Aanbevelingen 112 en 127 vormen hiervoor de basis, maar verantwoord toepassen gaat verder dan simpelweg vervangingspercentages uitrekenen. De uitdaging bij deze verantwoorde toepassing is het vinden van de balans tussen duurzaamheiddoelstellingen: circulariteit en technische levensduur van betonconstructies. BETONGRANULAAT Het gebruik van betongranulaat als vervanging van grof toeslagmateriaal is al jaren toegestaan binnen de regelgeving. Een voorbeeld is het pro- ject A20/N456 Moordrecht, waar RWS in 2010 bij de aanbesteding op beste prijs-kwaliteitverhou- ding (Voorheen EMVI genoemd) onder andere een hoog vervangingspercentage betongranu- laat heeft uitgevraagd. Het viaduct over de A20 is de eerste dragende infrastructuurconstructie waar een vervangingspercentage van 50% betongranulaat is toegepast na gezamenlijk onderzoek van opdrachtgever RWS en aan­ nemer MNO Vervat (foto 2). Uitgangspunten voor mengselontwerp waren: betongranulaat 4/32 in de landhoofden en kolommen met milieuklassen XC4, XD3, XF4. Toch komt zowel RWS als BAM tot de conclusie dat er in het afgelopen decennium nog weinig betongranulaat werd toegepast in infrastructu- rele projecten. Een voorbeeld is het project Sluis Terneuzen (foto 3), waar 330.000 m 3 nieuw beton is verwerkt zonder betongranulaat [3]. De oplossing ligt in het vergroten van de hoeveel- heid beschikbaar betongranulaat van voldoende hoge kwaliteit. KWALITEIT VAN GROF BETONGRANULAAT Om de kwaliteit van betongranulaat uit te druk- ken worden in Nederland vier klassen aange- houden: twee voor betongranulaat (A1 en A2), één voor menggranulaat (B) en één voor metselwerkgranulaat (C). De klasse-indeling wordt bepaald door eigenschappen zoals de zuiverheid (Rc, Rcug), deeltjesdichtheid, waterabsorptie en weerstand tegen verbrijze- len (Los Angeles-coëfficiënt/LA-coëfficiënt). Voor de toepassing van betongranulaat in beton beschrijft NEN 8005 [4] op basis van de klasse-indeling een maximaal vervangings- percentage van grof toeslagmateriaal (tabel 1). Meer toelichting over de regelgeving rond betongranulaat is te vinden in het Betoniek-artikel 'Betongranulaat, geen lichte materie' [5]. Tabel 1. Indeling typen betongranulaat volgens NEN 8005, met bijbehorende maximum vervangingspercentage van grof toeslagmateriaal (in volumepercentage) SOORT RECYCLINGGRANULAAT VOLUMIEKE MASSA MILIEUKLASSE ?? rd [kg/ m ?] X0 OVERIGE MILIEUKLASSEN type A1 (betongranulaat) ? 2200 50% 30% type A2 (betongranulaat) ? 2000 50% 20% type B (menggranulaat) ? 2000 50% 20% type C (metselwerkgranulaat)? 1500 25% 10% 5 VAKBLAD 1 2025 04-BV 01-2025_Betongranulaat.indd 5 04-BV 01-2025_Betongranulaat.indd 5 20-02-2025 08:3220-02-2025 08:32 Voor betongranulaat type A1 kunnen deze percentages volgens CUR-Aanbeveling 112 [6] en CROW-CUR Aanbeveling 127 [7] nog verder worden verhoogd. Hierbij is vooral CROW-CUR Aanbeveling 127 interessant. Deze is ontwikkeld na de introductie van inno- vatieve breek- en scheidingstechnieken zoals de Smart Liberator. In deze Aanbeveling wor- den extra criteria gesteld aan betongranulaat voor toepassing als volwaardig toeslagmate- riaal binnen NEN-EN 1992 [8]. Afhankelijk van de gemeten waterabsorptie van het betongranulaat kan een hoger, maar ook lager vervangingspercentage worden toegelaten. De gedachtegang is dat hoe meer beton­ granulaat lijkt op hard, dicht toeslagmateriaal, hoe gelijkwaardiger en daarmee hoogwaardi- ger het kan worden hergebruikt in nieuw beton. KWALITEITSINVENTARISATIE IN NEDERLAND Om een idee te krijgen van de kwaliteit van grof betongranulaat, zijn bij zeven Nederlandse producenten de kwaliteitsgegevens opge- vraagd. Samen vertegenwoordigen deze producenten ongeveer 50% van het nationale productievolume. De gegevens betreffen betongranulaat type A1 in de korrelgroep 4-12/16/22 mm uit de periode 2013-2024. De herkomst van het betongranulaat is onbekend en er is geen onderscheid gemaakt in breek- of scheidingstechnieken. De resultaten zijn weergegeven in tabel 2. Per geïnventariseerde eigenschap zijn de mini- male, maximale en gemiddelde waarde bere- kend op basis van minimaal tien meetresulta- ten per producent. De tabel bevat ook de eisen voor de eigenschappen en de norm voor de meetmethode. Figuren 4 t/m 7 tonen grafisch vier belangrijke eigenschappen: Rc-waarde (maat voor aan- deel beton, zie tabel 2), deeltjesdichtheid, Tabel 2. Resultaat van de kwaliteitsinventarisatie van grof betongranulaat type A1 in Nederland EIGENSCHAP GROF BETONGRANULAAT RESULTAAT EIS (NEN-EN12620 & NEN 5905) BEPROEVINGSMETHODE samenstelling betongranulaat Rc (bestanddeel: beton, betonproducten, mortel, metselsteen van beton min86,0 > 90% NEN-EN 933-11max100,0 gem95,2 samenstelling betongranulaat Rcug (bestanddeel: Rc, ongebonden toeslagmaterialen, natuursteen, hydraulisch gebonden toeslagmaterialen) min94,0 > 95% NEN-EN 933-11max100,0 gem98,5 ovendroge dichtheid (deeltjes dichtheid) min2220 ? 2200 kg/m3 NEN-EN 1097-6max2580 gem2323 waterabsorptie 24 uur min2,6% geen NEN-EN 1097-6max7,0% gem5,0% vlakheidsindex gehalte platte stukken min2 ? 10 NEN-EN 933-3max7 gem4 Los Angeles-coëfficiënt min23 < 40 NEN-EN 1097-2max44 gem33,7 chloriden, zuur oplosbaar min< 0,005 < 0,01 % (m/m) NEN-EN 1744-5max0,02 gem? sulfaten, wateroplosbaar min< 0,16 < 0,2 % (m/m) NEN-EN 1744-1max0,26 gem? 3 Bouw Nieuwe Sluis Terneuzen (foto: Nieuwe Sluis Terneuzen) 6 VAKBLAD 1 2025 Verantwoord gebruik van betongranulaat als vervanger van grind gaat verder dan simpelweg een vervangingspercentage toepassen conform CUR-Aanbevelingen 04-BV 01-2025_Betongranulaat.indd 6 04-BV 01-2025_Betongranulaat.indd 6 20-02-2025 08:3220-02-2025 08:32 weerstand tegen verbrijzelen en water­ absorptie. Elke grafiek toont het bereik tussen de minimale en maximale waarde, het 50%-gebied (rechthoek) en de mediaan (hori- zontale lijn). Ook de waarde voor natuurlijk grind is opgenomen, gebaseerd op literatuur. ANALYSE KWALITEITSINVENTARISATIE Op basis van resultaten, zoals weergegeven in tabel 2, kan worden gesteld dat het beton­ granulaat in het algemeen voldoet aan de eisen van type A1. Wel is duidelijk dat er enkele uit- schieters zijn in de metingen. De figuren laten nog meer zien, zeker als we de resultaten van betongranulaat vergelijken met de literatuurwaarden van natuurlijk grind. Figuur 4 (Rc) geeft aan dat tot 10% van het betongranulaat een afwijkende herkomst heeft dan van beton. Dit zien we terug in figuur 5, waar de deeltjesdichtheid wordt gepresen- teerd. De deeltjesdichtheid van betongranulaat is lager dan die van natuurlijk grind. Dit komt door de toename van het bestanddeel beton, betonproducten, mortel en metselsteen van beton. De toename en hoeveelheid cement- steen en andere betonachtige materialen zorgt er ook voor dat de gevoeligheid voor verbrijze- len toeneemt. De Los Angeles-coëfficiënt, die hoger wordt als meer materiaal verbrijzelt in de test (fig. 6), neemt ten opzichte van natuurlijk toeslagmateriaal toe, maar voldoet wel bijna overal aan de eis van 50%, ontwerpeigenschap- pen in de NEN-EN 1992 moeten worden aan- gepast: de krimp en kruip worden verhoogd met een factor 1,4, de elasticiteitsmodulus wordt verlaagd met een factor 0,9 en de volumieke massa van het beton wordt lager. CROW-CUR Aanbeveling 127 daarentegen, gaat uit van de eigenschappen van NEN-EN 1992, maar stelt grenzen aan de vervangings- percentages op basis van de kwaliteit van granulaat uitgedrukt in waterabsorptie. Deze aanbeveling sluit constructies uit die een vermoeiingstoets vereisen en beperkt de dwarskrachtcapaciteit als de constructie niet op dwarskracht is gewapend, maar wel wordt belast. Beide aanbevelingen stellen een bovengrens aan de druksterkteklasse, omdat er bij hogere klassen dan C40/50 onvoldoende gegevens beschikbaar zijn. Dat betekent niet dat het niet mogelijk is, maar dat het om een constructieve beschouwing vraagt door de ontwerper/con- structeur in samenspraak met de betontechno- loog. Deze beschouwing is altijd noodzakelijk bij constructieonderdelen met hogere vervan- gingspercentages dan 30% van het primair toeslagmateriaal. ASPECT 2: TECHNISCHE LEVENSDUUR Het mengselontwerp voor beton moet zorg- dragen voor de technische levensduur. Hier- voor worden de mogelijke degradatiemecha- nismen van toepassing op de betonconstructie uitgedrukt in milieuklassen. De milieuklassen stellen voornamelijk eisen aan de water- cementfactor. De toepassing van betongranu- laat, met de aanwezige poreuze delen, kan echter ook invloed hebben op de degradatie- mechanismen van beton. De aanwezigheid van poreuze delen komt tot uitdrukking in de waterabsorptie van betongranulaat. Deze geeft informatie over de hoeveelheid watertoegankelijke poriën. De hoeveelheid water die betongranulaat kan absorberen heeft invloed op de vorstbestand- heid (milieuklasse XF). Hogere waterabsorptie betekent een verlaging van de vorstbestand- heid van de korrel. In XF3- en XF4-omstandig- heden, waarbij de betondekking waterverza- digd kan raken, moet hiermee rekening worden gehouden. Het gebruik van betongranulaten in beton kan de permeabiliteit van beton veranderen vanwege de hoge waterabsorptie van het betongranulaat. Dit beïnvloedt het binnen­ dringen van CO 2 , chloride en andere agressieve stoffen (milieuklassen XD, XS, XA) in beton. De hardheid van de betongranulaatkorrel wordt weergegeven met de LA-coëfficiënt. Een hogere LA-waarde geeft aan dat de korrels zwakker zijn en minder weerstand hebben tegen vorst, al dan niet in combinatie met dooi- zouten. In toepassingen van constructieonder- delen, zoals schampkanten van een viaduct (rijdek), kan dit een aandachtspunt zijn. Dan zijn er nog overige situaties. Zo is de invloed van betongranulaat op brandwerend- heid onbekend. Onderzoek is nodig voor betonconstructies die brandwerend moeten zijn. Ook in esthetisch beton kan betongranu- laat zelf of de aanwezige vervuiling invloed hebben op het uiterlijk. Wat we zien is dat waar in Aanbevelingen 112 en 127 beperkingen zijn opgenomen of conse- quenties zijn verbonden aan hoge vervan- gingspercentages vanuit de constructieve eigenschappen, dit in deze Aanbevelingen niet terugkomt ten aanzien van de technische levensduur. ASPECT 3: REALISATIE Ook bij de realisatie spelen de eigenschappen van betongranulaat een rol. Door de poreuze delen kan betongranulaat in de tijd water absorberen. Dit betekent dat betongranulaat vanaf het moment dat het wordt toegevoegd aan betonspecie, water gaat opnemen. Hier- door kan de verwerkbaarheid sneller terug­ lopen dan normaal. Door het betongranulaat vooraf volledig te verzadigen met water, kan dit worden voorkomen. Als het granulaat niet vooraf wordt verzadigd, kan het nuttig zijn om de waterabsorptie na 60 minuten te meten om het verwerkbaarheidsverlies te kunnen corri- geren. Verpompen van beton met betongranulaat is goed mogelijk. In de pompslang is de druk hoog, waardoor water de korrels kan worden 8 Drukkracht wordt via de sterkere (blauwe) korrels om de zwakkere (rode) korrels geleid Hoe meer betongranulaat op grind lijkt, hoe gelijkwaardiger en daarmee hoogwaardiger het kan worden hergebruikt in nieuw beton 8 VAKBLAD 1 2025 04-BV 01-2025_Betongranulaat.indd 8 04-BV 01-2025_Betongranulaat.indd 8 20-02-2025 08:3220-02-2025 08:32 ingeperst met een sterk verlies van verpomp- baarheid als gevolg. Ook hierbij kan het vooraf waterverzadigen van het betongranulaat een probleem voorkomen. De waterbehoefte van het betonmengsel wordt bepaald door de korrelverdeling van het toeslagmaterialenmengsel. Het vervangings- percentage voor betongranulaat moet hierop worden afgestemd. Dat betekent dat de gewenste verwerkbaarheid ook bepalend kan zijn voor het vervangingspercentage. NIEUWE WERKWIJZE Op basis van de beschouwing over een verant- woorde toepassing is de nieuwe werkwijze ont- wikkeld. De huidige focus van de regelgeving ligt op hoge vervangingspercentages en het constructief ontwerp, gecombineerd met de kwaliteit van het betongranulaat. De door BAM en RWS ontwikkelde werkwijze gaat verder dan de huidige regelgeving en betrekt ook de tech- nische levensduur van de betonconstructies in de keuze voor vervangingspercentage grof toe- slagmateriaal door betongranulaat. Het is een opstap naar een werkwijze om beide duur- zaamheidsdoelstellingen ? 100 jaar levensduur en maximale circulariteit ? te bereiken. De nieuwe werkwijze is zoals aangegeven gebaseerd op CROW-CUR Aanbeveling 127, waar de kwaliteit van het betongranulaat in de vorm van waterabsorptie bepalend is voor de hoeveelheid betongranulaat die kan worden toegepast. Door gebruik te maken van deze Aanbeveling kan worden uitgegaan van de constructieve eigenschappen van NEN-EN 1992. Het resultaat is verder gedifferentieerd naar degradatiemechanismen via de milieu- klassen. Tevens zijn de grenzen vanuit RTD 1033 (Rijkswaterstaat Technisch Document over de verduurzaming beton [10]) en de informatieve tabel uit bijlage E van de NEN-EN 206-1 [11] meegenomen. De maximale vervangingspercentages grof toeslagmateriaal door betongranulaat zijn bepaald op basis van de formules gegeven in CROW-CUR Aanbeveling 127, met een water- absorptie variërend van 0 tot 8% en een volu- mieke massa van betongranulaat >2200 kg/m 3 . Hierbij is uitgegaan van krimp-kruipgevoelige constructies met een maximale hoeveelheid waterabsorptie per m 3 van 22,5 kg (in Aan­ beveling 127 aangeduid met T max ). VOORBEELDBEREKENING BETONSAMENSTELLING MET BETONGRANULAAT In de onderstaande voorbeeldberekening is een C30/37-beton in milieuklasse XC4 berekend. Hierbij is 25% van het grof toeslagmateriaal vervangen door betongranulaat. Aandacht is nodig voor de waterhuishouding in het beton. Gangbaar zand en grind zijn verzadigd met water voordat ze worden gedoseerd en de extra hoeveelheid aanhangend water wordt gecorrigeerd met het aanmaakwater. Bij betongranulaat is dit meestal andersom. Het percentage waterabsorptie (7% in dit voorbeeld) is hoger dan het werkelijke vochtgehalte (3% in dit voorbeeld). Dit verschil in absorptiewaarde moet als extra aanmaakwater aan het beton worden toegevoegd en zorgt voor een bepaalde terugloop van verwerkbaarheid. Om dit goed te kunnen sturen, is het naast de waterabsorptie na 24 uur (de 7% in dit voorbeeld) ook handig om de waterabsorptie na 60 minuten te kennen, om de terugloop in verwerk- baarheid goed te kunnen managen. Tabel 4. Betonmengsel (C30/37, S3, XC4 met 25% vervangingspercentage (V/V) grof toeslagmateriaal) MASSA KG VOLLUMIEKE MASSA KG/M 3 VOLUME M 3 cement CEM III/B 42,5 N360 2950 0,122 water (totaal) 180 1000 0,180 wcf-effectief0,5 superplasticeerder0,30% 1,08 1010 0,001 pasta volume toeslagmateriaal volume 0,303 0,697 vochtgehalte waterabsorptie % kg % kg zand 0-4 45% 825 2630 0,314 2,823,10,54,1 betongranulaat 4-22 14% 224 2300 0,098 3 6,7 7 15,7 grind 4-32 41% 751 2630 0,286 1,712,80,53,8 2342 1,000 42,6 23,6 totaal vochtgehalte toeslagmateriaal 42,6 maximaal absorptiewater in toeslagmateriaal 23,6 totaal water 180 te doseren aanmaakwater 161,0 CUMULATIEVE ZEEFREST (% V/V)ZAND 0/4BETONGRANULAAT 4/22GRIND 4-32MENGSEL 31,5 mm 0% 0% 6% 2% 22,4 mm 0% 2% 27% 11% 16 mm 0% 21% 61% 27% 8 mm 0% 83% 90% 48% 4 mm 7% 96% 97% 56% 2 mm 18% 97% 98% 62% 1 mm 36% 98% 98% 70% 0.5 mm 62% 99% 100% 83% 0,25 mm 90% 99% 100% 95% 0,125 mm 99% 99% 100% 99% rest 100% 100% 100% 100% 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0,1 1 10 100 zeefdoorval [%] zeefmaat [mm] korrelverdeling zand 0/4 betongranulaat 4/22 grind 4-32 mengsel I II III 9 VAKBLAD 1 2025 04-BV 01-2025_Betongranulaat.indd 904-BV 01-2025_Betongranulaat.indd 9 20-02-2025 08:3220-02-2025 08:32 Tabel 3. Maximale vervangingspercentages grof toeslagmateriaal door betongranulaat MAXIMALE LA COËFFICIËNT MINIMALE VOLUMIEKE MASSA LA 30 2400 KG/M 3 LA 40 2200 KG/M 3 MILIEUKLASSE EN KLEURCODERING** MAXIMUM WATERABSORPTIE BETONGRANULAAT 0-2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% OF GEEN INFORMATIE X0 100% XC1 100% 70% 50% 50% 50% 50% 50% XC2 100% 70% 50% 40% 35% 30%* 25%* XC3 100% 70% 50% 40% 35% 30%* 25%* XC4 100% 70% 50% 40% 35% 30%* 25%* XD1 100% 70% 50% 40% 35% 30%* 25%* XD2 100% 70% 50% 40% 35% 30%* 25%* XD3 100% 70% 50% 0% 0% 0% 0% XS1 100% 70% 50% 40% 35% 30%* 25%* XS2 100% 70% 50% 0% 0% 0% 0% XS3 100% 70% 50% 0% 0% 0% 0% XF1 100% 70% 50% 40% 35% 30%* 25%* XF2 100% 70% 50% 40% 35% 30%* 25%* XF3 100% 70% 50% 0% 0% 0% 0% XF4 100% 70% 50% 0% 0% 0% 0% XA1 100% 70% 50% 40% 35% 30%* 25%* XA2 100% 70% 50% 0% 0% 0% 0% XA3 100% 70% 50% 0% 0% 0% 0% *) Tot 30% vervanging is reeds toegelaten in NEN 8005 en vereist geen controle op het constructieve ontwerp; daarboven wel **) De kleurcodes corresponderen met de kleuren zoals weergegeven in figuur 9 9 Milieuklassen voor verschillende betonconstructies (bron: BAM/RWS) XC4, XD3, XS1*, XF4 zoetwater XC4, XS3*, XF1XC2, XS2*, XA2* XC1 XC4, XD1, XS1*, XF2 *) van toepassing bij zeewater i.p.v. zoetwater X0 onderwaterbetonXC4, XD3, XF4 gronddekking ? 1,0 m  inclusief gronddekking