E N A A N D UITGAVE V A N DVERENIGING NEDERLANDSE CEMENTINDUSTRIEPOSTBUS 30115203 DA 's HERTOGENBOSCHGrindvervangendtoeslagmateriaalEr wordt de laatste tijd in de betonwereld drukgesproken over mogelijke alternatieven voor grind alsgrof toeslagmateriaal voor beton. Over een zobelangrijk onderwerp moet vanzelfsprekendBETONlEK haar lezers informeren. Mogelijkheden ennoodzakelijke maatregelen worden in deze afleveringbesproken.Om inBETON/EK iets te vindenover toeslagmaterialen voorbeton moeten we ver terug gaanin de oudere jaargangen. Zowerd eind 1970 in aflevering1/10 het grote belang uiteen-gezet van een juiste korrelop-bouw waarbij vooral het contro-leren van de zeefkromme werdaanbevolen. Vervolgens duurthet bijna twee jaar tot in afleve-ring 2/8 de ontwerpnorm voorzand en grind wordt besprokenen ten slotte volgt inBETON/EK3/2 een beschouwing over zanden grind op basis van de toen vankracht zijnde NEN 3542 enVB 1974.Daarna bieden zand en grindnauwelijks meer aanleiding omde kolommen van BETON/EK tevullen. Ook het verschijnen vaneen nieuwe, herziene norm voorzand en grind, de NEN 5905 in1988 was geen speciale afleveringwaard.De reden voor deze op heteerste gezicht wellicht minimaleaandacht ligt natuurlijk voor dehand: zand en grind, de traditio-nele toeslagmaterialen in onsland voor beton, waren min ofmeer probleemloos beschikbaarZowel ten aanzien van kwaliteiten kwantiteit als vanuit logistiekoogpunt bezien marcheerden dezaken naar wens.on voorschriftenInhet hoofdstuk Materialen vande 'Voorschriften Beton. Techno-logie (VBT 1986)' wordt dedominante positie van de traditio-nele toeslagmaterialen nogmaalsbevestigd. Zand en grind datvoldoet aan de eerder genoemdeNEN 5905 mag zonder enigebelemmering worden toegepast.Het gebruik van andere toeslag-materialen dan zand of grind isalleen toegestaan indien ditvooraf isovereengekomen. Indergelijke gevallen zijn eventueelbeschikbare produktnormen vantoepassing. Indien geen produkt-normen voor het betreffendejanuari 1990toeslagmateriaal voorhandenzijn, moet de geschiktheid eerstworden aangetoond.Tot voor kort leek het er op datdeze procedure eerder tot dedode letters van de VBTbehoorde dan dat er werkelijksprake was van grote invloed opde praktijk van alle dag.Specifieke gevallen daargelatenwas het toepassen van anderetoeslagmaterialen dan zand engrind ongebruikelijk en in hetalgemeen geen optimale oplos-sing.Indeze situatie komt echter inde komende jaren verandering.Vanuit milieuoverwegingen wilde overheid de winning vanoppervlaktedelfstoffen verminde-ren. Sinds de jaren '70 heeft deoverheid met regelmaat nota'slaten verschijnen over eennieuwe aanpak van het ontgron-dingsbeleid.Voorts wilde overheid de inzetvan vervangende materialenbevorderen.Door restricties bij hettoekennnen van concessies voorde winning van grind langs onzerivieren dreigt al in de komendejaren een tekort aan grind teontstaan.Het wordt steeds duidelijker datde betontechnoloog zich al opbetrekkelijk korte termijn zalmoeten instellen op het gebruikvan andere grove toeslagmateria-len.Voor we ingaan op de mogelijk-heden tot het vervangen vangrind, schetsen we de omvangvan onze behoefte aan groftoeslagmateriaal.veelhedenHet jaarlijks grindverbruik inNederland bedraagt circa 20 mil-joen ton. Deze hoeveelheidvindt voornamelijk zijn weg inbeton en asfalt. Grind is een zeerhoogwaardig materiaal dat opgrond van zijnkorrelverdeling,korrelvorm. sterkte en duur-zaamheid uitstekend bruikbaar isin zowel beton als asfalt.Een verkenning van het markt-volume voor beton in dekomende jaren leidt tot deconclusie dat de totale betonbe-hoefte constant zal blijven oflicht zal stijgen. Weliswaarwordt in de sector woningbouween kleine afname verwacht,doch dit wordt gecompenseerddoor toename in de utiliteits-bouwen de weg- en waterbouw.Dit betekent dat de totalebehoefte aan grof toeslagmate-riaal minstens constant blijft.In 1988 verbruikte de betonmor-telsector miljoen ton grind,de betonwarensector 6,8 miljoenton.Waar is dat vandaan gekomen?De Nederlandse grindproduktieschommelde de afgelopen jarentussen de 10 en I3 miljoen ton; 2à 3 miljoen ton werd uitgevoerd,daartegenover stond een importvan 8 à 10 miljoen ton grind.Ook werd circa 3 miljoen tongebroken gesteente en 3 à 4miljoen ton overig steenmateriaalgeïmporteerd.De grindwinning in Nederlandzal de komende jaren geleidelijkworden afgebouwd. Inwelktempo dit gaat gebeuren isopdit moment niet geheel duidelijk.Hoewel er in absolute zin noggeen tekort aan grondstoffenvoor beton is, kunnen deze welgaan ontstaan. Er zal rekeningmee gehouden moeten wordendat het onderzoek naar alterna-tieven inclusief het wijzigen vande regelgeving en het op gangbrengen van nieuwe materiaal-stromen tijd kost.Wat zijn dan de mogelijkhedenvoor vervanging van grind?van grindBij de vervanging van grind gaathet dus om zeer grote hoeveel-heden. Indien we de materialendie voor grindvervanging inaanmerking komeninventari-seren dienen we de volgendefacetten in het oog te houden:- hoeveel is er beschikbaar enkan het eenvoudig wordenaangevoerd;- tegen welke prijs kan hetmateriaal worden geleverd;-is er kennis beschikbaar.omtrent de geschiktheld alstoeslagmateriaal in beton.De rol van 'beschikbaarheid' en'prijs' zal een ieder duidelijk zijn.Indeze trefwoorden ligt nogalwat besloten: het materiaal zalgedurende een lange periode involdoende hoeveelheden en meteen constante kwaliteit geleverdmoeten kunnen worden.'Kennis' omtrent het gedrag inbeton kan betekenen kennisvanuit bijvoorbeeld grootschaliggebruik van het materiaal in hetbuitenland ofkennis, verkregenuit aanvullend onderzoek naar degeschiktheid van de materialen.Deze kennis vormt de basis voorde noodzakelijke aanvullenderegelgeving voor het gebruik vandeze materialen in beton.L&chikbare materialenDe voor gebruik in beton inaanmerking komende toeslag-materialen kunnen in principeworden verdeeld in de volgendecategorieën:- natuurlijke toeslag-materialen;kunstmatig vervaardigdetoeslagmaterialen;- secundaire toeslagmaterialen;Hieronder volgt een inven-tarisatie.Natuurlijke toeslagmaterialenBinnen deze groep kunnen wevoor de betontechnoloog eenheel duidelijk onderscheid makentussen:- rond natuurlijk toeslagmate-riaal zoals riviergrind enzeegrind;- gebroken natuurlijk toeslag-materiaal.Riviergrind bestaat in hoofdzaakuit kwarts.Gebroken materiaal kan verschil-lend van aard zijn,afhankelijkvande winplaatsen.Voorbeelden zijn:- graniet (vooral uit Schotland,Scandinavië en BRD) (foto I);- kalksteen (vooral uit België enBRD);- porfier;- basalt;- kwartsiet (foto2).Kunstmatig vervaardigdetoeslagmaterialenDeze materialen kunnen wordenvervaardigd uit delfstoffen.Bijvoorbeeld veel toeslag-materialen worden vervaardigduit klei (Argex, Liapor; 1501, enz.)Tot deze groep kunstmatigematerialen behoort ook toeslag-materiaai vervaardigd uit vliegas.Voorbeelden hiervan zijn Lytagen Aardelite (foto3).GranietGebroken kwartsietSecundairetoeslagmaterialenDeze groep omvat afvalmate-rialen van zeer verschillendeherkomst welke na selectie enbewerking voor hergebruik inbeton geschikt kunnen wordengemaakt. Voorbeelden zijn:- metselpuingranulaat (foto4);- betonpuingranulaat (foto5);AVI-slak(foto6);- fosforslak (foto 7);- staalslak (foto8).wachtingenAlles bijelkaar zien we dus eenfors aantal mogelijkheden. Tochzullen we (gelukkig) niet met aldeze materialen te maken krij-gen.Langniet alle hier genoemdematerialen zijn bijvoorbeeldzonder meer geschikt voorgebruik inbeton of inredelijkehoeveelheden beschikbaar.Laten we ter illustratie eens""kijken naar de ontwikkelingen opdit moment en de verwachtingenvoor de nabije toekomst.Met andere secundaire toeslag-materialen kan beton voorconstructieve toepassingenworden gemaakt. Zo kan metgoed betonpuin tot 20% van hetgrind in een betonmengselworden vervangen zonder datde betoneigenschappen wezenlijkworden beïnvloed.Inde groep secundaire mate-rialen zien we grote verschillenin de prestaties bijgebruik alstoeslagmateriaal inbeton.undairetoeslagmaterialenDeze materialen zijnbeslist nietallemaalgeschikt voor de vervaar-digingvan beton inde hogeresterkteklassen met voldoendeduurzaamheid. Verschillende Lytag, vervaardigd uitvliegaspartijen kunnen daarbij grotekwaliteitsverschillen vertonen.Sommige secundaire toeslagma-terialen zouden ingezet kunnenworden voor de vervaardigingvan relatief laagwaardig beton.Toch zullen naar verwachting desecundaire materialen voorlopiggeen hoofdrol spelen als grindver-vangend toeslagmateriaal. Ener-zijdsblijkt het in de praktijkmoeilijk om geschikte materialente selecteren. Anderzijds isdebeschikbaarheid vaak beperkt. Eris namelijk een grote vraag naardeze materialen voor anderetoepassingen waar tevens lagereeisen gesteld worden. Zo isbijvoorbeeld de vraag naarpuingranulaten voor steenfunde-ringen in wegconstructies zeergroot en nog steeds groeiend.Gebroken metselwerkpuinstmatig vervaardigdetoeslagmaterialenOok de kunstmatig vervaardigdetoeslagmaterialen zullen nooitaan een echte 'hoofdrol' toeko-men. Gelet op de eigenschappen,kosten en beschikbaarheid is hetgebruik van deze materialenzinvol wanneer de eigenschappengoed passen op de verlangdeprestaties; bijvoorbeeld eenlager gewicht of hogere isolatie-waarde van het beton.Verwerking van deze materialenzal vooral plaatsvinden indebetonwarenindustrie en inspeciale projecten.uurlijketoeslagmaterialenWerkelijk grootschalige vervan-gingsmogelijkheden voor grinddienen we te zoeken in de groepnatuurlijke toeslagmaterialen.Deze materialen kunnen doorimport in grote hoeveelhedenbeschikbaar komen en er isveelervaring ten aanzien van hetgebruik in beton.Toch kunnen we in Nederlanddeze materialen (nog) nietzonder meer gebruiken. In deeerste plaats dienen de eisen dieonze normen stellen aan toeslag-materialen voor beton te wordenverruimd. Hieruit mag nietworden afgeleid dat deze mate-rialen slechter zijn dan zand engrind. Het probleem is dat debestaande normen eigenlijkteveel zijntoegeschreven naarzand en grind.Ook onze Voorschriften Betonzijn helemaal afgestemd op hetgebruik van zand en rond grind.Voor de constructeur zal er nietveel veranderen. Zo zullen derekenwaarden voor krimp, kruipen elasticiteitsmodulus bijgebruik vangebroken natuurlijketoeslagmaterialen niet wezenlijkanders zijn.Voor de betontechnoloog zijn erwel veranderingen. De waterbe-hoefte van beton met gebrokentoeslagmateriaal zal (veelî)hoger zijn dan bij rond materiaal.De relatie tussen water-cement-factor en bijvoorbeeld kubus-druksterkte en wellicht ookduurzaamheid kan veranderen.Ook het verwerkingsgedrag vanbetonspecie met gebrokenmateriaal isanders dan van betonmet rond materiaal. Dit heeftgevolgen voor mengselontwerpen uitvoering.Kortom: er is in de nieuwesituatie op grondstoffengebiednadere regelgeving nodig omtoepassing van andere toeslagma-terialen mogelijk te maken. Debetonvoorschriften moetenworden aangepast aan de afwij-kende eigenschappen van dezematerialen en het ermee vervaar-digd beton. Door het gebruikvan gebroken natuurlijke toeslag-materialen zullen de construc-tieve eigenschappen van betonniet wezenlijk veranderen. Ditzal wel het geval zijn bijtoepas-sing van secundaire materialen.ere regelgevingVoor de puingranulaten zijnalenkele jaren geleden de CUR-aanbevelingen 4 en 5 opgesteld;deze beschrijven onder anderede toegestane gehaltes aanhoofd- en nevenbestanddelen ehverontreinigingen. Ook deconstructieve aspecten zijn deelsonderzocht.Voor beton metbetonpuingranu-laat en met menggranulaat geldtdat tot 20% vervanging vangrind dezelfde rekenwaarden alsbijgebruik van uitsluitend grindmogen worden toegepast.Ook voor het gebruik van uit-sluitend puingranulaat alsgroftoeslagmateriaal zijnde reken-waardenbekend. Hierbij moetbijvoorbeeld met meer krimp enkruip en een lagere elasticiteits-modulus worden gerekend.Van recenter datum isCUR-Aanbeveling I 3 waarin zakenworden behandeld rond detoepassing van gebroken hardekalksteen alsgrof toeslagmate-riaalvoor beton.Het isgoed te bedenken dat watvoor ons nieuw is,op andereplaatsen vaak al sinds vele tien-tallen jaren tot de gevestigdepraktijk behoort.Gebroken kalksteen isbijvoor-beeld inbepaalde gebieden inBelgië, Duitsland, Engeland enFrankrijkhet traditionele toeslag-materiaal voor beton.Dat betekent dat in die landenveel kennis en ervaring beschik-baar isover de betontechnolo-gische aspecten die samenhangenmet de toepassing van dit soorttoeslagmateriaal.Uiteraard wordt die wetenschapgebruikt bijde beoordeling vande geschiktheid om het materiaalinonze omstandigheden aan tewenden.De commissie die zich in onsland in eerste instantie metregelgeving voor alternatievetoeslagmaterialen bezig houdt, isCUR-voorschriftencommissie13 'Toeslagmaterialen'. Dezecommissie heeft in de normNEN 5905 'Toeslagmaterialenvoor beton. Zand en grind',eisen geformuleerd gericht ophet bereiken van sterkte enduurzaamheid zoals omschrevenin de VBT 1986.Uitgangspunt bij de regelgevingvoor alternatieve toeslagmate-rialen isdat de kwaliteit vanbeton niet negatiefmag wordenbeïnvloed.Om dit te bereiken heeft devoorschriftencommissie eenprocedure ontworpen die ingrote lijnende volgende stappenkent:I. Vaststellen van een lijst metalle vanbelang zijnde eigen-schappen van toeslagmate-rialen om de geschiktheidvoor toepassing in beton tekunnen beoordelen.2. Per alternatief wordt nage-gaan welke eigenschappengezien de materiaalkundigeopbouw in hoofdzaak bepa-lend zijn.3. Deze hoofdeigenschappenworden nader in kaartgebracht door middel vanliteratuuronderzoek aange-vuld met technische gegevensvan producenten alsmedeproefnemingen op laborato-riumschaal ter verificatie.4. Na toetsing vormen dezegegevens de basisvoor hetopstellen van regels indevorm van CUR-aanbevelingen.5. Het geheel wordt in depraktijk uitgevoerd doorspeciale werkgroepen van devoorschriftencommissiewaarin alle in het gedingzijnde belangen evenwichtigzijn vertegenwoordigd.Gebroken betonpuinAVI-s/ak (van AfvalVerbrandingsinstallaties)R-aanbeveling 13.Gebroken harde kalksteenDe CUR-aanbeveling voorgebroken harde kalksteen alsgrof toeslagmateriaal in beton isinoktober 1989 verschenen eniseen goed voorbeeld van aanvul-lende regelgeving voor hetgebruik van ander toeslagmate-riaaldan zand en grind.Het zal U nauwelijks verbazendat veel van de aankalksteengestelde eisen gelijk zijnaan deeisen welke gelden voor zand engrind. We willen met het mate-riaal dezelfde kwaliteit betonkunnen vervaardigen.Gelijke eisen worden bijvoor-beeld gesteld aan:- verontreinigingen;- zachte bestanddelen;- fijne stoffen van organischeoorsprong;- chloridegehalte;- vorstbestandheid;- alkali-toeslagreactie.Ten aanzien van bepaalde eigen-schappen zijn de eisen enigszinsaangepast (op grond van ervaringin het buitenland en/of aanvul-lende beproeving) en er zijneisen voor enkele eigenschappentoegevoegd. Voorbeeldenhiervan zijn de eisen ten aanzienvan waterabsorpbtie, korrelvormen volumieke massa.U ziet: geen spectaculaire zaken.Wat wél veranderd is,komt al inde titel van de CUR-aanbevelingtot uiting:het gaat om gebrokensteen. Grind moest overwegendzijn opgebouwd uit rond mate-riaalen mocht slechts eengedeelte gebroken materiaalbevatten.Ook de korrelgroepen zijnanders dan we gewend zijn.Kalksteen wordt vooral geprodu-ceerd in België waar men nueenmaal sinds jaar en dag metandere korrelgroepen werkt.Dat is voor de betontechnoloogeven wennen maar isdoor eentechnologische bril bezien natuur-lijkniet een echt probleem.erder ...CUR-aanbeveling 13 Kalksteen isde eerste in een serie die detoepassing van gebroken natuur-lijkegrindvervangende mate-rialen mogelijk moet maken.Op dit moment iseen Aanbeve-Iingvoor kwartsiet in bewerking.Het is te hopen dat zo spoedigmogelijk al deze aanbevelingengecombineerd kunnen wordentot één norm voor 'toeslagrnate-rialen voor beton'.Voorts zullen de VoorschriftenBeton aangepast dienen teworden aan de eigenschappenvan de diverse toeslagmaterialen.Voor de toepassing van gebrokennatuurlijke toeslagmaterialen zijner geen technische belemmerin-gen. Deze materialen kunnengrind zonder bezwaar volledigvervangen.Wat betreft de toepassing vangebroken beton- en metselwerk-puin kunnen we stellen dat bijgrindvervanging tot 20 % ergeen technische bezwaren zijn.Daarboven moet worden gere-kend op wijzigingenin deconstructieve eigenschappen.De toepassing van andere secun-daire toeslagmaterialenis niet zogemakkelijk af te doen. Als zebetontechnologisch aanvaardbaarzijn,zal altijd nog moetenworden gerekend op een wezen-lijke wijzigingvan de construc-tieve betoneigenschappen. Ditbetekent niet dat we dezevervangingsmogelijkheid opvoorhand moeten afwijzen. Welmoeten we beseffen dat deFosforslakStaalslakmogelijkeid voor vervanging vangrind door secundaire materialenbeperkt is tot bepaalde beton-toepassingen, waar bijvoorbeeldde negatieve invloed op desterkte geen bezwaren oplevert.Het moge duidelijk zijn dat debetontechnoloog in de komendetijd nog heel wat nieuwe erva-ringen zal opdoen; er brekeninteressante tijden aan!foto's: VNClBob de RuiterIn onze volgende uitgave:Kleurstoffen voor betonEenmogelijkheidom kleur aan beton te geven ishet toevoegen vankleurstoffen aandebetonspecie. Welke kleurstoffen zijndaarvoorgeschikt?Wat ishet effect daarvanop de eigenschappen vanbetonspecie en beton? Deze vragen worden behandeld inBETON/EK 8/12.ofonBETONlEKis een praktijkgerichtvoorlichtingsblad op het gebiedvan de betontechnologie enverschijnt 10 keer per jaar.Redactie:tel. 073 - 40 I 225Abonnementen:tel. 073 40 IISSN0166-1 37xAbonnementsprijzen per jaar,inclusief verzamelband voor 3jaargangen:Nederland, Nederlandse Antillenen België f 20,50andere landen f 33,-Uitgave:Vereniging NederlandseCementindustrie (VNC),Postbus 30 II ,5203 DA 's-HertogenboschAbonnementen lopen perkalenderjaar. Aan het eind vaneen kalenderjaar wordt hetabonnement automatischverlengd, tenzij voor I decemberschriftelijk wordt opgezegd.Overname van artikelen enillustraties istoegestaan, ondervoorwaarde van bronvermelding.