Betongranulaten

Bij de papieren versie van BETON 259 kon u een verkorte versie van dit artikel lezen. De volledige versie vindt u hieronder.

Recyclage is één van de pijlers van circulair bouwen. Door materialen te recycleren vermindert men het gebruik van natuurlijke grondstoffen en wordt vermeden dat producten tot afval herleid worden. Gebroken beton, in dit artikel betongranulaat genoemd, is een volwaardig alternatief voor natuurlijke granulaten in nieuw beton en in andere toepassingen, zoals wegfunderingen. Door velen wordt de toepassing in een fundering onterecht als laagwaardig gezien, nochtans is ze gelijkwaardig aan de toepassing als toeslagmateriaal in nieuw beton. In beide gevallen worden namelijk vergelijkbare primaire grondstoffen vervangen. In dit artikel staan we stil bij de toepassingsmogelijkheden van betongranulaten in prefab betonelementen en de technische voorschriften hieromtrent. De standaard- en typebestekken van de verschillende gewesten kunnen afwijkende voorschriften opleggen, maar deze behoren niet tot de scope van dit artikel.

Structurele prefab betonproducten

De algemene bepalingen voor structurele prefab betonproducten zijn opgenomen in de Europese norm NBN EN 13369 [1] en zijn nationale aanvulling, de NBN B 21-600 [2]. De individuele productnormen voor structurele elementen geven aanvullende bepalingen die specifiek zijn voor het betreffende product. De Europese norm uit 2004 [1] werd in 2013 en 2018 herzien, maar door allerhande procedurele en juridische moeilijkheden verwijzen de meeste geldende individuele productnormen nog steeds naar de versie uit 2004 [1] en zijn nationale aanvulling [2]. In deze normen staan echter geen eisen voor betongranulaten. Voor de granulaten in het beton wordt doorverwezen naar de Europese norm voor beton, de NBN EN 206-1 [3], die inmiddels ook al vervangen is. In deze versie van de norm staan evenmin voorschriften voor het gebruik van betongranulaten. Hetzelfde geldt voor zijn nationale aanvulling, de NBN B 15-001 [4], die van kracht is op basis van de NBN B 21-600 [2].

De lijnvormige dragende elementen bevinden zich in een bijzondere situatie. De meest recente productnorm voor deze elementen [5] verwijst als enige naar de 2013-versie van de NBN EN 13369 [6]. Hierin zijn wel eisen voor betongranulaten opgenomen, maar voor deze versie van de norm bestaat nog geen nationale aanvulling waardoor hij nog niet van toepassing is in het kader van de BENOR-certificatie van lijnvormige elementen. Volgens deze norm [6] mogen betongranulaten het bindings- en verhardingsproces van het beton en de duurzaamheid van het prefab betonproduct in zijn definitieve gebruiksomstandigheden niet nadelig beïnvloeden. De hoeveelheid betongranulaten (fijne en grove) die afkomstig is van prefab betonproducten, vervaardigd in dezelfde fabriek (ook wel interne herkomst genoemd), mag tot 10 % in massa bedragen van de totale hoeveelheid granulaten in het betonmengsel, zonder verdere beproeving, behalve deze van de betondruksterkte. Een informatieve bijlage geeft meer gedetailleerde aanbevelingen. Zo mag de hoeveelheid betongranulaten opgedreven worden tot 20 % in één van de volgende gevallen:

• de mechanische sterkte van het betonproduct wordt bepaald door berekening, al dan niet ondersteund door proeven op ware grootte, en al de eigenschappen van het verharde beton, die relevant zijn voor de berekening, worden bepaald door proeven;
• de mechanische sterkte van het betonproduct wordt bepaald door proeven op ware grootte.

Hoeveelheden hoger dan 20 % mogen gebruikt worden als al de betoneigenschappen van het verharde beton, die relevant zijn voor de berekening, worden bepaald door proeven en als de door de berekening bepaalde mechanische sterkte van het prefab betonproduct nagezien wordt met initiële proeven op ware grootte. Verder zijn volgens de informatieve bijlage van de norm [6] vervuilingen, zoals de aanwezigheid van organisch materiaal, staal, kunststof en isolatie, niet toegestaan en mogen betongranulaten niet gebruikt worden in beton waarvan de duurzaamheidseisen strenger zijn dan deze voor het beton waaruit de betongranulaten afkomstig zijn. Dit laatste geldt niet voor beton in de milieuklassen X0, XC1 en XC2. Grove betongranulaten met externe oorsprong, die gemaakt zijn uit zuiver betonpuin, mogen gebruikt worden onder dezelfde voorwaarden, mits de oorsprong en de mengseleigenschappen van het gebroken beton gekend zijn. [6] Men spreekt over betongranulaten met externe oorsprong wanneer bijvoorbeeld een gebouw wordt gesloopt en het puin wordt verwerkt tot betongranulaten, die gebruikt worden voor de productie van nieuwe prefab betonelementen.

In het Algemeen Toepassingsreglement voor de BENOR-certificatie van structurele producten [7] zijn ook bepalingen voor betongranulaten opgenomen. Zo moeten de betongranulaten afkomstig van de eigen productie vrij zijn van verontreinigingen en vereist het gebruik van betongranulaten van externe afkomst de voorafgaande goedkeuring van PROBETON en overeenstemming met de PTV 406 [8]. Dit document bevat de technische voorschriften voor gerecycleerde granulaten welke de basis vormen voor de BENOR-certificatie van gerecycleerde granulaten. Het gebruik van betongranulaten (fijne en grove) is toegestaan als voldaan wordt aan de eisen van [1] en [2] inzake druksterkte en duurzaamheid. Het gehalte betongranulaten van de eigen productie in het inerte skelet mag tot 10 % in massa bedragen, zonder verdere beproevingen, behalve deze van de druksterkte. De hoeveelheid mag opgedreven worden tot 20 % in dezelfde gevallen als deze in de NBN EN 13369 [6]. Indien eisen gesteld worden aan de aard van het cement, mogen enkel betongranulaten gebruikt worden afkomstig van beton dat aan die eisen voldoet. Als er eisen gesteld worden aan de vorstbestandheid van de granulaten, moet de vorstbestandheid van de betongranulaten nagegaan worden, zelfs indien ze afkomstig zijn van beton vervaardigd met vorstbestendige granulaten. Betongranulaten van externe afkomst moeten beperkt worden tot 5 % in massa van het inerte skelet. Als bewezen wordt dat deze betongranulaten afkomstig zijn van zuiver betonpuin en de mechanische sterkte van het product uitsluitend door beproeving wordt nagegaan, kan een percentage tot 10 % worden toegestaan. Betongranulaten van externe herkomst zijn enkel toegelaten in omgevingsklassen E0, EI, EE1 en EE2. [7] Een fabrikant van prefab betonproducten die wil afwijken van de bepalingen van het Algemeen BENOR-Toepassingsreglement [7], om bepalingen van de meer recente versies van de normen toe te kunnen passen, kan hiervoor bij PROBETON een aanvraag indienen die op verzoek onderbouwd moet zijn met een proefprogramma. Afwijkingen die echter tegenstrijdig zijn met bepalingen van de normversies, die in het kader van het BENOR-merk nog formeel van toepassing zijn, worden meestal niet toegestaan.

In de meest recente versie van de NBN EN 13369 [9] zijn dezelfde eisen voor betongranulaten opgenomen als in de 2013-versie [6] en wordt er doorverwezen naar de meest recente Europese norm voor beton [10]. Beide normen zijn nog niet van toepassing in het kader van de BENOR-certificatie van structurele prefab betonproducten. In de nationale aanvulling van de meest recente Europese norm voor beton [11], die momenteel enkel van kracht is voor stortbeton, staat dat de algemene gebruiksgeschiktheid van betongranulaten aangetoond is als ze voldoen aan de norm voor granulaten voor beton, de NBN EN 12620 [12], met volgende bijkomende eisen:

1. d ≥ 4 mm en D ≥ 10 mm;
2. voldoet minimaal aan de samenstellingscategorieën Rc₉₀/Rcu₉₅/Ra_1-/XRg_0,5-/FL_2- van NBN EN 12620 [12];
3. voldoet minimaal aan de categorieën FI₂₀, f_1,5, LA₃₅, SS_0,2, A₄₀ van NBN EN 12620 [12];
4. heeft een volumieke massa (ρ_rd) van tenminste 2200 kg/m³;
5. heeft een waterabsorptie van maximaal 10 %, met een variatie van maximaal ± 2 %.

De eerste bijkomende eis limiteert de toepassing van betongranulaten tot grove granulaten. Volgens de norm voor granulaten voor beton [12] spreekt men over grove granulaten wanneer d ≥ 2 mm en D ≥ 4 mm, met ‘d’ de afmeting van het kleinste en ‘D’ de afmeting van het grootste korrel. De korrelmaat van het granulaat wordt aangeduid met d/D, bijvoorbeeld 4/14, welke wordt gedefinieerd in functie van de doorval door een reeks zeven, vastgelegd in de norm [12]. Met de tweede en derde bijkomende eisen worden voorwaarden opgelegd met betrekking tot de samenstelling, de vorm en de prestatie. Zo moet bijvoorbeeld minstens 90 % van de massa bestaan uit beton (Rc₉₀), mag er niet meer dan 1 % massa bitumineuze materialen aanwezig zijn (Ra_1-) en is de hoeveelheid vlottende verontreinigingen (hout, plastic, …) beperkt tot 2 cm³/kg (FL_2-). Verder moet bijvoorbeeld de vlakheidsindex beperkt blijven tot 20 (FI₂₀), moet de massa fijne materialen (< 0,063 mm) beperkt blijven tot 1,5 % (f_1,5), moet de Los Angeles coëfficiënt (een maat voor de weerstand tegen verbrijzeling) kleiner dan of gelijk zijn aan 35 (LA₃₅) en moet de verandering van de initiële bindingstijd beperkt blijven tot 40 minuten (A₄₀). [12] De vierde en vijfde bijkomende eis spreken voor zich. De hogere waterabsorptie van betongranulaten heeft gevolgen voor de waterdosering en de verwerkbaarheid van vers beton. Betongranulaten zijn zelden volledig verzadigd met water. Dit betekent dat ze nog water willen opnemen. Dit absorptiewater onttrekken ze aan het aanmaakwater, waardoor de verwerkbaarheid kan teruglopen. Daarom moet het nog te absorberen water extra toegevoegd worden in de menger. De betonspecie kan dan ook pas verwerkt worden nadat het extra water volledig is geabsorbeerd. 

Betongranulaten van externe en interne afkomst, die aan bovengenoemde eisen van de norm voor beton [11] voldoen, mogen volgens deze norm gebruikt worden in de milieu- en omgevingsklassen opgenomen in tabel 1, zolang de druksterkteklasse van het beton beperkt is tot en met C30/37. Voor een hoger vervangingspercentage of gebruik in andere omgevings- en druksterkteklassen alsook in voorgespannen beton dient de algemene en specifieke gebruiksgeschiktheid aangetoond te worden voor de beoogde betonsamenstelling en het beoogde gebruik volgens NBN B 15-105 [13]. Dit is een nieuwe norm, gepubliceerd in 2022, die ook gebruikt kan worden om het maximale vervangingspercentage voor prefab betonproducten te verhogen van 10 % tot 20 %. Hierin zijn namelijk de fysisch-mechanische proeven opgenomen die nodig zijn om de volgende eigenschappen te bepalen die relevant zijn voor de berekening volgens de NBN EN 1992-1-1 en zijn nationale aanvulling [14]: treksterkte, elasticiteitsmodulus, krimp en kruip. Het gedrag bij brand dient volgens [13] enkel onderzocht te worden voor betongranulaten die niet voldoen aan de normen voor beton, [10] en [11]. Belangrijk is dat het Algemeen BENOR-Toepassingsreglement [7] , in tegenstelling tot de norm voor beton [11], geen bovengrens oplegt voor de druksterkteklasse van het beton en alle omgevingsklassen voor betongranulaten van interne afkomst toelaat zonder bijkomende proeven.

Prefab betonproducten voor infrastructuurwerken

Voor prefab betonproducten bestemd voor infrastructuurwerken, waarvoor geen Europese productnormen bestaan, bevat de PTV 100 [15] de voornaamste technische voorschriften en fungeert hij als ‘basisnorm’. Hierin staan geen specifieke eisen voor betongranulaten. Voor de granulaten in het beton wordt, zoals bij de structurele producten, doorverwezen naar de Europese norm voor beton [3], maar hier staan geen eisen in voor het gebruik van betongranulaten. Zijn nationale aanvulling, de NBN B 15-001 [16], die geldt op basis van de PTV 100 [15], bevat wel bepalingen, maar is voor dit aspect niet van toepassing voor prefab betonproducten voor infrastructuurwerken. Zo staat er bijvoorbeeld in dat de algemene gebruiksgeschiktheid van betongranulaten aangetoond is als ze voldoen aan de norm voor granulaten voor beton [12], met enkele bijkomende eisen die in grote lijnen overeenkomen met deze uit de nationale aanvulling van de meest recente Europese norm voor beton [11]. Verder mogen betongranulaten van externe en interne afkomst gebruikt worden in milieuklassen X0 en XC1 en in omgevingsklassen E0 en EI, mogen ze ten hoogste 20 % van het totale volume aan grove materialen vertegenwoordigen, is de druksterkteklasse van het beton beperkt tot en met C25/30 en moet de gebruiksgeschiktheid aangetoond worden voor gebruik in andere omgevingen en druksterkteklassen. [16] Voor prefab betonproducten, waarvoor wel Europese productnormen beschikbaar zijn (zoals betonstraatstenen, betontegels, betonnen boordstenen, betonnen buizen en putten), bestaat geen basisnorm waarnaar verwezen wordt en staan de productnormen op zich. Geen van deze productnormen legt eisen op voor betongranulaten en voor de granulaten wordt ook niet verwezen naar de normen voor beton [3] en [16]. Concreet betekent dit dat de normen geen kader bieden voor het gebruik van betongranulaten.

In het Algemeen Toepassingsreglement voor de BENOR-certificatie van producten voor infrastructuurwerken [17] zijn wel bepalingen voor betongranulaten opgenomen, die gelden voor alle producten voor infrastructuurwerken, ongeacht de productvoorschriften gebaseerd zijn op de PTV 100 [15] of opgenomen zijn in individuele Europese productnormen. Zo moeten de betongranulaten afkomstig van de eigen productie vrij zijn van verontreinigingen en vereist het gebruik van betongranulaten van extern afkomst de voorafgaande goedkeuring van PROBETON en overeenstemming met de PTV 406 [8]. Het gehalte betongranulaten (fijne en grove) in het inerte skelet is beperkt tot 10 % in massa, zowel voor interne als externe herkomst. [17]

Betonmetselstenen

Voor de betonmetselstenen zijn de norm NBN EN 771-3 [18] en zijn toepassingsvoorschriften, de PTV 21-001 [19] van toepassing. In deze normen staan geen eisen met betrekking tot het gebruik van betongranulaten. In het Toepassingsreglement voor de BENOR-certificatie van betonmetselstenen [20] zijn wel bepalingen opgenomen. Betongranulaten die afkomstig zijn van de eigen productie worden geacht gebruiksgeschikt te zijn als ze vrij zijn van verontreinigingen. Betongranulaten van externe herkomst zijn gebruiksgeschikt als ze voldoen aan de eisen voor betongranulaten volgens PTV 406 [8] en vereisen een voorafgaand akkoord van PROBETON. Het gehalte aan betongranulaten (fijne en grove) van interne afkomst in het inerte skelet is beperkt tot 20 % in massa. In geval van externe herkomst is dit 10 %. [20]

Recent onderzoek

Momenteel wordt het gebruik van betongranulaten in de NBN B 15-001 [11] beperkt tot de grove granulaten. De NBN B 15-105 [13] geeft de mogelijkheid om de gebruiksgeschiktheid van fijne betongranulaten (betonbrekerzand) aan te tonen. In het prenormatief onderzoek GRANISEC werden o.a. de technologische mogelijkheden van hoogwaardig betonbrekerzand bestudeerd. Dit onderzoek lag trouwens aan de basis van de nieuwe norm NBN B 15-105 [13]. Onlangs werd een subsidieaanvraag ingediend voor een prenormatieve studie genaamd RECYSAND. Het doel van deze studie is de gebruiksgeschiktheid van betonbrekerzand op collectief niveau te onderzoeken, met o.a. maximale vervangingspercentages in functie van de milieuklassen als uitkomst. In december 2022 is NEOCEM II gestart. In dit onderzoeksproject wordt gekeken naar de gebruiksgeschiktheid van bindmiddelen bestaande uit cementen in combinatie met de fijne fractie van gerecycleerd beton.  Allemaal projecten die aantonen dat er initiatieven genomen worden in België om de mogelijkheid van het gebruik van gerecycleerd beton in nieuw beton te maximaliseren. [BHE]

Referentielijst:

[1] NBN EN 13369:2004+A1:2006+AC:2006 – Algemene bepalingen voor geprefabriceerde betonproducten

[2] NBN B 21-600:2009 – Algemene bepalingen voor geprefabriceerde betonproducten

[3] NBN EN 206-1:2001+A1:2004+A2:2006 – Beton – Deel 1 : Eisen, gedraging, vervaardiging en overeenkomstigheid

[4] NBN B 15-001:2004 – Beton – Specificatie, eigenschappen, vervaardiging en conformiteit

[5] NBN EN 13225:2013 – Geprefabriceerde betonproducten – Lijnvormige dragende elementen

[6] NBN EN 13369:2013 – Algemene bepalingen voor geprefabriceerde betonproducten

[7] ATR 21-600 – Algemeen Toepassingsreglement BENOR – Geprefabriceerde Betonproducten vervaardigd op basis van NBN EN 13369 en NBN B 21-600, PROBETON, uitgave 1, 2008

[8] PTV 406 – Technische voorschriften voor gerecycleerde granulaten, COPRO, versie 9.0 van 2020-03-10

[9] NBN EN 13369:2018 – Algemene bepalingen voor geprefabriceerde betonproducten

[10] NBN EN 206:2013+A2:2021 – Beton – Specificatie, eigenschappen, vervaardiging en conformiteit

[11] NBN B 15-001:2022 – Beton – Specificatie, eigenschappen, vervaardiging en conformiteit

[12] NBN EN 12620+A1:2008 – Granulaten voor beton

[13] NBN B 15-105 :2022 – Beton – Méthodologie voor de evaluatie en attestering van de gebruiksgeschiktheid van inerte grondstoffen bestemd voor beton

[14] NBN EN 1992-1-1:2005 + ANB:2010 – Eurocode 2: Ontwerp en berekening van betonconstructies – Deel 1-1: Algemene regels en regels voor gebouwen

[15] PTV 100:2002+A1:2006+A2:2011+ A3:2014 – Technische voorschriften voor geprefabriceerde producten voor infrastructuurwerken, PROBETON

[16] NBN B 15-001:2012 – Beton – Specificatie, eigenschappen, vervaardiging en conformiteit

[17] ATR 100 – Algemeen Toepassingsreglement BENOR – Betonproducten, PROBETON, uitgave 2, 2020

[18] NBN EN 771-3+A1:2015 – Voorschriften voor metselstenen – Deel 3: Betonmetselstenen

[19] PTV 21-001 – Technische voorschriften voor betonmetselstenen, PROBETON, uitgave 4, 2021

[20] TR 21-001 – Toepassingsreglement BENOR – Betonmetselstenen, PROBETON, uitgave 5, 2021