Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton - KHBO

Departement Industriële Wetenschappen en Technologie
Opleiding Master of Science in de industriële wetenschappen: bouwkunde
Gebruik van hulpstoffen
in recyclagebeton
Eindwerk aangeboden tot het behalen van het diploma van
Master of Science in de industriële wetenschappen: bouwkunde
door Tom Anseele
Simon Verstraete
o.l.v. Luc Boehme, KHBO
Miquel Joseph, KHBO
Academiejaar 2011 - 2012
KHBO Campus Oostende ● Zeedijk 101 ● B-8400 Oostende ● Tel. +32 59 56 90 00 ● Fax +32 59 56 90 01 ● www.khbo.be

Mededeling
“Deze eindverhandeling was een examen. De tijdens de verdediging geformuleerde opmerkingen
werden niet opgenomen.
Gebruik als referentie in publicaties is toegelaten na gunstig advies van de KHBO-promotor,
vermeld op het titelblad.”

Woord vooraf
Dit eindwerk is tot stand gekomen dankzij de nauwe samenwerking tussen een groep
personen. Graag willen wij een woord van dank richten tot alle personen die hun
medewerking verleend hebben.
In de eerste plaats gaat onze dank uit naar onze promotoren, Ing. Luc Boehme en Ing.
Miquel Joseph, voor hun begeleiding en vlotte samenwerking tijdens ons eindwerk, voor
hun hulp en interesse in het onderwerp, voor het opvolgen van de resultaten en het
grondig nalezen van onze thesis.
Ons dankwoord is ook gericht naar het KHBO voor het gebruik van het materieel en de
opleiding die wij genoten hebben.
Verder willen wij het bedrijf BASF en in het bijzonder Dhr. Jos Costers bedanken voor het
bereidwillig verstrekken van informatie.
Graag bedanken wij nog de firma’s die ons de nodige materialen leverden die gebruikt
werden tijdens het proefprogramma.
Een speciaal woord van dank gaat ook uit naar Dhr. Vercruysse voor het nalezen en
verbeteren van deze thesis op taal.
Tenslotte bedanken wij onze familie, vrienden en partners die aan de uitwerking van dit
eindwerk hebben meegeholpen en ons gesteund hebben tijdens moeilijke momenten. In
het bijzonder onze ouders, zij gaven ons de mogelijkheid deze studies aan te vatten en
tot een goed einde te brengen.
Tom Anseele
Simon Verstraete
mei 2012

Abstract
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton
Tot op heden wordt betonpuin vooral gebruikt als onderfundering en fundering in de
wegenbouw. Een oplossing om de afzet te verhogen, is het zoeken naar hoogwaardiger
toepassingen voor het betonpuin. Uit het ValReCon 20 project bleek dat het mogelijk is
om 100% van de grove fractie kalksteengranulaat te vervangen door betonpuin en de
sterkteklasse 20/25 te behalen. Daarop voortbouwend is het doel van dit eindwerk om te
onderzoeken wat de invloed van een hulpstof (superplastificeerder) is op recyclagebeton
toegespitst op de verwerkbaarheid. In het onderzoek wordt gebruik gemaakt van een
superplastificeerder op basis van polycarboxylaat. Het onderzoek is een parameterstudie
die vooral toegespitst wordt op het tijdstip van toevoegen van de superplastificeerder en
de voorbevochtigingsperiode van de recyclagegranulaten. Deze parameters werden
gekozen omdat betonpuingranulaten door hun afkomst een andere structuur en een
grotere absorptiefactor hebben waardoor de werking van de superplastificeerder kan
beïnvloed worden.
In dit eindwerk worden via een literatuurstudie de verschillende hulpstoffen in kaart
gebracht omdat een hulpstof praktisch altijd een combinatie is van meerdere types
hulpstoffen. Daarna wordt specifiek ingegaan op superplastificeerder. Hierbij worden de
factoren bestudeerd die de werking van de superplastificeerder kunnen beïnvloeden zoals
de absorptie van de granulaten en de aluminaten tijdens het hydratatieproces.
In de laboratoriumstudie worden verwerkbaarheidscurven opgesteld door middel van
slumptesten, waarbij het moment van toevoegen van de superplastificeerder gevarieerd
wordt en de tijd dat de granulaten worden voorbevochtigd. Naast slumptesten worden
ook druktesten uitgevoerd en dichtheden bepaald. Uit dit onderzoek volgt dat de
absorptie van de betonpuingranulaten en het toevoegingstijdstip van de
superplastificeerder een grote invloed hebben op de werking van de superplastificeerder.
Dit heeft zijn invloed op de verwerkbaarheid. De activatie van de superplastificeerder
gebeurt in een vroeger stadium bij verzadigde granulaten terwijl bij minder
voorbevochtigde granulaten een vertraagde werking van de superplastificeerder werd
vastgesteld. Een grotere voorbevochtiging van de betonpuingranulaten zorgt bovendien
voor een stijgende druksterkte en verhoogde duurzaamheid. Een hoger vochtgehalte in
het granulaat op het moment van toevoegen van het cement en de superplastificeerder
zorgt dus voor een snellere inwerking van de superplastificeerder. Dit is meteen ook de
reden waarom het voordeliger is de hulpstof op de werf toe te voegen wanneer meer dan
een uur gemengd wordt.
Vastgesteld werd dat in praktijk enkele factoren goed in de hand moeten gehouden
worden om recyclagebeton van goede kwaliteit te garanderen. Deze factoren zijn
voornamelijk de absorptie en het vochtgehalte van de granulaten.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 4

Abstract
The use of admixtures in recycled concrete
Until today recycled concrete rubble is mainly used as sub-base and foundation in road
construction. To increase sale, the search for high-quality applications of concrete rubble
is necessary. The ValRecon 20 project concluded that it is possible to replace 100% of
the coarse fraction limestone by concrete rubble and achieve the strength category
20/25. Building on, the objective of this dissertation is to examine the influences of an
admixture (superplasticizer) on recycled concrete, focused on the workability. In this
dissertation, a plasticizer based on polycarboxylates was used. The dissertation is a
parametric study which focuses on the addition time of superplasticizer and the premoistening
period of the concrete rubble. These parameters were chosen because the
concrete debris has a different structure than natural granulates. Their different origins,
the other structure and a higher absorption factor were influencing the functionality of
the superplasticizer.
In this dissertation a literature study shows the different admixtures because every
admixture is a combination of different types of admixture. After this first chapter, the
literature study will more specify the superplasticizer. It describes the factors that may
affect the functionality of the superplasiticizers such as the absorption of the granulates
and the aluminates during the hydration process.
In the laboratory study, slump tests were conducted to draw workability curves. With
these tests the addition time of superplasticizer was varied and the time that the
granulates had to pre-moisten was changed. Beside the slump tests pressure tests were
also conducted and the different degrees of density were determined. The study shows
that the absorption of concrete rubble aggregates and the addition time of
superplasticizer have a great influence on the functionality of the superplasticizer. This
will have an influence on the workability. The activation of the superplasticizer happens
in an earlier stage with saturated granulates while with less pre-moistened granulates a
delayed operation of the superplasticizer was determined. A larger amount of premoistening
of the concrete rubble also ensures an increase of the compressive strength
and durability. At the time of the addition of the cement and the superplasticizer, a
higher moisture amount in the granulates is responsible for a faster activation of
superplasticizer. This is also the reason why it is more advantageous to add the
superplasticizer at the site when the concrete is mixed more than one hour.
In practice to ensure a good quality of the recycled concrete some factors have to be
monitored well. These factors are mainly the absorption of the recycled granulates and
the moisture content of these granulates.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 5

Inhoudsopgave
Woord vooraf .......................................................................................................................................... 3
Abstract ................................................................................................................................................... 4
Abstract ................................................................................................................................................... 5
Figurenlijst ............................................................................................................................................. 10
Tabellenlijst ........................................................................................................................................... 12
Woordenlijst .......................................................................................................................................... 13
1 Algemene inleiding ........................................................................................................................ 14
Situering ............................................................................................................................................ 14
Doelstelling ........................................................................................................................................ 14
Methodologie .................................................................................................................................... 15
2 Algemeenheden soorten hulpstoffen ........................................................................................... 16
2.1 Luchtbelvormer ..................................................................................................................... 16
2.2 Waterdichtingsmiddel in de massa ....................................................................................... 20
2.3 Bindings- en verhardingsvertrager ........................................................................................ 22
2.4 Bindings- en verhardingsversneller ....................................................................................... 24
2.5 Watervasthoudende hulpstof ............................................................................................... 26
2.6 Plastificeerder – waterreduceerder ...................................................................................... 28
3 Superplastificeerder – sterk waterreduceerder ............................................................................ 31
3.1 Algemene informatie ............................................................................................................. 31
3.2 Definitie ................................................................................................................................. 32
3.3 Soorten superplastificeerders ............................................................................................... 32
3.3.1 Lignosulfonaten (LS) ...................................................................................................... 32
3.3.2 Poly-naftaleensulfonaten (PNS) en poly-melaminesulfonaten (PMS) .......................... 34
3.3.3 Polycarboxylaat polymeren (PCP) ................................................................................. 35
3.4 Vergelijking tussen soorten ................................................................................................... 38
3.4.1 Kostprijs ......................................................................................................................... 38
3.4.2 Bindingsvertraging ......................................................................................................... 38
3.4.3 Adsorptiehoeveelheid en dikte van de geadsorbeerde laag ......................................... 38
3.5 Interactie tussen superplastificeerder en cement ................................................................ 40
3.5.1 Het cementhydratatieproces ........................................................................................ 40
3.5.2 Interactie van superplastificeerder in het cement hydratatieproces ........................... 41
3.6 Invloed wijzigen van parameters .......................................................................................... 44
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 6

3.6.1 Invloed van het toevoegingstijdstip op de verwerkbaarheid bij verschillende
hulpstofdoseringen ....................................................................................................................... 44
3.6.2 Invloed van het toevoegingstijdstip op het adsorptiegedrag van cement ................... 45
3.7 Certificering van hulpstoffen ................................................................................................. 47
4 Granulaat ....................................................................................................................................... 48
4.1 Algemeenheden puinrecyclage ............................................................................................. 48
4.1.1 Wat is bouw- en sloopafval ........................................................................................... 48
4.1.2 Economisch aspect van recyclage ................................................................................. 48
4.1.3 Toepassingsmogelijkheden voor recyclagegranulaten ................................................. 49
4.2 Soorten recyclagegranulaten ................................................................................................ 50
4.2.1 Gebroken betonpuin ..................................................................................................... 50
4.2.2 Gebroken metselwerkpuin ............................................................................................ 50
4.2.3 Gebroken mengpuin ...................................................................................................... 51
4.2.4 Gebroken mengpuin ...................................................................................................... 51
4.2.5 Zeefzand ........................................................................................................................ 51
4.3 Eigenschappen van natuurlijke en gerecycleerde granulaten .............................................. 52
4.3.1 Europese normen voor granulaten ............................................................................... 52
4.3.2 Eigenschappen typisch voor puingranulaten ................................................................ 55
4.4 Wetgeving omtrent recyclage van bouw- en sloopafval ....................................................... 61
4.4.1 Het afvalstoffendecreet................................................................................................. 61
4.4.2 Het materialendecreet .................................................................................................. 61
4.4.3 Van Vlarea naar Vlarema ............................................................................................... 62
4.5 Certificatie van beton- en puingranulaten ............................................................................ 63
4.5.1 CE-markering ................................................................................................................. 63
4.5.2 Het BENOR-merk ........................................................................................................... 63
4.5.3 CERTIPRO ....................................................................................................................... 63
4.5.4 COPRO ........................................................................................................................... 63
5 Aanpak proefreeks ........................................................................................................................ 65
5.1 Algemeen ............................................................................................................................... 65
5.2 Proefreeks : verwerkbaarheidscurven .................................................................................. 65
6 Beschrijving van de proeven ......................................................................................................... 68
6.1 Granulaatproeven ................................................................................................................. 68
6.1.1 Korrelverdelingsdiagram granulaten ............................................................................. 68
6.1.2 Bepaling van de dichtheid van de deeltjes en wateropname ....................................... 69
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 7

6.1.3 Vochtgehaltebepaling ................................................................................................... 70
6.2 Proeven op vers beton .......................................................................................................... 71
6.3 Proeven op verhard beton .................................................................................................... 72
7 Ontwerp betonmengsel ................................................................................................................ 73
7.1 Eisen betonsamenstelling...................................................................................................... 73
7.1.1 blootstellings- en milieuklasse ...................................................................................... 73
7.1.2 Sterkte- en duurzaamheidseisen ................................................................................... 73
7.2 Opbouw van het inerte skelet ............................................................................................... 74
7.3 Berekening korrelkrommen .................................................................................................. 75
7.4 Opbouw van de cementmatrix .............................................................................................. 77
7.4.1 Verantwoording cementkeuze ...................................................................................... 77
7.4.2 Verantwoording W/C-factor .......................................................................................... 77
7.4.3 Praktische keuze ............................................................................................................ 78
7.4.4 Keuze hulpstof ............................................................................................................... 78
8 Resultaten mengselontwerp ......................................................................................................... 79
8.1 Resultaten granulaatproeven ................................................................................................ 79
8.1.1 Resultaten korrelverdelingsdiagram granulaten ........................................................... 79
8.1.2 Resultaten bepaling van de dichtheid van de deeltjes en wateropname ..................... 82
8.2 Opbouw inert skelet .............................................................................................................. 84
8.2.1 Opbouw recyclagebeton: betonrecept 1 ...................................................................... 84
8.2.2 Opbouw recyclagebeton met extra fijnen: betonrecept 2............................................ 86
8.2.3 Opbouw kalksteenbeton: betonrecept 3 ...................................................................... 88
8.3 Definitief mengsel opbouw ................................................................................................... 90
8.3.1 Opbouw betonrecept 1 ................................................................................................. 90
8.3.2 Opbouw betonrecept 2 ................................................................................................. 90
8.3.3 Opbouw betonrecept 3 ................................................................................................. 91
8.3.4 Vergelijking waterabsorptie .......................................................................................... 91
8.3.5 Besluit ............................................................................................................................ 91
9 Algemene resultaten ..................................................................................................................... 92
9.1 Variatie hulpstofpercentage .................................................................................................. 92
9.1.1 Resultaten...................................................................................................................... 92
9.1.2 Besluit ............................................................................................................................ 95
9.2 Variatie voorbevochtiging ..................................................................................................... 97
9.2.1 Resultaten...................................................................................................................... 97
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 8

9.2.2 Besluit ............................................................................................................................ 99
9.3 Vergelijking tussen beton met recyclage- en kalksteengranulaten .................................... 102
9.3.1 Resultaten.................................................................................................................... 102
9.3.2 Besluit .......................................................................................................................... 102
9.4 Aanpassing hoeveelheid fijnen ............................................................................................ 103
9.4.1 Resultaten.................................................................................................................... 103
9.4.2 Besluit .......................................................................................................................... 104
9.5 Variatie toevoegingstijdstip................................................................................................. 105
9.5.1 Resultaten.................................................................................................................... 105
9.5.2 Besluit .......................................................................................................................... 106
9.5.3 Resultaten: simulatie toevoegingstijdstip 30 en 60 minuten...................................... 107
9.5.4 Besluiten ...................................................................................................................... 108
9.6 Variatie mengenergie .......................................................................................................... 109
9.6.1 Resultaten.................................................................................................................... 109
9.6.2 Besluit .......................................................................................................................... 110
10 Algemeen besluit ..................................................................................................................... 111
Bijlage .................................................................................................................................................. 114
Literatuurlijst ....................................................................................................................................... 115
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 9

Figurenlijst
Figuur 1: Oriëntatie luchtbelvormer in het grensvlak (Belgische Betongroepering, 2009) .................. 16
Figuur 2: Luchtbellen als expansievaten (Belgische Betongroepering, 2009)....................................... 17
Figuur 3: Werking van plastificeerders .................................................................................................. 28
Figuur 4: Vlokvorming door tegengestelde ladingen aan cementkorreloppervlak (CAE Nederland,
2007)...................................................................................................................................................... 31
Figuur 5 : Werking van een oppervlakteactieve molecule (Belgische Betongroepering, 2009) ........... 33
Figuur 6: Chemische structuur van een superplastificeerder op basis van polycarboxylaat (Laboratoire
de technologie des poudres) ................................................................................................................. 35
Figuur 7: Vinylmonomeer (Weerdt & Reynders, 2006)......................................................................... 35
Figuur 8: Vorming van luchtbellen in het beton door de carboxylgroepen (Cools & Labaere, 2010) .. 36
Figuur 9: Werking van een SPL van de vierde generatie (Cools & Labaere, 2010) ............................... 36
Figuur 10: Adsorptie isothermen van drie verschillende PCP’s en twee LS’s. De adsorptie isothermen
worden benaderd met een lineaire en een hyperbolische functie. (Laboratoire de technologie des
poudres) ................................................................................................................................................ 39
Figuur 11: Warmteontwikkeling bij hydratatiereactie (Belgische Betongroepering, 2009) ................. 40
Figuur 12: Werking van de SPL. (a) absorptie op het grensvlak cement-water. (b) elektrostatische
afstoting tussen twee naburige cementdeeltjes (Jolicoeur & Simard, 1998) ....................................... 42
Figuur 13: Sterische plaatsinname (Jolicoeur & Simard, 1998)............................................................. 43
Figuur 14: (e) Complexvorming van ionische delen. (f) structureel wijzigingen in morfologie van de
hydraatdeeltjes door de aanwezigheid van organische moleculen (Jolicoeur & Simard, 1998) .......... 43
Figuur 15: Effect van het variabele toevoegingstijdstip bij verschillende doseringen op de slump
(Kung-Chung, Jih-Jen, Sheng-Da, & Yuan-Cheng, 1999) ........................................................................ 44
Figuur 16: Effect van het toevoegingtijdstip op de adsorptie van SNF ([SNF]i = 50ppm) (Kung-Chung,
Jih-Jen, Sheng-Da, & Yuan-Cheng, 1999) .............................................................................................. 45
Figuur 17: Effect van het toevoegingstijdstip op de adsorptie van SNF ([SNF]i = 200ppm) (Kung-Chung,
Jih-Jen, Sheng-Da, & Yuan-Cheng, 1999) .............................................................................................. 46
Figuur 18: Certificatie-instelling (CRIC-OCCN, 2008) ............................................................................. 47
Figuur 19: Toepassing recyclagemateriaal (BIM, 2010) ........................................................................ 50
Figuur 20: Gebroken betonpuin (BIM, 2010) ........................................................................................ 50
Figuur 21: Gebroken metselwerkpuin (BIM, 2010) ............................................................................... 50
Figuur 22: Gebroken mengpuin (BIM, 2010) ......................................................................................... 51
Figuur 23: Gebroken asfaltpuin (BIM, 2010) ......................................................................................... 51
Figuur 24: Zeefzand (grondwerken detrez) ........................................................................................... 51
Figuur 25: Hydratatiegraad i.f.v. de tijd bij verschillende W/C-factor (Bonte & Van Laethem, 2007) . 60
Figuur 26: Ultieme hydratiegraad in functie van de W/C-factor (Bonte & Van Laethem, 2007) .......... 60
Figuur 27: Slump test(inter beton) ........................................................................................................ 71
Figuur 28: Drukbank (Verstraete S.) ...................................................................................................... 72
Figuur 29: Gemiddelde zeefkrommes ................................................................................................... 79
Figuur 30: Gemiddelde zeefkromme zand 0/4 + waarschijnlijkheidsinterval ....................................... 80
Figuur 31: Gemiddelde zeefkromme betonpuingranulaat + waarschijnlijkheidsinterval ..................... 81
Figuur 32: Waterabsorptiegedrag granulaten ....................................................................................... 82
Figuur 33: Volumieke massa granulaten ............................................................................................... 82
Figuur 34: Betonrecept 1: zeefkrommes betonmengsel en ideale betonsamenstelling ...................... 84
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 10

Figuur 35: Vergelijking korrelsamenstelling ideaal mengsel en samenstelling mengsel 1 ................... 85
Figuur 36: Betonrecept 2: zeefkrommes betonmengsel en ideale betonsamenstelling ...................... 86
Figuur 37: Vergelijking korrelsamenstelling ideaal mengsel en samenstelling mengsel 2 ................... 87
Figuur 38: Betonrecept 3: zeefkrommes betonmengsel en ideale betonsamenstelling ...................... 88
Figuur 39: Vergelijking korrelsamenstelling ideaal mengsel en samenstelling mengsel 3 ................... 89
Figuur 40: Verwerkbaarheidscurven variatie in hulpstofpercentage ................................................... 93
Figuur 41: Gemiddelde druksterkte in functie van het percentage hulpstof ........................................ 94
Figuur 42: Segregatie ............................................................................................................................. 95
Figuur 43: Verwerkbaarheidscurven variatie van voorbevochtiging .................................................... 98
Figuur 44: Druksterkte bij variatie van voorbevochtiging ..................................................................... 99
Figuur 45: Vergelijking verwerkbaarheid tussen recyclagebeton en kalksteenbeton ........................ 102
Figuur 46: Verwerkbaarheidscurven variatie in hoeveelheid fijnen ................................................... 103
Figuur 47: RG/GM/15min./0min. na 40 minuten mengen (Anseele T.) ............................................. 104
Figuur 48: RG/GM/30sec./0min/extra fijnen na 40 minuten mengen (Verstraete S.) ....................... 104
Figuur 49: Verwerkbaarheidscurven variatie in toevoegingstijdstip .................................................. 105
Figuur 50: Verwerkbaarheidscurve in functie van hoeveelheid hulpstof ........................................... 107
Figuur 51: Grote menger (Verstraete S.) ............................................................................................. 109
Figuur 52: Kleine menger (Anseele T.) ................................................................................................ 109
Figuur 53: Verwerkbaarheidscurven variatie in mengenergie ............................................................ 109
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 11

Tabellenlijst
Tabel 1: Kostenvergelijking superplastificeerders (Cement - Superplasticizer Compatibility, 2003) ... 38
Tabel 2: Vrijgekomen energie bij hydratatie portlandcement (Jolicoeur & Simard, 1998) .................. 41
Tabel 3: Toepassing recyclagegranulaat (BIM, 2010) ............................................................................ 49
Tabel 4: Overzicht van de nieuwe, geharmoniseerde normen voor granulaten (Devriendt, 2010) ..... 52
Tabel 5: Overzicht normen m.b.t. de proefmethoden voor granulaten (Devriendt, 2010) .................. 54
Tabel 6: Lijst indeling materialen in categorieën (Devriendt, 2010) ..................................................... 56
Tabel 7: Categorieën voor maximum waarden voor de micro-Deval coëfficiënt (COPRO, 2003) ........ 58
Tabel 8: Referentietabel MDE-waarde en LA-waarde (Gullentops & Elsen) .......................................... 58
Tabel 9: Categorieën voor maximum waarden voor Los Angeles (COPRO, 2003) ................................ 59
Tabel 10: Maximale zeeflading .............................................................................................................. 68
Tabel 11: Verwerkbaarheidsklassen ...................................................................................................... 71
Tabel 12: Blootstellingsklassen (InterBeton) ......................................................................................... 74
Tabel 13: A Coëfficiënten afhankelijk van de korrelvorm (Belgische BetonGroepering, 2009) ............ 75
Tabel 14: Foutenanalyse op zevingen ................................................................................................... 80
Tabel 15: Receptuur betonmengsel 1 ................................................................................................... 90
Tabel 16: Receptuur betonmengsel 2 ................................................................................................... 90
Tabel 17: Receptuur betonmengsel 1 ................................................................................................... 91
Tabel 18: Waterabsorptie percentages ................................................................................................. 91
Tabel 19: Waterabsorptie betonrecept 3 .............................................................................................. 91
Tabel 20: Vochtgehalte bij aanvang proeven variatie in hulpstofpercentage ...................................... 92
Tabel 21: Vochtgehalte bij aanvang proeven variatie van voorbevochtiging ....................................... 97
Tabel 22: Vochtgehalte bij aanvang proeven variatie in fijnen ........................................................... 103
Tabel 23: Vochtgehalte bij aanvang proeven variatie in toevoegingstijdstip ..................................... 105
Tabel 24: Vochtgehalte bij aanvang proeven variatie in mengenergie ............................................... 109
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 12

Woordenlijst
Absorptie Proces waarbij de lege ruimte binnen een stof wordt opgevuld
met een andere stof. Zichtbaar voor het oog.
Adsorptie Proces waarbij een stof zich hecht op moleculair niveau aan
een andere stof. Niet zichtbaar voor het oog.
Affiniteit: Chemie geneigdheid van een element om verbindingen met
een ander element aan te gaan.
Afstandsfactor: De grootste gemiddelde afstand tussen een punt in dematrix
en de naastgelegen luchtbel. (online encyclopedie, 2011)
Atomic force microscopy: Dit is een scanningmethode die gebruik maakt van een zeer
hoge resolutie.
Caciumgluconaten: Calciumgluconaat is het calciumzout van gluconzuur en heeft
een bindingsvertragende werking.
Complexvorming: Proces waarbij meerdere, mogelijk geladen moleculen,
samen een nieuw grotere verbinding vormen (complex).
Colloïdaal beton: Colloïdaal beton is een betonspecie gebruikt voor
toepassingen in de waterbouw. Door middel van
retentiemiddelen kan de samenhang verbeterd worden.
Effectieve W/C-factor: De effectieve W/C-factor is de verhouding tussen het vrije
water in het beton en het cementgehalte. Deze factor houdt
geen rekening met het water dat geadsorbeerd is door de
granulaten.
Macromolecule: Een zeer grote en samengestelde molecule.
Nucleatie: Een overgang van de ene fase naar een andere stabielere
fase waarbij nieuwe groeikernen worden gevormd.
Stearaten: Stearaat is een oxoanion, het anion is de geconjugeerde base
van stearinezuur.
Tixotroop: Een stof waarvan de viscositeit afneemt bij een toenemende
schuifspanning. T(h)ixotropie is een verschijnsel waarbij
bepaalde mengsels bij energietoevoeging van een
geltoestand naar een vloeibare toestand. Wanneer het
mengsel in rust wordt gelaten gaat het weer over naar een
geltoestand.
Totale W/C-factor: De totale W/C-factor is de verhouding van al het water dat in
het beton aanwezig is ten opzicht van het cementgehalte.
Ultrafiltratie: Een filtratiemethode die vergelijkbaar is met microfiltratie.
De deeltjes die verwijderd worden zijn echter kleiner
(moleculair gewicht lager dan 1000 g/mol) dan bij
microfiltratie en ionen worden nauwelijks tegengehouden.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 13

1 Algemene inleiding
Situering
In de bouw wordt een toenemend aanbod aan bouw- en slooppuin geproduceerd. In
combinatie met een onvoldoende afzet in duurzame oplossingen zorgt dit voor een
prangend probleem. Een oplossing hiervoor is het zoeken naar hoogwaardigere
toepassingen voor betonpuin. Het is bewezen in het project ValReCon20 dat betonpuin de
volledige grove fractie aan granulaat kan vervangen voor de realisatie van bepaalde
sterkteklasse C20/25. Betonpuin kan gebruikt worden in hoogwaardigere toepassingen
dan de bestaande toepassingen zoals wegfunderingen. Hierop voortbouwend is het
interessant om inzicht te verwerven hoe hulpstoffen een invloed kunnen hebben in
recyclagebeton.
Betonpuingranulaten zijn door hun herkomst hoekig en hebben een ruwer oppervlak dan
gebroken kalksteengranulaten. Deze structuur van de puingranulaten kunnen de
verwerkbaarheid beïnvloeden. Puingranulaten slorpen, door hun grote absorptiegraad,
veel meer water op dan kalksteengranulaten. Om de verwerkbaarheid te verbeteren kan
meer water aan het mengsel toegevoegd worden, maar dit beïnvloedt de druksterkte
negatief door een hogere W/C-factor. Dit probleem kan opgelost worden door gebruik te
maken van waterreducerende middelen. Door de grote absorptiegraad van betonpuin
kunnen hulpstoffen mogelijk net als het water geabsorbeerd worden waardoor de
hulpstoffen in hogere concentraties moeten gedoseerd worden. Een tweede probleem is
de mogelijke verontreinigingen in betonpuingranulaten. Deze verontreinigingen kunnen
een invloed hebben op de werking van een hulpstof. In deze studie wordt de invloed van
superplastificeerder onderzocht op beton bestaande uit puingranulaten.
Doelstelling
Het doel van dit eindwerk bestaat erin een duidelijk inzicht te verkrijgen in de werking
van superplastificeerder in recyclagebeton.
Om dit doel te bereiken werden de volgende onderzoeksvragen opgesteld:
- Welke soorten hulpstoffen zijn verkrijgbaar en hoe werken ze?
- Hoe werken de verschillende soorten superplastificeerders en wat zijn de
verschillen?
- Welke eigenschappen van betonpuingranulaat kunnen de werking van de
superplastificeerder beïnvloeden?
- Wat is het verschil tussen de werking van superplastificeerder in kalksteenbeton
en recyclagebeton?
De verschillende soorten hulpstoffen worden geanalyseerd omdat een bepaald type
hulpstof altijd een combinatie is van meerdere hulpstoffen om mogelijke bijwerkingen
van deze hulpstof te compenseren. Vervolgens wordt dieper ingegaan op
superplastificeerders. De keuze valt op superplastificeerder omdat de verwerkbaarheid
van recyclagebeton in dit eindwerk centraal staat. Vervolgens worden de belangrijkste
eigenschappen besproken die de werking van de superplastificeerder zouden kunnen
beïnvloeden in het praktisch onderzoek.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 14

Methodologie
De eerste drie delen van dit eindwerk bestaan uit een literatuurstudie. De literatuurstudie
wordt opgedeeld in drie delen, het eerste deel bestaat erin om een overzicht te geven
van de bestaande soorten hulpstoffen. In het tweede deel wordt dieper ingezoomd op de
soort hulpstoffen die gebruikt worden in het proefgedeelte namelijk de
superplastificeerders. Hierin wordt ondermeer een vergelijking gemaakt tussen de
verschillende types superplastificeerders en hun invloed op de hydratatiereactie. In dit
deel wordt verder informatie opgezocht over de invloed van het tijdstip van toevoegen
van de superplastificeerder op verschillende parameters. In het derde deel van de
literatuurstudie worden de granulaten die gebruikt worden in het recyclagebeton
besproken. Het verschil in eigenschappen met de natuurlijke granulaten wordt
besproken. De invloed van de recyclage granulaten op de werking van de
superplastificeerder wordt hierbij onderzocht.
Het vierde deel bestaat uit een praktisch gedeelte. Hierin wordt onderzocht wat de
invloed is van het voorbevochtigen op de werking van de superplastificeerder. Het
absorptiegedrag is namelijk het belangrijkste verschil tussen betonpuingranulaat en
kalksteengranulaat. Om het verschil in werking na te gaan van de superplastificeerder in
recyclagebeton en kalksteenbeton wordt vervolgens de werking van superplastificeerder
in kalksteenbeton nagegaan. Een tweede belangrijk verschil tussen kalksteengranulaat
en betonpuingranulaat is de aanwezigheid van ongehydrateerd cement en cementsteen.
Een hogere aanwezigheid van gips en aluminaten kan de absorptie van de
superplastificeerder beïnvloeden. Daarom wordt nagegaan of het moment van toevoegen
een invloed heeft op de werking van de superplastificeerder.
Tot slot worden conclusies getrokken over de werking van superplastificeerder en
eventuele suggesties opgegeven voor verder onderzoek. Deze worden geformuleerd in
het algemeen besluit.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 15

2 Algemeenheden soorten hulpstoffen
De meeste hulpstoffen die te verkrijgen zijn, zijn samenstellingen van verschillende types
hulpstoffen. Om een beter inzicht te krijgen in de werking van de hulpstoffen wordt een
overzicht gegeven van de belangrijkste hulpstoffen, hun toepassingen en hun eventuele
voor- en nadelen. Deze hulpstoffen worden niet gebruikt in dit onderzoek. De kennis die
hieruit volgt is nodig om de werking en bijwerkingen van superplastificeerder te
begrijpen. Op superplastificeerder wordt dieper ingegaan in hoofdstuk 3.
2.1 Luchtbelvormer
Definitie
Luchtbelvormers zijn hulpstoffen die tijdens het mengen toelaten een gecontroleerde
hoeveelheid luchtbellen met optimale afmetingen en uniforme verdeling in de
betonmassa in te brengen, waarbij deze luchtbellen na verharding behouden blijven.
(Belgische Betongroepering, 2009)
Verschillende soorten
- Zouten van houtharsen;
- Synthetische detergenten;
- Zouten die vrijkomen in de aardolie-industrie;
- Zouten (sulfonaten) van vetalcohol. (Federal Highway Administration)
Werking
Net zoals de superplastificeerders zijn luchtbelvormers oppervlakteactieve stoffen. De
moleculen bestaan uit lange ketens met een waterafstotend (hydrofoob) en een
ioniseerbaar wateraantrekkend (hydrofiel) deel. Dit laat toe dat de hulpstof in contact
kan blijven met water en heeft tot gevolg dat de moleculen zich oriënteren in het
grensvlak water-lucht. De oriëntatie gebeurt zo dat het ioniseerbaar hydrofiel deel zich in
het water en het hydrofoob deel zich in de lucht bevindt. Dit is vast te stellen op Figuur
1. Door de aanhechting van de hulpstof wordt de oppervlaktespanning van het water
verminderd en worden de luchtbellen die zich in het mengsel bevinden, gestabiliseerd bij
het mengen.
Figuur 1: Oriëntatie luchtbelvormer in het grensvlak (Belgische Betongroepering, 2009)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 16

De hoofdredenen voor luchtbelstabilisatie zijn:
- Het samensmelten van luchtbellen wordt verhinderd door onderlinge
elektrostatische afstoting. De luchtbellen zijn immers negatief geladen aan hun
oppervlak.
- De vermindering van de oppervlaktespanning van de luchtbellen zorgt ervoor dat
de krachten die inwerken op de luchtbellen verminderen. De luchtbellen zullen als
gevolg hiervan minder snel breken en samensmelten tot een grotere luchtbel.
Figuur 2 illustreert het feit dat de luchtbellen die gevormd worden, dienen als
expansieplaatsen voor het water bij ijsvorming. De druk die ontstaat door de ijsvorming,
neemt bijgevolg af door de aanwezige luchtbellen. (Belgische Betongroepering, 2009)
Toepassingsgebied
Figuur 2: Luchtbellen als expansievaten (Belgische Betongroepering, 2009)
Deze groep hulpstoffen wordt voornamelijk in de wegenbouw gebruikt en zorgt ervoor
dat het beton een grotere weerstand heeft tegen de vorst-dooicyclus en het inwerken
van dooizouten. Luchtbelvormers worden ook gebruikt in combinatie met andere
hulpstoffen zoals plastificeerder. (Belgische Betongroepering, 2009)
Prestatie volgens de norm (NBN EN 934-2, 2001)
Volgens NBN EN 934-2:2001 (Hulpstoffen voor beton, mortel en injectiemortel-Deel 2:
Hulpstoffen voor beton - Definities, eisen, conformiteit, markering en etikettering, 2001)
moet het luchtgehalte in het beton dat luchtbelvormer bevat tussen de vier en zes
volumepercent liggen. De druksterkte van het beton met ingebrachte lucht moet na 28
dagen minstens 75% van de druksterkte van het referentiebeton bedragen. De
afstandsfactor, bepaald op verhard beton, moet kleiner zijn dan 0,200 mm. (NBN EN
934-2, 2001)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 17

Invloedsfactoren
De parameters die de werking luchtbelvormers beïnvloeden en hieronder besproken
worden zijn:
- Het type cement;
- De aanwezigheid van vliegassen;
- Eventuele toevoeging van een ander type hulpstof;
- De grote van de W/C-factor;
- De granulometrie van het betonmengsel;
- De wijze van mengen en plaatsen van het beton;
- Temperatuur.
De werking van een luchtbelvormer wordt door veel factoren beïnvloed. Een eerste
belangrijke factor is het type cement, de aard en de dosering. Om eenzelfde luchtgehalte
te bekomen moet des te meer hulpstof toegevoegd worden naarmate:
- De cementdosering hoger is;
- Het cement minder sulfaat en minder alkaliën bevat;
- Het cement meer vliegas en fillers bevat;
- Het cement fijner is (het zijn de grootste cementkorrels die de grootste
hoeveelheid lucht inbrengen).
Een tweede invloedsfactor is de aanwezigheid van vliegas. Vliegassen met hoge
koolstofgehalten verminderen de doeltreffendheid van de luchtbelvormers ten gevolge
van de absorptie van de hulpstof door de koolstof.
De toevoeging van een ander type hulpstof zorgt ervoor dat het luchtgehalte dat
oorspronkelijk zou bekomen worden, door toevoeging van een luchtbelvormer, wijzigt.
Bijvoorbeeld, door toevoegen van een plastificeerder in combinatie van een
luchtbelvormer zal de luchtbelvormer veel doeltreffender worden. De dosering zal lager
mogen liggen.
Bij het toevoegen van luchtbelvormers is niet enkel het luchtgehalte maar ook de
luchtbelverdeling van belang. Deze twee parameters worden beïnvloed door de W/C-
factor. Hoe hoger de W/C-factor is, hoe groter de beldiameters zijn. Vanzelfsprekend is
de verwerkbaarheid groter bij een grotere W/C-factor, wat zorgt voor een groter
luchtgehalte. Boven een slumpwaarde van 150 mm leidt een verhoging van de
verwerkbaarheid echter tot een groter verlies aan lucht tijdens het transport en de
plaatsing van het beton.
De granulometrie van het beton heeft ook een invloed. Vastgesteld werd dat korrels
begrepen tussen de 150 µm en de 600 µm het meest actief waren op gebied van
luchtbelinbrenging. Als het zandgehalte toeneemt, dan stijgt de hoeveelheid lucht die in
het beton gebracht wordt.
Een andere invloed op luchtbelvorming is de menging en plaatsing van het beton. Eerst
en vooral moet een minimale mengtijd geëerbiedigd worden om een goede verdeling van
de luchtbellen te verkrijgen. Daarbij komt dat de parameters als mengwijze,
mengenergie, mengtijd, type betonmenger en het volume beton een belangrijke invloed
hebben. Het trillen van het beton zorgt ervoor dat grote luchtbellen uitgestoten worden
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 18

en de dichtheid toeneemt. Door trillen wordt het luchtgehalte bijgevolg gereduceerd. De
verliezen aan luchtbellen zijn des te groter naarmate:
- De toegevoegde energie hoger is;
- De triltijd langer is;
- Het mengsel beter verwerkbaar is.
Tenslotte is de temperatuur nog een belangrijke parameter. Hoe hoger de temperatuur
van de betonspecie is, hoe lager het gehalte aan ingesloten lucht zal zijn. De
luchtverliezen waarmee de temperatuurstijging gepaard gaat, is des te belangrijker
naarmate de verwerkbaarheid van het beton groter is. (Belgische Betongroepering,
2009)
Voordelen
- Weerstand tegen vorst-dooicyclus neemt toe;
- Verbeterde weerstand tegen dooizout;
- Waterabsorptie neemt af doordat de capillariteit vermindert;
- Verbeterde plasticiteit en verwerkbaarheid beton, de luchtbellen werken immers
als smeermiddel;
- Verminderde permeabiliteit met als gevolg een verhoogde waterdichtheid;
- Vermindering van segregatie doordat de homogeniteit van het beton stijgt.
(BASF, 2008 )
Nadelen
- De mechanische sterkte neemt af wanneer het luchtgehalte toeneemt.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 19

2.2 Waterdichtingsmiddel in de massa
Definitie
De waterdichtingsmiddelen in de massa zijn producten die in staat zijn het aantal
capillairen en diverse holten en/of hun afmeting te verminderen en de poriën en
capillairen van het materiaal te dichten. (Belgische Betongroepering, 2009)
Waterdichtingsmiddelen verminderen de capillaire absorptie van het beton. Dit laat toe
een vrij goede waterdichtheid te verzekeren voor betonnen constructies onderhevig aan
waterdruk. (Garel & Legrand, 2008)
Verschillende soorten
- Stearaten zijn zouten van vetzuren. Ze zijn afkomstig van de geconjugeerde base
van stearinezuur. Deze zouten kunnen ondermeer calcium, aluminium en butyl
bevatten;
- Producten die het capillair netwerk wijzigen zoals superplastificeerders, kunnen
gezien worden als waterdichtingsmiddelen. (Belgische Betongroepering, 2009)
Werking
De eerste soort waterdichtingsmiddelen, de stearaten, reageren met de vrije kalk en
geven aanleiding tot fijne kristallen die de binnenzijde van de poriën en de capillairen
bekleden. De aanwezigheid van deze kristallen in de capillairen veroorzaakt belangrijke
ladingsverliezen die de voortschrijding van het water blokkeren. Sommige van deze
producten hebben eveneens een luchtbelvormende werking. Superplastificeerders
hebben een waterdichtende nevenwerking. Bij gebruik van superplastificeerder wordt de
W/C-factor gereduceerd, dit zorgt voor minder vrij water wat leidt tot minder poriën in
het beton. (Belgische Betongroepering, 2009)
Toepassingsgebied
Waterdichtingsmiddelen worden gebruikt voor bijvoorbeeld funderingen, sterfputten en
vergaarbakken. Verder worden ze gebruikt om beton te verkrijgen dat weerstand biedt
aan seleniumhoudend water, zeewater, industriewater of zuiver water. Deze soort
hulpstof wordt veel gebruikt in waterdichte mortel. (BTC, 2008)
Prestatie volgens de norm (NBN EN 934-2, 2001)
Ten opzichte van het referentiebeton moet de vermindering van de wateropslorping door
capillariteit minstens 50% zijn na 7 dagen en 60% na 90 dagen. De druksterkte op 28
dagen moet minstens 85% bedragen van de sterkte van het referentiebeton. Het verschil
in luchtgehalte tussen de betonspecie met of zonder hulpstof mag niet groter zijn dan
2% uitgedrukt in absolute waarde. (NBN EN 934-2, 2001)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 20

Invloedsfactoren
De parameters die de werking van waterdichtingsmiddelen beïnvloeden en hieronder
besproken worden zijn:
- De grootte van de poriën;
- Aanwezigheid van waterreducerende middelen;
- De W/C-factor;
- Tijdsperiode waarover het beton beschermd wordt tegen uitdroging.
De poriën in het beton mogen niet al te groot zijn. De waterdichtingsmiddelen in de
massa zijn slechts effectief wanneer de poriën voldoende klein zijn. Dat is meteen de
reden waarom waterdichtingsmiddelen slecht beton met gebrekkige samenstelling niet
waterdicht kunnen maken.
Een andere belangrijke invloed op de waterdichtingsmiddelen is de aanwezigheid van een
waterreduceerder en het gebruik van een goede W/C-factor. Deze W/C-factor is best
kleiner dan 0,50. Bij een te grote W/C-factor worden de luchtbellen immers te groot en
kunnen ze niet meer dichtgemaakt worden.
De laatste belangrijke invloedfactor is de bescherming van het beton tegen uitdroging.
Hoe langer het beton beschermd werd tegen uitdroging, hoe doeltreffender het
waterdichtingsmiddel is. Het langdurig vochtig bewaren van het beton werkt de
hydratatie van het cement in de hand en de gelontwikkeling die een deel van de
capillairen afsluit. (Belgische Betongroepering, 2009)
Voordelen
- Bij temperaturen lager dan 15°C wordt de verwerkbaarheid verbeterd en de
waterafscheiding verminderd;
- Door de vermindering van de opgeslorpte hoeveelheid water wordt de weerstand
tegen de vorst-dooicylcus verbeterd. (Belgische Betongroepering, 2009)
Nadelen
- Waterdichtingsmiddelen werken meestal bindingsvertragend;
- Bij hulpstoffen die luchtbelvorming tot gevolg hebben, daalt de mechanische
sterkte van het beton. Dit nadeel kan weggewerkt worden door de hulpstof te
combineren met een waterreduceerder. (Belgische Betongroepering, 2009)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 21

2.3 Bindings- en verhardingsvertrager
Definitie
Een bindingsvertrager is een hulpstof die het begin van de binding en het begin van de
verharding van het beton uitstelt. (Belgische Betongroepering, 2009)
Verschillende soorten
Producten die als vertragers aangewend kunnen worden:
- Lignosulfonaten;
- Hydroxycarbozuren en de afgeleide zouten ervan;
- Natrium- en calciumgluconaten;
- Koolstofhydraten zoals glucose, zetmeel, cellulose en sacharose;
- Fosfaten (natriumzuurfosfaat en natriumfosfaat). (Ritzen, 2004)
Werking
Bindingsvertragers hebben een zeer complexe werking, die tot op heden niet met
zekerheid werd vastgelegd. De werking van een bindingsvertrager kan globaal
omschreven worden als het aanmaken van een geadsorbeerde laag aan het oppervlak
van de meest actieve cementdeeltjes. Hierdoor wordt het contact tussen het water en
het cement verbroken. Bijgevolg zal de hydratatiewarmte zich trager ontwikkelen zodat
de temperatuurspiek lager wordt en het hydratatieproces vertraagd wordt. Een
bindingsvertrager vermindert de aanvangssterkte met 20% na 7 dagen. Nadien wordt de
sterkte geleidelijk normaal. (Ritzen, 2004)
De bindingsvertragers kunnen op de volgende manieren inwerken:
- In de waterige fase door de oplosbaarheid en de oplossingssnelheid van sommige
watervrije bestanddelen van het cement te verminderen;
- Door neer te slaan rond de cementkorrels (of door met de kalk een neerslag te
vormen die bepaalde delen van de watervrije korrels omhullen), waarbij een soort
sluier gevormd wordt;
- Tegelijk als afremmer van de oplosbaarheid en als dichtingsproduct.
Sommige hulpstoffen werken vooral op het C3A, andere dan meer op het C3S. Zo wordt
de binding en/of de verharding vertraagd. Wanneer de hulpstof opgebruikt is, kan de
hydratatie normaal verder gaan. (Belgische Betongroepering, 2009)
Toepassingsgebied
Vertragers worden hoofdzakelijk toegepast in zeer warme weersomstandigheden. Door
de warmte wordt het hydratatieproces immers versneld waardoor de verwerkbaarheid
van het beton niet lang genoeg gegarandeerd blijft. Een tweede toepassing van deze
hulpstoffen is in injectiebeton. Het beton kan bijvoorbeeld op grote diepte geïnjecteerd
worden. De verwerkbaarheid moet lang genoeg goed zijn om de injectie te laten
plaatsvinden. (Ritzen, 2004)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 22

Prestatie volgens de norm (NBN EN 934-2, 2001)
Na 7 dagen moet de druksterkte 80% van de druksterkte van het referentiebeton
bedragen en na 28 dagen 90%. Het verschil in luchtgehalte tussen de betonspecie met
en zonder hulpstof mag niet meer dan 2% in absolute waarde verschillen. Een laatste
voorwaarde is dat het einde van de binding niet meer dan 6 uur na het einde van de
binding van het referentiebeton mag optreden. (NBN EN 934-2, 2001; NBN EN 206-1,
2004)
Invloedsfactoren
De werking van de bindingsvertragers wordt beïnvloed door het tijdstip van toevoegen
van de hulpstof. De werking van het product verschilt wanneer het wordt toegevoegd in
het aanmaakwater of na een zekere voorafgaande menging. Wanneer de hulpstof wordt
toegevoegd bij het begin van de menging, reageert ze meer met C3A dan met gips.
Wanneer de hulpstof iets later wordt toegevoegd, heeft het gips de tijd gekregen om zich
te combineren met het C3A en fixeert de hulpstof zich vooral op de silicaten waardoor ze
de hydratatie vertraagt.
De werking van de vertrager hangt eveneens af van:
- De aard en de dosering van de hulpstof;
- De samenstelling van het cement: hoe rijker het cement aan C3A, hoe
doeltreffender de bindingsvertrager;
- Invloed van de temperatuur: bij hoge temperaturen is het vertragend effect
minder belangrijk. (Belgische Betongroepering, 2009)
Voordelen
- Verwerkbaarheid stijgt door het vertragend effect zodat injectie op grote diepte
mogelijk is;
- Mogelijkheid om beton te storten bij warm weer. (Ritzen, 2004)
Nadelen
- Mechanische sterkte op korte termijn loopt achteruit;
- Langere tijd nodig tot het ontkisten. (Ritzen, 2004)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 23

2.4 Bindings- en verhardingsversneller
Definitie
Een bindingsversneller is een hulpstof die toelaat het begin en het einde van de binding
van het cement in het beton te vervroegen. Een verhardingsversneller zorgt voor een
versnelde ontwikkeling van de beginsterkte van het beton, dit al dan niet gepaard
gaande met een wijziging van de bindingstijd. Deze stoffen verlagen amper het vriespunt
van het water en dienen zo te worden onderscheiden van de zogenaamde ‘antivries’hulpstoffen.
(Belgische Betongroepering, 2009)
Verschillende soorten
De versnellers bestaan uit twee groepen: de chloorhoudende en de niet chloorhoudende
hulpstoffen. De chloorhoudende hulpstoffen bevatten bijvoorbeeld calciumchloride,
natriumchloride of aluminiumchloride. Volgens de Belgische Betongroepering is het
calciumchloride onbetwistbaar de meest doeltreffende hulpstof. De chloorhoudende
hulpstoffen vertonen wel het nadeel rijk aan chloorionen te zijn, wat nadelig is in
gewapend beton. Chloorionen zijn in staat de wapeningen van het beton aan te tasten
door corrosie, hetgeen de aanbevelingen van de normen NBN B15-001 (Aanvulling op
NBN EN 206-1-Beton-Specificaties, eigenschappen, vervaardiging en conformiteit, 2004)
en NBN EN 206-1 (Beton-Specificaties, eigenschappen, vervaardiging en conformiteit,
2001) rechtvaardigt. Deze aanbeveling zegt dat het maximaal chloridegehalte de
grenswaarde van 0,4% niet mag overschrijden voor gewapend beton en voor
ongewapend beton niet mag oplopen tot meer dan 1%. Voorbeelden van nietchloorhoudende
hulpstoffen zijn natrium- en kaliumsulfaat, nitraten, natrium- of
calciumthiocyanaat, tri-ethanolamine… (Belgische Betongroepering, 2009)
Werking
Als chloorhoudende hulpstof is de werking van calciumchloride het meest gekend. Dit
type versneller wijzigt de hydratatiesnelheid van de mineralogische bestanddelen van de
klinker (C3A, C3S, C2S en C4AF) en verbindt zich ermee.
Calciumformiaat en het tri-ethanolamine zijn de meest courante chloorvrije hulpstoffen.
Volgens de Belgische Betongroepering versnelt calciumformiaat de hydratatie van het
C3A en de hydratatie van het C2S en vertraagt de vorming van C3S. Om de vertragende
werking van sommige hulpstoffen tegen te gaan, wordt dikwijls tri-ethanolamine
gebruikt. (Belgische Betongroepering, 2009)
Toepassingsgebied
De bindings- en verhardingsversnellers worden vooral toegepast bij betonwerken tijdens
winterweer. De versnellers zorgen voor een hydratatiewarmte van het cement waardoor
het beton buiten het vorstgevaar wordt gebracht. De waarde die als kritieke ondergrens
wordt beschouwd, is een minimum druksterkte van 5 N/mm². Wanneer de grens van 5
N/mm² bereikt is, is het beton bestand tegen vorst. Vanwege de hoge hydratatiewarmte
zijn hogere beginsterktes realiseerbaar waardoor vlugger ontkist kan worden. (Belgische
Betongroepering, 2009)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 24

Prestaties volgens de norm (NBN EN 934-2, 2001)
Volgens de norm NBN EN 934-2:2001 moet de druksterkte minstens 80% behalen van
de druksterkte van het referentiebeton en dit zowel na 28 als na 90 dagen. Het
luchtgehalte van het beton met een hulpstof mag niet meer dan 2% in absolute waarde
overschreden worden ten opzichte van het referentiebeton. Bij een temperatuur van 5°C
moet het tijdstip van het begin van de binding met minstens 40% vroeger ingezet
worden ten opzichte van de referentiemortel. (Belgische Betongroepering, 2009)
Invloedsfactoren
In de jaren zestig en zeventig werd calciumchloride gebruikt om het beton sneller te
laten uitharden. Een tiental jaren later werd systematisch betonrot opgemerkt. De
schadegevallen waren te wijten aan de chlorideionen aanwezig in het beton door het
calciumchloride. Alex Fraaij en Dessi Koleva zeggen dat het gebruik van calciumchloride
inmiddels verboden is. (Fraaij & Koleva, 2005)
Bindingsversnellers bevatten vaak chlorideionen, wat zoals eerder aangehaald desastreus
is voor de wapening in gewapend beton. BASF raadt aan om geen bindingsversneller te
gebruiken op basis van calciumchloride. (BASF, 2011)
Zelfs bij een lage dosering van calciumchloride zijn altijd ongunstige chloorionen
aanwezig in het beton. Volgens de NBN EN 206-1:2004 moet voor gewapend en
voorgespannen beton een chloorvrije hulpstof aangewend worden. (Ritzen, 2004)
Voordelen
- Door een grote hydratatiewarmte die alsmaar toeneemt, kan het beton gestort
worden bij koud weer;
- De eigenschap om de hydratatiewarmte sneller te laten vrijkomen is de
belangrijkste eigenschap van de versnellers. Door deze eigenschap kan het
gestorte beton sneller ontkist worden en het beton laten voldoen aan de minimale
5 N/mm 2 om het minste kans op vorstschade te krijgen. (Ritzen, 2004)
Nadelen
- Door een vroeger begin en einde van de binding van het beton, treedt een
verhoging van het verlies aan verwerkbaarheid in de tijd op en vermindert de
waterafscheiding; (Belgische Betongroepering, 2009)
- Andere nadelen zijn de invloeden van chloorionen, aanwezig in sommige
versnellers, op het beton. Het fenomeen van de chloorionen in het beton is eerder
vermeld.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 25

2.5 Watervasthoudende hulpstof
Definitie
Watervasthoudende hulpstoffen of retentiemiddelen verminderen de waterafscheiding
van verse mengsels en verhogen het watervasthoudende vermogen.
Verschillende soorten
De basisproducten van watervasthoudende hulpstoffen zijn:
- Fijne poeders zoals bentoniet (colloïdale klei), gemalen vliegassen, puzzolanen… ;
- Colloïdale stoffen zoals caseïne, zetmeel…;
- Polyvinylacetaten en stearaten. (Belgische Betongroepering, 2009)
Werking
De retentiemiddelen bevatten dikwijls zeer fijne deeltjes die de granulometrie van het
cement, en van het beton, aanvullen. Bij kleine doseringen laten de producten hun
mechanische en fysische werking meer voelen naarmate deze producten fijner zijn. Deze
hulpstoffen zijn meestal chemisch inert.
Retentiemiddelen verhogen de cohesie waardoor de waterafscheiding vermindert. Deze
producten zorgen ervoor dat een verbetering van de stabiliteit en de homogeniteit van de
mengsels worden bereikt. De zuivere brij, waaraan watervasthoudende hulpstoffen
worden toegevoegd, vertoont een hogere afschuivingsdrempel en de zand- en
grindkorrels hebben een lagere sedimentatiesnelheid. (Belgische Betongroepering, 2009)
Toepassingsgebied
Retentiemiddelen worden vaak aangewend in mager beton om het gebrek aan cement en
fijn zand aan te vullen. De watervasthoudende producten worden voornamelijk toegepast
in colloïdaal beton en hellingsbeton, of om uitwassen van het gestort beton tegen te gaan
in onderwatertoepassingen. (Belgische Betongroepering, 2009)
Prestaties volgens de norm (NBN EN 934-2, 2001)
De druksterkte na 28 dagen moet op zijn minst 80% van de druksterkte van het
referentiebeton bedragen en dat bij een gelijke verwerkbaarheid. De waterafscheiding
moet teruggedrongen worden tot 50% ten opzichte van het referentiebeton. Het
luchtgehalte van het beton met een hulpstof mag met niet meer dan 2% in absolute
waarde overschreden worden ten opzichte van het luchtgehalte van het referentiebeton.
(Belgische Betongroepering, 2009)
Invloedsfactoren
De fijnheid van de korrels in de retentieproducten heeft een invloed op de
doeltreffendheid van deze producten en het verminderen van de waterafscheiding. Hoe
fijner de korrels, hoe doeltreffender de retentiemiddelen zijn. Het grootste deel van de
korrels zou kleiner moeten zijn dan ongeveer 10 µm. De samenstelling van het beton is
tevens een factor waardoor de doeltreffendheid van de hulpstoffen wordt beïnvloed. Hoe
minder fijne elementen het beton bevat, hoe effectiever de werking van een
watervasthoudend product is. (Belgische Betongroepering, 2009)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 26

Voordelen
- De homogeniteit van het beton kan verbeterd worden door een waterafscheiding
tot 50% te verminderen. Zo kan een beter uitzicht bereikt worden bij het
ontkisten;
- Nuttig in de waterbouwkunde is de vermindering van wateropslorping door
capillariteit. (Belgische Betongroepering, 2009)
Nadelen
- Bij een overdosering kan de mechanische sterkte dalen door de vereiste
bijkomende waterhoeveelheid en eveneens de hydraulische krimp doen
toenemen. (Belgische Betongroepering, 2009)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 27

2.6 Plastificeerder – waterreduceerder
Definitie
Plastificeerders zijn hulpstoffen die toelaten, zonder de verwerkbaarheid te wijzigen, het
watergehalte van een gegeven betonmengeling te reduceren, of die de verwerkbaarheid
verbeteren zonder het watergehalte te veranderen of die de twee effecten samen
opleveren. (Belgische Betongroepering, 2009)
Verschillende soorten
De basisproducten zijn vooral oppervlakteactieve stoffen zoals:
- Lignosulfonaten (bijproduct van de papierpulpfabricatie);
- Harszepen;
- Zouten van gesulfoneerde koolwaterstoffen of organische sulfonaatverbindingen
(afgeleid van hout (lignine) of bijproduct van de petroleumverwerking).
De producten kunnen zouten van hydroxycarbozuren zijn, maar de meest courante
plastificeerders zijn de lignosulfonaten. (Belgische Betongroepering, 2009)
Werking
Het basisprincipe berust op een optimale hydratatie van het cement. In een betonspecie
komt het cement voor in vlokken. Door middel van ontvlokkers of fluxmiddelen kan het
cement ontvlokken zodat het oppervlak van iedere cementkorrel optimaal gehydrateerd
kan worden zoals weergegeven op Figuur 3. De cementkorrels kunnen omringd worden
door een vloeistoffilm met een sterke concentratie aan ontvlokker. (Ritzen, 2004)
De werking van de lignosulfonaten wordt in punt 3.3.1. besproken. Lignosulfonaat is een
basisproduct dat ook gebruikt kan worden als een superplastificeerder.
Figuur 3: Werking van plastificeerders
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 28

Toepassingsgebied
Plastificeerder heeft een ruim toepassingsgebied. Zo kan het gebruikt worden in allerlei
betontypes zoals stortklaar beton. In de wegenbouw en prefab worden deze hulpstoffen
vaak gebruikt voor een goede verwerkbaarheid en een hoge druksterkte. Een andere
toepassing is bij het gebruik van injectie van een specie (met plastificeerder) bij
spankabels. In sterk gewapend beton hebben de waterreducerende vloeimiddelen
eveneens hun nut. (Ritzen, 2004)
Prestatie volgens de norm (NBN EN 934-2, 2001)
De druksterkte moet na 7 en 28 dagen minstens 110% van de corresponderende
druksterkte van het referentiebeton behalen en dat bij een gelijkblijvende consistentie.
De waterreductie moet minstens 5% van het watergehalte van het referentiebeton
bedragen, bij een gelijkblijvende consistentie. Het luchtgehalte van het beton met een
hulpstof mag niet meer dan 2% in absolute waarde overschreden worden ten opzichte
van het luchtgehalte van het referentiebeton. (Belgische Betongroepering, 2009)
Invloedsfactoren
Plastificeerders kunnen als nevenwerking een bindingsvertragend effect vertonen. De
reactiviteit van de plastifceerders staat in verband met het gehalte C3A aanwezig in het
cement. Een gering gehalte C3A en/of een alkalisch karakter van het cement kan ervoor
zorgen dat de plastificeerders actiever zijn bij het in contact komen van de vloeimiddelen
met het cement. (Belgische Betongroepering, 2009)
Heel wat factoren beïnvloeden de doeltreffendheid van plastificeerders. De volgende
factoren spelen een belangrijke rol:
- De dosering;
- Het soort toegepaste product;
- De geschiktheid van het toegepaste product om geadsorbeerd te worden door het
cement;
- Het type van het cement;
- De aard van het cement;
- Het gehalte aan fijne deeltjes;
- De wijze en het ogenblik van het inbrengen van de plastificeerder in de
betonspecie.
De temperatuur speelt een belangrijke rol in de dosering van de hulpstof. Zo zal bij een
hogere temperatuur een hogere dosering aangewend worden om eenzelfde
doeltreffendheid te verkrijgen. (Belgische Betongroepering, 2009)
Voordelen
Vanwege de ontvlokking wordt de inwendige wrijving verminderd. De cementkorrels
worden gemakkelijker omringd met water door de adsorptie. Gevolgen:
- 5 – 15% minder water nodig om eenzelfde vloeibaarheid te behouden gepaard
met een stijging van de druksterkte;
- Vermindering van de krimp en kruip;
- Aanhechting aan de wapening wordt verbeterd. (Ritzen, 2004)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 29

De waterreductie bekomen door het gebruik van waterreducerende vloeimiddelen gaat
gepaard met:
- Een vermeerdering van de compactheid;
- Een vermindering van de ontmenging en de waterafscheiding;
- Een verhoging van de duurzaamheid;
- Een vermeerdering van de mechanische sterkte (druksterkte etc.). (Belgische
Betongroepering, 2009)
Nadelen
De volgende nadelen doen zich vooral voor bij een overdosering van de hulpstof:
- Mogelijke toename van het luchtgehalte
- Mogelijke toename van de bindingsvertraging (Belgische Betongroepering, 2009)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 30

3 Superplastificeerder – sterk waterreduceerder
3.1 Algemene informatie
Superplastificeerders hebben twee belangrijke invloeden op een betonmengsel. Eerst en
vooral verbeteren ze de verwerkbaarheid. Superplastificeerders zijn namelijk stoffen die
op moleculair niveau werkzaam zijn en die worden toegevoegd om voor een ontvlokking
van de cementkorrels te zorgen wanneer deze in contact komen met water. Het
oppervlak van een cementkorrel bevat vrije elektrische ladingen. Bijgevolg trekken
tegengestelde ladingen elkaar aan. Dit zorgt ervoor dat de cementkorrels grote vlokken
vormen zoals weergegeven in Figuur 4. De elektrostatische afstoting is beperkt en het
aanmaakwater raakt ingesloten. Het water draagt niet meer bij tot de plasticiteit van de
cementpasta. Gevolg is dat meer water zou moeten toegevoegd worden om de
verwerkbaarheid te verbeteren. Nadeel daarvan is dat de sterkte-eigenschappen gevoelig
dalen. De oplossing voor dit probleem komt uit het toevoegen van een
superplastificeerder die voor ontvlokking zorgt. Dit resulteert in voor een betere
bevochtiging van de cement en bijgevolg een stijgende verwerkbaarheid. (CAE
Nederland, 2007). Ontvlokking wordt gecreëerd op twee manieren:
- Het cementoppervlak uniform laden en zo elektrostatische afstoting bekomen.
Cement is hoofdzakelijk negatief geladen (C3S). Bijgevolg wordt
superplastificeerder toegevoegd die vooral reageert met positieve plaatsen (C3A)
op het cement om een volledig negatief geladen oppervlak te verkrijgen
- Superplastificeerder toevoegen die zorgt dat de cementdeeltjes niet dicht genoeg
bij elkaar kunnen komen doordat sterische verhindering plaatsvindt.
Figuur 4: Vlokvorming door tegengestelde ladingen aan cementkorreloppervlak (CAE Nederland, 2007)
Een tweede belangrijke invloed die een superplastificeerder kan hebben op een
betonmengsel, ontstaat door het achterblijven van de superplastificeerder in het
mengsel. Op deze manier verhindert de superplastificeerder het contact tussen de
cementdeeltjes onderling. Dit kan grote gevolgen hebben. Het verhinderen van contact
tussen cementdeeltjes aan de hand van PNS (polynaftaleensulfonaten)
superplastificeerder zorgt bijvoorbeeld voor een tixotrope eigenschap van het beton.
Wanneer energie wordt toegevoegd, daalt de weerstand tegen het vloeibaar worden
(viscositeit). In dezelfde condities zorgt superplastificeerder op basis van polycarboxylaat
dan weer voor een grotere weerstand tegen het vloeibaar worden door toevoeging van
energie.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 31

Superplastificeerder wordt niet enkel gebruikt om de verwerkbaarheid van traditioneel
beton te verbeteren. Recente ontwikkelingen op het gebied van superplastificeerders
hebben geleid tot een sterke verbetering van de technologie waardoor de
superplastificeerders ondermeer op grote schaal kunnen gebruikt worden in
zelfverdichtend beton. (Laboratoire de technologie des poudres)
3.2 Definitie
De superplastificeerders zijn hulpstoffen die, voor een gegeven betonmengeling, toelaten
het watergehalte sterk te verminderen zonder de verwerkbaarheid te wijzigen of die, bij
een gelijkblijvend watergehalte, tot een belangrijke verhoging van de verwerkbaarheid
leiden of nog tot beide uitwerkingen samen aanleiding geven. (Belgische
Betongroepering, 2009)
3.3 Soorten superplastificeerders
3.3.1 Lignosulfonaten (LS)
Superplastificeerders op basis van lignosulfonaten behoren tot de eerste generatie
superplastificeerders. Lignosulfonaten vertragen het verhardingsproces en behouden hun
werkzaamheid gedurende een beperkte tijd. Lignosulfonaten zijn bijproducten van de
pulpproductie. Tijdens de pulpproductie wordt lignine gescheiden van cellulose door
toevoeging van een sulfaatgroep op een bepaalde plaats in de lignine zodat
lignosulfonaat gevormd wordt. De zuiverheid van het lignosulfonaat kan verbeterd
worden door een ultrafiltratie uit te voeren. Hierdoor worden de kleinere moleculaire
fracties verwijderd.
De aanwezigheid van verschillende soorten groepen zoals de hydrofiele zwavelhoudende
groepen, fenolische hydroxylgroepen, carboxylgroepen en hydrofobe fenylpropaan
eenheden binnen dezelfde macromolecule zorgt ervoor dat lignosulfonaten unieke
eigenschappen bezitten. Het toepassingsgebied van lignosulfonaten is groot. Ze worden
meestal gebruikt in waterige oplossingen en gels die kunnen dienen als
dispersiemiddelen. Zo vinden ze hun toepassing in industriële detergenten, spaanderplaten,
lijm en dierenvoeder. Het gebruik van lignosulfonaten in superplastificeerders is
met 50% van de wereldproductie de belangrijkste toepassing.
De mogelijkheid om deze lignosulfonaten te gebruiken als superplastificeerder hangt af
van de zuiverheid van de lignosulfonaten, de molaire massa en het aantal aanwezige
groepen in de macromolecule die ladingen bevat. Hoe groter voorafgaande parameters,
hoe groter het plastificerend effect.
De hedendaagse superplastificeerder op basis van lignosulfonaten is voorbijgestreefd
door de synthetische superplastificeerders. Die worden meer gebruikt omdat ze
uitstekende eigenschappen hebben om gebruikt te worden als toevoegsel voor hoge
sterkte beton. Als de oorspronkelijke lignosulfonaten willen concurreren met de
synthetische superplastificeerders moeten ze gemodificeerd worden. (Henriksson, G. et
al, 2010)
Naast de ingewikkelde modificatie van lignosulfonaten is een eenvoudige behandeling ter
beschikking om het vertragend effect te verminderen. De gevormde
calciumlignosulfonaten zorgen voor een groter vertragend effect dan
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 32

natriumlignosulfonaten. Door de gevormde calciumlignosulfonaten te behandelen met
natriumsulfaat vindt een ionenuitwisseling plaats. Het calcium-lignosulfonaat wordt
omgezet in natriumlignosulfonaat ter vorming van gips, wat verwijderd kan worden uit
het lignosulfonaat. (Weerdt & Reynders, 2006)
Werking
Lignosulfonaten zijn oppervlakteactieve stoffen en kunnen hoofdzakelijk opgedeeld
worden in een hydrofoob en een hydrofiel gedeelte zoals weergegeven in Figuur 5. Het
hydrofoob of waterafstotend deel is onoplosbaar in water en keert zich bijgevolg zo ver
mogelijk af van het wateroppervlak. Het hydrofiel of wateraantrekkend deel dat
geïoniseerd kan worden, laat toe dat de molecule in contact kan blijven met water. Het
hydrofiel deel kan bestaan uit een carboxylaat of een sulfonaatgroep.
Figuur 5 : Werking van een oppervlakteactieve molecule (Belgische Betongroepering, 2009)
De moleculen van de plastificeerder worden geadsorbeerd aan het oppervlak van de
cementkorrels, dit wil zeggen dat de binding ontstaat aan het oppervlak van de
cementkorrel zonder dat de hulpstof geadsorbeerd wordt door het cement. (CAE
Nederland, 2007)
Het hydrofoob gedeelte is naar de cementkorrel gericht. Bijgevolg is het negatieve
geladen hydrofiel gedeelte gericht naar de waterzijde. De hulpstof wordt hoofdzakelijk
geadsorbeerd door de positief geladen deeltjes zodat het volledige cementoppervlak
negatief geladen wordt. Het gevolg is dat de cementkorrels zich onderling afstoten. De
ontvlokking treedt op en de korrels worden geïndividualiseerd. Dit vergemakkelijkt de
bevochtiging van de cementkorrels en verbetert bijgevolg de verwerkbaarheid. De nodige
hoeveelheid water, om eenzelfde verwerkbaarheid te krijgen, vermindert. Het toevoegen
van lignosulfonaten heeft een gunstige invloed op de sterkteontwikkeling van het beton.
(Belgische Betongroepering, 2009)
Gedragingen macromolecule
Lignosulfonaten worden wereldwijd gebruikt, maar toch werd lange tijd geen verklaring
gevonden voor het gedrag van de lignosulfonaten in oplossing. Volgens een model uit
1960 van Rezanowich en Goring gedragen ze zich als een sferische microgel. Goring
verbeterde dit model in 1979 en besloot dat de lignosulfonaten schijfvormige moleculen
waren. In 1991 deed Kontturi een studie over lignosulfonaten en besloot dat de
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 33

lignosulfonaten zich gedroegen als niet opgewonden spoelen. De recentste studies
suggereren dan weer dat lignosulfonaten poli-elektrolyten zijn met een lange
doorlopende ruggengraat met daarop korte vertakte zijketens. (Henriksson, G. et al,
2010)
Modificeren van lignosulfonaten
Het toevoegen of verwijderen van ladingsgroepen is een cruciale parameter om te
overwegen wanneer de macromolecule moet gemodificeerd worden. Het modificeren van
lignosulfonaten is een recente techniek waar niet alles over gekend is. In deze studie
wordt verder niet ingegaan op gemodificeerde lignosulfonaten.
Gemodificeerde lignosulfonaten kunnen in de toekomst echter een belangrijke rol spelen
omdat de lignosulfonaten op een natuurlijke manier verkregen kunnen worden en
bijgevolg goedkoop zijn. Hierdoor wordt speelruimte voorzien om de modificatiekost op
te vangen. (Cement - Superplasticizer Compatibility, 2003)
3.3.2 Poly-naftaleensulfonaten (PNS) en poly-melaminesulfonaten (PMS)
Om een grotere waterreductie te bekomen werd gezocht naar andere alternatieven. Dit
zorgde voor de ontwikkeling van twee groepen niet-hernieuwbare petrochemische
producten: de polynaftaleensulfonaten en de polymelaminesulfonaten. De grotere
efficiëntie van deze superplastificeerders is toe te schrijven aan de grotere hoeveelheid
geladen groepen per beschikbare positie. Door de grotere hoeveelheid geladen groepen
blijven meer ladingen aanwezig in de superplastificeerder na adsorptie op het
cementoppervlak en die kunnen zorgen voor een betere elektrostatische afstoting.
Daarbij komt dat de moleculaire massa meer op maat gemaakt is. Deze
waterreduceerders kunnen zorgen voor een waterreductie van 40% waar de
superplastificeerders op basis van lignosulfonaten maar een waterreductie van 15%
halen. (Henriksson, G. et al, 2010)
“Superplastificeerders op basis van naftaleenformaldehydesulfonzuur en
melamineformalde-hydesulfonzuur zijn polymeren die verkregen worden door een
polycondensatiereactie. Deze condensaten worden wateroplosbaar gemaakt door
het aanbrengen van hydrofiele groepen (sulfongroepen). Superplastificeerders op
basis van melaminesulfonaat geven bij hoge dosering geen nevenwerkingen. Dit is
niet zo bij superplastificeerders op basis van naftaleensulfonaat. Bij hoge
doseringen en vooral in combinatie met hoogovencement kunnen vertragende
nevenwerkingen optreden.” (Cools & Labaere, 2010)
In normale doseringen van PMS is amper een kleine vertraging van de binding en
hydradatie van de C3S op te merken. Mortel met PMS levert een grotere druksterkte dan
referentiemortel zonder PMS. Een daling van de slumpwaarde van beton met PMS kan op
verschillende manieren gecontroleerd worden door de toevoeging van diverse vertragers
zoals het zeer efficiënte natriumgluconaat. Dit kan te maken hebben met het vermogen
van de natriumgluconaat om te handelen als een goede vertrager op de hydratatie van
de C3S en als een dispergeermiddel van de cementdeeltjes. Mortels die 0,1 tot 0,2%
gluconaat bevatten, hebben een trage binding en vertonen een lage vroegsterkte. Het
gebruik van lagere doseringen of de samenwerking van versnellers kan deze problemen
overwinnen. (Ramachandran, 1981)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 34

3.3.3 Polycarboxylaat polymeren (PCP)
Polycarboxylaten zijn synthetisch gevormde hulpstoffen die bestaan uit een lange
hoofdketen waar zijketens op aangesloten zijn. Daarom worden ze de kamvormige
superplastificeerders genoemd, dit is weergegeven in Figuur 6. De hoofdketen wordt
gevormd door polymerisatie van verschillende vinyl monomeren. In Figuur 7 wordt een
chemische samenstelling van een vinyl monomeer weergegeven. De zijketens bestaan uit
polyethyleen oxiden (polyethers) die aangebracht worden op de hoofdketen en goed
oplosbaar zijn. Door de aanzienlijke keuze in vinyl monomeren en polyethyleen oxiden
kan een oneindig gamma aan polycarboxylaten gegenereerd worden. (Weerdt &
Reynders, 2006) Testresultaten hebben aangetoond dat PCP het uithardingsproces
vertraagt, de verwerkbaarheid verbetert en de sterkte net na vervaardigen vermindert.
(Civil Engineering Department Dokuz Eylul university, 2011)
Figuur 6: Chemische structuur van een superplastificeerder op basis van polycarboxylaat (Laboratoire de technologie des
poudres)
Figuur 7: Vinylmonomeer (Weerdt & Reynders, 2006)
De werking van superplastificeerders van de derde generatie kan terug gebracht worden
tot drie principes:
- Verhogen van de ionisatiegraad waardoor deeltjes elkaar sterker gaan afstoten;
- Verlagen van de oppervlaktespanning waarbij een beter smerend effect bekomen
wordt;
- Sterische hindering (de staarten, dit zijn ketens van ethyleenoxide, verhinderen
de deeltjes om dichter bij elkaar te komen). (Geyter, 2002)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 35

Werking
Superplastificeerders op basis van polycarboxylaat polymeren hebben hun werking te
danken aan de polycarboxylaatethermolecule. Deze molecule is complex, flexibel van
opbouw en bevat meerdere functiegroepen met verschillende ketenlengtes zoals
hierboven beschreven. De polycarboxylaatethermolecule is opgebouwd uit een hydrofobe
carboxylgroep en een hydrofiele ethergroep. Dit kan zorgen voor een luchtbelvormende
luchtbelvorming zoals weergegeven in Figuur 8. Deze niet reactieve molecule wordt op
twee manieren geactiveerd.
Figuur 8: Vorming van luchtbellen in het beton door de carboxylgroepen (Cools & Labaere, 2010)
De eerste activering gebeurt door het contact met water waardoor de hydrofiele kant zich
richt naar water. Dit zorgt voor een daling in oppervlaktespanning van het water.
Bijgevolg worden zeer gemakkelijk luchtbellen ingesloten in het beton zoals eerder
uitgelegd in punt 2.1 (werking van luchtbelvormer). Wanneer water en hulpstof
toegevoegd worden aan het beton richten de hydrofobe delen, die naar lucht gericht
waren, zich stapsgewijs naar het cement waardoor de hydrofiele polycarboxylaatdeeltjes
geactiveerd worden. Deze activatie van de eerste polycarboxylaatmoleculen wordt
weergegeven op de afbeelding rechts in Figuur 9.
Figuur 9: Werking van een SPL van de vierde generatie (Cools & Labaere, 2010)
De tweede activering van de polycarboxylaatmolecule gebeurt tijdens de hydratatie van
het cement. Als gevolg van de cementhydratatie stijgt de alkaliteit van het mengsel.
Hierdoor daalt het aantal aanwezige waterstofatomen in het mengsel gevoelig. De
hulpstofmoleculen bevinden zich in een minder waterrijke omgeving waardoor de
luchtbellen zich makkelijker zullen ontsnappen en meer polycarboxylaatmoleculen
geactiveerd worden. Hierdoor zal de terugloop van de verwerkbaarheid verminderen. De
geactiveerde polycarboxylaatethermoleculen kunnen zich op hun beurt hechten aan het
cement en zorgen voor een elektrostatische en sterische afstoting. Dit wordt
weergegeven in de afbeelding links van Figuur 9.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 36

Adsorptiegedrag
Het is experimenteel en theoretisch bewezen dat polycarboxylaten die in oplossing zijn,
kunnen zorgen voor twee verschillende regimes in functie van de oppervlaktebedekking
van het cement. Dit is te zien op Figuur 10 op pagina 39. Bij een lage oppervlaktebedekking
door geadsorbeerde polymeren werken de moleculen onafhankelijk van
elkaar. Dit wordt het paddenstoelregime (mushroom) genoemd. Dit regime is te
vergelijken met een verdunde oplossing. Wanneer de oppervlaktebedekking stijgt,
overlappen de polymeren elkaar en werken ze niet meer onafhankelijk van elkaar. Het
borstelregime (brush) wordt ingesteld en kan worden vergeleken met een licht verdunde
oplossing. Dit regime kan verwacht worden bij polycarboxylaten met een relatief korte
ruggengraat en zeer lang zijketens.
Het punt waar overgegaan wordt van het ene naar het andere regime, komt overeen met
het minimum aan hulpstof dat nodig is om het cementoppervlak volledig te bedekken. De
waarschijnlijkheid van overgang tussen deze twee regimes kan bepaald worden door
gebruik te maken van de Gay en Raphaël aanpak. Deze aanpak houdt rekening met de
grootte en vorm van de polymeren. Atomic force microscopy kan helpen om de dikte van
de laag waarover de hulpstof wordt geadsorbeerd, te bepalen en laat toe om een
vergelijking te maken tussen de theoretisch dikte van de geadsorbeerde laag en de
praktische. (Laboratoire de technologie des poudres)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 37

3.4 Vergelijking tussen soorten
3.4.1 Kostprijs
In Tabel 1 wordt weergegeven dat superplastificeerder op basis van lignosulfonaten veel
goedkoper is dan de andere soorten. Dit is meteen de reden waarom het mogelijk is om
deze hulpstoffen te modificeren. De andere superplastificeerders zijn afkomstig uit het
petrochemisch proces dat afhankelijk is van de prijzen van ruwe olie. Aangezien de
olieprijzen de laatste jaren blijven stijgen, is het aangewezen om op zoek te gaan naar
een verbetering van de lignosulfonaten door biotechnologische methoden toe te passen
zoals enzymatische behandelingen. Een tweede groot voordeel hierbij is dat hulpstoffen
op basis van lignosulfonaten afkomstig zijn uit de pulpproductie. Dit is een hernieuwbaar
en duurzame bron in tegenstelling tot de andere soorten.
Tabel 1: Kostenvergelijking superplastificeerders (Cement - Superplasticizer Compatibility, 2003)
3.4.2 Bindingsvertraging
Type hulpstof Relatieve kost
Lignosulfonaten 1
Poly naftaleensulfonaten 2
Poly melaminesulfonaten 4
Polycarboxylaten 4
Lignosulfonaten vertragen de binding meer dan superplastificeerders op basis van
naftaleen. Gewijzigde lignosulfonaten hebben een sterk vertragend effect in vergelijking
met polycarboxylaten en poly-naftaleensulfonaten. Van hulpstoffen op basis van
lignosulfonaten is al langer geweten dat resterende zaken zoals suikers en de bijhorende
zouten slechts gedeeltelijk verantwoordelijk zijn voor het vertragend effect. Absorptie,
complexvorming, vorming van neerslag en nucleatie dragen eveneens bij tot het
vertragend effect op de cementhydratatie. De remming van nucleatie en de groei van de
kristallijne hydroxide als gevolg van de adsorptie van organische verbindingen werd
voorgesteld als een remmende functie van C3S-hydratatie.
Het ontstaan van een laag neergeslagen calciumzout op de watervrije alkalische
cementverbindingen werd gedeeltelijk verantwoordelijk gesteld voor de vertraagde
hydratatiereactie. (Zhang, 2010)
3.4.3 Adsorptiehoeveelheid en dikte van de geadsorbeerde laag
De meest gebruikte manier om het adsorptiegedrag van een superplastificeerder te
meten is de volgende: een superplastificeerder wordt in contact gebracht met een poeder
(MgO) en na een bepaalde tijd wordt het vast gedeelte gescheiden van het vloeibare
door middel van een filtratie. Op die manier kan de hoeveelheid geadsorbeerde
superplastificeerder bepaald worden.
Uit een vergelijking tussen het adsorptiegedrag van superplastificeerder op basis van
lignosulfonaten en superplastificeerder op basis van polycarboxylaten kan vastgesteld
worden dat lignosulfonaten duidelijk beter geadsorbeerd worden dan polycarboxylaten.
Dit is met zekerheid het gevolg van de veel compactere vorm van lignosulfonaten.
Wanneer de polycarboxylaten onderling werden vergeleken, werd vastgesteld dat
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 38

superplastificeerders met langere hoofd- en zijketens meer werden geadsorbeerd door
het cement dan superplastificeerders met kortere ketens.
Geadsorbeerde superplastificeerder (mg/g)
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0 2 4 6 8 10
Toegevoegde superplastificeerder (mg polymeer / g poeder)
Figuur 10: Adsorptie isothermen van drie verschillende PCP’s en twee LS’s. De adsorptie isothermen worden benaderd
met een lineaire en een hyperbolische functie. (Laboratoire de technologie des poudres)
De absorptiecurves uit Figuur 10 bevatten een deel waarvan de absorptie recht evenredig
is met de hoeveelheid toegevoegde superplastificeerder. Dit deel komt overeen met het
paddenstoelregime (mushroom regime) hierboven beschreven. Bij hogere concentraties
gaat het lineair gedeelte over in een parabolisch gedeelte dat overeenkomt met het
borstelregime (brush regime). Bij nog hogere concentraties wordt een plateau bereikt.
Dit wil zeggen dat alle beschikbare vrije oppervlakte bedekt is met een laag polymeermolecules.
Het overgangspunt tussen het brush regime en het mushroom regime komt
overeen met de minimale hoeveelheid hulpstof die nodig is om een volledige
oppervlaktebedekking te verkrijgen. Dit duidt op de beste hulpstofefficiëntie. Onvolledige
bedekking van het oppervlak is het gevolg van het te weinig toevoegen van hulpstoffen
en kan leiden tot grote variaties in verwerkbaarheid. De belangrijkste factor tot de
aanwezigheid van een plateau is de molaire massa verdeling. Als het absorptiegedrag
afhankelijk is van de molaire massa, is meestal geen plateau aanwezig.
De helling van het lineaire gebied van de adsorptiecurve wordt de affiniteit genoemd en
is een kwalitatieve maat voor de adsorptie van vrije energie. De affiniteit is sterk voor
superplastificeerders zoals MLS, PNS, PMS, POEP en minder voor PCP. (Laboratoire de
technologie des poudres)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 39
PC-1
PC-2
PC-3
LS-1
LS-2
LS-3

3.5 Interactie tussen superplastificeerder en cement
Zoals eerder vermeld, wordt de superplastificeerder geadsorbeerd door het cement. Dit
cement ondergaat een hydratatieproces wanneer het in contact komt met water.
Wanneer het tijdstip van toevoegen gevarieerd wordt, is de samenstelling van het
cement op de verschillende tijdstippen anders. In deze paragraaf wordt dieper ingegaan
op het cementhydratatieproces en de invloed van het tijdstip van toevoegen van de
superplastificeerder om de interactie tussen de superplastificeerder en het cement beter
te begrijpen.
3.5.1 Het cementhydratatieproces
De hydratatiereactie begint wanneer water en cement met elkaar in contact komen. Deze
reactie zorgt niet enkel voor de omzetting van reactieproducten in reagentia, maar ook
voor de overgang van een energierijke naar een energiearmere toestand. Dit gaat
gepaard met het vrijkomen van energie, m.a.w. de hydratatie exotherme reactie. Door
de hoeveelheid warmte die vrijkomt op te meten op variërende tijdstippen, kan
nagegaan worden op welke tijdstippen de grootste omzettingen gebeuren. In Figuur 11
kan afgelezen worden wanneer de meeste reacties plaatsvinden tijdens het hydrateren
van hoogovencement.
Figuur 11: Warmteontwikkeling bij hydratatiereactie (Belgische Betongroepering, 2009)
Bij het opmeten van de warmteproductie tijdens het hydratatieproces van
hoogovencement worden drie pieken vastgesteld. De eerste piek vindt plaats zeer kort
na het in contact komen van cement en water. Deze piek komt vooral overeen met de
hydratatie van calciumaluminaten (C3A) (Belgische BetonGroepering, 2009). Dit is vast te
stellen uit Tabel 2 want de meeste warmte komt vrij bij de reactie van C3A. Vanwege de
hoge reactiviteit van de C3A worden veel reactieproducten gevormd. Het C3A reageert
met CaSO4 dat aanwezig is in het cement voor de vorming van producten die bestaan uit
aluminaat-sulfaat producten. Deze producten zijn ettringiet en monosulfoaluminaat.
Hieruit kan besloten worden dat sulfaten een cruciale rol spelen in de vroege hydratatie.
(Jolicoeur & Simard, 1998)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 40

Tabel 2: Vrijgekomen energie bij hydratatie portlandcement (Jolicoeur & Simard, 1998)
Na de eerste piek volgt de zogenaamde inductieperiode of dormante (slapende) periode.
Die duurt doorgaans 1 tot 2 uur. Na deze periode volgt een tweede piek, die toe te
schrijven is aan de hydratatie van calciumsulfaten (C3S). Uit Tabel 2 kan vastgesteld
worden dat de vrijgekomen energie lager is dan bij de eerste piek en met veel zekerheid
afkomstig is van de hydratatie van de calciumsilicaten. Deze hydratatie zorgt voor de
ontwikkeling van de vroege sterkte van het beton. Bij hoogovencement volgt nog een
derde piek bij de hydratatie van hoogovenslakken. Wanneer portlandcement gebruikt
wordt, is bijgevolg geen sprake van een derde piek.
3.5.2 Interactie van superplastificeerder in het cement hydratatieproces
Chemische hulpstoffen kunnen de cementhydratatie en de binding op verschillende
manieren beïnvloeden. Eerst en vooral kunnen de hulpstoffen de vorming van een
beschermende cementhydraatlaag op de cementkorrels bemoeilijken en de
eigenschappen ervan veranderen. Ten tweede kunnen hulpstoffen die zich nog in de
poriënoplossing bevinden bij het begin van de acceleratieperiode, een invloed hebben op
het verder cement hydratatieproces. Een overzicht van de belangrijkste fysischchemische
effecten die voorkomen, wordt hieronder schematisch geïllustreerd in Figuur
12. Hulpstoffen-cement interacties zijn het best te beschrijven als interacties tussen de
hulpstoffen en de gehydrateerde cement. (Jolicoeur & Simard, 1998)
Oppervlakte adsorptie
De meeste organische hulpstoffen die toegevoegd worden in cementpasta’s, vertonen de
neiging om een binding aan te gaan met het cementoppervlak of met de
hydratatieproducten. In Figuur 12 a wordt de binding van twee verschillende soorten
chemische hulpstoffen uitgelegd. De eerste soort hulpstof bestaat hoofdzakelijk uit
organische moleculen die geladen groepen bevatten (COO - , SO3 - ). Deze hulpstoffen
kunnen een interactie ondergaan door middel van elektrostatische krachten met het
cementoppervlak of met polaire hydratatieproducten. Een typisch voorbeeld van dit soort
hulpstof is bijvoorbeeld de superplastificeerder op basis van lignosulfonaat. Een tweede
soort hulpstoffen bestaat voor het grootste deel uit hydrofobe groepen. Het hydrofoob
deel ondergaat de binding met het cement of de hydratatieproducten. Onder dit soort
hulpstoffen vallen de luchtbelvormers.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 41

Figuur 12: Werking van de SPL. (a) absorptie op het grensvlak cement-water. (b) elektrostatische afstoting tussen twee
naburige cementdeeltjes (Jolicoeur & Simard, 1998)
Gevolgen van de adsorptie van hulpstoffen voor oppervlakte eigenschappen
De geadsorbeerde hulpstof wijzigt de eigenschappen van het cementoppervlak, bijgevolg
verandert de interactie tussen het cement en de opgeloste stoffen alsook de interactie
tussen onderlinge cementdeeltjes. Geadsorbeerde oppervlaktestoffen (luchtbelvormers)
en polymeren (superplastificeerders) dragen een negatief geladen deel over naar het
cementoppervlak. Deze overdracht leidt tot elektrostatische afstoting tussen naast elkaar
gelegen cementdeeltjes en draagt bij tot een verhoogde verspreiding van de
cementdeeltjes zoals weergegeven in Figuur 12 b. In het geval van polymeermoleculen
met een grotere molaire massa zal de sterische hindering leiden tot een extra afstoting
met een kort bereik. De sterische hindering en de elektrostatische kracht dragen beiden
bij tot de vloeibaarheid van de cementpasta.
Hulpstoffen op basis van lignosulfonaten, poly-naftaleensulfonaten poly-
melaminesulfonaten bevatten de geladen groep SO4 2- . Dit zorgt voor een elektrostatische
afstoting. Hulpstoffen op basis van polycarboxylaat hebben grotere moleculaire massa’s
en minder geladen groepen. Bijgevolg wordt de ontvlokking hier bekomen door sterische
verhindering. De cementkorrels kunnen niet dicht genoeg bij elkaar komen om vlokken
te vormen door de samenwerking van elektrostatisch afstoting en sterische verhindering.
(Aïtcin & Mindess, 2011)
Chemische processen tijdens adsorptie van hulpstoffen
De organische moleculen van de chemisch geadsorbeerde hulpstof reageren op specifieke
plaatsen zoals weergegeven in Figuur 13. Op het cementoppervlak bevinden zich immers
reactieve en minder reactieve plaatsen. De aanwezige SO4 2- –ionen die in relatief grote
mate aanwezig zijn in gesulfoneerde superplastificeerders, reageren bij voorkeur met de
aluminaten die zich op het cementoppervlak bevinden. Op plaatsen waar minder
aluminaten aanwezig zijn, zal bijgevolg minder reactie plaatsvinden. De specifieke
hulpstof-cement interacties kunnen een diepgaande invloed uitoefenen op de
cementhydratiegraad vanaf het begin van het hydratatieproces.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 42

Figuur 13: Sterische plaatsinname (Jolicoeur & Simard, 1998)
Ten tweede kunnen organische hulpstoffen zoals suikers en waterstofcarboxylzuren ionen
zoals Ca 2+ helpen om in oplossing te komen door complexvorming zoals weergegeven in
Figuur 14 e. Enerzijds kunnen complexvormingsreacties de ontbindingsprocessen en de
reactiesnelheden vergroten. Een typisch voorbeeld hiervan is de suikeradsorptie op C3A.
Anderzijds komt een grotere concentratie aan ionen in oplossing die het neerslaan van
onoplosbare hydraten vertragen (C-S-H). Het grote voordeel aan complexvormingsreacties
is dat hun invloed verdwijnt zodra de hulpstof is verbruikt.
Figuur 14: (e) Complexvorming van ionische delen. (f) structureel wijzigingen in morfologie van de hydraatdeeltjes door
de aanwezigheid van organische moleculen (Jolicoeur & Simard, 1998)
Een derde invloed van de hulpstof tijdens de cement hydratatiereactie is dat, in
aanwezigheid van organische moleculen op het vast raakvlak tussen cement en de
oplossing, een verhindering kan zijn van kristalnucleatie (overgang van een molecule
naar een andere fase om stabieler te zijn) en van aangroei van reactieproducten. Aan de
andere kant kan de aanwezigheid van organische moleculen leiden tot structurele
wijzigingen in morfologie van de hydraatdeeltjes, te zien op Figuur 14. Het enige wat niet
vertraagd wordt door de adsorptie van hulpstof, is de vorming van ettringiet. (Jolicoeur &
Simard, 1998)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 43

3.6 Invloed wijzigen van parameters
3.6.1 Invloed van het toevoegingstijdstip op de verwerkbaarheid bij verschillende
hulpstofdoseringen
Een superplastificeerder heeft als hoofddoel om de verwerkbaarheid van een
betonmengsel te verbeteren. Het tijdstip van toevoegen en de dosering kan echter
veranderd worden. In de afdeling chemie van de universiteit in Taiwan werd onderzocht
wat de invloed is van beide parameters op de verwerkbaarheid van het betonmengsel.
Tijdens het onderzoek werd beton gemaakt waarbij telkens een verschillende hoeveelheid
superplastificeerder toegevoegd werd op basis van naftaleen. Het toevoegingstijdstip was
variabel tussen 0 en 60 minuten. Telkens na het toevoegen werd het mengsel nog vijf
minuten gemengd. Vervolgens werd een rustpauze van drie minuten ingevoegd waarna
nog eens 4 minuten gemengd werd. De verwerkbaarheid van het beton, die weergegeven
wordt in Figuur 15, werd bepaald door de slumptest uit te voeren. De slumpwaarden
werden uitgezet in functie van het toevoegingstijdstip en de volgende grafiek werd
bekomen:
Figuur 15: Effect van het variabele toevoegingstijdstip bij verschillende doseringen op de slump (Kung-Chung, Jih-Jen,
Sheng-Da, & Yuan-Cheng, 1999)
De onderzoekers kwamen logischerwijze tot de vaststelling dat de slumpwaarden hoger
liggen als de dosering van de superplastificeerder hoger ligt. Een tweede vaststelling was
dat het toevoegingstijdstip bij een dosering van 2% hulpstof weinig invloed had op de
slumpresultaten. Voor lagere percentages aan hulpstof werd vastgesteld dat de
slumpwaarden afhankelijk waren van het toevoegingstijdstip. De verwerkbaarheid neemt
sterk af bij een stijgend toevoegingstijdstip bij een concentratie van 0,5%. Een derde
vaststelling is het buigpunt na 10 à 15 minuten. Dit komt overeen met het begin van de
natte fase. Als de hulpstof later toegevoegd wordt, wordt een veel lagere slumpwaarde
bekomen. (Kung-Chung, Jih-Jen, Sheng-Da, & Yuan-Cheng, 1999)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 44

3.6.2 Invloed van het toevoegingstijdstip op het adsorptiegedrag van cement
Het moment van toevoegen van een superplastificeerder is van essentieel belang voor de
hoeveelheid geadsorbeerde superplastificeerder. Die wordt namelijk geadsorbeerd op de
cementkorrels die deelnemen aan het hydratatieproces. Dit zorgt voor een veranderende
samenstelling van het cement en dat beïnvloedt het adsorptiegedrag van het cement.
In een onderzoek, uitgevoerd door de afdeling chemie aan de universiteit van Taiwan,
werd onderzocht wat de invloed is van het toevoegingstijdstip van de superplastificeerder
op het adsorptiegedrag van cement. Om ervoor te zorgen dat de cementdeeltjes elkaars
absorptiegedrag niet zouden beïnvloeden, werd gebruik gemaakt van een verdund
cementmengsel. De onderzoekers hielden rekening met het feit dat, wanneer de
concentratie aan cement kleiner is dan 1 g per liter, de hydratatie-eigenschappen van het
cement enorm veranderen. Daarom werd in deze studie één gram cement gemengd met
500 ml water. Daarna werd 100 ml waterige superplastificeerder op basis van naftaleen
toegevoegd op verschillende tijdtippen. Het mengsel werd gemixt en op sommige
tijdstippen werd een staal genomen om de aanwezige concentratiehulpstof te bepalen.
Zo werden de volgende curven uitgezet.
Figuur 16: Effect van het toevoegingtijdstip op de adsorptie van SNF ([SNF] i = 50ppm) (Kung-Chung, Jih-Jen, Sheng-Da, &
Yuan-Cheng, 1999)
In Figuur 16 kan waargenomen worden dat de geadsorbeerde hoeveelheid
superplastificeerder daalt bij een stijgend toevoegingstijdstip. Deze daling is duidelijk
groter tijdens de eerste 30 minuten van het hydratatieproces dan tijdens de
daaropvolgende 30 minuten. Een tweede waarneming is dat de adsorptie opnieuw eerst
lineair gebeurd, daarna exponentieel en vervolgens een plafond bereikt bij elk tijdstip
van toevoegen.
Volgens Uchikawa et al. kan een verklaring voor de dalende hoeveelheid geadsorbeerde
superplastificeerder gevonden worden in de veranderende C3A concentratie. Bij
toevoeging van de hulpstof bij tijdstip nul is de concentratie aan C3A nog volledig
aanwezig. De C3A adsorbeert een groot deel van de aanwezige hulpstof zodat meer moet
toegevoegd worden. Wanneer het hydratatieproces al een tijd bezig is, werd al een
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 45

ettringietlaagje gevormd op het oppervlak van de cementkorrels. Volgens Collepardi
zorgt dit geprehydrateerde oppervlak ervoor dat minder hulpstof geadsorbeerd wordt.
Om de gemeten waarden te bevestigen werd hetzelfde onderzoek nog eens herhaald,
maar dan met een minder verdund cementmengsel. Resultaten van deze proef worden
weergegeven in Figuur 17.
Figuur 17: Effect van het toevoegingstijdstip op de adsorptie van SNF ([SNF] i = 200ppm) (Kung-Chung, Jih-Jen, Sheng-Da,
& Yuan-Cheng, 1999)
Het absorptiegedrag bij beide onderzoeken bleek ongeveer hetzelfde te zijn. De verdunde
oplossing geeft geen vertekend beeld. Uit de resultaten van de twee onderzoeken bleek
ook dat de adsorptie na ongeveer tien minuten beëindigd was bij toevoegingstijdstippen
die niet gelijk zijn aan 0 minuten. Bij toevoeging op tijdstip 0 duurt het ongeveer 20
minuten vooraleer de concentratie constant is. (Kung-Chung, Jih-Jen, Sheng-Da, & Yuan-
Cheng, 1999)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 46

3.7 Certificering van hulpstoffen
Voor uitgebreide informatie over certificering en toepassingen van hulpstoffen wordt
verwezen naar het toepassingsreglement van de certificatie-instelling “Nationaal Centrum
voor Wetenschappelijk Onderzoek der Cementnijverheid” (OCCN). Het
toepassingsreglement vervolledigt de bepalingen van het certificatiereglement voor
producten betreffende het gebruik van het BENOR-merk omtrent hulpstoffen conform de
norm NBN EN 934-2:2004. Het reglement is enkel van toepassing op hulpstoffen die de
CE-markering dragen. De productie van de hulpstoffen dient aan alle eisen van deze
attestering te voldoen. (CRIC-OCCN, 2008)
Figuur 18: Certificatie-instelling (CRIC-OCCN, 2008)
Enkele beschikbare normen over hulpstoffen zijn :
- NBN EN 934-2:2004
- NBN EN 934-3: Hulpstoffen voor beton, mortel en injectiemortel - Deel 3:
Hulpstoffen voor metselmortel – Definities, eisen, overeenkomstigheid,
marketering en etikettering, 2004.
- NBN EN 934-4: Hulpstoffen voor beton, mortel en injectiemortel – Deel 4:
Hulpstoffen voor injectiemortel voor voorspankabels – Definities, eisen,
conformiteit, markering en etikettering, 2001.
- NBN EN 934-5: Hulpstoffen voor beton, mortel en injectiemortel – Deel 5:
Hulpstoffen voor spuitbeton – Definities, eisen, conformiteit, merken en labels,
2008.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 47

4 Granulaat
Recyclagegranulaten hebben andere eigenschappen dan kalksteengranulaten waardoor
de werking van de superplastificeerder beïnvloed kan worden. In dit hoofdstuk wordt
dieper ingegaan op de verschillen tussen kalksteengranulaat en puingranulaat. De
mogelijke oorzaken waardoor de werking van superplastificeerders beïnvloed kan
worden, zullen belicht worden.
4.1 Algemeenheden puinrecyclage
4.1.1 Wat is bouw- en sloopafval
Bouw- en sloopafval is de verzamelnaam voor alle afvalstoffen afkomstig van het
bouwen, renoveren en slopen van gebouwen en constructies of bij de aanleg en opbraak
van wegen en verhardingen. Het bouw- en sloopafval behoort tot de grootste
afvalstromen in Vlaanderen. De jaarlijkse productie van bouw- en sloopafval in
Vlaanderen bedraagt ongeveer 11 miljoen ton. (OVAM, 2010)
Bij afbraak- en renovatiewerken van bouwwerken ontstaat het grootste aandeel aan
bouw- en sloopafval. In Europa komen 40 tot 50% van alle afvalstoffen vrij bij het
bouwen en slopen. (OVAM, 2010)
Sloopafval bestaat voor het overgrote deel uit de steenachtige (95%) en nietsteenachtige
fractie (5%). De steenachtige fractie is een inerte fractie die ondermeer
bestaat uit:
- Betonpuin;
- Metselwerkpuin;
- Mengpuin;
- Keramiek en/of natuursteen.
De niet-steenachtige fractie bestaat uit de overige bouwproducten zoals hout, kunststof,
oude metalen, …
In dit onderzoek wordt gewerkt met betonpuin. Dit type granulaat behoort tot de nietsteenachtig
puin wat dan weer behoort tot het sloopafval. (OVAM, 2010)
4.1.2 Economisch aspect van recyclage
De verhouding prijs - kwaliteit zal de doorslag geven bij de keuze tussen een primair en
een secundair granulaat. Daar het milieuaspect de laatste jaren een belangrijke rol speelt
omtrent ontginning, wordt meer onderzoek gedaan rond recyclagemateriaal. Dit zorgt
ervoor dat recyclagegranulaten meer en meer aanzien worden als mogelijke vervanger
van natuurlijk granulaat. Het is wel noodzakelijk dat de recyclagegranulaten voldoen aan
technische eisen die ook gesteld worden voor de natuurlijke granulaten.
Een belangrijke factor in het prijsverschil tussen recyclagematerialen en natuurlijke
granulaten is het transport van de granulaten. Primaire granulaten moeten veelal vanuit
andere landen ingevoerd worden waardoor de transportafstand aanzienlijk hoger ligt dan
bij het transport van puingranulaten. Het voordeel van puingranulaten is dat deze
gemakkelijk verkrijgbaar zijn in Vlaanderen. Daardoor zal de kostprijs van transport van
natuurlijke granulaten hoger liggen dan puingranulaten.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 48

Hergebruik van puingranulaten op de werf kan de transportkosten drukken. Daarbij moet
rekening gehouden worden met een andere kost, namelijk de kosten van gebruik en
transport van een mobiele breekinstallatie. Deze breekwerf kan gecombineerd worden
door gebruik te maken van een betonproductie-eenheid om een tweede transportkost te
drukken.
De mate van verontreiniging van het sloopafval is een andere factor die meespeelt bij de
bepaling van de kostprijs. Selectief te werk gaan tijdens het slopen zal zorgen voor een
grotere sloopkost, maar voor minder verontreinigd afval. Daardoor zullen de
verwerkingskosten van het puin dalen. (Bonte & Van Laethem, 2007)
4.1.3 Toepassingsmogelijkheden voor recyclagegranulaten
Vanuit technisch oogpunt is de kwaliteit van recyclagemateriaal perfect te identificeren
wat zou kunnen leiden tot diverse toepassingen. Vandaag worden deze toepassingen
echter niet benut. De belangrijkste redenen hiervoor zijn:
- Normatieve kaders: De normen die gehanteerd worden leggen grote
beperkingen op voor het gebruik van recyclagegranulaten. Bijgevolg bepalen de
normen de markt en de productie van de recyclagegranulaten;
- Aanpassing van infrastructuur: Het gebruik van recyclagegranulaat brengt
aanpassingen van het productieapparaat met zich mee zoals het installeren van
silo’s en breekinstallaties. Deze investeringen kunnen hoog oplopen. Mede door
het feit dat beton op basis van recyclagegranulaten slechts voor weinig
toepassingen gebruikt wordt, zoals blijkt uit Tabel 3, doen de betonproducenten
de nodige investeringen niet;
- De beschikbaarheid van de producten: De beschikbaarheid en de constante
kwaliteit is een belangrijke parameter voor betonproducenten. (BIM, 2010)
Voorgaande redenen zorgen voor een beperkt gebruik van recyclagegranulaten, in
onderstaande Tabel 3 worden de toepassingen van recyclagegranulaten aangehaald.
Deze mogelijke toepassingen zijn conform aan het standaardbestek 250 voor de
wegenbouw versie 2.2. (Vlaamse overheid):
Tabel 3: Toepassing recyclagegranulaat (BIM, 2010)
materiaal Ophoging Onderfundering SteenslagSchraal- Bitumineuze bestrating
funderingbeton verhardingen
Puinzeefzand X
Puinbrekerzand X X X X x x
Betonpuin X X x X
Mengpuin X X x
Metselwerkpuin X
Asfaltpuin x x x
Voor verder informatie over de toepassingsmogelijkheden van recyclagematerialen wordt
verwezen naar het OCW (onderzoekscentrum voor de wegenbouw) en het WTCB
(Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf) dat een project heeft
omtrent woningen die volledig bestaan uit gerecycleerde materialen: recyhouse. Een
voorbeeld wordt weergegeven in Figuur 19 .
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 49

4.2 Soorten recyclagegranulaten
Figuur 19: Toepassing recyclagemateriaal (BIM, 2010)
Recyclagegranulaat kan ingedeeld worden in vijf soorten: gebroken betonpuin, gebroken
mengpuin, gebroken metselwerkpuin, gebroken asfaltpuin en zeefzand. Het verschil
tussen deze soorten wordt kort aangehaald.
4.2.1 Gebroken betonpuin
Figuur 20: Gebroken betonpuin (BIM, 2010)
Betonpuin is het recyclagegranulaat met de hoogste waarde. Het bevat ondermeer goede
eigenschappen op gebied van sterkte en absorptie. Het grote voordeel aan dit
recyclagegranulaat is dat het voor een bepaald deel bestaat uit natuurlijk granulaat dat
verwerkt is tot beton. Na het slopen van een gebouw krijgt het vooral een tweede leven
in onderfundering. Tenslotte wordt betonpuin in mindere mate gebruikt in schraal beton.
(BIM, 2010)
4.2.2 Gebroken metselwerkpuin
Figuur 21: Gebroken metselwerkpuin (BIM, 2010)
Metselwerkpuin bestaat grotendeels uit gebroken bakstenen en dakpannen. De
eigenschappen van dit soort puin zijn niet goed genoeg om het te gebruiken in
recyclagebeton. Daarbij komt dat het absorptiegedrag van het puin moeilijk te bepalen is
en dat de verontreiniging groot kan zijn. (BIM, 2010)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 50

4.2.3 Gebroken mengpuin
Figuur 22: Gebroken mengpuin (BIM, 2010)
Mengpuin is een combinatie van betonpuin en metselwerkpuin. Minstens 40% bestaat uit
betonpuin om de noodzakelijke basissterkte te verkrijgen. Dit puin wordt uitsluitend als
onderfundering in de wegenbouw gebruikt. (BIM, 2010)
4.2.4 Gebroken mengpuin
Figuur 23: Gebroken asfaltpuin (BIM, 2010)
Het asfaltpuin bevat maximaal 1% (in massa en volume) niet-steenachtige materialen
zoals gips, rubber, kunststoffen, isolatie, roofing of andere verontreinigende materialen.
Dit type puin wordt enkel gebruikt voor laagwaardige toepassingen. (BIM, 2010)
4.2.5 Zeefzand
Figuur 24: Zeefzand (grondwerken detrez)
Een bijproduct dat geproduceerd wordt tijdens het breken van puin is zeefzand. Het is
een fijne fractie die vrijkomt tijdens het breekproces en ongehydrateerd cement bevat.
Zeefzand kent vele toepassingen zoals het gebruik in funderingen van opritten. Zeefzand
kan echter ook verwerkt worden tot gestabiliseerd zeefzand door menging met cement
en water. (GV&T)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 51

4.3 Eigenschappen van natuurlijke en gerecycleerde granulaten
4.3.1 Europese normen voor granulaten
Overzicht van de nieuwe, geharmoniseerde normen voor granulaten
Granulaten worden in diverse toepassingsdomeinen gebruikt, bijvoorbeeld in gebonden of
ongebonden onderfunderingen en funderingen, mager beton, stortklaar beton en
betonproducten. Tabel 4 geeft een overzicht van de reeks nieuwe normen. Hieruit blijkt
dat niet langer gesproken wordt in termen van zand, grind of steenslag, maar wel over
toeslagstoffen en granulaten voor mortel, beton, ongebonden of hydraulisch gebonden
toepassingen, …
Tabel 4: Overzicht van de nieuwe, geharmoniseerde normen voor granulaten (Devriendt, 2010)
Nummer van de norm Jaartal Titel van de norm
NBN EN 12620 2002 Toeslagmateriaal van beton
Toeslagmaterialen voor asfalt en
NBN EN 13043 2002 opppervlaktebehandeling
NBN EN 13139 2002 Toeslagmateriaal voor mortel
Toeslagmaterialen voor ongebonden en hydraulisch
gebonden materialen voor burgerlijke bouwkunde en
NBN EN 13242 2008 wegenbouw
NBN EN 13055-1 2002
NBN EN 13055-2 2004
Lichte toeslagmaterialen. Deel 1: Lichte
toeslagmaterialen voor beton en mortel
Lichte toeslagmaterialen.Deel2: Lichte toeslagmaterialen
voor asfalt en oppervlaktebehandeling en voor gebruik
in ongebonden en gebonden lagen, met uitsluting van
beton, mortel en dunbedmortel
NBN EN 13383-1 2009 Waterbouwstenen, Deel 1-specificatie
NBN EN 13383-2 2009 Waterbouwstenen.Deel 2- beproevingsmethoden
NBN EN 13450 2003 Toeslagmaterialen voor spoorwegballast
Indeling van de granulaten
Een granulaat wordt volgens de normen gedefinieerd als een korrelvormig materiaal dat
in de bouwsector wordt gebruikt. Een indeling van de granulaten kan gebeuren op basis
van herkomst, volumieke massa en op korrelmaat.
Op basis van herkomst wordt voor granulaten een onderscheid gemaakt tussen :
- Natuurlijke granulaten: granulaten van minerale oorsprong;
- Kunstmatig vervaardigde granulaten: dit type granulaat heeft een minerale
oorsprong, maar ze worden aan een industrieel proces onderworpen waarbij ze
een thermische of andere behandeling ondergaan;
- Gerecycleerde granulaten: puingranulaten zijn afkomstig uit de behandeling en
verwerking van anorganisch materiaal dat ooit in de bouw werd gebruikt.
De nieuwe normen bevatten voorschriften voor alle granulaten. Deze voorschriften zijn
bijgevolg geldig voor gerecycleerde en industriële reststoffen. Dit heeft een belangrijke
weerslag op de sector van puingranulaten. Dat betekent dat de puingranulaten en
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 52

industriële reststoffen in principe op basis van prestaties geclassificeerd zullen worden en
niet enkel op basis van hun herkomst.
Op basis van volumieke massa bestaan meerdere verschillen tussen de normen. Voor
lichte granulaten is een andere norm van toepassing dan voor gewone granulaten.
- Lichte granulaten
Lichte granulaten worden in de normen NBN EN 13055-1: 2002 en NBN EN 13055-2:
2004 gedefinieerd als granulaten of lichte toeslagstoffen waarbij de volumieke massa
van de korrels maximaal 2000 kg/m 3 bedraagt of waarbij het losgestorte gewicht niet
meer dan 1200 kg/m 3 bedraagt. De volumieke massa is hier bepalend voor de
classificatie en niet de oorsprong van de granulaten. Vier soorten lichte granulaten
worden onderscheiden:
o Natuurlijke granulaten;
o Granulaten vervaardigd uit natuurlijke materialen en/of uit bijproducten
van industriële processen;
o Nevenproducten van industriële processen;
o Gerecycleerde granulaten.
Metselwerkpuin en in sommige gevallen zelfs mengpuin behoren tot de categorie
lichte granulaten.
- Gewone granulaten
Granulaten met een normaal gewicht worden in de norm NBN EN 13242: 2008
gedefinieerd als granulaten waarvan de volumieke massa van de korrel tussen de
2000 kg/m 3 en de 3000 kg/m 3 ligt. In de Europese norm NBN EN 12620: 2002
worden de eigenschappen van granulaten en toeslagstoffen gespecificeerd. De
eigenschappen worden verkregen door de verwerking van natuurlijke, bewerkte of
gerecycleerde materialen en een menging van deze granulaten voor gebruik in beton.
De norm handelt over de granulaten met een oven gedroogde deeltjesdichtheid
groter dan 2000 kg/m 3 voor gebruik in alle betonsoorten. Daarbij behoort beton in
overeenstemming met de NBN EN 206-1: 2004 en beton gebruikt in wegen en andere
verhardingen en voor gebruik in prefab betonproducten. Het dekt tevens de
gerecycleerde granulaten met dichtheden tussen 1500 kg/m 3 en 2000 kg/m 3 met de
nodige waarschuwingen.
- Zware granulaten
Zware granulaten worden in deze normen niet apart behandeld. Volgens de definitie
in de norm NBN EN 13242:2008 hebben zware granulaten een volumieke massa van
meer dan 3000 kg/m 3 .
Een laatste indeling van granulaten gebeurt op basis van de korrelmaat. De normen NBN
EN 12620: 2002 en NBN 13242: 2008 maken een onderscheid tussen fillers, fijne en
grove granulaten, natuurlijk gegradeerde 0/8 mm granulaten en granulaatmengsels. De
definities uit beide normen stemmen niet met elkaar overeen zodanig dat hier verwarring
en onduidelijkheid kan ontstaan. De norm omtrent lichte granulaten onderscheidt veel
minder categorieën op basis van korrelmaat. (Devriendt, 2010)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 53

Kenmerken en beproevingsmethodes
Door de invoering van de Europese normen worden bepaalde specificaties en
proefmethodes vervangen en/of uitgebreid. De granulaten worden tevens beschreven
aan de hand van een reeks kenmerken. In onderstaande Tabel 5 wordt een samenvatting
van de belangrijkste, reeds gepubliceerde normen voorgesteld.
Tabel 5: Overzicht normen m.b.t. de proefmethoden voor granulaten (Devriendt, 2010)
BEPROEVINGSMETHODEN VOOR DE ALGEMENE EIGENSCHAPPEN VAN TOESLAGMATERIALEN
NBN EN 932-1: 1966 Deel 1: Methoden voor monsterneming
NBN EN 932-2: 1999 Deel 2: Methoden voor het delen van laboratoriummonsters
NBN EN 932-3: 2003
Deel 3: Procedure en terminologie voor een vereenvoudigde
petrografische beschrijving
NBN EN 932-5: 2000 Deel 5: Algemene apparatuur en kalibratie
BEPROEVINGSMETHODEN VOOR DE GEOMETRISCHE EIGENSCHAPPEN VAN
TOESLAGMATERIALEN
NBN EN 933-1: 2006 Deel 1: Bepaling van de korrelverdeling -‐ Zeefmethode
NBN EN 933-2: 1996
Deel 2: Bepaling van de korrelverdeling -‐ Controlezeven,
nominale afmeting van de openingen
NBN EN 933-3: 1997 Deel 3: Bepaling van de korrelvorm -‐ Vlakheidsindex
NBN EN 933-4: 2008 Deel 4: Bepaling van de korrelvorm -‐ Korrelvormgetal
NBN EN 933-5: 1998
NBN EN 933-6: 2002
Deel 5: Bepaling van het percentage aan gebroken oppervlakken
in grove toeslagmaterialen
Deel 6: Beoordeling van de oppervlakte-‐eigenschappen -‐
Stroomcoëfficiënt van toeslagmaterialen
NBN EN 933-7: 1998
Deel 7: Bepaling van het gehalte aan schelpen -‐ Percentage
schelpen in grove toeslagmaterialen
NBN EN 933-8: 1999 Deel 8: Beoordeling van fijn materiaal -‐ Zandequivalentproef
NBN EN 933-9: 1998 Deel 9: Beoordeling van fijn materiaal -‐ Methyleenblauwproef
NBN EN 933-10: 2001
NBN EN 1097-1/A1: 2003
NBN EN 1097-2: 1998
Deel 10: Beoordeling van fijn materiaal -‐ Korrelverdeling van
vulstoffen (luchtstraatzeving)
BEPROEVINGSMETHODEN VOOR DE BEPALING VAN FYSCHISCHE EN
MECHANISCHE EIGENSCHAPPEN VAN TOESLAGMATERIALEN
Deel 1: Bepaling van de weerstand tegen afslijting
(micro-Deval)
Deel 2: Methoden voor de bepaling van de weerstand tegen
verbrijzeling
NBN EN 1097-3: 1998
Deel 3: Bepaling van de dichtheid van onverdicht materiaal en
het gehalte aan holle ruimten
NBN EN 1097-4: 2008 Deel 4: Bepaling van de holle ruimten in droge verdichte vulstof
NBN EN 1097-5: 2008
NBN EN 1097-6: 2000
Deel 5: Bepaling van het watergehalte door drogen in een
geventileerde oven
Deel 6: Bepaling van de dichtheid van de deeltjes en van de
wateropname
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 54

Een aantal kenmerken en proefmethodes zijn de volgende:
- Korrelmaat;
- Korrelverdeling;
- Korrelvorm;
- Gehalte aan schelpdelen van grove granulaten;
- Gehalte aan fijne deeltjes en kwaliteit ervan;
- Chemische eisen.
o Chloriden;
o Sulfaten;
o Bestanddelen met een invloed op de binding en verharding van cement.
Voor meer uitleg over deze kenmerken en proefmethodes wordt verwezen naar het
eindwerk ‘Scheiding en zuiveringstechnieken voor puingranulaten’ van Kathy Devriendt.
4.3.2 Eigenschappen typisch voor puingranulaten
De eigenschappen van puingranulaten verschillen op een aantal gebieden grondig van
kalksteengranulaten. De eigenschappen van puingranulaten moeten zo goed mogelijk
overeenkomen met deze van kalksteengranulaat indien deze eerste voor toepassingen in
stortklaar of structureel beton wil in aanmerking komen. Hieronder worden enkele
eigenschappen van betonpuingranulaten overlopen. Deze eigenschappen kunnen grondig
verschillen van deze van hun natuurlijke tegenhangers. Hetzelfde geldt voor mengpuin,
asfaltpuin… maar deze worden hier niet verder behandeld. (Bonte & Van Laethem, 2007)
Samenstelling
Betonpuingranulaat is een eindproduct van het proces van breken, zeven, ontijzeren en
zuiveren. Ondanks een duidelijk acceptatiebeleid en een goede scheiding van de
verschillende afvalstromen is het zeker niet uitgesloten dat ongewenste stoffen voor de
productie van betonpuingranulaten worden aangevoerd. Dergelijke ongewenste stoffen
zijn bijvoorbeeld metselwerk en asfaltbrokken. Voor betonpuin werd een
identificatieproef opgesteld, die de samenstelling van het puingranulaat vaststelt. Hierbij
worden op visuele wijze materialen gesorteerd volgens onderstaande categorieën
weergegeven in Tabel 6 op pagina 56.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 55

Tabel 6: Lijst indeling materialen in categorieën (Devriendt, 2010)
Categorie nr. Lijst van de materialen per categorie
1 Puin van beton en natuursteen (Droge volumieke massa > 2100 kg/m3)
Absorptie
Betonpuin, granulaten met aanhechtende mortel, natuursteen, steenslag, grind, …
2 Metselwerkmateriaal (Droge volumieke massa > 1600 kg/m3)
Baksteen, mortel, aardewerkpannen, zandcement, gresbuizen, kalkzandsteen, …
3 Andere steenachtige materialen
Tegels, leien, plinten, slakken, cellenbeton, geëxpandeerde klei, keramiek,
schelpen, …
4 Koolwaterstofmengsels
Asfaltverhardingen, gietasfalt, …
5 Niet-steenachtige materialen
Gips, rubber, plastiek, isolatiematerialen, glas, metalen, kalk, pleister, roofing,
bitumen, …
6 Organische materialen
Hout, plantenresten, papier, vezelplaat, kurk, …
7 Speciale materialen: nader omschrijven
Asbest in gebonden toestand, kool, zwarte steenkoolhoudende leisteen,
kleiklonters, ligniet, cokes, vuurvaste steen, …
Zoals eerder aangehaald in deze studie is het absorptiegedrag van puingranulaat anders
dan van natuurlijk granulaat. Betonpuingranulaten kunnen vijf tot tienmaal meer
absorberen dan puingranulaat. De grotere absorptie is te wijten aan het aangehechte
cementsteen dat rondom de granulaten kleeft. Het cementsteen wordt gevormd door het
zand, water, cement en lucht. Het kalksteen dat als primair granulaat werd gebruikt zal
niet meer absorberen dan voorheen. Om de W/C-factor niet te beïnvloeden is het
noodzakelijk om een bepaalde hoeveelheid water toe te voegen om de granulaten te
verzadigen wanneer gebruik gemaakt wordt van onverzadigde granulaten. Een andere
mogelijkheid is om te werken met verzadigde granulaten die oppervlakte droog zijn zodat
geen extra water moet toegevoegd worden. (Malesev, Radonjanin, & Marinkovic, 2010)
In deze studie wordt omwille van praktische redenen gewerkt met granulaten met een
startvochtgehalte dat aanwezig is bij de start van het gebruik van de granulaten in het
beton. Indien 70 liter beton dient gemaakt te worden voor het opstellen van een
verwerkbaarheidscurve zou meer dan 50 kilogram betonpuin gedroogd moeten worden of
volledig verzadigd worden en oppervlaktedroog gemaakt worden.
De absorptie komt door stand door twee krachten, namelijk de hydrostatische druk en de
capillariteit. Capillariteit is een verschijnsel waarbij water hoger zal indringen in een vaste
stof dan het omringende wateroppervlak. Dit is het gevolg van de cohesie van de
waterstofmoleculen onderling en de adhesie van de vloeistof tot de vaste wand. Aan de
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 56

hand van de oppervlaktespanning tussen water en lucht kan de stijghoogte berekend
worden. Hoe kleiner de holtes in de granulaten zijn, hoe hoger de stijghoogte van de
vloeistof en hoe gemakkelijker absorptie optreed. De tweede kracht namelijk de
hydrostatische druk zorgt ervoor dat het water als het ware in de granulaten geperst
wordt door een drukverschil. De vloeistof neemt de plaats in van de met lucht gevulde
poriën van de granulaten. Om dergelijk drukverschil te verkrijgen dient het
wateroppervlak hoger te staan dan de te vullen poriën. In deze studie zal de
krachtwerking voornamelijk door capillariteit plaatsvinden. (Blontrock & Van Guyze,
2010)
Gevolgen van absorptie
De absorptie en de variatie van de grootte waarmee de absorptie van de granulaten
optreedt, kan heel wat invloeden hebben op verschillende factoren zoals:
- Verwerkbaarheid
- W/C-factor en bijgevolg druksterkte en duurzaamheid
- Krimp
- Segregatie
Indien het mengsel gemaakt wordt met granulaten die een te hoge absorptiegraad
bezitten, zal het toegevoegde water meer opgeslorpt worden. Dit resulteert in een
verlaging van de W/C-factor en gaat gepaard met een verlies van de verwerkbaarheid.
Voor de duurzaamheid voor het beton kan dit wel een voordeel bieden als het beton nog
goed gemengd en verdicht kan worden, daar de druksterkte stijgt door een lagere W/Cfactor.
De verwerkbaarheid zal bijgevolg niet gegarandeerd kunnen worden voor de volle
100 minuten. Doordat minder water aanwezig zal zijn, door de grote opslorping van de
granulaten, zal minder cement gehydrateerd kunnen worden bij eenzelfde mengenergie.
Daardoor zou de druksterkte toch kunnen geschaad worden.
Indien de granulaten in het mengsel een te kleine absorptiegraad hebben, zal meer vrij
water in het mengsel aanwezig zijn. Dit zorgt voor een verhoging van de W/C-factor,
waarbij meer water moet verdampt worden en meer holtes achtergelaten wordt.
Bijgevolg heeft dit een verlies in druksterkte en duurzaamheid. Bij deze hoge W/C-factor
kan segregatie ontstaan. Segregatie werd eerder besproken in punt. (Blontrock & Van
Guyze, 2010)
Kwaliteit van het moedermateriaal
De uiteindelijke prestaties van het puingranulaat zijn niet enkel afhankelijk van de
samenstelling van het puingranulaat maar ook van de kwaliteit van het moedergranulaat.
Zo zal puingranulaat afkomstig van hoogwaardige betontoepassingen (lage W/C-factor,
hoge druksterkte) gekenmerkt worden door een hoge dichtheid en daardoor ook een
lagere absorptiefactor door een kleiner gehalte aan poriën. Het betonpuin heeft tevens
een sterkere mechanische weerstand en een hogere weerstand tegen afbrokkeling en
afschuring (lagere LA of MDE-waarde). (Bonte & Van Laethem, 2007)
MDE-waarde of de micro-Deval waarde is de weerstand tegen afslijting van granulaten. De
micro-Deval test wordt beschreven in de norm NBN EN 1097-1: 2003. Hoe lager deze
micro-Deval coëfficiënt, hoe groter de weerstand van de granulaten tegen afslijting. De
micro-Deval coëfficiënt MDE wordt, indien vereist, aangeduid in een categorie. Deze
categorieën zijn terug te vinden in Tabel 7.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 57

Tabel 8 geeft een referentietabel met enkele micro-Deval- en LA waarden van enkele
natuurlijke granulaattypes.
Tabel 7: Categorieën voor maximum waarden voor de micro-Deval coëfficiënt (COPRO, 2003)
Micro-Deval
coëfficiënt Categorie (M DE) NBN EN 12620 NBN EN 13242
≤ 10 M DE 10 x
≤ 15 M DE 15 x
≤ 20 M DE 20 x x
≤ 25 M DE 25 x x
≤ 35 M DE 35 x x
> 35 M DE verklaard x
≤ 50 M DE 50 x
> 50 M DE verklaard x
Geen eis M DE NR x x
Tabel 8: Referentietabel M DE-waarde en LA-waarde (Gullentops & Elsen)
granulaattype M DE-waarde LA
Porfier
Kalksteen
4 - 8 8 - 14
(Tournesiaan -
Viseaan)
10 - 15 19 - 24
Zandsteen
(Famenniaan)
18 - 20 13 - 14
Maasgrind 5 - 9 15 - 20
Met de LA-test of Los Angeles test wordt de weerstand tegen verbrijzeling bepaald. Hoe
lager de LA-coëfficiënt, hoe groter de weerstand tegen verbrijzeling. Volgens Agrabeton
moet betonpuingranulaat, waarvan 90% korrels met een dichtheid van 2100 kg/m 3
bevatten, een LA-waarde onder de 40 hebben. Volgens de toekomstige norm NBN B15-
001 mag de LA waarde niet groter zijn dan 40 voor betonpuin.(Boehme L. et al, 2010)
NEN 5905 stelt deze eisen aan de samenstelling en de eigenschappen van
betongranulaat. Voor een menggranulaat dient de LA-waarde onder de 50 te zijn. (Van
der Poel, 2007)
De Los Angeles coëfficiënt LA wordt, indien vereist, aangeduid in een categorie. Deze
categorieën zijn terug te vinden in Tabel 9.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 58

Onzuiverheden
Tabel 9: Categorieën voor maximum waarden voor Los Angeles (COPRO, 2003)
Los Angeles
Coëfficiënt
De uiteindelijke kwaliteit van het puingranulaat is sterk afhankelijk van de hoeveelheid
componenten met een lage mechanische sterkte in het puingranulaat. De belangrijkste
onzuiverheden die dienen vermeden te worden in het puingranulaat, worden
geformuleerd in de categorieën 5, 6 en 7 van de identificatieproef. De meest
voorkomende onzuiverheden in het betonpuingranulaat zijn houten stukjes en ijzerdelen
onder de vorm van binddraad of staalvezels.
Het betonpuin kan ook scheikundige onzuiverheden bevatten zoals hulpstoffen of
ontkistingsmiddelen. Scheikundige onzuiverheden hebben de grootste kans om voor te
komen in de fijne fractie van puingranulaten geproduceerd in prefab-bedrijven,
tengevolge van het breken van productie-overschotten, gebroken producten, reinigen
van installaties, … (Bonte & Van Laethem, 2007)
Resterende hydrauliciteit
Categorie LA NBN EN 12620 NBN EN 13242
≤ 15 LA 15 x
≤ 20 LA 20 x x
≤ 25 LA 25 x x
≤ 30 LA 30 x x
≤ 35 LA 35 x x
≤ 40 LA 40 x x
≤ 50 LA 50 x x
> 50 LA verklaard x
≤ 60 LA 60 x
> 60 LA verklaard x
Geen eis LA NR x x
De hydratatiereactie of de stand van het geheel van opeenvolgende deelreacties kan op
een bepaald ogenblik uitgedrukt worden door middel van de hydratatiegraad αh(t). Dit is
de verhouding van de op dat tijdstip gehydrateerde hoeveelheid cement tot de totale
hoeveelheid cement dat in het mengsel aanwezig was. Deze graad is een bepalende
factor voor de beschrijving van de eigenschappen van verhardend beton, zoals
sterkteontwikkeling en elasticiteitsmodulus. In de praktijk treedt nooit een volledige
hydratatie van het cement op (αh =1). De hydratatie is afhankelijk van twee
invloedsfactoren. Een eerste invloedsfactor is de beschikbaarheid van de ruimte waarin
nieuwe hydratatieproducten gevormd kunnen worden. De tweede invloedsfactor is de
hoeveelheid water dat beschikbaar is voor de hydratatiereactie. Dit wil zeggen dat,
afhankelijk van de W/C-factor, het hydratatieproces zal eindigen op verschillende ultieme
hydratatiegraden αh,u , Figuur 25. (Bonte & Van Laethem, 2007)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 59

Figuur 25: Hydratatiegraad i.f.v. de tijd bij verschillende W/C-factor (Bonte & Van Laethem, 2007)
Volgens Mill kan de ultieme hydratatiegraad αh,u waarbij de reactie stilvalt, theoretisch
benaderd worden met volgende formule.
Dit theoretisch verband toont aan dat een niet onbelangrijk deel van het cement niet
volledig gehydrateerd wordt en zo na lange tijd nog potentieel reactiviteit bevat. Dit is te
zien op onderstaande Figuur 26. Bij een W/C-factor waarmee in deze studie wordt
gewerkt, namelijk 0,55, zou de hydratatiegraad 0,77 zijn.
Figuur 26: Ultieme hydratiegraad in functie van de W/C-factor (Bonte & Van Laethem, 2007)
Indien beton toe is aan een tweede leven en gebroken wordt tot betonpuingranulaten,
wordt ook de cementsteen gebroken. Hierdoor krijgt een deel van het niet-gehydrateerde
cement opnieuw de mogelijkheid om in reactie te gaan. Aangezien het aandeel
cementsteen, en meteen niet-gehydrateerde cementdeeltjes, het grootst is in de fijne
fractie van het recyclagegranulaat, is deze fractie het meest gevoelig voor een zekere
verharding.
De resterende hydrauliciteit heeft zowel zijn voor- als nadelen. Een positief gevolg van
deze reacties is een verhoogde stabiliteit van de granulaten in hun toepassing. Dit
positieve gevolg is echter enkel aanwezig indien de granulaten voldoende snel na het
breken hun definitieve toepassing krijgen.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 60

Het grote nadeel van resthydrauliciteit is een praktisch probleem. Bij de opslag in
wachtsilo’s is een gevaar op verstopping van de trechter tengevolge van de binding
mogelijk, dit meestal in combinatie met gewelfwerking. Specifieke voorzieningen zijn in
zo’n gevallen nodig om het granulaat gemakkelijk uit de silo’s te trekken. De meest
recente oplossingen daarvoor zijn:
- Trilplaten- of motoren op de zijvlakken van de trechter onderaan de silo;
- Luchtdrukkanon waarmee af en toe een schot gelost wordt op de silowand. (Bonte
& Van Laethem, 2007)
4.4 Wetgeving omtrent recyclage van bouw- en sloopafval
4.4.1 Het afvalstoffendecreet
De OVAM (De Openbare Vlaamse Afvalstoffenmaatschappij) is de Vlaamse administratie
die de wetgeving voorbereidt en de uitvoering ervan mogelijk maakt. Deze organisatie
beschikt over subsidies, heffingen, sensibilisering, regelgeving, engagementen van de
industrie…
Het wettelijk kader van het afvalstoffendecreet wordt door de Vlaamse overheid bepaald
ter realisatie van een gecontroleerd afvalstoffenbeleid. Dit decreet is meermaals
gewijzigd waarbij de klemtoon niet meer ligt op definitieve verwijdering van afvalstoffen
maar bij het voorkomen en het nuttig toepassen van afvalstoffen. Het decreet kwam tot
stand op 2 juli 1981 maar werd inhoudelijk drastisch gewijzigd in 1994. Het decreet
bevat de belangrijkste bepalingen en wordt het kaderdecreet genoemd. Deze bepalingen
moeten uitgevoerd worden door de Vlaamse regering in uitvoeringsbesluiten zoals het
Vlarea.
Om het afvalstoffenbeleid te bereiken legt het decreet een hiërarchie op. Deze
afvalbehandelingshiërarchie wordt in Nederland ‘De ladder van Lansink’ genoemd.
(OVAM, 2011)
4.4.2 Het materialendecreet
Het nieuwe materialendecreet werd op 14 december 2011 goedgekeurd door de Vlaamse
volksvertegenwoordigers. Dit decreet vormt voor Vlaanderen een voorlopig sluitstuk om
het duurzaam materialenbeheer in kaart te brengen. Op 24 juni 2011 gaf de Vlaamse
Regering haar definitieve goedkeuring aan het decreet. Het afvalstoffendecreet uit 1981
besproken in punt 4.4.1 komt volledig te vervallen.
Het nieuwe decreet zorgt voor een nieuwe basis waardoor de materialenkringlopen in
Vlaanderen beter gesloten worden. Het decreet zorgt ervoor dat een groen
aankoopbeleid door de overheid mogelijk is en zet het licht op groen voor Plan C. Dit is
een samenwerkingsverband tussen bedrijven, kennisinstellingen, maatschappelijke
organisaties en overheidsinstanties. De uitvoer van ongesorteerd afval naar het
buitenland wordt belemmerd door het decreet. Deze uitvoer kan een nefaste invloed
hebben op de eigen Vlaamse verwerkingsindustrie. Als voorbeeld wordt verwezen naar
de prijzenslag als gevolg van de overcapaciteit in de Nederlandse
afvalverbrandingsinstallaties.
Het materialendecreet geeft de voorwaarden weer voor einde-afval en bijproducten zoals
die op Europees niveau zijn vastgesteld. Voor bepaalde materiaalstromen kan de
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 61

Vlaamse Regering specifieke criteria opstellen om aan te geven of het materiaal
beschouwd kan worden als een bijproduct of als een materiaal dat de einde-afvalfase
bereikt heeft.
Dankzij het decreet zijn de materiaalkringlopen duidelijker. De volgorde van prioriteiten
voor de omgang met materialen, en niet enkel afvalstoffen, staat beschreven in het
decreet en zijn:
1. Voorkom afvalstoffen en stimuleer milieuverantwoorde productie en consumptie;
2. Bevorder hergebruik;
3. Zorg voor gesloten kringlopen van de materialen of recycleer de afvalstoffen;
4. Zoek nuttige toepassingen voor de afvalstoffen zoals energietoepassingen;
5. Afvalstoffen op verantwoorde manier verwijderen, via verbranding zonder
energierecuperatie of als allerlaatste via storten.
Tot de uitvoering van deze prioriteiten in de omgang met materialen is een nieuw
uitvoeringsbesluit namelijk het VLAREMA. Dit nieuwe uitvoeringsbesluit wordt hieronder
in punt 4.4.3 besproken. (OVAM, 2011)
Het materialendecreet en het Vlarema zullen gelijktijdig in werking treden, dit zal
vermoedelijk gebeuren op 1 juni 2012. (Enviro, 2012)
4.4.3 Van Vlarea naar Vlarema
Parallel met het decreet is een nieuw uitvoeringsbesluit dat het Vlaams Reglement inzake
Afvalvoorkoming en -beheer (VLAREA) volledig vervangt. Op 17 februari 2012 is het
Vlaams Reglement voor duurzaam beheer van Materiaalkringlopen en Afvalstoffen
(VLAREMA) goedgekeurd. Dit Reglement bevat meer gedetailleerde voorschriften over
(bijzondere) afvalstoffen, grondstoffen, selectieve inzameling, vervoer, registerplicht en
de uitgebreide producentenverantwoordelijkheid. Het VLAREMA en het materialendecreet
zullen gelijktijdig in werking treden mits enkele uitzonderingen of overgangsbepalingen.
(OVAM, 2011)
Het Vlarema bevat de volgende elementen:
Hoofdstuk 1: Algemene bepalingen
Hoofdstuk 2: Afbakening afvalfase
Hoofdstuk 3: Uitgebreide producentenverantwoordelijkheid
Hoofdstuk 4: Beheer van materiaalkringlopen en afvalstoffen
Hoofdstuk 5: Beheer van specifieke materiaalkringlopen en afvalstoffen
Hoofdstuk 6: Inzamelen en vervoeren van afvalstoffen
Hoofdstuk 7: Registreren en rapporteren van afvalstoffen- en materiaalgegevens
Hoofdstuk 8: Monsterneming en analyse, erkenning van laboratoria
Hoofdstuk 9: Milieuheffingen en milieubijdragen
In de bijlage van het VLAREMA zal een lijst van afvalstoffen terug te vinden zijn. Om de
stof gemakkelijk in de lijst terug te kunnen vinden zal iedere stof een unieke cijfercode
krijgen. Naast deze lijst is een lijst van materialen die in aanmerking komen voor het
gebruik als grondstof. Als laatste bijlage staan de verschillende milieu-inbreuken opgelijst
die gesanctioneerd zullen worden volgens de milieuhandhavingsreglementering. De
ontwerpteksten van het materialendecreet zijn terug te vinden via een link op de site van
EMIS. (Schauvliege, 2011)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 62

4.5 Certificatie van beton- en puingranulaten
4.5.1 CE-markering
De CE-markering is een declaratie die voortvloeit uit een Europese
“Bouwproductierichtlijn” (89/106/EEC), zodat vrij verkeer van het granulaat op de
Europese markt kan plaatsvinden. Sinds 1 juni 2004 is de CE-markering voor granulaten
in België verplicht. Dit wil zeggen dat de fabrikanten geen granulaten meer mogen
produceren noch verkopen zonder deze markering.
Het granulaat moet aan minimale eisen voldoen om de CE-markering te kunnen
verkrijgen. Het moet niet enkel voldoen aan de bouwtechnische eisen, maar ook aan
enkele chemische eisen zoals een maximaal sulfaat- en chloridengehalte. Doordat elk
land voor een controleniveau kiest, is de CE-markering geen kwaliteitsmerk. Belangrijk is
wel dat de kwaliteitslabels in elk land van de Europese Unie niet in strijd zijn met de CEmarkering.
(OVAM, 2010)
4.5.2 Het BENOR-merk
Het BENOR-merk is een gedeponeerd merk dat eigendom is van het BIN. Het BENORmerk
geeft aan dat een product in overeenstemming is met de Belgische norm (NBN) of
met de door het BIN goedgekeurde typespecificaties (PTV). Een keurmerk moet zowel
bouwtechnische als milieuhygiënische eisen opleggen. Op beide vlakken bestaan
wettelijke bepalingen waaraan de certificatie moet voldoen. Het grootste verschil met de
CE-markering is dat elke producent kan kiezen of hij het BENOR-keurmerk wil verkrijgen.
Het wordt niet opgelegd door de wetgever. (Devriendt, 2010)
4.5.3 CERTIPRO
Certipro is een certificatie- en keuringsdienst opgericht door het VITO. Voor elk te
certificeren product ontwikkelt CERTIPRO een passend certificatieschema, waarbij de
eisen waaraan het product moet voldoen afgestemd zijn op de toekomstige Europese,
nationale en gewestelijke reglementeringen. Daarvoor heeft CERTIPRO het Quareazorgsysteem
ontwikkeld met als doel een garantie te bieden dat de secundaire
grondstoffen effectief aan alle voorwaarden voldoen voor ze het statuut verkrijgen van
volwaardige secundaire grondstof. Om deze garantie te kunnen bieden wordt dit
zorgsysteem onderworpen aan een certificatieprocedure door een onafhankelijk
certificatie-organisme. (Devriendt, 2010)
4.5.4 COPRO
COPRO of de Controle van Producten is een onafhankelijk keuringsorgaan met het
statuut van een vzw. COPRO werd opgericht door de openbare instellingen en de
gebruikers van de producten die COPRO controleert. De groep van de openbare
instellingen wordt gevormd door de drie gewesten. Deze groep vertegenwoordigt 50%
van de stemmen en levert de voorzitter. De groep van de aannemers levert de andere
leden en de ondervoorzitter.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 63

Net zoals bij het BENOR-merk moet de controle voldoen aan bouwtechnische en
milieuhygiënische criteria. Voor de milieuhygiënische eisen moet de controle voldoen aan
VLAREA. Dit VLAREA wordt zoals eerder vermeld, vervangen door het VLAREMA. In
VLAREA wordt opgelegd dat gerecycleerde granulaten onderworpen moeten worden aan
een eenheidsreglement dat goedgekeurd is bij ministerieel besluit. Het nieuwe
eenheidsreglement werd goedgekeurd op 25 juli 2011 en ging in voege op 23 november
2011. Het eenheidsreglement certificeert enkel een milieuhygiënische kwaliteit van de
gerecycleerde granulaten. Op gebied van bouwtechnische eisen moet voldaan worden
aan volgende normen naargelang de toepassing:
- de geharmoniseerde Europese normen zoals NBN EN 13242: 2008, NBN
EN 12620: 2002,...;
- de standaardbestekken gepubliceerd door het Vlaams Gewest (SB 250
voor de Wegenbouw, SB 230 voor de Waterbouwkundige werken, ...);
- technische voorschriften gepubliceerd door het OCW, WTCB, ...;
- andere technische voorschriften.
Het eenheidsreglement is van toepassing op de certificatie van gerecycleerde granulaten
die geproduceerd zijn op een vaste locatie en door een mobiele installatie op een bouw-
of sloopwerf. (COPRO, 2003)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 64

5 Aanpak proefreeks
5.1 Algemeen
De proefreeks is een parameterstudie die toespitst is op het meten van de
verwerkbaarheid van recyclagebeton. Aanvankelijk wordt het percentage
superplastificeerder gewijzigd om een referentiecurve op te stellen. Het doel is om tot
100 minuten na aanvang van het hydratatieproces een betonmengsel te verkrijgen dat
verwerkbaarheidklasse S4 haalt. Aan de hand van de literatuurstudie werd beslist om de
voorbevochtigingstijd van de recyclagegranulaten en het tijdstip van toevoegen van de
hulpstof te laten variëren. Vervolgens wordt nog een vergelijking gemaakt met de
werking van superplastificeerder in kalksteenbeton. Tot slot worden nog twee andere
parameters gewijzigd namelijk:
- Toegevoegde mengenergie;
- Granulometrie van het mengsel (meer fijnen).
5.2 Proefreeks : verwerkbaarheidscurven
De proefreeks start met het vastleggen van de betonrecepten voor het mengsel
bestaande uit recyclagegranulaat en het mengsel bestaande uit kalksteengranulaat. Aan
de hand van de zeefkrommes wordt de “ideale” korrelverdeling van Bolomey
nagestreefd. Dit is slechts één van de bestaande methodes om het skelet te berekenen.
De keuze valt op deze methode omdat ze rekening houdt met de hoekigheid van
gebroken granulaten. Deze hoekigheid heeft zijn invloed op de verwerkbaarheid van het
mengsel. Daardoor is deze methode beter geschikt dan die van Füller.
Vervolgens worden de volumieke massa’s en de absorptiegehaltes van de granulaten
bepaald aan de hand van de pyknometer. Dit zijn belangrijke gegevens, aangezien
kalksteengranulaat en betonpuin totaal verschillende eigenschappen bezitten. In deze
studie werden de absorptiepercentages van zand en recyclagemateriaal bepaald. De
waarde van de absorptie van het kalksteengranulaat komt uit de technische fiche.
Verwacht wordt dat de absorptiepercentages van deze twee granulaten in verschillende
grote ordes zullen liggen waardoor de W/C-factor aangepast wordt indien de
waterabsorptie van de granulaten verwaarloosd zou worden.
Aan de hand van voorgaande gegevens kan gestart worden met de eerste proefreeks.
Het aanvankelijke doel bestaat erin om dezelfde verwerkbaarheid te bereiken als
pompbeton (verwerkbaarheidsklasse S4) gedurende 100 minuten. Daarna worden enkele
parameters aangepast met als bedoeling de invloed op de verwerkbaarheid van het
beton te bekijken. Tenslotte wordt de vergelijking gemaakt tussen natuurlijk beton en
recyclagebeton. Telkens wordt op dezelfde manier, met dezelfde uitrusting, eenzelfde
hoeveelheid beton gemaakt waarop een slumptest wordt uitgevoerd op tijdstippen 5, 10,
20, 40, 60 en 80 minuten. Indien nodig wordt het meetpunt van 100 minuten erbij
genomen. In dit geval wordt het meetpunt na 5 minuten overgeslagen. Op deze
meettijdstippen wordt telkens een slumptest uitgevoerd en worden twee proefkubussen
gevormd. De triltijd van de proefkubussen bedraagt twee maal 3 seconden. Van het
verse beton wordt de natte volumieke massa bepaald. Na 28 dagen wordt de droge
volumieke massa en druksterkte van de proefkubussen bepaald.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 65

Als verwerkbaarheidstest valt de keuze op de slumptest omdat deze test gemakkelijk uit
te voeren is en een duidelijk beeld geeft van de verwerkbaarheid van het mengsel in het
gekozen verwerkbaarheidsdomein:
- De verdichtingsgraad van Walz is niet representatief bij een te
verwerkbaar mengsel aangezien praktisch geen opmeting kan gedaan
worden;
- De VeBe-consistiometer is moeilijk uitvoerbaar.
Ten slotte worden de verwerkbaarheidscurven opgesteld voor tijdstippen van toevoegen
die niet binnen de 10 minuten vallen na het contact tussen water en cement. Om het
ideale tijdstip van toevoeging van de superplastificeerder na te gaan wordt een simulatie
gemaakt van de benodigde hoeveelheid hulpstof om een S4 te halen bij toevoeging na 30
respectievelijk 60 minuten. Hieruit zal blijken of het eventueel voordeliger zou zijn om de
hulpstof pas toe te voegen op de werf. Na 30 of 60 minuten wordt in stappen van
ongeveer 0,5% superplastificeerder toegevoegd. Na elke toevoeging bedraagt de extra
mengtijd die nodig is om de hulpstof te laten inwerken 5 minuten waarna de slumptest
volgt.
Om de proefreeks af te ronden werd nog een mengsel gemaakt met toevoeging van
fijnen om de invloed op de verwerkbaarheid en op eventuele segregatie te bekijken.
Gedurende deze proefreeks worden drie betonrecepten gebruikt:
- Betonrecept 1: Recept op basis van recyclagegranulaat;
- Betonrecept 2: Recept op basis van recyclagegranulaat met toevoeging van fijnen
(1 mengsel);
- Betonrecept 3: Recept op basis van natuurlijk granulaat.
Het inert skelet van betonrecept 1 bestaat uit:
- zand 0/4;
- Gebroken betonpuin 4/16;
- Betonpuin 8/32.
Het inert skelet van betonrecept 2 bestaat uit:
- zand 0/4;
- zand 0/2;
- Gebroken betonpuin 4/16;
- Betonpuin 8/32.
Het inert skelet van betonrecept 3 bestaat uit:
- Zand 0/4 (lading 2);
- Gebroken kalksteen 4/16.
Elk mengsel krijgt een afkorting om de naamgeving in het volgende deel van de studie
makkelijker te laten verlopen. Die is als volgt opgebouwd:
RG/GM/0%/30sec./0 min.
- Eerste deel: RG staat voor recyclage granulaat (NG voor natuurlijk granulaat);
- Tweede deel: GM staat voor grote menger (KM voor kleine);
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 66

- Derde deel: percentage hulpstof;
- Vierde deel: voorbevochtigingsduur;
- Vijfde deel: moment van toevoegen hulpstof.
De simulatie van de hoeveelheid hulpstof die nodig is na 30 min
(RG/GM/variabel/30sec. /30min.) en 60 minuten (RG/GM/variabel/30sec./60min.)
om een verwerkbaarheidsklasse S4 te behalen werd uitgevoerd aan de hand van de
twee verschillende soorten mengsels.
De volgende verwerkbaarheidscurven zijn opgesteld a.d.h.v recyclagemateriaal:
- Kleine menger
o 0 % hulpstof, 30 seconden voorbevochtiging, tijdstip toevoegen hulpstof 0
min (RG/KM/0%/30 sec./0 min.) ;
o 2% hulpstof, 30 seconden voorbevochtiging, tijdstip toevoegen hulpstof 0
min (RG/KM/2%/30 sec./0 min.) .
- Grote menger
o 0 % hulpstof, 30 seconden voorbevochtiging, tijdstip toevoegen hulpstof 0
min (RG/GM/0%/30 sec./0 min.);
o 1 % hulpstof, 30 seconden voorbevochtiging, tijdstip toevoegen hulpstof 0
min (RG/GM/1%/30 sec./0 min.);
o 1,5 % hulpstof, 30 seconden voorbevochtiging, tijdstip toevoegen hulpstof
0 min (RG/GM/1,5%/30 sec./0 min.);
o 2 % hulpstof, 30 seconden voorbevochtiging, tijdstip toevoegen hulpstof 0
min (RG/GM/2%/30 sec./0 min.);
o 1,5 % hulpstof, 30 seconden voorbevochtiging, tijdstip toevoegen hulpstof
5 min (RG/GM/1,5%/30 sec./5 min.);
o 1,5 % hulpstof, 30 seconden voorbevochtiging, tijdstip toevoegen hulpstof
10 min(RG/GM/1,5%/30 sec./10 min.);
o 1,5% hulpstof, 5 min. voorbevochtiging, tijdstip toevoegen hulpstof 0
min(RG/GM/1,5%/5min./0 min.);
o 1,5% hulpstof, 15 min. voorbevochtiging, tijdstip toevoegen 0min.
(RG/GM/1,5%/15 min./0 min.);
o 1,5 % hulpstof, 30 seconden voorbevochtiging, tijdstip toevoegen hulpstof
0 min (extra fijnen) (RG/GM/1,5%/30 sec./0 min/extra fijnen);.
o Hulpstofpercentage variabel, 30 seconden voorbevochtiging, tijdstip
toevoegen hulpstof 30 min (RG/GM/variabel/30 sec./30 min.);
o Hulpstofpercentage variabel, 30 seconden voorbevochtiging, tijdstip
toevoegen hulpstof 60 min (RG/GM/variabel/30 sec./60 min.);
De volgende verwerkbaarheidscurven zijn opgesteld a.d.h.v. natuurlijke granulaat:
- Grote menger
o 0 % hulpstof, 30 seconden voorbevochtiging, tijdstip toevoegen hulpstof 0
min (NG/GM/0%/30 sec./0 min.);
o 1 % hulpstof, 30 seconden voorbevochtiging, tijdstip toevoegen hulpstof 0
min (NG/GM/1%/30 sec./0 min.);
o 1,5 % hulpstof, 30 seconden voorbevochtiging, tijdstip toevoegen hulpstof
0 min (NG/GM/1,5%/30 sec./0 min.).
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 67

6 Beschrijving van de proeven
6.1 Granulaatproeven
6.1.1 Korrelverdelingsdiagram granulaten
De korrelverdeling wordt bepaald aan de hand van de beschrijving in de norm NBN EN
933-1 (Beproevingsmethoden voor geometrische eigenschappen van granulaten- Deel 1:
Bepaling van de korrelverdeling- Zeefmethode, 2006). Zoals beschreven in de norm
worden de granulaten voor aanvang van de zeefanalyse gedroogd in de droogstoof op
een temperatuur van 105 °C. Tijdens het uitvoeren van de zeefanalyse worden voor een
grof granulaat de basisset van zeven gebruikt. Voor het zand wordt een selectie gemaakt
uit de basisset, zeven met te grote openingen worden niet gebruikt.
De zeefproef bestaat uit een zevenkolom met afnemende maaswijdte. De massa’s van de
lege zeven worden bepaald en vervolgens op elkaar gestapeld. Na het wegen van het
monster wordt het monster op de bovenste zeef aangebracht. Het gewicht van het
monster wordt vastgelegd door de minimale massa aan de hand van de maximale
diameter (Dmax) van het granulaat. Daarna wordt de zeefkolom een tiental minuten
(mechanisch) geschut. Theoretisch wordt de zeefproef gestopt als het zogenaamde
zeefeindpunt bereikt is. Dit punt is bereikt als in 1 minuut de bijkomende doorval door
een zeef kleiner is dan 0,1% van de massa van het proefstuk. Na het zeven worden de
zeven inclusief de zeefresten één na één gewogen. Na de reiniging van de zeven met een
borsteltje kan de proef herhaald worden.
De controle op de zeefproef bestaat uit twee delen: eerst en vooral wordt erop toegezien
dat geen enkele zeef overladen geraakt. De massa op een zeef met maaswijdte d mag de
maximale zeeflading gelijk zijn aan:
Met : A = de oppervlakte van de zeef uitgedrukt in mm²
d = maaswijdte zeef
Voor de te gebruiken zeven met een diameter van 150 mm worden de maximale
zeefladingen weergegeven in Tabel 10.
Tabel 10: Maximale zeeflading
zeefopening
max. massa op
zeef
mm. g.
40 2235
31,5 1984
16 1414
12,5 1250
8 1000
5 790
4 707
2 500
0,5 250
0,25 177
0,125 125
0,063 89
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 68

Het verlies aan massa tijdens de zeefproef mag niet groter zijn dan 1%:
Met : M2 = de massa van het monster
Ri = de massa van de zeefresten
P = de massa in de opvangpot
Uit de resultaten wordt een zeeftabel of een korrelverdelingsdiagram bekomen. Daarbij
wordt op de abscis de zeefopening op een logaritmische schaal uitgezet, op de ordinaat
komt de gecumuleerde doorval in procent. Het korrelverdelingsdiagramma is een
gemiddelde van de zeefanalyse van drie monsters.
6.1.2 Bepaling van de dichtheid van de deeltjes en wateropname
Om de dichtheid en de wateropname te bepalen van de te gebruiken granulaten in het
betonmengsel wordt de NBN EN 1097-6 gevolgd (Beproevingsmethoden voor de bepaling
van mechanische en fysische eigenschappen van granulaten- Deel 6: Bepaling van de
dichtheid van de deeltjes en van de wateropname, 2006). Bij deze proef wordt gebruik
gemaakt van de pyknometer. Die wordt gevuld met een representatief granulaatmonster
en water, vervolgens gedurende 24 uur in een omgeving van 20°C geplaatst. Belangrijk
is dat alle ingesloten lucht uit het granulaatmonster verwijderd wordt. Na 24 uur wordt
de pyknometer bijgevuld tot aan de maatstreep en gewogen (M2). Het granulaat wordt
vervolgens verwijderd en de pyknometer wordt opnieuw met water gevuld en gewogen
(M3). Het granulaat wordt met een doek (grof granulaat) of in een schaal (fijn granulaat)
gedroogd tot de oppervlaktedroge toestand bereikt is. Het oppervlakte droog granulaat
wordt gewogen (M1). Vervolgens wordt het granulaat in de droogstoof geplaatst bij een
temperatuur van 105°C tot het volledig droog is. Het droge granulaat wordt gewogen
(M4).
Aan de hand van de bekomen resultaten worden de volgende begrippen berekend:
- Waterabsorptie na 24 uur onderdompeling;
- De absolute deeltjesdichtheid (apparent particle density)
= massa van het ovengedroogde monster gedeeld door het volume in water,
inclusief ingesloten holten en exclusief toegankelijke holtes;
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 69

- Werkelijke deeltjesdichtheid (particle density on an oven-dried basis)
= massa van het ovengedroogde monster gedeeld door het volume in water,
inclusief ingesloten als toegankelijke holtes;
- Werkelijke deeltjesdichtheid in verzadigde en oppervlaktedroge toestand (particle
density on a saturated and surface-dried basis)
= massa van het granulaat + watertoegankelijke holtes gedeeld door het volume
in water, inclusief ingesloten en toegankelijke holtes.
6.1.3 Vochtgehaltebepaling
Uit het voorgaande volgt dat het absorptiegedrag van puingranulaten van groot belang is
en bij gevolg ook het reeds aanwezig vochtgehalte. Het bepalen van het vochtgehalte
van de granulaten gebeurt aan de hand van NBN EN 1097-5 (Beproevingsmethoden voor
de bepaling van mechanische en fysische eigenschappen van granulaten –Deel 5:
Bepaling van het watergehalte door drogen in een geventileerde oven, 2008).
Aanvankelijk wordt de massa van een leeg schaaltje bepaald (M0). Vervolgens wordt het
schaaltje gevuld met een representatief monster en opnieuw gewogen (Mn). Na droging
van het monster in de droogstoof, bij een temperatuur van 105°C tot een constante
massa bereikt wordt, wordt de droge massa bepaald (Md). Aan de hand van onderstaande
formule wordt het vochtgehalte bepaald:
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 70

6.2 Proeven op vers beton
In deze paragraaf worden enkele proeven vermeld die de verwerkbaarheid van vers
beton kwantificeren. In de proefreeks wordt echter enkel gebruik gemaakt van de
slumptest, die wordt hieronder uitgelegd. De vier mogelijke verwerkbaarheidstesten zijn:
- De slumptest;
- De schokmaat;
- De VeBe cosistometer;
- Verdichtingsgraad van Walz.
Zetmaat (slump)
De NBN EN 12350-2 (Beproeving van betonspecie- Deel2: Zetmaat, 1999) wordt gevolgd
ter bepaling van de zetmaat van vers beton. Het benodigd materiaal bestaat uit de
Abramskegel, een genormaliseerde prikstaaf en een harde en niet wateropzuigend
oppervlak. De Abramskegel is een open afgeknotte kegelmantel met een hoogte van
(300±2) mm. De inwendige diameter bedraagt bovenaan (100±2) mm, onderaan
(200±2) mm. Om ervoor te zorgen dat de invloed van de wandwrijving op het resultaat
minimaal is wordt de kegel voor aanvang van de proef lichtjes bevochtigd. De kegel
wordt gevuld aan de hand van een opzetstuk in drie lagen waarbij iedere laag verdicht
wordt door 25 prikken met de genormaliseerde prikstaaf. Na het verdichten wordt het
bovenvlak aan de hand van een zaagbeweging afgestreken en het beton dat naast de
kegel gevallen is verwijderd. Vervolgens wordt de Abramskegel langzaam verticaal
omhoog gebracht. De zetmaat is de verticale afstand tussen het bovenvlak van de kegel
en het betonoppervlak gemeten tot op 1 cm nauwkeurig. Aan de hand van het bekomen
resultaat wordt de consistentieklasse bepaald.
Figuur 27: Slump test(inter beton)
Tabel 11: Verwerkbaarheidsklassen
Klasse Zetmaat in mm
S1
S2
S3
S4
S5
10-40
50-90
100-150
160-210
≥220
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 71

6.3 Proeven op verhard beton
Druksterkte (NBN EN 206-1:2004 en NBN B15-001:2004 en NBN EN 12390-3:
2002)
De karakteristieke druksterkte van verhard beton na 28 dagen, bewaard bij 20°C en een
relatieve vochtigheid van 80%, wordt bepaald door de druksterkteklasse. De gewenste
en gebruikte druksterkteklasse in deze studie is C25/30. De eerste waarde geeft de
druksterkte aan op cilinders met een diameter van 150 mm en een hoogte van 300 mm.
De tweede waarde is de druksterkte van kubussen met een zijde van 150 mm. Deze
waarden zijn uitgedrukt in N/mm 2. De drukproeven uitgevoerd in deze studie werden
toegepast op kubussen met zijden 150 mm.
Figuur 28: Drukbank (Verstraete S.)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 72

7 Ontwerp betonmengsel
In deze studie wordt de invloed van hulpstoffen op recyclagebeton onderzocht. Om deze
invloed goed te kunnen begroten wordt een betonmengsel ontworpen dat bestaat uit
zand en 100% betonpuingranulaten en een mengsel dat bestaat uit zand en de klassieke
kalksteengranulaten. Op deze manier kan de invloed van het betonpuin op de werking
van de superplastificeerder goed ingeschat worden. Voor het ontwerp van beide
mengsels worden dezelfde stappen gevolgd als hier beschreven staan.
7.1 Eisen betonsamenstelling
7.1.1 blootstellings- en milieuklasse
Beton wordt op verschillende manieren aangetast naargelang de omgeving waarin het
zich bevindt. Aan de hand van de blootstellingseis waarin het beton zich bevindt, kan de
milieuklasse vastgelegd worden.
In de NBN 15-001: 2004 worden 13 verschillende blootstellingsklassen gedefinieerd. Ze
worden aangeduid met een letter E die staat voor environment. De tweede letter staat
voor de aantasting. De letter E staat voor “exterior”, I voor “interior”, S voor “sea” en A
voor “aggressive”.
In deze studie wordt gekozen voor de blootstellingsklasse EE2. Daaruit volgt de milieuklasse
XF 1 voor ongewapend beton. Voor deze milieuklasse moet gekozen worden voor
het betontype T(0,55). De keuze wordt voorgesteld in Tabel 12 op pagina 74.
7.1.2 Sterkte- en duurzaamheidseisen
Het vastgelegde betontype is een combinatie van verschillende duurzaamheidseisen
waaraan het mengsel moet voldoen. Deze duurzaamheidseisen bestaan uit volgende
punten:
- Maximale en minimale water-cementfactor: de W/C-factor geeft de verhouding
weer tussen het effectieve watergehalte, aanwezig in het verse beton, en het
watergehalte verminderd met het gehalte dat geabsorbeerd is door de granulaten.
Deze maximale en minimale W/C-factor worden vastgelegd in de NBN EN 206-
1:2001 en de NBN B 15-001: 2004;
- De minimale druksterkte: de druksterkte die wordt voorgeschreven is de
druksterkte van beton dat 28 dagen bij een temperatuur van 20±2°C bewaard is
bij een minimale relatieve luchtvochtigheid van 90%. De minimale druksterkte is
een aanvullende eis. Wanneer het beton aan deze eis beantwoordt is dit een
indicatie dat het beton niet in strijdt is met bovenstaande eisen;
- Het minimale luchtgehalte: deze eis wordt enkel opgelegd bij een beperkt aantal
betontypes.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 73

7.2 Opbouw van het inerte skelet
Tabel 12: Blootstellingsklassen (InterBeton)
Een optimale betonsamenstelling wordt verkregen door aan de hand van de
zeefkrommes de optimale korrelverdelingscurve zo goed mogelijk te benaderen. In dit
geval wordt de formule van Bolomey gebruikt om de “ideale” korrelkromme te bekomen.
De verdeling van de granulaten wordt zo vastgelegd dat het volume aan holle ruimte
tussen de granulaten minimaal is. In deze holle ruimten zullen het cement en het water
zich bevinden. De ideale korrelkromme kan zowel doorlopend (continu) als onderbroken
(discontinu) zijn.
- Een onderbroken korrelverdelingskromme geeft aanleiding tot een compacter
beton dat van betere kwaliteit is. Dit beton heeft echter als nadeel dat het
moeilijker te verwerken is en dat het een groter risico heeft op ingesloten lucht.
Daarbij komt dat een discontinue samenstelling een zeer regelmatige kwaliteit
van granulaten vereist. Afwijkingen in granulometrie van de toegepaste kalibers
kunnen het betonskelet zodanig verstoren dat slecht beton wordt bekomen;
- Een doorlopende korrelverdelingskromme wordt bekomen door een regelmatige
opbouw wat aanleiding geeft tot een zeer gesloten skelet. Het skelet bevat alle
opeenvolgende afmetingen tussen 0 en Dmax. De keuze van de granulaten is zeer
belangrijk, want de kalibers van de verschillende te gebruiken granulaten moeten
voldoende overlappen om een continu skelet te krijgen. Wanneer teveel grof of
fijn materiaal aanwezig is, kan onmogelijk een continue kromme bekomen
worden.
In deze studie wordt de invloed van de superplastificeerder getest op beton gemaakt uit
recyclagegranulaten. De kwaliteit van dit soort granulaten kan niet gewaarborgd worden
op regelmatige basis. Het inert skelet zal bijgevolg zo continu mogelijk opgebouwd
worden. Dit heeft ook het voordeel dat de verwerkbaarheid beter is. (Belgische
BetonGroepering, 2009)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 74

Formule van Bolomey
Verschillende betononderzoekers hebben een zogenaamde “ideale” korrelkromme
opgesteld. Bolomey was één van hen, hij hield rekening met de verwerkbaarheid van het
beton en met de vorm van de toegepaste granulaten. (Belgische BetonGroepering, 2009)
Formule:
Met: Y: Doorval door de zeef met maaswijdte d (mm)
A: Coëfficiënt afhankelijk van de korrelvorm uit Tabel 13
d: maaswijdte van een willekeurige zeef (mm)
D: maximale korrelgrootte van de granulaten (mm)
Tabel 13: A Coëfficiënten afhankelijk van de korrelvorm (Belgische BetonGroepering, 2009)
Korrelvorm (mm) Stijf beton Plastisch Vloeibaar
Rond 4-8 8-10 10-12
Gebroken 6-10 10-12 12-14
In deze studie wordt gewerkt met gebroken granulaat en het beton moet goed
verwerkbaar zijn. Als gevolg hiervan wordt voor een A waarde van 16 gekozen net zoals
in het ValReCon20-project.
7.3 Berekening korrelkrommen
De berekening van de ideale korrelkrommen tot het bekomen van een goede
mengverhouding gebeurt via de kleinste kwadratenmethode. Om het betonmengsel te
berekenen zijn eerst enkele belangrijke gegevens nodig:
- Een reeks zeefmaten. In deze studie zijn dit de gebruikte zeefmaten: : 31.5mm;
16mm; 8mm; 4mm; 2mm; 1mm; 500µm; 250µm; 125µ; 63µm en een
opvangbak;
- De gebruikte formule is de Bolomeyformule. De ordinaatwaarden voor deze
“ideale” korrelverdeling worden berekend voor elke absciswaarde dj (voor elke
zeefdiameter), stel Rj,i;
- De gecumuleerde zeefresten van alle toe te passen kalibers voor alle zeefmaten
(d1 t.e.m. dm), stel R1,1 … t.e.m. Rm,n.
Voor de verschillende kalibers (1 tot n) worden X1, X2 en X3 als de mengverhoudingen
beschouwd die uitgerekend dienen te worden. Als eerste vergelijking om tot een
oplossing van het stelsel te komen, wordt gebruikt: X1 + X2 + X3 = 1.
Voor alle zeefmaten wordt de werkelijke korrelkromme opgesteld door de nog onbekende
mengverhoudingen uit te rekenen. Om een mengsel bestaande uit drie kalibers te
berekenen, moet beroep worden gedaan op minstens drie vergelijkingen, waarvan reeds
één gekend is. Het verschil tussen de “ideale” curve en de werkelijke korrelkromme moet
worden bepaald, waarna de som van de kwadraten van deze verschillen berekend wordt.
S = F(X)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 75

Door gebruik te maken van substitutie kan bijvoorbeeld de onbekende X1 geschreven
worden als X1 = 1 – (X2 + X3) zodat X1 geïntegreerd kan worden in de formules tot het
bekomen van X1, X2 en X3.
De waarde van X waarvoor de functie F(X) een minimum of maximum bereikt, wordt
gevonden door de afgeleide of differentiaal van deze functie naar die onbekende X gelijk
te stellen aan 0. Gezien n-1 onbekenden overblijven, moet de differentiaal gemaakt
worden naar elk van deze onbekenden, zodat uiteindelijk een stelsel van n-1
vergelijkingen wordt bekomen. Hieruit worden de waarden van X2 en X3 bepaald.
Telkens werd de kleinste kwadratenmethode toegepast om een mengsel van drie kalibers
te berekenen. Daarbij worden eerst de zeefresten opgesteld per zeefmaat, stel zeefmaat
j:
- Kaliber 1: Rj,1;
- Kaliber 2: Rj,2;
- Kaliber 3: Rj,3;
- De ideale korrelkromme: Rj,i.
Mengverhoudingen:
- Voor kaliber 1: X1 met X1 = 1 – (X2 + X3);
- Voor kaliber 2: X2;
- Voor kaliber 3: X3.
De afwijking van de werkelijke korrelkromme ten opzichte van de ideale kromme is voor
zeefmaat j:
Ej = Rj,1 * X1 + Rj,2 * X2 + Rj,3 * X3 – Rj,i;
Ej = Rj,1 * (1 – X2 - X3) + Rj,2 * X2 + Rj,3 * X3 – Rj,i;
Ej = (Rj,1 – Rj,i) + (Rj,2 - Rj,1) * X2 + (Rj,3 - Rj,1)* X3.
Daarna wordt de som van de kwadraten van deze afwijkingen bepaald:
S = ∑Ej² = ∑ ((Rj,1 – Rj,i)² + 2 * (Rj,2 - Rj,1) * (Rj,1 – Rj,i) * X2;
+ 2 * (Rj,3 - Rj,1) * (Rj,1 – Rj,i) * X3;
+ 2 * (Rj,2 - Rj,1) * (Rj,3 - Rj,1) * X2 * X3;
+ (Rj,2 - Rj,1)² * X2² + (Rj,3 - Rj,1)² * X3²).
Door de afgeleide van deze functie te berekenen en gelijk te stellen aan nul kan de
minimale waarde van S gevonden worden:
2 * ∑ (Rj,2 - Rj,1) * (Rj,1 – Rj,i) + 2 * ∑ (Rj,2 - Rj,1) * (Rj,3 - Rj,1) * X3 + 2 * ∑ (Rj,2 - Rj,1)² *
X2 = 0
En
2 * ∑ (Rj,3 - Rj,1) * (Rj,1 – Rj,i) + 2 * ∑ (Rj,2 - Rj,1) * (Rj,3 - Rj,1) * X2 + 2 * ∑ (Rj,3 - Rj,1)² *
X3 = 0
Uit dit stelsel kan X2 en X3 berekend worden. Daarna kan X1 = 1 – (X2 + X3) gebruikt
worden om de waarde van X1 te verkrijgen. Zo zijn de parameters hoeveelheden en
verhoudingen van het mengsel gekend. (Belgische BetonGroepering, 2009)
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 76

7.4 Opbouw van de cementmatrix
Wanneer hulpstoffen worden toegevoegd bij beton is de keuze van het cementtype van
zeer groot belang. In 3.5.2 werd al dieper ingegaan op de interactie tussen de cement en
de hulpstof. Verder heeft de keuze van het cementtype en de W/C-factor ondermeer een
invloed op de betonkwaliteit, duurzaamheid, verwerkbaarheid, krimpgedrag, ….
7.4.1 Verantwoording cementkeuze
De eigenschap waar het meest rekening mee gehouden wordt bij het kiezen van een
cementsoort in combinatie met een hulpstof, is het gehalte aan C3A. De doeltreffendheid
van de superplastificeerder hangt namelijk af van de verhouding C3A/CaSO4. Hoe hoger
de verhouding, hoe minder de toename is van de verwerkbaarheid. De keuze zal vallen
op een cementsoort met een relatief laag C3A gehalte. (Belgische Betongroepering, 2009)
Een tweede belangrijke eigenschap waar het cement moet aan voldoen, heeft te maken
met het alkalisch gehalte. Onderzoek heeft uitgewezen dat superplastificeerders op basis
van polycarboxylaat, melamine-formaldehyde, vinylcopolymeren en naptaleenformaldehyde
voor sterk verbeterende eigenschappen zorgen op gebied van
verwerkbaarheid. Maar in een omgeving die sterk alkalisch is, worden de hulpstoffen
chemisch instabiel waardoor de verwerkbaarheid niet verbetert. Omwille van deze reden
wordt geopteerd voor een LA cementsoort. (M.Palacios, 2009)
Een derde belangrijke parameter in de keuze was de aanwezigheid van onzuiverheden in
het cement. Eerdere studies hebben aangetoond dat onzuiverheden in het cement
kunnen zorgen voor dichtheidsvariaties in het beton. Omdat portlandcement voor 50 à
70% kan bestaan uit verontreinigd C3S, werd geopteerd om te werken met
hoogovencement.(Bullard, J.W. et al, 2011)
De vierde belangrijke parameter waarmee rekening gehouden werd, is de fijnheid van
het cement. Afgaand op de sterkteklasse waarvoor het recyclagebeton bedoeld is, zou
een 32,5 voldoende zijn. Hulpstoffen zijn echter doeltreffender bij fijnere cementdeeltjes.
Daarom werd gekozen voor een 42,5. Het CEM III 52.5 is nog fijner, maar dit zou zorgen
voor een nog hogere kost die onverantwoord is.
Aan de hand van voorgaande redenering wordt gekozen voor een CEM III 42,5 N LA.
7.4.2 Verantwoording W/C-factor
De W/C-factor is van groot belang voor de uiteindelijke betonkwaliteit en de
verwerkbaarheid van het mengsel. Een massa water die gelijk is aan 20 tot 28% van de
cementmassa, wordt tijdens de hydrolyse- en hydratatiereactie chemisch gebonden. Bij
deze W/C-factor is de verwerkbaarheid van het mengsel miniem, daarom wordt nog een
extra hoeveelheid water aan het mengsel toegevoegd met als doel een homogeen
mengsel te verkrijgen dat een zekere verwerkbaarheid bezit. De extra hoeveelheid water
biedt de granulaten ook de mogelijkheid om water te absorberen en compenseert de
verdamping tijdens het transport en plaatsen.
Het is van uiterst groot belang om het onderscheid te maken tussen de totale W/C-factor
en de effectieve W/C-factor bij het werken met puingranulaten. De totale W/C-factor is
de verhouding van al het water dat in het beton aanwezig is ten opzichte van het
cementgehalte. Deze W/C-factor houdt rekening met zowel het geabsorbeerde water
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 77

door de granulaten als het water dat deelneemt aan de hydratatiereactie. De effectieve
W/C-factor is de verhouding tussen het vrije water in het beton en het cementgehalte.
Deze factor houdt geen rekening met het water dat geabsorbeerd is door de granulaten
en bijgevolg niet deelneemt aan de hydratatiereactie. (Bonte & Van Laethem, 2007)
Aangezien de absorptie bij puingranulaten aanzienlijk hoger is dan bij natuurlijk
granulaat, is het niet mogelijk om de absorptie te verwaarlozen. Aan de hand van de
absorptiecapaciteit wordt de W/C factor gecorrigeerd. Wanneer gewerkt wordt met
natuurlijk granulaat, kan gesteld worden dat de absorptie ongeveer 0,5% bedraagt.
7.4.3 Praktische keuze
Zoals eerder besproken in punt 7.4.1 is de cementsoort CEM III 42,5 N LA gekozen. Aan
de hand van de sterkte en duurzaamheidseisen wordt gekozen voor een W/C-factor van
0,55. Dit is de maximale W/C-factor voor dit betontype. De keuze viel op deze W/Cfactor
omdat de verwerkbaarheid in deze studie centraal staat en niet de druksterkte. Op
deze manier werd gezorgd voor de grootst mogelijke verwerkbaarheid van het
referentiemengsel dat geen superplastificeerder bevat.
7.4.4 Keuze hulpstof
In de studie zal gebruik gemaakt worden van één hulpstof waarbij verschillende
parameters veranderd worden. Dit is meteen de reden waarom een keuze gemaakt moet
worden tussen superplastificeerders op basis van:
- Lignosulfonaten;
- Poly-naftaleensulfonaten en poly-melaminesulfonaten;
- Polycarboxylaat polymeren.
De keuze valt op een superplastificeerder op basis van polycarboxylaat. De
voornaamste reden is de moleculaire massa en de werking die afhankelijk is van de
hoeveelheid waterstofatomen in het mengsel. Voor aanvang van de proefreeks kan
verwacht worden dat de voorbevochtigingsperiode van de granulaten een grote invloed
kan hebben op de werking van de superplastificeerder. De grote moleculaire massa zal
ervoor zorgen dat de hulpstof moeilijker geadsorbeerd zal kunnen worden door de
aangehechte mortel op de puingranulaten. Superplastificeerder op basis van
polycarboxylaat heeft ook het voordeel dat deze een lange tijd actief blijft in tegenstelling
tot superplastificeerder op basis van lignosulfonaten.
De keuze valt op GIMARCOPLAST FM 643: deze hulpstof wordt toegepast voor
lichtgewichtbeton zoals recyclagebeton. Voor meer informatie wordt verwezen naar de
technische fiche in bijlage.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 78

8 Resultaten mengselontwerp
8.1 Resultaten granulaatproeven
8.1.1 Resultaten korrelverdelingsdiagram granulaten
Voor alle gebruikte granulaten werd de korrelverdeling bepaald. Een samenvatting van
de resultaten is weergegeven in Figuur 29. In bijlage (het proefverslag) zijn alle
zeefresultaten opgenomen. De gemiddelden van de zevingen zijn hieronder
weergegeven. De gemiddelde korrelverdeling werd bepaald op drie zevingen. De
gemiddelde korrelverdeling werd bepaald voor volgende granulaten:
gecumuleerde zeefrest [%]
1. Zand 0/4;
2. Zand (lading 2) 0/4;
3. Zand 0/2;
4. Gebroken betonpuin 4/16;
5. Betonpuin 8/32;
6. Gebroken kalksteen 4/16.
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
Vaststellingen
Gemiddelde zeefkromme
90,00
0,0625
100,00
0,25 1 4 16 64
zeefopening [mm]
Figuur 29: Gemiddelde zeefkrommes
zand 0/4
zand 0/4 lading 2
zand 0/2
gebroken kalksteen 4/16
gebroken betonpuin 4/16
betonpuin 8/32
Volgens de norm mag de fout op een zeving niet groter zijn dan 1%. De berekende fout
op elke zeving ligt telkens onder dit percentage. De opgemeten fout wordt weergegeven
in Tabel 14. Het gehalte aan materiaalverlies tijdens het zeven is beperkt gebleven.
Het tweede criteria waar rekening mee gehouden moet worden, is de maximale
zeeflading. Tijdens de vergelijkingen van de gemeten zeefladingen en de maximale
zeefladingen wordt vastgesteld dat de zeef van 16 mm bij het grof betonpuin een
probleem vormt. Enkel bij de derde zeving trad geen zeefoverlading op. Aan de hand van
statistisch onderzoek werd vastgesteld dat de standaardafwijking van de metingen van
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 79

de zeef van 16 mm 6,23% bedraagt. Omwille van de zeefoverlading werd besloten om de
resultaten van zeving drie te gebruiken voor de berekening van het betonmengsel. De
andere resultaten werden aanvankelijk geschrapt en vervolgens opnieuw opgemeten.
Fout zand 0/4 Gebroken
betonpuin
4/16
Tabel 14: Foutenanalyse op zevingen
Betonpuin
8/32
Zand 0/4
(lading 2)
Gebroken
kalksteen
4/16
Zand 0/2
zeving 1 0,07% 0,008% 0,05% 0,02% 0,10% 0,06
zeving 2 0,02% 0,04% 0,07% 0,10% 0,03% 0,17%
zeving 3 0,1% 0 % 0,02% 0,02% 0,02% 0,17%
zeving 4 0,01%
Uit de Figuur 30 en Figuur 31 wordt vastgesteld dat de afwijking tussen de bekomen
zeefkrommes bij het zand 0/4 zeer klein is. Bij het gebroken granulaat is de afwijking
groter. De reden van deze afwijking wordt gezocht bij het breken van het granulaat. De
afwijking in korrelverdeling bij grof betonpuin is kleiner dan bij gebroken betonpuin.
Gecumuleerde zeefrest [%]
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
Gemiddelde zeefkromme zand 0/4
90,00
0,0625 0,125
100,00
0,25 0,5 1 2 4 8 16
Zeefopening [mm]
gemiddelde zeefkromme
95% waarschijnlikheid bovengrens
95% waarschijnlijkheid ondergrens
Figuur 30: Gemiddelde zeefkromme zand 0/4 + waarschijnlijkheidsinterval
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 80

Uit deze zeefresultaten blijkt dat het zand 0/4 waarmee aanvankelijk gewerkt zal
worden, zeer weinig fijnen bevat. Dit zand bestaat slechts voor 3,13% uit een fractie die
kleiner is dan 250 µm. Dit zal waarschijnlijk segregatie in de hand werken.
Ten slotte wordt opgemerkt dat de korrelverdeling die gemeten wordt van recyclage
granulaat en natuurlijk granulaat sterk verschillend is. Bijgevolg zal de granulometrie van
de betonrecepten op basis van kalksteen- en recyclage granulaat van elkaar verschillen.
Dit zal zijn invloed hebben op de slumptesten die zullen uitgevoerd worden. De kans op
segregatie zal bijgevolg ook beïnvloed worden.
Gecumuleerde zeefrest [%]
Gemiddelde zeefkromme gebroken betonpuin 4/16
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0,0625
100
0,25 1 4 16 64
Zeefopening [mm]
gemiddelde zeefkromme
95% waarschijnlijkheid bovengrens
95% waarschijnlijkheid ondergrens
Figuur 31: Gemiddelde zeefkromme betonpuingranulaat + waarschijnlijkheidsinterval
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 81

8.1.2 Resultaten bepaling van de dichtheid van de deeltjes en wateropname
Om de effectieve W/C-factor van elk mengsel gelijk te houden, wordt nagegaan hoeveel
water toegevoegd moet worden om de granulaten te verzadigen. Dit werd bepaald
volgens NBN EN 1097-6. De opgemeten waterabsorptie percentages en de dichtheden
van de materialen worden hieronder weergegeven in Figuur 32 en Figuur 33.
Absorptiegehalte [%]
Volumieke massa [kg/m³]
5,5
5
4,5
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
2650
2600
2550
2500
2450
2400
2350
2300
Waterabsorptiegedrag granulaten
0,418
5,12
zand 0/4 gebroken
betonpuin 4/16
Figuur 32: Waterabsorptiegedrag granulaten
zand 0/4 gebroken
betonpuin 4/16
Figuur 33: Volumieke massa granulaten
betonpuin 8/32 gebroken
kalksteen 4/16
Voor een uitgebreide verwerking van de verschillende meetresultaten wordt verwezen
naar het proefverslag in bijlage. De behaalde resultaten zijn het gemiddelde van een
viertal pyknometer resultaten om aan de minimale massa’s te komen die weergegeven
zijn in de norm.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 82
4,81
Volumieke massa's granulaten
2612
2407 2407
0,75
2540
betonpuin 8/32 gebroken
kalksteen 4/16

Besluiten
Alvorens de betonpuingranulaten in de pyknometer te plaatsen, werden ze gewassen. Dit
omwille van het feit dat gedurende het oppervlaktedroog maken van de granulaten, de
fijne deeltjes die aan de grovere granulaatkorrels hangen toch verloren gaan.
De oppervlaktedroge toestand wordt in de norm niet eenduidig vastgelegd. Het begrip is
voor interpretatie vatbaar. De norm zegt dat de oppervlaktedroge toestand bereikt is
wanneer het oppervlaktewater rond de korrels verdampt is en de korrels niet meer
samenklitten. Het oppervlaktedroog maken van fijne granulaten is een subjectief
gegeven. Hiervoor mogen verschillende warmtebronnen gebruikt worden volgens de
norm. Een haardroger was echter niet het ideale middel om het zand oppervlaktedroog te
krijgen. Sommige zandkorrels waren nog te vochtig, anderen dan weer te droog om van
een oppervlaktedroge toestand te kunnen spreken. Dit zorgt voor een meetfout en kan
een verklaring zijn voor de zeer onrealistische waarde die bij één opmeting bekomen
werd. De bekomen waarden werden allen getest door middel van het criterium van
Chauvenet om mogelijke uitschieters te verwijderen.
Uit de resultaten blijkt dat een representatieve monsterneming bij betonpuin granulaten
van groot belang is. De gemiddelde standaardafwijking van de resultaten is kleiner voor
zand dan voor betonpuingranulaat namelijk 0,28% tegenover 3,38%.
De resultaten geven duidelijk weer dat zowel het type materiaal (recyclage granulaat of
kalksteengranulaat) als de grootte van het absorptievlak van belang zijn. Grof betonpuin,
dat werd afgezeefd op de zeef van 4 mm, heeft een kleiner absorptiepercentage omwille
van het kleiner soortelijk oppervlak.
Het groter absorptiepercentage van recyclagegranulaten is te wijten aan het grotere
poriëngehalte dat aanwezig is in recyclagemateriaal door de aangehechte mortel. Door
capillaire opzuiging worden deze poriën gevuld met water. De poriën in het betonpuin
kunnen bestaan uit:
- Gelporiën: deze poriën worden gecreëerd door de verdamping van fysisch
gevonden interlayer-water dat verdampt (0,15 van de W/C-factor). Hun diameter
is ongeveer 10 -7 tot 10 -9 meter;
- Capillaire poriën: deze poriën worden veroorzaakt door verdamping van
bijkomend aanmaakwater dat de verwerkbaarheid van het oorspronkelijk mengsel
ten goede kwam (W/C-factor groter dan 0,4). Een tweede oorzaak van deze
poriën is het feit dat reactieproducten van de hydratatiereactie een kleiner volume
innemen dan de reagentia. De grootteorde van deze poriën is 10 -3 tot 10 -7 meter;
- Een laatste oorzaak van mogelijke poriën is de aanwezigheid van luchtbellen in
het moedermateriaal door slechte verdichting of mogelijke toevoegsels zoals
luchtbelvormers. (Blontrock & Van Guyze, 2010)
Uit het bovenstaande blijkt dat recyclagemateriaal meer poriën bevat dan
kalksteengranulaat. Bijgevolg zal de volumieke massa van het kalksteengranulaat hoger
zijn dan recyclage granulaat. Dit wordt vastgesteld in de meetresultaten die
weergegeven worden in Figuur 35.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 83

8.2 Opbouw inert skelet
8.2.1 Opbouw recyclagebeton: betonrecept 1
Aan de hand van de formule van Bolomey wordt de ideale korrelverdeling van het inert
skelet van een betonmengsel berekend. Deze ideale korrelverdeling wordt gecorrigeerd
door het cement in te rekenen als fijnen. De Bolomeycurve wordt op deze manier
verticaal verschoven over een afstand die gelijk is aan de verhouding tussen de
hoeveelheid cement per kubiek beton op de volumieke massa van het beton.
Gecumuleerde zeefrest [%]
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
Zeefkrommes voor opbouw inert skelet betonrecept 1
0,0625
100,00
0,25 1 4 16 64
Zeefopening [mm]
Figuur 34: Betonrecept 1: zeefkrommes betonmengsel en ideale betonsamenstelling
Door toepassen van de kleinste kwadratenmethode die hierboven wordt uitgelegd, wordt
de volgende samenstelling van het inert skelet bekomen:
- 8% betonpuin 8/32;
- 43% gebroken betonpuin 4/16;
- 49% zand 0/4.
Zand 0/4
Bolomey
Bolomey + cement
Gebroken betonpuin 4/16
Betonpuin 8/32
Aan de hand van deze verhoudingen kan de korrelverdeling van het inert skelet berekend
worden. Daarna wordt deze korrelverdeling vergeleken met de ideale Bolomeycurve wat
weergegeven is in Figuur 35.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 84

Gecumuleerde zeefrest [%]
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
Vergelijking bolomey met mengsel 1
90,00
0,0625
100,00
0,25 1 4
Zeefopening [mm]
16 64
Figuur 35: Vergelijking korrelsamenstelling ideaal mengsel en samenstelling mengsel 1
Bolomey
Mengsel
Uit Figuur 35 blijkt dat de berekende samenstelling te weinig fijnen bevat. Dit zou een
oorzaak kunnen zijn van mogelijke segregatie. Verder kan afgeleid worden dat de fractie
tussen 8 mm en 16 mm in de juiste dosering aanwezig is. De fractie tussen 1 mm en 8
mm is te veel aanwezig. De fijne fractie is te weinig aanwezig.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 85

8.2.2 Opbouw recyclagebeton met extra fijnen: betonrecept 2
Het betonrecept 1 wordt genomen als referentie voor deze samenstelling. Een deel van
het zand wordt vervangen door een fijner kaliber 0/2. Aan de hand van de kleinste
kwadratenmethode wordt gezocht naar de ideale verhouding tussen deze twee zanden
om de kleinste afwijking van de ideale curve te bekomen. De zeefkrommes en de te
benaderen ideale korrelverdeling die toegepast worden, worden weergeven in Figuur 36.
Gecumuleerde zeefrest [%]
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
Zeefkrommes voor opbouw inert skelet betonrecept 2
0,0625
100,00
0,25 1 4 16 64
Zeefopening [mm]
Figuur 36: Betonrecept 2: zeefkrommes betonmengsel en ideale betonsamenstelling
Door toepassen van de kleinste kwadratenmethode die hierboven wordt uitgelegd, wordt
de volgende samenstelling van het inert skelet bekomen:
- 8% grof betonpuin 8/32;
- 43% gebroken betonpuin 4/16;
- 12,6% zand 0/2;
- 36,4% zand 0/4.
Zand 0/4
Bolomey
Bolomey + cement
Gebroken betonpuin 4/16
Betonpuin 8/32
Zand 0/2
Aan de hand van deze verhoudingen kan de korrelverdeling van het inert skelet berekend
worden en vergeleken met de ideale Bolomeycurve wat weergegeven is in Figuur 37.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 86

Gecumuleerde zeefrest [%]
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
Vergelijking bolomey met mengsel 2
90,00
0,0625
100,00
0,25 1 4
Zeefopening [mm]
16 64
Figuur 37: Vergelijking korrelsamenstelling ideaal mengsel en samenstelling mengsel 2
Bolomey
Mengsel
Uit een vergelijking tussen Figuur 35 en Figuur 37 blijkt dat slechts 18,6% van de
deeltjes in het betonmengsel 1 kleiner is dan 0,5 mm. Door aanpassing van het
betonrecept is nu 25,5% van de deeltjes kleiner dan 0,5 mm. Dit komt neer op een
overgang van 392 kg fijnen per kubiek naar 535 kg fijnen per kubiek. Met fijnen wordt de
fractie bedoeld onder de 0,5 mm. Deze samenstelling zal gebruikt worden om te kijken of
de verwerkbaarheid verandert. Meer fijnen betekent een hoger smerend effect en
vermindert de segregatie, net zoals in een watervasthoudende hulpstof vermeld in
hoofdstuk 2.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 87

8.2.3 Opbouw kalksteenbeton: betonrecept 3
Dezelfde werkwijze wordt toegepast om een referentiemengsel te ontwerpen dat bestaat
uit kalksteengranulaat. Aan de hand van de volgende zeefkrommes en de berekende
ideale korrelverdeling wordt het inert skelet berekend.
Gecumuleerde zeefrest [%]
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
Zeefkrommes voor opbouw inert skelet betonrecept 3
0,0625
100,00
0,25 1 4 16 64
Zeefopening [mm]
Figuur 38: Betonrecept 3: zeefkrommes betonmengsel en ideale betonsamenstelling
Door toepassen van de kleinste kwadratenmethode die hierboven wordt uitgelegd wordt
de volgende samenstelling van het inert skelet bekomen:
- 40% gebroken kalksteen 4/16;
- 60% zand 0/4 lading 2.
Zand 0/4 lading 2
Gebroken kalksteen 4/16
Bolomey
Bolomey + cement
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 88

Gecumuleerde zeefrest [%]
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
Vergelijking bolomey met mengsel 3
90,00 0,0625 0,125
100,00
0,25 0,5 1 2 4 8 16
Zeefopening [mm]
Figuur 39: Vergelijking korrelsamenstelling ideaal mengsel en samenstelling mengsel 3
Bolomey
Mengsel
Bij betonmengsel 3 wordt opnieuw vastgesteld dat de fijne fractie te weinig aanwezig is.
De maximale korreldiameter van het mengsel is kleiner dan de maximale korreldiameter
in het recyclagebeton. Dit zal zijn invloed hebben op de betonsamenstelling waardoor de
slumptesten niet specifiek met elkaar vergeleken kunnen worden. Wanneer toch een
vergelijking wordt gemaakt, kan enkel een besluit genomen worden over de globale
werking van de superplastificeerder.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 89

8.3 Definitief mengsel opbouw
8.3.1 Opbouw betonrecept 1
Aan de hand van bovenstaande gegevens die vastgelegd werden aan de hand van
literatuur of werden opgemeten, wordt de volgende betonsamenstelling bekomen in
Tabel 15.
bestanddelen
Tabel 15: Receptuur betonmengsel 1
hoeveelheden
mengsel
volumieke
massa in
kg/liter
Volume
in liter
volume per
kaliber in
liter kg/m³
Cement CEM III 42,5 LA 300 kg 3,02 99,3 300
Water (W/C =0,55) 165 1 165 165
Lucht 1,5% 15
Zand 0/4 49% 2,61 353,1 921,7
Gebroken granulaat 4/16 43% 2,41 309,9 746,9
Gebroken betonpuin 8/32 8% 2,41 57,7 139,0
720,7
Totaal beton 1 m³ 1000 2272,5
8.3.2 Opbouw betonrecept 2
Betonrecept 2 is een aanpassing van betonrecept 1. Het toevoegen van extra fijn
materiaal onder de vorm van zand zorgt voor een aanpassing in het recept. De
waterabsorptie van de granulaten blijft gelijk. Het recept wordt hieronder weergegeven in
Tabel 16.
bestanddelen
Tabel 16: Receptuur betonmengsel 2
hoeveelheden
mengsel
volumieke
massa in
kg/liter
Volume
in liter
volume per
kaliber in
liter kg/m³
Cement CEM ||| 42,5 LA 300 kg 3,02 99,3 300
Water (W/C =0,55) 165 1 165 165
Lucht 1,5% 15
Zand 0/4 36,4% 2,61 262,3 684,7
Zand 0/2 12,6% 2,61
90,8 237,0
Gebroken betonpuin 4/16 43% 2,41 309,9 746,9
Betonpuin 8/32 8% 2,41 57,7 139,0
720,7
Totaal beton 1 m³ 1000 2272,5
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 90

8.3.3 Opbouw betonrecept 3
Aan de hand van voorgaande parameters wordt het recept voor het kalksteenmengsel
bekomen in onderstaande Tabel 17.
Tabel 17: Receptuur betonmengsel 1
volumieke
massa in
kg/liter
volume per
kaliber in
liter kg/m³
hoeveelheden
Volume
bestanddelen
mengsel
in liter
Cement CEM ||| 42,5 LA 300 kg 3,02 99,3 300
W/C factor = 0,55 165 1 165,0 165
Lucht 1,50% 15
Zand 0/4 60% 2,65 432,40 1145,9
Gebroken kalksteen 8/16 40% 2,54 288,26 732,2
720,66
Totaal beton 1 m³ 1000 2343,0
8.3.4 Vergelijking waterabsorptie
Een belangrijke factor bij recyclagebeton zijn de waterabsorptiepercentages. Aan de hand
van de pyknometerresultaten wordt bekomen dat een kubiek recyclagebeton dat
samengesteld is volgens betonrecept 1 en 2, de hieronder weergegeven hoeveelheid
water Tabel 18 kan absorberen.
Tabel 18: Waterabsorptie percentages
waterabsorptie
[%]
Water
[l/m³]
zand 0,42 3,87
gebroken granulaat 5,12 38,24
granulaat 4,81 6,68
totaal 48,79
In Tabel 19 wordt de waterabsorptie weergegeven van zand en kalksteen. De
waterabsorptiefactor van het kalksteen komt uit de technische fiche van het granulaat.
8.3.5 Besluit
Tabel 19: Waterabsorptie betonrecept 3
waterabsorptie Water
[%]
[l/m³]
zand 0,42 4,81
gebroken kalksteen 0,75 5,49
totaal 10,30
Uit de resultaten blijkt dat gerecycleerde betonpuingranulaten 4 tot 5 keer meer water
kunnen absorberen dan gebroken kalksteengranulaten.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 91

9 Algemene resultaten
De resultaten die weergegeven worden, hebben vooral betrekking op de verwerkbaarheid
van het beton, aangezien de invloed van het veranderen van enkele factoren op de
werking van de superplastificeerder wordt onderzocht. Bijkomende opgemeten
parameters worden gebruikt om resultaten te verklaren of te staven.
Volgende parameters werden gewijzigd:
- Variatie hulpstofpercentage met als doel na te gaan hoe de
superplastificeerder bij verschillende dosering een invloed heeft op het
recyclagebeton. Daarbij werd een referentiekromme vastgelegd,
waarna andere parameters werden gevarieerd;
- Variatie voorbevochtiging met als doel de werking na te gaan van de
superplastificeerder bij verschillende voorbevochtigingsperiodes;
- Vergelijking met kalksteenbeton;
- Variatie toevoegingstijdstip tot het bekomen van een efficiënter gebruik
van de superplastificeerder door latere toevoeging;
- Aanpassing van het betonmengsel en mengenergie.
9.1 Variatie hulpstofpercentage
De eerste parameter die gewijzigd werd, was de hoeveelheid hulpstof die werd
toegevoegd aan het mengsel. Het doel bestaat uit het verkrijgen van beton dat ongeveer
tot 100 minuten na de start van het hydratatieproces de verwerkbaarheidsklasse S4
haalt. De toegevoegde percentages hulpstof aan het beton zijn 0%, 1%, 1,5% en 2%
superplastificeerder.
9.1.1 Resultaten
De absorptie van de recyclagegranulaten heeft een belangrijke invloed op de hoeveelheid
toe te voegen water. Voor aanmaak van het beton wordt telkens opgemeten hoeveel
water reeds in de recyclagegranulaten aanwezig is. Het gemiddelde geeft weer voor
hoeveel procent de granulaten verzadigd zijn voor aanvang van de proef. Resultaten
worden weergegeven in Tabel 20. Uit de tabel blijkt dat de aanwezige voorbevochtiging
geen grote rol zal spelen bij vergelijkingen tussen mengsels 0% en 1,5%. Bij andere
mengsels moet rekening gehouden worden met een grotere voorbevochtiging. Deze
parameter is moeilijk in de hand te houden door de weersomstandigheden.
Tabel 20: Vochtgehalte bij aanvang proeven variatie in hulpstofpercentage
% hulpstof 0% 1% opnieuw 1,5% 2%
gebroken betonpuin 4/16 45% 90% 43% 83%
grof betonpuin 8/32 17% 96% 17% 33%
gemiddeld 41% 91% 39% 75%
De opgemeten verwerkbaarheidscurven worden weergegeven in Figuur 40.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 92

slump [cm]
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
Hulpstofpercentagevariatie: Verwerkbaarheidscurve
0 20 40 60 80 100
tijd [min]
Figuur 40: Verwerkbaarheidscurven variatie in hulpstofpercentage
De snijpunten met verwerkbaarheidsklasse S4 worden berekend aan de hand van de
polygoonvergelijkingen. Deze vergelijkingen zijn telkens terug te vinden in de bijlage het
proefverslag.
Verwerkbaarheidscurve RG/GM/1%/30sec./0min/opnieuw:
Vergelijking: y= 4 *10 -5 x³-0,0137 x² + 0,8583 x + 10.5
Slumpwaarde S4: y= 16
Snijpunten: Snijpunt 1 = 7,22 min. 7 min 13 sec.
Snijpunt 2= 72,42 min. 72 min 25 sec.
S4 wordt 65 min 12 sec behaald.
Verwerkbaarheidscurve RG/GM/1,5%/30sec./0min:
Vergelijking: y= -6 * 10-5 x³ + 0,0027 x²+0,3585x +6,7012
Slumpwaarde S4: y= 16
Snijpunten: Snijpunt 1 = 23,92 min. 23 min 56 sec.
snijpunt 2= 91,72 min. 91 min 44 sec.
S4 wordt 67 min 48 sec behaald.
Verwerkbaarheidscurve RG/GM/2%/30sec./0min.:
Vergelijking: y= -3 * 10-5 x³ + 0,0015 x²+0,308 x +6,6636
Slumpwaarde S4: y= 16
Snijpunten: Snijpunt 1 = 28,30 min. 28 min 19 sec.
snijpunt 2= 115,73 min. 115 min 44 sec.
S4 wordt 87 min 25 sec behaald.
RG/GM/0%/30sec./0min
RG/GM/1%/30sec./0min/opn
.
RG/GM/1,5%/30sec./0min
RG/GM/2%/30sec./0min
verwerkbaarheidsklasse S4
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 93

Vaststelling
Druksterkte [N/mm²]
35,00
30,00
25,00
20,00
27,76
Gemiddelde druksterkte
30,70
Figuur 41: Gemiddelde druksterkte in functie van het percentage hulpstof
Uit Figuur 40 kan vastgesteld worden dat bij een hogere hulpstofpercentage het mengsel
langer verwerkbaar blijft. De betonmengsels RG/GM/0%/30sec./0min en
RG/GM/1,5%/30 sec./0min hebben een gelijkaardige vochtigheid van granulaten
alvorens deze in de menger werden gebracht. Dit is te zien in Tabel 20. De mengsels
RG/1%/30sec./0min/opn. en RG/2%/30sec./0min hebben ook een gelijkaardig
startvochtgehalte maar iets hoger dan de andere mengsels.
Tijdens het opstellen van de verwerkbaarheidscurven werd vastgesteld dat segregatie
een probleem zou kunnen vormen bij recyclagebeton dat superplastificeerder bevat.
Optredende segregatie wordt weergegeven in Figuur 42. Pas gestort beton heeft de
neiging om aanmaakwater af te scheiden. Gevolg is dat de granulaten bezinken
(sedimentatie) en het afgescheiden water een waterfilm vormt op het beton. Dit
verschijnsel van waterafscheiding wordt segregatie genoemd en wordt versterkt tijdens
het verdichten van het beton. Zolang de segregatie of bleeding beperkt blijft, zorgt dit
verschijnsel voor een gunstige invloed op het beton. De segregatie voorkomt het
optreden van plastische krimp doordat een waterfilm op het oppervlak bescherming biedt
tegen uitdroging. Het negatieve effect dat segregatie veroorzaakt, is het creëren van een
betonhuid met een verhoogde water-cementfactor. Het betonoppervlak is hierdoor van
minder goede kwaliteit en zal een kleine weerstand hebben tegen afslijten.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 94
25,23
24,08

De omvang van segregatie hangt af van:
Figuur 42: Segregatie
- De betonsamenstelling;
- De consistentie;
- Het watergehalte in het vers beton;
- Het gebruik van uitsluitend zand met platte en hoekige korrels en platte
granulaten is ongunstig. Het vergroot de weerstand tegen verdichting waardoor
meer holtes ontstaan met een minder compact beton tot gevolg (Nullens, 2010).
9.1.2 Besluit
Bij de grafiek van 0% op Figuur 40 wordt een snelle daling vastgesteld van de slump van
15,9 cm naar 10,9 cm. Dit is te wijten aan de extra hoeveelheid water dat bij de start
van het betonmengsel aan het mengsel wordt toegevoegd om de granulaten te
verzadigen. Daaruit is te zien dat de waterabsorptie van de granulaten voornamelijk
gebeurt gedurende de eerste 10 minuten. Tussen de 10 en de 15 minuten neemt de
waterverdamping de bovenhand en heeft de absorptie reeds plaatsgevonden. Deze
vaststelling wordt gestaafd door het ValReCon20-project. Tijdens dit project werd
vastgesteld dat bij een hogere vervangingsgraad van de grove natuurlijke granulaten
door betonpuingranulaten de initiële slump stijgt bij een te korte
voorbevochtigingsperiode. (Boehme L. et al, 2010)
Bij stijgende hulpstofpercentages verschuift de verwerkbaarheidcurve naar rechts. Het
mengsel wordt minder snel verwerkbaar. Het duurt echter langer tot alle hulpstof
uitgewerkt is omdat de hulpstof in een grotere dosering aanwezig is. Doordat met hogere
dosering gewerkt wordt, is het mogelijk dat een vertragend nevenwerking optreedt van
de superplastificeerder. Deze hogere dosering in combinatie met hoogovencement
kunnen deze nevenwerkingen versterkt worden. (Cools & Labaere, 2010) Dit vertragend
neveneffect zal in de toekomstige proeven altijd gelijk blijven aangezien met eenzelfde
hulpstofpercentage gewerkt wordt, namelijk 1,5%.
Het verschil tussen de ligging van de curve van 1% en de andere twee gedurende de
eerste 40 minuten is sterk verschillend. Dit zal niet enkel te wijten zijn aan het
vertragend effect. Het vochtgehalte aanwezig in de granulaten waarmee gewerkt werd, is
bij het mengsel met 1% twee maal zo groot als het mengsel met 1,5%
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 95

superplastificeerder. Het verschil in watergehalte zou een invloed kunnen hebben op de
werking van een superplastificeerder. Dit wordt verder onderzocht bij de variatie van
voorbevochtigingsperiode.
In Figuur 41 worden de gemiddelde druksterktes gegeven per percentage hulpstof.
Indien de 0%, 1,5% en de 2% met elkaar worden vergeleken, kan opgemerkt worden
dat de gemiddelde druksterkte een lichte daling vertoont bij stijgend hulpstofpercentage.
Op het eerste zicht zou dit in strijd zijn met de technische fiche van de
superplastificeerder en de NBN EN 934-2. De druksterkte zou met minimaal 10% moeten
stijgen. Maar in de norm en de technische fiche staat wel uitdrukkelijk dat deze
druksterktes gelden bij een gelijkblijvende consistentie. Dit is hier niet het geval. Het
reeds aanwezige vochtgehalte heeft een invloed op de bekomen druksterkte, dit werd
vastgesteld in de komende besluiten omtrent voorbevochtiging net zoals het opnieuw
gemeten mengsel met 1% hulpstof. Zo werd met minstens het dubbele vochtgehalte in
de granulaten een stijging van minstens 10% vastgesteld.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 96

9.2 Variatie voorbevochtiging
Zoals bleek uit de pyknometerresultaten absorberen gerecycleerde betongranulaten veel
meer water dan kalksteengranulaten. Uit onderzoek bleek dat na onderdompeling van 5
minuten, betonpuin 8/20 nog evenveel kan opnemen als kalksteen dat zich in volledig
droge toestand bevindt. (Blontrock & Van Guyze, 2010) Aan de hand hiervan werd
gekozen voor een voorbevochtigingsperiode van 30 sec. (kort), 5 minuten (te vergelijken
met droge kalksteen) en 15 minuten (verzadigde granulaten). Op Figuur 43 wordt de
verwerkbaarheidscurven weergegeven van drie mengsels. De variërende parameter bij
de drie mengsels is de tijd van voorbevochtiging. Het referentiebeton is een mengsel met
recyclagegranulaten en 1,5% superplastificeerder waarbij de granulaten 30 seconden
worden voorbevochtigd. Dit referentiemengsel heeft de benaming
RG/GM/1,5%/30sec/0min. Met het referentiemengsel worden twee nieuwe mengsels
vergeleken.
9.2.1 Resultaten
Wanneer de voorbevochtiging gevarieerd wordt zou gestart moeten worden van gelijk
verzadigde granulaten. Omdat dit praktisch onhaalbaar is, wordt opgemeten hoeveel
water geabsorbeerd werd door de granulaten voor aanmaak van het betonmengsel. Het
aanwezige water zal een weerslag hebben op de te bekomen resultaten. Resultaten
worden weergegeven in Tabel 21.
Tabel 21: Vochtgehalte bij aanvang proeven variatie van voorbevochtiging
voorbevochtiging 30 sec 5 min 15 min
gebroken betonpuin 4/16 43% 86% 26%
grof betonpuin 8/32 17% 91% 28%
gemiddeld 39% 87% 27%
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 97

slump [cm]
30
25
20
15
10
5
0
Variatie voorbevochtiging: verwerkbaarheidscurve
0 20 40 60 80 100
tijd [min]
Figuur 43: Verwerkbaarheidscurven variatie van voorbevochtiging
Verwerkbaarheidscurve RG/GM/1,5%/15min./0min:
Vergelijking: y= 7 * 10 -5 x³ - 0,0167 x²+0,735x +16,88
Slumpwaarde S4: y= 16
Snijpunten: Snijpunt 1 = 59,96 min. 59 min 58 sec.
S4 wordt tot 59 min 58 sec behaald.
Verwerkbaarheidscurve RG/GM/1,5%/5min./0min/opnieuw:
Vergelijking: y= -5* 10 -5 x³ - 0,0175 x²+1,09 x +6,3
Slumpwaarde S4: y= 16
Snijpunten: Snijpunt 1 = 10,67 min. 10 min 40 sec.
Snijpunt = 66,67 min. 67 min 40 sec.
S4 wordt tot 57 min 0 sec behaald.
Verwerkbaarheidscurve RG/GM/1,5%/30sec./0min:
RG/GM/1,5%/15min./0min.
RG/GM/1,5%/5min./0min/opnieuw.
RG/GM/1,5%/30sec./0min.
Vergelijking: y= -6 * 10-5 x³ + 0,0027 x²+0,3585x +6,7012
Slumpwaarde S4: y= 16
Snijpunten: Snijpunt 1 = 23,92 min. 23 min 56 sec.
snijpunt 2= 91,72 min. 91 min 44 sec.
S4 wordt 67 min 48 sec behaald.
De voorbevochtiging heeft een grote invloed op de ligging van de
verwerkbaarheidscurven. Dit heeft ook zijn weerslag op de behaalde druksterktes na 28
dagen zoals weergegeven in Figuur 44.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 98

druksterkte [N/mm²]
45,00
40,00
35,00
30,00
25,00
20,00
15,00
10,00
5,00
0,00
9.2.2 Besluit
Invloed op de verwerkbaarheid
Variatie voorbevochtigen: druksterkte
0 20 40 60 80 100
tijd [min]
Figuur 44: Druksterkte bij variatie van voorbevochtiging
De bemerkingen bij Figuur 43 zijn de volgende. De grafiek van het referentiebeton, met
30 seconden voorbevochtiging, heeft een verwerkbaarheidscurve die in stijgende lijn
gaat over 60 minuten waarbij het mengsel pas een S4 behaalt na 24 minuten, maar
behoudt deze verwerkbaarheid tot meer dan 90 minuten. Indien de betonpuingranulaten
meer worden voorbevochtigd, verschuiven de curven naar links, wat duidt op een grotere
zetmaat in een kortere tijd. Het beton behaalt vanaf het eerst gemeten punt al S4. Mits
voorbevochtiging van de granulaten behalen de mengsels een minder lange
verwerkbaarheid. Na 60 minuten zakt de curve waarbij de granulaten 15 minuten werden
voorbevochtigd onder S4. Dit is ruim 30 minuten vroeger dan een betonmengsel waarbij
de betonpuingranulaten amper 30 seconden werden voorbevochtigd.
Figuur 43 illustreert de snelheid waarmee de superplastificeerder kan inwerken op het
cement. De superplastificeerder in het water wordt beïnvloed door de hoeveelheid water.
Hoe kleiner de concentratie van de superplastificeerder ten opzichte van de hoeveelheid
toegevoegde water, hoe trager de superplastificeerder kan inwerken op het cement.
Anders gezegd, bij eenzelfde percentage superplastificeerder waarbij het toegevoegde
water groter wordt door een grote absorptie van de betonpuingranulaten, werkt de
superplastificeerder minder snel in op het cement. Het totaal toegevoegde water houdt
in:
- 25% chemisch gebonden water (hydratatie van het cement);
- 15% fysisch gebonden water;
- Het water dat door de granulaten wordt opgeslorpt door absorptie;
- De waterfilm aan het korreloppervlak dat vastgehouden wordt;
- Het vrije water dat bij het mengen wordt toegevoegd.
RG/GM/1,5%/15min./0min.
RG/GM/1,5%/5min./0min.
RG/GM/1,5%/30sec./0min.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 99

De superplastificeerder in het beton komt in contact met het toegevoegde water. Daarbij
zullen de hydrofobe delen van de superplastificeerder zich naar binnen richten, aangezien
deze worden afgestoten door het water. Tegelijk worden de hydrofiele deeltjes
aangetrokken door het water. Op deze manier worden bolvormige lichaampjes gevormd
waarbij lucht wordt ingesloten. De snelheid waarmee de lichaampjes in contact komen
met het cement, wordt gedeeltelijk bepaald door de vermindering van het watergehalte.
Hoe minder water, hoe minder afstoting, waardoor de hydrofobe delen gemakkelijker van
elkaar kunnen gaan en waarbij het bolletje opengaat. Dit gecombineerd met de
negatieve lading rondom de cementdeeltjes, kan ervoor zorgen dat het bolletje volledig
opengaat. Deze positionering gebeurt doordat de positieve hydrofoob-gedeeltes van de
superplastificeerder zich willen richten naar het cement en de negatieve hydrofiel
gedeeltes zich juist willen afstoten van het cement en zich naar het water willen richten.
Door deze herschikking gaan de bolletjes open waarbij de ingesloten lucht kan
ontsnappen. Maar door deze schikking wordt een optimale hydratatie van het cement
verkregen doordat de cementdeeltjes elkaar gaan afstoten. (Cools & Labaere, 2010)
Deze schikking is een verklaring voor de verschuiving van de verwerkbaarheidscurven in
Figuur 43. Voor de duidelijkheid, met het vrij water wordt het water bedoeld dat nog niet
geabsorbeerd werd door de granulaten en het water dat nodig is om de W/C-factor te
brengen van 0,4 naar 0,55. Hoe meer vrij water nog aanwezig is op het moment van het
toevoegen van de superplastificeerder, hoe meer van deze hulpstof nog in oplossing
blijft. Daardoor zullen de bolletjes nog niet allemaal willen openplooien en werkt de
superplastificeerder minder actief. Indien een mengsel een voorbevochtiging krijgt van
15 minuten, zorgt dit ervoor dat minder vrij water aanwezig is bij het toevoegen van de
superplastificeerder. Minder vrij water betekent dat de bolletjes zich gemakkelijker zullen
openplooien waarbij de superplastificeerder vanaf het toevoegen veel actiever is.
Het is bewezen aan de hand van de thesis over “het opstellen van een
voorbevochtigingscurve voor betonpuingranulaten” van Blontrock en Van Guyze dat de
absorptie voornamelijk gebeurt in de eerste 5 minuten. Uit Figuur 43 blijkt dat de
verwerkingscurve meer verschuift gedurende de eerste 5 minuten voorbevochtiging. De
granulaten hebben dan al een groot deel water geabsorbeerd, zodat het vrij water in het
mengsel gereduceerd is. Bijgevolg wordt de hulpstof sneller actief.
Uit een vergelijking tussen de polygonen volgt dat superplastificeerder langer achter is in
waterrijker milieu. Dit verschil in activiteit is hoofdzakelijk te wijten aan de minder snelle
terugloop van de verwerkbaarheid na het behalen van de maximale verwerkbaarheid.
Enkele redenen die kunnen aangehaald worden voor het trager dalen van de
verwerkbaarheid zijn:
- Als gevolg van de cementhydratatie stijgt de alkaliteit van het mengsel, hierdoor
daalt het aantal aanwezige waterstofatomen in het mengsel. De
hulpstofmoleculen bevinden zich in een minder waterrijke omgeving waardoor de
luchtbellen zich makkelijker zullen openen en meer polycarboxylaatmoleculen
geactiveerd worden. Hierdoor zal de terugloop van de verwerkbaarheid
verminderen.
- In het mengsel met 15 minuten voorbevochtiging heeft het grootste deel van de
moleculen van de superplastificeerder de tijd gehad om te reageren met het
cement. Dit komt omdat de superplastificeerder in een minder waterrijk milieu
bevond en actiever is zoals hierboven uitgelegd. Het mengsel waarbij geen grote
voorbevochtiging plaatsvond, heeft een hogere gehalte vrij water wat zorgt dat de
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 100

superplastificeerder in oplossing blijft. Na enige tijd heeft de superplastificeerder
dan toch de kans om te reageren maar deze komt pas op een later tijdstip en
zorgt zo voor een vermindering van de terugloop van de verwerkbaarheid.
Het beton waarmee gewerkt wordt, kan tevens vergeleken worden met ‘licht beton’
vanwege de granulaten met een lichtere densiteit dan van kalksteengranulaten. Licht
beton heeft een grotere waterbehoefte waardoor het de voorkeur krijgt om een
voorbevochtiging te hebben. (Belgische BetonGroepering, 2009)
Invloed op de druksterkte
Bij het mengsel met een voorbevochtiging van 30 seconden was het reeds aanwezige
vochtgehalte in de granulaten beperkt. Wanneer rekening gehouden wordt met het
vochtgehalte van het zand, moest nog 1,8 liter water opgenomen worden door de
granulaten alvorens volledige verzadiging te bereiken. De 30 seconden
voorbevochtigingstijd die de granulaten hiervoor gekregen hebben, was te beperkt.
Gevolg is dat de werkelijke W/C-factor groter was dan 0,55. De druksterkte was
bijgevolg lager.
Bij het mengsel met een voorbevochtigingstijd van 5 minuten was bij aanvang meer
vocht aanwezig in de recyclagegranulaten. Aan de hand van het water dat zich tussen de
zandkorrels bevond, konden de recyclagegranulaten al volledig verzadigd worden. De
granulaten hadden al veel meer water geabsorbeerd dan bij het mengsel dat 30
seconden werd voorbevochtigd. Deze W/C-factor zal bijgevolg veel lager gelegen hebben
waardoor de druksterkte in het begin veel groter is.
De druksterktes van de drie mengsels worden geïllustreerd in Figuur 44. Bij het mengsel
met een voorbevochtigingstijd van 15 minuten hadden de recyclagegranulaten nog niet
veel vocht geabsorbeerd. Het gebruikte zand was echter al zeer vochtig (4,07%). In
totaal was net genoeg water aanwezig in alle granulaten samen om tot een verzadiging
te kunnen komen. De recyclagegranulaten moesten wel nog veel water opnemen in de
15 minuten. Verondersteld wordt dat deze granulaten volledig verzadigd waren na 15
minuten. De W/C-factor was 0,55, maar dit is geen exacte waarde door de
absorptiegraad van de betonpuingranulaten. De druksterkte was groter dan de
druksterktes van 5 minuten voorbevochtiging respectievelijk 30 seconden
voorbevochtiging. Door de variatie in W/C-factor kunnen de grootste verschillen
opgemerkt worden gedurende de eerste 20 minuten. Besloten wordt dat de druksterktes
in stijgende lijn gaan bij langere voorbevochtigingsperiode van de granulaten.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 101

9.3 Vergelijking tussen beton met recyclage- en kalksteengranulaten
9.3.1 Resultaten
slump [cm]
30
25
20
15
10
5
0
9.3.2 Besluit
Vergelijking verwerkbaarheid tussen recyclagebeton en
natuurlijk beton
0 20 40 60 80 100
tijd [min]
Figuur 45: Vergelijking verwerkbaarheid tussen recyclagebeton en kalksteenbeton
RG/GM/1,5%/30sec./0min.
NG/GM/1,5%/30sec./0min.
Op Figuur 45 wordt de vergelijking betreffende de verwerkbaarheid tussen
recyclagebeton en kalksteenbeton in een grafiek weergegeven. Net zoals voorgaande
besluit bij de voorbevochtiging, doet zich hetzelfde fenomeen voor. De
kalksteengranulaten gedragen zich als een voorbevochtigd betonpuingranulaat door hun
kleinere absorptiegehalte. Hier mogen en kunnen de curven van het beton met kalksteen
niet gelijk gesteld worden met een beton met puingranulaat met bepaalde
voorbevochtiging doordat de granulometrie verschillend is. De granulometrie heeft
eveneens een invloed op de verwerkbaarheid. Op het mengsel met kalksteen is ook de
snellere terugloop van de verwerkbaarheid zichtbaar.
Doordat natuurlijk granulaat een kleinere absorptie heeft, is de nood aan water vijf keer
kleiner dan puingranulaat. Daardoor is minder water nodig bij aanmaak van het beton.
Doordat op deze manier minder vrij water is, kan de superplastificeerder zoals eerder
uitgelegd in punt 9.2 sneller actief worden. Op Figuur 45 worden de curven van
recyclagebeton met verschillende voorbevochtiging weergegeven om het verband aan te
tonen.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 102

9.4 Aanpassing hoeveelheid fijnen
Een tweede belangrijke parameter om segregatie te vermijden is de betonsamenstelling.
Wanneer die minder fijnen bevat zal de segregatie toenemen. Uit betonsamenstelling 1
blijkt dat slecht 18,6% van de deeltjes in het betonmengsel kleiner is dan 0,5mm. Dit
komt neer op 392 kg per kubiek. Een aanpassing aan het betonmengsel door vervanging
van een deel van het zand door een fijner zand, zorgde ervoor dat betonmengsel 2
25,4% deeltjes bevat die kleiner zijn dan 0,5 mm. Dit zorgt voor 535 kg fijnen per kubiek
beton. In deze paragraaf wordt onderzocht wat de invloed is van deze stijging met 36%
fijnen voor de verwerkbaarheidscurven van het recyclagebeton.
9.4.1 Resultaten
De aanwezige vochtgehaltes in de recyclagegranulaten zijn:
Tabel 22: Vochtgehalte bij aanvang proeven variatie in fijnen
Aanwezig vocht in granulaten 30 sec extra fijnen 15 min
gebroken betonpuin 4/16 43% 86% 26%
grof betonpuin 8/32 17% 92% 28%
gemiddeld 39% 87% 27%
Uit Tabel 22 blijkt dat de granulaten die gebruikt werden voor het mengsel bestaande uit
extra fijnen, al zeer vochtig waren. Daarom worden de resultaten vergeleken met de
verwerkbaarheidskromme met een voorbevochtiging van 15 min. (verzadigde
granulaten).
slump [cm]
30
25
20
15
10
5
0
Variatie hoeveelheid fijnen: verwerkbaarheidscurve
0 20 40
mengtijd [min]
60 80
Figuur 46: Verwerkbaarheidscurven variatie in hoeveelheid fijnen
/GM/1,5%/30sec./0min
/GM/1,5%/30sec./0min/extra
fijnen
/GM/1,5%/15min./0min
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 103

Vaststellingen
Figuur 47: RG/GM/15min./0min. na 40 minuten mengen
(Anseele T.)
9.4.2 Besluit
Figuur 48: RG/GM/30sec./0min/extra fijnen na 40 minuten
mengen (Verstraete S.)
Bemerk dat de granulometrie van beide mengsels licht verschillen. Dit had een kleine
invloed op de zetmaat. Uit Figuur 46 kan besloten worden dat de hoeveelheid fijnen die
in het mengsel aanwezig zijn, weinig invloed hebben op de ligging van de
verwerkbaarheidscurve. Uit de figuur kan opnieuw vastgesteld worden dat het
vochtgehalte dat al in de recyclagegranulaten aanwezig is, een veel grotere invloed heeft
op de ligging van de verwerkbaarheidscurve.
Figuur 47 en Figuur 48 geven de mengsels RG/GM/15min/0min en
RG/GM/30sec/0min./extra fijnen weer na 40 minuten mengen. De verwerkbaarheid van
beide mengsels is op dit tijdstip het best met elkaar vergelijkbaar. Visueel kan
vastgesteld worden dat bij een groter aanvankelijk vochtgehalte van de recyclagegranulaten
en meer fijnen in het mengsel, de segregatie duidelijk minder is. Gedurende
de studie werd echter de klemtoon gelegd op de verwerkbaarheidstesten. Dit is ook de
reden waarom deze vaststelling enkel met beeldmateriaal gestaafd wordt. Een
segregatietest werd niet uitgevoerd. Uit verder onderzoek zal nog moeten blijken of de
segregatie veroorzaakt wordt door de soort hulpstof of dat de segregatie andere
oorzaken heeft.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 104

9.5 Variatie toevoegingstijdstip
Superplastificeerder reageert bij voorkeur met aluminaten onder de vorm van C3A.
Hierdoor zal een deel van de werking van de superplastificeerder verloren gaan. Deze
aluminaten zijn bij beton met kalksteengranulaten hoofdzakelijk afkomstig uit het
cement. In betonpuin zal omwille van de mogelijke aanwezigheid van nog
ongehydrateerd cement en de aluminaten die aanwezig zijn in de cementsteen van het
betongranulaat, de werking van superplastificeerder meer beïnvloed worden. De
aluminaten zijn echter zeer reactief en reageren in de eerste minuten van het
hydratatieproces met calciumsulfaat ter vorming van ettringiet. Bij latere toevoeging van
de superplastificeerder zal deze minder reageren met de aluminaten en bijgevolg langer
werken. Bedoeling is om te onderzoeken hoeveel langer de superplastificeerder werkt bij
latere toevoeging. Als toevoegingstijdstippen van de superplastificeerder werd gekozen
voor 0, 5 en 10 minuten.
9.5.1 Resultaten
De vochtgehaltes van de betonpuingranulaten bij aanvang van de proef waren:
slump [cm]
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
Tabel 23: Vochtgehalte bij aanvang proeven variatie in toevoegingstijdstip
Aanwezig vocht in granulaten 0 min 5 min 10 min
gebroken betonpuin 4/16 43% 72% 25%
grof betonpuin 8/32 17% 77% 26%
gemiddeld 39% 73% 25%
Variatie toevoegingstijdstip hulpstof: verwerbaarheidscurve
0 20 40 60 80 100
tijd [min]
Figuur 49: Verwerkbaarheidscurven variatie in toevoegingstijdstip
RG/GM/1,5%/30sec./0min
RG/GM/1,5%/30sec./5min
RG/GM/1,5%/30sec./10min
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 105

Verwerkbaarheidscurve RG/GM/1,5%/30sec./0min:
Snijpunten: Snijpunt 1 = 23,92 min. 23min 56sec.
snijpunt 2= 91,72 min. 91min 44sec.
S4 wordt 67 min 48 sec behaald.
Verwerkbaarheidscurve RG/GM/1,5%/15min./5min:
Vergelijking: y= -9 * 10 -5 x³ + 0,0101 x-0,1276x +16,153
Slumpwaarde S4: y= 16
Snijpunten: Snijpunt 1 = 12.96 min. 12min 58sec.
snijpunt 2= 97,92 min. 97min 55sec.
Verwerkbaarheidscurve RG/GM/1,5%/15min./15min:
Vergelijking: y= -5 * 10 -5 x³ + 0,0048 x²+0,0563x +16,1
Slumpwaarde S4: y= 16
Snijpunten: Snijpunt 1 = 106,73 min. 106min 44 sec.
9.5.2 Besluit
Het eerste meetpunt dat gekozen werd, was telkens het meetpunt dat volgde op het
toevoegen van de hulpstof. Het meetpunt na 5 minuten wordt echter niet weergegeven
in de grafiek omdat deze waarde onbetrouwbaar was door het optreden van segregatie.
Opmerkelijk in de resultaten is het feit dat het betonmengsel RG/GM/1,5%/30sec./0min.
op het meetpunt na 10 minuten minder verwerkbaar is dan het betonmengsel
RG/GM/1,5%/30sec./5min.. Op dit punt heeft de superplastificeerder van het mengsel
RG/GM/1,5%/30sec./5min. al 5 minuten kunnen inwerken op het mengsel en is de
concentratie van het C3A verminderd. C3A absorbeert een groot deel van de aanwezige
hulpstof zodat meer zou moeten toegevoegd worden. Wanneer het hydratatieproces al
een tijd bezig is, werd een ettringietlaagje gevormd op het oppervlak van de
cementkorrels (Verstraeten, 2008). Door dit gehydrateerd oppervlak zal minder hulpstof
geadsorbeerd worden en heeft de superplastificeerder een beter effect op de
verwerkbaarheid. Zo kan vastgesteld worden dat na toevoeging van de
superplastificeerder na 10 minuten, de verwerkbaarheid 5 minuten later hoger is dan de
andere twee mengsels. De verwerkbaarheid bij dit mengsel is tevens langer dan wanneer
de superplastificeerder na 0 respectievelijk 5 minuten werd toegevoegd. Bij het mengsel
waarbij na 5 minuten de superplastificeerder werd toegevoegd, bevatten de granulaten
meer vocht alvorens het mengsel werd gemaakt. Door deze voorbevochtiging samen met
de kleinere absorptie door het C3A, is het verschil in verwerkbaarheid tussen het mengsel
RG/GM/1,5%/30sec./0min. en RG/GM/1,5%/30sec./5min. groter dan deze van
RG/GM/1,5%/30sec./5min. en RG/GM/1,5%/30sec./10min.. Net zoals bij de proeven
rond voorbevochtiging zal de superplastificeerder bijgevolg trager beginnen werken.
Wanneer gekeken wordt naar de punten waar de maximale verwerkbaarheid wordt
behaald, dan valt op dat de maximale verwerkbaarheid bij het mengsel
RG/GM/1,5/10min behaald wordt bij een langere mengtijd. De hulpstof blijft duidelijk
langer actief. Bij toevoeging na 10 minuten in plaats van bij het begin van het
hydratatieproces blijkt dat het beton 15 minuten langer de verwerkbaarheidklasse S4
haalt. Dit heeft te maken met het feit dat de hulpstof gedurende de eerste minuten de
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 106

mogelijkheid niet kreeg om tijdens het hydratieproces te reageren met het C3A ter
vorming van ettringiet.
9.5.3 Resultaten: simulatie toevoegingstijdstip 30 en 60 minuten
Uit Figuur 16 en Figuur 17 blijkt dat de hoeveelheid hulpstof die geadsorbeerd wordt door
het cement na 60 minuten veel kleiner is dan na 30 minuten, respectievelijk 0 min. Zoals
beschreven staat in punt 3.5.2, is dit te wijten aan de hoeveelheid reactieve plaatsen op
het cementoppervlak. Bij aanvang van de cementhydratatie wordt de hulpstof
gemakkelijk geabsorbeerd door het cement door de grote hoeveelheid C3A die aanwezig
is. Gedurende de hydratatie wordt ettringiet gevormd en verminderen de hoeveelheid
reactieve plaatsen zodat de absorptie bemoeilijkt wordt. Door toevoeging na 30 en 60
minuten in stappen van ongeveer 0,5% wordt nagegaan hoeveel hulpstof moet
toegevoegd worden om de verwerkbaarheidsklasse S4 te halen.
Om deze grafiek op te stellen werd na respectievelijk 30 en 60 minuten de slump
gemeten en vervolgens 0,5 massapercent van de aanvankelijk aanwezige hoeveelheid
cement toegevoegd. De hoeveelheid verwijderd beton uit de mixer werd telkens
gemeten. Daaruit kan verhoudingsgewijs de werkelijke hulpstofconcentratie telkens
berekend worden.
Op tijdstip 30, 60 werd 0,5 massapercent hulpstof toegevoegd. Vervolgens werd 5
minuten gemengd waarna een slumptest werd uitgevoerd. Wanneer de slump nog niet
groot genoeg was, werd nog eens dezelfde hoeveelheid hulpstof toegevoegd en hetzelfde
stappenplan herhaald tot de verwerkbaarheidsklasse S4 behaald werd.
Slump [cm]
30
25
20
15
10
5
0
Verwerkbaarheidscurve in functie van hoeveelheid
superplast na 60 min
0 0,5 1 1,5 2
Concentratie superplastificeerder [%]
Figuur 50: Verwerkbaarheidscurve in functie van hoeveelheid hulpstof
RG/GM/variabel/30sec./60min.
RG/GM/variabel/30sec./30min.
De gemeten hoeveelheid hulpstof die nodig is om na 30 minuten 16 centimeter slump te
bekomen is 0,99%. Als de hulpstof na 60 minuten toegevoegd wordt moet 1,09%
hulpstof toegevoegd worden.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 107

9.5.4 Besluiten
Uit Figuur 50 kan vastgesteld worden dat ongeveer evenveel superplastificeerder moet
toegevoegd worden om 16 cm slump te bekomen. Uit Figuur 16 en Figuur 17 blijkt dat
het hulpstofabsorptiegedrag van cement bij toevoegingstijdstippen 30 en 60 minuten
ongeveer gelijk is. Dit in combinatie met Figuur 15, die weergeeft dat de slumpwaarde
nagenoeg constant is, wanneer 1% hulpstof toegevoegd wordt bij toevoegingstijdstippen
groter dan 25 minuten, kan dit resultaat staven. Opgemerkt moet wel worden dat het
type hulpstof en cement hier anders is. De superplastificeerder die gebruikt werd in het
onderzoek door Kung-Chung Hsu et al. over het effect van toevoegingstijdstip op de
cement absorptie en de verwerkbaarheid van het beton, is een naftaleensulfonaat. Het
gebruikte cement was Portlandcement.
Het grootste verschil tussen de twee tijdstippen van toevoegen bevindt zich bij de
toevoeging van het eerste half percent superplastificeerder. Na 60 minuten mengen is de
stijging in verwerkbaarheid na het toevoegen van een half percent hulpstof veel kleiner
dan wanneer dit percentage aan hulpstof toegevoegd wordt na 30 minuten. Dit werd ook
vastgesteld door de onderzoekers Kung-Chung et al. die Figuur 15 opstelden. Bij
toevoeging van 0,5% hulpstof werd daar ook vastgesteld dat de gemeten
verwerkbaarheid afhankelijk is van het moment van toevoegen. Hoe verder de
cementhydratatie gevorderd is, hoe minder verwerkbaar het mengel is.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 108

9.6 Variatie mengenergie
Tot slot wordt nog opgemerkt dat de variatie in mengenergie een grote rol speelt. Bij
aanvang van de proefreeks werd één volledige curve opgesteld met de kleine menger die
een inhoud heeft van ongeveer 9 liter beton. De grotere menger die gebruikt werd in het
vervolg van de studie kan 70 liter beton verwerken. De verschillende mengers worden
weergegeven in Figuur 51 en Figuur 52 .
Figuur 51: Grote menger (Verstraete S.)
9.6.1 Resultaten
Het aanwezige vochtgehalte voor aanvang van de proef is:
slump [cm]
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
Figuur 52: Kleine menger (Anseele T.)
Tabel 24: Vochtgehalte bij aanvang proeven variatie in mengenergie
kleine menger grote menger
gebroken betonpuin 4/16 59% 83%
grof betonpuin 8/32 56% 33%
gemiddeld 57% 75%
Verschillende mengenergie: Verwerkbaarheidscurve
0 20 40 60 80 100
tijd [min]
Figuur 53: Verwerkbaarheidscurven variatie in mengenergie
RG/KM/2%/30sec./0min.
RG/GM/2%/30sec./0min
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 109

Verwerkbaarheidscurve RG/KM/2%/30sec./0min:
Vergelijking: y= 8 * 10 -5 x³ - 0,0181 x²+1,1697x +1,34
Slumpwaarde S4: y= 16
Snijpunten: snijpunt 1= 16,39min. 16min. 23sec.
snijpunt 2= niet bepaalbaar
Verwerkbaarheidscurve RG/GM/2%/30sec./0min.:
Vergelijking: y= -3 * 10-5 x³ + 0,0015 x²+0,308 x +6,6636
Slumpwaarde S4: y= 16
Snijpunten: Snijpunt 1 = 28,30 min. 28 min 19 sec.
snijpunt 2= 115,73 min. 115 min 44 sec.
S4 wordt 87 min 25 sec behaald.
9.6.2 Besluit
Uit bovenstaande vergelijking kon niet vastgesteld worden wanneer het betonmengsel
niet meer zou voldoen aan de S4 verwerkbaarheidsklasse. Uit de grafiek volgt dat de
superplastificeerder sneller zal uitgewerkt zijn wanneer gebruik gemaakt wordt van de
kleine menger. Dit heeft te maken met het verschil in verhouding tussen de toegevoegde
energie en de hoeveelheid beton in de mixer. Uit de literatuur bleek ook dat de hulpstofdosering
afhankelijk is van de hoeveelheid beton. Bij kleinere hoeveelheden beton moet
de hulpstof hoger gedoseerd worden. Uit Figuur 53 kan vastgesteld worden dat bij het
toevoegen van een hulpstof in industriële mengprocessen, de hulpstofdosering sterk
afhankelijk zal zijn van de gebruikte menger en de hoeveelheid beton in de menger.
In praktijk zal gewerkt worden met kleinere hulpstofdoseringen. Een richtwaarde
opgegeven door de heer Dries Aneca van ABC beton, is 0,5 à 0,8% wanneer gebruik
gemaakt wordt van hulpstof op basis van polycarboxylaat. Deze dosering zorgt voor een
beton dat 80 minuten verwerkbaarheidsklasse S4 haalt. Hieruit blijkt dat de dosering bij
laboratoriumstudies altijd groter is dan wanneer de hulpstof gedoseerd wordt voor
grotere mengsels.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 110

10 Algemeen besluit
Het doel van deze studie bestaat erin een duidelijk beeld te verkrijgen over de werking
van superplastificeerder in recyclagebeton. Het onderzoek is een parameterstudie die
vooral toegespitst wordt op het tijdstip van toevoegen van de superplastificeerder en de
voorbevochtigingsperiode van de betonpuingranulaten. In de studie werd nagegaan wat
de invloed is van deze parameters op de werking van de superplastificeerder. Verder
werden kort nog enkele andere parameters onderzocht zoals mengenergie, hoeveelheid
fijnen in mengsel en een vergelijking met kalksteenbeton.
In het onderzoek werd gebruik gemaakt van een superplastificeerder op basis van polycarboxylaat.
Het recyclagebeton bestaat uit 100% vervanging van de grove fractie van
de kalksteengranulaten door betonpuingranulaten.
Uit het onderzoek bleek dat recyclagebeton zeer gevoelig is voor wijzigingen die
aangebracht worden aan verschillende parameters. Volgende zaken werden vastgesteld
gedurende het onderzoek:
- Het vochtgehalte van de granulaten bij aanvang van het hydratatieproces is zeer
belangrijk voor de werking van de superplastificeerder. Hoe kleiner het aanwezig
vochtgehalte in de granulaten, hoe trager de superplastificeerder zorgt voor een
stijging in verwerkbaarheid. Het is bewezen dat een voorbevochtiging zorgt voor
een stijgende druksterkte en op deze manier een hogere duurzaamheid. Uit dit
onderzoek blijkt dat de hoeveelheid water, aanwezig in een mengsel, en de
activiteit van een superplastificeerder aan elkaar gekoppeld zijn.
- Het tijdstip van toevoegen van de hulpstof heeft een belangrijke invloed op de
werking van de superplastificeerder. Vastgesteld wordt dat de C3A hoeveelheid
belangrijk is gedurende de eerste 10 minuten van het hydratatieproces. Deze
heeft een belangrijke invloed op de werking van de superplastificeerder. Bij
aanvang is de hoeveelheid C3A groter waardoor de superplastificeerder minder
lang actief is. Wanneer de hulpstof later toegevoegd wordt (> 30 minuten), moet
rekening gehouden worden met een tragere inwerking van de
superplastificeerder. Om een verwerkbaarheidsklasse S4 te behalen is het
benodigde hulpstofpercentage echter onafhankelijk van het moment van
toevoegen. Uit dit onderzoek bleek dat het toevoegen van superplastificeerder op
de werf vanaf 60 minuten na aanvang van het hydratatieproces economisch
voordeliger is.
- De mengenergie die toegevoegd wordt aan het mengsel, is een andere belangrijke
parameter. Wanneer meer energie wordt toegevoegd, wordt de hulpstof sneller
actief. De hoeveelheid beton in de mixer en het type mixer hebben ook een
invloed op de werking van de superplastificeerder.
- De vergelijking tussen recyclagebeton en kalksteenbeton is moeilijk te maken
omwille van de verschillen in granulometrie. Kalksteenbeton absorbeert vijf keer
minder water dan recyclagebeton. Bijgevolg is het gehalte aan vrij water
vergelijkbaar bij grote voorbevochtiging van de recyclagegranulaten. De werking
van de superplastificeerder is dan ook vergelijkbaar in met water verzadigd
recyclagebeton en kalksteenbeton. Verder onderzoek waarbij beton vervaardigd
wordt met dezelfde granulometrie, is echter nog vereist.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 111

Besloten wordt dat het beste rendement kan gehaald worden door gebruik te maken van
recyclagebeton waarvan de granulaten 15 minuten voorbevochtigd worden en de hulpstof
na 10 minuten toegevoegd wordt. De druksterkte van het beton is dan het hoogst en de
segregatie is veel kleiner in de beginfase door de kleinere hoeveelheid vrij water.
Toevoegen van de hulpstof na 10 minuten zorgt voor het beste rendement van de
hulpstof. Dit zal echter in de praktijk moeilijk te realiseren zijn.
Verder moet gezegd worden dat het zeer moeilijk is om alle parameters in de hand te
houden. Het startvochtgehalte is bijvoorbeeld sterk afhankelijk van de opslagruimte van
het granulaat.
Verder onderzoek
Eerst en vooral moet opgemerkt worden dat dit onderzoek slechts gebruik heeft gemaakt
van één hulpstof in combinatie met eenzelfde soort cement. In de toekomst zou het
nuttig zijn de invloed van de onderzochte parameters op te meten gebruik makend van
een ander soort superplastificeerder. Hierbij wordt vooral gedacht aan
superplastificeerders op basis van naftaleensulfonaat en melaminesulfonaat. Lignosulfonaten
zullen niet lang genoeg werken indien deze niet gemodificeerd zijn.
Deze studie stelde net als voorgaande studies vast dat de voorbevochtiging van de
granulaten een invloed heeft op de druksterkte. Dit is het gevolg van een wijziging in
W/C-factor als gevolg van te korte voorbevochtigingsperiodes. De invloed van absorptie
van de betonpuingranulaten op de W/C-factor zal in de toekomst zeker nog dieper
moeten onderzocht worden, want een wijzigende W/C-factor heeft invloed op de werking
van de superplastificeerder.
Gedurende de eerste 20 à 40 minuten van het hydratatieproces werd meestal segregatie
vastgesteld. Indien dit met andere hulpstoffen ook zou vastgesteld worden, kunnen
verschillende oplossingen geboden worden zoals:
- Een wijziging in de granulometrie;
- Toevoegen van een stabilisator zoals in zelfverdichtend beton. Deze stabilisator
kan gemaakt worden op basis van cellulose ether of ‘whelan gum’. Deze werken
door het overtollige water te binden in het betonmengsel waardoor de cohesie en
viscositeit van het beton worden verhoogd (ACI Education Bulletin, 2003);
- De dosering van de hulpstof;
- De betonpuingranulaten voldoende voorbevochtigen.
In deze studie werd vastgesteld dat de volumieke massa daalt bij een verhoogde
verwerkbaarheid. Dit zou nader onderzocht moeten worden of het fenomeen bij andere
superplastificeerders ook plaats vindt. In deze studie werd geen verder aandacht besteed
aan de volumieke massa doordat de slumptesten centraal stonden. Dit fenomeen zou
kunnen onderzocht worden door de volumieke massa te meten bij eenzelfde zetmaat en
verschillende superplastificeerders. Wel moet vermeld worden dat de daling van de
volumieke massa ook bij het mengsel met kalksteenbeton werd vastgesteld. In deze
studie werd met één enkele superplastificeerder gewerkt waardoor geen besluit werd
getrokken over de volumieke massa.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 112

Om een studie verder te zetten omtrent het verschil in werking van de
superplastificeerder op beton met betonpuingranulaten en kalksteen moet de
granulometrie exact dezelfde zijn. Door een “ideale” korrelkromme op te stellen waarbij
beide mengsels gelijk zijn kunnen de verschillen tussen beide mengsels duidelijk
zichtbaar worden.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 113

Bijlage
Bijlage 1: het proefverslag
Bijlage 2: technische fiche GIMARCOPLAST FM 643
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 114

Literatuurlijst
ACI Education Bulletin. (2003). Chemical admixtures for concrete. Chemical admixtures for concrete .
American Concrete Institute.
Aïtcin, P.-C., & Mindess, S. (2011). Sutstainability of concrete. Oxon: Spon Press.
BASF. (2008 ). Air-Entraining Admixtures. Opgeroepen op oktober 29, 2011, van basf-admixtures:
http://www.basf-admixtures.com/en/products/airentraining/Pages/default.aspx
BASF. (2011, juli 1). Mastertop 100. Opgeroepen op Oktober 30, 2011, van BASF-cc:
http://www.basfcc.be/nl/Producten/BouwProductenen_Systemen/Vloersystemen/IndustrieleVloersystemen/industri
elecementgebondenvloeren/MASTERTOP100/Documents/PN_MASTERTOP%20100.pdf
Belgische BetonGroepering. (2009). Betonsamenstelling. In G. Robert, Betontechnologie (pp. 259-
309). Brussel: De Bouwkroniek.
Belgische BetonGroepering. (2009). Eigenschappen va betonspeice en van verhardend beton. In R.
Gheysens, betontechnologie (pp. 147-174). Brussel: Belgische BetonGroepering.
Belgische Betongroepering. (2009). Hulpstoffen. In R. Gheysens, Betontechnologie (pp. 97-117).
Brussel: Belgische Betongroepering.
BIM. (2010, december). Het gebruik van recyclage granulaat. Opgeroepen op november 30, 2011,
van Leefmilieu Brussel:
http://documentatie.leefmilieubrussel.be/documents/IF_BATEX_Fiche4.1._Recyclinggranulaten_NL.
pdf
Blontrock, S., & Van Guyze, G. (2010). Opstellen van een voorbevochtigingscurve voor
betonpuingranulaten. Oostende: KHBO.
Boehme L. et al. (2010). ValReCon20. Leuven: ACCO.
Bonte, K., & Van Laethem, K. (2007). Puingranulaten in stortbeton klassen C12/15 en C16/20.
Oostende: KHBO.
BTC. (2008, 12 november). Massadichtingsmiddel Universal. Opgeroepen op oktober 30, 2011, van
btc-compakta: http://www.btc-compakta.be/nl/technical/2730.pdf
Bullard, J.W. et al. (2011). Mechanisms of cement hydration. In J. B. al, Cement en concrete research
(pp. 1208-1223). Amsterdam: ELSEVIER.
CAE Nederland, B. (2007, Februari 25). samenstelling deel 2, Hulpstoffen. Opgeroepen op Oktober 22,
2011, van Ultra Hoge Sterkte Beton: http://www.uhsb.nl/?p=248
Cement - Superplasticizer Compatibility. (2003). Opgeroepen op november 3, 2011, van the concrete
portal: http://www.theconcreteportal.com/compat.html
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 115

Civil Engineering Department Dokuz Eylul university. (2011). Construction and building materials.
turkey: Elsevier LTD.
Cools, H., & Labaere, T. (2010). Superplastificeerders. In Kaolinietmix voor SCC (pp. 35-39). oostende.
COPRO. (2003). Puingranulaten: Granulaten voor beton. Brussel: COPRO.
CRIC-OCCN. (2008). Hulpstoffen. BRUSSEL: OCCN.
Devriendt, K. (2010). Scheidings- en zuiveringstechnieken voor puingranulaten. Oostende: KHBO.
Enviro. (2012). Workshop materialendecreet & vlarema- 3 mei 2012. Opgeroepen op mei 2, 2012, van
Enviro: http://www.enviroplus.be/Workshop_Materialendecreet_VLAREMA_-_3_mei_2013
Erdogdu, S. (2005). Effect of retempering with superplasticizer admixtures on slump loss and
compressive strength of concrete subjected to prolonged mixing. In K. Scrivener, Cement and
concrete research (pp. 907-912). Amsterdam: Elsevier.
Federal Highway Administration. (sd). Air-Entrainment. Opgeroepen op oktober 29, 2011, van
Federal highway administration: http://www.fhwa.dot.gov/infrastructure/materialsgrp/airentr.htm
Fraaij, A., & Koleva, D. (2005). Stroomstootjes beschermen beton. Wetenschap & onderzoek , 18-21.
Garel, F., & Legrand, N. (2008, juni). Onze activiteiten: de hulpstoffen in dienst van het beton.
Opgeroepen op Oktober 29, 2011, van Axim Italcementi Group:
http://www.axim.fr/NR/rdonlyres/E7D1C815-8499-461E-912F-
D416116ACCDB/19085/NosactivitesNDLweb.pdf
Geyter, G. H. (2002). De invloed van vulstoffen op de eigenschappen van zelfverdichtend beton in
vloeibare en verharde toestand. Leuven.
grondwerken detrez. (sd). Grond- en bouwstoffen. Opgeroepen op mei 1, 2012, van detrez
grondwerken: http://www.detrez-grondwerken.be/index.php?pag=grondstoffen
Gullentops, F., & Elsen, J. (sd). Grove granulaten. Opgeroepen op mei 2, 2012, van milieuinfo:
https://www.milieuinfo.be/dms/d/d/workspace/SpacesStore/f4241356-b3de-45a0-9619-
77c5fcfead12/hfst4delstoffenvlaanderen.pdf
GV&T. (sd). Gestabiliseerde producten. Opgeroepen op april 25, 2012, van GV&T ktuishoutem:
http://www.gvtkruishoutem.be/gestabiliseerde-producten.asp
Henriksson, G. et al. (2010). Structural modification of commercial lignosulphonates through laccase.
In D. A. al., Industrial Crops and Products (pp. 458-466). amsterdam: elsevier.
inter beton. (sd). Benor. Opgeroepen op februari 14, 2012, van interbeton:
http://www.google.be/imgres?q=zetmaat&um=1&hl=nl&sa=N&biw=1600&bih=636&tbm=isch&tbni
d=kwSZql1DiircxM:&imgrefurl=http://www.heidelbergcement.com/benelux/nl/interbeton/producte
n_en_diensten/benor_beton/index.htm&docid=Hc8_8r3nRw3Z1M&imgurl=http://www.heidel
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 116

InterBeton. (sd). Benor beton. Opgeroepen op Maart 12, 2012, van Heidelberg cement:
http://www.heidelbergcement.com/benelux/nl/interbeton/producten_en_diensten/benor_beton/in
dex.htm
Jolicoeur, C., & Simard, M.-A. (1998). Chemical Admicture - Cement Interactions: Phenomenology
and Physico-chemical Concepts. In Cement and Concrete Composites (pp. 87-101). Elsevier.
Kung-Chung, H., Jih-Jen, C., Sheng-Da, C., & Yuan-Cheng, T. (1999). Effect of addition time of a
superplasticizer on cement adsorption and on concrete workability. In Cement & Concrete
Composites (pp. 425-430). Elsevier.
Laboratoire de technologie des poudres. Towards tailored superplasticizers., (p. 10). Laussana.
M.Palacios. (2009). Adsorption of superplasticizer admixtures on alkali-activates slag pastes. Madrid:
Elsevier.
Malesev, M., Radonjanin, V., & Marinkovic, S. (2010, April 30). Recycled concrete as aggregate for
structural concrete production. Susteinablility . Basel, Zwitserland: MDPI.
NBN EN 1097-5. (2008, mei). Beproevingsmethoden voor de bepaling van mechanische en fysische
eigenschappen van granulaten –Deel 5: Bepaling van het watergehalte door drogen in een
geventileerde oven, 2008. België: BIN.
NBN EN 1097-6. (2006, januari). Beproevingsmethoden voor de bepaling van mechanische en
fysische eigenschappen van granulaten-Deel 6: Bepaling van de dichtheid van de deeltjes en van de
wateropname. België: BIN.
NBN EN 12350-2. (1999, december). Beproeving van betonspecie- Deel 2: Zetmaat. België: BIN.
NBN EN 206-1. (2004). Beton-specificaties, eigenschappen, vervaardiging en conformiteit. België:
BIN.
NBN EN 933-1. (2006, januari). Beproevingsmethoden voor geometrische eigenschappen van
granulaten-Deel 1: Bepaling van de korrelverdeling- Zeefmethode. België: BIN.
NBN EN 934-2. (2001, september). Hulpstoffen voor beton, mortel en injectiemortel-Deel2:
hulpstoffen voor beton-definities, eisen, conformiteit, marketing en etikettering. België: BIN.
NBN EN 934-3. (2004). Hulpstoffen voor beton, mortel en injectiemortel - Deel 3: Hulpstoffen voor
metselmortel – Definities, eisen, overeenkomstigheid, marketering en etikettering. België: BIN.
NBN EN 934-4. (2001). Hulpstoffen voor beton, mortel en injectiemortel – Deel 4: Hulpstoffen voor
injectiemortel voor voorspankabels – Definities, eisen, conformiteit, markering en etikettering.
België: BIN.
NBN EN 934-5. (2008). Hulpstoffen voor beton, mortel en injectiemortel – Deel 5: Hulpstoffen voor
spuitbeton – Definities, eisen, conformiteit, merken en labels. België: BIN.
NBN EN B15-001. (2004). Aanvulling op NBN EN 206-1 Beton-specificatie, eigenschappen,
vervaardiging en conformiteit. België: BIN.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 117

Nullens, A. (2010, november). Scheurvorming beperken:Noodzakelijke voorwaarde voor duurzaam
beton. Opgeroepen op oktober 6, 2011, van febelcem:
http://www.febelcem.be/fileadmin/user_upload/dossiers-ciment-2008/nl/T3-NL-Scheurvorming.pdf
online encyclopedie. (2011). afstandsfactor. Opgeroepen op november 6, 2011, van Encyclo:
http://www.encyclo.nl/begrip/afstandsfactor
OVAM. (2010). Bouw- en sloopafval: de helft van ons afval. Opgeroepen op November 27, 2011, van
OVAM: http://www.ovam.be/jahia/Jahia/pid/146
OVAM. (2011). Wetgeving. Opgeroepen op April 3, 2012, van OVAM:
http://www.ovam.be/jahia/Jahia/pid/2509?lang=null
Ramachandran, V. S. (1981). Effect of Retarders/Water Reducers on Slump Loss in Superplasticized
Concrete. In N. R. Canada, Developments in the Use of Superplasticizers (pp. 393 - 407). Ottawa: the
Publications Section, Division of Building Research.
Ritzen, J. (2004). Hulpstoffen. In J. Ritzen, Betonbouw. Deel 4: Materiaalstudie, technologie,
duurzaamheid, renovatie (pp. 93-102). Gent: Academia Press.
Schauvliege, J. (2011, Juni 24). Nieuw materialendecreet en uitvoeringsbesluit: van Vlarea naar
Vlarema ! Opgeroepen op April 4, 2012, van EMIS: http://www.emis.vito.be/nieuwsbericht/nieuwmaterialendecreet-en-uitvoeringsbesluit-van-vlarea-naar-vlarema
Van der Poel, M. (2007). Betongranulaat als grindvervanger.
Verstraeten, F. (2008, Augustus 18). Zelfverdichtend beton doorgelicht met ultrasone metingen.
Gent, Oost-Vlaanderen, België: Universiteit Gent.
Vlaamse overheid. Standaardbestek 250 voor de wegenbouw versie 2.2. Brussel.
Weerdt, K. D., & Reynders, D. (2006). Combining Plasticizers/Retarders and Accelerators. Opgeroepen
op november 19, 2011, van kuleuven: http://bwk.kuleuven.be/mat/publications/masterthesis/2006de-weerdt_reynders-msc.pdf
Wikibooks. (2010, Mei 10). Natuurkunde/Bouw van de materie. Opgeroepen op November 5, 2011,
van Wikibooks:
http://www.google.be/imgres?q=moleculen&um=1&hl=nl&biw=1396&bih=583&tbm=isch&tbnid=UL
uikS0LsrlsmM:&imgrefurl=http://nl.wikibooks.org/wiki/Wikijunior:Natuurkunde/Bouw_van_de_mat
erie&docid=FhRMMhB5f-s0tM&imgurl=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/
Zhang, M.-h. (2010). Construction and building materials. Singapore: Elsevier ltd.
Gebruik van hulpstoffen in recyclagebeton 118