0

1 Inleiding

1 Inleiding

De verwachting is dat in de nabije toekomst steeds regelmatiger nieuwe alternatieve (niet-gangbare) grondstoffen voor de productie van beton en betonproducten worden aangeboden en toegepast. Dat geldt zowel voor bindmiddelen als toeslagmaterialen. Bovendien worden grenzen opgezocht wat de betonsamenstelling betreft, met name om de milieudruk van beton en betonproducten te verlagen, en om beton en betonproducten tegen een lagere kostprijs te kunnen aanbieden. De vraag (in feite een belangrijk uitgangspunt), is hoe we voldoende duurzaam én betrouwbaar kunnen bouwen met beton, dat vervaardigd is met alternatieve grondstoffen. Deze vraag is onder meer aan de orde geweest bij het opstellen van CUR-Aanbeveling 116 1 en ook in de Voorschriftencommissies 12 (betontechnologie) en 20 (constructieve regelgeving).

Deze CUR-Aanbeveling 116 verschaft gebruikers van AEC-granulaat informatie over de consequenties van gedeeltelijke vervanging van traditioneel toeslagmateriaal door dit granulaat.

De ervaring met alternatieve grondstoffen staat in duidelijk contrast met de decennialange ervaring die is opgedaan met traditionele betongrondstoffen. Een aspect dat bij het gebruik van nieuwe, dus ook alternatieve toeslagmaterialen tot dusver vaak onderbelicht blijft, betreft de tijdsafhankelijke eigenschappen. Dit geldt zowel voor de mechanische (sterkte, stijfheid, krimp, kruip), als de eigenschappen die de (fysische en chemische) levensduur bepalen. De noodzaak om duurzaam (sustainable) te bouwen neemt nog steeds toe, en dus ook de toenemende druk om in beton grondstoffen te gebruiken die de CO2- footprint, de MKI of een andere milieu-indicator van beton verlagen.

Het gebruik van nieuwe bindmiddelen en toeslagmaterialen in beton mag niet leiden tot betonconstructies, waarvan de constructieve veiligheid en betrouwbaarheid in het geding is, die meer onderhoud vergen en/of een lagere duurzaamheid (‘durability’) hebben. Wanneer aan een betonconstructie voortijdig schade ontstaat of frequent onvoorzien onderhoud moet worden uitgevoerd tengevolge van het gebruik van materialen waarmee nog onvoldoende kennis en ervaring is, dan kan de initiële reductie van de milieubelasting teniet worden gedaan. In het verlengde daarvan verdient ook het kostenaspect aandacht: bij het “levensduur-denken” gaat het niet alleen om de investering, maar dienen onderhoudskosten over de gehele levenscyclus te worden beschouwd: total costs of ownership.

In ontwerpprocessen moet de balans tussen duurzaamheid (sustainability) en de (technische of constructieve) levensduur 2 (durability) van betonconstructies en betonproducten worden gezocht.
De opdracht aan de commissie betreft, met betrekking tot het aspect levensduur, de technische (of constructieve) levensduur.

Behalve technische of constructieve levensduur, kunnen ook economische en functionele levensduur worden onderscheiden. Deze laatste twee maken naar mening van de commissie onderdeel uit van ‘sustainability’.

Bovenstaande ontwikkelingen en vragen hebben geleid tot initiatieven bij diverse instanties. Het samenvoegen van het initiatief dat liep bij Rijkswaterstaat (de toepassing van alternatieve toeslagmaterialen in beton) én de intentie van het Cement- en Betoncentrum (het vastleggen van de duurzaamheid van betonconstructies in aanbevelingen en richtlijnen) heeft geleid tot het instellen van de SBRCURnet-preadviescommissie 1867 ”Duurzame én betrouwbare betonconstructies: een (pre)advies over de toepassing van alternatieve grondstoffen in beton”.

De werkzaamheden van deze SBRCURnet-preadviescommissie en die van de SBRCURnet-commissie te zijner tijd, bestrijken een relatief nieuw terrein: het beheersen van de kwaliteit van grondstoffenketens. Met het overzien van consequenties door het gebruik van alternatieve grondstoffen nu, zal een generatie richtlijnen ontstaan, die hierop inspelen en daardoor een bijdrage leveren aan een ook in de toekomst duurzame maatschappij. Een evenwichtige beoordeling van alle (alternatieve) grondstoffen maakt daarvan deel uit.

1.1 Duurzame én betrouwbare betonconstructies

De SBRCURnet-preadviescommissie verstaat onder duurzame én betrouwbare betonconstructies constructies, die:

  • veilig zijn vanuit constructief oogpunt;
  • robuust zijn: een enkele ‘onvolkomenheid’, ontstaan gedurende uitvoering en/of onderhoud, heeft geen of nauwelijks consequenties op de levensduur. Betonmortels moeten in dat verband niet-kritisch (niet complex) zijn;
  • duurzaam (‘sustainable’) zijn in relatie tot het levenscyclus-denken (dit betekent niet ‘automatisch’ een zo laag mogelijke initiële milieubelasting),
  • betaalbaar zijn in de betekenis van investering én onderhoud.

Hiermee is een eerste kader gecreëerd, dat in tweede instantie is aangescherpt: bij duurzame én betrouwbare betonconstructies is sprake van:
“Een verantwoorde inzet van alternatieve grondstoffen in betonconstructies, waarbij door het gebruik van deze grondstoffen, de veiligheid van de betonconstructie gedurende de gehele levenscyclus blijft gewaarborgd, én waarbij een zo laag mogelijke milieubelasting van de betonconstructie tijdens de gehele levenscyclus wordt nagestreefd”.

  • verantwoord: geen concessies aan door opdrachtgevers te formuleren eisen en wensen;
  • gewaarborgd: dekking door normen, voorschriften, (CUR)-Aanbevelingen;
  • nastreven van een zo laag mogelijke milieubelasting: volgt niet alleen uit gebruik van de alternatieve grondstof, maar uit het integrale ontwerp van de betonconstructie.

De SBRCURnet-preadviescommissie (1867) heeft een preadvies (Plan van Aanpak) opgesteld voor de nog in te stellen SBRCURnet-commissie. In dit preadvies komen aan de orde:

  • de door de SBRCURnet-commissie te realiseren doelen (‘deliverables’)
  • richtlijnen (voorstellen) omtrent de aanpak
  • de organisatie en de bemensing van de SBRCURnet-commissie
  • de verwachte doorlooptijd
  • het nodige budget en de financiering, en zo nodig of gewenst:
  • internationale ontwikkelingen3
Ofschoon Nederland nog steeds koploper in Europa is op het gebied van hergebruik van alternatieve grondstoffen is het toch aan te bevelen een kort onderzoek te doen naar de stand van zaken in een aantal landen in Europa betreffende de inzet van alternatieve grondstoffen, de normering en of er sprake is van een bovennormatieve situatie.

Dit alles in de gezochte balans tussen levensduur (durability) en duurzaamheid (sustainability), waarbij de (constructieve) veiligheid van primair belang is. Rekening dient te worden gehouden met mogelijke implicaties bij de ontwerpprocessen, in de gebruiksfase en ten aanzien van zaken als gezondheid, kosten en wet- en regelgeving. De samenwerking tussen ketenactoren is daarom essentieel.

1.2 Doel

Met de aanbevelingen/richtlijnen, opgesteld door de (nog in te stellen) SBRCURnet-commissie kunnen veilige en functionele betonconstructies worden ontworpen, die, door toepassing van alternatieve grondstoffen, een zo laag mogelijke milieubelasting over de gehele levensduur van de constructie hebben. De gehele levensduur betreft ook sloop, recycling van materialen en/of hergebruik van onderdelen.

Bij de toelating van alternatieve grondstoffen moet het beheersbaar houden van de kwaliteit van de keten gedurende de levenscyclus van de betonconstructie voorop staan. Met andere woorden: nu geen alternatieve grondstoffen in de keten brengen als voorzien wordt dat in de toekomst door het mengen van gerecycled materiaal met andere, (al dan niet alternatieve) grondstoffen, wordt ingeboet op kwaliteit. Dit zou nu een blokkade kunnen betekenen voor (alternatieve) grondstoffen waarvan het effect van ‘mengen’ met andere materialen nog onvoldoende bekend is. Anderzijds kan dit ook een stimulans voor innovaties zijn: onderzoek het effect (de consequenties, ook op termijn) wanneer wél wordt gemengd, of onderzoek hoe je slim kunt ontwerpen, om daarmee ongewenst mengen te voorkomen.

In verband met bovenstaande is de preadviescommissie van mening dat de toekomstige SBRCURnet-commissie aan de volgende ideeën aandacht moet geven, ideeën die mede een kader vormen voor de werkzaamheden van de commissie:

  • Circulariteit: het terugbrengen van grondstoffen in hun oorspronkelijke vorm. Dus cement niet als cementsteen, onderdeel van bij voorbeeld betongranulaat, maar na opwerking, wederom als cement. Ofschoon de SBRCURnet-preadviescommissie zich realiseert dat een emissievrij beton een utopie is en een circulaire economie (zonder emissies) niet bestaat, wil zij ontwikkelingen en innovaties die leiden tot betonconstructies met een lage milieudruk stimuleren: degenen die willen innoveren moeten handvatten daartoe worden geboden, onder andere door passende (bouw)wet- en regelgeving of gebruik te maken van ‘Green Deals’. Ook kan dit bij voorbeeld gebeuren door middel van ‘performance based design’: specifieke toepassingen onderscheiden en daar de functionele eisen op afstemmen, waarbij de veiligheid (van de betonconstructies) op een verantwoorde wijze is geborgd.
  • Het stapelen van alternatieve grondstoffen: hoeveel en welke (alternatieve) grondstoffen kunnen en mogen in één mengsel worden verwerkt met het oog op recycling/ circulariteit, én met in acht name van eisen ten aanzien van constructieve veiligheid.
  • Het schoonhouden van de keten als algemeen doel of voorwaarde bij het gebruik van alternatieve grondstoffen. Wanneer het schoonhouden van de keten wordt nagestreefd en als uitgangspunt bij de productie van betonmortel en betonwaren wordt gehanteerd, worden behalve milieudoelen ook innovatieve productontwikkelingen en processen gestimuleerd. In dit verband worden genoemd:
    • RFID (Radio Frequency Identification): in betonmortel of betonwaren worden chips opgenomen met productinformatie over bij voorbeeld gebruikte materialen en ontwerp- en verwerkinggegevens. Deze chips kunnen op elk gewenst moment worden uitgelezen;de herkomst van de gebruikte grondstoffen is hiermee traceerbaar is en hiermee kan bij de recycling van het product of element rekening worden gehouden. Zie het Kennispaper ‘Kansrijke toepassingen van RFID-chips bij beheer en onderhoud van bouwwerken’
    • Een paspoort voor gebouwen en infrastructurele objecten (‘birth certificate’): een document waarin gegevens over het ontwerp en de detaillering, constructieberekeningen, de toegepaste materialen, verwerking, onderhoud en reparaties etc. worden vastgelegd en bijgehouden. Dit paspoort is uniform van opzet en invulling ervan moet door opdrachtgevers bij het formuleren van de uitvraag worden geëist.

1.3 Doel SBRCURnet-commissie

Het eerste doel van de SBRCURnet-commissie is het opzetten van eenduidige procedures (protocollen), alsmede (technisch-inhoudelijke) formats, die dienen als een referentiekader voor de toetsing van alternatieve grondstoffen voor het realiseren van duurzame en betrouwbare betonconstructies. De op te stellen procedures en formats (het ‘moederdocument’) moeten robuust zijn, dat wil zeggen bruikbaar zijn gedurende geruime tijd. De procedures en formats vormen de grondslag voor CUR-Aanbevelingen of -Richtlijnen, waarin het gebruik van alternatieve grondstoffen is geregeld en waarmee een balans tussen levensduur (durability) en duurzaamheid (sustainability) bij ontwerp- of materiaalkeuzes kan worden gerealiseerd. Deze Aanbevelingen/Richtlijnen zijn daarmee een afgeleid doel van de werkzaamheden van de commissie en worden al naar gelang de vraag of behoefte en financiering uit de markt te zijner tijd opgesteld.

De SBRCURnet-preadviescommissie is een voorstander van het te zijner tijd opstellen van CUR-Aanbevelingen/Richtlijnen voor constructief en niet-constructief beton. Ook wordt voorgestaan onderscheid te maken tussen risicovolle en minder risicovolle (constructie)onderdelen: deze onderdelen moeten eenduidig (kunnen) worden benoemd en rekening moet worden gehouden met een verandering van functie (en daarmee van risico) tijdens de levensduur.

1.4 Samenstelling SBRCURnet-preadviescommissie

De SBRCURnet-preadviescommissie is als volgt samengesteld:

  • Prof. dr. ir. K. van Breugel (voorzitter), TU Delft
  • Ing. D. Bezemer, Bouw- en Woningtoezicht gemeente Rotterdam
  • Ir. R. Bleijerveld, Van Gansewinkel Minerals
  • Ir. M. Egas, Dura Vermeer Beton- en Waterbouw
  • Ir. J. Galjaard, ABT
  • Ir. J.W.G.M. Kraak, Ministerie van Binnenlandse Zaken / Rijksgebouwendienst4
  • Ir. P.A. Lanser, Cement- en Betoncentrum
  • Dr. ir. M. van Leeuwen, CRH – Sustainable Concrete Centre
  • Ing. A. Memelink, Ministerie van Infrastructuur en Milieu / Rijkswaterstaat
  • Ir. J.P.G. Mijnsbergen, BAM Infraconsult
  • Ir. P. Peters IMd, Raadgevende Ingenieurs
  • Ir. M. Post, Nebest
  • Ir. E. Vermeulen, Van Nieuwpoort5
  • Ing. M. van der Wolf, Ballast-Nedam
  • Ir. J.G.A. van Hulst, (projectmanager/rapporteur), SBRCURnet
Deelname vanuit VC20 / NEN TGB Betonconstructies. Namens BFBN en VOBN.

1.5 Werkzaamheden SBRCURnet-preadviescommissie

Als voorbereiding op de werkzaamheden van de CUR-(pre)adviescommissie is in mei 2013 een workshop gehouden, waarin opdrachtgevers, marktpartijen en onderzoekinstellingen over dit onderwerp hebben gediscussieerd. De uitkomsten van deze workshop hebben geleid tot een Projectplan voor de SBRCURnet-preadviescommissie. In een vijftal commissievergaderingen heeft de Preadviescommissie op basis van dit Projectplan een preadvies (Plan van Aanpak) geformuleerd voor de werkzaamheden van de SBRCURnet-commissie.

De Preadviescommissie heeft het preadvies voorgelegd aan VC 12 en VC 20: hun reacties zijn verwerkt in deze publicatie.

1.6 Definities

Onder alternatieve grondstoffen worden verstaan: toeslagmaterialen, bindmiddelen en vulstoffen (of grondstoffen met zowel een vulstof- als bindmiddelfunctie), die op dit moment niet of in beperkte mate voor de productie van beton worden gebruikt. Met andere woorden grondstoffen, die niet gangbaar zijn. Bij alternatieve toeslagmaterialen wordt onderscheid gemaakt in primaire en secundaire alternatieve toeslagmaterialen, waarmee de herkomst van het materiaal wordt gekarakteriseerd.

Primaire toeslagmaterialen: materialen, uit de natuur gewonnen om toegepast te worden als grondstof of bouwstof voor de productie van andere goederen en die voldoen aan NEN-EN-12620 en NEN 5905.6

EN 12620 onderscheidt drie categorieën toeslagmaterialen: natuurlijke, gerecyclede en vervaardigde.

Secundaire toeslagmaterialen: toeslagmaterialen gewonnen uit eerder toegepaste grondstoffen / toeslagmaterialen, of toeslagmaterialen die als nevenproduct vrijkomen bij productieprocessen. Ze zijn ingezameld, gescheiden, gesorteerd, geprepareerd of bewerkt en tenslotte verwerkt tot nieuwe toeslagmaterialen.

NB: er kan zich een (schijnbaar) merkwaardige situatie voordoen, waarbij één grondstof, bij voorbeeld betongranulaat, gekenmerkt wordt als een alternatief (= niet-gangbaar materiaal) én als een gangbaar materiaal. Dit heeft te maken met het gebruikspercentage van het granulaat.

De tabellen 1 en 2 in de bijlagen geven, alleen als voorbeeld, een overzicht van alternatieve grondstoffen, zoals door verschillende partijen genoemd. De in de tabellen opgenomen grondstoffen zijn dus niet limitatief of ‘dwingend’, maar bedoeld als een eerste handreiking aan de SBRCURnet-commissie. Alternatieve grondstoffen kunnen, onder voorwaarden, te zijner tijd in aanmerking komen voor de beoogde CUR-Aanbeveling /richtlijn. Dit is echter mede afhankelijk van marktbehoefte en financiering.