Ontwikkeling van hoogwaardig beton met grove gerecycleerde granulaten voor de prefab industrie

Gerecycleerde granulaten (RA) worden verkregen door het sorteren, breken en zeven van anorganisch materiaal dat eerder in de bouw is gebruikt. Bij een goed ontwerp kan het vervangen van natuurlijke granulaten (NA) door RA beschouwd worden als een duurzame praktijk die de Europese Unie kan helpen om tegen 2050 klimaatneutraliteit te bereiken. In vergelijking met NA hebben RA een complexe samenstelling, een hoge porositeit en mindere mechanische eigenschappen. Het juiste gebruik van RA in overeenstemming met zijn kwaliteitsklasse en toepassingsgraad is zeer belangrijk. Verschillende studies sinds 2000 hebben aangetoond dat het haalbaar is hogesterktebeton (HSC) of hoogwaardig beton (HPC) te produceren met RA afkomstig van HSC-puin. De steekproefgrootte is echter beperkt, de herhaalbaarheid (binnen het laboratorium) en de reproduceerbaarheid (tussen laboratoria) zijn onbekend, de rol van RA in HSC/HPC wordt nog niet volledig begrepen, en ontwerprichtlijnen ontbreken in de literatuur. Om deze ontbrekende kennis bij te stellen, werkt de afdeling Materialen en Constructies van Campus KU Leuven Brugge (RecyCon) sinds januari 2017 uitgebreid aan onderzoek met structureel prefabbeton waarin grove RA is verwerkt. Dit is het derde doctoraatsproefschrift in dat kader.

Het doel van dit doctoraatsonderzoek is om prefab betonproducten te ontwikkelen met gebruik van industriële grove RA's, waarbij getracht wordt om belangrijke invloedsfactoren te identificeren, mechanismen te onderzoeken en ontwerprichtlijnen te geven. De methodologie omvat literatuuronderzoek, experimentele studie en database-analyse. De onderzoeksresultaten tonen aan dat gerecycleerde betongranulaten (RCA) conform NBN B 15-001 Type A+ veelbelovend is voor de ontwikkeling van HPC met druksterkteklassen van C50/60 tot C80/95. Gerecycleerde menggranulaten (MRA) conform NBN B 15-001 Type B+ wordt niet aanbevolen voor grootschalig gebruik in zelfverdichtend beton (SCC) met druksterkteklassen van C50/60 en C55/67. Bij de ontwikkeling van recyclagebeton (RAC) moet steeds rekening gehouden worden met vier sleutelfactoren, namelijk de kwaliteit van de RA, de druksterkteklasse van het beton, de hoeveelheid RA en de mate van watercompensatie. In het bijzonder blijken de micro-Devalcoëfficiënt (MDE) en de Los Angeles-coëfficiënt (LA) doeltreffende kwaliteitsindicatoren voor grove RA te zijn als alternatief voor of gelijktijdig met de ovendroge deeltjesdichtheid (ρrd) en de waterabsorptie gedurende 24 uur (WA24). Bovendien wordt de volumefractie van grove RA (d.w.z. het absolute volume per volume-eenheid beton, m3/m3) beschouwd als een nauwkeurigere kwantiteitsindicator dan het vervangingspercentage van grove NA (hetzij in volume of in gewicht), en daarom wordt een nieuw empirisch model voorgesteld om de 28 d druksterkte te voorspellen van beton gemaakt met grof RCA. Bovendien wordt aanbevolen om de watercompensatiegraad voor grove MRA tussen 80% en 100% van zijn 24-uurs waterabsorptie te houden, om de carbonatatieweerstand van beton niet merkbaar te veranderen, en daarom wordt een concept van nieuw mortelbedekking voor grove MRA voorgesteld. Tenslotte beïnvloedt de toevoeging van grove RA de vormfactor van beton. Literatuur die alleen gebruik maakt van kubusvormige proefstukken kan de druksterkte van RAC overschatten.

Er wordt verwacht dat deze doctoraatsverhandeling de beleidsmakers zal helpen bij het verfijnen van de RA classificaties zoals gespecificeerd in NBN B 15-001 en bij het versoepelen van de beperkingen op het gebruik van hoogwaardig RCA in structureel beton. Op het einde van dit proefschrift worden enkele wijzigingsvoorstellen gegeven. Bovendien worden onderzoekers aangemoedigd om meer aandacht te besteden aan de mechanische eigenschappen (MDE en LA) en de watercompensatiegraad van grove RA voor gebruik in HPC, en om zowel kubusvormige als cilindrische specimenen te gaan gebruiken voor de druksterktebeproeving van RAC.