Lokaal zand voor beton aanleg kaaimuren

bron foto's: (c) Infra Magazine

Het Horizon 2020 PIONEERS-project omvat onder meer de overweging om lokaal zand in te zetten voor de betonproductie voor het nieuwe getijdendok. PIONEERS staat voor Portable Innovation Open Network for Efficiency and Emissions Reduction Solutions. Het is een gezamenlijk initiatief van Port of Antwerp-Bruges en de havens van Barcelona (Spanje), Venlo (Nederland) en Constanta (Roemenië). Samen gaan ze op zoek naar oplossingen om hun uitstoot van broeikasgassen te verminderen, zonder hun concurrentiële positie in het gedrang te brengen. Eén van de belangrijke pijlers is duurzaam havenontwerp. Daar is de innovatieve benadering voor de bouw van het getijdendok een uitstekend voorbeeld van.

HETEROGENE ZANDGROND

Voor de bouw van dit tweede getijdendok in de haven moet ongeveer 30 miljoen kubieke meter grond afgegraven worden. De grootste uitdaging is de heterogene samenstelling van deze grond. Het is een mix van fijn zand, slib, klei, veen en schelpen. In het oorspronkelijke scenario zou een beperkt deel van deze grond gebruikt worden voor laagwaardige toepassingen, zoals grondophogingen, maar voor het grootste deel zouden andere oplossingen gezocht moeten worden (opslag, opvulling van inactieve groeves, …). Een interessant uitgangspunt om alternatieve, hoogwaardigere toepassingen voor de afgegraven grond te zoeken dus, on site, als het even kan.

Naast het heterogene karakter in het algemeen brengt in het bijzonder de aanwezigheid van glauconiet technologische uitdagingen met zich mee voor het gebruik in hoogwaardige betontoepassingen. Dat is een mineraal in de vorm van donkergroene korrels. Glauconietkorrels zijn quasi even groot als de korrels van het kwartszand waarin ze aanwezig zijn. Doordat ze bestaan uit kleimineralen zijn ze evenwel veel zachter. De korrels worden gemakkelijker vervormd en verpulverd, en dat heeft een aanzienlijke invloed op hun bouwtechnische eigenschappen.

STREVEN NAAR VEERTIG PROCENT

Het onderzoeksteam streeft ernaar om tot veertig procent van het zand voor de betonproductie te halen uit lokaal ontgonnen, glauconiethoudend zand. Om de technische haalbaarheid van dat opzet na te gaan, werd een uitgebreide studie op poten gezet door VITO, Buildwise (voormalige WTCB) en Port of Antwerp-Bruges. Die begon met het selecteren van de meest geschikte geologische zandlagen, op basis van historische data. Vervolgens zoomde de studie dieper in op de bemonstering, karakterisering en mogelijke opwaardering van de glauconiethoudende zanden. Het zwaartepunt van het onderzoek lag evenwel op het optimaliseren van de betonsamenstelling. Verschillende mengselontwerpen met onder andere diverse cementtypes en zandvervangingspercentages werden uitgebreid mechanisch getest, zowel op mortel- als op betonniveau.

Om een gefundeerd levensduurmodel op te stellen werden betonduurzaamheidsproeven gedaan, zowel in het laboratorium als in situ. Sinds december 2023 worden in het Deurganckdok zo representatieve betonelementen beproefd onder reële omstandigheden, in dit geval dus blootgesteld aan de getijden en aan het zeewater. De norm NBN B 15-105 vormt de leidraad voor de evaluatieproeven. Dat betekent dat de eigenschappen van het verse beton (verwerkbaarheid in de tijd, luchtgehalte, …), de mechanische eigenschappen (druksterkte, splijttreksterkte, …) en de duurzaamheidseigenschappen (carbonatatieweerstand, chloride-indringweerstand, …) worden onderzocht.

De resultaten van die eerste proeven zijn alvast positief. Uit deze proeven bleek dat hoogwaardig beton aangemaakt kan worden met dertig tot veertig procent glauconietzand. Deze samenstelling voldoet aan de eisen uit de normen NBN EN 206 en NBN B 15-001. Bovendien is het conform omgevingsklasse ES4-EA1 en kan het dus toegepast worden in infrastructuurwerken in getijden- en spatzones. Een verdere levenscyclusanalyse is nodig om de concrete milieuwinsten ten opzichte van het oorspronkelijke scenario te kwantificeren. Ook de totale productiekosten zullen worden afgezet tegen de kosten van het originele plan.

INSPIREREND DEMONSTRATIEPROJECT

De laboratoriumproeven tonen al aan dat dertig tot veertig procent van het zand in de massa vervangen kan worden door zand uit lokale grond, zonder de verwerkbaarheid, mechanische eigenschappen of duurzaamheid in het gedrang te brengen. Toch zijn de in-situproeven een bepalende factor.

In juni zijn de eerste monitoringsproefstukken opgehaald uit de testlocatie in het Deurganckdok. Voor de analyse van de chloride-indringing is nog wat meer tijd nodig. De resultaten worden nu verzameld, geanalyseerd en vervolgens gebruikt om de levensduurinschatting te verfijnen.

Binnen het PIONEERS-project wordt ook de economische impact van het gebruik van lokaal zand bestudeerd. Dat onderzoek moet houvast bieden voor het certificeringskader en de verzekerbaarheid van infraprojecten met deze betonsamenstellingen. Voor aannemers wordt dit demonstratieproject vooral belangrijk om de milieu-impact van beton te verlagen, transportgerelateerde koolstofemissies te verminderen, kostenefficiënt te werken en het innovatieve karakter van de Belgische bouwsector te versterken. Zo ondersteunt het demonstratieproject meteen ook de creatie van een businessmodel voor andere bouwprojecten. Een inspirerend voorbeeld voor een duurzamere infrasector.

Een inspirerend voorbeeld voor een duurzamere infrasector.

artikel uit Infra Magazine