NL2031899B1 - Gemodificeerd betongranulaat voor de opslag, drainage, infiltratie en/of hergebruik van vloeistof, zoals regenwater - Google Patents

Abstract

Samenvatting van de uitvinding De uitvinding heeft betrekking op een gemodificeerd betongranulaat voor de opslag, drainage, infiltratie en/of hergebruik van vloeistof, zoals regenwater. Daartoe is beton- granulaat geïmpregneerd met een waterige biofilm-werende samenstelling, die bij voorkeur de volgende ingrediënten omvat: natriummetasilicaat, natriumgluconaat, natriumcarbonaat, kaliumaluminiumsulfaat, natriumchloride, bij voorkeur synthetisch zeezout, en citroenzuur of een soortgelijk zuur als buffer. Bij voorkeur is de pH van de biofilm-werende samenstelling 7-8,5.

Description

Drainstabiel B.V. 22/017 PDNL

Gemodificeerd betongranulaat voor de opslag, drainage, infiltratie en/of hergebruik van vloeistof, zoals regenwater

De uitvinding heeft betrekking op gemodificeerd betongranulaat en toepas- singen daarvan op het gebied van opslag, drainage, infiltratie en hergebruik van vloeistof, zoals regenwater.

Belongranulaat bestaal voor hel grootste deel, ongeveer 80%, uit betonpuin, 10% overig gebroken steen en steenachtig materiaal en 10% gebroken metselwerkpuin en overig materiaal. Het wordt verkregen door het breken en zeven van betonpuin en gepro- ducserd door bewerkingsinrichtingen voor bouw- en sloopafval. Door het hergebruik van deze materialen wordt een bijdrage geleverd aan de circulaire economie, De productie geschiedt in diverse gradaties van fijnheid, afhankelijk van de beoogde toepassing. Gebrul- keijjke afmetingen liggen tussen 0 en 45 mm, in het bijzonder fracties van 0-5 mm, 5-20 mm an 20-40 mm.

Betongranulaat heeft een hoekige korrelvorm, waardoor het materiaal een grote haakweerstand heeft. Door zijn structuur vormt betongranulaat een zeer sterke ondergrond.

Het is harder dan gebroken puin en kan daardoor zwaarder worden belast. Hel is water- doorlatend en wordt! onder meer toegepast als funderingslaag in de wegenbouw en ook voor fiets- en wandelpaden en Kunstgras.

Betongranulaat wordt tegenwoordig ook steeds meer toegepast als tosslag- materiaal ter vervanging van grind bij de bereiding van cementbeton.

Omdat het betongranulaat in de holle ruimtes een groot waterbergend vermogen heeft, wordt het eveneens als infitraliefiller toegepast, bijvoorbeeld bij de aanleg van infiltrerende verhardingsconstructes, zoals opritten bij particulieren en parkeerplaatsen.

Ook is betongranuiaat bijzonder geschikt voor bovengrondse en ondergrondse water- berging.

Een probiseem dat veelvuldig bij waterberging optreedt, is dat van de vorming van biofilm en algengroei Daardoor wordt de waterkwalitell en de verwerkbaarheid van het water nadelig beinvloed.

In WO 2006/035320 wordt een samenstelling beschreven voor het op een milieuvriendelijke wijze verwijderen van een biofilm en het voorkomen van de vorming van een biofilm op een oppervlak in een watersysteem, waarbij de samenstelling metasilicaat, carbonaat, gluconaat, sulfaat en desgewenst één of meer anorganische zouten, zoals synthetisch zeezout, omvat. De samenstelling wordt met name toegepast in bubbelbaden,

spa's, zwembaden, warmtewisselaars, koelwatersystemen, e.d., en is commercieel verkrijg- baar onder de merknaam AquaFinesse®.’ De mogelijke toepassing van een samenstelling volgens WO 2006/035320 in combinatie met betongranulaat of andere steensoorten wordt nergens in de literatuur vermeld of gesuggereerd.

Doel van de uitvinding is om betongranulaat zodanig le modificeren, dat bij toepassing In natie omgeving geen algengroei optreedt of de algengroei ten minste sterk wordt geremd zonder dat biocide materialen worden losgepast, waardoor nadelige milieusFecten worden vermeden.

Verrassenderwijs werd gevonden dat dit doel kan worden bereikt door het betongranulaat te impregneren met een milieuvriendelijke, biofilm-werende samenstelling van in hoofdzaak minerale zouten, waarbij de intrinsieke hechtingseigenschappen van het granulaat een langdurige werking van de samenstelling bevorderen.

De uitvinding verschaft derhalve een gemodificeerd betongranulaat, waarbij het betongranulaat is geïmpregneerd met een waterige biofilm-werende samenstelling, die de volgende ingrediënten omvat: (a) ten minste één metasilicaat, (b) ten minste één gluconaat, (c) ten minste één carbonaat, (d) ten minste één sulfaat, waaronder kaliumaluminiumsulfaat, en (2e) ten minste één ander zout.

Het aldus gemodificeerde betongranulaat kan met voordeel worden toegepast als infiltratie- en drainagemateriaal voor de opslag en het doorvoeren of afvoeren van vloeistof, in het bijzonder water en meer in het bijzonder regenwater.

Bij voorkeur is het ten minste ene metasilicaat gekozen uit de groep bestaande uit natrium- en kaliummetasilicaat en natrium- of kaliumorthosilicaat, en mengsels daarvan, waarvan natriummetasilicaat, in het bijzonder in de vorm van het pentahydraat, de meeste voorkeur heeft.

Bij voorkeur is het ten minste ene carbonaat gekozen uit de groep bestaande uit natriumcarbonaat, natriumsesquicarbonaat en natriumbicarbonaat, en mengsels daarvan, waarvan natriumcarbonaat de meeste voorkeur heeft.

Bij voorkeur is het ten minste ene gluconaat gekozen uit de groep bestaande uit natriumgluconaat, natriumzetmeelgluconaat, ammoniumgluconaat, kaliumgluconaat en calciumgluconaat, en mengsels daarvan, waarvan natriumgluconaat de meeste voorkeur heeft.

Bij voorkeur is het ten minste ene sulfaat gekozen uit de groep bestaande Uit kaliumaluminiumsulfaat, natriumsulfaat, kaliumsulfaat, ammoniumsulfaat, calciumsulfaat, magnesiumsulfaat en aluminiumsulfaat. en mengsels daarvan, waarvan kaliumaluminium- sulfaat de meeste voorkeur heeft. t AquaFinesse® is een geregistreerd warenmerk van Special Water Patents B.V. te Veenendaal.

Bij voorkeur is het ten minste ene andere zout gekozen uit natriumchloride, synthetisch zeezout, natriumacetaat, natriumcitraat, kaliumchloride, ammoniumchloride, calciumacetaat, calciumlactaat, calciumchloride en magnesiumchloride, en mengsels daar- van, waarvan natriumchloride en in het bijzonder synthetisch zeezout de voorkeur heeft.

De waterige samenstelling waarmee het betongranulaat wordt geïmpregneerd bevat verder bij voorkeur een geschikt zuur, bijvoorbeeld citroenzuur, azijnzuur of zoutzuur, om de oplossing te bufferen tot een pH in het traject van 6-8,5. Bij voorkeur is de pH 7,5 + 0,5.

Een voorkeurssamenstelling voor het impregneren van het betongranulaat omvat natriummetasilicaat, natriumcarbonaat, natriumgluconaat, kaliumaluminiumsulfaat, synthetisch zeezout en citroenzuur.

In een verder aspect van de uitvinding kan de waterige samenstelling bovendien een emulgeermiddel, een oppervlakte-actieve stof, een verdikkingsmiddel, en mengsels daarvan bevatten.

De gewichtshoeveelheden van de bestanddelen van de samenstelling kunnen binnen vrij ruime grenzen variëren, mede afhankelijk van de toepassing van het gemodificeerde betongranulaat.

Bij voorkeur omvat de samenstelling de volgende bestanddelen, in gew. ®%: (a) 13,3-20,0 g/l natriummetasilicaat; (b) 13,3-16,7 g/l natriumcarbonaat; (c) 3,3-6,7 g/l natriumgluconaat; (d) 3,3-6,7 g/l kaliumaluminiumsulfaat. (e) 3,3-6,7 g/l natriumchloride, in het bijzonder synthetisch zeezout.

Het totale percentage aan bestanddelen in de samenstelling bedraagt bij voorkeur < 5 gew.%.

Volgens een voorkeursuitvoering van de uitvinding wordt een oplossing bereid voor het impregneren van betongranulaat, die per 300 liter water de volgende ingrediënten omvat:

Metasilicaat, i.h.b. Na-zout ongeveer 4-6 kg

Carbonaat, i.h.b. Na2CO:3 ongeveer 4-5 kg

Gluconaat, i.h.b. Na-zout ongeveer 1-2 kg

Kaliumaluminiumsulfaat ongeveer 1-2 kg

Natriumchloride, i.h.b. synthetisch zeezout ongeveer 1-2 kg

Citroenzuur als buffer tpH 7,5

De hierboven gedefinieerde waterige samenstellingen waarmee het beton- granulaat wordt geïmpregneerd zijn vrij van biociden en milieuvriendelijk. Derhalve kan het aldus gemodificeerde betongranulaat met voordeel worden toegepast als infiltratie- en drainagemateriaal voor de opslag en het doorvoeren of afvoeren van vloeistof, in het bijzonder water en meer in het bijzonder regenwater. Door het water op te slaan in, c.q. door te voeren door, beddingen van het gemodificeerde betongranulaat wordt algengroei tegen- gegaan, waardoor een goede waterkwaliteit behouden blijft en het water kan worden her- gebruikt.

Het gemodificeerde betongranulaat volgens de uitvinding is zeer geschikt voor ondergrondse wateropvang en waterberging, bijvoorbeeld op locaties waar veel verkeers- bewegingen voorkomen, in het bijzonder ook van zwaar verkeer, en bij parkeerterreinen, secundaire wegen, fietspaden en opritten, bijvoorbeeld bij bedrijven of woonhuizen, alsmede bij waterafvoer van dakgoten via regenpijpen.

Ook voor bovengrondse waterberging is het gemodificeerde betongranulaat zeer geschikt, bijvoorbeeld bij pottenvelden en containervelden van kwekerijen. Het levert een ruimte besparende oplossing, waardoor de gebruikelijke bovengrondse waterberging achterwege kan blijven. Hierdoor wordt land bespaard, waardoor er meer ruimte ontstaat om te telen.

Een ander aspect van de uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het produceren van gemodificeerd betongranulaat, waarbij betongranulaat met de gewenste afmetingen gedurende een vooraf bepaalde tijd wordt gedompeld in een waterige oplossing van een samenstelling, die metasilicaat, gluconaat, carbonaat, kaliumaluminiumsulfaat en natriumchloride omvat, zoals hiervoor gedefinieerd, waarna het verkregen gemodificeerde betongranulaat uit de oplossing wordt geïsoleerd en gedroogd.

Aan de waterige samenstelling kan verder een kleurstof worden toegevoegd om het betongranulaat een gewenste kleur te geven, waarmee het kan worden onderscheiden.

Een geschikte kleurstof is bijvoorbeeld ferrosulfaat (FeSO.), dat het granulaat een rood- bruine kleur geeft. Ook kan cement als bindmiddel worden toegevoegd om de hechting van de kleurstof en de bestanddelen van de impregneervloeistof aan het granulaat te optimaliseren. Een geschikt cement is bijvoorbeeld Portlandcement, zoals het type CEM 52,5 N. Een geschikte hoeveelheid om toe te voegen ligt bijvoorbeeld in de orde van ongeveer 0,05 gew.% t.o.v. het betongranulaat. Ook andere bindmiddelen kunnen worden toegevoegd, zoals polymeren, geopolymeren en lignine, zonder daartoe beperkt te zijn.

Bij voorkeur wordt het betongranulaat gedurende 15 tot 24 uur in de oplossing gehouden bij omgevingstemperatuur, die in de regel 5 tot 25 graden Celsius bedraagt. Het is doelmatig om de waterige oplossing en/of het betongranulaat tijdens het dompelen te bewegen om het impregneren van het betongranulaat te optimaliseren.

Het is doelmatig om het betongranulaat voorafgaand aan het impregneren met de waterige oplossing te sorteren en af te zeven op de gewenste grootte, zodat het verkregen product direct kan worden toegepast. 5 De uitvinding wordt nu verder geïllustreerd en toegelicht aan de hand van de volgende tekeningen.

Fig. 1a en Fig. 1b is een schematisch bovenaanzicht resp. dwarsdoorsnede van een toepassing van het gemodificeerde betongranulaat volgens de uitvinding in een onder- grondse wateropvang met afvoer ter vervanging van een sloot met stilstaand water.

Fig. 2 is een fotografisch bovenaanzicht van de locatie in Barneveld (NL), die in

Fig. 1a en Fig. 1b schematisch is weergegeven, waar het gemodificeerde betongranulaat is toegepast voor de aanleg van een met het betongranulaat gedraineerd en versterkt terrein.

Ter vervanging van een afwateringssloot bij een bedrijventerrein, zoals weer- gegeven in Figuur 2, wordt de sloot leeggepompt en opgevuld met het gemodificeerde betongranulaat volgens de uitvinding als waterretentielaag. Ter verkrijging van een goede ondergrond wordt de leeggepompte sloot eerst uitgegraven en verbreed tot de gewenste afmetingen en vervolgens voorzien van een laag geel zand van ca. 10 cm. Hierop wordt een waterdoorlatend en zandkerend doek van synthetisch non-woven materiaal aangebracht.

Tevens wordt op het laagste punt een draineerbuis aangebracht om overtollig water af te voeren en bij voorkeur te hergebruiken. Het aldus voorbewerkte volume wordt opgevuld met het gemodificeerde betongranulaat, in dit geval helemaal met de sortering 20/40 en geëgaliseerd. Hierop wordt opnieuw een waterdoorlatend en zandkerend doek aangebracht, gevolgd door een toplaag van 5 cm split. Tenslotte wordt het geheel overdekt met industrie- platen van 200 x 200 x 14 cm.

Omdat betongranulaat zeer vormvast is wordt hiermee een sterke ondergrond verkregen, die zowel geschikt is voor wateropslag en drainage als voor wegen en parkeer- terreinen. Door het geïmpregneerde granulaat ontstaat geen algengroei in het water en kunnen micro-organismen zich niet aan het granulaat hechten, waardoor de kwaliteit van het opgevangen water behouden blijft en/of wordt verbeterd. Het opgevangen water kan worden afgevoerd voor opslag elders of worden hergebruikt.

Een andere toepassing van het gemodificeerde betongranulaat volgens de uitvinding betreft het waterbeheer bij kwekerijen. De waterhuishouding bij kwekerijen is gecompliceerd. Als voorbeeld worden teeltsystemen voor de boomkwekerijsector genomen.

Er worden eisen gesteld aan het te gebruiken water, maar ook aan het water dat geloosd wordt. De waterkwaliteit kan worden verminderd door chemische, organische of micro- biologische verontreinigingen. Het betreft zowel de kwaliteit van het sloot-, grond- of recirculatiewater voor de teelt van gewassen als de kwaliteit van het overtollige water dat in het milieu wordt geloosd. Organische stoffen in opgeslagen gietwater hebben een negatief effect op de kwaliteit van dit water. Het organisch materiaal wordt afgebroken en dit leidt tot te lage zuurstofgehalten in het opgeslagen water. Dit water is schadelijk voor de planten- wortels.

Volgens de uitvinding worden in de kwekerij terrassen aangelegd met het gemodificeerde betongranulaat, waardoor water langer kan worden vastgehouden. Bij hoos- buien onstaat hierdoor minder overlast, terwijl in droge perioden voldoende water aanwezig is. Bij een boomkwekerij bijvoorbeeld stroomt overtollig water vanaf het bomenveld op gravitatie via een overstort per terras naar een helofytenfilter voor zuivering. In het helofyten- filter dat volgens bekende techniek is opgebouwd met klei en lava wordt het eutrofe water gezuiverd.

Het water wordt gereinigd dor de planten in de compartimeneten in het filter, elk met eigen plantensoorten voor optimale groei. Vanaf het helofytenfiter wordt het water opgeslagen in een relatief kleine tank, ondergronds voor hergebruik. Het voordeel daarvan is dat er minder opslagruimte nodig is, want ook het veld zelf fungeert als buffer. Overtollig gezuiverd water wordt via de sloot afgevoerd. Grenswaarden voor lozing op oppervlakte- water zijn meetbaar in het water van de opvangput. Door deze vinding wordt het gehalte aan organische stoffen in het gietwater gereduceerd tot een minimum, mits op een juiste manier toegepast.

Het zal voor een deskundige duidelijk zijn, dat modificaties en aanpassingen op het in deze aanvrage beschreven gemodificeerde betongranulaat en toepassingen daarvan kunnen worden aangebracht, zonder dat wordt afgeweken van de essentie van de uitvinding. Deze modificaties en aanpassingen vallen daarom alle binnen de omvang van deze uitvinding, die door de volgende conclusies wordt bepaald.

Claims (14)

Conclusies

1. Gemodificeerd betongranulaat, met het kenmerk, dat het betongranulaat is geïmpregneerd met een waterige biofilm-werende samenstelling, die de volgende ingrediën- ten omvat: - metasilicaat - gluconaat - carbonaat - kaliumaluminiumsulfaat - chloride

2. Gemodificeerd betongranulaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de samenstelling tevens citroenzuur omvat.

3. Gemodificeerd betongranulaat volgens conclusie 1 of conclusie 2, met het kenmerk, dat het chloride natriumchloride is, waarbij het natriumchloride in hoofdzaak synthetisch zeezout omvat.

4. Gemodificeerd betongranulaat volgens één van de conclusies 1 tot 3, met het kenmerk, dat het gemodificeerde betongranulaat is verkregen door betongranulaat te dompelen in een biocidevrije waterige oplossing, die de volgende ingrediënten omvat: (fH 13,3-20,0 g/l natriummetasilicaat; (g) 13,3-16,7 g/l natriumcarbonaat; (h) 3,3-6,7 g/l natriumgluconaat; (i) 3,3-6,7 g/l kaliumaluminiumsulfaat. () 3,3-6,7 g/l natriumchloride, in het bijzonder synthetisch zeezout.

5. Gemodificeerd betongranulaat volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de waterige oplossing tevens een zuur als buffer omvat om de pH van de oplossing in te stellen op een waarde tussen pH 7 en 8,5.

6. Gemodificeerd betongranulaat volgens conclusie 5, met het kenmerk dat het ZUUr citroenzuur is.

7. Gemodificeerd betongranulaat volgens één van de conclusies 4 tot 6, met het kenmerk, dat een dompeloplossing van 100 | water de volgende samenstelling omvat:

(a) 920 g natriummetasilicaat; {b) 360 g natriumcarbonaat; (c} 250 g natriumgluconaat; (d) 250 g kaliumaluminiumsulfaat. (e) 250 g synthetisch zeezout {AS RC zout) (fH 1000 g citroenzuur.

8. Gemodificeerd betongranulaat volgens één van de conclusies 1 tot 7, met het kenmerk dat het granulaat een fijnheid van 1 tot 45 mm heeft.

8. Gemodificeerd batongranulaat volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het granulaat een fijnheid heeft van 0-5 mm of van 5-20 mm of van 20-40 mm.

10. Werkwijze voor het fabricersn van gemodificeerd betongranulaat, met het kenmerk, dat betongranulaat met de gewenste afmetingen gedurende een vooraf bepaalde tijd wordt gedompeld in een waterige oplossing van een samenstelling, die metasilicaat, gluconaat, carbonaat, kaliumaluminiumsulfaat en natriumchloride omvat, zoals hiervoor gedefinieerd, waarna het verkregen gemodificeerde betongranulaat uit de oplossing wordt geïsoleerd en gedroogd.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de dompeltijd van het granulaat 15 tot 24 uur bedraagt bij een temperatuur van 5 tot 40 graden Celsius, in het bijzonder 10-25 graden Celsius.

12. Toepassing van gemodificeerd betongranulaat, zoals gedefinieerd in één van de conclusies 1-5, voor opslag, drainage, infiltratie en hergebruik van vloeistof, in het bijzonder water.

13. Toepassing van gemodificesrd betongranulaat volgens conclusie 12, met het het kenmerk, dat het gemodificeerde betongranulaat wordt toegepast als ondergrond voor wateropslag en drainage voor wegen, parkeerterreinen en sportvelden.

14. Toepassing van gemodificeerd betongranulaat volgens conclusie 12, met het het kenmerk, dat het gemodificeerde belongranulaat wordt toegepast bij het waterbeheer van kwekerijen.