Bestemmen van baggerspecie en producten, Producten uit baggerspecie: klei

Onder klei uit baggerspecie wordt verstaan het product dat grotendeels bestaat uit de lutumfractie (< 2 µm) plus de siltfractie (tussen 2 en 63 µm), naar analogie van NEN 5104. Eigenlijk zou het materiaal gedefinieerd moeten worden als leem, maar in deze handleiding wordt de term klei gehanteerd, omdat deze term in de praktijk voor dit product is ingeburgerd.
Het materiaal bestaat voor een belangrijk deel uit natuurlijke kleimineralen en zeer fijne minerale gesteentefragmentjes. Daarnaast bevat klei uit baggerspecie ook een zekere hoeveelheid zand en organisch materiaal.
Bij behandeling van baggerspecie kan door rijping van slibrijke specie leem of klei ontstaan. Ook kan een kleiproduct verkregen worden na behandeling van de fijne fracties van (matig) zandige species, na zandafscheiding (bioreactoren, thermische reiniging, solventextractie, natte oxidatie, rijping).
Bij rijping vinden ontwatering en chemische omzettingen plaats, waardoor de oorspronkelijk halfvloeibare specie uiteindelijk verandert in een steekvast product dat als constructiemateriaal kan worden ingezet. Voor deze rijping wordt over het algemeen de slibrijke specie (klasse 2 en 3 van de milieuhygiënische indeling van de voormalige regelgeving) gebruikt. Zoek ook op rijping en intake criteria (=zoekadvies). De klei is rijker aan organische stof dan zand uit baggerspecie.

Klei verkregen door rijping

Bij rijping wordt matig zandige of slibrijke specie tijdelijk in depot gezet. Bij slibrijke specie ontstaat het product klei.
Het rijpen is van invloed op de milieuhygiënische kwaliteit van het materiaal. Door de rijping vindt er omzetting/afbraak plaats van onder andere minerale olie en sulfiden, Oxidatieproducten, chloride, bromide en eventueel cyanide spoelen uit. Dit is onder andere het gevolg van het toetreden van zuurstof waardoor het milieu overgaat van anaëroob naar aëroob, waarbii de uitloogbaarheid van verschillende metalen groter wordt. De milieuhygiënische kwaliteit van de ingedroogde specie is daardoor beperkt beter dan die van het ingangsmateriaal.
Door het rijpingsproces wordt klei consistenter (slib verandert in steekvast materiaal).

Uitgaande van de ervaringen met Euroklei wordt gerijpte lemige baggerspecie gekenmerkt door:

• 20 tot 40% (m/m) < 2 µm (lutum);
• 15 tot 40% (m/m) > 63 µm (zand);
• 4 tot 8% (m/m) organische stof (humus);
• een maximum proctordichtheid van 1400 tot 1500 kg/m3;
• een optimum vochtgehalte van 20 tot 30% (m/m t.o.v. d.s.);
• een vloeigrens van 75 tot 85% (m/m t.o.v. d.s.);
• een uitrolgrens van 45 tot 50% (m/m t.o.v. d.s.);
• een waterdoorlatendheid van circa 1•10–9 m/s.

Klei uit behandelingen van de fijne fracties na zandafscheiding

Bij de winning van zand uit baggerspecie in een scheidingsinstallatie of sedimentatiebekken blijft een fijne fractie (meestal de deeltjes <63 µm) achter.
Deze fijne fractie kan sterk verontreinigd zijn, doordat de verontreinigende stoffen zich aan het organische materiaal hechten. Het organische stofgehalte is in deze fractie dan ook zeer hoog (tussen de 15 en 25%).

Het slib kan eventueel gerijpt of ontwaterd worden, voordat het naar een stortplaats gaat. Ook zijn nabehandelingen mogelijk, waarbij toepasbare klei of, indien ook nog grovere (zwaardere) deeltjes in de fractie aanwezig zijn, een grondachtig product wordt verkregen.

Klei uit bioreactoren

Zoek op producten uit baggerspecie en grond (=zoekadvies).

Klei uit natte oxidatie en solventextractie

Het product dat verkregen wordt door bewerking van slibresidu wordt gekenmerkt door:

• betrekkelijk constante eigenschappen (het product bestaat voornamelijk uit klei);
• circa 90% < 63 µm;
• organische stof circa 5% (m/m);
• een drogestofgehalte van circa 50% (m/m) na mechanische ontwatering;
• een plasticiteitsindex van circa 36.

Klei na thermische reiniging

Na thermische behandeling wordt de klei gekenmerkt door een zwartachtige kleur als gevolg van de aanwezigheid van kooldeeltjes. Het meeste aanwezige organische materiaal is geoxideerd (verbrand). Afhankelijk van de verbrandingstemperatuur en het type worden kristallijne kleimineralen irreversibel omgezet (dehydratatie) in andere, amorfe minerale verbindingen, die tot op zekere hoogte puzzolane eigenschappen bezitten. Zo wordt bijvoorbeeld het kleimineraal kaoliniet bij een temperatuur van 600 à 800 °C omgezet in metakaoliniet.
De aanwezigheid van calciet (CaCO3) is van invloed. Dissociatie van calciet vindt plaats bij temperaturen tussen 680 en 750 °C, waarbij CaO ontstaat en CO2 ontwijkt. Bij bevochtiging van het behandelde product zal het calciumoxide hydrateren en de puzzolane reactie activeren. Bij voldoende CaO kan het product na verloop van tijd hierdoor een lichte binding gaan vertonen. Uit onderzoeken is gebleken dat het calcietgehalte van baggerspecie (onder andere schelpresten) tot 13% (m/m d.s.) kan bedragen. Niet bekend is in hoeverre thermisch gereinigde klei een neiging tot puzzolaniteit vertoont. Gezien het gehalte aan calciet wordt niet verwacht dat een merkbare cementering zal optreden, of dat de technische eigenschappen van het product (na bevochtiging!) sterk zullen afwijken van het gedrag van ‘normale’ klei.