voor technologie en uitvoering van beton 3 2018 Stempelraam van beton Bekisting voor rond Depot ? Prefab wapening landtunnel ? Circulair beton P01_Cover.indd 1 05-10-18 16:04 Dyckerhoff ?maakt er meer van. Dyckerhoff, Verkoopkantoor Nederland/Belgie nl@dyckerhoff.com www.dyckerhoff.nl Waalbrug Ewijk (A 50) Dyckerhoff Basal levert hoge sterkte beton C 90/105; Dyckerhoff levert speciale cement VARIODUR 30 Fotos: Bart van Hoek DyB Anz_Waalbrug Ewijk_225x297_lay.indd 1 15.03.17 10:33 3 VAKBLAD I 3 2018 Inhoud Durf Hoewel het soms een hele zoektocht is om de ge- meenschappelijkheid van de artikelen in ons vak- blad te vinden, dank ik de auteurs in deze uitgave voor het gemak waarmee hun inbreng is samen te vatten. Het gaat allemaal in één woord over durf. Durf om te vernieuwen, durf om te veranderen en durf om al die geweldige ideeën ? door de 'stuur- lui aan de wal' al zo vaak innovatief of (doe eens gek) disruptief genoemd ? nu ook werkelijk in de praktijk toe te passen. Hoe vaak hebben we het in de afrondende ge- sprekken bij een aanbesteding of bij het opstellen van het zoveelste EMVI-plan niet gesproken over prefabricage, logistieke innovatie, 3D-wapenings- tekenen, meervoudig gebruik van tijdelijk hulp- werk en maximale verduurzaming van onze bouwcyclus? Best vaak En wat komt er uiteindelijk van terecht? Ook ge- noeg, dat bewijzen tenminste de artikelen in deze editie. Een zeer uitvoerige en kritische beschrijving van het verwerken van wapening in een disrup- tieve bouwmethode op de A9 Gaasperdammer- weg. Een kijkje in de praktijk van het werken in een bouwput met een definitief stempelwerk en praktijk ervaringen met het maximaliseren van hergebruik en het behoud van (rest)waarde. Alle- maal geslaagde voorbeelden van vernieuwingen binnen onze sector op het scherp van de snede. Dat daar durf voor nodig is mag duidelijk zijn. Durf is geen roekeloosheid, het is de eigenschap die in een veranderende markt de spreekwoorde- lijke mannen van de jongentjes scheidt, wanneer het weer eens spannend is in de bouw. Kortom: Mens durf te bouwen! Ik wens u alvast veel leesplezier. Hans Kooijman Hoofdredacteur Betoniek Vakblad Voor reacties: hanskooijman@betoniek.nl Stempelraam geïntegreerd in constructie Diverse slimme oplossingen doorslag- gevend bij aanbesteding parkeergarage Jaarbeursplein. 4 Wapening als Legoblokken Veel tijdwinst bij Gaasperdammer- tunnel door toepassing prefab wapening. 12 Kan beton nog circulairder? Consequenties en mogelijkheden circulair beton. 18 De cirkel is rond Uitgekiende bekistingsoplossing voor Depot Boijmans Van Beuningen. 24 Examen betontechnoloog 2018 Het hoogste slagingspercentage ooit is dit jaar gehaald bij het examen Betontechnoloog. 31 Oktober 2018 jaargang 6 En verder online/service 31 voor technologie en uitvoering van beton 3 2018 Stempelraam van beton Bekisting voor rond Depot ? Prefab wapening landtunnel ? Circulair beton In deze editie meer over depot Boijmans van Beuningen, de gaasperdammertunnen en de parkeergarage bij het Jaarbeursplein P03_Voorwoord_inhoud.indd 3 08-10-18 13:09 auteur Rutger Veldhoen Visser & Smit Bouw bv Diverse slimme oplossingen doorslaggevend bij aanbesteding parkeergarage Jaarbeursplein Nog dit jaar moet de grondige facelift van het Jaarbeursplein in Utrecht klaar zijn. Belangrijk onderdeel van het project is de ondergrondse parkeergarage. Uitvoeringstechnisch een zeer aansprekend werk, onder meer dankzij een betonnen stempel- raam dat is gebruikt als werkplatform en is geïntegreerd in de definitieve constructie (foto 1). H et nieuwe Jaarbeursplein heeft een prominente plek in de plan- nen voor de herinrichting van het stati- onsgebied in Utrecht. Het autovrije plein moet een stuk levendiger worden en plaats bieden aan grote manifesta- ties en evenementen. Op het plein komen bomen en een grote vijver die (afgedekt) kan dienen als podium. Onder het plein bevindt zich een par- keergarage met een oppervlak van 120 × 66 m 2, die plek moet bieden aan 778 auto's, over drie lagen. De ingang voor auto's bevindt zich op de Croeselaan. Het interieur krijgt door het hoge afwer- kingsniveau en het kleurgebruik een opvallend frisse uitstraling (foto 2). De Stempelraam geïntegreerd in constructie 2 De parkeergarage heeft een hoog afwer- kingsniveau, foto: Marina Kemp in opdracht van Van Hat- tum en Blankevoort 4 VAKBLAD I 3 2018 P04_Parkeergarage_Jaarbeursplein-Nieuw.indd 4 08-10-18 13:22 1 LEKA-palen als onder- steuning van het stem- pelraam, foto: Lievense wanden zijn uitgevoerd als blijvende stalen damwanden die Ferrari-rood zijn geverfd. De plafonds zijn wit en de vloeren deels knalgeel. Fraai zijn ook de witte kolommen met rode bies, die zijn vormgegeven als ovale zandloper. Stempelraam Als oplossing voor de stabiliteit van de bouwput bedacht de aannemer een betonnen stempelraam. Eén raam aan de bovenzijde was voldoende voor de stabiliteit van de hele put. Het stempel- raam is in de definitieve situatie geïnte- greerd in het dak van de parkeergarage. Met deze oplossing werd afgeweken van het referentieontwerp, dat uitging van een traditioneel stalen stempelraam. Deze oplossing vormde een van de doorslaggevende onderdelen waarmee de Engineer&Construct-tender werd gewonnen door de combinatie van twee VolkerWessels-ondernemingen Van Hattum en Blankevoort en Visser & Smit Bouw, een team waarin de kennis van infra en u-bouw samenkwamen. De reden om voor een betonnen stem- pelraam te kiezen, was vooral het beperken van risico's. Het verwijderen van het stempelraam zou namelijk onherroepelijk leiden tot vervormingen van de damwanden en de omliggende grond. Vanwege de plek, centraal in Utrecht en tussen nabijgelegen pan- den, zou dit tot grote risico's leiden. Ook de bouwfasering zou bij een stalen stempelraam een stuk complexer zijn. Een bijkomend voordeel van het beton- nen stempelraam was dat het kon wor- den gebruikt voor een werkplatform tij- dens de uitvoering. Door de centrale positie van het platform in de bouw- kuip waren daardoor minder grote kra- nen en betonpompen nodig. Tot slot is een blijvend stempelraam duurzamer omdat het tijdens de bouw niet hoeft te worden verwijderd. Het stempelraam is op maaiveldniveau ter plaatse in het zand gestort op pre- fab balkbodems en met behulp van randbekistingen (foto 3). Ondersteuning Er moest een oplossing worden gevon- den om het stempelraam in de bouw- fase te ondersteunen, vanaf het moment dat de grond werd afgegraven. In eerste instantie is gekeken of er op de plek van de definitieve kolommen een tijdelijke ondersteuning mogelijk was. Dat bleek niet het geval: door de mogelijke scheef- PROJECTGEGEVENS project Parkeergarage Jaarbeursplein (Croeselaan) opdrachtgever Gemeente Utrecht opdrachtnemer Bouwcombinatie Jaarbeursplein, bestaande uit de VolkerWessels- ondernemingen Visser & Smit Bouw en Van Hattum en Blankevoort leverancier betonmortel Dyckerhoff Basal aanbrengen onderwaterbeton Faber onderwaterbeton Aquatech Diving leverancier ankers e.d. Hakron grondwerk Aannemingsbedrijf Bonneveld BV waterdichte bitumenlaag Kimmenade architect Zwarts & Jansma Architecten constructeur Bartels Ingenieurs voor Bouw & Infra 5 VAKBLAD I 3 2018 P04_Parkeergarage_Jaarbeursplein-Nieuw.indd 5 08-10-18 13:22 3 Het storten van het stempelraam, foto: Henk Wind (Bouwwereld) stand en maatafwijkingen van tijdelijke palen was dat niet haalbaar. In plaats daarvan is gekozen voor toe- passing van Leka-palen tussen de defi- nitieve kolommen in (foto 1). Leka- palen zijn boorpalen die bestaan uit een stalen buis en zijn voorzien van een schroefkop en een groutlichaam. De palen zijn tot ruim 30 m beneden maai- veld aangebracht. Boven op elke paal is een deksel gelast met een verticale pin. Deze pinnen staken in de later gestorte balken van het stempelraam en zorgde voor stabiliteit van de palen. Werkplatform De parkeergarage moest worden gebouwd op een bijzonder klein bouw- terrein. Plek voor een torenkraan was er nauwelijks. Daarom is, zoals gezegd, óp het stempelraam een werkplatform (werkbrug) gecreëerd. Op dit platform kon een mobiele kraan heen en weer rijden (foto 4 en 5). Aan- en afvoer van materiaal, zoals betonmortel, moest voor een belangrijk deel over deze plat- forms geschieden. Om het gehele gebied onder het stem- pelraam te kunnen ontgraven, is de positie van het platform tijdens de bouw één keer aangepast: twee gekop- pelde platforms werden omgebouwd tot één platform. De platforms zijn opgebouwd met demontabele casset- tes die tijdens het uitgraven te verplaat- sen waren. Onderwaterbetonvloer De horizontale afsluiting van de bouw- kuip is gerealiseerd met een onder- waterbetonvloer (owb-vloer) van circa 1,0 m dik. Deze is gestort op Gewi- ankers, in totaal 1400 stuks. Hiermee werd de opwaartse waterdruk op de onderwaterbetonvloer tijdens de bouw opgenomen. De fundering is berekend als paal-plaat- fundering: de belasting in de eindfase wordt door zowel de Gewi-ankers als door de onderste vloer opgenomen, wat mogelijk was door de relatief goede zandbodem in Utrecht. De Gewi-ankers worden tijdens de bouw dus op trek en in de definitieve fase op druk belast. Om de diepte van de bouwkuip te beperken, zijn de poeren, die zich onder de definitieve kolommen bevin- den, geïntegreerd in de owb-vloer. Op die plekken is de owb-vloer gewapend uitgevoerd (fig. 6). Om de wapening rond de groutankers te kunnen aan- brengen, rekening houdend met tole- rantie van de ankers, is gebruikgemaakt van een tijdelijk frame van steigermate- riaal. Dit frame is gebruikt om de wape- ning in den droge te vlechten. Enkele wapeningsstaven zijn losgehouden om later op de juiste positie te kunnen schuiven (fig. 6). De korf zelf is op hulp- staven en hoeklijnen gesteld. Het aanbrengen van een wapeningsnet onder water is vaak bijzonder kritisch. Er bestaat een reëel risico dat de netten tijdens het storten gaan opdrijven. In 4 en 5 Werkbrug in twee verschillende opstellingen 6 VAKBLAD I 3 2018 P04_Parkeergarage_Jaarbeursplein-Nieuw.indd 6 08-10-18 13:22 dit project was dat niet aan de orde, mede dankzij een zeer ervaren uitvoerder. Het storten van de owb-vloer was een huzarenstukje op zich. In totaal moest een kleine 9000 m 3 beton worden gestort. Om de hinder voor de omge- ving te beperken, is deze stort non-stop in circa 100 uur uitgevoerd. Er waren ongeveer 800 vrachten mee gemoeid. Om onderbrekingen in het storten te voorkomen, had de betonleverancier een speciale ontheffing om met de truckmixers over de busbanen in het centrum van Utrecht te rijden. Ook stond er continu een tweede betoncen- trale stand-by. Om de stort goed te laten verlopen, is intensief overleg geweest tussen Bouw- combinatie Jaarbeursplein, Faber Onderwaterbeton, Aquatech Diving en Dyckerhoff Basal. In gezamenlijk over- leg werden opstelplaatsen van de betonpompen, de stortmethodiek, het afvoeren van het slib en de stabiliteit van het betonmengsel vastgesteld. In totaal zijn vijf betonpompen gebruikt. Twee tot drie hebben daadwerkelijk staan pompen tijdens de stort van het 6 Detail poerwapening met losse staven, hulp- staven en hoeklijn 7 Ankers op de dam- wanden ter plaatse van de hellingbaan Fasering In de uitvoering is de volgende fasering toegepast: ? Aanbrengen (definitieve) damwan- den ? Aanbrengen Leka-palen als onder- steuning stempelraam ? Aanbrengen groutankers als onder- steuning onderwaterbetonvloer ? Storten stempelraam ? Ontgraven bouwput ? Aanbrengen wapening onderwater- betonvloer ? Storten onderwaterbeton ? Leegpompen put ? Schoonspuiten owb-vloer en damwanden ? Storten constructievloer ? Aanbrengen kolommen -3-laag ? Aanbrengen balkbodems en vloer -2 ? Aanbrengen kolommen -2-laag ? Aanbrengen balkbodems en vloer -1 ? Storten kolommen -1 ? Storten bg-vloer tussen stempelraam ? Verwijderen Leka-palen 7 VAKBLAD I 3 2018 P04_Parkeergarage_Jaarbeursplein-Nieuw.indd 7 08-10-18 13:22 onderwaterbeton. De overige twee dienden als back-up. De gemiddelde verwerkingssnelheid was 110 m 3/uur. Waterdichtheid Op de owb-vloer is een constructieve vloer aangebracht. Uit kostenoverwegin- gen is er tussen de owb-vloer en de con - structievloer geen grindlaag toegepast. Voor een goede waterdichte verbinding met de damwanden zijn deuvels toege - past (foto 7). Desondanks konden lekka - ges niet worden voorkomen. Op diverse damwandplanken afgelast ten behoeve van waterdichtheid. Dit had wel wat invloed op het afwer- kingsniveau: door de lassen hebben de damwanden een wat ruwere uitstraling. Om de damwanden te kunnen schilde - ren, was het nodig ze volledig blank te stralen. Daarbij zijn enkele gelaste naden weer opnieuw gaan lekken, waardoor het laswerk op diverse plek - ken moest worden hersteld. Tussenvloeren De -2- en -1-vloer dragen op balkbo- dems die zijn opgelegd op de prefab kolommen. De balkbodems zijn ter plaatse gestort, op de kolommen en tussen de Leka-palen (foto 8). Tussen de balkbodems op deze tussen- verdiepingen bedraagt de overspan- ning 16 m. Deze zijn uitgevoerd met breedplaten (foto 8). Het materiaal voor de vloeren moest door het stem- pelraam worden aangevoerd. De breedplaten liggen tussen de balkbo- dems in, waardoor de vloer aan de onderzijde dus volledig vlak is. Dakvloer De kolommen onder het stempelraam zijn niet zoals de onderste twee lagen in prefab beton maar in ter plaatse gestort beton uitgevoerd (foto 9). Omdat de balken van het stempelraam al aanwezig waren, was prefab beton niet mogelijk. Voor het storten van de kolommen zijn de bekistingsmallen van de prefab-betonleverancier overgeno- men, die vooraf al zodanig waren ont- worpen dat ze geschikt waren voor storten op locatie. Tussen de balken van het stempelraam (in twee richtingen) zijn breedplaat- vloeren aangebracht, waarna het geheel met een druklaag is aangestort. Zo ontstond een dikke massieve vloer, die aan de onderzijde volledig vlak is. Alleen de balkbodems en de naden van de breedplaten zijn zichtbaar. De dakvloer wordt zeer zwaar belast. Tijdens de bouw door zwaar materieel en in de eindfase door onder meer natuurstenen tegels, een zandpakket, een vijver en bomen. Zowel de stem- 8 De tussenverdieping is in breedplaat uitgevoerd, foto: Lievense 8 VAKBLAD I 3 2018 P04_Parkeergarage_Jaarbeursplein-Nieuw.indd 8 08-10-18 13:22 pels zelf als de tussengelegen vloeren zijn daarom met naspanning uitge- voerd. Voor de vloerdelen is deze na spanning in de druklaag aange- bracht. Om de strengen te kunnen aan- spannen, zijn inkassingen in de vloer opgenomen die later zijn aangestort (foto 10). De voorspanning in de bal- ken is op dezelfde manier uitgevoerd. In de berekening van de balken moest rekening worden gehouden met wisse- lende steunpunten. Eerst lagen die ter plekke van de Leka-palen en later ter plekke van de kolommen. Verbinding druklaag-balken De bovenzijde van de druklaag was gelijk aan de bovenzijde van de balken. Doordat er dus geen doorgaande druk- laag aanwezig was, was de verbinding tussen de balken en de tussenstorts kri- tisch voor lekkages. Voor een goede verbinding tussen de druklaag en de balken zijn aan boven- en onderzijde stekankers toegepast en zijn de zijkan- ten van de balken opgeruwd (foto 11). Toch kon, mede als gevolg van het krimpen van het beton, niet worden voorkomen dat de voeg tussen de bal- ken en de vloeren ging lekken. Dit is opgelost door over de vloer een soort zelfhelend spuitbitumen aan te brengen. 9 Kolommen op de -1 vloer zijn ter plaatste gestort, foto: Henk Wind (Bouwwereld) 10 Naspanning in inkassingen in vloeren 11 Breedplaten tussen de balken van het stempel- raam en ankers voor de verbinding, foto: Henk Wind (Bouwwereld) 9 VAKBLAD I 3 2018 P04_Parkeergarage_Jaarbeursplein-Nieuw.indd 9 08-10-18 13:22 De Leka-palen zijn ? nadat de kolom- men klaar waren ? verwijderd, tot iets onder de bovenkant van de vloeren. De inkassingen zijn vervolgens aangestort (foto 12). Tot slot Om de bouw van de parkeergarage Jaarbeursplein op een bijzonder kleine locatie mogelijk te maken, werd flink wat inventiviteit van de aannemer gevraagd. De oplossing die de bouw- combinatie voor dit project had bedacht, met als blikvanger een perma- nent stempelraam, vormde uiteindelijk de doorslag in de aanbesteding. Inrit Het project is gerealiseerd in twee bouwkuipen. Naast de in dit artikel beschreven kuip voor de garage zelf, was er ook een kuip voor de inrit. De twee bouwkuipen werden gescheiden door een damwand die in een latere fase is afgebrand (foto 13). Die scheiding was nodig vanwege het stempelraam. Vanwege de bijzondere vorm van de inrit, met een geknikte helling en een in horizontale zin taps toelopend vorm, was ook deze inrit een flinke uitdaging. Alleen al het vinden van het juiste betonmengsel was niet eenvoudig. Dit mengsel moest vloeibaar genoeg zijn om soepel de hele inrit te kunnen storten, maar stug genoeg om het hellende deel in lagen aan te kunnen brengen. In de hellingbaan zit een vloerverwarming die is aangesloten op de stadsverwarming. 12 Aangestort beton op posities tijdelijke LEKA-palen 13 Afgebrande damwand tussen bouwkuip inrit en garage Ondanks enkele tegenslagen is het pro- ject naar ieders tevredenheid verlopen. In 2018 worden het plein en de garage geopend. Voor de opdrachtnemer zit het er dan echter nog niet op. In de opdracht zit tevens het onderhoud voor een periode van 15 jaar. AFZINKKELDERS PREFAB KELDERBAKKEN PREFAB KELDERWANDEN GESTORTE KELDERS TRILLINGVRIJ GEEN BARRIÈREWERKING GRONDWATER BOUWEN OP DE ERFGRENS BOUWEN OP DE ERFGRENS BESPARING BOUWTIJD EN RISICO DAMWAND (NIET NODIG) 035-588 1888 info@kelderbouw.nl www.kelderbouw.nl MBS Kelderbouw Energieweg 2 3762 ET Soest P04_Parkeergarage_Jaarbeursplein-Nieuw.indd 10 08-10-18 13:23 TEKTONIEK.NL Kennis zit in mensen. Binnen het Tektoniek-netwerk beschikken we over de kennis voor de beste architectuur in beton. Daarbij gaat het altijd om de relatie tussen vorm - geving, constructie en maakbaarheid. Met expertise op het gebied van schoonbeton, constructieve optimalisaties, productontwikkelingen en materiaalontwikkelingen. Op de netwerkpagina van www.tektoniek.nl zijn de juiste mensen te vinden. Misschien hoort u er ook bij? Dat kan, het kennisnetwerk is groeiende. TEKTONIEK hoe maak ik de beste architectuur in beton? Drents Museum Assen - designed by Erick van Egeraat - foto: J. Collingr\ idge advertentie Tektoniek Cement 12016.indd 1 03-02-16 09:34 auteur ir. Patrick van Berkel IXAS / Heijmans Infra BV, ir. Tom Janssen IXAS / Ballast Nedam Infra BV, Bas van Sinten IXAS / Heijmans Infra BV Als onderdeel van de uitbreiding van de A9 tussen de knooppunten Holendrecht en Diemen is de afgelopen jaren gewerkt aan een 3 km lange land- tunnel. Vanwege de hoge bouwsnelheid moest een slim concept worden bedacht voor de wape- ning. De oplossing was te werken met geprefabri- ceerde wapeningselementen die als legoblokken op de bouwplaats in elkaar werden gezet. H et project A9 Gaasperdammer- weg is onderdeel van de weguit- breiding Schiphol-Amsterdam-Almere (SAA), een programma van Rijkswater- staat. In het project wordt de snelweg, tussen de knooppunten Holendrecht en Diemen, verbreed van drie naar vijf rijstroken per rijrichting en een wissel- strook. De extra rijstroken zorgen voor een betere doorstroming en bereik- baarheid van de noordelijke Randstad. Om dit te kunnen realiseren, moeten diverse kunstwerken worden ver- Wapening als legoblokken Veel tijdwinst bij Gaasperdammertunnel door toepassing prefab wapening 1 Tijdelijke opslag wapeningselementen 12 VAKBLAD I 3 2018 PROJECTGEGEVENS project A9 Gaasperdammerweg, in het bijzonder de Gaasperdammertunnel (landtunnel) opdrachtgever Rijkswaterstaat opdrachtnemer (DBFM) IXAS, een aannemerscombinatie van Ballast Nedam, Fluor, Heijmans en 3I leverancier wapening Buig Centrale Steenbergen (BCS) p12_Gaasperdammertunnel.indd 12 08-10-18 13:24 nieuwd of verbreed, zoals de brug over de Gaasp, het viaduct over de Muntbergweg en de kunstwerken van het noordelijk deel van knooppunt Holendrecht (fig. 2). Het meest spraakmakende onderdeel van het project is ongetwijfeld de 3 km lange landtunnel; de Gaasperdammertun- nel. Redenen om een tunnel aan te leggen zijn schonere lucht in de woonwijken langs de tunnel en min- der geluidsoverlast. Boven op het dak van de tunnel komt een groot park waarmee de huidige fysieke barrière tussen de wijken Bijlmermeer (ten noorden van A9) en Gaasperdam (ten zuiden van de A9) wordt opgeheven (foto 3). Ontwerp In de tunnel is voor elke rijbaan een afzonderlijke tunnelbuis gerealiseerd. Met twee parallelrijbanen (elk drie rij- stroken), twee hoofdrijbanen (twee rijstroken en een reservering voor een derde rijstrook) en een wisselbaan (één rijstrook) resulteert dat in vijf tunnelbuizen (fig. 4). Tussen de hoofd- en parallelrijbanen liggen twee middentunnelkanalen. Daarin bevinden zich de dienstgang en de vluchtgang vanuit de hoofd- en parallelrijbaan. De tunnel is opgedeeld in zestig moten van ongeveer 50 m lang. Er zijn twee standaardmoten: één met een gesloten- en één met open vloerconstructie. Wapening als legoblokken 13 VAKBLAD I 3 2018 Verbrede A9 met 2x5\n rijstroken en \fisselstrook Landt\bnnel Gaasperdamme\nr\feg met 5 t\bnnelb\biz\nen Aan te passen lokaal \n\fegennet Fietspadennet bestaan\nd Spoorlijn Metro 2 Verbreding A9 Gaasperdammerweg 3 De Tunnel moet de fysieke barrière tussen de wijken Bijlmer en Gaasperdam opheffen p12_Gaasperdammertunnel.indd 13 08-10-18 13:24 Bouwtijd Het contract tussen opdrachtgever Rijkswaterstaat en opdrachtnemer IXAS is een Design, Build, Finance en Main- tain (DBFM) contract. In dit type con- tact is de opdrachtnemer niet alleen verantwoordelijk voor het ontwerp en de realisatie, maar ook voor de finan- ciering en het onderhoud in dit geval gedurende 20 jaar. Dit betekent ook dat IXAS niet wordt betaald voor het opleveren van een constructie maar voor de beschikbaarheid (bruikbaar- heid) van weg (en tunnel). Hierdoor ontstaat een drive de ontwerp- en uit- voeringsfase zo snel mogelijk en met zo min mogelijk hinder te doorlopen. In de totale planning was voor de ruw- bouw tunnel, 16 maanden beschikbaar. Er is met drie bouwstromen tegelijk gewerkt. Per bouwstroom bedroeg de cyclus één week: voor de vloer een week, voor de wanden een week en voor het dak een week. Die cyclustijd leek aanvankelijk lastig haalbaar. Er is een verlenging naar twee weken over- wogen ? werken met halve weken lukte niet omdat het weekend nodig was voor uitharding van het beton. Maar uiteindelijk is toch ingezet op een weekcyclus. Wapeningsconcept Belangrijke factor in de planning was de wapening. Om de hoge productie- snelheid te kunnen halen, was al vroeg in het proces duidelijk dat de wape- ning moest worden geprefabriceerd. Wapeningselementen (korven, netten, rolmatten) werden in de fabriek ver- vaardigd en naar de bouwplaats getransporteerd. Daar werd de wape- ning in elkaar gezet tot een geheel afgewapende moot. Het traditioneel wapenen had zoveel tijd gekost en er zouden dan zoveel mensen nodig zijn, dat de planning in dat geval nooit haalbaar zou zijn geweest. Dit mede door de grote hoeveelheid wapening die moest worden verwerkt, in totaal zo'n 40.000 ton. Het ontwerpen van de wapeningsele- menten was een complex, intensief en langdurig proces. Startpunt vormde de wapeningsschets van de twee stan- daardmoten, vervaardigd door de constructeur. Daarmee is een traject gestart samen met de wapeningsleve- rancier. Gezocht is naar een concept gebaseerd op een aantal 'bouwstenen' ofwel standaardlegoblokjes (elemen- ten) voor de wapening. Uitwerking wapening Bij het ontwerpen van de 'elementen' golden veel uiteenlopende randvoor- waarden die soms tegenstrijdig met elkaar waren. Enerzijds moest de wape - ning zo economisch mogelijk worden 5 Opbouw wapening in Gaasperdammertunnel 14 VAKBLAD I 3 2018 4 Doorsnede standaard- tunnelmoot p12_Gaasperdammertunnel.indd 14 08-10-18 13:24 ontworpen, anderzijds moest deze snel kunnen worden aangebracht. Daarom zijn vooraf duidelijke spelre- gels afgesproken. Ten aanzien van de productiesnelheid van de elementen in de buigcentrale was het zaak het aan- tal verschillende wapeningselementen, waar mogelijk, te minimaliseren. Dit vereiste tijdens het ontwerp een zeer nauwe samenwerking tussen de con- structeur, vlechter en buigcentrale. Daarom zijn er zijn vele overleggen geweest tussen deze disciplines. Een van de belangrijkste eisen was de noodzaak de elementen op de juiste manier te kunnen plaatsen. Er is daarbij goed gekeken naar de 'stapelbaarheid' van de elementen, de legvolgorde, de richting met de bijbehorende detaille- ring van aansluitingen en overlappin- gen. Om dit goed inzichtelijk te maken, is gebruikgemaakt van een 3D-model. De wapeningselementen zijn in het model ingeladen om te con- troleren of deze in de juiste volgorde konden worden geplaatst en op een juiste wijze zouden aansluiten (fig. 5). Een andere randvoorwaarde werd gevormd door de technische mogelijk- heden vanuit de vlechtcentrales. Welke machines waren beschikbaar, welke afmetingen konden die realiseren, wat waren de minimale buigstralen voor de verschillende diameters en wanneer kon er wel en niet worden gelast? Dat lassen is vaak een noodzaak om sta- biele wapeningselementen te kunnen vervaardigen. Maar vanuit het ontwerp zijn hechtlassen lang niet altijd toe- gestaan in verband met vermoeiing. Dit is een treffend voorbeeld van tegengestelde randvoorwaarden. Voor de maximale afmetingen en het gewicht van de elementen waren ook het transport en kraancapaciteit bepalend. Aantal verschillende elementen Het was kortom een zeer complexe puzzel. Het aantal verschillende ele- menten werd gaandeweg hoger dan aanvankelijk de bedoeling was. Dat was onder meer te wijten aan de varia- ties in de tunnelmoten. Die variaties hadden weer te maken met invloeden van buitenaf, zoals kruisingen met wegen en trein-/metrosporen. Als die niet al invloed hadden op de vorm van de moot, dan toch vaak wel op de hoe- veelheid en afmetingen van de wapening. Tijdsdruk in ontwerp Bij het ontwerpen van de elementen speelde ook nog eens dat vanwege de drie bouwstromen ook het wapenings- ontwerp in drie stromen is uitgevoerd. Men was lang niet altijd op de hoogte welke elementen er al voor een andere stroom waren ontworpen. Er zijn daar- door elementen gemaakt die erg veel op elkaar leken en waarvan het ach- teraf beter zou zijn geweest ze samen te voegen. Maar er was vaak simpel- weg de tijd niet voor om dit parallel uit te zoeken. Vorm wapening Voor elk onderdeel van de wapening is een afzonderlijk element gemaakt. Ele- menten werden in verschillende lagen aangebracht: de hoofdwapening, de verdeelwapening en de beugels (foto 6). Dat had wel de nodige consequen- ties voor het ontwerp. Zo werden in de korven voor de dwarskrachtwapening zwaardere langsstaven aangebracht vanwege de regel dat een minimale hoeveelheid van de hoofdwapening omsloten moet zijn door beugels. Enkele onderdelen konden niet anders worden gerealiseerd dan door middel van het bijleggen van losse staven. En soms werd er ook bewust voor geko- zen om meer of zwaardere wapening aan te brengen als dat vanuit het oog- punt van logistiek wenselijk was zie kader 'Voorbeeld verschuiven overlappingslas'. 6 Wapening in lagen 15 VAKBLAD I 3 2018 p12_Gaasperdammertunnel.indd 15 08-10-18 13:25 Gewicht De afmetingen, en dus het gewicht, van de elementen waren soms zeer groot. De consequenties daarvan zijn aan het begin niet altijd goed doorzien. Zo ging op enkele plekken de bovenwapening van de vloer opbollen als gevolg van het gewicht van de wandwapening. Ook golfde de vloerwapening zelf omdat de hulpwapening te licht was. Oorzaak was het innovatieve concept en de problemen zijn gaandeweg met goed resultaat opgelost. Sparingen Er is voor gekozen om bij het ontwerp van de elementen geen rekening te houden met sparingen en inkassingen in de constructie. In plaats daarvan werd de wapening op de plek van de sparingen en inkassingen in de bouw weggeslepen en werd bijlegwapening los aangebracht (foto 7). Aanvankelijk is nog wel geprobeerd ook de sparin- gen zo veel mogelijk te standaardise- ren, maar vorm en positie waren van zoveel variabelen en partijen afhanke- lijk dat dit niet te doen was. Optimum Uiteindelijk is er een optimum gevon- den tussen een economisch ontwerp én een hoge productiesnelheid. Zo heeft de vlechter moeten inleveren in praktische oplossingen, omdat het economisch een te grote impact had en aan de andere kant heeft de con- structeur/ontwerper moeten inleveren op een zo economisch mogelijk ont- werp, vanwege een praktische oplos- sing die de productiesnelheid waarborgde. Levering Hoewel de wapening bij één leverancier is ingekocht, is deze door drie verschil- lende fabrikanten geleverd. Enerzijds omdat het om heel veel wapening ging, anderzijds omdat niet alle fabrieken technisch in staat waren alle elementen te leveren, in een korte periode. Er is lang gezocht naar een optimaal proces van levering van de wapening. Zo werd er gedacht aan een gezamen- lijk opslagplaats, waar de leveringen vanuit de verschillende leveranciers kon worden verzameld. Of met een soort 'tussentrailers' waarmee leveringen konden worden samengevoegd en waarbij de wapening direct vanaf de trailer kon worden verwerkt. Uiteindelijk is ervoor gekozen de wapening vanuit de verschillende centrales direct op de bouwplaats te leveren. Daarbij is wel rekening gehouden met de fasering. Zo kwam op maandag de wapening voor de vloeren, op woensdag voor de wapening voor de wanden enzovoort (foto 1). Legplan De verschillende elementen werden door de uitvoering op de juiste positie aangebracht. Daarbij werd niet, zoals normaal, gewerkt met wapeningsteke- ningen maar met legplannen, voorzien van contouren voor de elementen. Op deze legplannen stonden de wape- ningselementen met codes aangege- ven. Hoe die elementen er in detail uit- zagen, stond in afzonderlijke elementtekeningen. Deze element- tekeningen waren in feite productie- tekeningen en werden gebruikt in de fabriek. Alle elementtekeningen waren beschikbaar vanuit het centrale docu- mentmanagementsysteem, bijvoor- beeld met behulp van een tablet. Op basis van de codering van de ele - menten wist de uitvoering waar wat moest worden geplaatst. Overigens ontstond daar snel de nodige ervaring in en kon de uitvoering aan de vorm van de netten zien waar ze moesten komen, zonder het te moeten opzoe - ken in het legplan. In het proces zijn nog wel enkele optimalisaties doorge - voerd. Zo is de richting van de tekst van de labels aangepast, zodat je beter kon zien in welke richting een element moest worden geplaatst en wat de oriëntatie van de wapening was. Voorbeeld verschuiven overlappingslas De wens bestond een overlappingslas in het dak van wapening Ø25-100 naar Ø16- 100 (loodrecht op de rijrichting) buiten de beugelwapening (t.b.v. dwarskracht) te positioneren. Dit om de plaatsingssnelheid te verhogen. Dit betekende da\ t deze overlappingslas 500 mm moest worden verplaatst, waarbij de staven Ø25\ moesten worden verlengd. Voor de volledige moot met een lengte van 50 m werkt dit behoor- lijk door. Zeker omdat dit vanwege symmetrie aan twee zijden per moot voorkomt. Met staafgewichten: ? Ø16 van 1,61 kg/m ? Ø25 van 3,93 kg/m is de extra wapening: (3,93 ? 1,61) kg/m × (50 m / 0,1 m) ×\ 0,5 m × 2 = 1160 kg per moot. Als dit van toepassing is op 20 moten betekent dat een verschil van 23.200 kg! De productiesnelheid moet hier dus worden afgewogen tegen de extra koste\ n. 7 Wapening in sparingen is op de bouwplaats weggeslepen 16 VAKBLAD I 3 2018 p12_Gaasperdammertunnel.indd 16 08-10-18 13:25 Legplan bijlegwapening rond sparingen en inkassingen Hoewel de bijlegwapening rond sparin- gen en inkassingen is aangebracht met losse wapening, zijn ook hiervoor 'ele - menten' gebruikt. Voor elk detail werd de bijlegwapening gebundeld aangele - verd die op de bouwplaats volgens tekening moest worden aangebracht; dit was dan het element van de bijleg - wapening. Dit was een lastig deel van het proces, dat aanvankelijk werd onderschat. De invloed van een sparing op de omliggende wapening was vaak complex. Zo had een sparing in een wand ook invloed op de wapening in de vloer. Het ging hierbij dus om veel afzonderlijke details en heel veel infor - matie. Uiteindelijk is ook dit goed geko - men. Soms hing de uitvoerder bijvoor - beeld een geplastificeerde kopie van het detail op de plek waar dat detail moest worden gewapend. Acceptatie Voor de infrasector is het werken met geprefabriceerde wapening relatief onbekend, zeker op deze schaal. Aan- vankelijk was er de nodige weerstand bij verschillende partijen. Maar ook in het ontwerp was het wennen. Het maken en dus ook het lezen van teke- ningen was anders dan normaal het geval is. Toezichthoudende partijen als TIS en bouw- en woningtoezicht moes- ten hierin schakelen, maar ook site- engineering. Het controleren van een legplan met bijbehorende elementte- keningen is heel wat anders dan het controleren van een wapeningsteke- ning. Er was niet één tekening waarop je een duidelijk overzicht had van de wapening. Soms moest de 3D-teke- ning erbij worden gehaald om exact te zien waar welke wapening lag en of er geen sprake was van clashes. Ervaring Om de weekcyclus te halen was het aanvankelijk erg hard werken. In het begin werden dan ook lange dagen gemaakt. Maar al vrij snel kwam de vaart erin kwam en kreeg men de weekcyclus onder de knie . Een groter probleem was de korte tijd tussen de verschillende activiteiten. Tussen het gereed komen van de fundering en start van de vloer bijvoorbeeld. Ach- teraf gezien had daar iets meer ruimte genomen moeten worden, zeker in het begin. Extra complicerende factor was de beperkte ruimte. De Gaasperdammer- tunnel is gebouwd in dicht bevolkt gebied, waardoor het vaak passen en meten was om materialen naar de bouwplaats te krijgen en tijdelijk op te slaan. Deze wijze van werken was vernieu- wend en vrij uniek voor de civiele bouw. Terugkijkend was het, ondanks enkele tegenslagen, een succesvol con- cept, met hoog bouwtempo en goede arbeidsomstandigheden als grote voor- delen. Het is dan ook zeker voor herha- ling vatbaar. Voorwaarde is dat er vol- doende repetitie aanwezig is. Het succes is mede te danken aan de positieve instelling van alle betrokken partijen. Op die manier kan er met een positief gevoel worden toegewerkt naar de openstelling van de tunnel in 2020 (foto 8). 8 Met een positief gevoel wordt toegewerkt naar de openstelling van de tunnel 17 VAKBLAD I 3 2018 p12_Gaasperdammertunnel.indd 17 08-10-18 13:25 auteur ir. Edwin Vermeulen MBA, ir. Cindy Vissering Betonhuis Kan beton nog circulairder? Consequenties en mogelijkheden circulair beton 1 Het Groot Handelsgebouw in Rotterdam heeft nog steeds de originele gevel en draagconstructie van beton Foto: Michiel Verbeek 18 VAKBLAD I 3 2018 P18_Circulariteit.indd 18 08-10-18 13:27 Ambities op het gebied van circulariteit zijn hoog en er zijn heel veel manieren om daar invulling aan te geven, ook voor het materiaal beton. Recycling is er daar een van. Het is weliswaar een belang- rijke, maar zeker niet de enige. D e circulaire economie heeft als uitgangspunt het sluiten van kringlopen. De motivatie daarachter is meerledig. Zo is er een eindigheid aan de beschikbaarheid van diverse grond- stoffen (zie ook kader 'Beschikbaarheid grondstoffen') en voor veel essentiële grondstoffen zijn we al afhankelijk van landen buiten Europa (fig. 2). Ook speelt de explosieve stijging van de vraag naar grondstoffen en de samen- hang van grondstoffengebruik met de uitstoot van CO 2. Tot slot hopen de afvalbergen zich op. Schaalniveaus van circulariteit Volgens de betonladder (zie kader 'Betonakkoord en betonladder') zijn er verschillende schaalniveaus van circula- riteit: van REFUSE en REDUCE tot aan RECYCLE. De belangrijkste vraag die je kunt stel- len, is óf je wel moet bouwen. Niet bouwen (REFUSE) heeft de grootste positieve milieu-impact. REFUSE kan ook betrekking hebben op de grondstoffenkeuze. Kan beton nog circulairder? 2 Productieconcentratie van kritieke materialen, bron: Europese Commissie 19 VAKBLAD I 3 2018 P18_Circulariteit.indd 19 08-10-18 13:27 Dat kan op het niveau van keuze tussen verschillende materialen, of als het over beton gaat, in de keuze van de grond- stoffen van het beton zelf (secundair of primair. REDUCE is een bekend onderwerp voor constructeurs: het zo slank mogelijk ontwerpen van de constructie. Het effect is tweezijdig: minder materiaal- gebruik én meer gebruiksoppervlak ten opzichte van de constructie, waardoor je bij gelijkblijvend gebruiksoppervlak kleiner kan bouwen. REDUCE kun je ook inzetten in het ont- werp van het betonmengsel. Zoals minder cement toepassen en hoog- ovenslak (restmateriaal dat vrijkomt bij de productie van ruwijzer) inzetten. Ook optimalisatie van korrelpakking valt hieronder (fig. 4). Hierbij wordt de spreiding in de korrelgrootte van de ingrediënten zo ontworpen, dat er minder 'gaten' vallen die gevuld moe- ten worden met cement. Beide methoden worden al breed toe-gepast en passen goed in de circulaire economie. Een van de volgende stappen is herge- bruik (RE-USE). Dit kan gelden voor een heel gebouw, bijvoorbeeld door het gebouw een andere functie te geven (foto 1). Of voor alleen de draagcon- structie, waarbij er een nieuwe schil voor het gebouw wordt gemaakt (foto 5). Ook kan het gelden voor bouwde- len. Aardige ontwikkeling in dat kader is het 'circulair viaduct', dat zó wordt ontwikkeld dat de elementen later in een ander viaduct kunnen worden ingezet (fig. 6). Of het 'donorskelet' waarbij delen van de draagconstructie van bestaande gebouwen worden her- gebruikt voor een nieuw gebouw. Door middel van reparatie (REPAIR) of renovatie (REFURBISH) kunnen objec- ten en/of bouwdelen een langere levensduur krijgen. Het verschil tussen deze twee zit vooral in de intensiteit van de aanpassingen die worden gemaakt. Recyclen Toch ligt de focus bij circulair beton vaak op recycling (RECYCLE). Dat gebeurt in Nederland, doordat er rela- tief veel bouwwerken worden gesloopt, op grote schaal. Volgens 'Nederland circulair in 2050' (zie kader) moet betonpuin hoogwaardig worden gere- cycled en ingezet om nieuwe produc- ten van te maken. Nu al wordt 100% van het betonpuin nuttig hergebruikt. Het grootste gedeelte wordt toegepast als wegfundatiemateriaal en een klein deel wordt toegepast als toeslagmateri- aal in nieuw beton. Hoogwaardig versus laagwaardig Door velen wordt de toepassing van betongranulaat in nieuw beton gezien als 'hoogwaardig' en de toepassing als fundatiemateriaal als 'laagwaardig'. Dat is echter niet gebaseerd op milieu- technische argumenten. Het materiaal blijft zo in de eigen keten en dat voelt goed. Bovendien wordt er dan gevoels- matig bespaard op primaire grondstoffen. In werkelijkheid is de toepassing van betongranulaat als toeslagmateriaal voor nieuw beton niet beter ('hoog- waardiger') of slechter ('laagwaardi- ger') dan de toepassing als fundatie- materiaal. In beide gevallen worden vergelijkbare primaire grondstoffen vervangen. Het nog niet-gereageerde cement in het betongranulaat levert bovendien meerwaarde in fundaties door opbouw van sterkte. Hierdoor kan een relatief dunne laag asfalt worden Betonakkoord en betonladder De betonketen heeft het initiatief genomen een eigen akkoord op te stellen: het Betonakkoord. Via vier tafels met de thema's CO 2-reductie, Circulaire Economie, Natuurlijk Kapitaal en Sociaal Kapitaal hebben partijen nagedacht over doelstellingen en maatregelen die effectief een invulling kunnen geven aan een duurzame betonketen. Het Betonak- koord is in juli 2018 ondertekend. Belangrijke benadering vanuit de tafel voor circu- laire economie is de zogenoemde betonladder. Deze ladder geeft verschillende opties om invulling te geven aan circulariteit: van refuse en reduce tot aan recycle (fig. 3). niveaus van circulariteit ? beton refuse re-use upcycle recycle downcycle repair refurbish remanufacture re-purpose hoog laag reduce ontwerp object grondstoffen rethink } } } 3 Niveaus van circulariteit in beton 4 Schematische weer- gave van het verhogen van de pakkingdicht- heid met behulp van korrelpakkingmodellen 20 VAKBLAD I 3 2018 P18_Circulariteit.indd 20 08-10-18 13:27 toegepast. Ook LCA-analyses tonen aan dat er uit milieuoogpunt geen algemene voorkeur bestaat (tabel 1). De lokale match tussen vraag en aan- bod en de transportafstand zijn daarom bepalend voor de milieutechnisch beste toepassing. Beschikbaarheid Als er overigens ooit geen vraag meer zou zijn naar fundatiemateriaal, zal al het betonpuin probleemloos worden toegepast in nieuw beton. Doordat er meer wordt gebouwd dan gesloopt, kan het vrijkomende betongranulaat namelijk maximaal circa 20% van de vraag naar grind vervangen [2], terwijl de regelgeving voor beton 30% vervan- ging toestaat voor alle betontoepassin - gen. De betonindustrie is er ook klaar voor om al het vrijkomende betongra - nulaat te gebruiken voor de productie van nieuw beton. Wanneer de vraag naar fundatiemateriaal gaat dalen, zal door marktwerking (vraag neemt af en de prijs daalt) de toepassing van betongranulaat vanzelf verschuiven naar toeslagmateriaal voor beton. Slim breken Naast het 'gewone' hergebruik van betongranulaat zijn er meerdere tech - nieken in ontwikkeling om betonpuin zodanig te behandelen dat het oor - spronkelijke toeslagmateriaal weer vrij - wel in zijn originele staat, dus vrij van cementsteen, wordt teruggewonnen. Deze technieken maken gebruik van het verschil in mechanische eigenschappen tussen cementsteen en toeslagmateriaal. Het gehydrateerde (en voor een klein deel ongehydrateerde) cement komt hierbij als separate fijne fractie vrij. Voorbeelden van deze technieken zijn het thermisch behandelen (grof beton- puin opwarmen tot > 600 °C, waarna het gemakkelijk mechanisch is te ver- kleinen), breektechnieken waarbij hoofdzakelijk het cementsteen breekt ('slim breken') en gebruik van een hoge elektrische puls (thermische expansie van de cementsteen op het grensvlak met het toeslagmateriaal c.q. drukgol- ven, waarbij de treksterkte wordt over- schreden). Deze technieken kunnen in theorie op termijn de traditionele bre- kers vervangen. Vooral het slim breken, waarvoor meerdere concurrerende technieken in ontwikkeling zijn, lijkt wat technologie betreft kansrijk. Uit onderzoek is gebleken dat het bij slim breken vrijkomende toeslagmate- riaal gelijkwaardig is aan primair toe - slagmateriaal. Slim breken maakt het daardoor makkelijker om naast de grove fractie ook de fijne fractie toe - slagmateriaal opnieuw toe te passen in beton. De fijne fractie van regulier betongranulaat is wel toe te passen in beton, maar vraagt qua handeling vaak aanpassingen aan de opslag en doseerinstallaties en bovendien heeft toepassen van de fijne fractie ook bij lage vervangingspercentages conse - quenties voor de rekenregels voor de constructeur. Nadeel van de geavanceerde beton- Nederland circulair in 2050 Ook in Nederland zijn er forse am- bities op het gebied van circulari - teit. Volgens de publicatie 'Neder - land circulair in 2050' van de Rijksoverheid (september 2016) [1] moeten kritieke en niet-duurzaam geproduceerde grondstoffen wor - den vervangen door duurzaam ge- produceerde, hernieuwbare en al - gemeen beschikbare grondstoffen en moet het ontstaan van afval worden voorkomen. Verder moet er sprake zijn van hoogwaardig herge - bruik. Wat hoogwaardig precies inhoudt, wordt overigens niet ge - neriek beschreven. Dit kan per grondstof anders zijn. 5 Bij het Wijnhavenkwar- tier in Den Haag is een nieuwe schil voor het gebouw gebruikt Tabel 1 Milieukosten en CO 2-emissies voor beton met en zonder granulaat Kwaliteit % granulaat MKICO 2 (kg/m 3) C20/250% granulaat ? 10,98116 C20/25 20% granulaat ? 11,06 117 C20/25 50% granulaat ? 11,17 119 C20/25 100% granulaat ? 11,09 120 C30/37 0% granulaat ? 12,17 131 C30/37 20% granulaat ? 12,31 133 C30/37 50% granulaat ? 12,42 135 C30/37 100% granulaat ? 12,34 136 21 VAKBLAD I 3 2018 P18_Circulariteit.indd 21 08-10-18 13:27 recyclingtechnieken is dat, waar cementsteen bij 'gewone' betonrecy- cling als onderdeel van het betongra- nulaat mee terug het nieuwe beton in gaat, er bij de geavanceerde recycling- technieken een grote aparte poeder- fractie ontstaat. Deze fractie, minimaal 400 kg per gerecyclede m 3 beton, is verhoudingsgewijs veel te veel om samen met het gerecyclede toeslagma- teriaal als vulstof in hetzelfde nieuwe beton toe te kunnen passen. Het kan wel als vulstof in beton met primaire materialen worden toegepast. Op dit moment levert dat milieutechnisch en betontechnologisch geen meerwaarde in vergelijking met de gebruikelijke (secundaire) vulstoffen, zoals poeder- koolvliegas. Wel is het zo dat poeder- koolvliegas op termijn schaars zal worden. Cement recyclen Materialen behouden in afgedankte producten idealiter hun oorspronkelijke kwaliteit, om opnieuw in hetzelfde soort product te kunnen worden gebruikt. Op het niveau van betonele- menten is dat goed denkbaar. Op het niveau van de grondstoffen voor beton echter niet. De toeslagmaterialen zand en grind wijzigen weliswaar niet wezenlijk bij de toepassing in beton, maar cement reageert met water tot een nieuw product. Dat nieuwe pro- duct, cementsteen, kan niet zonder bewerking opnieuw reageren met water. Weliswaar is er altijd een deel van het cement in beton aanwezig dat nog niet is gehydrateerd, maar dit aan- deel (gemiddeld minder dan 20%) is onvoldoende om te kunnen toepassen als bindmiddel. Uit onderzoek blijkt dat gerecycled cementsteen, zonder verdere behande- ling, voor de toepassing in beton als vrijwel inerte vulstof kan worden beschouwd. Met een (thermische) behandeling kan er mogelijk wel een reactieve vulstof van worden gemaakt. Mogelijk is de bij slim breken vrijko- mende poederfractie bruikbaar voor de productie van portlandcementklinker, de basisgrondstof voor cement. Voor- deel is dat er dan minder kalksteen hoeft te worden gebruikt voor de pro- ductie van klinker en er dus er minder CO 2 vrijkomt als gevolg van de calcina- tie. Door het hoge aandeel hoogoven- cement in Nederland en vooral door- dat een deel van het zand bij de bij slim breken vrijkomende poederfractie terechtkomt (circa 30% volgens [3]), is het noodzakelijk voor de productie van klinker om naast de gerecyclede cementsteen tevens kalksteen toe te voegen. Voor de productie van een constante kwaliteit klinker moet ook wel een constante stroom van de poe- derfractie beschikbaar zijn. Circa 55% van de CO 2-emissie bij de productie van portlandcement komt vrij bij de calcinatie van kalksteen (de omzetting van CaCO 3 in CaO en CO 2). Portlandcementklinker bestaat vooral uit C 3S en in mindere mate C 2S, waar- bij de C staat voor calciumoxide (CaO) en de S voor siliciumdioxide (SiO 2). Op basis van het totale hoge gehalte aan siliciumdioxide en het relatief lage gehalte aan calciumoxide in gerecycled cementsteen, kan maximaal circa 35% van de kalksteen worden vervangen, waarmee voor de productie van port- landcement een CO 2-reductie van circa 19% zou kunnen worden gerealiseerd. Er moet wel worden opgemerkt dat deze cijfers puur theoretisch zijn. Het vervangen van dergelijk grote hoeveel- heden kalksteen kan tot logistiek onmogelijke opgaven leiden. Het lijkt beter deze vorm van recycling te plaat- sen, daar waar het granulaat en de poederfractie direct kunnen worden ingezet: op een betoncentrale of bij een betonfabriek. Een dergelijk hoog vervangingspercen- tage is in de praktijk bovendien niet haalbaar vanwege de aanwezigheid van andere stoffen zoals zwavel. Boven- dien is een CO 2-reductie van 19% als ambitie sowieso gering in vergelijking met tevens in ontwikkeling zijnde alter- natieven zoals nieuwe klinkersoorten en CO 2-afvang ? er zijn meerdere technie- ken in ontwikkeling om minimaal 55% tot meer dan 70% van de CO 2-emissie bij de productie van cement af te vangen. Hoewel met de slimme breker toeslag- materiaal kan worden geproduceerd dat kwalitatief, voor de toepassing als toeslagmateriaal in beton, beter is dan regulier betongranulaat, lijkt het op dit moment vanwege de resterende poe- derfractie vooralsnog beter om beton op de reguliere wijze te breken tot betongranulaat en dat betongranulaat lokaal toe te passen als fundatie- of toe- slagmateriaal. Toekomstige ontwikke- lingen brengen daar wellicht verande- ring in. Combineren van ketens Beton levert in feite al heel lang een bij- drage aan de circulaire economie, ook al in de periode toen dit begrip niet bestond. Zo worden reststromen uit andere industrieën al decennia gebruikt: slak afkomstig van de ruwij- zerproductie en vliegas afkomstig van kolengestookte elektriciteitscentrales. Door deze nuttige toepassingen wordt afval in andere ketens opgewaardeerd tot bijproducten. Een recenter voor- 6 Bij Project Reevensluis zijn er vergevorderde plannen om een circu- lair viaduct te bouwen. 22 VAKBLAD I 3 2018 P18_Circulariteit.indd 22 08-10-18 13:27 beeld van de toepassing van secundair materiaal uit andere ketens is het gebruik van AEC-granulaat (de steen- achtige fractie die overblijft na de ver- branding van vooral huishoudelijk afval) in met name betonnen bestra- tingsproducten zoals stenen, tegels en banden. Verder wordt spoorballast gerecycled en vervolgens als toeslag- materiaal in beton toegepast (foto 7) en ook bij het thermisch reinigen van teerhoudend asfalt ontstaat toeslag- materiaal dat in beton wordt verwerkt. Risico's circulariteit Beton scoort dus al relatief goed als het gaat om circulariteit, al valt er natuurlijk nog wel veel te winnen op het gebied van adaptief en demontabel bouwen. Er kleven ook risico's aan het streven naar circulariteit. Het resulteert name- lijk in een steeds groter aanbod van alternatieve materialen voor toepassing in beton. Dit biedt tal van kansen voor het materiaal beton en draagt bij aan de circulariteit van andere ketens. Het brengt ook risico's met zich mee dat er materialen toegepast gaan worden, die ofwel direct negatieve consequenties hebben voor de betonkwaliteit of die op termijn het hergebruik van betongranulaat verhinderen. Nieuwe materialen zullen daarom zeer kritisch moeten worden onderzocht op geschiktheid voor toepassing in beton, rekening houdende met de toekom- stige recycling. Conclusie Het sterkste milieuvoordeel van beton is zonder twijfel de zeer lange en onderhoudsarme levensduur, zodat de op het gebied van circulariteit te beha- len winst beperkt is in vergelijking met materialen met een veel kortere levens- cyclus. Beton kan volgens de definitie van 'Nederland circulair in 2050' nu al als circulair worden beschouwd, door- dat er uitsluitend gebruik wordt gemaakt van algemeen beschikbare grondstoffen en er geen afval wordt gecreëerd. Daarbij worden productke- tens gecombineerd. Beton draagt zelfs bij aan het oplossen van afvalvraagstuk- ken van andere industrieën. Winst op het gebied van circulariteit moet voor beton dan ook vooral worden gezocht in hergebruik van bouwwerken en bouwdelen door demontabel en adap- tief ontwerpen. Literatuur 1 Nederland circulair in 2050, septem- ber 2016. Het ministerie van Infra- structuur en Milieu en het ministerie van Economische Zaken, mede namens het ministerie van Buiten- landse Zaken en het ministerie van Binnenlandse Zaken en Koninkrijksrelaties. 2 #duurzaambeton ? trending topics, Betonplatform, november 2014. 3 Brouwers J., Florea M., Slim breken sluit materiaalkringloop, Cement 2013/4 7 Spoorballast wordt gerecycled en vervol- gens gebruikt al stoe- slagmateriaal in beton Foto: Marc Pasqual Beschikbaarheid grondstoffen De grondstoffen voor cement en beton (kalksteen, klei, grind en zand) zijn wereldwijd onbeperkt beschik- baar. Dat geldt ook voor onze regio. Ze vallen dus onder de categorie 'al- gemeen beschikbaar'. De maatschap- pij legt wel beperkingen op aan de winning van deze grondstoffen. Win- ning wordt alleen toegestaan onder de voorwaarde van maatschappelijke meerwaarde. Voor zand en grind zijn dit het creëren van nieuwe natuur of recreatiemogelijkheden of meer ruimte voor een rivier om overstro- mingen te voorkomen. Dit leidt, ook in de voorzienbare toekomst, tot vol- doende beschikbaarheid van zand en grind. 23 VAKBLAD I 3 2018 P18_Circulariteit.indd 23 08-10-18 13:27 auteur Sjors Tullemans BAM Materieel Uitgekiende bekistingsoplossing voor Depot Boijmans Van Beuningen De cirkel is rond Een bijzonder gebouw vraagt om een bijzondere bekistingsoplossing. Dat geldt zeker voor Depot Boijmans Van Beuningen. Voor de dubbelge- kromde gevel, uitgevoerd in ter plaatse gestort beton, bedacht BAM Materieel een uitgekiend bekistingsconcept (foto 2). Met als bijkomstigheid een knap staaltje rekentechniek. N aast het museum Boijmans Van Beuningen, in het Museumpark in Rotterdam, verrijst het Depot Boijmans Van Beuningen. Het is het eerste open- baar toegankelijke depot ter wereld en herbergt een complete collectie kunst- objecten. Het gebouw heeft een opper- vlak van 40.000 m 2 en kent een ronde plattegrond die naar boven in omvang toeneemt. De diameter aan de onder- zijde is 40 m en aan de bovenzijde 60 m. Het gebouw telt zes verdiepin- gen en is 39 m hoog. De betonnen gevel wordt bekleed met spiegelglas, waardoor het gebouw minder opvalt en er van buitenaf een 1 Bekisting voor de ronde gevel van het Depot Boijmans Van Beuningen 24 VAKBLAD I 3 2018 PROJECTGEGEVENS Project Depot Boijmans Van Beuningen Opdrachtgever Gemeente Rotterdam, Museum Boijmans Van Beuningen, Stichting de Verre Bergen Aannemer BAM Bouw en Techniek Bekisting BAM Materieel Leverancier betonmortel Cementbouw Architect MVRDV Constructeur IMd Raadgevende Ingenieurs P24_Boijmans van Beuningen.indd 24 08-10-18 13:29 mooi beeld ontstaat van wat er zich allemaal afspeelt in het park (fig. 3). Op het dak bevindt zich een beelden- tuin en een dakopbouw met restaurant en technische ruimten. Gevel Door de variërende diameter ontstaat een dubbelgekromde gevel. De gevel van de onderste twee verdiepingen (2 × 6 m hoog) is in het werk gestort. Die van de vier lagen erboven is uitge- voerd in prefab beton (fig. 4). Er is overwogen ook de onderste verdiepin- gen in prefab beton uit te voeren om zo tijdwinst te kunnen boeken, maar constructief bleek dat niet haalbaar. De gevel rust op een zware ringvor- mige fundering op schroefpalen. De wanddikte van het in het werk gestorte deel van de gevel varieert van 450/500 mm op de begane grond tot 350 mm op de eerste verdieping. De gevel is in twee delen gestort; eerst de onderste en vervolgens de tweede bouwlaag. Ook hier is eerst een andere oplossing overwogen: voor de bouw- snelheid had het aanvankelijk de voor- keur de wand van 12 m hoog in één keer te storten. Maar dat bleek niet haalbaar. Het zou leiden tot een zeer complexe aansluiting met de eersteverdiepings- vloer. Die vloer heeft bovendien een functie in de stabiliteit van de gevel en moest dus aanwezig zijn nog voordat de gevel op de eerste verdieping zou wor- den gestort. Tot slot zou ook de stortbe- lasting op de hulpconstructie bij het in een keer storten wel erg groot worden. Bekisting Voor de bekisting hebben diverse vari- anten de revue gepasseerd. Twee oplossingen van externe bekistingsle- veranciers gingen uit van een rechte, gesegmenteerde achterconstructie voor de bekisting (fig. 5a en 5b). Uit- 2 Schaaldelen met vakwerkconstructie 3 Artist impression van Depot Boijmans Van Beuningen 4 De gevel van de onderste twee lagen is ter plaatste gestort en daarboven uitge- voerd in prefab beton 5b Oplossing met bekisting in meer- dere hoeken 5a Oplossing met rechte bekisting 25 VAKBLAD I 3 2018 P24_Boijmans van Beuningen.indd 25 08-10-18 13:29 eindelijk is door BAM Materieel een eigen variant ontwikkeld (fig. 6). De aangeboden oplossingen bleken namelijk te moeilijk uitvoerbaar. Bovendien zouden ze te veel ruimte in beslag nemen. De variant van BAM Materieel volgt de dubbelgekromde contouren volledig. Bijkomend voor- deel van deze oplossing was dat een regelmatig centerpenpatroon eenvou- diger was te realiseren, doordat de centerpennen overal haaks op de gevel stonden.De bekisting voor de eerste bouwlaag is opgedeeld in 64 segmenten (schaalde- len). Deze segmenten kwamen min of meer toevalligerwijs exact overeen met de stramienen in het ontwerp. Voor elk segment is voor de buitenkist (stelkist) een afzonderlijk bekistingselement toe- gepast. 64 elementen dus, die slechts eenmaal zijn ingezet. Ze moesten immers blijven staan, onder meer om de belasting uit de vloer en de schaal van de tweede verdieping op te kun- nen nemen. Voor de binnenkist (sluitkist) op de eer- ste verdieping zijn twee keer 16 ele- menten toegepast: 16 voor het deel van de wand van 500 mm dik en 16 voor het deel met wanddikte 450 mm. Deze elementen zijn dus elk tweemaal gebruikt. De wanden zijn in vier kwarten gestort. Voor de wanden op de tweede laag zijn ook 64 stelkisten toegepast. Voor de sluitkist zijn hier 16 elementen gebruikt, die allemaal dus vier keer zijn ingezet. Opbouw elementen De bekistingselementen zijn zoals gezegd dubbelgekromd en lopen naar boven toe iets taps uit. Er zijn speciale elementen voor ontwikkeld. Uitgangs- punten waren: de mogelijkheid tot assemblage op de bouwplaats, beper- king materiaal, beperking gewicht, hijs- baarheid, voldoende draagkracht, mogelijkheid tot bevestiging aan de fundering, mogelijkheid tot koppeling met de vloer en de bekisting erboven en tot slot zo min mogelijk ruimtebeslag.Alle elementen zijn op dezelfde manier opgebouwd. Belangrijkste onderdeel zijn twee verticale, stalen, gekromde spantbenen. Voor deze spantbenen is een speciaal samengesteld profiel ont- wikkeld. Dit profiel heeft twee lijven, waartussen de centering kon worden aangebracht. De bovenflens loopt iets breder uit dan de onderflens, waardoor er ruimte was de bekisting op de spant- benen te bevestigen (fig. 7). Dwars op de spantbenen bevinden zich schenkels die de gekromde vorm van de wand volgen (foto 8). Daartoe zijn ze exact op maat gefreesd. De schen- kels zijn in lengterichting verstevigd met baddinghout. Dwars op de schenkels zijn verzonken latjes (tengels) aangebracht om het betonplex op te kunnen bevestigen. Zo ontstond een constructie waarbij de spantbenen de verticale kromming volgde, de schenkels de horizontale en het betonplex de kromming in beide richtingen. Het betonplex had enige overmaat. Met behulp van een mal zijn ze exact op maat gezaagd. Dit luisterde bijzon- der nauw; zo speelde ook het type zaag een rol. De 64 elementen moesten goed op elkaar aansluiten. Dat was zeker bij de sluitkist belangrijk. Daar golden namelijk strenge eisen voor het betonoppervlak (schoonbeton CUR100, klasse B9). De naden moesten goed dicht zijn, temeer omdat een zelf- verdichtend betonmengsel is toege- past. Een dergelijk vloeibaar mengsel was nodig vanwege de vorm van de wand die mechanisch verdichten onmogelijk maakte. 6 Definitieve oplossing met gekromde bekisting F7 Opbouw sluitkist (binnenzijde) bekistingsplaat schenkel baddinghout spantbeen tengels 26 VAKBLAD I 3 2018 P24_Boijmans van Beuningen.indd 26 08-10-18 13:29 Om wisselingen tussen te platen tegen te gaan en om een dichting te creëren, is achter de elementnaden een latje bevestigd en zijn de naden afgekit. De passing was vooral bij het plaatsen van het laatste element spannend, maar het bleek precies te passen. De elementen zijn in de fabriek gemaakt en in zijn geheel naar de bouwplaats vervoerd. Belangrijk voor- deel was dat ze goed stapelbaar waren. De schaaldelen met de spantbenen zijn op de bouwplaats samengesteld tot een vakwerkconstructie, die deels uit standaard kokervormige profielen bestond, deels uit samengestelde u-profielen. Om de spantbenen aan de kokers te kunnen bevestigen, is er op de juiste posities in het spantbeen een sparing aangebracht, waarin de koker kon worden geschoven. Deze koker werd door middel van een pen beves- tigd. Dankzij deze oplossing bevond de knoop zich exact op de systeemlijn. Het staal dat voor de sparing in de flen- sen van de spantbenen moest worden weggelaten, is gecompenseerd door rond de sparing extra staal aan te bren- gen (fig. 9). Het snijden van de onder- delen voor het spantbeen gebeurde overigens volledig computergestuurd. Ondersteuning vakwerk Het vakwerk werd op drie posities ondersteund. De belangrijkste is de aansluiting aan de binnenzijde van de schaal, op de overgang van de funde- ring naar de vloer. Hier komen grote (spat)krachten vrij. Daarom moest die koppeling degelijk worden uitgevoerd. In het beton zijn ankers ingestort, waarop per element twee schoenen zijn bevestigd (een ter plaatse van elk spantbeen). Op die schoen is de bekis- ting vastgemaakt (fig. 10). Omdat op deze schoen ook het horizontale been van het vakwerk werd aangesloten, moest die heel nauwkeurig worden gemaatvoerd. Daarmee kon worden uitgegaan van 'gedwongen positione- ring'. De positie van het hele element hing ervan af. De constructie werd via Foto 8 Opbouw bekisting in fabriek met spantbeen schenkels en verstevi- gend baddinghout 9 Koppeling spantbeen met vakwerk pen spantbeen sparing spantbeen verbreding flens centering vakwerkstaaf 10 Aansluiting bekisting op fundering 27 VAKBLAD I 3 2018 P24_Boijmans van Beuningen.indd 27 08-10-18 13:29 stelbouten op de schoen bevestigd en de ruimte achter de schoen werd later aangegoten (foto 11). Ter plaatse van de twee andere steun- punten rustte het vakwerk door middel van een ontkistingsmechanisme (ont- kistingspot) op stelconplaten. De grond is op deze plaatsen verdicht. Om de krachten en de vervorming van de elementen te kunnen bepalen, is in de berekening uitgegaan van een aan- tal verschillende veerstijfheden van de ondergrond: van volledig star tot rede-lijk slap. Zo ontstond een beeld van de marges waarbinnen de vervorming van de ondersteuning zich zou bewegen. De constructie bleek uiteindelijk stijf genoeg en de vervorming bleef ruim binnen de marges. Vloer en tweede bouwlaag Toen de wand op de eerste bouwlaag voldoende was verhard en de binnen- kist was verwijderd, kon worden begonnen aan de vloer en de bekisting van de tweede laag. Omdat er enige vertraging in de planning van de vloer zat, is eerst de stelkist van de tweede bouwlaag aangebracht. Dit bleek con- structief haalbaar. De bekistingselementen voor de tweede laag zijn op een vergelijkbare manier opgebouwd als die voor de eerste laag. Alleen de ondersteuning was een stuk eenvoudiger. In plaats van een vakwerk- constructie bestond die uit een welis- waar zware maar wel enkele schoor. De koppeling van de bekisting en de schoor met de onderliggende bekis-tingsconstructie was wel weer een flinke puzzel. Er is een koppeling gemaakt waarmee het mogelijk was de bekisting onafhankelijk van de eerste schaal opnieuw te stellen, met juiste ronding en ongeacht de vervormingen van de eerste schaal (fig. 12). Vervolgens werd de vloer gestort. Deze is volledig uitgekist. De kromming van de schaal is dermate groot dat de vloer deels op die schaal moest worden afge- stempeld. Daarvoor zijn schoenen ter plaatse van de centeringen toegepast (fig. 13 en foto 14). Nadat de vloer was gestort, moest men de bekisting eerst laten schrikken om ervoor te zorgen dat de constructie zelfdragend werd en de belasting op de hulpconstructie werd gereduceerd. Dit is gerealiseerd met behulp van ont- kistingspotten onder aan het vakwerk. Berekening bekisting Belangrijk vertrekpunt in het bekistings- ontwerp was de positionering van de 11 Aansluiting bekisting op fundering via een schoen 12 Aansluiting wand- bekisting tweede bouwlaag op bekis- ting eerste bouw- laag 28 VAKBLAD I 3 2018 P24_Boijmans van Beuning