4 2024 Buitenlandse les in verhardingsbeheersing KOUDGEDEUK T BETONSTA AL B500B ? DE 5 VOORWA ARDEN VOOR THAUMASIET? HOE MA AK JE K ABELTREKPUTTEN EXTR A WATERDICHT? BV-4_Cover.indd 1BV-4_Cover.indd 1 22-11-2024 12:3722-11-2024 12:37 VOOR TECHNOLOGIE EN UIT VOERING VAN BETON VAKBL AD Partner uitgelicht Ingenieursbureau Maters en De Koning staat al 28 jaar klaar voor klanten in de bouw- en civiele tech- niek. Het bedrijf, met vestigingen in Roosend aal en Rotterdam, verzorgt onder andere ontwerp, technisch advies, detachering en contracte - ring voor de markten waterbouw, infr a structuur, bouw & industrie. Maters en De Koning Heb je ook interesse om partner te worden, neem dan contact op met Coen Smets, 06 107 057 80 of c.smets@aeneas.nl. Ook partner van Betoniek worden? Met het delen van kennis draagt Betoniek al sinds 1970 bij aan een goede kwaliteit van de bouw in Nederland. Dit doen we met hulp van onze partners, die net als wij het belang van kennis inzien. Tegenover deze ondersteuning staan een aantal privileges, zoals een hoge korting op licenties, aandacht in het vakblad en online en gratis gebruik van de vacaturebank. gedetailleerde berekeningen en tekeningen. Hiermee worden totale projectkosten gemini- maliseerd en wordt kwaliteit geborgd. Maters en De Koning streeft ernaar een betrouwbare partner te zijn voor zijn klanten en een aantrekkelijke werkgever voor mede - werkers. C onstructieve expertise is de grootste kracht van het team, dat uit zo'n vijftig deskundige en enthousiaste collega's bestaat. Door te investeren in kennis, innovatie, talent en ontwikkeling wordt deze expertise blijvend gegarandeerd, zodat de beste adviezen en ontwerpen kunnen worden geleverd. DESKUNDIG Het ingenieursbureau beschikt over de deskundigheid om volledige projecten voor te bereiden, vanaf het initiële schetsontwerp tot 2 VAKBL AD 4 2024 BV-4_Partnerpagina-uitgelicht.indd 2BV-4_Partnerpagina-uitgelicht.indd 2 22-11-2024 13:2122-11-2024 13:21 Alfred Lagarde Laat ik met een bekentenis beginnen: zelfs een hoofdredacteur heeft weleens een writer 's block. Tot zojuist, want met hulp van onze content mana­ ger en eindredacteur Janneke blies de inhoud van deze uitgave mij alle benodigde inspiratie in. Op het gevaar af dat enkele jongelingen onder jul­ lie de portee van de titel van dit voorwoord missen: we hebben voor het image van de betonsector veel aan deze vroeg verscheiden dj te danken. Al was het maar de term beton rock. Ja, beton rockt! Het is dan ook een plezier om in deze uitgave een aantal effecten en ontwikkelingen van ons lievelings­ materiaal te presenteren die bij velen ? ook bij mij ? de oren doen spitsen. Thaumasiet, ooit van gehoord? Een mogelijke bedreiging voor de spreekwoordelijke onwrik­ baarheid van beton. Koudgedeukt betonstaal? Ik ben er fier op ? ja ik ver vlaams de laatste tijd een beetje ? dat in deze Betoniek ook de ruggengraat van het gewapend beton in de kijker staat. Een goed moment om te reflecteren: ken ik zelf de 'streepjescode' wel van de wapening die ik specifi­ ceer of verwerk? En beton en AI? Al zit er ruim anderhalve eeuw tussen de lancering van gewa­ pend beton en artificiële intelligentie, toch blijkt dat adequate betontechnologie de basis vormt voor het operationeel maken van internet en AI ? Alfred en verhardingsbeheer. Lang voordat elke leuke woordgrap werd 'weggewoked' was zijn bekende radiojingle: 'Alfred Lagarde, 's morgens een zachte, 's avonds een harde!' Een mooie brug naar ons eerste artikel over verhardingsbeheer; de woor ­ den cultuur en context blijken grote invloed te heb­ ben op het gedrag van het onverwoestbare beton. Tot slot wens ik jullie, mede namens mijn redactie ­ collega's, fijne feestdagen. Op naar een vrolijke, gezonde en succesvolle start van een hydraulisch verbonden 2025. Hans Kooijman Hoofdredacteur Betoniek Vakblad Voor reacties: hanskooijman@betoniek.nl VERHARDINGSBEHEERSING OVER DE GRENZEN De 18 km lange Fehmarnbelttunnel tussen Duitsland en Denemarken bestaat uit 89 betonnen afzinkelementen tussen twee betonnen toeritten. Om de waterdichtheid van de betonconstructie te garanderen zijn maatregelen tijdens het verhardingsproces van jong beton nodig. Nederland kan leren van de Duitse en de Deense aanpak. 4 ONT WIKKELING BIJ BETONSTA AL B500B Betonstaal is een essentieel onderdeel van gewapende betonconstructies. Productie­ methoden van betonstaalsoorten zijn voort ­ durend in ontwikkeling. Om betonstaal beter te kunnen verwerken en maatvoeren, ontwik ­ kelden Van Merksteijn International en Inter ­ sig een EMB ­pr ofiel voor rollen koudgewalst/ gedeukt betonstaal B500B. 12 VI JF VINK JES VOOR THAUMASIET Betonschademechanisme Thaumasite Sulfate Attack (TSA) is in ons land nog niet geconsta­ teerd. Sulfaataantasting door thaumasiet kan alleen onder specifieke omstandigheden optreden. Het cementsteen in beton wordt omgezet in een niet ­c oherente, zachte massa. Moeten we in de toekomst rekening houden met TSA in Nederland? 18 WA TERDICHTE K ABELTREKPUT TEN Ondergrondse betonnen kabeltrekputten zijn onmisbaar bij kritische infrastructuur. Bij de bouw van een tweede Google datacenter in Eemshaven moeten de kabeltrekputten extra waterdicht zijn. Voor de opleiding Betontechnologisch Adviseur is onderzocht welke additieven in het betonmengsel en uitvoeringstechnieken geschikt zijn om dat voor elkaar te krijgen. 25 DE CEMBER 2024 JA ARGANG 11 EN VERDER Partner uitgelicht 2 Verankering met T-heads 24 Gestroomlijnde processen 31 Colofon 31 VOOR TECHNOLOGIE EN UIT VOERING VAN BETON VAKBL AD 4 2024 Buitenlandse les in verhardingsbeheersing KOUDGEDEUK T BETONSTA AL B500B ? DE 5 VOORWA ARDEN VOOR THAUMASIET ? HOE MA AK JE K ABELTREKPUTTEN EXTR A WATERDICHT? BV-4_Cover.indd 1BV-4_Cover.indd 1 22-11-2024 12:3722-11-2024 12:37 Aanzicht toerit Fehmarn­ belttunnel Puttgarden (DU) (foto: Femern A/S) 3 VAKBL AD 4 2024 INHOUD BV-4_Voorwoord en Inhoud.indd 3BV-4_Voorwoord en Inhoud.indd 3 22-11-2024 12:3922-11-2024 12:39 De Fehmarnbelttunnel verbindt het Duitse eiland Fehmarn met het Deense eiland Lolland. Deze 18 km lange tunnel voor auto- en treinverkeer bestaat uit 89 betonnen afzinkelementen tussen twee eveneens betonnen toeritten. Om de waterdichtheid van de betonconstructie te garanderen, moeten doorgaande scheuren in de buitenschil van de tunnel en de toeritten worden voorkomen. Daarvoor zijn maatregelen tijdens het verhardingsproces van jong beton nodig. Voor de tunnel is daarbij de Deense aanpak gekozen; voor de kunstwerken in het onderliggende Duitse wegennet (ook onderdeel van het project) de Duitse aanpak. In dit artikel worden de inzichten en praktijkervaringen met beide manieren van verhardingsbeheersing gedeeld en vergeleken met de Nederlandse aanpak, die mogelijk niet de meest effectieve is. Verhardingsbeheersing over de grenzen LEREN VAN DE DEENSE EN DUITSE A ANPAK VAN VERHARDINGSBEHEERSING IN JONG BETON BIJ DE FEHMARNBELT VERBINDING 4 VAKBL AD 4 2024 Auteurs 1 Bas Albers, BAM Infraconsult ? Jeannette van den Bos, Rijkswaterstaat 1) De auteurs van dit artikel waren, beiden namens BAM Infraconsult, verantwoordelijk voor de verhardingsbeheersing van de Fehmarnbeltverbinding. Het idee voor dit artikel is tijdens deze samenwerking ontstaan. VERHARDINGSBEHEERSING Om de verschillen in aanpak te kunnen duiden, volgt eerst een korte introductie op het feno ­ meen verhardingsbeheersing. Beton verhardt doordat cement, of beter gezegd het bindmid ­ del, reageert met water. De reactie van bind ­ middel en water is een chemische reactie, waar ­ bij warmte vrijkomt. Deze warmte leidt tot een temperatuurstijging van het nog jonge beton. Als de reactie begint af te remmen, zal geleide ­ lijk de warmte aan de omgeving worden afgege ­ ven tot het beton de omgevingstemperatuur heeft bereikt. Als gevolg van de verharding en bijbehorende temperatuurontwikkeling zal beton eerst willen uitzetten en daarna weer willen krimpen. Over het algemeen kan een constructieonderdeel echter niet vrij uitzetten en krimpen omdat een gestort onderdeel wordt verhinderd door een al eerder gestort onder ­ deel (zie kader 'Externe en interne verhinde ­ ring'). Dit leidt tot spanningen in het onderdeel: drukspanningen als het uitzetten wordt verhinderd en trekspanningen als het krimpen wordt verhinderd. Daarbij ontwikkelen de eigenschappen zich tijdens de verharding: bij het uitzetten is de stijfheid van het beton, uitgedrukt in de elasticiteitsmodulus (zie kader 'E­modulus en autogene krimp') nog relatief laag, maar tijdens de krimp is deze veel hoger. Hierdoor zijn de drukspanningen tijdens het uitzetten veel kleiner dan de trekspanningen tijdens het krimpen.Daarnaast speelt er nog een ander fenomeen dat invloed heeft op de span ­ ningen. Tijdens het verhardingsproces treedt naast thermische krimp ook autogene krimp op (zie kader 'E ­modulus en autogene krimp'). Hierdoor nemen de trekspanningen verder toe. Anders gezegd: over het algemeen leidt het verhardingsproces in eerste instantie tot een opbouw van drukspanningen en ver volgens, tijdens de krimp, tot een opbouw van trekspan ­ ningen. Met name deze trekspanningen kunnen zo groot worden dat de treksterkte van het beton wordt overschreden, waardoor scheur ­ vorming optreedt. DOORGA ANDE SCHEUREN VERSUS BUIGSCHEUREN Het feit dat er scheur vorming optreedt in beton is gebruikelijk. Het is zelfs zo dat scheur vor ­ ming moet optreden voordat de wapening effectief wordt en gaat bijdragen aan de krachtswerking. Over het algemeen betreft de scheur vorming waar constructeurs aan reke ­ nen echter buigscheuren, die slechts over een gedeelte van de doorsnede ontstaan. Dit in tegenstelling tot scheuren die kunnen ont ­ staan tijdens het verharden van beton. Dit zijn scheuren die ontstaan over de gehele door ­ snede, de zogenaamde doorgaande scheuren. Het onderscheid tussen deze twee scheuren is relevant in de berekening van de wapening. Bij een trekspanning over de gehele doorsnede is de trekkracht, die bij scheur vorming door de wapening moet worden opgenomen, groter. Dit betekent dat bij zuivere trek meer wapening nodig is dan bij buiging om de scheurwijdte te beperken. Daarnaast is het onderscheid tussen door ­ gaande en buigscheuren relevant bij (grond­) waterkerende constructies. Alleen bij door ­ gaande scheuren kan immers een significant watertransport door de betonnen doorsnede plaatsvinden. Dit watertransport zorgt voor lekkage van water door de scheur en geeft een aftekening (vochtplek) op de wand. Nog belangrijker is dat de continue toevoer van vers water en zuurstof de kans op corrosie van de wapening behoorlijk kan vergroten. SELF-HEALING VAN BETON De continue aanvoer van water door een scheur kan ook een positief effect hebben. Self-healing (zelfheling) is een fenomeen dat kan optreden in beton, waarbij scheuren in het beton zich in de tijd sluiten door een combinatie van: ? de voortgaande reactie van cement met water; ? een aanvullende reactie van aanwezig calciumhydroxide met water en CO 2; en ? een blokkade van de scheur door kleine deeltjes. Om self ­healing mogelijk te maken, is een beperkte scheurwijdte een voorwaarde. Er zijn diverse modellen die hier voor richtlijnen geven, waaronder in de Eurocode 2, NEN­EN 1992­3 (Constructies voor keren en opslaan van stoffen). Deze norm geeft, afhankelijk van de dikte van de constructie en de waterdruk, een maximum aan de scheurwijdte waarbij self­healing kan optreden. Er staat 'kan optre ­ den', omdat beperking van de scheurwijdte geen garantie is op self ­healing. Hierbij zijn andere factoren ook van belang [1]. Verder is het goed om te beseffen dat voorafgaand aan de self­healing scheur vorming en lekkage EXTERNE EN INTERNE VERHINDERING Verhinderde vervorming kan worden gesplitst in externe en interne verhindering. We spreken van externe verhindering wanneer een onderdeel wordt verhinderd door een eerder gestort onderdeel dat al is afgekoeld. Het klassieke voorbeeld is een wand die op een al verharde vloer wordt gestort. In dit artikel ligt hier de nadruk op. Daarnaast kan er, met name bij dikke onderdelen, sprake zijn van interne verhindering. Deze verhindering ontstaat door temperatuurverschillen in de doorsnede zelf. Over het algemeen zal de kern van de doorsnede warmer worden dan de randzones, en ook pas later afkoelen. Dit betekent dat de kern meer zou moeten uitzetten en pas later zou moeten gaan krimpen, maar dit wordt verhinderd door de randzones. Dit verschil in uitzettingsgedrag leidt tot interne druk- en trekspanningen. E-MODULUS EN AUTOGENE KRIMP Meer over de elasticiteits - modulus van beton lees je in Betoniek Standaard 17/19: Beton, een rekbaar begrip. Autogene krimp in beton is het onder - werp van Betoniek Standaard 17/20: Sturen op krimp. Self-healing van beton kan uitkomst bieden bij scheurvorming, maar er zijn nog geen garanties te geven in hoeverre dat werkelijk zo is 6 VAKBL AD 4 2024 optreden. Pas na verloop van tijd zal het sluiten van de scheuren door self­healing zover zijn gevorderd dat de lekkage afneemt, de scheuren niet meer aftekenen en de vochtige plekken verdwijnen. In het geval dat self­healing binnen enkele weken tot maanden uitblijft, is het realiseren van de waterdichtheid alsnog gewenst. Als reparatiemethode worden water voerende scheuren over het algemeen geïnjecteerd. Doorgaans is het niet toegestaan om het injec ­ teren van scheuren al tijdens het ontwerp als strategie te hanteren. Er kunnen namelijk enkele kritische vragen worden gesteld bij injecteren. ? Kunnen water voerende scheuren met een kleine scheurwijdte goed worden geïnjecteerd? ? Wat is de levensduur van de reparatie? ? Zijn de scheuren bereikbaar en is er vol ­ doende tijd in de planning om te repareren? Ten slotte kan nog worden opgemerkt dat het injecteren van scheuren een arbeidsintensieve en relatief dure maatregel is. Kortom, self ­ healing lijkt uitkomst te kunnen bieden bij scheur vorming ten gevolge van de verharding, maar er zijn nog geen garanties te geven in hoeverre dat werkelijk zo is. VOORKOMEN OF BEHEERSEN Voor het omgaan met het risico op scheur­ vorming ten gevolge van de verharding zijn er twee benaderingen aan te geven. 1 Voorkomen: het reguleren van de tempera ­ turen in de constructie om daarmee (door ­ gaande) scheur vorming te voorkomen. 2 Beheersen: voldoende wapening opnemen om de scheurwijdte van doorgaande scheu ­ ren te beheersen. De keuze voor voorkomen of beheersen beïnvloedt de waterdichtheid van (grond­) waterkerende betonnen constructies. Indien er wordt gekozen voor het voorkomen van scheu ­ ren, zal er geen lekkage optreden. Bij het beheersen van scheuren zullen er wel doorgaande scheuren ontstaan, met als gevolg een risico op watertransport door de scheur. Om dit watertransport volledig tegen te gaan, kunnen er aanvullende maatregelen worden genomen, zoals het instorten van rubberpro ­ fielen of toepassen van drainage. In de praktijk worden deze aanvullende maatregelen echter 2 Aanzicht toerit Fehmarnbelttunnel Puttgarden (DU), juli 2024 (foto: Femern A/S) 3 Brug onderliggende wegennet, Puttgarden (DU), september 2024 (foto: Femern A/S) 7 VAKBL AD 4 2024 vaak achterwege gelaten en wordt er van uitgegaan dat het watertransport wordt gemi ­ nimaliseerd, enkel en alleen door het optreden van self­healing van het beton. De scheur ­ wijdte wordt dan voldoende klein gehouden om watertransport in eerste instantie te beperken. Op de langere termijn wordt er van uitgegaan dat de scheuren zichzelf sluiten, waarmee het watertransport voldoende klein wordt. De twee verschillende benaderingen kunnen ook worden teruggevonden in NEN­EN 1992­3. In artikel 111 wordt een indeling gemaakt in vier waterdichtheidsklassen, van klasse 0 (minst strenge eis) tot klasse 3 (meest strenge eis): ? Waterdichtheidsklasse 0: lekkage is tot op zekere hoogte acceptabel of lekkage is irrelevant. ? Waterdichtheidsklasse 1: lekkage mag beperkt aanwezig zijn, vochtaftekening of vochtplekken zijn acceptabel. ? Waterdichtheidsklasse 2: lekkage moet minimaal zijn, vochtplekken zijn niet toegestaan. ? Waterdichtheidsklasse 3: lekkage is niet toegestaan. Afhankelijk van de waterdichtheidsklasse zijn er verschillende oplossingen mogelijk, zoals hierna weergegeven. Waterdichtheidsklasse 0 en 1 geven de mogelijkheid scheur vorming te beheersen door met toepassing van voldoende wapening de scheurwijdte te beperken. Alleen in water ­ dichtheidsklasse 1 is het optreden van 5 Twee versies van het standaarddetail van een scheurinleider (Duitse aanpak) conform ZT V ­ING Teil 3 Massivbau 4 Overzicht eerste afzinkelementen Rødbyhavn (DK) , juni 2024 (foto: Femern A/S) 8 VAKBL AD 4 2024 self­healing relevant, omdat in deze klasse de lekkage moet worden beperkt. De scheur ­ wijdte moet dan worden beperkt tot wk1 (zie kader ' Toegestane scheurwijdte conform de Eurocode'). Vanzelfsprekend kan er bij waterdichtheidsklasse 0 en 1 ook voor worden gekozen scheuren te voorkomen. Waterdichtheidsklasse 2 en 3 gaan uit van het voorkomen van doorgaande scheur vorming. Bij waterdichtheidsklasse 2 moeten door ­ gaande scheuren in het algemeen worden voorkomen, tenzij geschikte maatregelen worden getroffen, zoals een membraan. Bij waterdichtheidsklasse 3 zijn speciale maatre ­ gelen, zoals het eerder genoemde membraan of voorspanning, in principe zelfs noodzakelijk. A ANPAK IN VERSCHILLENDE L ANDEN Terug naar de Fehmarnbeltverbinding. De er varing in dit grensoverschrijdende tunnel ­ project leert dat de aanpak bij scheur vorming tijdens de verharding verschilt per land. ? Voor de tunnel wordt er voor gekozen om scheur vorming te voorkomen . De achterlig ­ gende redenatie is dat voor relatief lage kos ­ ten een niet ­gescheurde constructie na het verharden kan worden verkregen. Dit geeft een betere startpositie voor de technische levensduur. Berekeningen van de tempera ­ turen en spanningen tijdens de verharding (om het risico op scheur vorming in een con ­ structieonderdeel te bepalen) en toepassing van verhardingsbeheersingsmaatregelen, zoals het instorten van koelbuizen, zijn gebruikelijk. ? Voor de kunstwerken in het onderliggende Duitse wegennet daarentegen wordt er voor gekozen om scheur vorming te beheersen . De eerste maatregel is dat door toepassing van voldoende langswapening scheurwijd ­ ten worden beperkt, waarmee de kans op self ­healing wordt vergroot. In de Duitse toerit wordt echter conform ZT V ­ING Teil 3 Massivbau ook om de 4 tot 8 m een scheurin ­ leider toegepast. Dit standaarddetail (fig. 5) bestaat uit een versmalling van de beton ­ doorsnede in combinatie met een ingestort rubberprofiel. Dit detail zorgt er voor dat de te verwachten doorgaande scheuren ter hoogte van de versmalling in de betondoor ­ snede ontstaan en niet in de constructie­ delen tussen de scheurinleiders. Eventueel watertransport wordt daar voorkomen door de rubberprofielen. Hoewel de aanpak in beide landen verschilt, is het doel hetzelfde: het verkrijgen van een waterdichte constructie, zonder lekkage door doorgaande scheuren als gevolg van de verharding van het beton. KRITISCHE VR AGEN NEDERL ANDSE A ANPAK En wat is de aanpak rond spanningen en moge ­ lijk risico op scheur vorming ten gevolge van de verharding in Nederland? In ons land wordt zowel het voorkomen van scheur vorming als het beheersen van scheur vorming toegepast. Bij de optie voorkomen zijn we gewend bere ­ keningen van de temperaturen en spanningen tijdens de verharding te maken om het risico op scheur vorming te bepalen en maatregelen toe te passen, zoals het instorten van koelbuizen. Bij de optie beheersen van scheur vorming valt op dat er, in tegenstelling tot de Duitse aanpak, in Nederland geen scheurinleiders worden toegepast. Het gevolg van deze keuze is dat de locatie waar de scheuren zullen ont ­ staan niet vastligt en er voor de waterdicht ­ heid moet worden vertrouwd op het optreden van self­healing. Om deze redenen kun je je afvragen of de huidige Nederlandse aanpak bij 6 Overzicht productiefaciliteit afzinkelementen ­ Rødbyhavn (DK), maart 2024 (foto: Femern A/S) 9 VAKBL AD 4 2024 deze optie de meest optimale keuze is. Terwijl er over het algemeen meer wapening moet worden toegepast, biedt de aanpak geen garantie op succes. Er wordt van uitgegaan dat de scheuren met een kleine scheurwijdte zich zullen afsluiten door self­healing, echter het optreden van dit fenomeen is geen zekerheid. Als de scheuren zich niet afsluiten, rest alleen injecteren als oplossing. Zoals eerder gesteld kunnen er kanttekeningen worden geplaatst ten aanzien van de technische duurzaamheid van deze injecties en de praktische uitvoer ­ baarheid (bereikbaarheid van de scheur en planning). VOORKOMEN IS BETER DAN BEHEERSEN De vraag is dan ook of het niet wenselijker is om in waterkerende constructies (bij perma ­ nente waterdruk) te kiezen voor het voor­ komen van scheur vorming. Een constructie zonder doorgaande scheuren geeft immers de beste startpositie voor het realiseren van een lange levensduur. Bij de keuze voor beheer ­ sing van de scheurwijdte kunnen maatrege ­ len, zoals een combinatie met waterafdich ­ tende scheurinleiders, voor de gewenste waterdichtheid zorgen. Door deze keuze te maken, hoeft er niet te worden vertrouwd op de mogelijkheid dat self­healing optreedt. Dit leidt uiteindelijk tot duurzame construc ­ ties, omdat potentiële wapeningscorrosie hiermee wordt voorkomen en daarmee de vereiste levensduur wordt gerealiseerd. In het geval van een niet­waterkerende constructie kan er natuurlijk wel worden gekozen voor beheersen van de scheurwijdte, omdat lekkage en een verhoogd risico op corrosie dan niet relevant zijn. Of het voorkomen van scheur vorming ook een duurzame keuze is in het kader van milieu­ belasting, is sterk afhankelijk van de randvoor ­ waarden. Als de warmteontwikkeling wordt beperkt door toepassing van minder (port ­ land)cement, beperkt dit de milieubelasting aanzienlijk. Er hoeft bovendien minder langs ­ wapening te worden toegepast. Anderzijds leidt het koelen/verwarmen van beton tijdens de verharding tot een grotere milieubelasting. Het verlengen van de levensduur van betonnen constructies door het voorkomen van poten­ tiële wapeningscorrosie, zal echter zwaarder wegen dan de tijdelijke maatregelen tijdens de bouw. CONCLUSIE Werken over de grens is interessant en uit­ dagend, zeker bij een project als de Fehmarn ­ belttunnel. Daardoor ga je ook over je grenzen kijken en zie je de verschillen en overeenkom ­ sten in de aanpak van scheur vorming tijdens de verharding van beton. Dat leidt tot een kritische blik op onze eigen gewoonten en tot de vraag of onze aanpak moet worden verscherpt, ook in het kader van het bouwen van duurzame con ­ structies. Vandaar het pleidooi om beheersen van scheurwijdten te beperken tot constructies TOEGESTANE SCHEURWIJDTE CONFORM DE EUROCODE Bij toepassing van de Eurocode 2, NEN-EN 1992-3 (Constructies voor keren en opslaan van stoffen) kan het beheersen van scheurwijdte alleen worden gekozen voor waterdichtheidsklasse 0 en 1. De situatie behorende bij waterdichtheidsklasse 1 komt regelmatig voor in de praktijk. De eis daarbij is dat lekkage wordt beperkt tot een kleine hoeveelheid. Dat kan worden bereikt door de scheurwijdte voldoende klein te houden. Twee auteurs, Lohmeyer [2] en Meichsner [3], hebben een relatie gelegd tussen de kritische scheur - wijdte (wcrit) enerzijds en de verhouding van de hoogte van de waterkolom, ofwel drukhoogte (hd), en de dikte van de constructie (hw) anderzijds. In de Eurocode is dit versimpeld tot één eis (fig. 7). Bij toepassing van dit artikel uit de Eurocode kunnen enkele vragen worden geplaatst. ? Conform regel (113) in paragraaf 7.3.2 mag er worden uitgegaan van self-healing als de scheurwijdten klein genoeg zijn. De vraag is of dit nog steeds opgaat met de tegenwoordige beton - samenstellingen. In de praktijk ziet men dat self-healing niet altijd optreedt en een van de gedach - ten is dat dit komt door de fijnere maling van het cement. Onderzoek om dit aan te tonen ontbreekt echter nog. ? Bij dikwandige constructies zijn alleen de randzones gewapend. Als de verhouding waterdruk/ wanddikte wordt bepaald, moet er dan niet worden uitgegaan van de opgetelde dikte van de gewapende randzones? In de kern van de doorsnede ontstaan namelijk verzamelscheuren met een grotere scheurwijdte die nauwelijks weerstand bieden tegen stromend water. ? In de norm wordt gesteld dat er geen significante belastings- of temperatuurwisselingen mogen optreden. Kan dit in de praktijk wel worden geborgd? ? In de norm wordt gesteld dat als self-healing niet optreedt, er onafhankelijk van de scheurwijdte lekkage zal ontstaan. De vraag is of er dan nog wel aan waterdichtheidsklasse 1 wordt voldaan. Ten slotte moet nog worden opgemerkt dat het berekenen van de scheurwijdte onder invloed van ver - hinderde vervorming en opgelegde belastingen niet eenduidig is. De Eurocode 1992-1-1, Eurocode 1992-3, Ciria 766, het boek Concrete structures under imposed thermal and shrinkage deformation van professor Van Breugel en het recente CUR-CROW rapport 1:2020, bieden alle verschillende rekenregels met sterk variërende uitkomsten. Bovendien is de relatie met in de praktijk gemeten waarden niet eenduidig. hw hd / hw [?] wcrit. / [mm] 0,25 0.20 0,15 0,10 0,05 00 5 10 \ 15 20 25 30 35 se lfhe aling uitgeslo ten se lfhe aling z eer w aar schijnlijk Lohme yer M eichsne r hd Eurocode 1992-3 7 Eis voor het beperken van lekkage conform de Eurocode 2, NEN­EN 1992­3 10 VAKBL AD 4 2024 zonder permanente waterdruk en om er bij constructies met permanente waterdruk voor te kiezen om scheur vorming te voorkomen. Bij de keuze voor beheersen van scheurwijdten kunnen maatregelen, zoals wapenen met water ­ afdichtende scheurinleiders, zorgen voor de gewenste waterdichtheid. Deze aanpak geeft de beste startpositie voor een lange levensduur. Literatuur1 Edvardsen, C., On the autogenous healing of cracks in waterproof concrete structures ? experiences in the field and conclusions drawn. GeoResources Journal, 2022. 2 Lohmeyer, G., Wasserundurchlässige Betonbauwerke ? Gegenmaßnahmen bei Durchfeuchtungen. Beton 2/1984 vanaf pagina 57. 3 Meichsner, H. , Über die Selbstdichtung von Trennrissen in Beton. Beton- und Stahlbetonbau, vol. 87, no. 4, 1992. VERHARDINGSBEHEERSING IN DE BETONDRIEHOEK Een effectieve verhardingsbeheersing vraagt om een goede samenwerking in de betondriehoek tussen constructeur, betontechnoloog en uitvoering. ? De constructeur heeft invloed op de algemene uitgangspunten, zoals de afmetingen van de constructie - onderdelen, de wijze waarop onderdelen worden verbonden, de bouwvolgorde en de vereiste beton - druksterkte. In het constructief ontwerp wordt ook een keuze gemaakt ten aanzien van de vereiste waterdichtheid van het beton; watertransport kan immers ook worden voorkomen door toepassing van voorspanning, waterdichte membranen of dilataties/scheurinleiders met een rubberen afdichting. ? De betontechnoloog stelt naar aanleiding van de vereiste druksterkte en milieuklassen een beton - mengsel samen dat geschikt is voor de gewenste uitvoeringswijze. Door beperking van de hoeveel - heid (portland)cement kan de warmteontwikkeling en daarmee de spanningsopbouw worden ver - minderd. Andere maatregelen die in de praktijk vaak worden toegepast zijn het koelen van het betonmengsel en toepassing van ingestorte koelbuizen. In sommige bijzondere gevallen kan de spanningsopbouw ook worden verminderd door toepassing van isolatie of verwarming. ? De uitvoering heeft invloed op de verhardingsbeheersing door de keuze voor stortvolgorde, bouw - snelheid, bekistingstype en ontkistingssnelheid. Het is de vraag of de Nederlandse aanpak optimaal is. Over het algemeen moet er meer wapening worden toegepast, maar is er nog geen garantie op succes 8 Toerit Fehmarnbelttunel, Puttgarden (DK), september 2024 (foto: Femern A/S) 11 VAKBL AD 4 2024 KOUDGEDEUK T BETONSTA AL B500B OP ROLLEN BETER TE VERWERKEN TOT WAPENINGSCONSTRUCTIES DANKZIJ EMB-PROFIEL Betonstaal is vanwege zijn goede aanhechting, hoge sterkte en goede rek een essentieel onder- deel van gewapende betoncon- structies. Gedurende vele jaren zijn productiemethoden van betonstaalsoorten in ontwikkeling met als doel lage productiekosten, goede lasbaarheid en een betere verwerking tot wapeningscon- structies. Zo wordt betonstaal t/m 16 (20) mm nog vrijwel alleen op rol geproduceerd, omdat het continue machinale verwerking mogelijk maakt. Het geprofileerde oppervlak van betonstaal is van belang voor een goede betonaan- hechting, maar kan soms beper - kingen opleveren bij de verwer - king. Om betonstaal beter te kunnen verwerken en maatvoeren, hebben Van Merksteijn Internatio- nal en Intersig een zogenoemd EMB-profiel ontwikkeld voor rol- len koudgewalst/gedeukt beton - st aal dat voldoet aan de hoge eisen behorende bij ductiliteitsklasse B500B. Ontwikkeling bij betonstaal B500B 12 VAKBL AD 4 2024 Auteur John Booijink, Van Merksteijn International Nederland ? Wim Baudet, Intersig België/Frankrijk ? Theo Breedijk, onafhankelijk expert betonstaal BV-4_Ontwikkelingen in betonstaal.indd 12BV-4_Ontwikkelingen in betonstaal.indd 12 22-11-2024 13:3322-11-2024 13:33 13 VAKBL AD 4 2024 BETONSTA ALSOORTEN Voor betonstaal wordt in Nederland de leve ­ ringsnorm NEN 6008 gebruikt. De eerste versie dateert uit 1968 en bevat drie soorten beton­ staal: ? st aven warmgewalst/luchtgekoeld geribd (FeB220HW/FeB400HW); ? s taven warmgewalst/koudgetordeerd geribd (FeB500HK); ? gepuntla ste wapeningsnetten gefabriceerd van rollen koudgewalst geribd (FeB500HKN) t/m 16 mm. Het getal in deze coderingen geeft de minimum vloei(rek)grens aan in MPa en de letters daar ­ achter de leveringstoestand, ofwel de hier voor aangegeven productiewijze van het beton­ staal. Omstreeks 1980 kwam warmgewalst/water ­ gekoeld FeB500HWL als staven beschikbaar en werden alle betonstaalsoorten lasbaar met maximaal 0,22% C. Dit heeft het FeB400HWL en koudnagerekt (koudgetordeerd) FeB500HK geheel ver vangen. Vanaf 1980 was het verwer ­ ken vanaf rollen betonstaal in opmars vanwege de toename van prefabricage van wapenings ­ constructies in wapeningscentrales. Deze productiewijze levert na het mechanisch rich­ ten ?het verwerken tot recht staafmateriaal ? namelijk continue machinale verwerking (met onder andere buigmachines) en weinig knip­ verlies op. Het produceren van warmgewalst/waterge ­ koeld FeB500HWL op rollen bleek echter nog geruime tijd niet mogelijk. Wel kon deze kwali­ teit op rollen worden geleverd in warmgewalst/ koudnagerekt betonstaal (HK). Maar daar kleefde weer het nadeel aan dat producenten zonder draadwalserij hun vereiste onderschei­ dende walsmerk (zie kader ' Walsmerk') vooraf in het warmgeribde halffabricaat moesten laten walsen. Dat was alleen voor grote producenten haalbaar. Voor koudgeribd betonstaal (HKN) speelt deze handicap niet. INDELING OP BASIS VAN DUCTILITEITSKL ASSE Vanaf 2008 zijn in NEN 6008:2008 Betonstaal de nieuwe Europese betonstaalaanduidingen uit ENV 10080:1995 overgenomen, waarbij de leveringstoestanden zijn ver vangen door ductiliteitsklassen: ? B500A (HKN) ? B500B (HWL/HK) ? B500C (HWL) De codes A, B en C leveren de onderlinge verschillen in minimumverhouding vloei(rek) grens/treksterkte (R m/Re) en minimum gelijk ­ matige rek (A gt). Die zijn voor B500A het laagst en voor B500C het hoogst (fig. 1). De beton­ staalsoorten B500A en B500B worden in Nederland het meest toegepast. Type B500C wordt doorgaans alleen toegepast in construc ­ ties in aardbevingsgebieden of constructies waaraan om andere redenen bijzondere ductiliteitseisen worden gesteld. De in 2020 herziene en vigerende NEN 6008:2020 sluit aan op de Europese norm NEN ­ EN 10080:2005 St aal voor het wapenen van 1 Ductiliteit van betonstaal, met een gelijke minimum vloei(rek)grens van 500 MPa en verschillen in minimum verhouding vloei(rek)grens/treksterkte (R m/Re) WALSMERK Betonstaal moet verplicht worden voorzien van een onderscheidend walsmerk, dat via walsrollen wordt aangebracht op een onderlinge afstand van maximaal 1,5 m. Het walsmerk geeft aan in welk land het betonstaal is vervaardigd en van welke producent het afkomt. De herleidbaarheid van het betonstaal is van belang wanneer er een gebrek of schade aan een bouwwerk is. Het walsmerk bestaat uit de volgende onderdelen: ? Star t walsmerk = twee verdikte dwarsribben; ? Landnummer = aant al normale dwarsribben (staal uit Nederland en België heeft nummer 2), gevolgd door een verdikte dwarsrib; ? Produc entnummers 1 t/m 12 = aantal normale dwarsribben, gevolgd door een verdikte dwarsrib; ? Produc entnummers vanaf 13 via decimaal talstelsel = twee rijtjes van normale dwarsribben, met daartussen een verdikte dwarsrib en gevolgd door een verdikte dwarsrib. Daarbij moet het aantal rib- ben in de eerste rij worden vermenigvuldigd met tien. Bijvoorbeeld twee normale dwarsribben, gevolgd door een verdikte rib en vervolgens één normale rib (tot aan de laatste verdikte rib), geeft aan dat het om producent nummer 2 x 10 + 1 = 21 gaat (fig. 2). In het 'Overzicht van gecertificeerde bedrijven volgens BRL 0501 Betonstaal' van Kiwa staat een han- dige lijst met walsmerken van betonstaal dat voldoet aan de Europese betonstaalnorm. 2 Walsmerk van Van Merksteijn start 2 = NL 2 (x 10) + 1 = 21 BV-4_Ontwikkelingen in betonstaal.indd 13BV-4_Ontwikkelingen in betonstaal.indd 13 22-11-2024 13:3322-11-2024 13:33 14 VAKBL AD 4 2024 beton, Lasbaar betonstaal ? Algemeen. In deze norm worden de betonstaalsoorten zelf niet gedefinieerd, alleen de testmethoden en de merking (het walsmerk). ONTWIKKELING EN VERWERKING VAN BETONSTA AL OP ROLLEN Prefabricage van wapeningsconstructies in wapeningscentrales levert belangrijke voor ­ delen op voor de uitvoering van betoncon­ structies op de bouwplaats; in tijd, kwaliteit en arbeidsomstandigheden. In de wapeningscen­ trales is de toepassing van rollen betonstaal om zowel technische als economische redenen gewenst en is dan ook al jaren ingeburgerd. Twee productietechnische ontwikkelingen van betonstaal op rollen zijn daarbij van belang. 1 Proc escontrole van het mechanisch richten van rollen tot recht staafmateriaal met beperkt effect op de door de producenten van rollen statistisch gecontroleerde pres ­ tatie ­ei genschappen. 2 Aan passing van de profilering van het betonstaalopper vlak voor goede mechani­ sche richtbaarheid van de rollen met onder andere geringe beschadiging van het gepro­ fileerde betonstaalopper vlak. Procescontrole van het mechanisch richten Het mechanisch richten van rollen tot recht staafmateriaal zou geen wijziging moeten aan­ brengen in de prestatie ­ei genschappen van het betonstaal. Het mogelijke beperkte effect op bepaalde prestatie ­ei genschappen moet daar ­ voor doorlopend worden gecontroleerd. Echter, er zijn vele kleine en grotere wapeningscentra­ les zonder trekbanken voor dagelijkse controle ­ trekproeven. In die gevallen kan het staal alleen achteraf worden getest via derden. En waar het gaat om beperkte aantallen, kan van de contro­ letrekproeven bovendien geen statistische onderbouwing worden geleverd. Daarom wordt uitgegaan van rollen betonstaal conform NEN 6008 en NEN ­EN 10080:2005 met s tatistisch onderbouwde prestatie ­ei gen­ schappen die ook na mechanisch richten met pr oc escontrole nog van toepassing zijn. Dit is in Nederland al lange tijd goed geregeld met de BRL 0503 van Kiwa: Wapeningsconstructies en buig ­ en v lechtwerk. Inmiddels staan in NEN 6008:2020 ook toeslagen bij rollen voor bepaalde prestatie ­ei genschappen. Hiermee loopt Nederland in Europa voorop. In Europees verband wordt gewerkt aan een CEN ­Tec hnical Report met aanbevelingen voor de gewenste nationale richtlijnen, aansluitend op de Euro ­ pese betonstaalnorm prEN 10080 (pr = ont ­ werp). Aanpassing van de profilering van warmgeribd betonstaal voor rollen Het al sinds jaren als staven geproduceerde warmgeribd betonstaal (nu B500B/C) heeft twee dwarsribrijen (fig. 3). Het al meer dan 50 jaar als rollen geproduceerde koudgeribd betonstaal (nu B500A) heeft drie dwarsribrijen (fig. 4). Deze rollen B500A zijn goed mecha­ nisch richtbaar vanwege de drie dwarsribrijen (meer ronde vorm), de bredere dwarsribtop­ pen als gevolg van koudprofileren (meer draagvlak) en het gladdere staafopper vlak als gevolg van het koudwalsen. In beide profile ­ ringen gaan de sikkelvormige dwarsribben over in het staafopper vlak. Omstreeks 1985 begon de ontwikkeling van rollen warmgeribd betonstaal. Vanwege de stugheid van dit type staal was het voor de draadwalserijen echter niet eenvoudig deze op rollen te haspelen. Daarom is toen geko ­ zen voor de combinatie met beperkt koud nar e kken in doorloop tussen buigrollen om de sterkte aanvullend te verhogen. Dit warmgeribd/koudnagerekt betonstaal (nu B500B) wordt vooral in West ­Eur opa toege­ past. Voor een betere mechanische richt ­ baarheid (meer ronde vorm) zijn de bij w ar mgeribd gebruikelijke twee dwarsrib­ rijen (fig. 3) later verder aangepast tot quasi vier dwarsribrijen (twee halve dwarsribben per walszijde) (fig. 5). Dankzij de ontwikkeling van een speciale sta­ venopwikkelmachine, kwamen vanaf omstreeks 2000 ook rollen warmgeribd/ watergekoeld betonstaal (nu B500B/C) op de markt. Deze productiewijze wordt vooral in Zuid ­ en N oord ­Eur opa toegepast. Bij de snelle afkoeling van het staal ontstaat hierbij een harde buitenschil, een zogenoemde koel­ schil (Quenched and Self ­Tem pered, QST). Omdat deze koelschil het staal relatief stug maakt, is de profilering verder aangepast. De tot dan toe gebruikelijke, sikkelvormige dwars ­ ribben zijn ver vangen door wat bredere dwars ­ ribben (de ribtoppen) met een constante, wat lagere hoogte, welke doorlopen tot in de vier quasi langsribben (fig. 6). Het relatieve ribop­ per vlak f R blijft gelijk. Vanaf omstreeks 2014 wordt deze profilering ook veel toegepast voor het warmgeribd/ koudnagerekt betonstaal (fig. 7). De nu al jaren specifiek voor rollen warmgeribd/koud ­ nagerekt (nu B500B) en warmgeribd/water ­ gekoeld (nu B500B/C) betonstaal toegepaste r ibpr ofileringen, zien er allebei uit als quasi 'warm gedeukt'. 3 Staven warmgeribd, twee sikkelvormige d warsribrijen 4 Rollen koudgeribd, drie sikkelvormige dwarsribrijen 5 Rollen warmgeribd, vier sikkelvormige dwarsribrijen 6 Rollen warmgeribd/watergekoeld, vier rechthoekige dwarsribrijen 7 Rollen warmgeribd/koudnagerekt, vier rechthoekige dwarsribrijen BV-4_Ontwikkelingen in betonstaal.indd 14BV-4_Ontwikkelingen in betonstaal.indd 14 22-11-2024 13:3322-11-2024 13:33 15 VAKBL AD 4 2024 ONTWIKKELING VAN KOUDGEDEUK T BETONSTA AL B500B In navolging van de voordelen van B500A (goed mechanisch richtbaar en zelf koudge ­ walst walsmerk) en de toenemende vraag naar de hogere B500B ­k waliteit, is Van Merksteijn omstreeks 2000 gestart met de ontwikkeling van rollen koudgedeukt betonstaal (B500B). Daarbij moet worden opgemerkt dat koudge ­ deukt betonstaal al is opgenomen in de Euro­ pese betonstaalnorm EN 10080:2005. Echter, dit betreft zwak gedeukt betonstaal met beperkte deukdiepten en zonder f P­eis voor het re latieve opper vlak van de gedeukte profi­ lering (f P). Deze variant werd voornamelijk in Duitsland toegepast (profiliertem Bewehrung draht B500A+P ). Europrofil Van Merksteijn ontwikkelde koudgedeukt betonstaal met f P­eisen gelijk aan de f R­eisen voor g eribd betonstaal: het zogenoemd Euro­ profil. Na uitgebreid onderzoek door de Tech­ nische Universiteit Stuttgart (2004) werd voor koudgedeukt betonstaal met diameters van 6 t/m 12 mm (fig. 8) Zulassung in Duitsland verkregen. De prestatie ­eis f P = f R is ook in NEN 6008:2008 opgenomen (voor koudgedeukt betonstaal B500A/B). De realisatie van de ver ­ eiste f P­waarde bij de vereiste A gt bleek voor grotere diameters echter nog lastig, vanwege de relatief langere ribafstand en daardoor klei­ nere f R. EMB-PROFIEL Omstreeks 2005 zijn Van Merksteijn en zijn Belgische partner Intersig gestart met de ont ­ wikkeling van rollen koudgedeukt betonstaal B500B met een zogenoemd EMB ­pr ofiel voor diameters van 5 t/m 20 mm (fig. 9). EM staat voor het Franse woord empreinte (gedeukt/ afdruk) en B voor ductiliteitsklasse B500B. Bij dit EMB ­pr ofiel zijn de sikkelvormige dwars ­ ribben van koudgeribd betonstaal ver vangen 8 In 2004 verkreeg Van Merksteijn Zulassung in Duit sland voor koudgedeukt betonstaal met prestatie ­eis f P = fR voor diameters van 6 t/m 12 mm 9 Koudgedeukt B500B betonstaal met EMB ­pr ofiel Betonstaal t/m 16 (20) mm wordt in wapeningscentrales standaard vanaf rollen verwerkt, omdat het continue machinale verwerking mogelijk maakt BV-4_Ontwikkelingen in betonstaal.indd 15BV-4_Ontwikkelingen in betonstaal.indd 15 22-11-2024 13:3322-11-2024 13:33 16 VAKBL AD 4 2024 door koude indeukingen tussen dwarsribben (protrusions, ofwel dammen). Deze dwarsrib­ ben hebben een constante, wat lagere hoogte dan bij koudgeribd en lopen door tot in drie langsribben. Hierbij is het relatieve rib/deuk ­ opper v lak (f P = f R) gelijk gebleven. Met dit EMB ­pr ofiel is een volwaardig alternatief voor rollen warmgeribd/koudnagerekt B500B ver ­ kregen dat met een zelf aangebracht walsmerk kan worden geproduceerd (zie kader ' Voorde ­ len EMB ­pr ofiel'). Door de Technische Universiteit Gent is uitge ­ breid vergelijkend onderzoek gedaan naar rol­ len koudgeribd en koudgedeukt betonstaal met diameters van 8 en 16 mm. Dit onderzoek is in 2017 in Stuttgart geëvalueerd door een betonaanhechtingsexpert. Het onderzoek heeft geresulteerd in Zulassung in Duitsland voor het koudgedeukt betonstaal met diame ­ ters van 5 t/m 20 mm. Ook is voor koudgedeukt betonstaal met een diameter van 16 mm toe ­ gepast in beton vermoeiingsonderzoek en kruiponderzoek gedaan, met goede resultaten. Ver volgens is een tweede uitgebreid vergelij­ kend betonaanhechtingsonderzoek gedaan door de Technische Universiteit Gent, tussen rollen geribd (16 mm koudgeribd, 20 mm warmgeribd/koudnagerekt) en koudgedeukt betonstaal (16 en 20 mm). Dit onderzoek is in samenhang met het eerste onderzoek geëva­ lueerd door een betonaanhechtingsexpert van prEN 1992 ­1­1:2023. De r esultaten tonen voor het geribde en het gedeukte betonstaal verge ­ lijkbare betonaanhechtingseigenschappen. Het koudgedeukt betonstaal met EMB ­pr ofiel en diameters t/m 20 mm wordt inmiddels gecertificeerd geleverd in Nederland (Kiwa), België (Procertus), Frankrijk (Afcab) en Duits ­ land (Dibt). ONTWIKKELINGEN VAN DE BETONSTA ALNORMEN Met de komst van NEN 6008:2020 zijn diverse prestatie ­eisen aan gepast, zoals nieuwe eisen voor de vermoeiingssterkte en invoering van de eerder genoemde toeslagen op bepaalde prestatie ­eisen v oor rollen betonstaal. De her ­ ziening van EN 10080:2005 is, ondanks jaren­ lange actieve inzet, nog steeds gaande. Deze Europese betonstaalnorm toont de vereiste prestatie ­ei genschappen met testeisen, maar zonder de bijbehorende getalwaarden als gevolg van de (te) vele op de markt zijnde Europese betonstaalsoorten (tabel 1). Enige tijd geleden is voor prEN 10080 de dis ­ cussie gestart over voor de betonaanhechting vergelijkbare profilering van koudgedeukt en warm ­/ koudgeribd betonstaal (f P = f R). Dit heeft geleid tot prEN 10080:2023 met alleen de prestatie ­eis f R (geen f P), waarbij de protrusi- Tabel 1. Overzicht huidige betonstaalsoorten in prEN 10080:2023 BETONSTA AL- SOORT 1) PRODUCTIE- WIJZE/ VORM DIAMETER- R ANGE (MM) PRODUCTIE - MET HODEDWARSRIBVORM (A ANTAL RIJEN) DWARSRIBTOP - BREED TE/ RIBAFSTAND (b r/ c )2) B500A rollen 5 - 20 koudgeribd sikkel (3) 0,35 - 0,55 B500B rollen 5 - 20koudgedeukt rechthoek (3) 0,40 - 0,60 B500B rollen 6 - 20 (25) warmgeribd/ koudnagerekt sikkel (4) 0,20 - 0,35 rechthoek (4) 0,25 - 0,40 B500B B500C rollen 6 - 20 (25) warmgeribd/ watergekoeld (QST 3))rechthoek (4) 0,25 - 0,40 B500B B500C staven 20 (16) - 50warmgeribd/ watergekoeld (QST 3))sikkel (2) 0,15 - 0,30 1) De f R (fP) eis conform Eurocode 2 is voor alle betonstaalsoorten gelijk 2) Globale range onder voorbehoud3) QST = Quenched and Self-Tempered VOORDELEN EMB-PROFIEL ? Door de ronde vorm van het EMB-profiel is de massa van het materiaal gelijkmatiger verdeeld. D aardoor treedt er bij het richten minder torsie op en kan een betere maatvoering worden bereikt bij het buigen van beugels (foto 10). ? Het r ondere, gladde materiaal levert minder lawaai en slijtage van verwerkingsmachines op. ? Ti jdens de productie hoeven de rollen van de richtmachines, bij het wisselen tussen betonstaal B500A en B500B met EMB-profiel, niet te worden gewisseld. ? Koud gedeukt betonstaal met EMB-profiel is, in tegenstelling tot warmgeribd betonstaal, ook ver - krijgbaar in de tussendiameters 5, 7 en 9 mm. Ook is de diameter 6 mm beter beschikbaar. ? Met k oudgedeukt B500B wordt de keuze van B500B ten opzichte vab B500A makkelijker. 10 Door de ronde v orm van het EMB ­pr ofiel (rechts) is koudgedeukt betonstaal beter te richten en maatvoeren dan warmgeribd betonstaal (links) 11. Profilering van betonstaal zoals weergegeven in prEN 10080:2023. Links voorbeeld tweezijdig (ook quasi vierzijdig) geribd. Rechts voorbeeld driezijdig gedeukt (bron: conceptnorm prEN 10080:2023, European Committee for Standardization) BV-4_Ontwikkelingen in betonstaal.indd 16BV-4_Ontwikkelingen in betonstaal.indd 16 22-11-2024 13:3322-11-2024 13:33 17 VAKBL AD 4 2024 ons, de dammen van het koudgedeukte profiel, als ribben worden beschouwd (fig. 11). Naast het relatieve ribopper vlak f R, is eveneens de nieuwe prestatie ­eis b r/c ingevoerd; de maxi­ mum verhouding tussen dwarsribtopbreedte b r en ribafstand c, waarbij nog voldoende staafopper vlak voor het beton tussen de dwarsribben beschikbaar is. ONTWIKKELING VAN BETONSTA AL IN EUROCODE 2 EN 1992 ­1­1:2004 (NEN ­EN 1992 ­1­1:2011 met nat ionale bijlage NB:2016) toont alleen geribd betonstaal met f R­eisen. In prEN 1992 ­ 1­1:2023 w ordt onderscheid gemaakt tussen gedeukt en geribd betonstaal, waarbij gedeukt betonstaal met diameters t/m 14 mm is toegestaan. Voor beide geldt dezelfde f R­eis. De wens of discussie om dit uit te brei­ den naar gedeukt betonstaal met diameters t/m 20 mm, is r ec ent ingehaald door de discus ­ sie over de bredere dwarsribtopbreedte (gro­ tere b r/c) voor vrijwel alle rollen betonstaal met diameters t/m 20 (25) mm versus de smallere dwarsribtopbreedte (kleinere b r/c) bij warmgeribde staven betonstaal t/m 50 mm. Naast de minimum f R­eis, moet dit ook leiden to t ook een te stellen minimum b r/c­eis (voor het re latieve staafopper vlak zonder dwarsrib ­ ben of dwarsdammen f s). Hoewel koudgeribd betonstaal al vele jaren en warmgeribd betonstaal op rollen al circa 20 jaar worden toegepast met grotere b r/c, blijkt de beton­ aanhechting conform prEN 1992 ­1­1:2023 nog voor namelijk te zijn gebaseerd op oude datasets van alleen staven warmgeribd betonstaal met kleinere b r/c. Daarnaast is er sprake van meer kritische betonaanhechtings ­ regelgeving ten opzichte van de vigerende NEN ­EN 1992 ­1­1:2011, het geen nu voorligt bij de herziening van NB 2016. Voor prEN 1992 ­1­1:2023 is w ellicht nader betonaan ­ hechtingsonderzoek en/of enige aanpassing v an de bet onaanhechtingsregelgeving vereist. Hierbij is van belang dat de prestatie ­eis v an de maximum verhouding b r/c (f s) wordt vast ­ gesteld via testen met voor de praktijk repre ­ sentatieve betonaanhechtingscondities. TOT SLOT De productie van betonstaal kent een lange geschiedenis en is nog altijd in ontwikkeling. Het relatief nieuwe koudgedeukte betonstaal B500B met EMB ­pr ofiel levert een volwaardig alternatief voor rollen warmgeribd/koudnage ­ rekt en warmgeribd/watergekoeld B500B met de voordelen van een betere mechanische richtbaarheid en verwerkbaarheid tot wape ­ ningsconstructies. Deze variant is beschikbaar in rollen met diameters tot en met 20 mm en wordt al geruime tijd in Nederland en de ons omringende landen met certificaat geleverd. Door de ronde vorm van het EMB-profiel treedt er minder torsie op bij het richten en kan een betere maatvoering worden bereikt bij het buigen van beugels BV-4_Ontwikkelingen in betonstaal.indd 17BV-4_Ontwikkelingen in betonstaal.indd 17 22-11-2024 13:3422-11-2024 13:34 SULFA ATA ANTASTING DOOR THAUMASIET: EEN ONBEKEND BETONSCHADEMECHANISME IN NEDERL AND In Nederland is het betonschademechanisme Thaumasite Sulfate Attack (TSA), oftewel sulfaataantasting door thaumasiet, relatief onbekend en nog niet geconstateerd. TSA komt slechts in enkele andere landen voor, omdat het schademechanisme alleen onder zeer specifieke omstandigheden kan optreden. Bij dit type sulfaataantasting wordt het cementsteen in beton omgezet in een niet-coherente, zachte en weke massa, vergelijkbaar met moes (foto 2). Aangezien de cementsteen het belangrijkste bindingsmateriaal is, leidt het verdwijnen ervan tot een (volledig) verlies aan sterkte en duurzaamheid van het beton. Gezien de verwachte veranderingen in de samenstelling van beton in de komende jaren, rijst de vraag of we extra rekening moeten houden met dit relatief onbekende schademechanisme. In dit artikel wordt uitgelegd wat TSA precies is, waar en wanneer het kan optreden, en wordt een potentiële casus besproken. Vijf vinkjes voor THAUMASIET ? ? ? ? ? 18 VAKBL AD 4 2024 Auteur Felix Leenders, Van Hattum en Blankevoort 1 Herstelwerkzaamheden na schade door thaumasiet langs de M5 in Gloucestershire (foto: Newcivilengineer.com) 19 VAKBL AD 4 2024 SULFA ATA ANTASTING ALGEMEEN TSA is een bijzondere, nog relatief onbekende vorm van sulfaataantasting. Om deze goed te kunnen begrijpen, volgt hieronder eerst een korte opsomming van de verschillende vormen van sulfaataantasting die beter bekend zijn [1]. 1 Aantasting door sulfaat uit de omgeving van beton Externe sulfaataantasting kan optreden in milieus met hoge concentraties sulfaten in aanwezigheid van water, bij hoge permeabi - liteit van het beton en voldoende C 3A- gehalte in het cement. Daarbij is het klinker - materiaal C 3A ofwel tricalciumaluminaat, de verbinding tussen calciumoxide en alumina. Denk hierbij aan omgevingen als zeewater - constructies, rioolsystemen, gebieden met kunst- en natuurlijke mest, en bepaalde locaties in (grond)water. Dit aantastingsme - chanisme leidt tot de vorming van ettringiet, wat een sterk zwellende reactie veroorzaakt in reeds verhard beton. De inwendige span - ningen kunnen leiden tot scheur vorming en destructie van het beton [2]. 2 Aantasting door hoge temperaturen tijdens het verharden van beton Wanneer beton tijdens het verharden warmer wordt dan 70 °C, ontstaat er een mechanisme waarbij het in de betonspecie aanwezige ettringiet uiteenvalt in sulfaatvormen. Als er later weer water bij komt, vormt zich opnieuw ettringiet, wat leidt tot een zwellende reactie in reeds verhard beton. Dit fenomeen staat bekend als Delayed Ettringiet Formation (DEF). In NEN-EN 13670 Het ver vaardigen van betonconstructies, is daarom aangegeven dat de temperatuur in verhardend beton niet boven de 70 °C mag stijgen. 3 Aantasting door het inbrengen van sulfaat - houdend materiaal in beton Wanneer granulaten bijvoorbeeld ver vuild zijn met restanten gips, wordt er onbedoeld een lokale sulfaatbron ingebracht. Bij aan - wezigheid van voldoende water kan dit lei - den tot schadelijke zwelling. Bij TSA komen de sulfaten ook van buitenaf, en behoort daarmee dus in de eerste categorie 'aantasting door sulfaat uit de omgeving van beton'. Echter vormt er zich geen ettringiet, maar het veel schadelijker product thaumasiet. WAT IS THAUMASIET? Thaumasiet is een mineraal (calciumsulfaat- carbonaatsilicaathydraat, foto 6) dat ontstaat door de reactie van sulfaten met silicaat en car - bonaat in beton dat wordt blootgesteld aan koude en vochtige omstandigheden. Deze reac - tie kan leiden tot het verweken, uitzetten en scheuren van het beton. In tegenstelling tot een conventionele (externe) sulfaataanval, waarbij calcium- hydroxide en calciumaluminaathydraten (C 3A) reageren met sulfaten om gips en ettringiet te vormen, kunnen bij de vorming van thaumasiet ook de calciumsilicaathydraten in het cement - steen (C-S-H) worden aangetast. Hierdoor wordt zelfs beton dat is gemaakt met sulfaat - bestendige portlandcement (CEM I SR, met weinig C 3A) aangetast [3]. GEVALLEN VAN THAUMASIET In Nederland zijn nog geen gevallen van thauma - siet geconstateerd. Tot nu toe is thaumasiet geïdentificeerd in verschillende landen wereld - wijd, waaronder de VS, Canada, Zuid-Afrika, Frankrijk, Duitsland, Noorwegen, Denemarken, Zwitserland, Italië, Slovenië, en vooral Engeland. In Engeland werden begin jaren negentig de eerste gevallen van thaumasiet ontdekt in meerdere funderingsconstructies. Het nieuws beperkte zich destijds tot enkele specifieke tijdschriften en conferentieartikelen. Toen in 1998 thaumasiet werd aangetroffen in de betonnen funderingen van een dertig jaar oude brug in Gloucestershire over de M5-snelweg (foto 1), kreeg het nieuws brede aandacht. In de jaren die volgden, zijn al vijftig betonfun - deringen van snelwegen aangetast, evenals meerdere betonfunderingen van woningen, 3 Scheikundige reactie van thaumasiet 2 TSA in een afvoergoot [18] 20 VAKBL AD 4 2024 scheikundige reactie: + + + + T h au m asie t water sulfaten temp.