22 VAKBLAD I 4 2015auteur Jos Kronemeijer MICT Kronemeijer Concrete ConsultDiversiteit aan eisen beton in brug over Amsterdam-RijnkanaalDiversiteit aan eisen beton in brug over Amsterdam-RijnkanaalBetontechnologiein raderwerk1Het toegepaste betonwas van grote invloedop het bouwtempo vande vrijevoorbouwbrugover het Amsterdam-Rijnkanaalfoto: Theo Reijnen,SAAone23VAKBLAD I 4 2015tandwieltjeHet toegepaste beton was vangrote invloed op het bouwtempovan de vrijevoorbouwbrug overhet Amsterdam-Rijnkanaal.Stortsnelheden en verhardingstijdenzijn immers zeer bepalend in hettotale proces. Veel aandacht gingdan ook uit naar het voortdurendfinetunen van de mengsels, zowelin de ontwerpfase als tijdens deuitvoering.De uitvoering van de drie bruggenover het Amsterdam-Rijnkanaal,onderdeel van het project A1/A6 Die-men ? Almere Havendreef, luistert bij-zonder nauw. Dat geldt niet in hetminst voor de toepassing van de beton-mortel. Bij een project als dit, met eencomplex raderwerk van in elkaar grij-pende logistieke deelprocessen, komthet aan op steeds opnieuw finetunenvan samenstelling en prestatie-eigen-schappen van betonmengsels. Demengsels moeten goed worden afge-stemd op eisen uit zowel het ontwerpals de uitvoering en de balans tussenontwerpuitgangspunten en maakbaar-heid moet voortdurend wordenbewaakt. Dat alles om bij te dragen aaneen haperingsvrij bouwproces.Zo moesten mengsels de noodzakelijkestortsnelheid en verhardingstijd kunnenwaarmaken bij de ARK-brug, opdat degeplande ontkistingscycli en voorspan-momenten haalbaar waren. En dat on-geacht seizoen en heersende weertypenen bovendien allemaal economischverantwoord, functioneel veilig enbetrouwbaar. Dat bleek geen sinecure.Selectie betonmortel-leverancierIn de tenderfase werd, gelijktijdig metde afweging tussen verschillendeProjectgegevensproject Brug over het Amsterdam-Rijnkanaalopdrachtnemer SAAone, bestaande uit VolkerWessels,Boskalis, HOCHTIEF en DIFleverancier betonmortel CBDB vof, een combinatie vanCementbouw en Dyckerhoff Basalleverancier rijpheidscomputers Verboom-Betontechniek, Moordrecht24 VAKBLAD I 4 2015bouwmethoden, zorgvuldig gekekennaar de rol van het beton bij de ver-schillende oplossingen. Al in die fasezijn kwalificaties van een aantal beton-mortelleveranciers bekeken. Zij werdenniet alleen beoordeeld op prijs entechnische criteria zoals de nominaleproductiecapaciteit, flexibiliteit inuitbreiding en mogelijk aanvullendecertificering. Maar ook psychologischeaspecten werden meegewogen zoalsreputatie van servicegerichtheid envaktechnische deskundigheid. Het wasvoor de bouwer van belang samenmet de mogelijke leveranciers naar debeste oplossing te zoeken. Hierbijmoest ruimte zijn voor alle partijen omsuggesties te doen en daar ook naar teluisteren. Er is zelfs de inzet van meer-dere al dan niet eigen veldcentralesoverwogen.Tijdens de selectiefase was goedecommunicatie tussen leverancier enaannemer essentieel. Hierdoor kwa-men diverse productietechnischebeperkingen aan het licht, zoalsveronderstelde ontoereikendheid vanbindmiddel-siloruimte en productie-capaciteit. Ook konden de mogelijk-heden worden besproken van bijvoor-beeld `warmwater-doseerinstallaties'voor verwarmde betonspecie bij win-terdag of juist `scherfijs-doseerinstal-laties' voor gekoelde betonspecie bijzomerdag. Daarbij werd de mogelijk-heid besproken van medefinancieringvoor extra investeringen, die eventueelnodig zouden zijn, door de beton-mortelleveranciers. Uitgangspuntwas dat deze investeringen als proces-beheersingswinst konden wordenbenoemd in termen van bouwtijd-reductie of faalkansreductie.De opdrachtnemer besloot al in detenderfase de algemene prestatie-contouren van de te gebruiken beton-soorten in het gehele project A1/A6Diemen ? Almere Havendreef te defi-ni?ren en vast te leggen in een `Voor-lopige projectgebonden Mengsel-codelijst'. Hierbij hebben vrijwel alletoe te passen betonsoorten uitgebreideprestatiecriteria meegekregen, inclusiefeen unieke recept-codering. De beton-mortelaanbieders kregen zo eennauwkeurig beeld van de gewensteprestaties. Op basis daarvan kondenzij een aanbieding doen.Uiteindelijk is voor het project A1/A6Diemen ? Almere Havendreef, waar devoorbouwbruggen onderdeel van zijn,gekozen alle betonmengsels te latenleveren door een combinatie van tweebetonmortelleveranciers: Cement-bouw en Dyckerhoff Basal.Toepassing hogesterktebetonEen van de voorkeuren die vanuit hetontwerp volgde, was de toepassingvan betonsterkteklasse C70/85 voorde kokervormige doorsneden van devrijevoorbouwbruggen. Deze voor-keur volgde uit een samenspel vaneisen ten aanzien van alignement,slankheid, uitvoeringsmethode enhet bouwtempo.Een dergelijke hoge sterkte vroeg hetnodige van de betonmortelleveran-ciers. Omdat niet iedere leverancier2Storten van een van dehamerstukken van denieuwe brug25VAKBLAD I 4 2015dit materiaal qua productie-ervaringin de vingers heeft, beperkte dit hetaantal mogelijke aanbieders. Hetmateriaal vroeg overigens ook hetnodige van de procesbeheersing vande mensen bij de aannemer. Immers,de betonmortelleverancier levertslechts een halfproduct. De aannemerheeft echter doorslaggevende invloedop de realisatie en dus op heteindproduct.De mengselsamenstelling van deC70/85 lag overigens nog niet vast.De diverse betonmortelleverancierswerden bewust aangemoedigd zelfalternatieve bindmiddelconceptenvoor te dragen. Zo kon desgewenstworden afgeweken van de CEM I-52,5met silica fume, dat als bindmiddelwas voorgedragen in de voorlopigeMengselcodelijst, zolang maar konworden aangetoond dat het alterna-tief gelijkwaardig of beter presteerdeop alle gestelde criteria. De aannemerwas zich bewust dat het niet verstandigis bepaalde mengselsamenstellingenaf te dwingen bij leveranciers die daargeen ervaring mee en dus ook geenvertrouwen in hebben. Aan de anderekant levert het juist grote voordelenop gebruik te kunnen maken vanunieke grondstof- en productie-exper-tise bij diezelfde leveranciers.Op basis van uitgebreid onderzoek enin overleg tussen de betonmortelleve-rende combinatie en de aannemerwerd als beton C70/85, de DyckerhoffVariodur 50, met CEM III/A-52,5 geko-zen. Dit mengsel bleek aantoonbarespecifieke voordelen te hebben zoalslagere cementgehalten bij gelijkedruksterkteprestatie op vereiste ver-hardingstempo's en voorspelbaardergedrag op hulpstoffen.Verfijning na gunningNa gunning van de opdracht leiddeoptimalisatie van ontwerp en uitvoe-ringsmethoden tot diverse tegenstrijdigogende aanvullende prestatiecriteriavoor de betonmengsels met de nodigeconsequenties voor de mengselsamen-stellingen. In vogelvlucht worden debelangrijkste criteria toegelicht.Borging ontwerpgebonden prestatie-aspectenOm te garanderen dat de ontwerp-levensduur zou worden gehaald,moest worden aangetoond dat toe-slagmaterialen, bindmiddeltypen ?nhulpstoffen voldeden aan strengecriteria met betrekking tot initieelchloridegehalte en de gewenste dooi-zout- en vorstresistentie. Daarnaastwerd aandacht besteed aan de con-stantheid van de mechanische eigen-schappen. Daartoe werd geverifieerdof deze eigenschappen binnen bepaaldebandbreedte bleven, met name bijtussentijdse mengselwijzigingen. Hetging hier om uiteenlopende eigen-schappen, zoals druk- en splijttrek-sterkte op meerdere leeftijden, statischeE-moduli, autogene krimp- ?n kruip-co?ffici?nten. Hiertoe werd uitgebreidlaboratoriumonderzoek verricht medeaan de hand van detailmodelleringmet FE-software (Femmasse Heat).Voor de beheersing van esthetischeaspecten als uniformiteit van kleur entextuur, waren onder meer de kleurvan grondstoffen en het handhavenvan een uniforme rijpheid (opdezelfde betonreceptuur) bij het ont-kisten bepalend. Consequentie wasdat secties (moten) omwille van uni-formiteit van kleur, relatief langer inde bekisting bleven dan voor sterktenoodzakelijk.Borging uitvoeringsgebonden prestatie-aspectenLeveringsbetrouwbaarheid was eenvan de belangrijke prestatieaspecten.Daarom werd gekeken naar risico's opstoringen in productie-installaties. Erzijn meerdere betonmortelcentralesals back-up achter de hand gehoudendie om die reden identieke grondstof-typen op voorraad moesten hebben.Bovendien werden filegevoelige aan-voerroutes waar mogelijk vermeden.Ten behoeve van ontkisten en voor-spanfasering werden eisen geformu-leerd ten aanzien van druksterkteni-veaus op 24 en 48 uur. Daarbij zijnsteeds randvoorwaarden ten aanzienDEFDEF staat voor Delayed Etringite Formation;een aanduiding voor het schademecha-nisme van uitgestelde (secundaire) sulfaataantasting. Het iseen typische vorm van chemische aantasting van beton alsgevolg van hoge piektemperaturen (>70 ?C) en de hierbijtijdens de snelle verharding `ingesloten sulfaten' en optermijn scheurvormend sterkteverlies door expansief ettrin-giet. Meer over DEF staat in het BetonLexicon en in BetoniekStandaard 15/14 ? DEF?3De stort van het sluit-stuk van de nieuwebrug26 VAKBLAD I 4 2015weersscenario's bij afzonderlijkedimensioneringen vastgesteld.Ook verwerkbaarheid was een cruciaalaspect. De mengsels moesten te allentijde voldoende verpompbaar zijn. Deverwerkbaarheid moest ten minste45 minuten worden behouden bijverschillende weerscondities en wordenafgestemd op wapeningsdichtheden.Daartoe is uitgebreid laboratorium-onderzoek verricht voor de meestgebruikte betonsoorten, waar nodigook in klimaatkamers.Borging specifieke ontwerp- enuitvoeringsrisico'sNaast de eerdergenoemde algemenecriteria, is specifiek gekeken naar bij-voorbeeld thermische en hygrischescheurrisico's als gevolg van grotedoorsneden, toegepaste bouwmetho-den en mengselrecepturen. Ook isgekeken naar het risico van DelayedEtringite Formation (DEF, zie kader)tijdens de modellering in Femmasse.In een vergelijkbaar model is de kansop thermische scheurvorming doorinterne of externe verhindering in elkvan de vierseizoenscenario's bekeken.Hieruit volgden inzichten of de recep-tuur dan wel de wapeningsconfigura-tie aanpassing behoefden.Borging kwaliteit tijdens uitvoeringsfaseOm de kwaliteit tijdens de uitvoering teborgen, werd besloten 100% ingangs-controle op verwerkbaarheid op locatiete houden. Dit is in lijn met NEN-EN206 die de verwerkbaarheid definieertop het punt van aflevering. De resulta-ten moesten binnen vooraf bepaalderandvoorwaarden liggen. De proces- enprestatieparameters werden periodiek(eens in de 4 weken) ge?valueerd.MockupsEr is vroegtijdig besloten om `mockup-tests' te doen. Hierbij zijn op deelsectiesde beoogde werkmethoden, middelenen betonrecepten zo realistisch mogelijkgesimuleerd. Zo konden alle betrokke-nen vroegtijdig beleven waar de com-plexiteit zat en was er voldoende tijdvoor het finetunen van de mengsels.Tegenstrijdigheid eisenOm te voldoen aan soms tegenstrijdig ogendeprestatiecriteria moeten leveranciers vaak geschikt-heidsonderzoeken uitvoeren en deze voortdurendafstemmen met de aannemer. Dat kan leiden totvoortschrijdend inzicht bij de aannemer ten aanzienvan de optimalisering van het uitvoeringsproces engewenste veranderingen van grondstoftypen enproporties. Dat kan weer leiden tot ongewensteconsequenties voor ontwerpuitgangspunten enuitvoeringsmethodieken. Dit is een iteratief procesdat soms chaotisch lijkt maar noodzakelijk is voor deoptimalisatie van het proces.Een voorbeeld uit de praktijk.Op voorspraak van een stortploeg belt de uitvoerderde betoncentrale en meldt dat de verwerkbaarheidtijdelijk moet worden verbeterd om afgenomenverpompbaarheid bij warm weer te compenseren.Veel betonmortelleveranciers neigen tot een snellereactie door bijvoorbeeld ongeautoriseerd eenmengselaanpassing door te voeren. Hoe goed ookbedoeld, die mensgelaanpassing bestaat vaak uiteen verhoging van het `bindmiddelaandeel' enwellicht daarnaast nog een verhoogde doseringvertrager. Het gewenste primaire gevolg is weliswaarsnel bereikt, maar in de uitvoering ontstaan heelandere problemen, zoals hogere bekistingsdruk,dientengevolge lagere toelaatbare stijgsnelheden ensterke toename in gevoeligheid voor plastischekrimpscheuren. Dat geldt echter ook voor hetontwerp. Denk aan veranderd vervormingsgedrag,lagere aanvangssterkte, te hoge eindsterkte, meerjonge hygrische krimp en verlengde kruip. Hierdoorbestaat een re?el risico op reductie van de ont-werplevensduur.Men ziet vaak dat vlak voor de levering van heteerste beton voor de fundering nog veel lastminute-wijzigingen worden doorgevoerd voor het definitieffinetunen van mengsels. Door middel van bescheidenveldtests in deze slotfase kunnen praktische detail-aspecten nog tijdig worden onderzocht, waarmeeinzicht wordt verkregen in bijvoorbeeld betere ver-pompbaarheid met behoud van verwerkbaarheid.Het is ook vaak de laatste kans ijkgrafieken voorbepaalde mengsels te actualiseren, die nodig zijn omte kunnen weten wanneer daadwerkelijk magworden ontkist of voorgespannen.4, 5Toepassing van derijpheidscomputer27VAKBLAD I 4 2015Voorbeelden hiervan zijn verpompbaar-heid, behoud van verwerkbaarheid bijwarm weer, verdichtbaarheid in moeilijktoegankelijke doorsneden.Monitoring in uitvoeringsfaseOm het bouwproces te kunnen beheer-sen en risico's tijdig te signaleren, is hetvan groot belang het verhardingsge-drag intensief te monitoren. Aan dezemonitoring is ook bij dit project bijzon-der veel aandacht besteed. Met behulpvan ingestorte thermokoppelsensorenwerden op alle relevante locatiessterkte-niveaus in de constructie afge-leid. Er is intensief gebruikgemaakt vande rijpheidscomputer van Verboom diezowel remote & real-time (via een web-portaal) als ook lokaal (middels uitlees-bare dongel; mocht internet tijdelijkniet beschikbaar zijn) inzicht gaf (foto 4en foto 5) in de actuele verhardings-toestand en temperaturen. Daarmeekon iedere stakeholder op de voetvolgen hoe de werkelijke verhardingzich ? in relatie tot bijvoorbeeld devoortgangsplanning ? in het vers-gestorte betonnen object ontwikkelde(fig. 6 en 7).Door deze wijze van monitoring kondenletterlijk 24/7 en realtimeverhardings-tempo's worden gevolgd. Er werdenvroegtijdig signalen onderkend wan-neer een mengsel eventueel `uit depas' ging lopen. Ook dreigende tem-peratuuroverschrijdingen bij hogerestart- en omgevingstemperaturen kon-den worden opgemerkt, waarmee elkrisico van DEF kon worden uitgesloten.Daarnaast zijn hiermee de optredendethermische gradi?nten in relevantedoorsneden gemonitord. Hiermeekonden niet alleen scheurkansen tijdigworden onderkend, maar ook lokalerijpheidsverschillen (en daarmee sterkte-verschillen) konden worden beheerst.Dit kon dan bijvoorbeeld leiden toteen bijstelling in de planning (bijv.later afspannen) of het nemen vanisolatiemaatregelen om effecten alsafkoeling van naar de wind gekeerdezijden te beheersen. Vroegtijdig konde inzet van autonoom regelendekoeling en/of verwarming wordenoverwogen op specifieke onderdelendie als gevolg van hun vorm of beton-soort soms afweken van de rest vande doorsnede. Daarmee was een uni-former verdeeld verhardingsniveaumogelijk (de droom van iedere con-structeur). Er zijn om die reden somslokaal dunne vloersecties `opgepept'door aansturing van elektrische dekensop de dunne vloersecties. Dit zondertoename van het risico op scheurvor-ming omdat de toelaatbare spannin-gen al bekend waren.De eis voor een hoge kwaliteit van detoplaag (volgend uit opgelegde nabe-handelingsklasse 4) kon met dezelfdesensoren in dezelfde procesgang wor-den `gekoppeld' aan de esthetische eisom kleurverschillen tussen aanliggendevlakken te beperken door uniformerijpheid te bewaken.Opvallende constatering is dat demethodiek van gewogen rijpheid inDuitsland weliswaar genormeerd is,maar amper bekend bleek bij de Duitsepartner binnen de aannemerscombinatieSAAone. Dat daarbij in Nederlandletterlijk bij elke betoncentrale eenijkgrafiek voor de betonmengsels kanworden geleverd, was voor de Duitsepartner HOCHTIEF dan ook een pret-tige verrassing!Tot slot`Rust in de tent en vakmensen die trotsop hun werk willen zijn' is volgensTheo Reijnen (zie artikel `Vrije voor-bouwmethode belicht' en Vrije voor-bouwmethode in de praktijk') en zijnalter ego Sven Riedel (projectleidernamens HOCHTIEF GmbH) essentieelgebleken. Dankzij tijdige betrokken-heid van vakdeskundigen uit alle gele-deren en een focus op voortdurendebeheersing van logisch aansluitendedeelprocessen, functioneerde `hetgrotere raderwerk' vrijwel 100%haperingsvrij in een voorzienbaartempo. Het resulteerde in het sluitenvan de laatste brug op 23 november2015, keurig binnen de planning.66563059556052549045542038535031528024521017514010570350rijpheid[?C.uur]24-06-2014 24-06-2014 24-06-2014 25-06-2014 25-06-2014 25-06-2014C-waarde: 1.55 ingestelde looptijd: 15 uur looptijd verstreken: 23 uur ingestelde eindrijpheid: 1500?C.uurboven midden onder buiten10101099888776665544433druksterkte[N/mm2]24-06-2014 25-06-2014 25-06-2014 25-06-2014 25-06-2014 25-06-2014C-waarde: 1.55 ingestelde looptijd: 15 uur looptijd verstreken: 23 uur ingestelde eindrijpheid: 1500?C.uurboven midden onder buiten7Resultaat druksterkteuit rijpheidscomputer6Resultaat rijpheid uitrijpheidscomputer