E N M A A N 0 K S ukjT GA Y Y A N o EVERENIGING NEDERLANDSE CEMENTINDUSTRIE30115203 DA 'S HERTOGENBOSCHIn de grond gevormdepalenIn de grond gevormde palen vormen een watonopvallende toepassing van beton. Toch gaat om jaarlijksenkele honderdduizenden kubieke meters betonspecie.Ook voor de betontechnoloog is het een interessant deelvan de markt. Er is een verscheidenheid aanproduktiesystemen waarbij elk systeem zijn specifiekeeisen stelt aan de samenstelling en het verwerkingsgedragvan de specie.Paalfunderingen worden toegepastom belastingen vanuit eenconstructie over te brengen naardraagkrachtige lagen in de onder-grond. De diepte daarvan kanvariëren van enkele meters tot wel30 à 50 meter onder het maaiveld.Paalfunderingen kunnen op diversemanieren worden uitgevoerd. Hetmeest bekend, omdat we ze tijdenstransport kunnen zien en bijhetinbrengen ook goed kunnen horen,zijn de prefab betonpalen. Prefabbetonpalen hebben de afgelopendecennia de houten palen (metbetonopzetters) vrijwel geheelverdrongen. De laatste jaren is ereen sterke ontwikkeling te zien vanpaalfunderingen die op de bouw-plaats worden samengesteld, de 'inde grond gevormde' palen. Het'onopvallende' van deze palen isnatuurlijk in de eerste plaats dat weze normaliter nooit zien. Voor veelin de grond gevormde paaltypen isook de vervaardiging een vrij onop-vallend gebeuren; het isgeluidarmen praktisch trillingvrij.emenBij sommige systemen voor in degrond gevormde palen wordt meteen tijdelijke stalen steunbuisgewerkt die na het vullen metbeton- of mortelspecie weer uit degrond wordt getrokken. Als desteunbuis in de grond blijftzitten enfungeert als verloren bekistingspreekt men in het vakjargon vaneen blijvende stalen 'casing'. Er zijnook paaltypen waarbij in het geheelgeen steunbuis wordt gebruikt,zoals de boor- en schroefpalen.Eenander essentieel onderscheidin de verschillende systemen van inde gevormde palen is of de paalmet dan wel zonder grondverdrin-gingwordt vervaardigd.nd als bekistingBij paalsystemen zonder steunbuisen systemen met een tijdelijkesteunbuis, dient de omringendegrond als bekisting. De kwaliteitvan die bekisting hangt dan sterk afvan de eigenschappen van verschil-lende grondlagen. Kleien veenvertonen veel samenhang; menspreekt dan van cohesieve grond.juli/augustus 1991Zandgrond is duidelijk niet cohesief.Grond kan daarnaast slap of stijf,dus gemakkelijk of moeilijkvervormbaar zijn,te vergelijkenmet een slappe of stijve bekisting.Voor het beton is ook belangrijk ofde grond of hetgrondwater stoffenbevatten die aggressiefzijn voor hetbeton of voor het wapeningsstaal.Het zal duidelijk zijndat de keuzevan het inbrengsysteem en deeigenschappen van de betonspeciegoed op elkaar en op de eigen-schappen van de grond moetenworden afgestemd.I ofniet grondverdringendHeipalen van beton of hout zijngrondverdringend. Tijdens hetinbrengen van de paalwordt deomringende grond verdrongen. Degrond wordt hierbij samengedrukten verdicht.Ook enkele in de grond gevormdepaaltypen zijngrondverdringend.Dit zijn de geheide (of ingetrilde)palen met steunbuis en de grond-verdringende schroefpaal.Inplaats van de grond te verdringenkan ze ook worden verwijderd. Degrond wordt dan doorboren ofgraven uit een blijvende of tijdelijkesteunbuis verwijdert of hetpaalpro-fielwordt direct in de grondgevormd zoals bijvoorbeeld bijdeavegaarpalen (schroefpalen) of deboorpalen.Indeze BETON/EK-aflevering vindtU een beschrijving van de verschil-lende paaltypen en de specifiekebetontechnologische aspecten vanin de grond gevormde palen.Schematische uitvoeringsmethode vaneen paalmet een geheide steunbuis(Frankipaal)PAALTYPEN METGRONDVERDRINGINGen met geheide ofgetrildesteunbuisDeze systemen zijn schematischweergegeven in de figuren I en 2.De palenworden vervaardigd indiameters tussen 30 en 70 cm meteen maximale paallengte tot circa35 m voor de grootste diameters.Ze kunnen naar behoefte van wape-ningworden voorzien. Bij dit paal-type wordt gebruik gemaakt vaneen stalen steunbuis die door heienof trillen in de grond isgebracht.Deze steunbuis is van onderen afge-sloten met een stalen voetplaat ofeen droge betonprop om indringenvangrond en grondwater te voor-komen.Indezepaaltypen wordt meestaleen plastische specie toegepast diewordt verdicht door trillen. Somswordt ook wel aardvochtige beton-specie verwerkt die door zoge-naamd 'inwendig heien' wordtverdicht. De betonspecie wordt inde paalgebrachtmet behulp vaneen kubel of een storttrechter.ndverdringendeschroefpalenFiguur 3 geeft schematisch demethode weer. Het paalprofielwordt hier in de grond gevormdûdoor het inschroeven van een'boorkop' waarbij de grond zijde-lingswordt verdrongen.Deze palen kunnen wordenvervaardigd indiameters tussen 35en 55 cm en lengtes tot circa 25 m.Dit gebeurtgeluidarm en trillingvrij.Desgewenst kan viade holleschroefbuis een wapeningskorfworden aangebracht.Tijdens het terugschroeven van deboorkop wordt het in de grondgevormde paalprofiel direct viadeholle schroefbuis volgepompt metbetonspecie. De consistentie van debetonspecie voor deze paaltypenligtin consistentiegebied 3 of 4.NIET-GRONDVERDRIN-GENDE PAALTYPENen met tijdelijke ofblijvende stalen steunbuisTegelijkertijd met het inbrengenvan de steunbuis wordt de grond inde buis afgegraven of uitgeboord.Deze paaltypen kunnen van wape-ningworden voorzien. De beton-specie wordt verwerkt metstortkokers waarvan de onderzijdesteeds in de specie moetblijven(contractormethode). Na hetuitgraven of boren van de grond,moet de buis onderin worden afge-dicht met een afsluitende prop,waarna het grondwater uit de buiskan worden gepompt.gaarpalen/schroefpalenHet principe van dit systeem isweergegeven infiguur 4. Voor devervaardiging wordt gebruikgemaakt van een zogenaamdeavegaar. Dit iseen holle as, voor-zien van een uitwendig, continuedoorlopend schroefblad.De diametervan deze paaltypenvarieert van circa 30 cm tot voorsommige systemen wel 100cm. Demaximale paallengte iscirca 20 m,afhankelijkvan bodemgesteldheiden boorcapaciteit: Indeze palenwordt vaak betonspecie met fijngrind toegepast inconsistentiege-bied 4 of mortelspecie. De consis-tentie ishoog omdat bijhetoptrekken van de avegaar de speciede vrijkomende ruimte direct moetopvullen.De consistentie van de specieonderin de paalzalzeer snel terug-lopen omdat door de hydrostati-sche druk water uit de betonspecienaar omringende grond wordtgeperst. Consequentie hiervan isdat inde regel deze palen slechtsover een beperkte lengte (natrekken van de avegaar) kunnenworden voorzien van wapening.rpalenDe boorpaal isevenals de avegaar-paai een paalttype met grondverwij-dering. De vervaardigingsmethodeisechter totaal verschillend, vooralvanwege de grotere diameter. Hetboorgat wordt instand gehoudendoor een stalen steunbuis of dooreen steunvloeistof (bentoniet-suspensie).Schema vanuitvaering met eengetrilde steunbuisMet deze paaltypen kunnen diame-ters tot circa 2 m worden vervaar-digdterwijl de diepte in principeonbegrensd is. De betonspeciewordt altijd onder 'water' (bento-nietsuspensie) gestort.wandenEenvariant op de boorpaal vormtde inde grond gevormde beton-wand of diepwand. De dikte vandeze wanden kan variëren van circa0,50 tot 2 m. De diepte kan tot wel50 m gaan. De lengte en het 'tracé'vande wand zijnin principe onbe-grensd. Inde praktijk wordt dewand opgebouwd uit secties vanongeveer 3,5 meter lengte (fig. 5).Schema vanuitvoering avegaar- ofschroefpaal metgrondverwijderingSchematische weergave vanuitvoeringgrondverdringende schroefpaol (Atlas schroef-paal)Deze wanden worden toegepastvoor bijvoorbeeld ondergrondsegebouwen zoals parkeergarages,maar ook voor de bouw van tunnelse.d,De wanden worden metspeciale apparatuur gegravenwaarbij de sleufdirect wordt gevuldmet een steunvloeistof(bentoniet-suspensie). Na het ontgraven engelijktijdigvullen met bentonietworden de wapeningskorvengeplaatst en kan met betonstortenworden begonnen.Uit deze wanden zijnde zoge-naamde waterkerende schermenontwikkeld. Bij deze waterkerendeschermen bestaat de vullingniet uitbeton maar uit een bentoniet-cementmortel waarvan de samen-stellingwordt afgestemd op deplaatselijke grondeigenschappen.Hierdoor wordt een afsluitendscherm verkregen. Een bekendetoepassing van deze schermen ishet isoleren van verontreinigdebodems onder stortplaatsen.Dit overzicht is niet gedetailleerdmaar geeft een indruk van de diver-siteit aan systemen, elk met zijneigen specifieke voor- en nadelen,zowel in uitvoeringsmogelijkhedenals in prestaties.Uitvoeringsfosen vaneendiepwandliteitscontroleHet vervaardigen van in de grondgevormde funderingspalen stelthoge eisen aan de vakkennis en dezorgvuldigheid van werken tijdensde uitvoering. Dit iswerk voorgespecialiseerde bedrijven.De controlemaatregelen tijdens deuitvoering variëren per paaltype.Zo bestaatbijvoorbeeld bijpaal-typen met steunbuis het risico vanindringingvan grondwater, dusmoet voor het inbrengen van debetonspecie worden gecontroleerdof de buis droog is. Bij boor- ofschroefpalen dientbij het vullenmet de betonpomp voortdurendenige overdruk op de specie teControle vaneenschroefpaal doorontgroving envisuele inspeaiefoto's: Fugro, Leidschendam=worden gehouden om een volledigevullingte waarborgen en afkalvenvangrondlagen te voorkomen. Ingebieden met zeer slappe bodem-lagenzal door de beperkte sterktevan grond hetbetonverbruik wathoger zijndan de theoretischeinhoud van de paal.Naast een voortdurende kwaliteits-controle tijdens het produktie-proces van depalen worden ookachteraf controles uitgevoerd. Zowordt bijvoorbeeld bijminimaalvan de palen een visuele controleuitgevoerd naar vorm, diameter enuiterlijk aan dat deel van de paal datdoor ontgraven kanworden bloot-gelegd (foto's 6-7).Verder wordt de homogeniteit ende sterkte van het verharde betonin de paal, en de continuïteitvan depaalschachtgecontroleerd. Hier-voor wordt gebruikgemaakt vanakoestische meetmethoden.BETONTECHNOLOGIEDe korte omschrijving bijdeverschillende paaltypen maaktduidelijkdat de verschillendesystemen zeer uiteenlopende eisenaan de betonspecie stellen. Daar-door zijner voor de betontechno-loog interessante aspecten aan dezebetontoepassing verbonden.rostatische drukInbijnaallegevallen wordt beton-specie toegepast bijeen wel zeerongebruikelijkgrote storthoogte.Paallengtes kunnen immersvariëren van enkele meters totenkele tientallen meters! Hierbijontstaan in de betonspecie zeerhoge hydrostatische drukken,waarbij het zogenaamde vrije wateruit de specie kanworden geperst.Wanneer de paal over een grotelengte inniet-waterdoorlatendelagen reikt of indien een blijvendestalen hulpbuis istoegepast kan ditvrije water zelfs door de specie naarboven worden geperst en aan debovenzijde uitstromen.Alsgeen permanente hulpbuis istoegepast en de betonspecie indirect contact staat met de omrin-gende grond kan alsgevolgvan dehydrostatische druk het niet-gebonden water worden 'uitge-perst' naar de omringende grond.Indien men dan achterafwapeningwil inbrengen kunnen problemenontstaan. De wapeningskorvenkunnen vastlopen inde met toene-mende diepte snel drogerwordende betonspecie.Eenonverwacht voordeel hiervan isdat met toenemende diepte doorverlagingvan de water-cement-factor de druksterkte vanhet betontoeneemt.sistentieDe produktiesystemen voor indegrond gevormde palen leveren eenuiteenlopend beeld ten aanzien vande stort- en verdichtingsmethoden.In paaltypen met steunbuis kanbetonspecie in consistentiegebied 3of 4 worden toegepast die met detrilnaald wordt verdicht.Soms wordt een aardvochtigespecie gebruikt die door inwendigheien wordt verdicht.Inschroefpalen wordt doorgaanseen specie met hoge consistentietoegepast. De specie moet immersworden verpompt en moet bijhetoptrekken van de avegaar de vrijko-mende ruimte direct helemaalopvullen. Verdichten van de specieis bijschroefpalen uiteraard nietmogelijk.-Vaakworden indeze paaltypenmortelspecies toegepast op basisvan zand, cement en hulpstoffen.De benaming 'mortelschroefpaal'zalbekend in de oren klinken.Tochlijktde keuze van mortelspecievoor deze paaltypen achterhaald;een goed samengestelde (fijn-)-grindbetonspecie heeft een goedverwerkingsgedrag, maakt in hetalgemeen hogere sterkteklassenmogelijken is bijnaaltijd voorde-ligerdan een mortelspecie vandezelfde sterkteklasse.kteklassenTot op dit moment worden voor inde grond gevormde palen vrijweluitsluitend sterkteklassen tot B35toegepast. De huidige betontech-nologische mogelijkheden makenveel hogere sterkteklassen bereik-baar, ook voor mengseltypen metfijngrind als toesiagmateriaal ofmengseltypen inconsistentle-gebied 4.i1iteitlbleedingVoor het merendeel van in degrond gevormde palen wordtbetonspecie inconsistentiegebied 3en 4 toegepast. De eisen die aan demengselstabiliteit worden gesteldzijnzeer hoog, vooral door degrote hydrostatische drukken.Mengselstabiliteit kan bijvoorbeeldworden beoordeeld door de blee-dingcapaciteit en -snelheid vanspecies te meten.Hiervoor isin Nederland geengenormeerde meetmethode voor-handen. Indepraktijk wordt devolgende eenvoudige meetme-thode wel gehanteerd.Breng een bekende hoeveelheidbetonspecie ineen metalen emmeren verdicht de specie met eenBleedinggedrag vantweemengseltypenBuisschroefpaal: schroefpaalwaarvan de avegaar een holle asheeftvan een zodanige diameter,dat daarin een wapeningskorf kanworden geplaatst.Casing: tijdelijke of permanentestalen steunbuis.ortrilnaald. Zuig vervolgens iedere 15minuten het bleedingwater op enverzamel dit in een maatcilinder.Stel voor het opzuigen de emmersteeds een beetje schuin op (doorbijv.één kant op een blokje ofmortelprisma van 40 mm hoogte teplaatsen).Bij zorgvuldige uitvoering levertdeze meetmethode goed reprodu-ceerbare meetwaarden, die bijvergelijkingvan verschillende meng-seisamenstellingen goede dienstenkunnen bewijzen (fig. 8).Om het bleeding gedrag van beton-specie zoveel mogelijkte beperkenkunnen de volgende maatregelenworden genomen:- houdt het watergehalte van despecie zo laagmogelijk,zorg voor een goed gegradeerdtoeslagmaterialenmengsel.- voeg zo nodig wat snel verhar-dend cement (bijvoorbeeld port-landcement klasse C) toe.Indien de eisen aan de mengselstabi-liteit extreem hoog zijn,doordatbijvoorbeeld bijslechte grondlagenen op grote diepte achteraf nogwapening ingebracht moet worden,kan hetgebruik van colloïdale hulp-stoffen worden overwogen.=In onzevolgende uitgave:StaalvezelbetonSoorten en eigenschappen staalvezels. Eigenschappen staalvezelbeton,technologie en verwerking.Daar maak je 't mee.ofonBETONlEK is een praktijkgerichtvoorlichtingsblad op het gebiedvan de betontechnologie enverschijnt 10keer per jaar.Redactie:tel. 073 - 40 I 225Abonnementen:tel. 073 - 40 I 23 IISSN 0166-137xAbonnementsprijzen voor 1991:Nederland, Nederlandse Antillenen Belgiëf21,25andere landen f 34,-Uitgave:Vereniging NederlandseCementindustrie (VNC),Postbus 30 II ,5203 DA 's-HertogenboschAbonnementen lopen perkalenderjaar. Aan het eind vaneen kalenderjaar wordt hetabonnement automatischverlengd, tenzij voor I decemberschriftelijk wordt opgezegd.Overname van artikelen enillustraties istoegestaan, ondervoorwaarde van bronvermelding.