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.
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 aut eurs 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.
BV-4_Verhardingsbeheersing.indd 4BV-4_Verhardingsbeheersing.indd 4 22-11-2024 13:2022-11-2024 13:20
1 Bouwput Toerit Fehmarnbelt
tunnel Puttgarden (DU), juli 2024
(foto: Femern A/S)
5 VAKBL AD 4 2024
BV-4_Verhardingsbeheersing.indd 5BV-4_Verhardingsbeheersing.indd 5 22-11-2024 13:2022-11-2024 13:20
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
'E
modulus en aut
ogene 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 aut
ogene 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
)
w
aterkerende 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 voor
tgaande reactie van cement met
water;
?
een aanv
ullende reactie van aanwezig
calciumhydroxide met water en CO
2; en
?
een blokk
ade van de scheur door kleine
deeltjes.
Om self
he
aling mogelijk te maken, is een
beperkte scheurwijdte een voorwaarde. Er zijn
diverse modellen die hier voor richtlijnen
geven, waaronder in de Eurocode 2, NEN
EN
1992
3 (C
onstructies 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
self
he
aling kan optreden. Er staat 'kan optre
den', omdat beperking van de scheurwijdte
geen garantie is op self
he
aling. Hierbij zijn
andere factoren ook van belang [1]. Verder is
het goed om te beseffen dat voorafgaand aan
de self
he
aling 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 be
ton
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
BV-4_Verhardingsbeheersing.indd 6BV-4_Verhardingsbeheersing.indd 6 22-11-2024 13:2022-11-2024 13:20
optreden. Pas na verloop van tijd zal het sluiten
van de scheuren door self
he
aling zover
zijn gevorderd dat de lekkage afneemt, de
scheuren niet meer aftekenen en de vochtige
plekken verdwijnen.
In het geval dat self
he
aling 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 w
ater voerende scheuren met
een kleine scheurwijdte goed worden
geïnjecteerd?
?
Wa
t is de levensduur van de reparatie?
?
Zi
jn 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
healin
g 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
Voor
komen: het reguleren van de tempera
turen in de constructie om daarmee (door
gaande) scheur vorming te voorkomen.
2
Beheer
sen: voldoende wapening opnemen
om de scheurwijdte van doorgaande scheu
ren te beheersen.
De keuze voor voorkomen of beheersen
beïnvloedt de waterdichtheid van (grond )
w aterkerende 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
Put tgarden (DU), juli 2024 (foto:
Femern A/S)
3 Brug onderliggende
w egennet,
Puttgarden (DU),
september 2024
(foto: Femern A/S)
7 VAKBL AD 4 2024
BV-4_Verhardingsbeheersing.indd 7BV-4_Verhardingsbeheersing.indd 7 22-11-2024 13:2022-11-2024 13:20
vaak achterwege gelaten en wordt er van
uitgegaan dat het watertransport wordt gemi
nimaliseerd, enkel en alleen door het optreden
van self
he
aling 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 NEN
EN 1992 3.
In artikel 111 wordt een indeling gemaakt in vier
waterdichtheidsklassen, van klasse 0 (minst
strenge eis) tot klasse 3 (meest strenge eis):
?
Wa
terdichtheidsklasse 0: lekkage is tot op
zekere hoogte acceptabel of lekkage is
irrelevant.
?
Wa
terdichtheidsklasse 1: lekkage mag
beperkt aanwezig zijn, vochtaftekening of
vochtplekken zijn acceptabel.
?
Wa
terdichtheidsklasse 2: lekkage moet
minimaal zijn, vochtplekken zijn niet
toegestaan.
?
Wa
terdichtheidsklasse 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 IN G Teil 3
Massivbau
4 Overzicht eerste afzinkelementen
Rødb yhavn (DK), juni 2024
(foto: Femern A/S)
8 VAKBL AD 4 2024
BV-4_Verhardingsbeheersing.indd 8BV-4_Verhardingsbeheersing.indd 8 22-11-2024 13:2022-11-2024 13:20
self he aling 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 t
unnel wordt er voor gekozen om
scheur vorming te voorkomen. De achterlig
gende redenatie is dat voor relatief lage kos
ten een niet
ge
scheurde 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 k
unstwerken 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
he
aling wordt vergroot. In de Duitse
toerit wordt echter conform ZT V
IN
G 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
aan pak
, 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
v an se
lf
he
aling. Om deze redenen kun je je
afvragen of de huidige Nederlandse aanpak bij
6 Overzicht productiefaciliteit afzinkelementen
Rødb yhavn (DK), maart 2024 (foto: Femern A/S)
9 VAKBL AD 4 2024
BV-4_Verhardingsbeheersing.indd 9BV-4_Verhardingsbeheersing.indd 9 22-11-2024 13:2022-11-2024 13:20
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 self
he
aling, 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
plannin g
).
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 self
he
aling 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 niet
wa
terkerende 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
k
i
jken en zie je de verschillen en overeenkom
sten in de aanpak van scheur vorming tijdens de v
er
harding 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
v an sc
heurwijdten 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.
?
Conf
orm 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 dik
wandige 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 w
ordt gesteld dat er geen significante belastings- of temperatuurwisselingen mogen
optreden. Kan dit in de praktijk wel worden geborgd?
?
In de norm w
ordt 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 selfhealing uitgesloten
selfhealing zeer waarschijnlijk LohmeyerMeichsner
hd
Eurocode 1992-3
7
Eis voor het beperken van lekkage conform de Eurocode 2, NEN EN 1992 3
10 VAKBL AD 4 2024
BV-4_Verhardingsbeheersing.indd 10BV-4_Verhardingsbeheersing.indd 10 22-11-2024 13:2022-11-2024 13:20
zonder permanente waterdruk en om er bij
constructies met permanente waterdruk voor te
k ie
zen om scheur vorming te voorkomen. Bij de
keuze voor beheersen van scheurwijdten
kunnen maatregelen, zoals wapenen met water
afdichtende scheurinleiders, zorgen voor de
g e
wenste waterdichtheid. Deze aanpak geeft de
beste startpositie voor een lange levensduur.
Literatuur1 Edvardsen, C., On the autogenous healing of cracks in
w aterproof concrete structures ? experiences in the
field and conclusions drawn. GeoResources Journal,
2022.
2
Lohme
yer, 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 -
onder delen, 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
w at
erdichtheid 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-
men gsel 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 uitv
oering 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),
sept ember 2024 (foto: Femern A/S)
11 VAKBL AD 4 2024
BV-4_Verhardingsbeheersing.indd 11BV-4_Verhardingsbeheersing.indd 11 22-11-2024 13:2022-11-2024 13:20
Om de verschillen in aanpak te kunnen duiden, volgt eerst een korte introductie op het fenomeen verhardingsbeheersing. Beton verhardt doordat cement, of beter gezegd het bindmiddel, reageert met water. De reactie van bindmiddel en water is een chemische reactie, waarbij warmte vrijkomt. Deze warmte leidt tot een temperatuurstijging van het nog jonge beton. Als de reactie begint af te remmen, zal geleidelijk de warmte aan de omgeving worden afgegeven 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 onderdeel (zie kader ‘Externe en interne verhindering’). Dit leidt tot spanningen in het onderdeel met 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 ‘E-modulus 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 spanningen. 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 vervolgens, tijdens de krimp, tot een opbouw van trekspanningen. Met name deze trekspanningen kunnen zo groot worden dat de treksterkte van het beton wordt overschreden, waardoor scheurvorming optreedt.
Reacties