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.

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.