VERBINDING TUSSEN CONTAINERBEDRIJVEN OP DE MA ASVL AK TE De Container Exchange Route (CER) in de Rot- terdamse haven verbindt de containerbedrij- ven op de Maasvlakte met elkaar (fi g. 2). Dankzij de route wordt de uitwisseling van containers e? ciënter, wat de concurrentiepo-sitie van de haven als containerhub versterkt. De CER bestaat uit een 17 km lange, doorgaand gewapende betonnen (DGB) baan met zes gelijkvloerse kruisingen en drie kunstwerken (fi g. 2). Een van de kunstwerken is kunstwerk Noord. Dit is een gekromd viaduct dat een ongelijkvloerse kruising van de CER-baan mogelijk maakt met de onderliggende infra- structuur ? een spoor verbinding naar Maas- vlakte 2, een brandweerpad, een leidingen- strook naar de Amaliahaven en een toekomstige industrieweg. Kunstwerk Noord bestaat uit twee gewapende grondconstructies, met daartussen een via- duct met zes overspanningen (foto 1, foto. 3). Het viaduct is opgebouwd uit prefab liggers die geplaatst zijn op vijf tussensteunpunten en twee landhoofden. Deze landhoofden zijn op staal gefundeerd op de gewapende grondcon- structie. De landhoofden zijn ongeveer 12 m lang en opgebouwd uit een sloof van 4 m breed, een spiestuk waar de liggers op rusten en een frontwand waar de stootvloer op aan- sluit (fi g. 4). Als eindopdracht voor de opleiding Betontechnologisch adviseur (BTA) van de Betonvereniging is een betontechnologisch adviesrapport opgesteld voor het project CER (Container Exchange Route). In het advies wordt onder meer ingegaan op de omgang met scheurvorming tijdens de verhardingsfase in de landhoofden moet worden omgegaan. Beperken scheurvorming bij CER BETONTECHNOLOGISCH ADVIES L ANDHOOFDEN IN DE CONTAINER EXCHANGE ROUTE 1 Kunstwerk Noord in aanbouw 16 VAKBL AD 1 2021 Auteur Jeroen van Oosten, Heijmans Infra B.V. Ten tijde van het opstellen van het advies dat in dit artikel wordt besproken, was Jeroen van Oosten werkzaam bij VolkerWessels Infra Competence Centre (VWICC). Betoniek VB 1-2021_2-BTA.indd 16Betoniek VB 1-2021_2-BTA.indd 16 15-03-21 12:1915-03-21 12:19 4 3D-weergave van het landhoofd op staal bij kunstwerk Noord vanaf acht erzijde WENSEN EN VOORWA ARDEN De strategie van het projectteam CER luidt: 'robuust en met bewezen techniek'. Het doel van deze strategie is enerzijds de ambitieuze ont- werp- en bouwplanning te halen en anderzijds te voldoen aan de hoge beschikbaarheidseisen van de CER tijdens de gebruiksfase. De CER moet gedurende veertig jaar minimaal 99% beschikbaar zijn voor container ver voer met zeer zware aslasten en hoge verkeersintensiteiten. Hoge robuustheid leidt tot minder onderhoud, PROJECTGEGEVENS Project Container Exchange Route Opdrachtgever Havenbedrijf Rotterdam Opdrachtnemer Combinatie CER, gevormd door Koninklijke VolkerWessels-onderne- mingen KWS en Van Hattum en Blankevoort Ontwerp VolkerWessels Infra Competence Centre (VWICC) Leverancier Betonmortel Mobile Concrete Group (MCG) Leverancier prefab beton Spanbeton Leverancier gewapende grondconstruc- ties Terre Armée 17 VAKBL AD 1 2021 Betoniek VB 1-2021_2-BTA.indd 17Betoniek VB 1-2021_2-BTA.indd 17 15-03-21 12:1915-03-21 12:19 zodat ook aan deze eis kan worden voldaan. Ook het realisatieteam had een aantal wensen. Ten eerste was koeling niet wenselijk, omdat dit een extra werkgang geeft bij de bouw van het landhoofd. Daarnaast was de stortfasering vastgelegd. De fasering hield in dat het land- hoofd in drie fases moest worden opgebouwd. Eerst de stort van de sloof, ver volgens het spiestuk en ten slotte de frontwand (fi g. 5). Daarnaast waren er een aantal randvoorwaar- den opgelegd vanuit de mobiele betoncentrale op het werk, onder meer omdat de ruimte op de centrale beperkt is: ? Op de centrale zijn twee silo's voor cement beschikbaar, waar van één wordt gebruikt voor CEM I ten behoeve van de doorgaand gewapende betonnen baan. De andere silo is beschikbaar voor een cement naar keuze. ? Er is geen silo beschikbaar voor (puzzolane) vulsto? en. ? De bulk van het beton wordt verwerkt in de 17 km lange CER-baan tussen de kunstwer- ken (DGB). Hier voor wordt als toeslagmate- riaal grind, gebroken materiaal en zand gebruikt, omdat dit economisch de beste keuze is. Gezien de beperkte ruimte op de centrale is het niet mogelijk om naast grind, gebroken materiaal en zand alternatief toe- slagmateriaal te gebruiken. SCHEURVORMING DOOR VERHINDERDE VERVORMING Op basis van voorgaande informatie is een betontechnologisch adviesrapport opgesteld. De adviezen zijn uiteindelijk ook uitgevoerd in de praktijk. Het eerste advies van het rapport bestaat uit de omgang met het grote risico op scheur vorming in het landhoofd tijdens het verhardingsproces. De afmetingen van het landhoofd zijn groot, waardoor de temperatuur tijdens het verhardingsproces door het hydra- tatieproces ? ink oploopt. De thermische krimp die daarop volgt, wordt in elke stortfase intern of extern verhinderd. Hierdoor kunnen scheu- ren ontstaan (fi g. 6). De sloof (stort één) wordt intern verhinderd als gevolg van de grote dimensies. De opgelegde ver vormingen in het spiestuk (stort twee) en de frontwand (stort drie) worden extern verhinderd door de al gestorte constructie. Er zijn, naast het sturen op het betonmensgel (zie onder 'Robuust betonmengsel'), grofweg twee methoden om met scheur vorming door verhinderde ver vorming om te gaan: de scheurwijdte beheersen of het risico op scheur vorming beheersen. De meest robuuste methode om scheurwijdte te beheersen, is het toepassen van wapening. Om het risico op scheur vorming te beheersen, moet de ver vorming in de verhardingsfase worden beheerst. Daar voor bestaan weer twee mogelijkheden: ? De temperatuurgradiënt over de doorsnede beheersen door de constructie te isoleren. ? De warmte actief uit de betonnen doorsnede wegnemen door bijvoorbeeld koelbuizen in de doorsnede te plaatsen of een koelkist toe te passen. Alle opties om scheur vorming te voorkomen of scheurwijdten te beheersen, zijn beoordeeld op vier beoordelingscriteria: de invloed op de bouwsnelheid, kostene? ciëntie, de invloed op de levensduur van de constructie en de uitvoe- ringsrisico's. Deze criteria zijn opgesteld op basis van de randvoorwaarden en wensen van het CER-projectteam. Uit de multicriteria-analyse en de randvoor- waarden uit het project worden de volgende methoden geadviseerd voor de omgang met scheur vorming tijdens de verhardingsperiode: ? Het risico op scheuren in de sloof wordt beheerst door isolatie. De grootste voordelen van isolatie zijn de relatief lage kosten en de eenvoud tijdens de realisatie. Omdat het risico op scheuren worden beheerst, heeft isolatie ook een positieve invloed op de robuustheid van het landhoofd. ? In het spiestuk wordt wapening toegepast om de scheurwijdte te beheersen. Actieve koeling scoort ook goed op de beoordelingscriteria. Maar het realisatie- R APPORT Dit artikel is gebaseerd op een betontechnologisch adviesrapport, dat Jeroen van Oosten heeft opge- steld als eindopdracht voor de opleiding Betontechnologisch adviseur (BTA) van de Betonvereniging. In het advies wordt speci? ek ingegaan op de omgang met scheurvorming tijdens de verhardingsfase, het betonmengsel en de uitvoeringsmethode. Daarbij worden de strategie, voorwaarden en wensen van het project meegenomen. Meer over de cursus BTA staat op www.betonvereniging.nl/opleidingen-agenda/betontechnologisch-adviseren/ 5 Schets van de doorsnede van het landhoofd met stortfasering 6 Interne verhindering (links) en externe verhindering (rechts) van verhardend beton [1] 18 VAKBL AD 1 2021 Betoniek VB 1-2021_2-BTA.indd 18Betoniek VB 1-2021_2-BTA.indd 18 15-03-21 12:1915-03-21 12:19 team had de voorkeur voor wapening in plaats van koeling, omdat wapening in dit geval sneller en eenvoudiger is. ? In de frontwand wordt wapening toegepast om de scheurwijdte te beheersen. Het grote voordeel van wapening in de front - wand is, naast de bouwsnelheid en de een- voudige uitvoering, de zeer lage bijkomende kosten. Naast de horizontale wapening in de frontwand die is voorzien vanuit het con- structief ontwerp, is er nauwelijks extra wapening nodig om de scheurwijdte tijdens de verharding te beheersen. ROBUUST BETONMENGSEL Naast de genoemde specifieke methoden per onderdeel, is geadviseerd een betonmengsel toe te passen met een trage warmteontwikke - ling. Hierdoor wordt de opgelegde ver vorming door thermische krimp beperkt. Er is ook aandacht uitgegaan naar de robuust - heid van het betonmengsel, passend bij de strategie van het projectteam. Daarom is er een veelgebruikt mengsel geadviseerd dat voldoet aan de sterkte- en milieuklassen van- uit het ontwerp. Het betonmengsel is ontwor - pen op basis van hoogovencement CEM III/B 42,5 N LH SR. Dit cement heeft een relatief trage warmteontwikkeling. Dit reduceert het risico op scheur vorming van de geïsoleerde sloof en de hoeveelheid wapening in het spie- stuk en de frontwand. Er is veel er varing in de infrabouw met dit type cement, waar van de kosten ook nog eens relatief laag zijn. Verder wordt geadviseerd dat de betonleve - rancier moet aantonen dat de autogene krimp van het mengsel (voor het spiestuk en de frontwand) niet hoger is dan de berekende autogene krimp conform de Eurocode. In de constructieve berekeningen is de auto- gene krimp conform de Eurocode aangehou- den. Er zijn aanwijzingen dat de autogene krimp van beton op basis van hoogovencement hoger is dan de Eurocode voorschrijft [2]. De autogene krimp in de praktijk moet worden beheerst, zodat het rekenmodel op basis van de Eurocode en de praktijk voldoende over - eenkomen. Dit advies is als eis neergelegd bij de betonleverancier. Voor de sloof is de autogene krimp niet van belang, omdat de sloof alleen intern wordt ver - hinderd. Autogene krimp is gelijkmatig over de gehele doorsnede, als verondersteld wordt dat het verschil in de hydratatiegraad over de doorsnede klein is. Daarom ontstaan geen spanningen door autogene krimp in een intern verhinderde constructie, zoals de sloof van het landhoofd. VOORWA ARDEN VOOR UIT VOERING De robuustheid van de landhoofden valt of staat uiteindelijk met de juiste uitvoering. De genoemde maatregelen geven bijkomende eisen tijdens de realisatie. De belangrijkste realisatie-eisen met betrek - king tot de thermische scheuren in de sloof zijn de isolatieduur en de monitoring van de tem- peratuur. Uit de FEM-analyse (Finite Element Method) van de temperatuurontwikkeling (fig. 7) en de thermische spanningen volgt dat de sloof twee weken moet zijn geïsoleerd. Deze isolatieperiode moet worden meegeno- men in de uitvoeringsplanning. Tijdens de uit - 7 Temperatuur verloop in sloof bij twee weken isolatie volgens eindige-elementenmodel 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 T emp era tuur [°C ] Tijd [ u re n] Te m pera tu re n S loof t u sse nste u np un t m in d sn - zomer - iso 336u dekki ng b ove n (no de 5 ) k e rn (no de 9 20) d ekki ng k is t (no de 1 7 70 ) n od e Alle opties om scheurvorming te voorkomen of scheurwijdten te beheersen, zijn beoordeeld op vier beoordelingscriteria 19 VAKBL AD 1 2021 Betoniek VB 1-2021_2-BTA.indd 19Betoniek VB 1-2021_2-BTA.indd 19 15-03-21 12:1915-03-21 12:19 voering moet de temperatuur in de sloof con- stant worden gemonitord, zodat het exacte tijdstip waarop de isolatie mag worden verwij- derd, op basis van de FEM-analyse, kan wor- den bepaald. Voorts is de wapening bepaald die nodig is om de scheur vorming in het spiestuk en de front - wand te beheersen (fig. 8). Dit wordt verwerkt op de ontwerptekeningen en heeft weinig invloed op het uitvoeringsproces. Naast het risico op scheur vorming wordt gead- viseerd de specietemperatuur lager te houden dan 30 °C om delayed ettringite formation (DEF) te voorkomen. DEF is een fenomeen dat leidt tot zwelling door ettringietvorming op het moment dat het beton is verhard en in contact komt met sulfaten en water. Die zwelling kan tot schade leiden. Het risico op DEF is groter bij hoge specietemperaturen. Als de specietem- 3 Ø16 Ø16-125 Ø16-125 3 Ø16 3 Ø16 3 Ø16 Ø32-150 wapening tbv verhinderde vervorming frontwand constructieve wapening + wapening tbv verhinderde vervorming spiestuk constructieve wapening, niet beschouwd betontechnologisch advies peratuur te hoog is, loopt de betontemperatuur in de kern tijdens het verharden op tot 70 °C. Over het algemeen wordt 70 °C gezien als de temperatuur waarop het risico op DEF groot is. Afhankelijk van de planning wordt bij een bui- tentemperatuur van 25 °C geadviseerd niet te storten of de specietemperatuur actief naar beneden te brengen. Dit laatste kan door bij- voorbeeld gekoeld toeslagmateriaal of scherf- ijs toe te passen, maar dit is een erg kostbare aanpak. Ten slotte wordt vanuit het oogpunt van onder - houd geadviseerd dat het landhoofd voldoende wordt nabehandeld. Zo krijgt de dekkingszone van het beton tijd om te verharden, zodat deze voldoende bescherming kan bieden aan de wapening. Verder wordt geadviseerd de kriti- sche opper vlakken van het landhoofd extra te beschermen tegenvorst- en dooischade door een hydrofobeermiddel toe te passen. SPIL TUSSEN DE DISCIPLINES De belangrijkste conclusie van deze samenvat - ting van het betontechnologisch advies is dat de uitvoering, het ontwerp en de betonmortelleve - ring sterk met elkaar zijn verweven. Alle drie de disciplines beïnvloeden elkaar en leggen elkaar voorwaarden op. De betontechnologisch advi- seur acteert als de spil tussen deze drie discipli- nes. Het is aan de betontechnologisch adviseur om de belangen van de verschillende partijen te onderkennen en de best passende oplossing te adviseren. Op die manier wordt het meest afge - wogen ontwerp gerealiseerd. Literatuur 1 CIRIA C660 ? Early-age thermal crack control in concrete. CIRIA, 2007. 2 Autogene Krimp ? Fase 1: Preadvies. SBRCURnet, 2016. 8 Schets van de wapening ten behoeve van verhinderde ver vorming tijdens verharding De autogene krimp moet worden beheerst, zodat het rekenmodel op basis van de Eurocode en de praktijk voldoende overeenkomen 20 VAKBL AD 1 2021 Betoniek VB 1-2021_2-BTA.indd 20Betoniek VB 1-2021_2-BTA.indd 20 15-03-21 12:1915-03-21 12:19