1mei 2003Het lijkt een wat cryptische titel: HSL-Zuid.Toch weet iedere betontech-noloog in Nederland waar deze aflevering over gaat: de `Hoge SnelheidsLijn Zuid'. Dit is qua omvang het grootste bouwwerk dat de laatstejaren in Nederland wordt gebouwd. De lengte van het tracé is ongeveer100 km en omvat bijna 180 kunstwerken, waaronder 4 tunnels, een aqua-duct en een brug met een overspanning van circa 1200 meter. Het is nietalleen een groot werk, ook betontechnologisch gezien is het heel interes-sant. De optelsom van eisen aan de betoneigenschappen vanuit ontwerpen uitvoering levert voor bijna ieder constructieonderdeel een verschil-lend en gedetailleerd pakket prestatie-eisen op. Met recht kunnen weHSL-Zuid een schoolvoorbeeld van maatwerk in beton noemen. Het gaatdaarbij niet alleen om eisen aan verwerkingseigenschappen van beton-specie en mechanische eisen aan het verharde beton, maar ook om aan-vullende eisen aan warmteontwikkeling en duurzaamheidseigenschap-pen. Dat is smullen voor de betontechnologen!HSL-ZuidU i t v o e r i n gKwaliteit25I2De HSL-Zuid is een immens project waarvoorongeveer anderhalf jaar geleden het eerste beton isgestort. Over het gehele tracé zijn de bouwactivitei-ten nu goed zichtbaar. Het tracé loopt vanAmsterdam/Schiphol onder het `Groene Hart' viaRotterdam en Breda naar het plaatsje Hazeldonk bijde Belgische grens (fig. 1). Vandaar gaat het verdervia Antwerpen, Brussel en Parijs naar Barcelona.Gelukkig hoeven we ons in Nederland geen zorgente maken over het traject ná de Belgische grens.Voorlopig hebben wij onze handen vol aan `ons'gedeelte.De volledige ingebruikname is gepland in 2007.Voor het zover is, zal maar liefst 2 000 000 m3beton zijn verwerkt in een variëteit aan kunstwer-ken. Dit grote aantal kunstwerken is mede hetgevolg van één van de randvoorwaarden: in het tra-ject mochten géén gelijkvloerse kruisingen voorko-men. Slechts 25% van het tracé ligt op maaiveld-hoogte. De rest ligt erboven óf eronder en bestaatuit bijna 180 kunstwerken. Twee daarvan hebbenbijzondere afmetingen: een geboorde tunnel meteen diameter van maar liefst 14,80 meter en eenlengte van 7 kilometer onder het `Groene Hart' eneen 1200 meter lange brug over het Hollands Diep.Voor alle kunstwerken geldt dat de vormgevingsteeds bijzondere aandacht heeft gekregen. Goedbeschouwd is de HSL-Zuid één groot kunstwerk. Indeze aflevering kijken we alleen naar de zogenoem-de `onderbouw' van de HSL. De bovenbouw omvatrailbouw, beveiliging, energievoorziening engeluidsschermen.Organisatie projectDe uitvoering van het totale project wordt gecoördi-neerd door de Projectorganisatie HSL-Zuid. In dezeorganisatie participeren Prorail (voorheen RailinfraBeheer), DHV Milieu en Infrastructuur en HollandRailconsult. De projectorganisatie staat onder ver-antwoordelijkheid van de ministeries van Verkeeren Waterstaat en VROM (Volkshuisvesting,Ruimtelijke Ordening en Milieu). Verder is hetministerie van Financiën direct betrokken bij decontractuitwerking. De directie HSL-Zuid is geves-tigd in Zoetermeer.Voor de uitvoering van het project is deProjectorganisatie HSL-Zuid, naast de directie,onderverdeeld in:· Regionale Projectbureaus;· Projectbureau Railsysteem;· Projectbureau Infra Provider ContractManagement (IPCM);· Projectbureau Vervoer.Vier Regionale Projectbureaus begeleiden de uitvoe-ring van de betonnen onderbouw:· Noordelijk Holland verzorgt het deel tussenHoofddorp en Hazerswoude-Dorp. In dit deel zitde boortunnel onder het `Groene Hart', de per-gola constructie over Rijksweg A-4 en het aqua-duct onder de Ringvaart Haarlemmermeer;· Zuid Holland Midden verzorgt het tracédeel tus-sen Hazerswoude-Dorp en Rotterdam CS. Hierinzit de doorsnijding van het kassengebied in dezogenoemde B-driehoek (Bergschenhoek,Bleiswijk en Berkel en Rodenrijs), de noordrand-tunnel in Rotterdam en de `aanlanding' van deHSL op Rotterdam CS;· Zuid Holland Zuid verzorgt de bouw van de tun-nels onder de Dortse Kil en de Oude Maas, debrug over het Hollands Diep en het tracédeelBarendrecht Moerdijk;· HSL - A16 verzorgt het tracédeel in NoordBrabant. Dit omvat naast de aanleg van deHogesnelheidslijn ook de verlegging en verbre-ding van de A16 en de reconstructie van ver-schillende verkeersknooppunten.Het Projectbureau Railsystemen verzorgt de aan-sluitingen van de HSL-lijn op bestaand spoor, waar-bij aftakkingen worden gemaakt nabij Hoofddorp,Bergschenhoek, in Rotterdam en in Brabant bijBreda.Het projectbureau IPCM coördineert de bovenbouwop de nieuwe HSL-lijn en omvat railbouw, bevei-liging, energie en geluidsschermen.mei 20032B e t o n i e k1 Het HSL-tracéHet doel van Projectbureau Vervoer is de opleveringvan een werkend vervoerssysteem.Voor uitvoering van de hiervoor genoemde tracéon-derdelen zijn zes consortia bouwondernemingenopgericht, waar steeds verschillende aannemers inparticiperen:· Bouwcombinatie HSL Hollandse Meren;· Bouwcombinatie Bouygues / Koop;· HSL Combinatie HSL Zuid Holland Midden;· Bouwcombinatie HSL Drechtse Steden;· HSL Combinatie Brabant Noord;· HSL Combinatie Brabant Zuid.Organisatie van de betonmor-telproducentenEr lijkt geen eind te komen aan het opsommen vanalle organisatievormen. Het spreekt voor zich dateen werk van deze omvang de nodige inspanningvergt. Zelfs aan de kant van de betonmortelprodu-centen was dat niet te vermijden.De omvang van het gebied dat dit `bouwwerk'bestrijkt én de enorme hoeveelheid benodigdebetonmortel (ongeveer 2 miljoen m3 in een ruw-bouwperiode van circa 2,5 jaar) betekent dat eengroot aantal verschillende betonmortelproducen-ten bij de productie en levering is betrokken. Om alhet werk in goede banen te leiden is een `overkoe-pelende' organisatie opgericht: de `StichtingKenniscentrum HSL-Zuid'. Deze Stichting verzorgtde coördinatie van productie, transport en beton-technologie. Voor een aantal betontechnologischeaspecten bleek de inzet van deze Stichting vangroot belang. Zo zijn bijvoorbeeld afsprakengemaakt over een uniforme opzet van leverings-overeenkomsten. Heel belangrijk om iedereen`dezelfde betontaal' te laten spreken om verwarringte voorkomen. Ook zijn afspraken gemaakt over eenuniforme wijze van rapporteren van alle overeenge-komen metingen. Binnen het kenniscentrum is eenoverkoepelend groepje betontechnologen (HSL-Technologie) actief. Deze groep kijkt vooral in deopstartfase over de verschillende schouders mee. De(betontechnologische) `lering' die dat oplevert, kanworden gebruikt om soortgelijke problemen inandere clusters te voorkomen.Maatwerk in de HSLHSL-Zuid is een `Design & Construct' project. Ditbetekent dat de opdrachtgever in de eerste plaats degebruikseisen van de constructie heeft vastgelegdin een programma van eisen. Op enkele punten zijndaarbij eisen en randvoorwaarden vastgelegd overde wijze waarop de constructie moet worden gere-aliseerd. De feitelijke uitwerking van zowel het ont-werp als de uitvoering ligt bij de aannemingscombi-naties.Het totale project is opgebouwd uit honderden minof meer op zich staande constructies. De eisen van-uit het ontwerp en de wijze van uitvoering van elkvan deze onderdelen leveren gecombineerd de pres-tatie-eisen voor het beton op.Met recht kan hier worden gesproken van maat-werk in beton. Per onderdeel betreft het eisenpak-ket een aantal prestatie-eisen zoals de sterkteklasse,de sterkteontwikkeling en, in een aantal gevallen,de warmteontwikkeling en duurzaamheids eigen-schappen.Daarnaast zijn aanvullende afspraken gesteld tenaanzien van de betonsamenstelling, zoals bijvoor-beeld minimaal en maximaal cementgehalte;het minimum slakgehalte in cement, eisen aanhulpstoffen, enz. Tenslotte zijn, gekoppeld aan deuitvoeringsmethode, nog de eisen gesteld aan deverwerkbaarheid van de betonspecie. Binnen deomvang van deze Betoniek lukt het natuurlijk nietom alle betontechnologische aspecten binnen deHSL in detail te behandelen. Hier kunnen we eenstevig boek mee vullen! Wél lichten we een aantalzaken in kort bestek toe.SterkteontwikkelingHet bouwen van een omvangrijk werk als de HSL-Zuid duurt enige jaren. Dit betekent dat de beton-constructies pas vele maanden en meestal jaren nahet vervaardigen voor het eerst vol worden belast.Door nu het tijdstip waarop de vereiste sterktewordt bereikt niet na 28 dagen maar bijvoorbeeldna 91 dagen te kiezen kan een in veel opzichtenoptimaler betonsamenstelling worden toegepast.Immers door de sterkteontwikkeling geleidelijkermei 2003B e t o n i e k3te laten verlopen zal de temperatuurontwikkelinggeleidelijker zijn en wordt het scheurrisicobeperkt.Om die reden worden voor veel constructies eisengesteld aan de druksterkte na 90/91 dagen. Omdatdat niet past in de Voorschriften Beton wordt in depraktijk na 28 dagen een B 25 gevraagd, met aan-vullende prestatie-eis dat een karakteristieke sterk-te na 91 dagen van bijvoorbeeld 35 N/mm2 wordtbereikt.Verder is de vroege sterkteontwikkeling voor veelonderdelen gedetailleerd beschreven. Natuurlijk isdit in veel gevallen van belang. De uitvoering vanonderdelen van HSL-Zuid staat immers onder forsetijdsdruk. Dit dwingt aannemers strak te plannenwaarbij een hoge vroege sterkte helpt het bouw-tempo te versnellen. In die gevallen wordt demethode van de gewogen rijpheid gebruikt enlevert de betoncentrale een ijkgrafiek voor debetreffende betonkwaliteit (zie B e t o n i e k 11/19`Rijpheid in ontwikkeling').WarmteontwikkelingVele betonconstructies voor de hoge snelheidslijnhebben forse afmetingen. Om temperatuurspan-ningen in het verhardend beton te verminderen enhet scheurrisico te beperken moeten temperatuur-verschillen in het verhardend beton wordenbeperkt. Daarom zijn voor die constructies eisengesteld aan de maximale hoeveelheid vrijkomendewarmte.Afhankelijk van de toe te passen sterkteklasse ende eisen vanuit de constructie zijn grenswaardenovereengekomen die variëren van circa 80 000kJ/m3 tot 130 000 kJ/m3.Een praktisch probleem vormt het controleren vandeze waarden. Immers, het rechtstreeks meten vanwarmteontwikkeling aan beton is praktisch nietmogelijk. Daarom zijn in een later stadium eisengeformuleerd, die gekoppeld zijn aan de adiabati-sche temperatuurontwikkeling. Die beproeving isvastgelegd in CUR-Aanbeveling 67. Desgewenst kun-nen we de gemeten adiabatische temperatuuront-wikkeling na 7 dagen omrekenen naar een warmte-ontwikkeling in kJ/m3. Voor het omrekenen heb-ben we de warmtecapaciteit van het beton nodig.Dit is een eigenschap die moeilijk te meten is. Opbasis van betonsamenstelling, volumieke massa enenkele tabelwaarden kunnen we berekenen dat dewarmtecapaciteit van beton varieert van circa 2100tot 2500 kJ per m3. Indien de adiabatische tempera-tuurontwikkeling bijvoorbeeld een temperatuur-stijging van 35,8°C oplevert en we uitgaan van eenwarmtecapaciteit van 2250 kJ per m3, bedraagt dewarmteontwikkeling 35,8 x 2250 = 80 550 kJ/m3.VerwerkbaarheidOver de verwerkbaarheid van beton is veel geschre-ven, óók in B e t o n i e k .Voor de betonconstructies in HSL-Zuid wordt peronderdeel steeds de best passende oplossing geko-zen. Gezien de omvang van sommige storten is eenaantal keer met vertragende hulpstoffen gewerkt.Meest in het oog springend waren enkele toepas-singen van zelfverdichtend beton.Bijvoorbeeld het storten van de kolommen voorhet knooppunt Zonzeel. De kolombekisting konhier eenvoudig in één keer met zelfverdichtendebetonspecie worden gevuld.Nog spectaculairder was de toepassing van zelfver-dichtend beton in de waterdichte schotten van detunnelelementen, die in het Bouwdok Barendrechtzijn gemaakt.mei 20034B e t o n i e kHSL-Zuid: Kentallen· Lengte tracé : ca. 100 km· Stations : Amsterdam-Schiphol; Rotterdam;Breda· Kosten : ? 5,3 miljard (prijspeil 2000)· Beton : ca. 2.000.000 m3· Uitvoering : op palen gefundeerde betonplaat· Div : 25% op maaiveldhoogte; de overige 75%bestaat uit 79 kunstwerken, waaronder4 viaducten; 4 tunnels; een aquaduct.· Opvallende : een 7 km lange geboorde tunnel (onder`Groene Hart') 4 kunstwerken en eenbrug (over het Hollands Diep: lengte:1200 m !)· In gebruikstelling : 2007 !!· website : www.HSLzuid.nlZVB in Bouwdok BarendrechtBeknopt wat achtergrondinformatie. In het bouw-dok Barendrecht worden de tunnelelementen voortwee afzinktunnels gemaakt: te weten de tunnelonder de `Oude Maas' en de tunnel onder de`Dortse Kil'. Voor deze tunnels worden totaal veer-tien tunnelelementen gemaakt, elk circa 150 meterlang, 18 meter breed en 10 meter hoog.Naar verwachting zullen de tunnelelementenvanaf augustus 2003 op hun plaats wordengebracht en afgezonken. De tunnelelementen wor-den drijvend naar hun uiteindelijke bestemminggesleept. Tijdens dat transport steken enkele tien-tallen centimeters van de tunnel boven water uit.Om dat mogelijk te maken moeten alle elementenworden voorzien van waterdichte betonnen schot-ten. Omdat de schotten slechts een tijdelijke func-tie hebben, worden ze relatief dun uitgevoerd: eenwanddikte van circa 250 mm, met daarachter eenstaalconstructie als steunframe. Bij vorige afzink-tunnels bleek het maken van deze waterdichteschotten uitvoeringstechnisch erg lastig. Omdat dewand `in' de tunnel gemaakt moest worden was debovenzijde dicht. Het vullen en verdichten van dewand moest gebeuren via een groot aantal luikjesin de wand. Op deze wijze was het maken van eenwand van 10 meter hoog en 18 meter breed abso-luut niet eenvoudig (foto's 2, 3 en 4). De wandenmoesten immers voldoen aan hoge eisen ten aan-mei 2003B e t o n i e k52 Aanzicht tunnelelement zonder de afdichtingsschotten3 Het storten van de dunne betonwand `in' de tunnelzien van homogeniteit en dichtheid.Zelfverdichtend beton bood een ideale oplossing.De uitdrukking `Je hebt er geen omkijken naar'kon dit keer wel erg letterlijk worden opgevat. Aande bovenzijde van de wand was een eenvoudigtrechtertje aangebracht. Via dat trechtertje werdde zelfverdichtende betonspecie via een mixer-pomp, of rechtstreeks uit de truckmixer, in dewand gebracht. Geen verdichting, géén grindnes-ten, géén nazorg en een perfect resultaat!Rekenen met levensduurEen heel bijzonder betontechnologisch aspect bijde HSL-Zuid is de eis van een levensduur van ten-minste 100 jaar. Om dat vooraf aan te tonen kanhet `Duracrete-model' worden gebruikt. Het isonmogelijk om in het kader van deze B e t o n i e kuitgebreid in te gaan op alle ins en outs van ditmodel. Zie daarvoor de enige tijd geleden versche-nen B e t o n i e k 11/23 `Het eeuwig leven'.Voor de betontechnoloog is het van belang dat bijrekenmodellen, waarmee de levensduur van beton-constructies wordt voorspeld, de duurzaamheidseigenschappen van beton gebruikt worden alsinvoerparameter. Dit betekent dat bij de HSL-Zuidgrenswaarden voor een aantal duurzaamheids-eigenschappen van het toe te passen beton zijnvastgelegd. Deze eigenschappen verschillen perconstructieonderdeel.We hoeven onze lezers niet te vertellen dat hetrekenen met levensduurmodellen én het bepalenvan de daarvoor benodigde duurzaamheidseigen-schappen van beton een nieuwe technologie is dienog niet helemaal is ontwikkeld. Het eenduidigbepalen van de duurzaamheidseigenschappenblijkt moeilijk. Dit kan bijvoorbeeld bepaald wor-den middels de chloridediffusiecoëfficiënt, waarmei 20036B e t o n i e k4 Keuring van het uiteindelijke resultaat`Duracrete' model voor heeft gestaan. Deze bepa-ling kan worden uitgevoerd via een aan het modelgekoppelde methode. De meting uit deze methode{de zogenoemde RCM-methode (Rapid ChlorideMigration)} wordt de DRCM genoemd.Het niveau van de gevonden waarden wordt sterkbepaald door de cementsoort. Vooral hoogovence-ment `scoort' aanmerkelijk beter dan `normaal'portlandcement. Dat past goed op onze ervaringenuit de praktijk én ervaringen met andere meetme-thoden.Ook de verhardingsduur speelt een grote rol: dechloridediffusie vermindert aanzienlijk bij toene-mende ouderdom.Het is niet altijd eenvoudig om uit de eigenschap-pen, gemeten na 28 dagen verharding, het duur-zaamheidsgedrag van het beton voor de rest van delevensduur te voorspellen. Een simpel rekensomme-tje leert dat een betonconstructie die (tenminste!)100 jaar jaar moet meegaan na 28 dagen nog langgeen 0,1% van zijn levensduur heeft doorlopen!Daarom wordt vaak na 91 dagen gemeten. Hoeweldan ongeveer 0,25% van de totale minimale levens-duur is bereikt, is de dichtheid aanzienlijk verbe-terd!Het bestuderen van sommige meetresultaten uit deRCM-proef roept een aantal vragen op (fig. 5 en 6).Bij het toepassen van hoogovencement blijkt dewatercementfactor nauwelijks een relatie te heb-ben met de DRCM-waarde! Een watercementfactorvan circa 0,35 levert bij de RCM-methode ongeveerdezelfde meetwaarde op als een wcf van 0,75! Naardat fenomeen loopt nog nader onderzoek. Hieruitblijkt dat de in Nederland gebruikte cementsoortenen betonsamenstellingen zich anders gedragen dande voor het buitenland gangbare mengsels met uit-sluitend portlandcement.Op dit moment worden binnen én buiten de HSLaanvullende metingen uitgevoerd. We moeten erva-ring opbouwen met een brede range betonkwalitei-ten, metingen bij verschillende levensduur én goedkijken naar de invloed van de verhardingsomstan-digheden.Het is duidelijk dat het beoordelen van duurzaam-heidseigenschappen van beton naast de bestaandebeoordeling van mechanische eigenschappen in dekomende jaren een belangrijke plaats in de beton-technologie zal verwerven. In dat opzicht is de HSL-Zuid zeker een baanbrekend werk dat veel kennisvoor de toekomst zal opleveren.Omdat het nu gebruikte chloridediffusie-model, opbasis van Duracrete, nog niet op alle punten hele-maal `af' is, wordt de duurzaamheid en levensduurvan HSL-Zuid ook langs een aantal andere wegengewaarborgd. Zo worden bijvoorbeeld de eisen van-uit onze huidige Voorschriften Beton als een soortminimum vangnet gerespecteerd. Verder wordennaast de aanvullende eisen die het model aangeeftten aanzien van ontwerp en uitvoering (nabehande-ling!) nog een aantal andere eigenschappen gewaar-borgd. Denk aan aantastingsmechanismen zoalsbijvoorbeeld: vorstdooizoutaantasting en ASR.mei 2003B e t o n i e k75 Invloed slakpercentage op de DRCM waardeinvloed slakpercentage (wcf 0.45)0,05,010,015,020,00 100 200 300 400tijdsduur (dagen)RCM(10-12m2/s)CEM II/B-VCEM III/Binvloed slakpercentage (wcf 0.45)0,05,010,015,020,00 100 200 300 400CEM I 32,5CEM I 52,5CEM III/BVCEM II/B-VCEM I 32,5CEM II/B - VCEM III/B- VCEM I 32,5CEM I 52,56 Invloed wcf op de DRCM waardeinvloed wcf (slak 76%)0,05,010,015,020,00 100 200 300 400tijdsduur (dagen)RCM(10-12m2/s)0,350,450,470,480,55mei 20038B e t o n i e kColofonB e t o n i e k is een praktijkgericht voorlichtingsblad op hetgebied van de betontechnologie en verschijnt 10 keer per jaar.In de redactie zijn vertegenwoordigd:ENCI, MEBIN, CUR, HBG Civiel en de BouwdienstRijkswaterstaat.Uitgave: ENCI MediaPostbus 3532, 5203 DM `s-HertogenboschRedactie: 073 - 640 12 23E-mail: encimedia@enci.nlWebsite: www.enci.nlAbonnementen/adreswijzigingen:Abonnementen en adreswijzigingen voor B e t o n i e kworden verzorgd door:Betapress Abonnementen ServicesPostbus 97, 5126 ZH Gilzetel: 0161 - 45 95 86fax: 0161 - 45 29 13email: betoniek@Betapress.Audax.nlAbonnementsprijzen 2003:Nederland ? 18,00België ? 19,00Overige landen ? 25,50Aanmeldingen/opzeggingen:Abonnementen kunnen op ieder gewenst moment ingaan enworden automatisch voor een jaar verlengd, tenzij één maandvoor vervaldatum schriftelijk wordt opgezegd.Overname van artikelen en illustraties is toegestaan, ondervoorwaarde van bronvermelding.ISSN 0166-137xHSL-Zuid blijkt in meerdere opzichten een baanbre-kend werk. Zijn omvang heeft ons naar organisatie-vormen gedwongen die we tot nu niet kenden. Doorde gerichte mix van prestatie-eisen per onderdeelen de nieuwe ervaringen met het ontwerpen vanbetonconstructies op levensduur krijgt het niveauvan betontechnologie opnieuw een stevig duwtjevoorwaarts!Wordt ongetwijfeld vervolgd.In onze volgende uitgaveHoud afstand!De combinatie van eigenschappen van beton enwapeningsstaal zorgt ervoor dat betonconstructiesvoldoende draagkracht bezitten. Het beton neemtde drukkrachten op, terwijl het staal de op de con-structie werkende trekkrachten voor zijn rekeningneemt. Wanneer het staal niet afdoende tegenvocht en zuurstof wordt beschermd, kan het staalroesten en verliest het uiteindelijk zijn functie.Eén van de pijlers onder de goede samenwerkingtussen beton en staal is de functie van het betonom staal tegen roesten te beschermen. Dit deelvan de constructie noemen we dekking. Naast debeschermende rol van het beton ten aanzien vanhet roesten van de wapening, heeft de betondek-king verder tot doel om de krachten in het wape-ningsstaal goed naar het omliggende beton overte dragen én om het staal te beschermen bij brand.In de komende B e t o n i e k aflevering staat dedekking centraal.
Reacties