Kolommen Depot Boijmans Van Beuningen uitgevoerd in zelfverdichtend hogesterktebeton Over het Depot Boijmans Van Beuningen is al veel geschreven, met name over de schaalvormige buitengevel (zie kader 'Meer over Depot Boijmans Van Beuningen'). Een onderdeel dat min- der is belicht, maar zeker zo uitdagend is, zijn de kolommen. Deze zijn uitgevoerd in zelfverdichtend (ZVB) hogesterktebe- ton, met een verre van eenvoudige uitvoering. Dit mede door de grote hoeveelheid wapening en een stalen profiel in de kolommen. Bovendien golden er strenge esthetische eisen. H et Depot Boijmans Van Beuningen ligt naast het gelijknamige museum, in het Museumpark in Rotter- dam. Het wordt het eerste openbaar toegankelijke depot ter wereld en her- bergt een complete collectie kunstob- jecten. Het is een komvormig gebouw van 40 m hoog met een diameter die van 40 m onderin toeneemt tot 60 m bovenin. Het gebouw is geheel bekleed met spiegelende panelen en bovenop voorzien van een daklandschap. De draagconstructie bestaat uit een beton- nen schil, die meeloopt met de gekromde gevel, en betonnen kolom- men. De kolommen dragen de vijf vloe- ren en het dak, die zijn uitgevoerd als zwaargewapende breedplaatvloeren. Kolommen De kolommen hebben een ronde of vierkante doorsnede. Om de grote krachten op de kolommen te kunnen weerstaan, zijn ze uitgevoerd in sterkte- klasse C80/95. In de kolommen is een vierkante stalen koker als kern opgeno-men, met daaromheen de wapening (foto 1). Deze koker is aan de boven- zijde voorzien van een flens met een opening van 100 mm doorsnede in het hart. Hier moet het beton door worden gestort. Door sparingen van 80 mm doorsnede in de koker op verschillende hoogten en verdeeld over de omtrek moet het beton de gehele hoogte van de koker en de kolombekisting vullen en de wapening omhullen zonder te ontmengen of te blokkeren. Omdat de meeste kolommen in het Storten zelfverdichtend beton een precisiewerk Meer over Depot Boijmans Van Beuningen Over de bekisting van het depot is eerder in Betoniek Vakblad 2018/3 een artikel verschenen 'De cirkel is rond'. Meer over de constructieve aspecten staat in de artikelenserie over het pro- ject in Cement 2019/4. Algemene aandachtspunten voor het mengselontwerp en uitvoering van zelfverdichtend beton zijn beschreven in Betoniek Standaard 16/20. 4 VAKBLAD I 2 2019 auteur Martin Verweij MSc Cementbouw 2.Boijmans.indd 4 01-07-19 11:08 zicht blijven, zijn er ook hoge eisen aan het betonoppervlak gesteld. Met zelf- verdichtend beton is dit doorgaans geen probleem, maar zaken als de toe- stand van de bekisting, de bekis- tingsolie en de grijstint worden wel belangrijk. Over die grijstint is uitge- breid overlegd met de architect. Mengselontwerp Er is betontechnologisch gezien heel wat uit de kast gehaald om de optimale verwerkbaarheid en de vereiste hoge sterkte te realiseren. Steeds met in het achterhoofd de vraag hoe het in de praktijk wordt geproduceerd en ver- werkt. Om het optimale mengsel te vin- den, zijn in het laboratorium talloze proeven gedaan. Alleen al om met de architect consensus over de juiste tint grijs te krijgen, zijn circa vijftig proefte- gels gemaakt. Hierbij kwamen alleen mengsels in aanmerking die de vereiste hoge sterkte en zelfverdichtende eigen- schappen hadden. In deze fase dachten ook de betonspecialisten van BAM intensief mee. Vanwege de kleine openingen waar het beton door moest stromen bij het vul- len van de kolommen, was een maxi- male korrel van 8 mm vereist. De eis voor de druksterkte bleek met gewoon PROJECTGEGEVENS project Depot Boijmans Van Beuningen opdrachtgever Gemeente Rotterdam gebruiker Museum Boijmans Van Beuningen aannemer BAM Bouw en Techniek bekisting BAM Materieel leverancier betonmortel Cementbouw leverancier betonpompen Faber Betonpompen architect MVRDV constructeur IMd Raadgevende Ingenieurs leverancier prefab gevels MBS Elementen leverancier prefab vloeren Gelissen bouwperiode ruwbouw april 2017 ? september 2019 1 Betonkolommen met stalen koker als kern, foto: Rob Glastra Foto- grafie via BAM 5 VAKBLAD I 2 2019 2.Boijmans.indd 5 01-07-19 11:09 toeslagmateriaal (grind) haalbaar. Met bijna 600 kg/m 3 CEM I 52,5 R en circa 100 kg poederkoolvliegas (wcf van 0,32 en wbf van 0,27) werd de juiste druk- sterkte gehaald. Een beperkte hoeveel- heid vliegas was voldoende om het gehalte poeder op het juiste niveau te krijgen. Het was niet nodig silica fume toe te voegen om de druksterkte te halen. Silica fume is weliswaar effectief om de sterkte en de verwerkbaarheid te verbeteren, maar is lastig te doseren bij de productie. Silica fume wordt name- lijk vaak (handmatig) als slurry gedo- seerd om het goed door het mengsel te verdelen, en deze slurry heeft sterk de neiging uit te zakken. Reden om zonder silica fume te werken als dat mogelijk is. De warmteontwikkeling was geen belangrijk thema, in tegenstelling tot veel andere storts met zelfverdichtend beton. Door de slanke kolomconstruc- ties was de afkoelsnelheid voldoende groot om grote temperatuurstijgingen te voorkomen. De hoeveelheden poeder, hulpstof en water zijn op elkaar afgestemd om de vloeimaat en de trechtertijd te optimali- seren. Er werd gestreefd naar een vloei- maat van 800 tot 850 mm (klasse SF3), maximaal teruglopend naar 800 mm. Voor de trechtertijd werd 9 tot 12 seconde aangehouden, maximaal oplo- pend naar 10 tot 13 seconde. Maar in deze fase van finetuning van het meng- sel wordt niet alleen naar de meetwaar- den voor vloei en taaiheid gekeken, maar speelt ook jarenlange ervaring mee bij het beoordelen van bijvoor- beeld de neiging tot ontmenging of bleeding. Om alle aannamen te testen, zijn stort- proeven uitgevoerd van een hoogte van 6 m om het vallend storten van de hoge kolommen te simuleren. De resultaten bevestigden dat deze storthoogte met het mengsel mogelijk was zonder nade- lige ontmenging of luchtinsluiting. Uitvoering Bij de uitvoering vragen onder andere de valhoogte, stroomafstand, bekis- tingsdruk, warmteontwikkeling en druksterkte veel aandacht. Enkele aspecten hiervan zijn in de betonnor- men NEN-EN 206 (samenstelling en eigenschappen) en NEN-EN 13670 (uit- voering) vastgelegd. Meestal is meer dan voldoende sterkte in ZVB aanwezig vanwege de hoge cementgehalten. Het heeft daardoor enige tolerantie voor uitvoerings- of ontwerpfouten, zoals slechte menging, segregatie, luchtinsluiting of bleeding. Bij dit hogesterkte-ZVB was deze tole- rantie echter niet aanwezig, zodat niet alleen het mengselontwerp, maar ook de productie en de uitvoering moesten kloppen. Meer dan anders moest het hele proces worden doorgesproken, voorbereid en beheerst. De rijafstand was met ruim een halfuur op zich geen groot probleem. Wel moest rekening worden gehouden met terugloop van de verwerkbaarheid ten gevolge van de relatief hoge tempera- turen bij het storten in de zomermaan- den. De kolommen zijn zeer vroeg in de ochtend gestort om het ZVB in een schone menger, voorafgaand aan de productie van conventioneel beton, te kunnen produceren. Ook was zo vroeg de kans op files laag. Aandachtspunt was het verwijderen van regenwater uit de bekistingen voor de storts. Vanwege lange stekeinden aan de bovenzijde van de kolommen was het afdekken met plastic niet altijd even effectief. Er zijn verschillende soorten bekistingen toegepast, zowel van betonplex (kolommen met vierkante doornede), staal (vierkante en ronde doorsneden) als karton (rond). De redenen voor deze diversiteit waren praktisch van aard (tijdsplanning en financieel). De bekis- tingsolie is op alle oppervlakken met veel zorg aangebracht, dat wil zeggen met een homogene, dunne laag. Zoals gezegd is het beton door een kleine opening boven in de bekisting gestort. Het risico op blokkering, ontmenging en luchtinsluiting was vanwege de dichte wapening en een storthoogte van 5,5 m relatief groot. Tijdens de uit- voering is daar goed op gelet. Met Ervaring Zelfverdichtend beton is oorspronke- lijk in 1988 ontwikkeld in Japan door prof. Okamura ('Japanse ontwerpme- thode'). Begin van deze eeuw is het geïntroduceerd in Nederland door dr. Kazunori Takada in samenwerking met prof. Joost Walraven. Takada voerde een promotieonderzoek uit aan de TU Delft en werkte enige tijd op het laboratorium van Cement - bouw. Er is sinds die tijd veel ervaring met mengselontwerpen opgedaan en de technologie is volwassen gewor - den. 2 Proefschrift Kazunori Takada met als subtitel 'The Birth of Self Com- pacting Concrete in the Netherlands', te downloaden op www.betoniek.nl 3 Bij elke stort zijn op locatie metingen van onder andere de con- sistentie uitgevoerd 6 VAKBLAD I 2 2019 2.Boijmans.indd 6 01-07-19 11:09 name een lage en continue pompsnel- heid waren van belang voor een goede kwaliteit en een gaaf oppervlak. De gewenste snelheid was slechts 8 m 3 per uur. Het volume beton per kolom was slechts 1,75 tot 2,5 m 3, dus deze lage pompsnelheid was geen probleem. Pompdrukken liepen op van 150 bar voor de onderste kolommen tot 300 bar bij de bovenste verdiepingen. Er is één betonpomp ingezet. Omdat vanwege de reikwijdte niet alle kolom- men op een verdieping konden worden bereikt, is per verdieping de beton- pomp één maal omgesteld. De kolom- men zijn per verdieping in twee fasen gestort, met per fase twee tot vijf kolommen. Het storten van de kolommen heeft zich uitgespreid over de gehele periode van de ruwbouw van januari 2018 tot medio april 2019. In deze periode zaten dus zomerse en winterse perioden. Gedurende de warmste week van het jaar tijdens de bouwvak is besloten het storten uit te stellen. De optimale extra begeleiding die nodig was voor deze extreem warme omstandigheden kon niet worden geboden. Ook dat is belangrijk bij het storten van ZVB: weten wanneer het niet kan. Om de leidingen van de pomp na het storten te reinigen was de sponsbal niet voldoende, vanwege de hoge taaiheid van de specie. Er moest met schraal beton worden gespoeld om de resten ZVB te verwijderen. Verantwoordelijkheden De verantwoordelijkheden zijn niet veel anders dan voor het storten van nor- maal beton. De aannemer zorgt voor een deugdelijke bekisting, gemakkelijke toegang voor pomp en truckmixer, voor de veiligheid, afstemming met pompbedrijf en architect, en doet de controle van het eindresultaat. De taak van de betonmortelleverancier was om de juiste kwaliteit specie op de juiste tijd op het werk te krijgen en het pompen en storten te begeleiden. Het pompbe- drijf moest ervoor zorgen dat deze spe- cie op de juiste wijze in de bekisting terechtkwam, volgens de aanwijzingen van de aannemer en de betonleveran- cier. De architect hield een vinger aan de pols inzake de esthetische kwaliteit. Vanuit BAM was er voor de storts een team beschikbaar bestaande uit een bouwplaatsmanager, uitvoerder en betontechnoloog. Vanuit Cementbouw was er een team van planning, produc- tie, kwaliteit en betontechnologie. Dit team werkte nauw samen met de uit- voerder en het pompbedrijf. Er werden verschillende pompmachinisten geïn- strueerd. Belangrijk aandachtspunt punt voor hen was de lage en continue stortsnelheid. 4 Continue aanlevering van beton was van belang voor een goede kwaliteit, foto: Rob Glastra Fotografie via BAM 7 VAKBLAD I 2 2019 2.Boijmans.indd 7 01-07-19 11:09 Bij een enkele vertraging moest even heen en weer worden gepompt omdat ZVB ? meer dan conventioneel beton ? de neiging heeft op te stijven wanneer het niet in beweging is. Een meer con- creet obstakel waren de hoogwerkers die rond het bouwwerk bezig waren met het monteren van de prefab gevel- delen (vanaf de derde bouwlaag). Omdat het vanaf de bouwvloer niet mogelijk was de pomp in het zicht te houden, was assistentie op de grond door BAM zeer welkom. In de loop van het project ontstond zo een hecht team waarbij iedereen wist wat hij aan elkaar had. Over het alge- meen was de houding positief en oplossingsgericht. Bij elke stort zijn op locatie metingen van onder andere de consistentie uitge- voerd. Op basis van vloeimaat en trech- tertijd is nog finetuning door de beton- technologen uitgevoerd. Dit is gedaan door middel van kleine aanpassingen van de receptuur en door aanpassingen van mengsels op het werk met hulpstof. Deze controle was nodig om aan de eisen en verwachtingen van aannemer en architect te kunnen voldoen. Ook op afstand kon soms worden gestuurd met behulp van beelden van de webcam, waarmee de constructie continu in de gaten werd gehouden. Deze beelden werden door BAM via een portal gedeeld. Eindresultaat De bekisting is gedurende vijf dagen blijven staan om een goede oppervlak- tekwaliteit te verkrijgen. Er is niet gewerkt volgens de gehele CUR-Aanbe- veling 100 voor schoonbeton, maar een aantal aanwijzingen is wel overge- nomen. Naast een goede nabehande- ling in de zorgvuldig geprepareerde kist zijn dat het toepassen van een con- stant mengsel en het uiterst beheerst storten. Na ontkisten waren alle kolommen bij- zonder glad qua oppervlaktestructuur. Wel tekenen de beugels zeer licht af op het betonoppervlak in de vorm van een donkere schaduw. De kolommen die in monotubes zijn gestort glimmen. Dit is het gevolg van de zeer gladde opper- vlaktestructuur met een lage porositeit. Dat is weer het gevolg van de lage wbf en een hoge hydratatiegraad. Dit project is een mooi voorbeeld van hoe met een zeer lastige constructie en een taai mengsel, door goede afstem- ming tussen de betrokken partijen voor- afgaand en tijdens de uitvoering een optimaal resultaat kan worden bereikt. Eigenlijk een kunstwerk op zich. 5 Impressie van het uiteindelijke resultaat 6 Gerealiseerde kolom- men, foto: Rob Glastra Fotografie via BAM 8 VAKBLAD I 2 2019 2.Boijmans.indd 8 01-07-19 11:09