Aanbevelingen voor DE BOUW VAN WATERZUIVERINGSINSTALLATIES IN BETON

Transcriptie

1 Aanbevelingen voor DE BOUW VAN WATERZUIVERINGSINSTALLATIES IN BETON

2 Aanbevelingen voor DE BOUW VAN WATERZUIVERINGSINSTALLATIES IN BETON ir. Claude PLOYAERT Raadgevend ingenieur Vertaling : prof.dr.ir. L. VANDEWALLE Dit document is bestemd voor bouwheren, aannemers, studieburelen en controlekantoren die zich bezighouden met het ontwerp en de realisatie van reservoirs voor waterzuiveringsinstallaties. In dit document vinden zij zoveel mogelijk informatie die werd verzameld tijdens het ontwerpen en het realiseren van dit soort bouwwerken. De ontwerper van ieder project moet in elk geval de specifieke gegevens van zijn project analyseren. Deze kunnen immers verschillen van de gegevens waarmee in dit document rekening werd gehouden of ze kunnen zich buiten het toepassingsgebied ervan situeren. Er wordt uitdrukkelijk bepaald dat alle gegevens en aanbevelingen in dit document slechts ter informatie worden gegeven en op geen enkele manier en in welke hoedanigheid dan ook de aansprakelijkheid van FEBELCEM, haar leden en iedere persoon of andere organisatie of onderneming die aan de uitgave van het document hebben meegewerkt, impliceren. De aanbevelingen die hier volgen zijn gebaseerd op talrijke proeven die in laboratoria en op werven werden uitgevoerd. Wij wensen dan ook het laboratorium van het Opzoekingscentrum van de Cementnijverheid te bedanken voor de uitvoering van de proeven. Daarnaast bedanken we ook de intercommunales AIDE en INASEP, de aannemers Galère en L. Duchêne, de betoncentrales Roosens Betorix, Carimat, en Holcim Beton.

3 Inhoudsopgave Inleiding 1 Blz. 1. SPECIFICATIE EN SAMENSTELLING VAN HET BETON 3 2. WATERDICHTHEID Beheersing van de krimp Plastische krimp Autogene krimp Uitdrogingskrimp Thermische krimp Belang van de wapening Waterdichte voegen Dichtheid, porositeit, doorlatendheid en wateropslorping INVLOED VAN VORST EN DOOIZOUTEN EISEN OP HET VLAK VAN DE UITVOERING Betonstorten Verdichten Bijzondere gevallen Betonstorten bij koud weer Betonstorten bij warm weer Bibliografie

4 Inleiding Waterzuiveringsinstallaties en alle bijhorende bouwwerken zoals collectoren vormen een favoriet toepassingsgebied voor de civiele techniek, waar beton en dus ook cement een belangrijke rol spelen. In waterzuiveringsinstallaties kan beton de meest complexe vormen aannemen. Door het gebruik van beton kan men duurzame en economische constructies maken die tegen een lage kostprijs kunnen worden onderhouden. Het ontwerp en de uitvoering van een waterzuiveringsinstallatie zijn echter geen gemakkelijke opdrachten. De belangrijkste criteria waarmee ontwerpers en aannemers moeten rekening houden zijn de duurzaamheid en de waterdichtheid van de constructies. Een compact en hoogwaardig beton is waterdicht : dit vereist een voldoende hoog cementgehalte en een lage water-cementfactor. Dit beton zal op een correcte manier moeten gestort worden, behoorlijk getrild en tegen uitdroging beschermd, zodat het ondoorlatend en duurzaam in de massa wordt. De waterdichtheid van dit beton zal vervolgens ondergeschikt zijn aan de beheersing van de scheurvorming. Dit is een fenomeen dat inherent is aan betonnen constructies. Wanneer een wand of een muur wordt blootgesteld aan de druk van water, kan het probleem van de scheurvorming zo groot worden dat de waterdichtheid van het bouwwerk hierdoor in het gedrang komt. Wanneer men deze scheurvorming onder controle wil houden, zal men niet alleen tijdens de ontwerpfase, maar ook tijdens de uitvoeringsfase een aantal voorzorgsmaatregelen moeten nemen. Op de werf zal men ook bijzondere aandacht moeten besteden aan het voorkomen van scheurvorming en de mogelijkheden van lekken - in alle mogelijke vormen - zoveel mogelijk vermijden. De aannemer zal bijgevolg moeten waken over de verzorgde afwerking van de stortnaden, de juiste plaatsing van de wapening om de krimp van het beton onder controle te houden enz Kortom, de duurzaamheid van een betonnen bouwwerk - en dan vooral deze van een waterzuiveringsinstallatie - vereist de nodige competenties op het vlak van ontwerp en uitvoering en een beton van hoge kwaliteit. 1

5 Foto : P. Van Audenhove

6 1. SPECIFICATIE EN SAMENSTELLING VAN HET BETON Beton dat voor de bouw van waterzuiveringsinstallaties gebruikt wordt, moet over specifieke eigenschappen beschikken: het moet ondoorlatend voor water zijn ; het moet uitermate vorstbestendig zijn ; het moet een goede weerstand vertonen tegen chemische aantasting ; Alleen compact en hoogwaardig beton met een gesloten poriënstructuur, op basis van het juiste type cement en een voldoende hoog cementgehalte kan aan die talrijke specifieke eisen voldoen. In de norm NBN EN : 2001 en de NBN B : 2004 zijn de regels vermeld die gerespecteerd moeten worden voor het aanmaken van hoogwaardig beton («Beton - Specificatie, eigenschappen, vervaardiging en conformiteit»). Volgens deze normen wordt het beton gespecificeerd met behulp van de volgende vier basiseisen (men spreekt in dit verband over beton met gespecificeerde eigenschappen) : de sterkteklasse ; de duurzaamheid die wordt uitgedrukt door het gebruiksdomein en de omgevingsklasse ; de consistentieklasse ; de maximale nominale korrelafmeting van de granulaten. Het kan bovendien nuttig zijn om nog andere eisen te stellen. Deze eisen kunnen betrekking hebben op : de samenstelling (bijvoorbeeld het type cement, het minimale cementgehalte, het minimum luchtgehalte voor de omgevingsklassen EE4 en ES4) ; de uitvoering ; het verharde beton (bijvoorbeeld weerstand tegen wateropslorping volgens bijlage 0 van de norm NBN B : 2004). Tabel 1 vermeldt de specificaties voor de verschillende betonsoorten die gebruikt worden bij de constructie van waterzuiveringsinstallaties. Bij deze tabel kan volgende commentaar gegeven worden : voor beton dat in contact komt met dooizouten en/of afvalwater wordt de water-cementfactor beperkt tot 0,45 en bedraagt het minimum cementgehalte 365 kg/m 3. Deze erg strenge eisen zijn absoluut noodzakelijk om : ı een goede plaatsing van het beton met een water-cementfactor 0,45 te garanderen. De combinatie van deze beperkte water-cementfactor met een minimum cementgehalte van 365 kg resulteert in een watergehalte van 164 l/m 3. Dit watergehalte is absoluut noodzakelijk voor beton dat op een klassieke manier wordt geplaatst ; ı een kleine waterabsorptie van het beton te garanderen. Dit punt zal later worden besproken ( 2.4) ; ı een degelijke weerstand te bieden tegen dooizouten. Ook dit punt zal later worden besproken ( 3.) ; ı een goede weerstand te garanderen tegen afslijting van het beton, wat essentieel is voor de kanalen naar de bezinkkommen. 3

7 de consistentieklasse van het beton voor de bouw van wanden is S3, wat volgens de norm NBN EN : 2001 overeenstemt met een zetmaat bij de Abramskegel van 100 tot 150 mm. Deze specificatie staat garant voor een goede verwerkbaarheid van het beton zonder dat daarbij de extreme waarden van klasse S4 moeten gerespecteerd (160 tot 210 mm) worden. Volgens deze norm bedragen de maximaal toelaatbare afwijkingen van de individuele testresultaten ten opzichte van de gespecificeerde limietwaarden (1) : ı 10 mm op de laagste waarde of zelfs 20 mm als de verwerkbaarheidstest wordt uitgevoerd bij het begin van het lossen van de truckmixer en ; ı 20 mm op de hoogste waarde of zelfs 30 mm als de verwerkbaarheidstest wordt uitgevoerd bij het begin van het lossen van de truckmixer ; men moet steeds de grootst mogelijke nominale korrelafmeting van de granulaten (D max ) kiezen, die compatibel is met de eisen van het bouwwerk (onderlinge afstand van de wapening waartussen het beton moet gegoten worden, betondekking). Met een hogere D max -waarde kan men beton maken met een lager mortelgehalte. Hierdoor stijgt het relatief cementgehalte in deze mortel waardoor men de duurzaamheid kan verhogen. Zo moeten alle verwerkbaarheidsresultaten kleiner zijn dan 180 mm in klasse S3. Het is belangrijk om geen beton te gebruiken met een zetmaat die in de buurt komt van de extreme waarden van klasse S4 zodat: ieder risico van ontmenging bij het storten van het beton van op een grote hoogte wordt vermeden; de manuele operaties van egaliseren en gladstrijken van de bovenzijde van de wanden worden vergemakkelijkt. Die operaties worden meestal uitgevoerd na bijmenging van een mengsel cementkwartszand a rato van 3 tot 6 kg/m 2 teneinde het oppervlak te verharden en de vorstweerstand in aanwezigheid van dooizouten te verbeteren. Fig. 1 Meting van de zetmaat met de Abramskegel Slump Foto : P. Hardy 4 (1) : Zie tabel 18 van de NBN EN : 2001

8 Tabel 1 - Specificaties van de verschillende betonsoorten die worden gebruikt bij bouwwerken voor waterzuiveringsinstallaties Toepassing Druksterkteklasse Gebruiksdomein Omgevingsklasse Consistentieklasse D max Aanvullende eisen Geen specificatie C 12/15 Aanaarding, ommanteling van leiding, fundering van vloerplaat LA-cement 20, 22 of 32 20, 22 of 32 S3 of S4 S3 of S4 EE3 + EA1 EE3 + EA1 OB GB C 25/30 C 30/37 Versterking van oevers Min. 365 kg/m 3 HSR LA-cement WAI (0,45) volgens bijlage O van NBN B : 2004 Kalksteenslag 32 S3 EE3 + EA3 of EE4 + EA3 GB C 35/45 Ter plaatse gestorte wanden of geprefabriceerde wanden die in contact komen met grond met agressief water, afvalwater Min. 365 kg/m 3 HSR LA-cement WAI (0,45) volgens bijlage O van NBN B : 2004 Kalksteenslag 20, 22 of 32 S4 EE3 + EA3 GB C 35/45 Ter plaatse gestorte funderingsplaat die in contact komt met grond met agressief water, afvalwater LA-cement WAI (0,50) volgens bijlage O van NBN B : , 22 of 32 S3 of S4 EE3 GB C 30/37 Ter plaatse gestort beton dat niet in contact komt met agressieve stoffen Min. 365 kg/m 3 LA-cement Minimum luchtgehalte WAI (0,45) volgens bijlage O van NBN B : , 22 of 32 S1 of S2 of S3 EE4 OB of GB C 30/37 Vloerplaten buiten die blootgesteld zijn aan dooizouten LA-cement WAI (0,50) volgens bijlage O van NBN B : , 22 of 32 S1 of S2 of S3 EE3 OB of GB C 30/37 Vloerplaten buiten die niet blootgesteld zijn aan dooizouten Vloerplaten binnen C 25/30 OB of GB El S3 of S4 20, 22 of 32 Slijtweerstand 5

9 Foto : S. Wirgot

10 2. WATERDICHTHEID Opdat een betonnen constructie behoorlijk waterdicht zou zijn, moet aan de volgende vier basisvoorwaarden voldaan worden. 1/ De vervormingen van het beton (zonder belasting) zijn onder controle (autogene, plastische, uitdrogings- en thermische krimp). 2/ De wapening is correct gedimensioneerd en geplaatst om scheurvorming in het beton te beperken en onder controle te houden. 3/ De stortnaden en de constructienaden worden juist gepland en uitgevoerd. 4/ Er wordt een compact beton aangewend met een dichte en bijgevolg weinig poreuse structuur Beheersing van de krimp Zodra cement in contact komt met water, slaan de hydraten neer : ze vormen een structuur waarvan de stijfheid geleidelijk toeneemt. Tijdens deze fase is het water van fundamenteel belang; zijn rol is echter variabel. Gedurende dezelfde tijdspanne vinden er verschillende fenomenen plaats die allemaal bijdragen tot een verkleining van het schijnbare volume. Deze samentrekking of krimp is het resultaat van verschillende processen: hydratatiereactie (autogene krimp zonder verdamping) ; verdamping van het mengwater tijdens de binding (plastische krimp) ; plastische zetting van het verse beton (door zwaartekracht, door ontmenging en door het uitzweten van water (=bleeding)) ; uitdrogingskrimp : verdwijnen van het water na de verharding ; thermische krimp ten gevolge van de temperatuurdaling die optreedt hetzij na opwarming van het beton als gevolg van de hydratatiewarmte (exothermische reactie), hetzij als gevolg van de daling van de omgevingstemperatuur. In de praktijk is het vooral de scheurvorming veroorzaakt door verhinderde krimp die een bedreiging vormt voor de kwaliteit en de duurzaamheid van het beton. Tabel 2 beschrijft het risico op scheurvorming in functie van het type krimp. Tabel 2 Risico s van scheurvorming in functie van het type krimp 7

11 Plastische krimp De krimp die tijdens de plastische fase van het beton optreedt, is het gevolg van een snelle droging van het mengsel dat nog niet verhard is. Deze krimp vindt vooral plaats aan het oppervlak, onder invloed van de wind of de zonnestraling of het zuigend effect van de droge onderlaag. Deze uitdroging veroorzaakt een aanzienlijke vermindering van het volume (0,4 tot 4 mm/m : vrije krimp - fig. 2), die tien keer hoger kan liggen dan de krimp van het beton tijdens de verhardingsfase. Deze wijziging in volume wordt aanvankelijk grotendeels gecompenseerd door de vervormbaarheid van het verse beton. Tijdens de verharding wordt het beton geleidelijk aan stijver. Zolang het oppervlak vochtig blijft, ontstaan er geen capillaire spanningen of scheuren. In die zin vormt het uitzweten op zich geen oorzaak voor de scheurvorming tijdens de plastische fase. Integendeel het fungeert als een soort bescherming. Wanneer het oppervlak volledig uitgedroogd is, zullen de eerste plastische krimpscheuren verschijnen. Zij worden veroorzaakt door trekspanningen die het gevolg zijn van de plastische krimp in het verse beton dat nog niet in staat is om trekspanningen op te nemen. Fig. 2 Vrije plastische krimp ten gevolge van luchtstromingen met variabele snelheid De metingen werden uitgevoerd op kleine monsters. In de praktijk wordt er geen rekening gehouden met de absolute waarden maar wel met de verhoudingen tussen de waarden die op deze diagrammen vermeld zijn. Men kan zich immers niet voorstellen dat een vloerplaat die blootgesteld wordt aan een windsnelheid van 15 km/uur zo zal scheuren dat de som van de scheuropeningen, verdeeld over een lengte van 1 m, gelijk zou zijn aan 4 mm! Door wrijving met zijn bekisting en door plastische kruip zal het verse beton zich min of meer aan zijn nieuwe volume aanpassen, maar het risico op scheurvorming en/of de opening van de scheuren zal wel toenemen volgens de verhoudingen die op de diagrammen vermeld worden. Voorkomen van plastische scheurvorming Deze scheurvorming kan zeker vermeden worden als men de volgende voorzorgsmaatregelen neemt : bij warm weer : de temperatuur van het verse beton verlagen ; betreffende de samenstelling : niet te veel water gebruiken en de granulaten die water zouden kunnen absorberen, bevochtigen ; vóór het plaatsen : bekistingen, de bodem van de bekisting of andere zones van het beton bevochtigen wanneer ze van nature uit water opnemen ; bij het plaatsen: bij warm weer door middel van een geschikte isolatie vermijden dat het beton door de zonnestralen opwarmt ; bij koud weer voorkomen dat het relatief warme beton in contact komt met de frisse lucht ; meteen na het plaatsen en in alle gevallen : de blootgestelde oppervlakken beschermen door middel van een nabehandelingsproduct, een ondoordringbaar membraan of via een ander procédé. In de mate van het mogelijke moet het tijdverschil tussen het storten van het beton en het aanbrengen van die beschermingsmiddelen zo kort mogelijk gehouden worden. In principe komt het er dus op neer om het water in het beton te houden via het vermijden van de verdamping ervan. Om het beton zo vochtig mogelijk te houden, wordt het met een plastiek zeil bedekt of worden er nabehandelingsproducten op verstoven. Bij bekist beton helpt het ook om de bekistingen zo lang mogelijk te laten staan. Ook op die manier wordt het water zoveel mogelijk in het beton vastgehouden. Toch is het in die gevallen ook belangrijk om het niet bekiste bovenvlak te beschermen. Na het ontkisten, moet het beton nog gedurende enkele dagen beschermd worden door middel van een zeil dat nat gehouden wordt of door een plastiekfolie (fig. 3). 8

12 De bescherming van het verse beton tegen uitdroging moet zo snel mogelijk na het plaatsen van het beton worden uitgevoerd. Fig. 4 toont het vochtverlies in de betonmonsters (400 kg/m 3 cement CEM I 42,5 R - W/C = 0,48) die in het laboratorium blootgesteld werden aan een temperatuur van 35 C en een relatieve vochtigheid van 40 %, en die al dan niet door een nabehandelingsproduct beschermd werden. Het hoogste waterverlies vindt plaats tijdens de eerste 6 of zelfs 24 uur na de fabricage. De duur van de bescherming is afhankelijk van een groot aantal factoren (weersomstandigheden, samenstelling van het beton, type cement, ). In tabel 3 wordt de aanbevolen minimum nabehandelingstijd vermeld uitgedrukt in aantal dagen. In dat verband mag men niet vergeten dat de bescherming niet alleen doeltreffend is tegen de verschijning van scheuren tijdens de eerste zes uur, maar ook later. Een groot deel van de krimp vindt immers na de binding plaats. Die krimp is dan misschien minder groot, maar ze is wel erg gevaarlijk, aangezien ze optreedt in beton dat reeds stijf geworden is, maar nog geen voldoende sterkte heeft. Fig. 3 Wand die na ontkisting door een vochtige doek beschermd wordt Foto s : P. Van Audenhove Fig. 4 - Evolutie van het vochtverlies in betonmonsters (één zijde blootgesteld) die al dan niet door een nabehandelingsproduct werden beschermd 9

13 Tabel 3 Aanbevelingen betreffende de duur van de nabehandeling Autogene krimp De hydratatie van het cement gaat nog lang door na de binding, zoals kan worden afgeleid uit de evolutie van de mechanische eigenschappen van beton op lange termijn. Hydratatie verbruikt een relatief klein deel van het mengwater : 15 tot 20 liter per 100 kg cement, wat minder is dan de helft van het water dat in normaal beton aanwezig is. De hydratatie veroorzaakt van bij het begin van de verharding een uitdroging binnen het materiaal (men praat hierbij over «inwedige» uitdroging, in tegenstelling tot de «gewone» uitdroging, die ontstaat door het verdwijnen van het water naar buiten), gewoon omdat het volume van de hydratatieproducten kleiner is dan de oorspronkelijke volumes van water en cement. Deze relatieve volumevermindering veroorzaakt een vervorming, die met de term «autogene krimp» wordt aangeduid. De autogene krimp (krimp die wordt gemeten wanneer er geen water wordt uitgewisseld met de omgeving en gecorrigeerd wordt met vervormingen van thermische oorsprong) blijft beperkt, maar mag niet over het hoofd gezien worden wanneer ze met andere vormen van krimp wordt gecombineerd. Wanneer deze krimp bovendien verhinderd wordt vanaf het begin van de binding (doorlopende stijve ondersteuning, betonstortvoeg), vormt ze vaak een niet te verwaarlozen component van de voortijdige scheurvorming. Opvallend is verder de vaststelling dat de evolutie van de autogene krimp vrij trouw die van de mechanische weerstand volgt : erg snel tijdens de eerste dagen en na 28 dagen bedraagt ze 80 tot 90% van haar eindwaarde Uitdrogingskrimp 10 Uitdrogingskrimp is het gevolg van de langzame droging van het beton. Eenvoudig gesteld wordt drogingskrimp meestal omschreven als de afname van het volume beton naarmate het in de loop van de tijd droogt. Hoe sneller de hoeveelheid niet gebonden water verdampt, des te groter en sneller is de krimp van het beton. Dit droogproces en de krimp die eruit volgt, zijn des te groter en sneller naarmate het overschot aan niet-gebonden water groter is (hoge water-cementfactor). Een hoge water-cementfactor zorgt immers voor een poreus en doorlatend beton waardoor het drogingsfenomeen nog versneld wordt.

14 De uiteindelijke waarde van de droginskrimp bedraagt meestal 0,3 tot 0,8 mm/m. Deze waarde is voornamelijk afhankelijk van de hoeveelheid water in het beton. Iedere toename van de waterdosering leidt tot een twee keer grotere relatieve toename van de krimpwaarde. Dat verklaart ook waarom het zo belangrijk is om zo weinig mogelijk water te gebruiken in het beton en een juiste keuze te maken van de granulometrie van het mengsel en die ook regelmatig te controleren. Dit geldt zeker voor het zand dat gebruikt wordt. Voorkoming van scheurvorming door uitdrogingskrimp Met behulp van de volgende maatregelen kan scheurvorming ten gevolge van drogingskrimp voorkomen worden : kiezen voor een continue korrelverdeling en de grootst mogelijke nominale korrelafmeting van de granulaten (om op die manier de porositeit van het mengsel te minimaliseren en de waterbehoefte ervan zo laag mogelijk te houden) ; de water-cementfactor beperken via het gebruik van superplastificeerders (meestal W/C 0,50) ; krimpvoegen voorzien ; de maatregelen en nabehandelingstijd die hiervoor werden aanbevolen, toepassen ; een voldoende minimale wapening en/of staalvezels voorzien, zodat de scheurvorming kan verdeeld worden (de aanwezigheid van meerdere microscheuren is vaak minder schadelijk dan de aanwezigheid van minder, maar bredere scheuren - deze aanbeveling zal verder in detail besproken worden in 2.2.) Thermische krimp Bij de hydratatie van het cement komt er warmte vrij. Hierdoor kan de temperatuur van het beton aanzienlijk stijgen. Ook een temperatuurverandering in de bewaaromgeving (rechtstreekse bestraling door de zon na de ontkisting bijvoorbeeld) kan hiervoor zorgen. In de daaropvolgende periode van afkoeling (contractie of thermische krimp) kunnen er scheuren ontstaan wanneer de krimp van het element verhinderd wordt. In dat geval spreekt men van scheurvorming door verhinderde vervormingen. Er kunnen ook scheuren worden gevormd ten gevolge van een temperatuurgradiënt. Deze vindt plaats wanneer de temperatuurdaling van de randzone (de «huid» van het beton) veel sneller gebeurt dan in de kern van de structuur. Dit leidt tot een grotere krimp in de randzone dan in de kern. Als gevolg hiervan ontstaan aan de rand grote trekspanningen, in de betonkern daarentegen ontstaan drukspanningen. Dit fenomeen doet zich nagenoeg enkel voor bij dikwandige betonconstructies (dikte 50 cm) ; de scheurvorming is niet doorlopend. De thermische krimp kan met behulp van de volgende formule berekend worden : = T Met : = thermische uitzettingscoëfficiënt van het beton T = temperatuurverschil van het materiaal. In verhard beton varieert de coëfficiënt van 7 tot m/m/ C. Deze waarde hangt in hoge mate af van de dosering en de aard van de granulaten, zoals duidelijk blijkt uit fig. 5. Voor dezelfde T, vertoont beton op basis van kiezelhoudend grind een thermische krimp die 33 % hoger ligt dan bij beton op basis van gebroken kalksteen. 11

15 Bovendien is de treksterkte van beton op basis van grind heel wat kleiner dan van beton met gebroken kalksteen (fig. 6 (2) ) (daling van 20 % op 2 dagen en 31 % op 28 dagen). Fig. 5 Thermische uitzettingscoëfficiënt in functie van het type granulaat Fig. 6 Buigtreksterkte in functie van de W/C-factor en het type granulaat > het gebruik van gebroken kalksteen bevorderen < (2) OPMERKING : volgens NBN B : 1992 kan de treksterkte van beton f ct worden afgeleid uit de buigtreksterkte f ct, fl via de formule : f ct = 0,5 f ct, fl 12

16 Scheurvorming veroorzaakt door verhinderde vervormingen Elk betonnen element dat vrij kan vervormen en dat op een uniforme manier opwarmt en afkoelt, zet uit en krimpt vervolgens in zonder dat hierdoor spanningen worden opgewekt. Hetzelfde geldt voor de uitdrogingskrimp. In de praktijk wordt de vervorming van het nieuwe betonelement verhinderd door eerder gestorte delen van de constructie, die min of meer gestabiliseerd zijn qua vervormingen, en waartussen en/of waarop het nieuwe element gestort wordt. Het proces is steeds gelijkaardig en vindt zijn oorsprong in het feit dat de hydratatie van cement een scheikundig proces is waarbij veel warmte vrijkomt. Als gevolg hiervan zal de temperatuur van het beton stijgen tot op het ogenblik dat de warmteverliezen via de randzones van het constructie-element groter zijn dan de geproduceerde hydratatiewarmte. Dit wordt schematisch voorgesteld in fig. 7 voor een betonelement met gemiddelde dikte. Tevens wordt in dezelfde figuur het verloop van de trekspanningen aangegeven die ontstaan als gevolg van de verhinderde uitzetting van het jonge beton. Fig. 7 - Temperatuurverloop tijdens de hydratatie in de constructieelementen met een gemiddelde dikte en spanningsverloop indien de vervorming wordt verhinderd Beton zet uit wanneer het opwarmt. Wanneer de thermische uitzetting wordt verhinderd, wordt de uitzetting aanvankelijk volledig omgezet in een plastische vervorming die geen spanningen veroorzaakt. De drukspanningen ontstaan pas vanaf temperatuur T 01, d.w.z. wanneer het beton een meetbare weerstand begint te vormen tegen de thermische uitzetting. De drukspanning die daarbij ontstaat, is niet groot, aangezien de elasticiteitsmodulus nog laag is en het relaxatievermogen (vermindering van de spanningen ten gevolge van de kruip) nog hoog. 13

17 Wanneer het beton afkoelt, worden de drukspanningen opnieuw kleiner en worden ze omgezet in trekspanningen vanaf de tweede temperatuur T 02 bij een spanning nul. Vanaf dat ogenblik veroorzaakt de vervorming van het reeds behoorlijk verharde beton belangrijke trekspanningen vermits de elasticiteitsmodulus reeds groot is en de kruip beperkt. De evolutie van de elasticiteitsmodulus is voorgesteld in fig. 8 (P. Acker - Laboratoire Central des Ponts et Chaussées). Dit diagram bevestigt de resultaten die in het laboratorium bekomen werden. Fig. 8 - Evolutie van de elasticiteitsmodulus van het beton in de tijd Doorgaande scheuren kunnen zich vormen wanneer de optredende trekspanningen ten gevolge van de afkoeling groter worden dan de betontreksterkte. Ter herinnering: de maximale vervormingscapaciteit van beton in trek is ongeveer m/m. Gebruikmakend van een thermische uitzettingscoëfficiënt van m/m/ C bedraagt de temperatuurval T die scheurvorming veroorzaakt dan: T = -6 = 15 C Deze scheurvorming kenmerkt zich door: haar scheuropening ; op basis van de hierboven vermelde bedraagt de verkorting door afkoeling ongeveer 0,1 mm/m per 10 C; de autogene krimp en op termijn de uitdrogingskrimp zullen deze verkorting nog vergroten ; haar verdeling en oriëntatie ; zoals voorgesteld in fig. 9 verlopen de scheuren meestal verticaal en over de volledige dikte van de wand ; ze lijken te starten vanaf de vloerplaat en te eindigen op een zekere afstand van de bovenzijde van het element. 14 Foto : P. Van Audenhove Fig. 9 Scheurvorming ten gevolge van verhinderde thermische krimp in een betonnen wand

18 N.B. In realiteit is dit fenomeen veel complexer, want in veel gevallen komen er bovenop die verkorting ook nog buigeffecten, om dan nog maar te zwijgen over het feit dat ook de temperatuurgradiënt op hetzelfde moment een rol speelt. Afgezien van de uitzettingscoëfficiënt die als een constante waarde mag beschouwd worden, evolueren de elasticiteitsmodulus, de betontreksterkte, de kruip en de hechting staal-beton tijdens de verharding voortdurend - maar ook op een verschillende manier. Bij een erg jong beton ontwikkelt de stijfheid zich veel sneller dan de sterkte, wat het risico op scheurvorming vergroot. De vorming van spanningen wordt immers bepaald door de elasticiteitsmodulus (stijfheid) en het vermogen om aan die spanningen te weerstaan, wordt door de sterkte bepaald. In het laboratorium werd voor verschillende betonsoorten, aangemaakt met verschillende types HSR-cement (365 kg/m 3 ) en een W/C-factor tussen 0,45 en 0,50, vastgesteld dat de secanselasticiteitsmodulus na 2 dagen varieert tussen 70 en 81 % van deze op 28 dagen, terwijl de treksterkte na 2 dagen varieert tussen 27 en 47 % van deze op 28 dagen Scheurvorming veroorzaakt door een temperatuursgradiënt Alle auteurs zijn het erover eens dat een temperatuurverschil van 15 à 20 C tussen de buitenkant en de betonkern voldoende is om een scheurvorming te veroorzaken. Dit kan het geval zijn wanneer het oppervlak veel sneller afkoelt dan de kern (meestal na ontkisting). Het spanningsverloop is parabolisch zoals voorgesteld in fig. 10 en de scheuren ontstaan aan het oppervlak. Fig Spanningsverloop ten gevolge van een temperatuurverschil van C tussen de buitenkant en de betonkern 15

19 Analyse van een aantal gevallen In de figuren 11 tot en met 13 wordt het temperatuurverloop in verschillende wanden getoond vanaf het storten van het beton. De temperatuur wordt geregistreerd door thermokoppels die zich ongeveer op halve hoogte bevinden. Fig. 11 Geval nr. 1 : CEM III/B 42,5 N HSR LA-cement, snelle ontkisting Uit figuur 11 kan het volgende afgeleid worden : de temperatuur van het beton stijgt van 20 tot 45 C; deze temperatuurstijging vindt vooral haar oorsprong in de temperatuurstijging van de omgeving (van 20 naar 33 C) ; de temperatuursverschillen tussen het midden van de wand en de naar het noorden en het zuiden gerichte vlakken zijn en blijven beperkt na het ontkisten (rechtstreekse bezonning op het naar het zuiden gerichte vlak); het risico op scheurvorming ten gevolge van een temperatuurgradiënt is bijgevolg nihil ; de ontkisting op een ouderdom van het beton van 24 uur veroorzaakt een sterke temperatuurdaling (meer dan 20 C) ; deze wordt evenwel lichtjes gecompenseerd door de stijging van de omgevingstemperatuur (dag 2) ; het risico op scheurvorming ten gevolge van verhinderde thermische vervormingen is nu reëel en hangt af van : ı de mate waarin de wand star verbonden is met andere elementen, de afmetingen van de wand en de eventuele kromming ervan (een gebogen element heeft een grotere neiging tot scheurvorming dan een recht element) ; ı de treksterkte van het beton (deze is waarschijnlijk klein gezien het cementgehalte en de jonge leeftijd van het beton); ı de elasticiteitsmodulus van het beton (deze is waarschijnlijk klein gezien het cementgehalte en de jonge leeftijd van het beton) ; ı de eventuele relaxatie van de spanningen door kruip (de relaxatiecapaciteit is evenwel beperkt gezien de afkoeling zeer snel gebeurt) ; ı eventueel andere vervormingen (verkorting) die er bovenop komen (autogene en uitdrogingskrimp) ; 16 ı het percentage horizontale wapening evenals de verdeling ervan (het betreft hier 2 lagen van 21 staven - 3 m hoogte - met een diameter van 12 mm, hetzij een horizontaal wapeningspercentage van 0,53 %).

20 Fig. 12 Geval nr. 2 : CEM III/B 42,5 N HSR LA-cement, ontkisting na 3 dagen Uit fig. 12 kan het volgende afgeleid worden : de betontemperatuur in het midden van de wand stijgt met ongeveer 30 C en dat niettegenstaande het feit dat de omgevingstemperatuur lager blijft dan 20 C ; het temperatuurverschil tussen het midden van de wand en het naar het zuiden gerichte, vlak is beperkt ; het risico op scheurvorming ten gevolge van een temperatuurgradiënt is bijgevolg nihil ; het uitstellen van het ontkisten tot 72 uur laat een langzame afkoeling van het beton toe ; dit is veel gunstiger dan in het geval voorgesteld in figuur 11 ; niettemin blijft het risico op scheurvorming ten gevolge van verhinderde thermische vervormingen bestaan gezien het bereikte temperatuurniveau (verschil tussen tweede temperatuur bij spanning nul - zie fig. 7 - en de omgevingstemperatuur is erg groot (in de buurt van 25 C)) ; het risico op scheurvorming hangt af van : ı de mate waarin de wand star verbonden is met andere elementen, de afmetingen van de wand en zijn eventuele kromming ; ı de treksterkte van het beton (deze is waarschijnlijk klein gezien de jonge leeftijd van het beton) ; ı de elasticiteitsmodulus van het beton (deze is hoog gezien de leeftijd van het beton) ; ı de eventuele relaxatie van de spanningen door kruip (de relaxatiecapaciteit is evenwel heel beperkt gezien de reeds grote elasticiteitsmodulus) ; ı eventueel andere vervormingen (verkorting) die er bovenop komen (autogene en uitdrogingskrimp) ; ı het percentage horizontale wapening evenals de verdeling ervan. 17

21 Fig. 13 Geval nr. 3 : CEM I 42,5 N HSR LA-cement, ontkisting na 5 dagen Uit fig. 13 kan het volgende afgeleid worden : de betontemperatuur stijgt slechts met ongeveer 20 C ondanks het hoge cementgehalte van de twee bestudeerde betonsoorten ; het temperatuurverschil tussen het midden van de wand en het naar het zuiden gerichte, vlak is klein vóór het ontkisten ; het risico op scheurvorming is bijgevolg nihil ; de afkoelingsfase is langzaam en volledig gebeurd omdat het beton pas na 120 uur werd ontkist ; dit is gunstig voor het voorkomen van thermische scheurvorming ten gevolge van verhinderde vervormingen, zeker omdat de temperatuurstijging beperkt bleef tot 20 C ; na de ontkisting veroorzaakt de rechtstreekse bezonning van het naar het zuiden gerichte, vlak hier een temperatuurstijging van 17 C terwijl de temperatuur in het midden van de wand slechts stijgt met 8 C ; er volgt een belangrijke afkoeling op het einde van de dag ; hetzelfde geldt voor de volgende dag ; in tegenstelling tot de wand in beton 2, kent de wand in beton 1 geen aanzienlijke temperatuurstijging de dag van de ontkisting ; er wordt ondersteld dat deze wand (beton 1) na de vorige (beton 2) werd ontkist namelijk nadat de zon verdwenen was (in de loop van de namiddag) of dat het naar het zuiden gerichte vlak van deze wand aan een sterke wind werd blootgesteld (er moet vermeld worden dat beide wanden behoren tot hetzelfde bezinkbekken en tegenover elkaar zijn opgesteld, het naar het zuiden gerichte vlak van de wand in beton 1 bevindt zich aan de buitenkant van het bekken (dus blootgesteld aan de wind) terwijl het zuidelijke vlak van de wand in beton 2 zich binnenin het bekken bevindt (bijgevolg beschut tegen tocht)) ; rekening houdend met de beperkte temperatuurstijgingen na ontkisten, is er slechts een klein risico op scheurvorming ten gevolge van verhinderde thermische vervormingen aanwezig ; evenwel zorgt deze laattijdige ontkisting van het beton reeds voor een zekere trekweerstand, bovendien is het horizontale wapeningspercentage voor dit bezinkbekken zeer hoog zoals te zien is op fig

22 Fig. 14 Wapening van de wanden van een bezinkbekken (hoogte : 5 m, dikte : 32 cm, 2 lagen BE 500 S Ø 20, 29 horizontale staven => 1,14 % wapeningsstaal) Foto s : P. Hardy Hoe scheurvorming ten gevolge van verhinderde thermische vervormingen voorkomen? Technologische maatregelen I Keuze van het type cement en het cementgehalte Uiteraard gaat de voorkeur bij massieve bouwwerken met een dikte groter dan 50 cm naar cementtypes met een lage hydratatiewarmte, namelijk LH-cement (Low Heat) die conform is aan de norm NBN EN 197-1/A1 : Bij eenzelfde cementgehalte zullen deze LHcementen de piektemperatuur doen dalen met 10 à 15 C in vergelijking met de gewone cementsoorten.uiteraard zal deze trage ontwikkeling van de hydratatiewarmte de evolutie van de mechanische sterkte afremmen. Een lagere hoeveelheid van een gewone cementsoort voor zover dit compatibel is met de eisen op het vlak van duurzaamheid en sterkte zal eveneens de temperatuurstijging beperken. I Aard van de granulaten Zoals reeds eerder vermeld, speelt de mineralogische oorsprong van de granulaten, de belangrijkste component van het betonmengsel, een grote rol vemits de thermische uitzettingscoëfficiënt van de granulaten, die varieert tussen en / C, een grote invloed heeft op deze van het beton. Vermits gebroken kalksteen een kleine thermische uitzettingscoëfficiënt heeft en bovendien zorgt voor een grotere betontrekweerstand dan bij grindbeton, is gebroken kalksteen te verkiezen. I Hulpstoffen De sterkteontwikkeling verbetert bij een lage W/C-factor zodat het gebruik van superplastificeerders steeds nuttig is. De bindingsvertragers zorgen bij warm weer voor een langer behoud van de verwerkbaarheid van het verse beton en vergemakkelijken het plaatsen ervan zonder extra watertoevoeging. Toch wordt hiermee het eventuele probleem ten gevolge van de hydratatiewarmte enkel maar uitgesteld. I Temperatuur van het beton Tijdens het storten moet er rekening gehouden worden met de temperatuur van het beton, d.w.z. dat men de temperatuur van het verse betonmengsel bij warm weer moet beperken tot 25 C. I Wapening : hoeveelheid en verdeling De wapening verhindert niet dat het beton scheurt maar ze controleert wel de scheurvorming. Op die manier krijgt men in plaats van enkele grote scheuren meerdere kleine scheurtjes, zogenaamde gesloten scheuren, die de waterdichtheid van de constructie niet in het gedrang brengen. De wapeningshoeveelheid en de verdeling ervan zijn bijgevolg van groot belang. Dit punt wordt later nader bekeken ( 2.2). 19

23 Maatregelen die eigen zijn aan de uitvoeringsmethode I Omgevingstemperatuur De invloed van een periode van hoge temperaturen op de warmteontwikkeling van het beton is duidelijk. Indien de omgevingstemperatuur veel kleiner is dan de tweede temperatuur T 02 bij een nulspanning (zie fig. 7), zullen de trekspanningen ten gevolge van de afkoeling veel groter zijn. De aanbevelingen van tabel 4 zullen dan ook gerespecteerd worden. Deze beperken tevens de plastische en drogingskrimp van het beton. Tabel 4 Aanbevelingen in verband met het betonstorten en de nabehandeling in functie van de omgevingsomstandigheden I Koeling van massieve betonstructuren tijdens de verhardingsfase Via de circulatie van koelwater door ingestorte buizen in het beton kunnen de temperatuurverschillen en de grote temperatuurgradiënten in de constructie beperkt worden. Toch kan een koelprocédé pas worden toegepast nadat men de opstelling van de koelbuizen in de constructie en de intensiteit van de koeling heeft onderzocht. Het is overigens aan te raden de temperatuurevolutie te registreren en controleren. I Uitstellen van de uitdroginskrimp van het eerder gestorte beton In dit verband is het belangrijk om de vloerplaat tegen uitdroging te beschermen. Het doel is de differentiële vervormingen tussen de vloerplaat en de wand te beperken. Een economische en geschikte bescherming van de vloerplaat kan bekomen worden door ze onder water te zetten. Beton dat permanent in contact met water is, vertoont immers geen krimp. I Na het realiseren van de vloerplaat, zo snel mogelijk de wanden storten Op die manier kunnen de differentiële vervormingen tussen de wand en de vloerplaat beperkt worden. Toch is het belangrijk de lengte van de verschillende vakken te beperken. Het risico op scheurvorming is veel kleiner bij een korte wand dan bij een lange; bovendien is het wenselijk het tijdverschil tussen de verschillende betonneringsfasen klein te houden om op die manier de nefaste gevolgen van differentiële krimp zoveel mogelijk te beperken (fig. 15 tot 17). 20

24 Fig. 15 Betonneringsfasen, ongunstige toestand (groot risico op scheurvorming) Tijdens de 4e betonneringsfase is de temperatuur in beton 4 veel hoger dan die van de vloerplaat 1 en van de delen 2 en 3. Tijdens de verharding van wand 4, zal zijn temperatuur stijgen, die van beton 1, 2 en 3 nauwelijks uitzetting van beton 4 wordt belemmerd door de delen 1, 2 en 3 ; in de onderstelling dat beton 4 nog niet erg stijf is, zal dit slechts aanleiding geven tot kleine spanningen : geen scheurvorming. Tijdens de afkoeling van wand 4 zal deze verkorten maar dit wordt verhinderd door de delen 1, 2 en 3 grote kans op scheurvorming wegens het stijve beton (hoge elasticiteitsmodulus) en een kleine betontreksterkte (jong beton). Fig. 16 Betonneringsfasen, gunstiger toestand (klein risico op scheurvorming) Fig. 17 Betonneringsfasen, realisatie van een sluitmoot Foto : P. Van Audenhove Bij grote bouwwerken kan het risico op scheurvorming ook aanzienlijk worden beperkt door een «sluitmoot» te voorzien: tijdelijke krimpvoegen die indien mogelijk maandenlang open worden gelaten en pas daarna met beton worden gevuld. I Ontkisting Het uitstellen van het ontkisten laat toe om het beton tegen iedere vorm van uitdroging te beschermen, waardoor het risico op scheurvorming wordt beperkt. Bovendien moet er rekening worden gehouden met het eventuele risico van een thermische schok als gevolg van de ontkisting (plotse afkoeling zonder dat een relaxatie van de spanningen of een directe bezonning van het beton mogelijk wordt). Zo zullen wanden nooit vóór de vijfde dag worden ontkist. Bovendien wordt de ontkistingstijd altijd bepaald door de omgevingstemperatuur. Als de gemiddelde dagelijkse temperatuur onder 5 C zakt, zullen de bekistingen gedurende een bijkomende periode, die gelijk is aan de tijd gedurende dewelke de temperatuur minder bedroeg dan 5 C, behouden blijven. Na het ontkisten zal de nabehandelingstijd van het beton (conform tabel 3) nog worden gerespecteerd door het gebruik van een zeil dat vochtig wordt gehouden. 21

25 2.2. Belang van de wapening De eigenschappen en de hoeveelheid wapening die nodig zijn, worden bepaald door het studiebureel dat verantwoordelijk is voor het ontwerp van de structuur. Men mag hierbij niet vergeten dat het percentage wapeningen voldoende moet zijn om een goed verdeelde micro-scheurvorming te garanderen. Scheurvorming ten gevolge van krimp in het jonge beton, temperatuursgradiënten over de dikte van de wand enz kunnen weliswaar niet vermeden worden, maar het is belangrijk de scheuropeningen zodanig te beperken dat ze de waterdichtheid van de constructie niet in het gedrang brengen. Wanneer de wapening loodrecht op de verwachte scheurrichting wordt geplaatst, kan men ervoor zorgen dat er talrijke kleine scheuren ontstaan die geen invloed hebben op de dichtheid van de constructie. Belangrijk om te onthouden : het gebruik van wapening met kleine diameter en goede hechting wordt aangeraden ; een fijne en goed verdeelde scheurvorming is het gevolg van een groot contactoppervlak tussen de wapening en het beton ; men mag ook niet in het andere uiterste vervallen en «geen plaats meer voor het beton overlaten»; het is hoofdzakelijk de horizontaal geplaatste verdeelwapening die invloed heeft op de scheurvorming ; de wapening moet op een gelijkmatige manier verdeeld worden over 2 lagen ; de horizontale wapeningsstaven moeten zich tussen de verticale wapeningen en het dichtstbijzijnde buitenvlak bevinden ; de toelaatbare scheuropening voor een waterdicht beton is vastgelegd op 0,2 of zelfs 0,1 mm, terwijl de toegelaten scheuropening voor elk ander type beton meestal 0,3 mm bedraagt. In theorie moet ter plaatse van de gescheurde sectie de opneembare trekkracht door de wapening, namelijk A s f y, groter zijn dan de trekcapaciteit van de naburige ongescheurde betonsectie, namelijk B c f ct (fig. 18). Enkel in deze omstandigheden zal een nieuwe scheur gevormd worden vooraleer de eerst gevormde scheur zich opent. Hieruit volgt: Fig. 18 Waarbij f ct de betontreksterkte is, bijvoorbeeld op het moment van afkoeling. Voor een f ct van 1,5 N/mm 2 op het ogenblik van scheurvorming en een staalkwaliteit BE 500 S, zal het minimum wapeningspercentage bijgevolg gelijk zijn aan : A s 1,5 = = 0,3 % in de richting van de kracht B c 500 Voor beton dat op het kritieke moment sterker is, kan de verhouding A s /B c snel 0,6-0,7 % overschrijden en aanleiding geven tot grote hoeveelheden wapening. In het CUR-rapport nr. 85 wordt de scheurvorming in wanden ten gevolge van krimp en temperatuursvariaties bestudeerd. Proeven op betonnen wanden werden uitgevoerd op kleinere schaal. De invloed van het wapeningspercentage op de scheuropeningen werd geverifieerd en correlaties tussen het wapeningspercentage, de verhinderde vervorming, de betonkwaliteit, werden opgesteld. Uiteindelijk werd de theorie experimenteel geverifieerd via de bekomen proefresultaten. Een goede overeenkomst tussen theorie en proefresultaten werd gevonden. In tabel 5 worden de horizontale wapeningspercentages vermeld die volgens het CUR-rapport noodzakelijk zijn om de scheuropeningen te beperken tot 0,10, 0,15 of 0,20 mm. De betontrekweerstand op het ogenblik van scheurvorming wordt gelijk genomen aan 1,5 N/mm 2. 22

26 Tabel 5 - Horizontale wapeningspercentages die volgens CUR-rapport nr. 85 noodzakelijk zijn om de scheuropeningen te beperken Een karakteristiek die eveneens van groot belang is, betreft de betondekking op de wapening. Men moet zeker de doorsnedes en de posities van de wapeningen respecteren maar men mag ook geen enkele vermindering van de betondekking toelaten voor wanden die buiten opgesteld zijn. De betondekking is functie van de omgevingsomstandigheden. Deze houdt verband met de kwaliteitseisen die van toepassing zijn voor iedere omgevingsklasse vermeld in NBN B : De toekomstige Belgische nationale bijlage van NBN EN : 2005 «Berekening van betonconstructies» zal richtlijnen bevatten betreffende de minimale betondekking in functie van de omgevingsklassen. Hierbij mag men niet uit het oog verliezen dat : de werf geen laboratorium is en de gebruikte meeteenheid op de tekenplank «mm» is terwijl deze gebruikt door de ijzervlechter en de bekister «cm» is ; de volgende minimum betondekkingen noodzakelijk zijn : ı 40 mm voor waterdichte constructies ; ı 30 mm voor elke andere constructie ; (de betondekking wordt gemeten tussen het buitenste vlak van de wapening en het dichtstbijzijnde betonoppervlak) ; een tolerantietoeslag h wordt toegepast op de minimale waarden om zo de nominale betondekking c nom te bepalen : c nom = c min + h De tolerantietoeslag h is gelijk aan : ı 0 h 5 mm voor geprefabriceerde elementen ; ı 5 h 10 mm voor ter plaatse gestort beton ; De juiste keuze van deze tolerantietoeslag h is afhankelijk van het type en de afmetingen van het dragend element, de constructiewijze, het niveau van de technische kwalificatie van het personeel, de afwerking, de kwaliteitscontrole evenals het niveau van detail. 23

27 2.3. Waterdichte voegen De reservoirs moeten van uitzettingsvoegen voorzien worden als er geen andere doeltreffende en economische middelen kunnen gebruikt worden om de scheurvorming te beperken. Verschillende voorschriften werden reeds ontwikkeld voor het ontwerp en de uitvoering van uitzettingsvoegen die de gewenste resultaten opleveren. Er dient ook vermeld te worden dat de goede werking van de voeg een correcte uitvoering ervan vereist. Overigens hebben dichtheidsproducten voor voegen vaak een aanzienlijk kortere levensduur dan de structuur zelf. De voegen moeten bijgevolg zo worden gerealiseerd, dat ze kunnen gecontroleerd en hersteld of vervangen worden. Tevens is het noodzakelijk na te gaan of het dichtheidsproduct compatibel is met het materiaal of de vloeistof die in de reservoirs zal worden opgeslagen. In de meeste gevallen worden de reservoirs dus enkel uitgerust met constructievoegen (ook stortnaden genoemd). Deze moeten op een zorgvuldige manier geëffend en uitgevoerd worden. Belangrijk hierbij is dat : de lengte van de wanden die in één keer gestort worden, niet groter mag zijn dan 15 m ; het reeds verharde beton voldoende ruw en vochtig gehouden wordt zodat de hechting met het verse beton optimaal is ; de waterdichtheid wordt bekomen door het gebruik van bandstaal en het continu maken van de wapening ter plaatse van de voeg (fig.19) ; het tijdsverschil tussen de verschillende betonneringsfasen zo klein mogelijk is om op die manier het negatieve effect van de differentiële krimp te beperken. Fig. 19 Bandstaal en continue wapening ter plaatse van de stortnaad Foto s : P. Van Audenhove 24

28 2.4. Dichtheid, porositeit, doorlatendheid en wateropslorping De dichtheid van beton is een belangrijke eigenschap, die zowel zijn mechanische sterkte als zijn duurzaamheid bepaalt. Ze kan gedefinieerd worden als de verhouding tussen het absolute volume van de vaste materialen (bindmiddelen, granulaten) en het schijnbare volume. Wanneer : V c : absoluut volume cement per m 3 beton V g : absoluut volume granulaten per m 3 beton V e : absoluut volume efficiënt water per m 3 beton V v : volume holle ruimten of lucht per m 3 beton dan geldt : V c + V g + V e + V v = 1 De dichtheid c is dan het complement van het volume water en lucht per m 3 beton, d.w.z. : c = V c + V g = 1 - (V e + V v ) De dichtheid kan bijgevolg gedefinieerd worden als het verschil tussen het schijnbare eenheidsvolume en het volume poriën. Om deze dichtheid te bepalen, is het dus noodzakelijk het volume poriën te kennen, d.w.z. de porositeit. De porositeit is een maat voor het aandeel van het totale volume beton dat wordt ingenomen door poriën. De waarde wordt meestal in percentage uitgedrukt. Er bestaan echter verschillende types poriën; sommige dragen bij tot de doorlatendheid, andere niet. Het is zeer belangrijk het onderscheid te maken tussen porositeit en doorlatendheid. Indien de porositeit hoog is én de poriën zijn met elkaar verbonden, dan zullen zij bijdragen tot het transport van vloeistoffen doorheen het beton wat resulteert in een hoge doorlatendheid. Daarentegen, wanneer de poriën discontinu zijn of om de één of andere reden de doorgang van een vloeistof verhinderen, zal de doorlatendheid laag zijn zelfs indien de porositeit hoog is. Het wateropslorpingsvermogen kan iets vertellen over de porositeit. De absorptie is het resultaat van capillaire bewegingen in die poriën van het beton die open zijn naar de omgeving. Ze wordt bepaald door een betonnen proefstuk in water onder te dompelen tot constant gewicht. De waterabsorptiecoëfficiënt, uitgedrukt in percent, is dan gelijk aan de stijging van het gewicht van deze natte massa ten opzichte van zijn droge massa. Vermits het opslorpingsvermogen een goed beeld geeft van de porositeit, is het ook gelinkt aan de dichtheid van het beton en kan het bijgevolg gebruikt worden als een maat voor de betonkwaliteit Om hoogwaardig beton te bekomen, wordt er aangeraden om de wateropslorping door onderdompeling WAI (0,45) te specifieren volgens bijlage O van NBN B : 2004 voor alle ter plaatse gestort of geprefabriceerd beton dat in contact komt met afvalwater of verontreinigde grond. De klasse WAI (0,45) is geldig voor beton met een maximale W/C-factor van 0,45 en betekent in termen van wateropslorping door onderdompeling, bepaald volgens de richtlijnen van de norm NBN B , dat : de gemiddelde waarde van 3 proefstukken 5,5 % ; de individuele waarde 6,0 %. In fig. 20 wordt de wateropslorping door onderdompeling vermeld voor enkele betonsoorten die aangemaakt werden met verschillende types cement HSR-LA. Fig. 20 Wateropslorping door onderdompeling van verschillende betonsoorten (kernen van 1 dm 3 - NBN B ) 25