Zwelgevoeligheid van fundering en aanvulling of ophoging Ir. N. van den Berg Technologendagen 2015
Voorkomen Zwel uit zich als: Bultvorming; Heffing; Eventueel ook zijdelingse vervormingen.
Bultvorming
Heffing
Oorzaak? 1. Contract/bestek, bouwproces 2. Materiaalkunde
Oorzaak? Contract (1.1) Speelt vooral bij private opdrachtgevers Opdrachtgever kan op korte termijn besparen op de bouwkosten; Opdrachtgever is niet bekend met eigenschappen en eigenaardigheden van bouwstoffen en zeker niet met die van reststoffen. Adviseur en aannemer hebben daardoor als deskundigen grote verantwoordelijkheid
Oorzaak? (1.2) Vaak wordt wel aan milieu- en arbo-eisen gedacht: Voldoet de toepassing aan eisen Bsb c.q. Bbk? Komen er geen gevaarlijke gassen en dampen uit? Bij civieltechnische geschiktheid wordt niet aan volumebestendigheid gedacht. Er zijn ook zelden proeven voorgeschreven laat staan eisen voor geformuleerd.
Oorzaak? (1.3) Toepassing van reststoffen onder IBCcondities onder een gebouw; Voorwaarde groot vloeroppervlak; Waar kom je ze tegen? Distributiecentra/transportondernemingen 100 m x 200 m x 0,3 1,5 m dik. Waar niet? Publieke opdrachtgevers zijn voorzichtiger, mijden (onbekende) risico s en bezitten vaak kennis van materialen.
Oorzaak? Materiaalkunde (2.1) AEC-bodemas (AVI-bodemas): Reactieve mineralen en metalen als CaO, MgO, SO 4, Al, Fe, Zn CaO + H 2 O Ca(OH) 2 (volume ca 2,2x) 4 Al + 3 O 2 2 Al 2 O 3 2 Al 2 O 3 + 6 H 2 O 4 Al(OH) 3
Oorzaak? Materiaalkunde (2.2) Passivering van metalen werkt niet in AVI-bodemas door hoge zoutgehalten Reactieproducten zijn slecht of matig oplosbaar en worden dus niet afgevoerd!
Oorzaak? (2.3) Stijve fundering dus dunne asfaltconstructie!? (7-10 cm) Gevolg bulten met kleine diameter die snel open scheuren
Oorzaak? (2.4) Bulten worden alleen zichtbaar als een zwelpit hoog in de fundering zit; Diameter is globaal 2 x tot 3 x de diepteligging van de pit bij granulaire materialen; Bij gebonden materialen krijg je een gelaagde fundering door interne horizontale scheurvorming (samenwerkende zwelpitten) en meer globale heffing.
Gebonden AEC-bodemas 1 na ca. 6 maanden bewaren in het lab
Gebonden AEC-bodemas 2 Na ½ jaar Na 1 jaar
Gebonden AEC-bodemas 3 Na 2½ jaar
Oorzaak? (2.5) Heffing wordt veroorzaakt door min of meer homogeen verdeelde reactieve deeltjes. Vooral in de fijne minerale fractie; Bulten worden veroorzaakt door lokale concentraties. Vooral metalen en kalkpitten maar ook vuurvast materiaal (MgO).
Oorzaak? (2.6) Beschikbaarheid van water is nooit beperkend bij toepassing op of in de bodem (dampdiffusie/condensatie) Beschikbaarheid van zuurstof kan beperkend zijn (vooral bij zeer stabiele grondwaterstand, door ontbreken pompeffect) Diffusie treedt altijd op dus consumptie van water en zuurstof door de reacties introduceert een drijvende kracht
Onderzoek 1 hoogtemetingen
Onderzoek 1 TGA Mg(OH) 2 MgO+H 2 O 350 o C Ca(OH) 2 CaO+H 2 O 580 o C CaCO 3 CaO+CO 2 700 o C
Onderzoek 2 XRF en CS
Onderzoek 3 Heffing staalslak / OIP
Onderzoek 4 Heffing AEC-bodemas M1-A M1-B heffing ( ) 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00-1,00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130-2,00 tijd (dagen) y = 0,4908Ln(x) + 1,1101 R 2 = 0,2262 gemiddelde heffing Logaritmisch (gemiddelde heffing) heffing ( ) 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00-1,00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130-2,00 tijd (dagen) y = 0,8869Ln(x) + 0,9475 R 2 = 0,7251 gemiddelde heffing Logaritmisch (gemiddelde heffing) M2-A M2-B 7,00 6,00 5,00 y = 0,2651Ln(x) + 2,8864 R 2 = 0,1556 7,00 6,00 5,00 y = 0,4553Ln(x) + 3,9099 R 2 = 0,4395 heffing ( ) 4,00 3,00 2,00 1,00 gemiddelde heffing Logaritmisch (gemiddelde heffing) heffing ( ) 4,00 3,00 2,00 1,00 gemiddelde heffing Logaritmisch (gemiddelde heffing) 0,00-1,00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130-2,00 0,00-1,00-2,00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 tijd (dagen) tijd (dagen)
Voorbeelden reactieve reststoffen AEC-bodemas in ongebonden toepassing (metalen en mineralen) Cement gestabiliseerde AEC-bodemas (metalen en mineralen) Ontijzerd industrieel puin (OIP) en vuurvast puin / ovenpuin (mineralen MgO!! en CaO) LD-staalslak (mineralen CaO!! en MgO)
Eisen volumebestendigheid LD-staalslakmengsel in RAW sinds 2005: Volumebestendigheid (stoomproef) 5% V/V (5 procent!) AEC-bodemas in NL geen eisen DU (zwelproef AEC-bodemas) 0,3 %V/V in 30 dagen 0,5 % V/V in 120 dagen (5 promile!) Gestabiliseerde AEC-bodemas geen eis in NL DU (cyclische stoomproef op proefstukken) Te beoordelen door deskundige: massaverlies en lengteverandering veelal dezelfde eis gehanteerd 0,5% V/V
Conclusie Bij gebruik van reststoffen ook letten op Volumebestendigheid; Proeven voor Nederland ontwikkelen en voorlopig de Duitse proeven en eisen adopteren.