A r c h i t e c t u u r & o n t w e r p
B e t o n t e c h n o l o g i e
cement 2006 2 14
HET TRADITIONELE
BESTEK
ir. B.E.J. Baetens, Intron
dr.ir. E. Schlangen, TU -Delf t, faculteit CiTG/Intron
De laatste jaren zijn we vertrouwd geraakt met eisen
voor temperatuurbeheersing in de bestekken. Deze eisen
zijn vooral bedoeld om scheurvorming te voorkomen en
daarmee de prestaties van de betonconstructie te beïn-
vloeden. Het voorgaande artikel heeft duidelijk gemaakt
dat er inmiddels zeer veel en uiteenlopende kwaliteitsas-
pecten zijn die aandacht verdienen. De nieuwe bestekken
vallend onder de nieuwe manier van aanbesteden bieden
meer vrijheden en daarmee meer mogelijkheden om de
kwaliteit structureler aan te pakken. Hierop wordt in de
volgende artikelen nader ingegaan. In dit artikel komen
enkele standaardbestekken aan de orde. In latere artike-
len worden methoden behandeld om hieraan te rekenen.
Vervolgens worden mogelijke maatregelen en de conse-
quenties hiervan op de uitvoering besproken.
De traditionele bestekseisen hebben betrekking op:
? constructieve veiligheid;
? duurzaamheid, met een direct gevolg voor de
veiligheid;
?
functionaliteit, o.a. waterdichtheid (foto 1), stijf-
heid en geluiddichtheid;
?
esthetica;
? algemeen gevoel van veiligheid, met o.a. scheur -
vorming aan tegelwerk.
In de afgelopen tien jaar zijn we vertrouwd geraakt
met deze bestekseisen. Aannemers weten nu ook
wat ze betekenen en hoe hiermee om te gaan, het-
geen aanvankelijk nog niet altijd het geval was.
Temperatuurbeheersing hoort nu bij de standaard
bestekseisen. De eisen in de 'standaard' bestekken
zijn vooral bedoeld om scheuren in de constructie in
de jonge fase ten gevolge van hydratatiewarmte te
voorkomen. Het achterliggende doel is om hiermee
de prestaties zoals hierboven beschreven te garande-
ren. De eisen voor temperatuurbeheersing hebben
meestal niet als doel de kwaliteit van het beton te
verhogen wat betreft bijvoorbeeld waterindringing of
chloridediffusieweerstand. Ook leiden de eisen voor
temperatuurbeheersing zoals opgelegd in de 'stan-
daard' bestekken niet vanzelfsprekend tot schoon
beton zoals dat in het voorgaande artikel is bedoeld;
het beton wordt slechts scheurvrij.
N o o r d - Z u i d l i j n
In Nederland vinden we vele soorten bestekstek-
sten die de hoeveelheid scheuren door hydratatie-
warmte in beton zouden moeten verminderen.
Sommige zeer zinvol, andere geheel zinloos. Soms
heel beknopt en soms heel uitgebreid. Als voor-
beeld van zeer uitgebreide besteksomschrijvingen
worden hieronder de eisen van de Noord-Zuidlijn
nader belicht. Voor dit project zijn de eisen voor
temperatuurbeheersing opgesteld door Adviesbu-
reau Noord-Zuidlijn; de uitvoering wordt verricht
door Max Bögl. Intron heeft voor de aannemer de
eisen in het bestek vertaald naar plannen voor tem-
peratuurbeheersing.
Voor de temperatuurbeheersing van de diverse
onderdelen van de drie stations van de Noord-Zuid-
lijn (Rokin, Vijzelgracht en Ceintuurbaan) zijn in
het bestek zeer duidelijke en uitgebreide eisen
gesteld. Dit betreft eisen voor de hydratatiewarmte
in het beton en voor de te koelen onderdelen. Al
deze onderdelen (bijna 200 stuks) worden in het
bestek letterlijk genoemd. Op basis daarvan zijn
deze door Intron in overleg met Max Bögl geredu-
ceerd tot de maatgevende doorsneden. Dit houdt in
dat niet alle wanden van station Rokin van moot 7
tot en met 41 worden berekend, maar dat als deze
allemaal dezelfde dikte en lengte hebben, een door-
snede als maatgevend en representatief kan worden
beschouwd. Zo is het aantal berekeningen tot onge-
veer 25 stuks gereduceerd. Deze lijst kan nog uit-
breiden als dat nodig blijkt te zijn.
Algemeen
De eerste eis in het bestek over hydratatiewarmte
van beton is gegeven in kader 1. In dit eerste
1 | B e e l d v a n e e n wa t e r vo e -
r e n d e s c h e u r
A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pB e t o n t e c h n o l o g i e
cement 2006 2 15
besteksartikel wordt aangegeven dat scheurvor-
ming door hydratatiewarmte in de constructie niet
acceptabel is. Waar bij veel andere werken nog een
maximale scheurwijdte wordt aangegeven, is in het
beton van de Noord-Zuidlijn geen scheurvorming
door hydratatiewarmte toegestaan.
Berekeningen
Aanvullend op de bovenstaande eis over de hydrata-
tiewarmte zijn er in het bestek ook nog eisen gesteld
aan de temperatuurberekeningen die ter voorko-
ming van de scheurvorming worden uitgevoerd
(kader 2).
Opvallend bij dit besteksartikel is de mogelijkheid
om met een andere oplossing te komen dan met
koeling. Ook aangepaste mengsels, stikstofbeton,
isolatie en dergelijke zijn mogelijke oplossingen.
De genoemde eis van 50% van de aanwezige
gemiddelde treksterkte wordt veel gebruikt in
Nederland. Deze eis is ook terug te vinden in de
Standaard RAW Bepalingen 2 0 0 5 in artikel
42.15.03.
Verder is het bij een groot werk als de Noord-Zuid-
lijn zeer goed dat de opdrachtgever aangeeft dat de
berekeningen moeten worden uitgevoerd met
materiaaleigenschappen zoals die ook werkelijk
zijn gemeten. Deze eigenschappen bepalen voor
meer dan de helft de uitkomst van de temperatuur-
berekeningen. Met een slechte invoer kan nooit een
goed plan voor temperatuurbeheersing worden
opgesteld. Een adiabaat is bijvoorbeeld onmisbaar.
Het idee dat elke 10% minder cement ook 10%
minder warmteontwikkeling oplevert, laat zien dat
dit van groot belang is op de uitkomst.
Afwijkend van de meeste werken is dat in dit bestek
specifiek wordt gesteld dat een beknopte risicoana-
lyse moet worden uitgevoerd voor elk constructie-
onderdeel. Hierin is onder meer gekeken wat het
effect is van een andere omgevingstemperatuur. En
wat gebeurt er als de treksterkte om wat voor reden
ineens 20% achterblijft? Hoe groot wordt het risico
van scheuren dan? Daarbij is beknopt aangegeven
met welke wijzigingen het risico niet of in gunstige
zin zou veranderen. Te denken valt aan onderstaan-
de opsomming.
Variatie in eigenschappen die de spanning/sterkte-
verhouding in gunstige zin zouden kunnen veran-
deren zijn:
? h
ogere treksterkteontwikkeling bij gelijkblijvende
E-modulusontwikkeling;
? l
agere E-modulusontwikkeling bij gelijkblijvende
treksterkteontwikkeling;
? l
agere warmteontwikkeling bij gelijkblijvende trek -
sterkteontwikkeling en E-modulusontwikkeling;
?
lagere specietemperatuur bij gelijkblijvende
omgevingstemperatuur.
4 2 . 0 2 . 1 0 H Y D R A T A T I E W A R M T E
B E T O N W E R K A L G E M E E N
01 Indien in het bestek voor enig onderdeel maatregelen worden verlangd om
scheurvorming als gevolg van hydratatiewarmte te voorkomen, het onderdeel
scheurvrij opleveren.
02
Scheurvorming als gevolg van hydratatiewarmte dient door de aannemer en voor zijn rekening te worden geïnjecteerd.
4 2 . 0 3 . 0 9 T E M P E R A T U U R B E R E K E N I N G E N
K O E L E N B E T O N C O N S T R U C T I E S
01 De aannemer ontwerpt en berekent maatregelen ter voorkoming van scheur-vorming
in jong beton. Uitgangspunt hierbij is dat de maatregel bestaat uit het
koelen van beton. Indien de aannemer ervoor kiest andere maatregelen te
nemen ter voorkoming van scheurvorming in jong beton, dan dient deze ter
goedkeuring aan de directie te worden voorgelegd.
02
Als controlemoment geldt het tijdstip waarop de gemiddelde temperatuur van het te koelen constructiedeel is afgekoeld en in evenwicht is met de heersende
gemiddelde omgevingstemperatuur van dag en nacht.
05
De aannemer dient de berekeningen van het koelsysteem uit te voeren met een berekeningsprogramma dat uiterlijk drie maanden voor aanvang van de eerste
stort met koeling, ter acceptatie aan de directie wordt voorgelegd.
06
Uitgangspunt voor de berekeningen is dat de maximaal berekende trekspannin- gen
tijdens de afkoelfase niet hoger mogen zijn dan 50%
van de aanwezige
gemiddelde splijtsterkte ter plaatse.
07
De berekeningen dienen te zijn gebaseerd op materiaaleigenschappen bepaald aan de hand van daadwerkelijk toegepaste betonsamenstelling. Minimaal
dienen hiertoe de adiabatische warmteontwikkeling en de druksterkteontwikkel -
ing
experimenteel te worden bepaald.
08
De aannemer berekent het verschil tussen de gemiddelde temperatuur van het jonge beton en de gemiddelde temperatuur van het reeds verharde beton op basis
van de temperatuurberekeningen en stelt aldus een specifiek temperatuurcrite -
rium
op, op basis van de spanningsanalyses.
09
De aannemer overlegt uiterlijk 1 maand voor het stort van het betreffende con-
structiedeel
een rapportage ter goedkeuring aan de directie. De rapportage bevat
in elk geval een beschrijving van de invoerparameters, de berekeningsresultaten,
een (deel)kwaliteitsplan koeling en een beknopte risicoanalyse waarin wordt
aangegeven welke risico's op basis van de berekeningen en/of ervaringen verbon -
den
zijn aan het koelen en op welke wijze hierop wordt ingespeeld. Het
(deel)kwaliteitsplan koeling bevat een omschrijving van de maatregelen die
voorafgaande, tijdens en na de periode van actieve koeling worden genomen.
Hiertoe behoort tevens een beschrijving van de wijze waarop het
koelproces
wordt beheerst tijdens de uitvoering.
10
De beheersing van het koelproces dient te geschieden op basis van continue tem- peratuurregistraties
op minimaal vijf locaties in elk stort, op één locatie in het
reeds verharde beton en een registratie van de omgevingstemperatuur. De
aannemer berekent het gemiddelde temperatuurverschil tussen het jonge beton
en het reeds verharde beton op basis van de temperatuurmetingen. De
aannemer vergelijkt de resultaten met het temperatuurcriterium dat is bepaald
aan de hand van de berekening. Afwijkingen groter dan 1°C
dienen direct te
worden gemeld aan de directie. De aannemer dient de temperatuurregistraties
te overleggen.
11
Voor aanvang van het betonstorten het gehele leidingenstelsel controleren op
eventuele lekkages.
12
Direct na het beëindigen van het koelen het water aftappen, het buizensysteem doorblazen en zo spoedig mogelijk injecteren met een injectiemortel.
A r c h i t e c t u u r & o n t w e r p
B e t o n t e c h n o l o g i e
cement 2006 2 16
Verder zijn er nog diverse combinaties van variatie in
factoren waardoor de spanning/sterkteverhouding in
de constructie gelijk blijft. Een aantal voorbeelden:
? h
ogere treksterkteontwikkeling bij hogere E-modu -
lusontwikkeling;
? l
agere E-modulusontwikkeling bij lagere treksterk -
teontwikkeling;
? l
agere warmteontwikkeling bij lagere treksterkte -
ontwikkeling en E-modulusontwikkeling.
Als laatste is in de risicoanalyses gekeken naar het
effect van een groter verschil tussen de specietempe-
ratuur en de gemiddelde omgevingstemperatuur.
Verder is er in het bestek nog een eis gesteld aan de
temperatuurregistratie in de periode tijdens en direct
na de stort. Door de gemeten temperatuur steeds te
vergelijken met de berekende temperatuur kan elke
afwijking worden waargenomen. Bij afwijkingen
groter dan 1 °C moet de aannemer dit melden aan de
directie. Deze eis is streng. Als echter met de juiste
materiaaleigenschappen en randvoorwaarden wordt
gerekend, is het zeer zeker mogelijk om de voorspel-
de temperaturen zo dicht bij de werkelijke tempera-
turen te krijgen. Om echter de randvoorwaarden
zoals omgevingstemperatuur en specietemperatuur,
exact te kunnen invoeren, is het noodzakelijk de uit-
eindelijke analyse bij aanvang stort op de bouwplaats
uit te voeren. Voordeel is dat het proces van het
beheersen van de temperaturen met maatregelen
dan ook veel directer te sturen is.
Uitvoering
De laatste eis in het bestek over de temperatuurbe-
heersing heeft betrekking op de uitvoering (kader 3).
A n d e r e b e s t e k k e n
Naast dit bestek met zeer uitgebreide eisen wat
betreft temperatuurbeheersing komen we in Neder-
land vele variaties tegen. Soms staan er helemaal
geen eisen in het bestek voor het voorkómen of
beheersen van scheuren door hydratatiewarmte. In
deze gevallen wordt vaak verwezen naar de Stan-
daard RAW Bepalingen. Hieronder zijn enkele
voorbeelden genoemd van besteksartikelen waarin
temperatuurbeheersing wordt voorgeschreven.
Meest beknopt
De meest beknopte bestekseis met betrekking tot
temperatuurbeheersing die tot nu toe is opgemerkt,
is: de constructie scheurvrij opleveren. Goed
bedoeld, maar niet doordacht. Want betekent dit nu
ook dat er geen enkele buigscheur mag optreden?
Waarschijnlijk is er alleen bedoeld dat er geen
scheuren in de jonge fase door hydratatiewarmte
mogen ontstaan. Misschien moeten zelfs alleen de
doorgaande scheuren door hydratatiewarmte die
eventueel lekkage geven worden voorkomen (fig.
1). Maar het doel van de eis is meestal niet gegeven.
Dit doel moet altijd gekoppeld zijn aan de beoogde
prestatie. Als het bestek hierin niet duidelijk is, is
het vaak gissen wat er precies wordt bedoeld met de
bestekseis als deze beknopt is opgeschreven.
Meest uitgewerkt
In het bijlagenboek met de Standaarddetails van
Holland Railconsult staat de koeling het meest uit-
gewerkt voorgeschreven (fig. 2, tabel 1). De maatre-
gelen die moeten worden genomen tijdens de uit-
voering om geen scheuren te laten ontstaan door
hydratatiewarmte, zijn geheel vastgelegd. Eigenlijk
hoeft een aannemer niets meer te doen dan uitvoe-
ren, waarbij hij er wel voor moet zorgen dat bij
gebruik van een koelaggregaat hij niet het risico
loopt een te kleine voorziening te hebben. In de
tabel staat namelijk nergens informatie over de
koelcapaciteit!
5 3 . 9 0 . 1 0 K O E L E N B E T O N
De benodigde capaciteit voor de koeling bepalen.
Tekeningen en spannings- en temperatuurberekening
maken van de te koelen betonconstructie. Thermokop -
pels
en koelbuizen aanbrengen. Koeling verrichten
m.b.v
. water en een pompinstallatie met regelbaar
debiet. Koelbuizen afpersen met 0,2
MPa. Tempera-
tuurontwikkeling
tijdens het koelproces d.m.v. automa -
tische
schrijvers volgen. De niet terugwinbare materia -
len
leveren, overige materialen tijdelijk ter beschikking
stellen. Na het voltooien van de werkzaamheden de
koelleidingen schoonblazen en vullen met cementgrout
op basis van portlandcement. Cementgrout met trico -
sal
H 181
(ca. 1% van het cementgewicht).
m a a t F 1 / 2 1 / 2
m a a t E
m a a t C e n z . m a a t C
m a a t Cm a a t B
m a a t B
m a a t B M P 5
M P 4
M P 3
u i t g a a n d wa t e r
M P 2
b u i t e n -
t e m p e r a t u u r
M P 6
i n g a a n d wa t e r M P 1
wa n d A
v l o e r 2
| Ko e l i n g s d e t a i l zo a l s
vo o r g e s c h r eve n d o o r
H o l l a n d R a i l c o n s u l t
ke u ze 1 : wa n d d i k t e
6 0 0 - 9 0 0 m m
A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pB e t o n t e c h n o l o g i e
cement 2006 2 17
Als kanttekening wordt gegeven dat deze tabel niet
algemeen geldig kan zijn. Deze tabel kan alleen
worden voorgeschreven als door de opdrachtgever
van tevoren berekeningen zijn gemaakt voor de in
het bestek betreffende situaties, met de te verwach-
ten uitvoeringsomstandigheden en het te verwach-
ten beton. Al deze parameters zijn immers van
invloed op de maatregelen die moeten worden
genomen en derhalve ook op het eindresultaat. Minder
geschikt
In sommige bestekken duiken soms nog de tempe-
ratuureisen op. Dan staat er enkel en alleen vermeld
dat het temperatuurverschil tussen het jonge en het
oude beton niet groter mag zijn dan 15 °C. Echter uit
de vele berekeningen die in de loop der jaren zijn
gemaakt, is gebleken dat ook bij een temperatuurver-
schil van bijvoorbeeld 12 °C het nog steeds fout kan
gaan. Alleen een temperatuureis zonder verdere
Ta b el 1 | Ko e l i n g wa n d e n vo l g e n s H o l l a n d R a i l c o n s u l t
betonnen wand gestort op verharde betonnen ondergrond ? mootlengte max. 25000 ,,
minimale bepalingen inwendig koelsysteem ? alle maten in mm
stalen koelleidingen kunststof koelleidingen
dikte wand h
oogteligging afstand tussen positie in hoogteligging afstand tussen positie in
op stor tnaad koelleidingen: laatste koelleiding en dwarsdoorsnede: koelleidingen: laatste koelleiding en dwarsdoorsnede:
niveau: maat A bovenzijde wand: maat E maat F bovenzijde wand: maat E maat F
keuze 1 maat B: 400 maat E; maat F: maat B: 300 maat E; maat F:
600-900 mm maat C: 500 max. 700 har t wand maat C: 400 max. 600 har t wand
keuze 2 maat B + C: 400 maat E; maat F: om en om: maat B + C + D: maat E; maat F: om en om:
901-1100 mm maat D: 500 max. 700 op 1/3 resp. 2/3 300 max. 600 op 1/3 resp. 2/3
van de dikte van van de dikte van
de wand de wand
keuze 3 maat B + C: 400 maat E; maat F: op 1/3 en 2/3 maat B + C + D: maat E; maat F: op 1/3 en 2/3
1101-1200 mm maat D: 500 max. 700 van de dikte van 300 max. 600 van de dikte van
de wand de wand
bekisting - hout ? multiplex 18 mm
koelsysteem - maximaal ont wikkelde lengte per koelcircuit is ca. 130 meter
- indien totale koelcircuit lager is dan 130 meter dan een t weede koelcircuit toepassen
- ingang 1e circuit: 1e koelleiding vanaf de stor tnaad, ver volgens verder als 3e, 5e koelleiding enz.
- ingang 2e circuit: 2e koelleiding vanaf de stor tnaad, ver volgens verder als 4e, 6e koelleiding enz.
- koelleidingen ca. 500 mm vrij houden uit kopkanten van de wand
- koelleidingen: vooraf op lekkage controleren overeenkomstig ar t. 42.12.09.01 uit de Standaard RAW bepalingen 2000
koelleidingen - staal: inwendig Ø28 mm ? wanddikte 1,5 mm
- kunststof: uit wendig Ø 32 mm ? wanddikte maximaal 2 mm
- ondersteuning stalen koelleidingen: h.o.h. 3000 mm
- ondersteuning kunststof koelleidingen: h.o.h. 2000 mm
- tolerantie ligging koelleidingen: ± 50 mm
koelwater - temperatuur ingaand water maximaal 10 °C
debiet stalen koelleidingen:
koelwater - alle seizoenen: 1000 l/uur/circuit
kunststof koelleidingen:
- winterperiode: 1000 l/uur/circuit
- voor- en najaar: 1250 l/uur/circuit
- zomerperiode: 1500 l/uur/circuit
meetpunten -
t
emperatuur ingaand[MP1] en uitgaand water [MP2] per circuit ? ingaand water op de plaats waar de koelleidingen het beton ingaan
- t
wee meetpunten in gekoelde zone [MP3 + MP4]
- één meetpunt in ongekoelde zone ca. 400 mm onder bovenzijde wand [MP5]
- één meetpunt buitentemperatuur [MP6]
star t koeling - bij aanvang stor t
einde koeling - indien de maximale temperatuur in gekoelde zone 3 °C is gedaald, het debiet halveren (50%). Ca. 6 uur na het halveren van het debiet,
als de temperatuur in de gekoelde zone niet is opgelopen, de koeling definitief stoppen
afdekken - na afwerken bovenzijde wand betonopper vlak afdekken met folie
ontkisten - niet eerder ontkisten dan 4 dagen na de dag van stor ten
nazorg - direct na einde koeling het water uit het koelsysteem ver wijderen en de koelleidingen injecteren met een groutmengsel welke voorzien is
van een krimpcompenserende hulpstof overeenkomstig besteksar tikel 42.15.13.01 (Appendix)
Reacties