Betontechnologisch onderzoek6201076Betontechnologischonderzoek1SVBproefproject (2)Betontechnologisch onderzoek 62010 771 Storten wand van casco met behulp van kubelfoto: BAM/Jan de Goede2 Bepalen schudmaat op locatieGeschiktheidsonderzoekVoor de beganegrondvloer en het casco zijn verschillendebetonsamenstellingen ontwikkeld. Beide samenstellingen zijnonderworpen aan een uitgebreid geschiktheidsonderzoek naarde verwerkingseigenschappen van de betonspecie en de presta-ties van het uitgeharde staalvezelbeton, zoals buigtreksterkte enbuigtaaiheid. De uitgebreide toetsing van de verwerkbaarheidvan de betonspecie had plaats aan de hand van zetmaat, schud-maat (foto 2), luchtgehalte, volumieke massa, vezelgehalte enspecietemperatuur. Aanvullend is de sterkteontwikkeling vande proefstukken gemeten.Het casco is gerealiseerd volgens de koude gietbouwmethode.Dit houdt in dat het uithardende beton zonder externe verwar-ming de sterkte genereert die nodig is voor het na ??n dagkunnen ontkisten. Om onafhankelijk van de omgevingscondi-ties te kunnen beschikken over de juiste sterkte wordt door-gaans gestuurd door bijvoorbeeld het type en de hoeveelheidcement te vari?ren en de watertemperatuur te verhogen.Uit het geschiktheidsonderzoek is gebleken dat het staalvezel-beton ook onder zeer koude omstandigheden ? zoals zichtijdens dit project voordeden - ruimschoots aan de prestatie-eisen kan voldoen. Bovendien vormt de verwerkbaarheid vanhet staalvezelbeton met consistentieklasse F4 ook bij een vezel-dosering van 50 kg/m3geen enkel probleem (foto 3). Degemeten zetmaat en schudmaat van de betonspecie direct uitde mixer bedroegen respectievelijk 175 mm en 570 mm.Een kritische succesfactor voor staalvezelbeton is wel een gelijk-matige dosering van de vezels; dat is immers bepalend voor debetrouwbaarheid van het beton. In dit project is dan ook speci-ale aandacht besteed aan het doseren en spreiden van de staal-vezels in de betonspecie. Ten behoeve van de bepaling van hetvezelgehalte in de betonspecie zijn tijdens het geschiktheidson-derzoek twee monsters genomen. Hieruit bleek dat het vezelge-halte met gemiddeld 55,7 kg/m3aan de hoge kant is (tabel 1).Voordat bij het proefproject staalvezelbeton (SVB) de eerste kuub be-tonspecie op de bouwplaats arriveerde, is een uitgebreid betontech-nologisch vooronderzoek uitgevoerd. Hierin zijn factoren als meng-selsamenstelling, verwerkbaarheid en constructieve eigenschappenuitgebreid onderzocht. Op de betoncentrale en tijdens de bouw zijnde specie en het verwerkingsproces stelselmatig gecontroleerd. Desterkteontwikkeling is `real time' gemeten met Concremote.ir. Bram Hazenberg en ir. Joris BlomB|A|S Research & TechnologyTabel 1 Resultaten 28-daagse laboratoriumbeproevingenalgemene gegevens buigtreksterkte druksterkte splijttreksterkte volumiekemassamonster prisma mal fmaxN/mm?LOPN/mm?fR,1N/mm?fR,2N/mm?fR,3N/mm?fR,4N/mm?fcN/mm?fctN/mm? kg/m3C1 hout 5,9 5,9 5,1 5,2 4,8 4,4 67,5 5,00 2360C2 hout 7,1 6,0 7,0 6,7 6,0 5,3 51,0 5,20 2370C3 hout 5,3 5,3 5,0 4,9 4,6 4,3 55,5 5,90 2400C4 hout 5,5 5,2 5,5 5,1 4,7 4,1 53,5 6,35 2370C5 hout 5,2 5,2 4,8 4,9 4,5 4,1 58,0 5,75 2390C6 staal 6,6 5,5 6,4 6,5 6,0 5,5 67,5 5,20 2390C7 staal 6,6 5,7 6,6 6,4 5,8 5,2 60,0 5,00 2380C8 staal 6,3 5,8 6,3 6,1 5,4 5,0 63,0 5,60 2400C9 staal 7,7 6,3 7,2 7,4 6,1 5,4 63,5 5,35 2400gemiddelde hout 5,8 5,5 5,5 5,3 4,9 4,4 57,1 5,64 2378gemiddelde staal 6,8 5,8 6,6 6,6 5,8 5,3 63,5 5,29 2393gemiddelde totaal 6,2 5,6 6,0 5,9 5,3 4,8 59,9 5,48 23842Betontechnologisch onderzoek6201078StortmethodeVoor het storten van het staalvezelbeton van het casco isgebruikgemaakt van een kubel. De keuze voor een kubel komtvoort uit de relatief kleine schaal van het project, de beschik-baarheid van een kraan en de eenvoudiger verwerking van hetSVB ten opzichte van verpompen. Het volledig ontbreken vanwapeningsstaven maakt het verspreiden van de betonspecieover de bekisting overigens erg eenvoudig. Op het gebied vanstortvolgorde en stortnaden onderscheidt staalvezelbeton zichwel van traditioneel gewapend beton. Vanwege de construc-tieve koppeling van de verschillende constructiedelen is het vanbelang dat er geen stortnaden ontstaan tussen de overgangenvan wanden en vloeren. Wanneer stortnaden onvermijdelijkzijn, moeten deze in de richting van de overspanning wordengerealiseerd. De precieze invloed van eventuele koude stortna-den op de constructieve werking van het casco wordt in hetverdere verloop van dit project nader onderzocht.ConcremoteConcremote is een door BAS ontwikkeld meetsysteem, datwordt gebruikt om de druktsterkteontwikkeling van jong beton`real-time' te meten op basis van het gewogen rijpheidsprincipe.De resultaten van deze metingen zijn direct voor alle betrok-kenen via internet af te lezen (fig. 4), waardoor meteen terug-koppeling over de mengselprestaties plaatsheeft. Zo ontstaat ereen platform voor alle betrokken partijen om beslissingen oververvolgstappen te nemen. Bij gietbouw is dat het moment omde tunnel daags na het stort te verwijderen en de samenstellingdesgewenst aan te passen.Traditioneel worden in de gietbouw de betontemperatuur ensterkteontwikkeling gemeten met een pin die door de bekistingin het beton steekt. Daarbij wordt ook vaak de temperatuur inde tunnel gemeten. Deze kan helpen bij het beoordelen van dewarmteontwikkeling in het mengsel en zelfs controleren of dekopzeilen goed dicht zitten. Voor dit project is een permanentingebouwde sensor ontwikkeld om de sterkte in de bekistings-huid te meten: de vlakke sensor (foto 5). Deze sensor is inte-graal onderdeel van de bekisting en zonder enige handelingwerkt de sensor permanent. Zelfs bij het ombouwen van debekisting hoeft men de sensor niet te demonteren.Binnen dit project is een experiment gestart om ook de werkelijkebuigtreksterkte van staalvezelbeton door middel van Concremotereal-time te bepalen. Bij de toepassing van staalvezelbeton in vrij-dragende vloeren kan dit een interessante ontwikkeling zijn. Hieris namelijk niet de druksterkte bepalend voor het moment vanontkisten, zoals bij een traditioneel gewapende constructie, maarjuist de buigtreksterkte. Na beide stortdagen is nu de beslissingvoor het ontkisten genomen op basis van de buigtreksterkteont-wikkeling die door Concremote is gemeten. Ter controle is gelijk-tijdig de buigtreksterkte gecontroleerd aan proefstukken.Een uitgebreide beschrijving van het Concremote-systeem is tevinden in [1].Tabel 2 Meetgegevens verwerkbaarheid betonspecievrachtnummerzetmaat schudmaat specietemperatuur luchtgehalte volumieke massa vezelgehaltemm mm ?C % kg/m3kg/m31 150 450 21 1,5 2375 462 150 460 21 2,5 2378 653 180 540 20 2,2 2389 484 1 180 500 21 1,6 2378 474 2 - - - - - 555 210 540 19 1,0 2377 396 200 510 19 2,5 2388 417 180 480 20 1,6 2378 618 1 170 470 21 1,6 2396 518 2 - - - - - 46gemiddelde 178 494 20 1,8 2382 503Betontechnologisch onderzoek 62010 79453 Doseren staalvezels op beton-centrale met transportband4 Screenshot Concremote-portalzoals gebruikt om druksterkte temonitoren5 Vlakke sensorvan staalvezelbeton is dit extra belangrijk: de krimpscheurenvormen de inleiding van latere scheurvorming in de construc-tie. Bovendien draagt de isolatie bij aan een goede warmteont-wikkeling in de uithardende constructie, waardoor het betonop tijd de vereiste ontkistingssterkte haalt.De zakking van de tunnels na het ontkisten is tijdens het projectuitgebreid gevolgd. Dit controlesysteem loopt nog geruime tijddoor gedurende de verdere loop van het project. Op basis vaneen nulmeting die v??r het ontkisten is uitgevoerd, kan dezakking van de constructie als gevolg van kruip over het verloopvan de tijd nauwkeurig worden bepaald. Na het ontkistenvertoonden met name de balkons een kleine zakking, die na ??ndag nog licht was toegenomen. Deze zakkingen vallen echterruim binnen de gestelde toleranties, zoals die ook voor traditio-neel gewapende tunnelgietbouw gelden.Kwaliteitscontrole op locatieMet het oog op kwaliteitsborging is tijdens de bouw van hetcasco een mobiel laboratorium ingezet. Hierdoor kunnen allenoodzakelijke onderzoeken op de bouwplaats worden uitge-voerd. Bovendien kan er desgewenst direct worden terugge-koppeld en in het proces bijgestuurd. Elke vracht betonspecie isdoor een betontechnoloog gecontroleerd op samenstelling,verwerkbaarheid en vezelgehalte. Uit de controles op de bouwis gebleken dat de vezeldosering en verwerkbaarheid zeerconstant waren (foto 6, tabel 2).Naast de directe controle van de betonspecie op de bouwplaatszijn er uit elke vracht minimaal drie prismabalken vervaardigdvoor latere beproeving in het laboratorium. Deze beproevingenlopen parallel aan de beproevingen aan het casco, zodat ersteeds een directe vergelijking kan worden gemaakt tussen depraktijk- en laboratoriumresultaten. Op verschillende plaatsenin de constructie zijn sensoren geplaatst voor het real-timemonitoren van de sterkteontwikkeling van het beton. De richt-waarden die hierbij voor de ontkistingssterkte zijn gehanteerd,bedragen 14 N/mm2voor de druksterkte en 1,6 N/mm2voor debuigtreksterkte. Na de tweede stortdag werd de vereiste ontkis-Evenals bij traditioneel gewapend beton moet bij staalvezelbe-ton de trilnaald met zorg worden toegepast. Wanneer een tril-naald in een te laat stadium van het verhardingsproces van hetjonge beton wordt toegepast, of op een ondeskundige manierwordt gebruikt, kan dit onherstelbare schade aanrichten aan debetonmatrix. Grove aggregaten -waaronder staalvezels- wordendoor het inbrengen van de trilnaald weggedrukt. De plaats vande grove granulaten wordt vervolgens ingenomen door speciemet een andere, fijnere, samenstelling. In het geval van staalve-zelbeton is dit extra kritisch, aangezien hiermee de wapeningvan het beton wordt aangetast. De toepassing van een trilplaatof van zelfverdichtende betonsoorten kan hier in de toekomstuitkomst bieden.De nabehandeling van het jonge beton neemt zoals bij elkebetontoepassing een belangrijke plaats in het proces in. Hetisoleren van de tunnel en het plaatsen van afdekzeilen aan debovenzijde van de pasgestorte vloer, zijn cruciaal voor hetvoork?men van krimpscheuren in het jonge beton. In het gevalBetontechnologisch onderzoek62010806 Vezelteller voor bepalingvezelgehalte vanbetonspecietingssterkte zelfs al v??r 02.00 uur bereikt. Bij het ontkisten om07.00 uur bedroeg de druksterkte gemiddeld 22,2 N/mm2en debuigtreksterkte 3,7 N/mm2.Dertig dagen na de laatste stortdag van het casco heeft de eerstebeproeving op locatie plaatsgehad. Parallel hieraan zijn ook inhet laboratorium de eerste proefstukken beproefd. Het cascoblijkt ruimschoots in staat om de vereiste gebruiksbelasting tedragen. Bovendien komen de laboratoriumresultaten overeenmet de op locatie behaalde resultaten.Ten opzichte van het geschiktheidsonderzoek zijn er enkeleverschillen te zien in de meetresultaten. De gemiddelde druk-sterkte na dertig dagen is iets hoger met 66,6 N/mm2en de fR,1en fR,4zijn met respectievelijk 5,5 en 4,5 N/mm2lager dan in hetgeschiktheidsonderzoek. De verschillen zijn deels te verklarendoor de sterk afwijkende omstandigheden tussen het geschikt-heidsonderzoek en de daadwerkelijke bouw op locatie. Tentijde van de eerste proeven op de betoncentrale lag de buiten-temperatuur rond het vriespunt, terwijl het bij de bouw van hetcasco ongeveer 20 graden warmer was. Bovendien blijkt uit demeetresultaten dat het vezelgehalte van de betonspecie bij hetgeschiktheidsonderzoek met gemiddeld 55,7 kg/m3aan de hogekant is. De onverwacht hogere resultaten uit het geschiktheids-onderzoek kunnen hiermee mogelijk worden verklaard uit eenhoger vezelgehalte van het beton. Bij de realisatie van het cascozijn tien monsters genomen ter bepaling van het vezelgehaltevan de betonspecie. Het gemiddelde vezelgehalte van dezemonsters is met 50,2 kg/m3precies goed.Door de combinatie van metingen aan de betonspecie enbeproevingen aan het uitgeharde beton is het mogelijk meetre-sultaten uitgebreid te analyseren en mogelijke afwijkingen teverklaren. De hieruit resulterende verrekening van de meetre-sultaten stelt constructeurs in staat ook bij afwijkende meetre-sultaten het gedrag van staalvezelbeton goed te kunnen model-leren. Dit laat zien dat het vooraf modelleren en dimensionerenvan vrijdragende staalvezelbetonconstructies aan de hand vanlaboratoriumbeproevingen of kengetallen goed mogelijk is.ConclusieDe eerste betontechnologische resultaten van het proefprojectlaten zien dat staalvezelbeton op basis van gedegen geschikt-heidsonderzoek en gestandaardiseerde procescontrole opcentrale en bouwplaats succesvol kan worden toegepast in hettunnelgietbouwproces. Hiermee komt staalvezelbeton in vrij-dagende vloeren binnen handbereik. Literatuur1 Blom, J., & Minartz, P., Procescontrolemet Concremote. Cement 2010/2.6