!WEGENl30UW IMATERIALEN I IFUNDAMENTEEL GEDRAG VANCEMENT-BENTONIETH.M.M.Krikhaar, ENCI Nederland BY; afdeling Technische Voorlichtinging.]. de Vries, Bouwdienst Rijkswaterstaat, afdeling BouwspeurwerkBij de eerste toepassing door Rijkswaterstaat van cement-bentoniet inafdichtingswanden in 1989 bleek dat de kennis over dit materiaal gering was. Deweinige praktische ervaring was veelal afkomstig uit het buitenland en niettoegesneden op de Nederlandse situatie. Hierdoor was het nauwelijks mogelijk re?le(besteks-)eisen betreffende de eigenschappen van het materiaal te stellen en eeneffectieve kwaliteitscontrole uit te voeren. Door de Bouwdienst Rijkswaterstaat werdde werkgroep CEMBENTQN (cement-bentoniet) ingesteld, die als opdracht kreegde beschikbare kennis over afdichtingswanden van cement-bentoniet teinventariseren.LiteratunrstudieDewerkgroep is begonnen met eenlite-ratuurstudie en het inventariseren vande beschikbare kennis [1, bijlage A].Hieruit bleek dat er in het buitenlandweliswaar veel praktijkervaring was,maar dat er nauwelijks inzicht bestondin de werking van het systeem cellent-bentoniet. De kennis inzake de invloedvan cement, bentoniet, bodemgesteld-heid, vul- en hulpstoffen op de eigen-schappen van de te maken schermwandberusttevooreen belangrijkdeelop em-pirie. Een goede theoretische onder-bouwing ontbrak.hulpstof vertraagt de cementreactielangdurig en geeft bovendien aan desteunvloeistofde gewenste consistentie.Tijdens het ontgraven zorgt de cement-bentonietsuspensie voor de gewenstesteundruk en vormt na verharding eenblijvende wand met de gewenste eigen-schappen.Door de sleuven uit te graven tot in eenwaterdichte horizontale kleilaag, kaneen nagenoeg dichte bak worden gecre-eerd rond een bouwput of een af teschermengifbelt. Ditsoort schermwan-den kan tot circa 60 m diepte wordengemaakt.Cetnent-bentonietwand in uitvoeringCement-bentoniet is een mengsel vanbentoniet, cement, water en hulpstof-fen.Bentoniet is een kleisoort die in watersterk opzwelt en daarbij zoveel wateropneemt, dateenlobbigebrei (suspensiegenoemd) ontstaat. Het bijgemengdecement zal hierin niet bezinken. DePrincipe cement-bentoniet-wandenHet vervaardigen van cement-bento-nietwanden is een variant op het diep-wandsysteem. Met speciale grijpers f------'-----~~---~~----~-----~-~-----__c_Iworden panelen ofsleuven in de bodemgegraven (fig. 3). Om te voorkomen datde wanden van deze sleuven instorten, ~-----~----~---~~------~--~~-------'wordt het ontgraven gedeelte continuaangevuld met een steunvloeistofHorizontaal evenwicht tussen de hy-drostatische druk van deze steunvloei~stof en de grond- en waterdruk voor-komt dat de sleufwand instort.Afdichtingswanden van cement-bentoniet worden toegepast in-dien de grondwaterstromingmoet worden belemmerd. Dit kannoodzakelijk zijn ten behoeve van hetdrooghoudenvan een lager gelegen ter-rein ofhet voorkomen van verspreidingvan verontreinigd grond- ofpercolatie-water. Vertaald naar praktische toepas'-singen betekent dit in het eerste geval:bouwputten, verdiept aangelegde we-gen (fig. 1), kwelschennen in dijken enz.In het tweede geval kan worden gedachtaan het verticaal afschermen van vuil-stortplaatsen en vervuilde stukkengrond (fig. 2), het preventief afsluitenvan waterwingebieden enz.20 Cement 1993 nr. 121 Principe verdiept aangelegde weg 2 Principe afgeschermde vuilstortplaatsonderzoek en om vertroebeling van deresultaten te voorkomen, zijn geenhulpstoffen gebruikt.MengselsamenstellingGekozen is voor drie cementen, met alsuitgangspunt dezelfde samenstellendematerialen, dat wil zeggen dezelfdeklinker en dezelfde hoogovenslak. Deglobale verhouding hiervan is in tabel 1weergegeven.Voorts zijn twee bentonieten gekozenI--~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~-,---jwaarmee in Nederland al praktijker-3 Uitvoeringssche111a van een afdichtingswand 111et ce111ent~bentoniet [2]. varing was opgedaan.De panelen worden om en 0111 gegraven (1-3-5-7-2-4-6-8)*Alle drie cementen bevatten 5% bindtijdregelaar.TabeliCodering grondstoffen en mengselsbetoniet cement*permetaal hoogoven A pordand C? 12% klinker ? 24% klinker 95% klinker? 83% slak ? 71% slak 0% slakcode 30 A 50C C30 CA CSOE E30 EA E50OnderzoekHet is voor het ontwerp, de uitvoeringen de kwaliteitsbeheersing essentieeldat er inzicht bestaat in het samenwerk-ingsmechanisme tussen cement en ben-toniet.Derhalve is onderzocht welke karakte-ristieken van het cement en de bento-niet bepalend zijn voor de eigenschap-pen van cement-bentonietwanden [1].Hierbij is gekeken naar de structuur vancement-bentoniet, het neerslaan vanhydratatieprodukten en de invloed vande cementsoort en de bentonietsoort ophet reactieverloop.Ook is de invloed van de mengprocedu-re en de beproevingsmethode op hetmeetresultaat onderzocht, hetgeen indit artikel buiten beschouwing wordtgelaten.Cement 1993 nr. 12Hetonderzoekheeftzekergeleid toteenbeter inzicht in de werking van cement~bentoniet in afdichtingswanden, zoweltijdens debouwfase als in de definitievesituatie. Behalve de karakterisering vande grondstoffen werden de eigenschap-pen van cement-bentoniet in verschil-lende stadia bepaald: als suspensie, tij-dens de opstijvingsfase en als verhardmateriaal.UitgangspuntenBij de proeven waren de belangrijksteuitgangspunten: hetgebruikvan dezelf-de grondstoffen uit??n charge, eenvastemengselsamenstelling, een exact Vast-gelegde mengmethode en conditione-ring van materialen en proefstukken bij100C.Ter beperking van de omvang van hetVoor het onderzoek zijn cement-bento-nietsuspensies samengesteld, bestaandeuit 35 kg bentoniet, 200 kg cement en920 kgwater per m3?Ten behoevevan derapportage zijn de onderzochte grond-stoffen en mengsels gecodeerd: zo is bij-voorbeeld het mengsel van bentoniet CmetcementAgecodeerd als CA. In tabel1 is deze codering weergegeven.Metingen aan opstijvende menlJselsHet opstijvingsgedrag (fig. 4) is gemetenmet de mini-penetrometer, ontwikkelddoor het Centraal Laboratorium vanENC!. Het blijkt dat de gebruikte ce-mentsoort een dominerende invloedheeft op het opstijvingsgedrag en dat debentonietsoort nagenoeg geen rolspeelt.Analysepori?nwaterBij mortels en betonzegtdeveranderingvan de samenstelling van het mengwa-terveel over hetverloop van de hydrata-tiereactie van het cement. Een praktischprobleem hierbij is de verharding: hetmengwater in de specie wordt pori?n-water in de cementsteen.Ten behoeve van onderzoek zijn er in-middels technieken ontwikkeld om hetpori?nwater uit de cementsteen te ha-len. Deze techniek is ook gebruikt voorhet onderzoek aan de cement-bento-nietsuspensies.21I_WE__G_E-NB--O-UW-_---~~-I-MA:-:rE-_RIAL---E-N--~--- ~ - _500400300:!} 200-cc:'"....,.VI