C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater bou wcement 2001 428W a t e r d i c h t h e i dOntwerp, detaillering en uitvoe-ring van de betonnen bassinsmoesten zodanig zijn dat eenabsolute garantie voor water-dichtheid kon worden gegeven.Dit voor de hand liggende basis-uitgangspunt werd door de op-drachtgever nader aangescherptmet het gegeven dat elk aquari-um onderdeel is van een grotergeheel van waterbiotopen enwatercirculatiesystemen. De kansdat een aquarium van enigeomvang of van grote biologischewaarde zou moeten worden leeg-gepompt vanwege een calamiteit,moest tot vrijwel nihil wordengereduceerd.Hieruit volgde de eis dat dewaterdichtheid volledig door hetontwerp van de betonconstruc-ties moest worden gegarandeerden niet mocht worden bereiktmet additionele maatregelen aande waterzijde van de bassins in devorm van waterdichte coatings.Afgezien van de niet geringe kos-ten van coatingsystemen, kon-den bij de technische meerwaar-de ervan voor de bijzondereomstandigheden zoals bij hetOceanium, kritische kanttekenin-Oceanium Blijdorp RotterdamHonderd procent waterdicht!ir. J.A. Ketel, CAE Nederland, RotterdamHet Oceanium omvat een groot aantal zeewaterbassins van zeer verschillen-de afmetingen. De afmetingen vari?ren van 1 x 1 m2tot 25 x 30 m2, de water-hoogte loopt uiteen van enkele decimeters tot zeven meter. Alle aquaria zijnuitgevoerd in ter plaatse gestort beton. Door de opdrachtgever, DiergaardeBlijdorp, werden uitgangspunten vastgelegd die van wezenlijke invloed warenop het ontwerp. Deze betroffen de waterdichtheid, de kwaliteit en de levens-duur van de bassins, het schoon beton en het behoud van de kwaliteit van hetzeewater in de bassins.1 | Betonwerk voor hetOceanium is gereed.In het midden het grotehaaienbassin met aan debovenzijde horizontalesteunranden (`spatrand')foto: Aeroview Dick SellenraadC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater bou wcement 2001 4 29gen worden geplaatst. Een mono-liete betonconstructie kan reedseen zodanige kwaliteit bezitten,dat het aanbrengen van eencoating op het contactvlak beton-water voor de waterdichtheidgeen toegevoegde waarde heeft.Het aanbrengen van een coatingals bescherming van het betontegen zeewater is slechts vanbelang wanneer de betonkwali-teit en de porositeit van hetoppervlak te wensen overlaten.Tezelfdertijd worden de kwaliteiten de hechting van de coatingkritische succesfactoren, gezienhet gevaar voor waterindringingachter de coating en loslaten vande coating door dampspanningin het beton. De biologische enlogistieke bezwaren tegen leeg-pompen en reparaties legdenzeer duidelijk de nadruk op dewaterdichtheid van de betoncon-structies zelf.Bij de huidige stand van debouwtechniek is het maken vanwaterdichte en zeewaterbesten-dige betonconstructies geenwezenlijk probleem. Er geldenalgemene regels, die een absolu-te garantie voor waterdichtheidbieden. Zonder diep op de mate-rie in te gaan moet in het alge-meen worden gelet op de drievolgende aspecten:Beperken of geheel voorkomen vanscheurvormingScheurvorming in de onbelasteconstructie kan diverse oorzakenhebben: verhardingskrimp, uit-drogingskrimp en warmteont-wikkeling tijdens het verhar-dingsproces. Scheurvorming inde belaste constructie kan wordenveroorzaakt door trekspanningenen temperatuurspanningen.Scheurvorming kan adequaatworden ondervangen door ge-bruik van cement met een lagebindingswarmte, het voldoendelang nat houden van de construc-tie na het ontkisten, het toepas-sen van voldoende en fijnmazigverdeelde wapening of het ge-deeltelijk of geheel voorspannenvan de constructie. In het alge-meen levert een beperkte scheur-vorming kleiner dan 0,1 mmgeen problemen op.Voorkomen van porositeit vanhet betonDit aspect wordt ondervangendoor het toepassen van betonspe-cie met een zodanige consisten-tie en korrelafmeting, dat de spe-cie tijdens het storten de bekis-ting volledig vult en de wapeningen instortvoorzieningen volledigomhult. De consistentie van despecie wordt bepaald door decementsoort, de korrelverdelingvan de toeslagmaterialen, dewater-cementfactor en de toevoe-ging van een plastificeerder ofandere hulpstoffen. Het toepas-sen van voldoende dekking op dewapening geeft een goede door-stroming van de specie. Het vak-kundig trillen en verdichten tij-dens het storten is van invloed opde dichtheid en de oppervlakte-structuur van het beton.Voorkomen van lekkages bijaansluitingenIn het algemeen wordt de water-dichtheid van betonconstructiesniet bepaald door de geslotenbetonvlakken, maar door de on-derbrekingen bij aansluitingenvan verschillende constructieon-derdelen. Bijzondere aandachtmoet worden besteed aan dedetaillering en uitvoering vanaansluitingen van wanden envloeren en van wanden onder-ling. Het meest kritieke punt isde aansluiting vloer-wand (kim).Door het achterwege laten vanopstortingen voor de wandkist, hettoepassen van naadloos gelastestalen kimplaten en het instortenvan (preventieve) mortelinjectie-slangen is een waterdichte aan-sluiting volledig verzekerd.2 | Tunnel onder het haaien-bassin, uitkomend in de`grote-gatenwand'. Dezewand gaf aanleiding tothet uiteindelijk groot-schalige gebruik vanzelfverdichtend betonfoto: Henk van der VeenC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater bou wcement 2001 430K w a l i t e i t e n l e v e n s d u u rKwaliteit en levensduur van debetonconstructies moesten zijnafgestemd op permanente belas-ting door zeewater. Het ontwerpdiende zodanig te zijn dat de che-mische resistentie van het betontegen zeewater, zowel bij het per-manent onder water gelegenbeton als bij het beton op hetgrensvlak lucht-water, was gega-randeerd. Ook bij deze eis speel-de het argument dat de kans opreparaties tot het absolute mini-mum moest worden beperkt.S c h o o n b e t o nAlle bassinwanden moesten inschoon beton worden uitge-voerd, aangezien veel wandenniet achter decoratie zouden ver-dwijnen maar, voorzien van eendunne kleurcoating, in het zichtzouden blijven. Voor de vlakheiden het uiterlijk van de betonop-pervlakken werd zeer uitdagendoppervlakteklasse 1A gesteld.Z e e w a t e r k w a l i t e i tDe biologische zeewaterkwaliteitmocht op geen enkele wijze wor-den verstoord door het vrijko-men van stoffen uit de construc-ties, met name vrije kalk enmetaalionen. De biologischewaterkwaliteit is voor Blijdorpletterlijk van levensbelang en omdie reden is de betontechnologi-sche c.q. chemische eis gestelddat op het scheidingsvlak beton-zeewater geen enkele uitwisse-ling mocht plaatshebben vanstoffen die de waterkwaliteit ende zuurgraad (pH zeewater =8,2) van het water konden be?n-vloeden.Over de invloed van beton op debiologische waterkwaliteit warengeen gegevens voorhanden waar-mee deze eis nader kon wordengekwantificeerd. Het werd daar-om noodzakelijk geacht metproeven de invloed van de diver-se stoffen in en op het betonop-pervlak op de waterkwaliteit vastte stellen. Hiertoe werden in eenproefopstelling betonkubussenmet verschillende samenstellingen eigenschappen in bakken metstromend zeewater geplaatst enwerden de concentraties van inhet water opgeloste stoffen in hetverloop van de tijd gemeten. Destoffen waarom het ging waren:vrije kalk, diverse kalkbindendetoeslagstoffen, plastificeerdersen ontkistingsmiddelen. Om eenrealistisch beeld van de concen-traties te verkrijgen, werd hetontwikkeld oppervlak van debetonkubussen in verhoudinggebracht met de waterhoeveel-heid in de proefbak conform demeest voorkomende bassinafme-tingen in het Oceanium. Na ver-loop van twee maanden kon wor-den vastgesteld dat `normaal'beton B 35 zonder bijzondere toe-slagstoffen na een korte periodevan uitlogen van vrije kalk, geenenkele negatieve invloed had opde pH van het zeewater en datvan andere schadelijke stoffengeen sprake was. Bevolking vande bakken met `gevoelige' vissenleverde geen andere conclusie open daarmee werd normaal betongeschikt verklaard voor deze toe-passing.3 | Aanzicht en enkelebelangrijke doorsnedesover de grote-gatenwandC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater bou wcement 2001 4 31C o n s t r u c t i e f o n t w e r pBij het ontwerpen van grotewaterbassins moet rekening wor-den gehouden met een aantalalgemene uitgangspunten diehun oorsprong vinden in dehydrostatische eigenschappenvan water. De druk die water uit-oefent op de bassinwanden neemtlineair toe met de diepte en dezedruk is alzijdig. Wanneer devorm van een bassin niet is voor-geschreven, kunnen op basis vandeze eigenschappen sterk tot deverbeelding sprekende, meestalronde of rotatiesymmetrischevormen worden ontworpen.Wanneer echter de vorm van eenbassin vastligt en afwijkt van de`ideale' vorm, zijn de hydrostati-sche eigenschappen bepalendvoor het maken van een goedontwerp.Bij het constructief ontwerp vande bassinwanden moest reke-ning worden gehouden metmomenten in horizontale en ver-ticale richting en met horizontaletrekspanningen. Van belang wasdat de wanden overwegend lood-recht op het wandvlak wordenbelast en slechts in zeer beperktemate verticaal. Gezocht werdnaar starre ondersteuningslijnenvoor elke wand in de vorm vanloodrecht aansluitende wandenen vloeren, opdat elke wandzoveel mogelijk vierzijdig werdondersteund en een gelijkmatigewapeningsverdeling kon wordenverkregen. Enkele bassins, waar-bij geen horizontale steunlijnaanwezig was in de vorm van eenachterliggende vloer, werden voor-zien van een horizontale steun-rand. De verhouding lengte-hoogte werd afgestemd op deoptredende buig- en trekspan-ningen.Naast trekspanningen in de wan-den uit de alzijdige horizontalewaterdruk moest tevens reke-ning worden gehouden metkrimpspanningen die bij wand-lengtes tot 30 m aanzienlijk kun-nen zijn. Als wanddikte werdvoor de kleine en middelgrotebassins 250 mm en voor de grotebassins 350 mm gekozen. Om descheurwijdte te beperken endaarmee de waterdichtheid enoppervlaktedichtheid te vergro-ten, werd gekozen voor een fijnverdeelde wapening van niet tegrote kenmiddellijn (?10 tot ?16mm). Bijzondere aandacht werdgegeven aan de aansluiting vanwanden onderling en van dewanden op de funderingsvloer.Bij deze aansluitingen speelt,naast de normale overdracht vanbuig- en trekspanningen, medevanwege het ontbreken van hogeverticale drukspanningen in dewanden, de overdracht vanschuifspanningen loodrecht op4 | Toepassing van voor-spanning in het verticalevlak5 | Belasting op de wandenvan het haaienbassin,met globale ligging vande voorspanning in despatrandcement 2001 432het wandvlak een bijzondere rol.Bij het detailleren van de wape-ning in hoekaansluitingen enkimmen van wanden moest metdeze schuifspanningen rekeningworden gehouden. Om de water-dichtheid van de kimmen tegaranderen, was in het bestekeen RVS-kimplaat voorgeschre-ven, voorzien van (preventieve)injectieslangen over de gehelekimlengte. Bij onverhoopte lek-kages op het stortvlak kon op diewijze alsnog door injectie water-dichtheid worden bereikt. Dekimplaten zijn in nader overlegmet de uitvoering niet toegepast,omdat werd gevreesd voor grind-nesten onderin de wand als ge-volg van onvoldoende door-stroming van de betonspecie.De injectieslangen zijn wel toe-gepast en bij alle wanden uitvoorzorg ge?njecteerd. Het resul-taat van een zorgvuldige uitvoe-ring is, dat alle kimmen lekvrijzijn.VoorspanningEnkele zeer grote aquaria, zoalshet haaienbassin van 25 x 30 m2met een waterhoogte van 6,50 men het kelpbassin van 5 x 10 m2met een waterhoogte van 7,5 m,werden voorzien van horizontalesteunranden. Voor opname vande trekspanningen in de wandenwerden deze twee bassins addi-tioneel voorgespannen met VZA.Vanwege de grote afmetingenvan deze bassins, de hoogte vande wanden en de benodigde hoe-veelheid wapening werd eenwanddikte van 350 mm toege-past. Hierbij speelde tevens eenrol dat in de wanden voor depanoramaruiten grote sparingenwerden gehouden, waardoor opsommige plaatsen verhoudings-gewijs erg weinig betonwandoverbleef.Vanwege de eis oppervlakte-klasse 1A was in het bestek aan-gegeven dat alle wanden gestortmoesten worden zonder hori-zontale stortnaden en dat vertica-le stortnaden zoveel mogelijk be-perkt moesten blijven tot hoek-aansluitingen. De combinatievan grote sparingen, grote wape-ningsconcentraties van FeB 500met VZA en de voorgeschrevenstortnaden maakten sommigewanden tot ware hoogstandjesvan uitvoeringstechniek.R u i t e nDe vlakke panoramaruiten voorde bassins en de tunnels in hethaaienbassin en het koraalbassinzijn vervaardigd van acryl. De acryl-ruiten zijn in ??n geheel aange-voerd en hebben respectabeleafmetingen tot 3 x 10 m2en dik-tes van 80 tot 203 mm. De haai-entunnel heeft een op de water-druk afgestemde elliptische door-snede (totale lengte 25 m, hoogte2,75 m) en bestaat uit negen seg-menten. De koraaltunnel heefteen cirkelvormige doorsnede,een lengte van 6 m en is in zijngeheel aangevoerd.De acrylruiten werden aan debinnenzijde van de bassins tegende vlakke wand geplaatst metrondom een overmaat van 150mm ten opzichte van de raam-sparing. Naast acrylruiten zijnook ruiten van gelamineerd glastoegepast, die in sponningen inde betonwanden moesten wordengeplaatst. Vanwege het gevaarvan delamineren door indrin-ging van zeewater moesten deglazen ruiten aan de zijkantenvolledig in kit zijn ingebed. Aande aansluitvlakken voor de acryl-ruiten en de sponningen voor deglazen ruiten werden hoge eisengesteld wat betreft vlakheid, meteen tolerantie ten opzichte vaneen theoretisch vlak van 1 mmper m ruitmaat over de diagonaalgemeten, met een maximum van10 mm. Deze geringe tolerantiestelde hoge eisen aan de maat-vastheid en vormvastheid van dewandbekistingen. Aan deze eis isbij alle wanden voldaan. Ook deaansluiting van de acryltunnelsop de bodems en wanden van debassins vroeg bijzondere aan-dacht, aangezien deze tunnelsmoesten worden geplaatst invooraf ter plaatse gestorte spon-ningen in betonopstanden opde bassinbodems. Het feit datde tunnels in twee richtingengekanteld moesten liggen tenopzichte van het horizontalevlak, maakte de aansluitingenextra gecompliceerd. 6 | Wapeningsdetail in ??nvan de hoeken van despatrand. De voorspan-zone is blauw gerasterd;in het rood gestippeld isde onderliggende wandC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater bou w
Reacties