? ? onderzoek ? betontechnologieing.P.C.Prins, Hollandsche Beton- en Waterbouw bv, GoudaAls onderdeel van een Europees onderzoeksproject isin oktober-november 1994 op hetwerk 'Zeekade Amazonehaven' op de Maasvlakte in Rotterdam, een praktijkproef uitge-voerd met hogesterktebeton. De in aanbouw zijnde zeekade bestaat in hoofdzaak uit eenkadeconstructiemet een afzonderlijke achterrail-kraanbalk. Voor de praktijkproefis eendeel van de achterrail-kraanbalk gestort in hoge sterkte beton. Als voorbereidingzijn eentweetal kleine vloervelden gestort in hogesterktebeton.De proef is uitgevoerd door HollandscheBeton en Waterbouw bv (HBW), afdeling kwali-teitstechnologie, met medewerking van HBG afd. Group Technology, betoncentrale Me-bin-Rotterdam, Gemeentewerken Rotterdam afd. Havenwerken en ZHBC, Zuid-Holland-se BetonpompCentrale.PRAKTIJKPROEFMETHETVERWERKENVANHOGE STERKTE BETONCD Afmetingen achterraiJ-kraanbalkC>NC>N44De belangrijkste doelstelling van het prak-tijkonderzoek washetopdoen van kennis enervaring met het verwerken van hogesterk-tebeton. Toetsen van kwaliteitsproceduresen het verzamelen van kengetallen ten aan-zien van de kosten en het verwerken op debouwplaats was onderdeel van het onder-zoek.De samenstelling van het beton was geenspecifiek onderdeel van het project. Welmoest in een geschiktheidsonderzoek wor-den vastgesteld in hoeverre aan de eisenkon worden voldaan. Voor de betonsterkte-klasse en de samenstelling is uitgegaan vanbestaande ervaringen en de kennis van be-tonleverancier Mebin Rotterdam en haar af-deling Technologische Adviezen.Ontwerp, werkvoorbereiding en risicoanaly-se van werken met hogesterktebeton vielenbuiten het kader van dit onderzoek.RandvoorwaardenDe praktijkproefbestond uiteen representa-tieve constructie waarin de karakteristiekevoor- en nadelen van hogesterktebeton tenopzichte van normaal beton en de beton-eigenschappen konden worden beoordeeld.De ontwikkeling van thermische en mecha-nische eigenschappen werden bepaald ineen laboratoriumonderzoek en werden ge-bruikt in een analyse van temperatuur- enspanningsontwikkeling van het proefstort.Eigenschappen van hogesterktebeton zoalssterkte, duurzaamheid en verwerking wer-den in een geschiktheidsonderzoek voorafen tijdens de proef aangetoond.Eisen en voorwaarden voor het beton:? druksterkte: B 85;? sterkteontwikkeling: ontkisten na 16 uur bij14 N/mm2;? duurzaamheid: 100 jaar in een maritiemeomgeving, water-cementfactor :::; 0,50;? verwerkbaarheid: maximale vloeimaat bijmaximale homogeniteit;? oppervlaktekwaliteit: verbetering ten op-zichte van bestaand.Doelen bij het verwerken van het beton:? stortsnelheid: minder dan 75% van de nor-male storttijd;? verdichting: geen mechanische verdich-ting;? afwerken beton: beperkingen vaststellenbij mechanisch schuren van oppervlakken.Uitgangspunt voor op te stellen kwaliteits-procedures was de Europese voornorm ENV206 [1].CEMENT1997/ 466-1I85-1 -60-1L .!.c95~0~O -_--+=+=+_-------..::95::::0..::0~~-----_+De Stichting Product Ontwikkeling Beton(SPOB) heeftop basis van uitgevoerd onder-zoek een reglement opgesteld voor de sa-menstelling, de productie en de kwaliteits-controle van hogesterktebeton [2].Voorbereiding van het onderzoekKraanbalkGekozen is voor het storten en beoordelenvan een deel van de achterrail-kraanbalk(circa 70 m3vloer-wand segment) in ho-gesterktebeton als onderdeel van de totaleconstructie.De kraanbalk is op staal gefundeerd (fig. 1)en wordt gestort in delen van 20 m.De bekisting van de balk bestond uit zijvlak"ken van een onge?soleerde stalen bekistingen kopvlakken van Hy-repharingraatstaal.De vraag of haringraatstaalkon worden toe-gepast bij een vloeibare beton is onderzochtin een geschiktheidsonderzoek.Vanwege het zeer vloeibare beton werd debekisting in de werkvloer verankerd tegenopdrijven en werd voorzien van een extra af-dichting bij de aansluiting haringraatstaal"bekisting en haringraatstaal"werkvloer.Zowel het boven- als het ondernet van deproefbalk werden verzwaard in verband metde eisen voor minimum-wapening bij toe-passing van hogesterktebeton.BetoncentraleIngezet is betoncentrale 'Dintelhaven' vanMebih-Rotterdam. Deze betoncentrale isdoor leveranties in het verleden ingerichtvoorhetproduceren van hogesterktebeton.De capaciteit van de mengcentrale is 60m3/uur.Het is een gecertificeerde centrale en staatals zodanig onder controle van de StichtingBMC [3].Voor de zekerstelling van het eind-product gelden de normale verzekeringen.Referenties in samenwerking met HBW, afd.Kwaliteitstechnologie, opgedaan zijn:? Peconor"project in 1988-1989;? F3-NAM-platform in 1991.Voorgenomen onderzoeken? mengprocedure en -tijden, uitlevering vanhet beton op de betoncentrale;? functioneren kwaliteitsprocedures op hetwerk;? mengsel- en betoncontrole op de beton-centrale;? verwerkbaarheid en homogeniteit van debetonspecie op hetwerkvan elke levering;(3) Locaties boorkernen f2I 100, lang 200mm, boven (B8), in het schuine vlak (8S) enonder (BO)? registreren van uitvoeringsmethode enprocescontrole;? stortfront tijdens het storten en velvor-ming, te meten tussen stortlagen en in debovenlaag;? vloeieigenschappen onverdicht en invloedvan de trilnaald;? verificatie van de temperatuur- en span"ningsontwikkeling in verhardend beton;? onderzoek van het gereed product doormiddel van boorkernen (fig. 2) op porosi-teit,dichtheid en druksterkte;? beoordelen oppervlaktekwaliteit;? controle sterkteontwikkeling met behulpvan gewogen rijpheid. Toetsing of methodegewogen rijpheid toepasbaar is bij ho-gesterktebeton was geen onderdeel vanhet onderzoek;? horizontale en verticale bekistingsdrukkenbij zeer hoge verwerkbaarheden (fig. 3),met een maximale kracht per centerpenvan 50 kN;? temperatuurontwikkeling tijdens de ver-harding (fig. 4).? Meetplaatsen bekistingsdrukmetingen0: drukdoosT: trekpenAlle meetpunten in ??n vlakCEMENT1997/4o Meetplaatsen temperatuurmetingenR: r?pheidsmetingT: temperatuurmetingT3A, T38, T3C op ~L, ;hL, ;4L; L is balklengte = 20 mAlle overige meetpunten op ;hL; metingen in de dekking op 50 mmI II 1I!I II:11I 1I II 1I 1I I1 ILL _------j 1I II I1 I&--LJ45Uit de temperatuur- en spanningsbereke~OnderzoeksresultatenDe voorbereidende onderzoeken zijnuitge-voerd in laboratoria van HBW en Mebin. DoorHBW is de ontwikkeling van thermische enmechanische eigenschappen bepaald; doorMebin is het geschiktheidsonderzoek uitge"voerd tertoetsingvan de productie en de be~tonsterkteklasse.KwaliteitsproceduresKwaliteitsprocedures voor hogesterktebe-ton zijn aanvullende of aangescherpte richt-lijnen die al voor normaal beton gelden. Hetvolgen van de opgestelde procedures bleektijdrovend te zijn (elke wagen werd gecontro-leerd) en meer papierwerk met zich mee tebrengen. Voor een proefstort is dit geen en-kel probleem.Onderzoeken HBWDe keuze van de materialen en de betonsa-menstelling is door Mebin verzorgd. Demengprocedure is ontleend aan [2]. Het on~derzoek is gedaan op laboratoriumschaalaan mengsels van 30 liter, aangemaakt ineen kleine dwangmenger.Onderzocht zijn het verloop van de verwerk-baarheid, de adiabatische temperatuuront-wikkeling (fig. 5) en de ontwikkeling vandruksterkte, splijttreksterkte en elastici~teitsmodulus. Deze gegevens zijn ingevoerdin het rekenprogramma FeC3 S, een eindig-elementenprogramma om temperatuur- enspanningsontwikkelingen in verhardend be-ton te berekenen. Dit programma is geverifi-eerd op de temperatuur- en spanningsont-wikkeling in normaal beton, maar nog nooitgetoetst bij hogesterktebeton.ningkwam naar voren dat de spanningenvoor zowel normaal als hogesterktebetononder de treksterkte van beton blijven. Bijhogesterktebeton blijkt daarbij meer veilig-heid tegen scheurvorming te bestaan als ge~volg van de aanzienlijk hogere treksterkte.Het eerste onderzoek mislukte doordat deaangeleverde hoeveelheid hulpstofvan eenandere concentratie bleek te zijn dan wasopgegeven. De verwerkbaarheid was daar-door te hoog en er was geen enkele samen-hang in het mengsel.In een tweede laboratoriumonderzoek is dehoeveelheid hulpstof opnieuw vastgesteldvoor de juiste verwerkbaarheid en voldoen-de samenhang. Ook uit dit onderzoek bleekdat verdichtingsvrije verwerkbaarheid zeerdicht ligt bij onvoldoende samenhang.Het bleekt dat de gekozen materialen en/ofbetonsamenstelling erg gevoelig zijn voorkleine wijzigingen, welke snel leiden tot in-stabiliteit van het mengsel.Alle ervaringen uitde verschillende geschikt-heidsonderzoeken samenvattend blijktdat:? er te weinig specifieke ervaring bestaatmet hogesterktebeton;? hetgedragvan de hulpstofonvoorspelbaaris;? verder onderzoek naarde soort en werkingvan vulstoffen en hulpstoffen nodig is;? voorlopig nog een uitgebreid geschikt-heidsonderzoek noodzakelijk is.Onderzoeken MebinOnderzoek is gedaan op een grote schaal,waarbij in de 3 m3molen van de leverendecentrale met de later te gebruiken materia-len minimaa12m3werd aangemaaktSoorten hoeveelheid materiaal, alsmede demengselsamenstelling, zijn ontleend aan[4]. De resultaten van het onderzoek doorHBW waren reeds beschikbaar.Ondanks alle informatie mislukte de proefen kon de gewenste verwerkbaarheid nietworden gerealiseerd.In een tweede onderzoek van nogmaals 2m3werd de definitieve samenstelling voorde praktijkproef vastgesteld. Met name dekeuze van de hulpstof en de te doseren hoe-veelheid ervan hebben, ondanks de advise-ring en ervaring, tot veel verwarring geleid.? Adiabatische temperatuurontwikkeling245 kg HCA + 235 kg PCC + 25 kg microsili-ca + div. hulpstoffen, wcf 0,29Tspecie = 20,9 ?C; td == 17 uur; ta = 7 uurWmax = 285 kj/kg; Hg = 1,0180160140? betontechnologie12010080? onderzoek~-~-adiabaatV L.beton en waterJI11..-:=:::.)_Jo 20 40 60--? tijd (uren)MengselsamenstellingOorspronkelijk lag het in debedoeling B 100te maken. Vanwege de afmetingen van hetproefstort, de daarbij te verwachten tempe-ratuurontwikkeling tijdens de verharding ende mogelijke gevolgen daarvan, is beslotende betonsamenstelling te baseren op eensamenstelling met 50% portlandcement52,5 R(klasse C) en 50% hoogovencement42,5 (klasseA). Op basis van ervaringen vanMebin werd hierbij geen hogere sterkte danB 85 ingeschat.De duurzaamheid werd ruimschoots afge-dekt door de water-cementfactor. De ver-werkbaarheid werd verzorgd door toepas-sing van hulpstoffen die op eerdere projec-ten waren toegepastTen aanzien van de duurzaamheid en demeerwaarde van hogesterktebeton in eenmaritiem milieu bestaat weinig duidelijk-heid. Het onderwerp is niet verder uitge-werktDe definitieve mengselsamehstelling iseerst vastgesteld na verschillende uitgebrei-de geschiktheidsonderzoeken.StortplanVan de ZHBC is een apartstortplan gevraagdvoor hogesterktebeton, met als belangrijk-ste kenmerk zo snel mogelijk storten zonderte verdichten. De opgestelde procedure wasvoor de stortploeg geen inbreuk op hetgeenze gewend was.In vergelijking met normaal beton werd afge-weken op verschillende onderdelen: erwerdniet verdicht, nabehandeling kreeg extraaandacht en na het storten werden boven-vlakken afgedekt met isolatiedekens omtemperatuurverschillen zoveel mogelijk tebeperken.?90807060LJ0SOL...::J::J4,-ro40L...