Scheurvorming en waterdichtheid20132Scheurvormingen waterdichtheidLekkages in kelderwanden komen helaas nog steeds metenige regelmaat voor. Toch heerst de overtuiging dat hetrealiseren van een waterdichte kelder mogelijk is. In eenafstudeerstudie is de relatie tussen scheurvorming enwaterdichtheid van betonnen kelderwanden onderzocht.Hierbij zijn theoretische gegevens omgezet naar een prak-tisch inzetbaar beslismodel, waarmee het mogelijk is dejuiste keuzes op het juiste moment te maken. Met als doelhet realiseren van een kelder waar scheuren wel mogenoptreden, maar de gevolgen beperkt zullen blijven.1Onderzoek naar beperken watervoerende scheuren in kelderwandenENCI Studieprijs 2012Dit is het eerste artikel in een serie met bijdragen van prijswin-naars van de ENCI Studieprijs 2012.De studie die in dit artikel wordt beschreven, ontving een eervolle vermeldingin de categorie Hogescholen. Zie ook www.cementonline.nl/encistudieprijsScheurvorming en waterdichtheid 2013 3wandlengtemeewerkende lengte vloerwanddikteGWSstortlengtehoh scheurprofielhoh wanddilatatieswandhoogtehoogstegrondwaterstandtov ok wandvloer/funderingsdikteIn de afgelopen dertig tot veertig jaar zijn er verschillendestudies gedaan naar de relatie tussen scheurvorming in beton-constructies en waterdichtheid. Over dit onderwerp is denodige literatuur beschikbaar. Deze literatuur bevat echter noggeen concrete gegevens die in huidige projecten praktischtoepasbaar zijn. In de praktijk is er behoefte aan een praktischhulpmiddel waarmee eenvoudig de benodigde voorzieningenzijn te bepalen voor de beperking van watervoerende krimp-scheuren. Deze voorzieningen zijn erg kostbaar en niet allevoorzieningen zijn geschikt voor een bepaalde situatie. Erontstaan daarom nog regelmatig lekkende scheuren.DoelstellingOm in praktische informatie te voorzien, is een afstudeerstudieverricht met als doel een hulpmiddel te ontwikkelen waarmeekan worden gerekend aan het beperken van watervoerendescheuren in betonnen kelderwanden. Dit hulpmiddel moetervoor zorgen dat:a.het maken van onnodig hoge kosten voor voorzieningen,waarvan achteraf blijkt dat deze niet nodig zijn geweest,wordt voorkomen;b.de faalkosten voor het achteraf maken/herstellen van eenlekkende wand tot een minimum worden beperkt;c.de kwaliteit wordt gehaald die opdrachtgever en aannemervoor ogen hebben.OnderzoeksopzetHet onderzoek is gestart met het bestuderen van literatuur enbeschikbare onderzoeksresultaten over het onderwerp. Daarnais aan de hand van deze literatuurstudie een rekenmodel(spreadsheet) opgesteld, waarmee op een eenvoudige enheldere manier de optredende spanning in betonwanden is tebepalen. In het rekenmodel zijn ook de mogelijke maatregelenter beperking van de scheurvorming met een kostenindicatieopgenomen. Hierdoor kan op basis van kosten een keuzetussen de te nemen maatregelen worden gemaakt. Verder is eenmodelwerkplan opgesteld. In dit werkplan staat omschrevenwaarmee rekening moet worden gehouden bij de voorbereidingen realisatie van waterdichte kelderwanden.ResultatenOptredende spanningen in kelderwanden en dus ook de kansop watervoerende scheurvorming wordt be?nvloed door eengroot aantal factoren. Deze zijn onder te verdelen in ontwerp(constructeur/betontechnoloog), uitvoering (aannemer/beton-leverancier) en omgeving.Scheurvorming in kelderwandenBij trekkrachten groter dan 1 ? 2 N/mm? zal scheurvorming inbeton optreden. Verticale watervoerende scheuren in kelder-wanden ontstaan door horizontale spanningen in de wand. Inverhardend en uitgehard beton ontstaan verschillende spannin-gen. De grootste spanningen worden veroorzaakt door plasti-sche krimp, chemische krimp, uitdrogingskrimp en verhin-derde (temperatuur en krimp) vervorming.Watervoerende scheurvormingScheurvorming in een kelderwand wordt watervoerend als descheurwijdte te groot is. De maximale scheurwijdte varieerttussen de 0,05 en 0,2 mm. Beneden deze waarde is beton instaat de scheuren zelf te dichten (selfhealing). In figuur 2 is meteen blauwe lijn de maximaal toelaatbare scheurwijdte aangege-ven voor een kelderwand. De maximaal toelaatbare scheur-ing. Teun Tonnaer 1)BurgtBouw1 In een afstudeerstudie is de relatie tussen scheurvorming en waterdichtheidvan betonnen kelderwanden onderzocht2 Maximaal toelaatbare scheurwijdte3 Invoerparameters rekenmodel1) Teun Tonnaer is met zijn onderzoek `Beperken van watervoerende scheuren inkelderwanden' afgestudeerd aan de Avans Hogeschool Tilburg. Afstudeerbegelei-ders waren ir. A.W.A.M.J. van den Bogaard (Avans Hogeschool Tilburg) enD. Welten (BurgtBouw)hDhwhD/hw[-]toelaatbarescheurwijdtew0,250,200,150,100,050,002,5 50 7,5 10 12,5 15 17,5 20 22,5 25 27,5 30hD/hw 2,5: w = 0,2 mmhD/hw 17,5: w = 0,05 mm23Scheurvorming en waterdichtheid20134vervormingena. temperatuur:? hydratatie? klimaatb. krimp? autogeen? uitdrogingelasticiteitsmodulus relaxatiefactor verhinderingsfactorx x x = beton4 Alle invloedsfactoren van door temperatuur-variaties en krimp veroorzaakte spanningenin betonkende maatregel en aanbevelingen wordt bepaald aan de handvan kosten verbonden aan de verschillende oplossingen. Voorde verschillende scheurbeperkende maatregelen zijn vervolgensde bijbehorende aantallen te bepalen (aantal scheurprofielen,hoeveelheid wapening, stortlengte, aantal dilataties enzovoort).In het rekenmodel kun je kiezen uit vier scheurbeperkendemaatregelen en vijf aanbevelingen.Scheurbeperkende maatregelen:? toepassen van scheurprofielen;? wapenen van wand op scheurvorming;? beperken van de stortlengte;? toepassen extra wanddilataties.Scheurbeperkende aanbevelingen:? toepassen beton versterkt met kunststofvezels;? toepassen van een krimparm betonmengsel;? nabehandelen van betonwand met curing compound;? wand een dag langer in de bekisting laten staan;? toepassen van een goed isolerende bekisting.De voorkeur gaat hierbij altijd uit naar het treffen van preven-tieve maatregelen boven het nadien oplossen van watervoe-rende scheurvorming.Betrouwbaarheid rekenmodelOptredende betonspanningen zijn vooraf niet exact te bepalen.Dit wordt veroorzaakt door twee factoren die vooraf niet exactzijn vast te stellen: de betonmortel en omgevingsfactoren.De verschillende grondstoffen van de mortel met de onderlingeverhoudingen bevatten een mate van variatie. Deze variatieheeft invloed op de hydratatie en sterkteontwikkeling vanbeton, wat ook de kans op scheurvorming weer be?nvloedt.Omgevingsinvloeden zijn onder meer de invloed van de bekis-ting op warmteovergang, het effect van de wind tijdens hetverharden en de zonbestraling. De kans op scheurvormingwordt ook sterk bepaald door de omgeving waaraan de beton-mortel en het jonge beton wordt blootgesteld. De omgevingbepaalt mede de hydratatie en warmteontwikkeling van hetmengsel, dat weer van invloed is op de krimp en thermischevervorming.wijdte is afhankelijk van de relatie tussen de (grond)waterstanden de wanddikte.RekenmodelMet het ontwikkelde rekenmodel is iets te zeggen over de teverwachten optredende betonspanningen. In het model zijn para-meters opgenomen uit figuur 3. Voor het bepalen van de optre-dende betonspanning wordt gebruikgemaakt van de berekeninguit het artikel `Scheurbeheersing in constructief beton onderinvloed van temperatuureffecten en krimp' [1]. Deze bereke-ningsmethode wordt ook in figuur 4 toegelicht. In deze formulewordt eerst de optredende vervorming berekend aan de hand vande krimp- en de temperatuursinvloeden. De optredende vervor-ming wordt daarna achtereenvolgens met drie factoren (E-modu-lus, relaxatie en verhinderingsgraad) vermenigvuldigd, om dekritische spanning in het beton te berekenen.In de verschillende rekenbladen wordt de optredende beton-spanning omgerekend naar de optredende staalspanning.Vanuit de staalspanning kan de gemiddelde en de maximaaloptredende scheurwijdte (wmax) worden bepaald. Als laatstevolgt de toets: Wmax Weis.Indeling in typenIn het model wordt een indeling gemaakt naar het type wand.De spanningen worden bij elk type op een andere manier bere-kend. Globaal gezien zijn er drie verschillende mechanicageval-len, die afhankelijk zijn van de kromming van de fundering ende aanwezigheid van een betonnen dek (fig. 5).Bij type I wordt de vervorming van de wand verhinderd doorde vloer en het betonnen dek.Bij type II wordt vervorming alleen verhinderd door een stijvevloer/fundering, waardoor de wand niet kan krommen.Bij type III is sprake van een relatief lichte fundering, die metde wand mee zal krommen.Scheurbeperkende maatregelen en aanbevelingenEr zijn verschillende manieren om de scheurvorming te beper-ken. In het rekenmodel wordt uitgegaan van een strategie(scheurbeperkende maatregel) die wordt aangevuld met eenaantal aanbevelingen. De keuze voor de te nemen scheurbeper-4Scheurvorming en waterdichtheid 2013 5YQYZZXXX2500-4000250/400Ytype I:wand op een keldervloervloer verhinderd krommen wandX/Y = 0,8-2,5op de wand wordt een dek gestorttype II:wand op een keldervloer/funderingvloer verhinderd krommen wandX/Y = 0,8-2,5type III:wand op een keldervloer/funderingvloer kromt met wand meeY.Z/Q.X > 0,65 Drie wandtypen uit het rekenmodelbewerkstelligen, is kennis hierover van belang. Ook daarom ishet aan te bevelen een werkplan waterdichte betonwanden opte stellen.Het modelwerkplan zal projectspecifiek worden gebruikt enmoet dan ook worden aangevuld met projectspecifieke infor-matie en aandachtspunten. Het werkplan is gekoppeld aan hetrekenmodel, waardoor er voor de voorbereiding ??n documentbeschikbaar is.Het modelwerkplan heeft de volgende opbouw:? inleiding;? omschrijving van de uit te voeren onderdelen;? organisatie en communicatie;? procesbeheersing voorbereiding;? werkomschrijvingen uitvoering;? nadien te treffen voorzieningen voor het realiseren vanwaterdicht werk;? checklists voor de uitvoering van kelderwanden.Conclusies en aanbevelingenDe kans op watervoerende scheuren kan worden beperkt doorgebruik te maken van het rekenmodel. Hiermee worden deoptredende betonspanningen berekend en wordt bepaald hoede optredende scheurvorming kan worden beperkt. Het isbelangrijk vooraf een afweging te maken welke voorzieningenworden getroffen. Daarnaast vraagt een waterdichte constructieook een goede uitvoering. Belangrijk hierbij is duidelijkheid envakkennis. Een werkplan voor ieder project kan hierbij hulpbieden. Door een goede voorbereiding en uitvoering zijnwaterdichte kelderwanden realiseerbaar. Bovenstaande factoren (betonmortel en omgevingsfactoren)zijn van grote invloed op het totale scheurgedrag. De betrouw-baarheid van de voorspellingen van watervoerende scheurvor-ming moet daarom altijd een ruime veiligheidsmarge bevatten.Maar ook dan blijft de kans bestaan dat er watervoerendescheuren zullen optreden.Bruikbaarheid voor de praktijkBij het toepassen van het rekenmodel bij twee veelvoorko-mende projecten, blijkt dat de benodigde preventieve voorzie-ningen redelijk hoge kosten met zich meebrengen. Ook zijn dekosten van het nadien waterdicht maken van een lekkendeconstructie niet gering. Het zal dan ook altijd lastig zijn tebepalen of de kosten van preventieve voorzieningen opwegentegen de voordelen ervan. Belangrijke indicatoren hiervoor zijnde eisen aan de waterdichtheid en de toe te passen eindaf-werking van de wand.ModelwerkplanVoor het maken van waterdichte kelderwanden is een model-werkplan opgesteld. Dit modelwerkplan bevat algemene enuniforme informatie die op alle projecten voor waterdichtebetonwanden toepasbaar is. Het belangrijkste doel van hetwerkplan is het verstrekken van informatie en het vaststellenvan werkvolgorden voor de voorbereiding en uitvoering bij derealisatie van waterdichte betonwanden.Voor een goede uitvoering van kelderwanden is het belangrijkdat de uitvoerende partij zich voldoende bewust wordt vanwat er allemaal fout kan gaan. Om deze bewustwording te LiTeraTuur1 Bouquet, G.Chr. en Braam, C.R.(2007).`Scheurbeheersing inconstructief beton onder invloedvan temperatuureffecten en krimp'.Cement, 2007/8.5