A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pB etontechnologiecement 2006 2ir. W.J. Bouwmeester-van den Bos, Delta MarineConsultants/TU Delft, faculteit CiTGdr.ir. E. Schlangen, TU Delft, faculteit CiTG/Intronprof.dr.ir. K. van Breugel, TU Delft, faculteit CiTG, sectieBetonconstructiesHet thema verhardingsbeheersing is tien jaar geledenuitgebreid aan de orde gekomen in Cement. Op basis vande gepubliceerde artikelen is zelfs een bundel verschenen.Nu, tien jaar later, is de vraag legitiem of er nieuwe ont-wikkelingen op het gebied van verhardingsbeheersing temelden zijn. Om antwoord te geven op deze vraag, eersteen kort overzicht van de afgelopen tien jaar.Tien jaar geleden stond verhardingsbeheersing vrij-wel synoniem met het voork?men van scheurvor-ming ten gevolge van het verharden van beton. Hetgaat hierbij om scheurvorming die ontstaat doortemperatuurverschillen tussen het verharde betonen het verhardende beton. Om deze scheurvormingte voorkomen is software beschikbaar om de tem-peratuur en spanningen te berekenen. Op basis vandeze berekeningen kunnen ook de maatregelenworden bepaald om de spanningen te beperken enzo scheurvorming te voorkomen. Omdat dezemaatregelen meestal bestaan uit het koelen van deconstructie, staan deze berekeningen ook welbekend als TSK-berekeningen (temperatuur-, span-ning- en koelberekeningen).In de afgelopen tien jaar zijn over het principe vanberekeningen weinig ontwikkelingen gemeld. Deontwikkelingen liggen meer op het vlak van demaatregelen. Koeling wordt niet alleen meer uitge-voerd met ingestorte koelbuizen in de constructie,maar de constructie kan ook worden gekoeld doorkoelbuizen in de bekisting (koelkist). Naast het koe-len van de verhardende constructie kan in bepaaldegevallen verwarmen van de verharde constructieeconomisch zijn. Over beide ontwikkelingen zijnartikelen in Cement verschenen [1, 2].G e w e n s t e p e r f o r m a n c eInmiddels omvat verhardingsbeheersing veel meerdan het voorkomen van scheurvorming. Er zijn veelaspecten die hun oorsprong vinden in de verhar-ding van beton. In feite wordt in de verharding dekiem gelegd voor het directe en latere gedrag van deconstructie. Dit besef heeft ertoe geleid dat verhar-dingsbeheersing zich heeft ontwikkeld van hetvoorkomen van scheurvorming ten gevolge van deverharding naar het beheersen van de verhardingop een dusdanige wijze dat de betonconstructie degewenste performance krijgt, nu en in de toekomst.In dit nummer van Cement willen we naast degenoemde TSK-berekeningen ook op een tweetalandere aspecten dieper ingaan: het uiterlijk en deduurzaamheid van beton.UiterlijkOok het uiterlijk van beton heeft alles te maken methet beheersen van de verharding. In feite wordt hetuiterlijk veelal bepaald tijdens de verharding. Voorhet verkrijgen van het gewenste uiterlijk zijn maat-regelen voor de verhardingsfase noodzakelijk.Tien jaar geleden was de aandacht bij schoon betonvooral gericht op het voorkomen van onvolkomen-heden. In de afgelopen jaren zijn er talloze voor-beeldprojecten geweest waarbij niet alleen volmaaktbeton is gemaakt, maar ook een prachtige vormge-ving is bereikt. Zo is beton van een saai en grijsmateriaal bezig te evolueren tot een gewild architec-tonisch bouwmateriaal, dat in vele varianten envormen kan worden toegepast. Ook bij deze ver-schijningsvormen geldt dat verhardingsbeheersingeen belangrijke rol heeft gespeeld. Door het beheer-VERHARDINGSBEHEERSINGIN VOGELVLUCHT1 |Interwijktunnel,Pijnacker Zuid (NioArchitecten); beton evo-lueert van een saai engrijs materiaal tot eengewild bouwmateriaaldat in vele varianten kanworden toegepast(foto: Marcel vanKerckhoven)A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pB etontechnologiecement 2006 2 sen van de verwerkbaarheid, in het bijzonder zelf-verdichtend beton, zijn de mogelijkheden toegeno-men.DuurzaamheidDaarnaast is er een groeiende aandacht voor hetaspect duurzaamheid. Ofwel de vraag, hoelangblijft de constructie technisch in staat te functione-ren. De aanleiding voor deze vraag in Nederland isde verlangde levensduur bij grote investeringen inde bescherming van ons land tegen het water, zoalsde stormvloedkeringen in de Oosterschelde en deNieuwe Waterweg. En ook bij dit aspect geldt dat dekiem voor het toekomstig gedrag van de constructiewordt gelegd in de verhardingsfase. Het gaat hierbijom bijvoorbeeld de keuze van de grondstoffen ende wijze en tijdsduur van nabehandelen. De invloedvan deze keuzen op de duurzaamheid van de con-structie is wel bekend.Een eerste, veelgebruikt model dat een voorspellingvan de indringing van chloriden in de tijd geeft, ishet model dat binnen de DuraCrete-methodiek isontwikkeld. Het model berekent het verloop van dechloridenconcentratie vanaf het betonoppervlak, opbasis van de aanname dat de chloriden door middelvan diffusie het beton binnendringen. Bij de aan-name van een kritisch chloridengehalte waarbijcorrosie van de wapening kan starten, is een ver-wachte levensduur te berekenen. Het model is ookgeschikt voor probabilistische berekeningen, waar-door een verwachte levensduur met een zekerewaarschijnlijkheid kan worden bepaald. Dit modelwordt in de praktijk gebruikt bij onder meer debouw van de HSL-Zuid, waar een ontwerplevens-duur van honderd jaar is gevraagd.Naast het model dat binnen de DuraCrete-metho-diek is ontwikkeld, zijn er ook meer fundamentelemodellen in ontwikkeling. Deze modellen beogende verharding van beton op microniveau te simule-ren en op basis van dit microniveau uitspraken tedoen over de eigenschappen van beton.Naast de ontwikkeling van modellen is ook hetbesef aanwezig dat modellen alleen niet leiden toteen gewenste duurzame constructie. Voor het reali-seren van duurzame betonconstructies is een gede-gen uitvoering gewenst.Gewijzigde marktbenaderingNaast de ontwikkelingen binnen de verhardingsbe-heersing spelen ook marktontwikkelingen een rol.Door een andere marktbenadering van groteopdrachtgevers als Rijkswaterstaat, ProRail enandere overheidsinstellingen ontstaan nieuwe con-tractvormen. Contractvormen waarbij niet alleenhet ontwerp en de uitvoering worden uitbesteed,maar ook het onderhoud en in sommige gevallende financiering van projecten. Deze contractvor-men hebben effect op het bouwproces en daarinook op de wijze waarop met verhardingsbeheersingwordt omgegaan. In een tweetal artikelen wordenhet nieuwe opdracht geven en het nieuwe opdrachtnemen toegelicht, waarbij de focus ligt op de ver-hardingsbeheersing. Uit deze artikelen blijkt datverhardingsbeheersing een belangrijke rol speeltbinnen de nieuwe contractvormen.Hoe dit uitwerkt in de praktijk wordt aan de handvan het voorbeeld van de ombouw van de A59 aan-gegeven. Hierbij wordt zowel vanuit het ontwerpals de uitvoering toegelicht hoe is omgegaan methet onderwerp verhardingsbeheersing.M u l t i d i s c i p l i n a i rUit alle artikelen komt naar voren dat de verhar-dingsbeheersing niet door ??n discipline wordtuitgevoerd. Bij verhardingsbeheersing zijn vaakverscheidene disciplines betrokken. Wanneer alsvoorbeeld het uiterlijk van beton wordt genomen, ishet bereiken van succes mede afhankelijk van hetoverleg tussen aannemer en architect. Slechts wan-neer de architect aan de aannemer vooraf duidelijkkan maken wat de eisen zijn, en de aannemer opzijn beurt de eisen van de architect op de juistewijze vertaalt, kan het gewenste uiterlijk wordenbereikt. Hetzelfde geldt voor het aspect duurzaam-heid. Voor het verkrijgen van een duurzame con-structie is integratie van ontwerp, uitvoering eninstandhouding noodzakelijk.Door de integratie van kennis is het ook mogelijkeen goede afweging te maken. Vaak zijn de eisen2 |Voor de temperatuurbe-heersing van de diverseonderdelen van de stati-ons van de Noord-Zuidlijn zijn in het bestekduidelijke en uitgebreideeisen gesteld(foto: Hollandse Hoogte)A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pB etontechnologiecement 2006 2uit de verhardingsbeheersing tegenstrijdig: voorhet beheersen van de spanningen ten gevolge vande verharding is een trage temperatuurontwikke-ling gewenst, terwijl voor het verkrijgen van vol-doende sterkte een snelle temperatuurontwikkelingte prefereren is. Ook bij het uiterlijk van beton kandit aspect een rol spelen: in sommige gevallen is dewens voor een uiterlijk strijdig met de vraag naareen duurzame constructie. Door de integratie vankennis worden conflicterende eisen eerder zicht-baar en kan in die gevallen een juiste keuze wordengemaakt.T o e k o m s tWat zijn de verwachtingen voor de toekomst, geke-ken naar de verhardingsbeheersing van beton?Als eerste wordt verwacht dat de modellen zichverder zullen ontwikkelen. Dit betreft vooral demeer fundamentele modellen die gericht zijn ophet beschrijven van het gedrag van het materiaal envan de constructie in de tijd. In eerste instantie zul-len deze modellen zich richten op het controlerenc.q. beheersen van het gedrag.Met deze modellen kunnen vragen worden beant-woord als: hoe gedraagt de constructie zich in detijd en welke invloed hebben maatregelen. Nadat demodellen zich op deze facetten hebben bewezen,kan de sturing van de verharding op de gewensteperformance beginnen. Als sturing mogelijk isgebleken, ontstaat er ruimte voor innovatie. Nieuwemogelijkheden om de gewenste performance tekrijgen kunnen worden ontwikkeld. Dit kunneninnovaties zijn in de vorm van grondstoffen, addi-tieven of uitvoeringsmaatregelen. In principe zul-len deze modellen de ontwikkeling volgen van demodellen die de basis vormen voor de TSK-bereke-ningen. Ook daarbij is, nadat is gebleken dat deverharding zich op basis van de modellen liet stu-ren, ruimte voor innovatie gevonden in de vormvan een koelkist en het verwarmen van verhardeconstructieonderdelen.Naast de ontwikkeling van de modellen is eenbelangrijke plaats weggelegd voor de integratie vankennis. Binnen de nieuwe contractvormen is diteen eerste vereiste voor succes. Daarbij speelt deverhardingsbeheersing een belangrijke rol. Om eenconstructie te bouwen met de laagste integrale kos-ten is het noodzakelijk te weten wat kostenfactorenzijn en hoe deze te be?nvloeden zijn. Hiervoor moetde kennis uit het ontwerp, de uitvoering en deinstandhoudingsfase worden gekoppeld.Alleen bij ge?ntegreerde kennis van alle disciplinesbinnen het bouwproces kan de laagste integralekostprijs worden bereikt. Door de nieuwe contract-vormen zal een groot deel van deze kennis nietmeer, zoals nu gebruikelijk, bij de opdrachtgeverliggen, maar bij de opdrachtnemer.Al met al blijkt de verhardingsbeheersing zich deafgelopen tien jaar niet zo zeer in de diepte te heb-ben ontwikkeld, maar voornamelijk veel breder tezijn geworden. Verhardingsbeheersing heeft zichontwikkeld van het voorkomen van scheurvormingten gevolge van de verharding naar het beheersenvan de verharding op een dusdanige wijze dat debetonconstructie de gewenste performance krijgt,nu en in de toekomst.Om deze gewenste performance te bereiken, blijktdat verhardingsbeheersing geen zaak is van ??ndiscipline in het bouwproces. Alle betrokken disci-plines spelen een rol. Deze integratie van kennis iseen kenmerk van de verhardingsbeheersing.In de toekomst wordt naast de verdere ontwikke-ling van modellen voor de verhardingsbeheersingvooral van deze ge?ntegreerde kennis veel verwacht.Slechts door de kennis van het ontwerp, de uitvoe-ring en de instandhoudingsfase te combineren kanhet gedrag van de constructie en daarmee degewenste performance worden bereikt. Dit is eenvereiste om te komen tot de laagste integrale kost-prijs voor bouwprojecten, wat in de nieuwe con-tractvormen het streven is.Een nieuw perspectief voor de verhardingsbeheer-sing. nL i t e r a t u u r1. Bouwmeester-van den Bos, W.J., Innovatievekoelkist bij bouw kademuur. Cement 1997 nr. 3.2. Baetens, B.E.J., en W.J. van Leeuwen, Koud,warm, alles kan! Temperatuurbeheersing vanbeton in het Naviduct. Cement 2003 nr. 1.3 |De nieuwe snelweg A59is het eerste Nederlandseinfrastructuurprojectwaarin de nieuwe con-tractvorm PPS in praktijkwerd gebracht (foto:Steef Croonen)