C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gTunnelbouwcement 1999 3 39Zelfverdichtend beton is eenhoogwaardignieuwmateriaal,datzich kenmerkt door een grote sta-biliteit in combinatie met een uit-stekend vloeigedrag en zelfver-dichtende eigenschappen.Vanwege de potenti?le eigen-schappen van zelfverdichtendbeton heeft aannemingsmaat-schappij Van Drunen op een vanhaar projecten bekeken of toepas-sing van deze betonspecie in deciviele betonbouw, een aantrek-kelijk alternatief is voor traditio-nele betonspecie. In een tijd diezich kenmerkt door de realisatievan grote, complexe projecten,vaak uitgevoerd in de bestaandeuitgebreide infrastructuur, lijktzelfverdichtend beton een mate-riaal met toekomst. Dit geldttemeer gezien de toenemendeschaarste aan vakmensen en desteeds kortere bouwtijd.Dit artikel bespreekt een aantalervaringen die met dit nieuwemateriaal zijn opgedaan. Dezeervaringen kunnen van nutzijn bij de verdere ontwikkelingen toepassing van deze nieuwebetonspecie.H e t p r o j e c tIn opdracht van de Management-groep Betuweroute bouwt aanne-mingsmaatschappij Van Drunenin de gemeente Barendrecht eenspooronderdoorgang. Het kunst-werk is uitgevoerd als een beton-nen U-bak, gemaakt in eendamwand-bouwkuip. De totalelengte van de onderdoorgang is265 m, verdeeld in 14 moten. Hetkunstwerk kruist het huidige 4-sporige trac? Rotterdam ? Dor-drecht. In de toekomst wordt dittrac? uitgebreid tot 9 sporen voorde aanleg van de Betuweroute ende Hogesnelheidslijn.De gekozen bouwwijze hieldverband met het zo weinig moge-lijk buitendienst stellen van hetspoorverkeer. Daarom werd eennaast het spoor gebouwd dekingeschoven tijdens een totalespoorafsluiting. Het dek meet23 x 16 m2en is ingeschoven overschuifbanen die op het dam-wandscherm van de bouwkuipwaren gemonteerd. Deze schuif-banen vormden tevens de tijde-lijke oplegging van het dek. Tweerijen buispalen van de funderingzijn benut als hulpondersteu-ning. Na het inschuiven van hetdek volgde ontgraven tot het ver-eiste niveau, het aanbrengen vaneen grondverbetering en werdende werkvloer en constructievloergestort.De wanden van moot 7 (terplaatse van de huidige sporen)zijn opgetrokken onder het inge-schoven spoordek. Oplegblokkenvoor de definitieve ondersteuningvan het spoordek waren op debovenzijde van deze wanden gesi-tueerd. De vrije ruimte tussenspoordek en bovenzijde wandwerd bepaald door de dikte vandeze oplegblokken en de bijbeho-rende ondersabeling.In verband met de beperkte stort-ruimte onder het dek (130 mmZelfverdichtend beton in de civiele betonbouwVerslag van een in twee fasenuitgevoerde praktijkproefing. L.H.A. van der Vorm,Koninklijke aannemingsmaatschappij Van Drunen BVBij de bouw van een spoorwegonderdoorgang in Barendrecht, een projectwaarbij het dek is ingeschoven en de wanden nadien werden gestort, is voorhet storten van de wanden zelfverdichtend beton toegepast. Ten opzichte vande besteksoplossing werden voordelen gezien. Daarnaast was het een uitste-kende gelegenheid ervaring op te doen met dit nieuwe materiaal. Een verslagvan praktijkervaringen en de leerpunten die daarbij aan het licht traden.1 | Doorsnede moot 7C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gTu n n el b o u wcement 1999 340tussen bovenkant net en onder-kant dek), is dit onderdeel door deopdrachtgever als kritisch onder-kend. Het bestek bevatte daarombijzondere maatregelen om dezewanden te kunnen vervaardigen.Figuur 1 toont een doorsnede vande onderdoorgang ter plaatse vanmoot 7. Het is de situatie tijdensde realisatie van de wanden vandeze moot. Het spoordek is inge-schoven (en in gebruik), de vloeris gestort en de wanden zijnbekist. De dimensies van dewanden zijn: lengte 23 m, hoogte5,2 meter en de dikte is 0,8 m.W a t h e t b e s t e kv o o r s c h r e e fIn het bestek werd voor de ver-vaardiging van de wanden vanmoot 7 uitgegaan van de volgendebouwwijze (fig 2):- het uitvlakken van de kassenen onvlakheid van het dam-wandscherm door middel vaneen `voorzetwand' van vulbe-ton;- het storten van de wand tot1 m onder het spoordek;- het storten van het bovenstegedeelte van de wand metbehulp van een aangepast,vloeibaar mengsel.De opdrachtgever heeft in hetbestekvoordebovenstemetervande wanden een `vloeibaarder'mengsel aangegeven. De samen-stelling hiervan was duidelijkgebaseerd op de technologie eneigenschappen van hogesterkte-beton.Over de besteksoplossing zijnuitvoeringstechnisch knelpuntenonderkend.Storten algemeenHet storten van de twee wandenzou in alle faseringen arbeids-onvriendelijke omstandighedenopleveren, dit gezien de beperktebereikbaarheidenhetinsommigegevallen 's-nachts storten.Stortkokers in het dekVoor de in te betonneren stortko-kers moesten sparingen in deflenzen van de prefab liggers(lambda-mini) worden opgeno-men. Vanwege de maximaaltoegestaneopbuigingsverschillenvan5mmtussendeliggersonder-ling, moesten deze selectiefworden geplaatst; hierdoor washet vooraf positioneren van spa-ringen niet mogelijk. Om selec-tieveplaatsingmogelijktemaken,was het noodzakelijk alle prefabliggers te voorzien van flens-spa-ringen.Storten door de stortkokersDebovenstemetervandewandenmoest in een totale buitendienst-stelling (alle sporen) wordengestort. Bovendien was het nood-zakelijk de bovenleiding span-ningloos te schakelen in verbandmet de giek van de betonpomp .Dit zou ongemak en vertragingvoor het treinverkeer opleveren(goederen en reizigers).Voorzetwand vulbetonHet maken van een voorzetwandvan vulbeton voor het uitvullenvandedamwandkassenenopvan-gen van variaties in de damwand,was zeer lastig realiseerbaar. Debeperkte ruimte, de grote hoe-veelheid wandstekken in de vloeren de plaatselijke variaties in deaslijn van de damwand, maaktendeinzetvandevoorhandenzijndehalfsysteemkist onmogelijk. Devoorzetwand zou met een extrabekisting vervaardigd moetenworden.Scheiding voorzetwand / construc-tiewandTer voorkoming van aanhechtingen wrijving tussen de voor-zetwand en de constructiewandmoest een (tempex) glijlaagworden aangebracht.Storten van de wand in twee lagenAls de constructiewand in tweelagen werd gestort, moest na hetstortenvandeeerstelaagdewape-ning worden gecompleteerd, debekisting worden opgetrokken ende cementhuid van de stortnaadverwijderd.D e k e u z e v o o r z e l f v e r -d i c h t e n d b e t o nDe aannemer heeft in het kadervan procesbeheersing en innova-tie gezocht naar alternatieven diezouden leiden tot minder faserin-gen, vermindering van de uitvoe-ringsrisico's en verbetering vande arbeidsomstandigheden.Uit analyse van de opgesteldemogelijkheden bleken de moge-lijkheden en eigenschappen vande te gebruiken betonspecieessentieel. Voor een betonspeciedie deze beperkingen niet kent,duseenzelfverdichtendeenhoog-vloeibare betonspecie, kondentwee alternatieven worden opge-steld. Voor beide alternatievengolden:- vervallen van de stortkokers;- vervallen van de vulbetonvoorzetwand;- achternet van de constructievewand meelopend met dedamwand;- toepassen van extra krimpwa-pening in de damwandkassen.Deverschillenwarendevolgende.Alternatief 1:- storten van de wand in 2gedeelten: onderste 4 metermet traditioneel beton, B35,milieuklasse 3 en consistentie-gebied 4; bovenste meter methoogvloeibare, zelfverdich-tende betonspecie: B35,milieuklasse 3.2 | Doorsnede wand moot 7,volgens de in het bestekaangegeven uitvoerings-methodeC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gTunnelbouwcement 1999 3 41Alternatief 2:- storten van de wand in ??nkeer met hoogvloeibare zelf-verdichtende betonspecie:B35 en milieuklasse 3.Bij alternatief 2 zouden alle knel-punten vervallen. Het enige risicowas het al dan niet aanwezig zijnvan de aan het hoogvloeibarebetontoegekendeeigenschappen.Uit contacten met de betonmor-telindustrie en de Stichting Pro-ductontwikkeling Betonmortel(SPOB) was bekend dat de ont-wikkeling van een zelfverdich-tende, hoogvloeibare betonspeciein volle gang was (september1997). Naar verwachting kondeze betonspecie vanaf maart1998 worden toegepast in proef-projecten.Tijdens de eerste besprekingtussen aannemer en opdrachtge-ver over het zelfverdichtendebeton (in oktober 1997), bleek deopdrachtgever hier niet afwijzendtegenover te staan.Gezien het kleine gecalculeerdeprijsverschil, het innovatievekarakter, de arbeidsvriendelijk-heid en de vermindering vanreparatierisico's ten opzichtevan conventioneel beton, werdgekozenvooralternatieftwee:`hetstorten van de totale wandhoogtemet zelfverdichtend beton'.Vanwege het ontbreken vanervaring met de toepassing vanhoogvloeibare, zelfverdichtendebetonspecie,isdeuitvoeringzorg-vuldig voorbereid.Nadat de beslissing over alterna-tief 2 definitief was genomen, isoverleg gevoerd met de leveran-cierendetechnischeadviseurvande NCD-groep. In dit overleg zijnde volgende aandachtspuntenvastgesteld:- storten vanuit ??n punt;- pompslang maximaal 1 mboven het beton;- pompsnelheid maximaal 20m3 / uur, zodat de lucht uit hetmengsel kon ontsnappen;- pomp met terugslagklep/ventiel in verband met terug-loop van de betonspecie in dehopper;- rekening houden met hogepompdrukken (> 200 bar bij20 m3/h);- vervaardigen van 12 proefku-bussen om de karakteristiekekubusdruksterkte te bepalen.Dit in verband met het feit dateen certificaat van deze beton-specie niet beschikbaar is.Voorafgaand aan het stort werdeen gedetailleerd werkplan opge-steld waarin alle stappen van devervaardiging van de wanden zijnaangegeven. Hoogvloeibare , zelf-verdichtende betonspecie valtniet binnen de bestaande reken-regels voor de berekening van deoptredende bekistingsdruk. Omte voorkomen dat de bekistingaangepast moest worden aan demeest negatieve benadering(hydrostatische druk) werd ge-kozen voor de toepassing van debestaande bekisting, in combina-tie met het continu meten van debekistingsdruk.E r v a r i n g e n m e t z e l f v e r -d i c h t e n d b e t o nEr is met deze betonspecie tweemaal een stort uitgevoerd. Op 11september 1998 is als eerste wand7 noord gestort. Na ontkisten vandeze wand heeft een tussenevalu-atieplaatsgehadmetallebetrokkenpartijen. De uitkomsten van dezeevaluatie hebben gediend als uit-gangspunten voor het stort vanwand7zuidop23september1998.Wand 07 noordDe storthoeveelheid bedroeg 155m3. Er werd gewerkt met eenSchwing plunjerpomp met eengieklengte van 32 m. Als gevolgvan het vertinnen van de pomp-slang en het inbrengen in de kistis het stort een half uur latergestart dan gepland.Vanuit de ene centrale vulope-ning vloeide de betonspecie goednaar de beide uiteinden van debekisting. Het hoogteverschilover12meterlengtebedroeg circa0,10 m.De wandwapening veroorzaakteverstoring van de stabiliteit vanhet mengsel. De dekkingsstrooken de damwandkassen van dewand bevatten duidelijk mindergrof toeslagmateriaal dan de kernvan de wand. Via inspectieluikjeswerd dit waargenomen. Overla-gingseffecten waren zichtbaar.Nieuwe stortlagen vloeiden overvoorgaande. Vermenging met, ofopdrijving van de cementpap vandevoorgaandelaag,scheenechternietoptetreden.Evenalsbijhoge-sterktebeton leek velvorming opte treden. Ter plaatse van dekoppen van de bekisting ontstondeen verzameling van cementpap.Deze ophoping is tijdens hetafstorten door middel van ver-dringing verwijderd.De gemiddelde stortsnelheidbedroeg 16 m3 per uur. Het ver-wisselen van truckmixers en hogepompdrukken waren aanzien-lijke beperkende factoren.Uitgaande van de vloeieigen-schappen van de betonspecie is3 | Stortsnelheid wand7 noordC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gTu n n el b o u wcement 1999 342voor het afstorten van de bovenstelaag (circa 0,30 m) geen voorzie-ning getroffen. Wel is de beschik-bare leidinglengte uitgelegd overde bovenzijde van de wand. Ver-wachtwerd,datderesterendeachtmeter met weinig extra arbeid konworden afgestort. Het uitleggenvan de pompleiding en het ver-drijven van de cementpap namcirca 45 minuten in beslag. Ditoponthoud heeft geleid tot prop-vormingenopstijvingindepomp-slang waardoor de vloeieigen-schappen verdwenen.Het afstorten van de eerste achtmeter van de wand heeft daardoorveel inspanning gevraagd. Ver-dichting met trilnaalden is nood-zakelijk gebleken.Ondanks de aanwezigheid vaneen leidingventiel veroorzaaktehet verwijderen van de pomp-slang na het gereedkomen van dewand aanzienlijke lekkage vanbetonspecie uit de leiding.De gemiddelde stortsnelheidbedroeg 10 m3 per uur. Deze lagestortsnelheid werd met name ver-oorzaakt door een stortsnelheidvan 5 m3 per uur tijdens het afstor-tenvandeeersteachtmeterwand-lengte (buiten bereik pomplei-ding).Uiterlijk verhard oppervlakHet oppervlak van de gestortewand is zeer vlak en glad. Hoekenen facetranden kwamen strak uitde bekisting. Omsluiting van dedilatatievoegprofielen en aanslui-ting op de damwand was volledigen zonder onregelmatigheden.Luchtbellen ontbraken op debekiste vlakken. Op het bekisteoppervlak is wel een duidelijkelaagaftekening zichtbaar. Delagenwerdenextrageaccentueerddoor de kleur van de vulstof.Ter plaatse van de laagaftekeningzijn kernen ? 50 mm geboord,diepte 300 mm. Bij ??n kern is delaagaftekening duidelijk over devolledige lengte zichtbaar. Bij allekernen ontbreekt het meest grovetoeslagmateriaal in het dekkings-gebied.Op basis van de ervaringen metwand 7 noord zijn maatregelengetroffen.De volgende afspraken zijn ge-maakt voor wand 7 zuid:- de samenhang van hetmengsel diende verbeterd teworden. De betoncentraleheeft een taaier mengsel ont-worpen waarvan het vloei-gedrag niet anders was dandat van het eerste mengsel;- de stortsnelheid in de eerste4 m verhogen, gevaar voor vel-vorming en overlaging zouhiermee verkleind worden;- de stortwijze van de eerste4 m werd gelijkgehouden aanhet eerdere stort (??n vul-opening). Mocht ontmengingoptreden dan zou wordenovergeschakeld op 2 stort-punten;- in de kopkist en ter plaatsevan as 8 zijn inspectiegatenaangebracht. Eventuelecementpap kon hierdoor ver-wijderd worden;- het afstorten uitvoeren vanafhet einde van de wand, waar-toe de pomp werd uitgerustmet een langere pompslang;- stortonderbrekingen diendenzoveel mogelijk vermeden teworden.Wand 7 zuidDe storthoeveelheid bedroeg 135m3. De gieklengte van de Schwingplunjerpomp bedroeg 42 meter.De pomp was vanaf de start voor-zien van de voor het afstortenbenodigde leidinglengte. Hier-door was een extra `vertin-gang'niet nodig.Wand zuid werd gestort met drieverschillende species, elk metaparte verwerkbaarheid. Na hetaanbrengen van circa 0,5 m betonwerd de taaiheid van het mengselvergroot en na het aanbrengenvan 2,5 m weer verlaagd.De betonspecie vloeide goed naarde beide uiteinden van de bekis-ting. Dankzij het aangepastemengsel zijn ontmenging enzichtbare overlaging niet meeropgetreden. Het hoogteverschilover 12 meter lengte was tenopzichte van het mengsel vanwand 7 noord duidelijk toegeno-men (0,5 < x < 1,0 m). Na circa 0,5m storten is het mengsel nogtaaier gemaakt.De wandwapening heeft nietlanger de stabiliteit van hetmengsel vestoord; de dekkings-strook en ook de damwandkassenvan de wand bevatten grof toe-slagmateriaal.Overlagingseffecten waren nietzichtbaar. Ophoping van cement-pap is niet meer geconstateerd.De extra luiken in de bekistingwaren bij dit stort niet nodig.De betonspecie had duidelijk deneiginggedurendelangeretijd??nkant op te vloeien. Na verloop vantijd ontstond hierdoor een opstij-vende barri?re die deze neigingverder versterkte. Zodoende zijnaanzienlijke hoogteverschillentussen de gedeelten links enrechtsvandepompslangontstaan(maximaal1m).Tevenszijnhoog-teverschillen tussen het midden-vlak van de wand en de dekkings-zoneendamwandkassenontstaan,vooral tijdens het storten van hettaaiere mengsel.De gemiddelde stortsnelheidbedroeg ook hier 16 m3 per uur.De maximaal toelaatbare pomp-druk was wederom de beper-kende factor.Ook bij deze wand heeft het stil-leggen van de pomp voor het uit-leggen van de pompleiding lichtepropvorming veroorzaakt. Hetafstorten van de wand verliepechter zeer snel. Gemiddeld iseen afstortsnelheid van 20 m3 peruur bereikt.Uiterlijk verhard oppervlakHet uiterlijk van wand 7 zuid is te4 | Betonoppervlak wand7 noordC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gTunnelbouwcement 1999 3 43verdelen in drie typen oppervlak-ken. De onderste 0,5 m bevatluchtinsluitingen aan het opper-vlak op de overgangen tussen destortlagen. De overige gedeeltesvan deze laag zijn voldoendedicht, vlak en zonder luchtbellen.Het middelste gedeelte van dewand (tussen 0,5 en circa 3 mhoogte), bevat in zeer ernstigemate luchtinsluitingen c.q. onre-gelmatigheden in het oppervlak.Deze onregelmatigheden zijnover de hele wandlengte ver-spreid, maar ze komen het meestvoor ter plaatse van het stortpunt.Het bovenste gedeelte van dewand is vlak, glad en dicht. Lucht-insluitingen komen hier nietvoor. Het uiterlijk is vergelijkbaarmet dat van wand 7 noord.C o n c l u s i e sDe parameters die gehanteerdworden voor de omschrijving vande mengselkarakteristiek zijnnieuw en geven daarom op ditmoment nog weinig inzicht bij deafnemer en haar opdrachtgever.Tevens zijn de waarden van dezeparameters nog niet gekoppeldaan de stortomstandigheden(stortsnelheid, wapeningsdicht-heid, wanddikte).Om te voorkomen dat het fijnemateriaalaandebetonspeciewordtonttrokken is het vertinnen van depompleiding absoluut noodzake-lijk. Een separate aanvoer van eensmeerbed verdient bij lange lei-dingsystemen de voorkeur.Stilstand tijdens de verwerking(verleggen van de pompslang ofaanvoerstagnatie) leidt tot prop-vorming in de pompslang. Pomp-drukken lopen al bij geringe capa-citeit (30 m3 per uur) zeer hoog op(> 200 bar).Uit het stort van de noordwand isgebleken dat het toegepastemengsel weliswaar voldoendezelfverdichtende en hoogvloei-bare eigenschappen had, maardat dit gepaard ging met over-lagingseffecten en ontmengings-verschijnselen.Daarom is voor de zuidwandbesloten een `taaier' mengsel toete passen. De zelfverdichtendeeigenschappen van dit mengselbleken echter onvoldoende. Dewandvertoondehierdoorernstigeluchtinsluitingen over bijna hetgehele oppervlak. Het `taaiere'mengsel had geen last van ont-menging en aftekening van over-lagingen. De vloeieigenschappenwaren voldoende om de helebekistingslengte te bestrijken.De gekozen stortmethode (1 stort-punt) had een zeer lage stijgsnel-heid in de wand tot gevolg. Hier-door werden de stortfronten telaat van een nieuwe laag specievoorzien en is velvorming/overla-ging ontstaan. De vloeiweg van despecie was te lang waardoor ont-menging optrad. Het toepassenvan verschillende stortpuntenhad deze gebreken kunnen voor-komen.A a n b e v e l i n g e nHet is belangrijk bandbreedtesvan mengselkarakteristieken inrelatie tot project-randvoorwaar-den vast te stellen. Op basisvan de door een stortonderdeelgegenereerde randvoorwaarden(wanddikte/-hoogte, wapenings-concentratie,bereikbaarheidstorte.d.) kan worden vastgesteld oftoepassing van zelfverdichtendbeton mogelijk is en onder welkevoorwaarden de beoogde eigen-schappen ervan tot uiting kunnenkomen.De pompopstelling dient zodaniggekozen te worden dat mixerwis-seling niet tot discontinu?teitleidt. Het tussentijds verlengenvan pompleidingen moet wordenvoorkomen om daarmee moge-lijke propvorming in de leiding tevermijden.Rekening moet worden gehou-den met stortsnelheidbeperkingdoor oplopende pompdruk (maxi-maal circa 30 m3/uur). Ook hetleeglopen van de pompleiding bijgeheven mast (doet zich voor bijleidingen met ventiel) verdientaandacht.Bij het maken van de bekistingmoet men aandacht besteden aande detaillering van bekistingsaan-sluitingen (lekkage).Overloopvoorzieningenzijnnodigonder-/naastliggend werk te be-schermen.Als hoogteverschillen ontstaantussen de kern van de wand enhet dekkingsgebied, dient trile-nergie toevoegen te worden omluchtinsluitingen te verwijderen(hoeveelheid en duur zijn verge-lijkbaar met betonspecie in con-sistentiegebied 4).Inplannen en uitvoeren van eenproefstort verdient aanbevelingbij onderdelen waar nog geenervaring bestaat met het toepas-sen van zelfverdichten beton. s5 | Stortsnelheid wand7 zuid6 | Wand 7 zuid onder-gedeelte7 | Wand 7 zuid midden