C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gMater iaa l o nt wi k kel i n gcement 1999 326De ontwikkeling van zelfverdich-tend beton, ook wel self compac-ting concrete (SCC) genoemd,moet worden gezien als eenvervolg op de ontwikkelingvan hogesterktebeton (HSB).De SPOB startte in 1992 samenmet de Bouwdienst Rijkswater-staat een onderzoek naar de toe-passing van HSB in bruggen.Na diverse succesvolle proef-projecten is HSB verder ontwik-keld in sterkteklassen boven100 N/mm2.Het gebruik van silica fume ? eenzeer fijne vulstof ? in de meng-sels van HSB heeft in belangrijkemate bijgedragen aan de stabili-teit van het mengsel en maaktezeer vloeibare mengsels mogelijk.De toepassing van HSB in eenkantoorgebouw ter grootte vancirca 3000 m2 in Breda inopdracht van NBM-Amstelland,heeft aangetoond dat de kwalitei-ten van HSB niet alleen tot uit-drukking komen in de sterkte,maar ook in de aanvangssterktedie vooral van belang is voor deaannemer. Hij is immers ge?nte-resseerd in de sterkte op kortetermijn die bepalend is voor hettijdstip van ontkisten of het aan-brengen van de voorspanning.Uit deze ontwikkeling leerdenwe dat betonmengsels die tege-moet komen aan de eisen van debouwplaats meer betekenis heb-ben dan alleen de hoge sterkte.We gingen praten over HighPerformance Concrete, de nieu-we betonkwaliteiten (sterkteklas-sen) in het gebied van zowel dehogere sterkten als het hogereconsistentiegebied (fig. 1).D e e e r s t e p r o e f n e m i n g e nOm de toepassing van in-situbeton op de bouwplaats te ver-beteren, startte een werkgroepvan SPOB de ontwikkeling vanhoogvloeibaar beton van norma-le sterkte en duurzaamheidonder de naam Vlasocrete, VeryLiquid And Stabilised OrdinaryconCRETE. Aan deze mengselswerd als belangrijkste voorwaar-de gesteld dat zij vervaardigdmoesten worden met de bij debetoncentrale beschikbare mate-rialen. De belangrijkste doelstel-ling was een `multi-purposebeton' te ontwikkelen dat inovereenstemming zou zijn metde Nederlandse voorschriftenbetreffende de sterkteklassen enduurzaamheid (milieuklassen),NEN 5950 (VBT).Aan de vloeibaarheid werdeneisen gesteld zoals een zetmaat> 250 mm en een uitvloeimaatvan 650 mm met de aanvullingdat de terugloop hiervan na 1 uurniet meer dan 100 mm mochtbedragen en ? last but not least ?zou geen segregatie van debetonspecie mogen optreden.Op basis van een referentie-mengsel slaagden we met demethode van `trial and error' inhet maken van stabiele mengselsmet een vloeimaat van meer dan650 mm in meer dan 50% vande gevallen.Een voorbeeld van een geslaagdetoepassing is te vinden bij de ver-ankeringsblokken van de tuibrugover de Waal bij Zaltbommelmet een hoofdoverspanning van256 m (zie Cement 1996 nr. 2).Het storten zonder verdichten wasgewenst vanwege de grote hoe-veelheid wapening (320 kg/m3) enhet beperkte zicht over een hoog-te van meer dan 9 m tijdens hetstorten. De hoge plasticiteit vanhet betonmengsel tijdens hetstorten betekende een verbete-ring van de werkomstandighe-den, maar vooral ook een zeker-heid dat het beton zonder trillenin alle hoeken van de bekistingterecht zou komen. De kwaliteitvan de betonconstructie diendegewaarborgd te worden door vol-doende dekking op wapening envoorspanning te realiseren.Toch bleek het reproduceren vandeze mengsels in de praktijk nietonder alle omstandighedenmogelijk. Met name de weer-stand tegen segregatie van debetonspecie was niet beheers-baar in alle gevallen. De `trial anderror' methode kon geen grond-slag zijn voor het ontwikkelenvan een systeem om vloeibaremengsels te ontwerpen met deZelfverdichtend beton, voor beter schoon betonEen nieuwe betonsoortin de praktijkir. Herman Ouwerkerk,Stichting Productontwikkeling Betonmortel (SPOB), DriebergenStabiele, vloeibare betonspecies hebben voordelen. Uit onderzoek naar hoge-sterktebeton bleken de bijkomende eigenschappen een positieve invloed tehebben op de kwaliteit van het bouwproces. De moeite waard om hiermeeverder te gaan.1 | De positie van zelf-verdichtend beton (SCC)in sterkteklassen enconsistentiegebiedC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gMater iaa l o nt wi k kel i n gcement 1999 3 27verscheidenheid aan beschikbarematerialen die bij betoncentralesworden aangetroffen.Uit verder onderzoek werd dui-delijk dat we speciale aandachtmoesten geven aan de water-behoefte van het cement en devulstof. In de zomer van 1997werd SPOB betrokken bij hetonderzoek naar hoogvloeibarebetonspecie op de TU Delft.In samenwerking met prof.Walraven heeft de Japansegastonderzoeker Takada in hetlaboratorium van Betonmortel-bedrijven Cementbouw te Zoeter-woude, ??n van de bij SPOB aan-gesloten laboratoria, onderzoekverricht (zie het artikel in derubriek Onderzoek & Techno-logie). Hier hebben wij kenniskunnen nemen van de door prof.Okamura ontwikkelde ontwerp-methode voor het vervaardigenvan self compacting concrete(SCC).B e p a l i n g v a n d e m a t e v a nz e l f v e r d i c h t i n gDe eigenschappen van zelfver-dichtend beton worden uitge-drukt in vloeibaarheid en viscosi-teit, respectievelijk taaiheid.Daarnaast is het zelfvullende enzelfnivellerende vermogen vanzelfverdichtend beton een kwali-ficatie die gespecificeerd moetgaan worden. Hiervoor zijn nieu-we methoden en apparatuurnodig om de specificaties vast testellen van deze nieuwe typenbetonspecie.De volgende apparatuur staatthans tot onze beschikking omde eigenschappen van zelfver-dichtende beton vast te leggen.De kegel van Abrahams wordtniet gebruikt om de zetmaat tebepalen, immers deze is nietmeer relevant, maar wel voor hetbepalen van de vloeimaat terwijleventuele segregatie van de spe-cie kan worden waargenomen(foto 2).De box-test laat de vloeibaarheidzien; in een communicerend vatmet verticale wapening in dedoorstroomopening worden devloeibaarheid en weerstand tegensegregatie beoordeeld (foto 3).In de V-trechter (foto 4) wordt demate van viscositeit/taaiheid vanhet betonmengsel bepaald metde gemeten doorstroomtijd.De filling-vessel-test (foto 5)wordt gebruikt om de vullings-graad en het vervormingsgedragen de weerstand tegen segregatievan het toeslagmateriaal te meten.Het zelfverdichtend gedrag kanin de transparante bak methorizontale staven worden waar-genomen.V o o r d e l e nZelfverdichtend beton heeft eenaantal voordelen.De betrouwbaarheid van de uit-voering van betonconstructieswordt sterk verbeterd omdat dekans op fouten maken tijdenshet storten tot een minimumwordt beperkt. Bij een hogewapeningsdichtheid zal het beton2 | Het meten van de vloeimaatop een vergrote tafel3 | Box-test apparaat4 | De V-trechter5 | Filling-vessel-test apparaatC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gMater iaa l o nt wi k kel i n gcement 1999 328zijn weg vinden door de nauweruimten tussen de wapening ende holle ruimten in de bekistingvullen zonder dat verdichtennoodzakelijk is.De oppervlaktekwaliteit van wan-den en kolommen kan wordengezien als een volledige afdrukvan de bekisting. Onvolkomen-heden zoals grindnesten dooronvoldoende verdichten en hetoptreden van bleeding behorentot het verleden. Architectenkunnen nieuwe constructies ont-werpen in alle mogelijke vormenen verzekerd zijn van perfecteoppervlakken.Een besparing op de uitvoerings-kosten van in het werk vervaar-digd beton is mogelijk omdatminder arbeid tijdens het stortennodig is.Minder ziekte en ongelukkenzijn een gevolg van verbeteringvan gezondheid en veiligheid.Reparaties achteraf door onvol-komenheden in het oppervlakzijn niet meer nodig.Op de bouwplaats zijn geen tril-naalden nodig, wat een verbe-tering van de arbeidsomstandig-heden betekent: minder arbeids-inspanning en geen geluidsover-last vanaf de bouwplaats.V o o r b e e l d p r o j e c t e nHet eerste project in Nederlandwaar zelfverdichtend beton istoegepast en kon worden getoetstop bovengenoemde kwaliteiten,was de renovatie van de Konin-klijke Schouwburg in Den Haag.Architect Charles Vandenhoveontwierp een gladde gevel, meteen uitwendige profilering enraamopeningen, die met onzicht-bare stortnaden diende te wor-den uitgevoerd met in-situ schoonbeton.Dit ontwerp stelde het uitvoe-ringsteam voor een uitdagingwaarop met de gebruikelijkebetontechnieken niet direct eenantwoord was te geven. ABT,Adviesbureau voor Bouwtechniek,Jurri?ns als uitvoerend bouw-bedrijf, betonaannemer Keijzer,SPOB en betonmortelcentraleFabriton hebben deze uitdagingopgepakt met zelfverdichtendbeton.Het resultaat van het vooronder-zoek en de samenwerking tussende betrokken partijen kan thansaanschouwd worden in het cen-trum van Den Haag (zie het vol-gende artikel in deze rubriek).Als bijzonderheid zij gemeld dathet behaalde resultaat met ditnieuwe beton en de arbeidvrien-delijke verwerking ervan, ertoeheeft geleid dat de aannemerbesloten heeft alle door hem inhet werk te storten betononder-delen in zelfverdichtend betonuit te voeren.Een eerste toepassing in deinfrastructuur is te vinden in eentussenwand van de in aanbouwzijnde Koningstunnel te DenHaag. In Cement 1998 nr. 12verscheen een artikel over hetconstructief ontwerp van dezetunnel die wordt gebouwd ineen open bouwput volgens hetzogenaamde `polderprincipe', incombinatie met de `wanden-dak-methode'. Bij deze methodewordt het dak van de tunnel ineen eerdere fase gestort dan detussenwanden zodat het boven-grondse verkeer, hier met namede trams, weer ongestoord kanplaatsvinden. Dit betekent echterdat het storten van de tussen-wand van bovenaf wordt belem-merd en de bereikbaarheid tij-dens het storten van het betonuiterst problematisch is.In samenwerking met betrok-kenen (directievoerder ArcadisBouw/Infra, aannemerscombi-natie Koningstunnel Den Haagv.o.f. en BetonmortelbedrijvenCementbouw) is gebruik gemaaktvan de bijzondere eigenschap-pen van zelfverdichtend betonconform de nieuwe technologiezoals die thans door SPOB wordtontwikkeld.Een wand van 70 m lengte en4,5 m hoogte waarin grote spa-ringen voorkomen voor vlucht-mogelijkheden tussen beidetunnelbuizen, vroeg uitvoerings-technisch de nodige voorzienin-gen. Er kon slechts vanaf eenbeperkt aantal stortgaten (h.o.h.6 | Schematische aandui-ding middenwand;storten via vulopeningboven het dekC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gMater iaa l o nt wi k kel i n gcement 1999 3 29circa 5 m) van bovenaf tussen detrambanen met de slang gestortworden (fig. 6) terwijl plaatse-lijke zeer grote wapeningsdicht-heden rondom de sparingen aan-getroffen werden. Het grootstedeel van de wand is vanuit ??nvloersparing gestort, de overigestortgaten zijn vooral gebruiktter controle en om luchtinslui-ting te voorkomen zodat totbovenaan zonder extra voorzie-ningen gevuld kon worden.Na het ontkisten bleek dat allemoeilijke hoeken en randen vande wand gevuld waren en hetoppervlak een grote dichtheidvertoonde. De stabiliteit van hettoegepaste mengsel bleek vol-doende om over een lengte van10 m goed te verwerken zonderdat ontmenging optrad.Ter voorkoming van luchtinslui-tingen dient de valhoogte van devloeibare specie zoveel mogelijkbeperkt te worden en zal de stort-slang bij voorkeur onder hetstortoppervlak gehouden moetenworden. De succesvolle toepas-sing van zelfverdichtend beton indit project heeft een vervolggekregen bij een zijwand in detunnel, met een damwand alsverloren bekisting. Deze wand isvan bovenaf via vulgaten metbehulp van stortgoten en eentrechter gestort (fig. 7).Nog een andere toepassing in hetkader van de grote projecten inde infrastructuur heeft plaatsge-had op het project Onderdoor-gang Boezemweg in Barendrechtdat in opdracht van de Mana-gementgroep Betuweroute wordtuitgevoerd door Koninklijke VanDrunen.Een verslag van de toepassing enverwerking van zelfverdichtendbeton is elders in deze editie vanCement geplaatst.O n d e r z o e k p r o g r a m m a S C CDe resultaten van deze toepas-singen hebben het onderzoek-programma van SPOB versneld.Begonnen is met het beschrijvenvan de nieuwe testmethodenvoor de V-trechter, de box-test ende filling-vessel-test. Vervolgensis een testprogramma in uitvoe-ring genomen voor het bestude-ren van de invloed van de ver-schillende materialen op het reo-logisch gedrag van betonmeng-sels samengesteld op basis vande zelfverdichtend beton-techno-logie. Met deze kennis zal eenontwerp-model ontwikkeld wor-den voor de samenstelling vanzelfverdichtend beton, gebaseerdop lokaal beschikbare grondstof-fen. De uitgangspunten die daar-bij gehanteerd worden zijn dekarakterstieke eigenschappen,vertaald in termen als vloeibaar-heid, viscositeit, zelfvullend en/of zelfnivellerend vermogen.Om ervaring te verkrijgen zullenmeer praktijkproeven en demon-stratieprojecten gerealiseerd gaanworden. Dan kunnen de labora-toriumtesten in de praktijk opbruikbaarheid worden getoetst.Aanvullend wordt in CUR-ver-band onderzoek voorbereid omde reologische en mechanischeeigenschappen van zelfverdich-tend beton te toetsen aan de vige-rende Nederlandse voorschrif-ten. Verder zullen aanbevelingenworden opgesteld om lacunes inregelgeving op te vullen, zodat inde nabije toekomst de toepassingop ruime schaal mogelijk wordt.C o n c l u s i eHet nieuwe beton biedt in hetkomende millennium een grotemate van flexibiliteit aan ont-werp en uitvoering van beton-constructies. Het betekent eenaanzienlijke verbetering van debetrouwbaarheid van in-situbeton, niet alleen met betrekkingtot de kwaliteit van de beton-constructie, maar het is ook eenverbetering van de arbeidsom-standigheden op de bouwplaats.Met in het werk te storten zelf-verdichtend beton kunnen meerconcurrerende produktiemetho-den worden ontwikkeld en zalde industrialisatie op de bouw-plaats een belangrijke vooruit-gang boeken.Het nieuwe beton moet be-schouwd worden als een slimmebetonspecie die zijn eigen wegvindt, niet alleen in de bekistingmaar ook in de richting van ont-werpers, adviseurs en uitvoeren-de bouwbedrijven. s7 | Stortschema van eeneindwand