C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t i l i tei t sb o u wcement 1999 356Het tankenpark voor caprolactamheeft een totale oppervlakte van1200 m2. De elf tanks, waarvan degrootsteeeninhoudheeftvan300m3, staan in twee rijen (fig. 1). Deafstand tussen de rijen bedraagt12,5 m. De onderlinge afstandtussen de tanks in de rijen is 5 m.Tussen de twee rijen tanks liggen,op 50 poeren, de ge?soleerde toe-en afvoerleidingen voor het hetecaprolactam.In de oude situatie lag een grind-bed tussen de tanks en de poeren.In de nieuwe situatie is het grind-bed verwijderd en vervangen dooreen vloeistofdichte voorzieningmet een opvangcapaciteit van 300m3.Voorhetontwerphiervanscha-kelde DSM de afdeling Enginee-ring van Emmtec services bv in.M a t e r i a a l k e u z eBij de materiaalkeuze voor eeneconomisch aanvaardbare vloei-stofdichte voorziening speeldeeen aantal aspecten een rol.De belangrijkste randvoorwaardewas dat de bodemafsluitingbestand moet zijn tegen hogetemperaturen.Een probleem bij het aanbrengenervan was het grote aantal poerenen tanks dat zich in het tanken-parkbevindt,waarbijdeleidingendie op de poeren liggen weinigruimte laten voor het aanbrengenvan een bodemafsluiting. Tenslotte moest de vloeistofdichtevoorziening aangebracht wordenzonder dat de installatie buitengebruik gesteld kon worden.Voor de oplossing zijn verschil-lende alternatieven beschouwdzoals een bodemafsluiting meteen grindbed op folie en een bitu-mineuze bodemafsluiting. Vooralde hoge temperatuurbelasting enhet grote aantal poeren vormdenbij deze alternatieven een pro-bleem.Debitumineuzeafsluitingwas ook moeilijk aan te brengentussen de tanks en onder de lei-dingen. Uiteindelijk is gekozenvoor een vloeistofdichte beton-constructie. Om het aanbrengenvan het beton tussen de tanks enonder de leidingen te vergemak-kelijken, is gekozen voor betonmet een hoge vloeimaat.O n t w e r pDe betonconstructie is ongeveer60 x 20 m2groot. De ruimte omde opvangvoorziening voldoendeinhoud te geven, is beperkt doorde aan- en afvoerleidingen en defundaties van tanks en poeren(fig. 2). Om 300 m3 opvangcapa-citeit te realiseren moest zelfs dedikte van de betonplaat gemini-maliseerd worden. De betonplaatBeton voor temperatuur-bestendige bodemafsluitingVloeistofdichte opvangvoorziening tankenparking. M.R. van Oord, Emmtec Services bv, EmmenOp het terrein van DSM-locatie Emmen ligt een tankenpark met elf tanks,waarin caprolactam wordt opgeslagen, een monomeer dat fungeert alsgrondstof voor polymerisatie tot korrels. Caprolactam heeft een smeltpuntvan 68 ?C. Voor verwerking in het polymerisatieproces moet het materiaalvloeibaar worden gehouden, waartoe in de tanks een verwarmingssysteem isaangebracht. Om bodemverontreiniging te voorkomen, is het tankenparkvoorzien van een bodemafsluiting, waarvoor verschillende alternatieven zijnbeschouwd. De keuze viel op een vloeistofdichte betonconstructie.C a p r o l a c t a mCaprolactam is een monomeer dat fungeert als grond-stof voor polymerisatie tot korrels. Deze korrels zijneen halffabricaat en dienen als grondstof voor de pro-ductie van industri?le garens, onderdelen van auto'senz. Dit productieproces vindt sinds midden jarenzestig op de DSM-locatie Emmen plaats.1 | Situatie tankenpark voorcaprolactamfoto's: Gerrit Oost, EmmenC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t i l i tei t sb o u wcement 1999 3 57is opgelegd op een werkvloer enis voorzien van een vorstrand(fig. 3), uitgevoerd in B 15. Tussenvorstrand en opvangvoorzieningis een glijfolie aangebracht tervoorkoming van scheuren doorkrimp of temperatuurinvloedenuit de omgeving. Een tweedefunctie van de glijfolie is uitzettenvan de gehele vloer mogelijk temaken in geval van uitstromenvan hete lactam. Deze uitzettingkan nu ongehinderd plaatsvindenen leidt niet tot ongecontroleerdescheurvorming.VoegenDe genoemde aspecten spelenook een rol bij de sparingen in debetonplaat. Om hier geen onver-wachte trekspanningen te latenontstaan, zijn om de tankfunda-ties en de poeren voegen aange-bracht (fig. 4 en 5). Tevens is detotale constructie in drie, onge-veer even grote platen opgedeelddoor dilatatievoegen, waarmeehet totale oppervlak van een plaatcirca 400 m2bedraagt. Op dezewijze kan de totale constructie inalle richtingen vrij vervormen.Alle voegen zijn uitgevoerd als 20mm brede kitvoegen. Op de kitzijn resistentieproeven uitge-voerd. De maximaal opneembareverlenging of verkorting bedraagt25% van de voegbreedte. De kit-voegen werden in een laterstadium van de uitvoering aange-bracht, nadat de grootste krimpreeds had plaatsgehad.B e t o n c o n s t r u c t i eHet uitstromen van hete capro-lactam over de constructie ver-oorzaakteenbijzonderebelasting,waarindestandaard-berekenings-wijzen volgens de VBC 1995 enCUR-Aanbeveling 36 niet voor-zien. Daarom is de betoncon-structie gedimensioneerd met [1]en getoetst met [2]. Hierin wordtverwoord wanneer een betoncon-structie als vloeistofdicht magworden beschouwd.Voor gewapend-betonconstruc-ties onder invloed van buigendemomenten is de hoogte vande drukzone in de bruikbaar-heidsgrenstoestand (xb) maatge-vend voor de vloeistofdichtheid.Samengevatlevertditvoordecon-structie het volgende op:a. xb> 2 ee = (r ./2 )1/2 . t1/2waarin:e is de gemiddelde indrin-gingsdiepte van de vloeistof(mm);t is de expositieduur (s);r is de equivalente pori?nstraalvan het beton (mm);is de oppervlaktespanningvan de vloeistof (N/m2);is de (dynamische) viscositeitvan de vloeistof (Pa.s)b. xb> 30 mmc. xb> 2 DD is de grootste zeefmaat vanhet toeslagmateriaal.In geval van doorgaande scheur-vorming door trekspanningenkan selfhealing optreden bij een2 | Doorsnede over bak voor300 m3berging3 | Standaard-keermuur metvorstrand en molgoot4 | Aansluiting op poeren5 | Opstorting rondom tanksC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t i l i tei t sb o u wcement 1999 358scheurwijdte tot 0,2 mm. Opbasis van praktijkwaarnemingenheeft Lohmeyer [3] een grafieksamengesteld waarin een kriti-sche scheurwijdte voor selfhea-ling wordt aangegeven als functievan de verhouding tussen water-hoogte en wanddikte. Deze waar-nemingen, met aanvullingen opbasis van onderzoek door Edvard-sen-Eberweiser [4], zijn in tabel 1weergegeven.Tabel 1: Toelaatbare scheurwijdtewkritvoor doorgaande scheuren inwaterdichte betonconstructies [3],met aanvulling uit [4]hvis de drukhoogte van het water;h is de dikte van de betoncon-structie.De vloeistofkering is gerealiseerddoor een wand met een dikte van160 mm en een gemiddeldehoogte van 650 mm. In deze 650mmis100mmextrahoogteopge-nomen voor golfslag als een grotehoeveelheid caprolactam ineensuitstroomt. Om de tanks zijnopstortingen aangebracht om dekitvoegen te beschermen tegenduurbelastingen door hemelwa-ter dat eventueel vervuild is metcaprolactam. Zonder opstortin-gen zouden de kitvoegen langs detanksnamelijkophetlaagstepuntvan de vloer liggen. Ter plaatsevan de poeren zijn deze opstor-tingen niet nodig, omdat de kit-voegen daar op het hoogste puntvan de vloer liggen.Op het metselwerk van de tank-fundaties is een twee-componen-ten epoxycoating aangebrachtvoor een vloeistofdichte afslui-ting.B e r e k e n i n gIneennormalesituatiebehoeftdeconstructie geen uitwendigebelastingen op te nemen, doch zalalleen belast worden door opge-legde vervormingen. Gecontro-leerd is op verhinderde opgelegdevervorming door temperatuurva-riaties en krimp.TemperatuurHet uitstromen van hete capro-lactam heeft tot gevolg dat debovenzijde van de betonconstruc-tie zal uitzetten ten opzichte vande onderzijde. Dit uitzetten zalverhinderdwordendoorheteigengewicht, waardoor trekspannin-gen ontstaan in de onderzijde vande constructie. Daar moet dewapening dus worden aange-bracht.Uit [1] blijkt dat het scheurmo-ment in de fase van onvolledigscheurpatroon constant veron-dersteld mag worden. Dit bete-kent dat in deze fase de gemid-delde hoogte van de drukzoneconstant is over een bepaald tem-peratuurinterval. Tevens is hier-uit de maximale scheurwijdte teberekenen.Met behulp van [1] is een spread-sheet gemaakt. Invoergegevenswaren:- sterkteklasse beton: B 35;- wapening: enkel kruisnet?12 ? 150;- milieuklasse: 5 (onderzijdeoncontroleerbaar);- vloerdikte: h = 160 mm.Uit de uitvoer blijkt dat bij degekozen wapening en vloerdiktede drukzone 33,56 mm wordt. Ditbetekent een grootste zeefmaatD = 16 mm van het toeslag-materiaal.Voorhettemperatuurverschiloverde hoogte is het scheurpatroononvolledig ontwikkeld tussen 18en 90 ?C . Bij de geschatte tempe-ratuurgradi?nt (30 ?C/160 mm =0,1875 ?C/mm) ontstaat, als hetecaprolactam over de constructiestroomt, een onvolledig ontwik-keld scheurpatroon. De maximaaloptredende scheurwijdte is dan0,094 mm.KrimpEen tweede aspect van opgelegdevervorming zijn de spanningendie ontstaan door het storten vanbeton aan reeds verhard beton.Deze situatie komt voor bij hetaanbrengenvandewandenvandebak en van de opstortingen rondde tanks. De optredende krimp-spanningen zijn uitgerekend metde VBC 1995, art. 6.1.5. en 6.1.6.Uit [1] blijkt dat de kans op krimp-scheuren geminimaliseerd wordtindien de optredende langeduur-trekspanningen kleiner zijn dan1,89 N/mm2(voor B 35). De optre-dende spanning volgens de VBC1995 bedraagt 3,47 N/mm2.Hierop mag volgens art. 7.3.7 eenrelaxatiefactor worden toegepast.Omdatdetrekspanningenwordengetoetst aan een maximaal toe-laatbare spanning volgens [1], isgerekend met een gunstigerrelaxatiefactor (formule 7.32 oppag.169 in [1]). De optredendetrekspanning bedraagt dan 1,42N/mm2. Op lange termijn zullendaarom geen scheuren ontstaandoor krimp, mits de nabehande-ling met zorg gebeurt.U i t v o e r i n gDe in totaal 1200 m2grote plaat isgerealiseerd in drie storten van400 m2. De foto's geven hiervaneen indruk. Het eerste stort hadplaats in juli 1998. De vloer is,wkrit(mm)0 hv/h 2,5 0,202,5 < hv/h 5 0,155,0 < hv/h 10 0,1010 < hv/h 20 0,05C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t i l i tei t sb o u wcement 1999 3 59waar mogelijk, afgewerkt met detrilrei. Onder de toe- en afvoerlei-dingen is afgewerkt met de spatel.Na het eerste stort zijn verspreidover de vloer scheuren ontstaan,die in plaats en richting geenduidelijk patroon vertoonden.Gezien de weersomstandigheden(zonnig en warm op het momentvan storten) en ondanks degenomen voorzorgsmaatregelenzoals het aanbrengen van curingcompound en folie, is waar-schijnlijk plastische krimp en uit-drogingskrimp de oorzaak van descheurvorming.Om scheurvorming in het tweedeen derde stort te voorkomen is alsextra maatregel besloten, directna het storten het oppervlak dichtte schuren. Daar waar mogelijk isdit gebeurd met de vlinderma-chine. Onder de toe- en afvoerlei-dingen is met de hand het opper-vlak dichtgeschuurd. Dit heeft totgevolg gehad dat geen plastischekrimpscheuren zijn opgetreden.Hierbij moet worden opgemerktdatdeweersomstandighedentoenaanzienlijk gunstiger waren. Descheuren van het eerste stort zijnin de eindfase van het werkgedicht door het injecteren metepoxyhars.T e n s l o t t eIn het caprolactam tankenpark iseen vloeistofdichte opvang gereali-seerd door een betonconstructiemet een dikte van slechts 160 mm.De betonsamenstelling hiervoor isgegeven in tabel 2. Tijdens de uit-voering is gebleken dat aan de na-behandeling zeer veel zorg besteedmoet worden en dat ondankscuring compound en folie derge-lijke betonmengsels gevoelig blij-ven voor plastische krimpeffecten.Uiteindelijk is het resultaat bevre-digend geweest.Ten tijde van hetontwerp en de berekening van deconstructie,wasCUR/PBV-Aanbe-veling 65 [5] nog niet beschikbaar.Voor het berekenen van vloeistof-dichte constructies wordt ten slottenog verwezen naar [6]. sL i t e r a t u u r1. Van Breugel, K., et al., Beton-constructies onder Tempera-tuur- en Krimpvervormingen.BetonPraktijkreeks 2,Stichting BetonPrisma,'s-Hertogenbosch, 1996.2.Vloeistofdicht beton II.Betoniek 10/15, StichtingBetonPrisma.'s-Hertogenbosch, 1996.3. Lohmeyer, G., WeisseWannen ? Einfach und Sicher.Beton-Verlag, D?sseldorf,1995.4.Edvardsen-Eberweiser, C.K.,Wasserdurchl?ssigkeit undSelbstheilung von Trennrissenin Beton. DAfSt, Heft 455,1996.5. CUR/PBV-Aanbeveling 65,Ontwerp en aanleg vanbodembeschermende voor-zieningen. Stichting CUR,Gouda, 19986.Bouquet, G.Chr., C.R.Braamen K. van Breugel, CUR/PBV-Aanbeveling 65 mistconstructieve onderbouwing.Cement 1999, nr. 1.Tabel 2: Toegepaste betonsamenstellingsterkteklasse B 35milieuklasse 5cconsistentiegebied 4watercementfactor 0,45cement CEM III/B 42,5 LH HS (340 kg)toeslagmateriaal betonzand 0-4 (761 kg)grind 4-16 (1151 kg)hulpstof superplastificeerder (5 l)