? ?uitvoeringstechniek ?betontechnologie ing.B.K.J.Obladen, ir.J.P.G.Ramler, BallastNedamBeton en Waterbouw bv, Amstelveen dr.ir.K. van Breugel, TechnischeUniversiteit,Delft In de voorgaandeafleveringenvandezeartikelenseriezijntheoretischemodellenbehan­ deldvantemperatuur-ensterkte-ontwikkeling,vervormingsgedragenspanningsontwik­ keling in verhardendbeton. Indebeschrijvingvan het materiaalgedragwaseensleutelrol weggelegdvoordehydratatiegraad.Besprokenishoedehydratatiegraadvanhetverhar­ dende betonkan wordenbepaaldalsfunctievan de gemeten temperatuurendevoor het mengsel geldendeadiabatische verhardingskromme.Daarmeeis de temperatuurdus eenzeerbelangrijkegrootheid. Het 'managen'vantemperatuurgegevensen het gebruikhiervanincontrole-ensturings­ processenwaarindeopdehydratatiegraadgebaseerdemateriaalmodellen tot hunrecht komen,iseenvan de groteuitdagingenvan het uitvoerendbouwbedrijf .In dezeaflevering wordteenvoorbeeldgegevenvan de wijzewaaroptemperatuurgegevensenmateriaalmo­ dellenin de praktijkdaadwerkelijkwordentoegepast.Denadrukzal nu niet meer liggen OP de beschrijving van de materiaalkundigeachtergronden, maar op de ontwikkelingen toepassing van hulpmiddelen Om het verhardendebeton te controlerenen te beheersen. HET GRIJZE GEBIED VAN HET JONGE BETON M PRAKTISCHETOEPASSINGVANTHEORETISCHE MODELLEN VAN VERHARDEND BETON CEMENT1996/4 De problematiekvan het verhardenvanbe­ tonheeftalsindseindvorigeeeuwdeaan­ dachtvandewetenschap. De methodenen technieken om detemperatuurontwikkeling in de verhardingsfasetekunnenbeschrij­ ven,zijnsindsdietijdsteedsverfijnderge­ worden.Hierdoorzijnerinmiddelsverschil­ lendebeschikbaardiedetemperatuuront­ wikkelingvanverhardendbetonredelijk tot goedkunnenbeschrijven en voorspellen. Bij demeestevandezemodellenontbreekt hetechteraaneengoedeweergavevan het fundamentelemateriaalgedrag. Vaak wor­ denbepaaldefactoreningevoerdwaarvan blijktdatdeze in demeestesituatiestoch tot goederesultatenleiden. Ookdeoptredendespanningen,alsgevolg vandehydratatie-temperaturenvan het ver­ hardendebeton,kunnenwordenberekend metverschillendemethodenentechnieken. Deze zijn echterniet zo goedontwikkeldals dievandetemperatuurontwikkeling. De controlevanderesultaten zal daarzekerde­ betaanzijn. Het metenvanspanningen in verhardendbetonisimmersveelmoeilijker dan het metenvantemperaturen. Van grootpraktischbelangvoor het beheer­ senvanscheurvormingis het koelenvanbe­ ton. De theorievan het koelenvanverhar­ dendbetonisal in 1961 beschrevendoor Mandry [1]. Dezetheoriekanopeenvoudi- ge wijzewordengeïmplernenteerd in deme­ thodenentechniekenvoordetemperatuur­ ontwikkeling. Ontwikkelingenbij het uitvoerendbouw­ bedrijf De aannemerij moet devertaalslagmaken vandetheorieënvanhetverhardendebeton naardepraktijk.Hetgaatdanompraktische problemen,zoalsbijvoorbeeld: ?wanneer kan erwordenontkist,gegeven eenbetonsarnenstelling,deweersom­ standigheden,enz.; ?iserkansopscheurvorming; ?als er kansisopscheurvorming,moeter danwordengekoeld,geïnjecteerd of moet extrawapeningwordentoegepast? En hoeveel? En evenalsdetheorievoortdurend in ontwik­ kelingis,isdepraktische vertaalslagdat ook. Werden tot in dejaren '80 detemperatuur-, spannings- en koelberekeningen nogmetde handgernaakt,tegenwoordigzijn er verschil­ lendesoftwarepakkettendiedezebereke­ ningenkunnenverzorgen.Dezecomputer­ programma'szijnvoortdurend in ontwikke­ lingenvolgendelaatstestandvandetheo­ rie.BijBallastNedamissinds 1990 hetcom­ puterprogramrna RCCMS (RemoteCrack ControlManagementSystem)operationeel. ~ 21 ? ?uitvoeringstechniek ?betontechnologie @ Remotecrackcontralmanagementsystem - BETONSAMENSTELUNG - ADlABMT - ISOTHERMESTERKTEONTWIKKEltNG - DIKTE - BOUWVOLGORDE @ Modulen van de temperatuurberekening gesteld. Zo blijkterbehoefteaanhetmeten vansteedsmeervariabelen. De eerste re­ gistratieswerden met eentwaalfpunts schrijvenderecordervastgelegd.Daarna kwamderecordervanVerboomopdemarkt, diedegemetentemperaturenomrekende naarwaardenvoordeGewogenRijpheid. Van steedsgroterbelangwordtdeover­ drachtvandatanaardegebruikeropzodani­ ge wijze, dat dezeinvloedop het productie­ proceskanuitoefenen.Ditis in 1988 voor het eersttoegepastinHuil(Engeland),bij het borenvanmortelschroefpalen met een lengtevan 37 m en diametervan 900 mm, waarbijdedatapertelefoonnaarNederland werdengetransporteerd. Van dezetechniekisookgebruikgemaaktbij het 'RemoteCrackControlManagement System'.Hetbestaat uit eencomputerpro­ gramma,eenkoelunit,eenweerstation,een registratiesysteem(64-kanaalsdigitaleda­ talogger) en demogelijkheidvoordata-over­ drachtpertelefoon.Hetisvoor het eerstin­ gezetbijdebouwvandeSchipholtunnels in 1993 enisinmiddelsopdiverseanderepro­ jectenactief. Hetsysteemisvanuitkantoor,keet of privé adrestebenaderen,tebesturenenduste corrigeren. Om diverseredenenisdeontwik­ kelingvaneenopafstandbestuurbaarkoel­ systeem tot standgekomen:uitgestrekt of moeilijktebereikenterrein,danwelweek­ eindeproblematiekvanmensendieophun vrijedagnaar het werkmoeten. Ditwerkt met dehydratatiegraadalskoppe­ lingtussendetemperaturen en desterkte; despanningen en derelaxatiedaarvanwor­ denberekend met behulpvaneenrelaxatie­ model,waarindehydratatiegraadeengrote rol speelt. HetRCCMS-programmaismodulairvanop­ bouw,zeergebruikersvriendelijk,betrouw­ baar,opdepraktijksituatieafgestemden wordtregelmatigvannieuwemodulenvoor­ zien. Op dit momentbestaathetuitdevol­ gendemodulen: ?invoermodulenvoortevoorspellenenwer­ kelijkgemetentemperaturen,spannin­ gen,adiabaten en koelgegevens; ?rekenmodulenvoortemperaturen,span­ ningen,adiabatenenkoeling,alsmede eenoptimaliseringsmodulevoor het aan­ talendeliggingvan de koelbuizen; ?uitvoermodulevoordediverseberekenin­ gen; 22 ?filemanagementmodule met ondermeer conversiemogelijkheden; ?linkmodulenaareenwillekeurigspread­ sheetprogrammavoorgrafischeoutput, naareendatacommunicatieprogramma voor on linecommunicatie met de datalog­ ger op het werkennaareenwillekeurigfor­ matteringsprogramma; ?installatiemodulevoordeprinterinstalla­ tie,kleurinstellingenvandiversescher­ men en helpschermen,opgavedirecto­ ries,programma- en databestandenals­ medeeentaalmodule met keuze uit VUf buitenlandsetalen,dieeenvoudigkan wordenuitgebreid. Voor deontwikkelingvan het RCCMS be­ staancontacten met de TU Delft, TU Darm­ stadt, TU Gent en met MEBIN-ATA. De ontwikkelingvan het programmawordtin belangrijkematebepaalddoorderandvoor­ waardendiedoordebouwpraktijkworden Het'RemoteCrackControlManagement System' zal hiernawordenbeschreven, waarbijaandacht zal wordengeschonken aan het rekenprogramma, de ontwikkeling vandedatacommunicatie en het opafstand besturen,dekoelprocedure en deuitvoering van het koelen. RekenprogrammaHetrekenprogramma RCCMS bestaatuit drierekenmodulenvoordeberekeningvan detemperaturen,despanningen en dekoe­ ling. De plaatsvanderekenmodulen in het systeemisweergegeven in figuur1. Met de rekenmodulenis te voorspellen of demoge­ lijkheidvanscheurvormingaanwezigis. Is dat het geval,dantreedt de zogenaamde koelprocedure in werking,waarbijderesulta­ tenvandekoelberekeningbenodigdzijn. Basisvandetemperatuurberekeningis het adiabatischtemperatuurverloopvan het be­ tonmengsel(fig.2).Hettemperatuurver- CEMENT1996/4 loopwordtbenaderdmetbehulpvaneendif­ ferentieberekening. De koppelingtussen het temperatuurverloopendesterkte-ont­ wikkelingisdehydratatiegraad.Voorde theoretischeachtergrondenwordtverwezen naar [2]. De spanningsberekening(fig.3)heeft plaatsnadeuitvoeringvandetemperatuur­ berekening. De spanningsberekeningkan de onderlingespanningentussenverschil­ lendeconstructie-onderdelenberekenen dieontstaanalsgevolgvantemperatuurver­ schillen.Ook bij derelaxatievandespannin­ gen wordtgebruikgemaaktvan het model van Van Breugel. ® Modulen van de spanningsberekening Indien de spanningendoor de temperatuur­ verschillentehoogoplopen,kanéénvande maatregelenkunstmatigkoelenvanhetver­ hardendebetonzijn. De theorievoor het be­ rekenenvankunstmatigkoelenisontleend aanMandry [1] (fig.4).Behalve het aantal koelbuizen,deliggingervan en detotale koelbuislengte,wordendeoptredende en detoelaatbarebetontemperatuurbere­ kend.Tijdensdeberekeningwordt het aan­ talkoelbuizengeoptimaliseerddoorgebruik temakenvaneenspeciaaloptimaliserings­ algoritme. Metdedrierekenmodulenis het mogelijk omeenvolledigekoelberekening,inclusief rapportage,numeriekeengrafischeweerga­ ve, in twee tot vieruuruittevoeren. Datacommunicatie:remotecontrolVoor hetprojectSchipholtunnelsis het sys­ teemingezetomdekoelingopafstandte kunnenbesturen. Er zijn diverseproeven aanvoorafgegaan om tot dit systeem te ko­ men,zoweldraadloos(hetmeestvoorde handliggendesysteemvoordata-over­ dracht)alsviadraad(openbaartelefoonnet PTT).Draadloosa. Via zenders en ontvangers(duplexsys­ teem) VanuitdebaggerdivisievanBallastNedamis dezogenaamdeautomatischegetijregistra­ tiedoormiddelvaneenradioverbindingbe­ kend.Ditsysteembestaatuitenkelvoudige zendersenontvangers.Dezezenderskun­ nenzowelop 12 als op 250 Vwerken,dusin principeookopeenaccu.De maximaalte overbruggenafstandbedraagtcirca 30 km, watruimvoldoendewasvoordetoepassing opSchiphol.Dezezenderswerkenin het fre­ quentiegebiedvan 450 tot 470 MHz. CEMENT1996j4 @ Modulen van de koelberekening Op de bouwplaatswaseenantenneopge­ steld met eenzenderdieverbondenwas met de64-kanaalsdatalogger.Metdeze transparantedatalinkwerdende tempera­ tuurgegevensonlinenaardebouwkeetge­ stuurd.Ookishetmogelükomdegegevens eerstopteslaanendezeopeenlatertijdstip naardecomputer in dekeettezenden. De proefisgeslaagd,maarvanwegedekostenen het opererenopeenvliegveldisvandeze methodeafgezien. b. Ram MobileData Het Ram MobileDatanetwerkvoldoetgoed voormobieledata-overdracht.Nadeelvan dit systeemisdat het in Nederlandnoggeen 100%dekkingheeft. Een andernadeelzijn dehogekosten,vooralalser grotehoeveel­ hedendataverstuurdmoetenworden. Van­ wegedezenadelenisafgezienvan dit sys­ teem. c. Interface en autotelefoon Een voordeel van dit systeemis dat hetook op 12 Vkanopereren,dusonafhankelijkvan debouwstroom. Een nadeelvandebouw­ stroomisnamelijkdaternogalwathoogfre­ quentestoringenoptreden,ondermeer doortrilnaalden en lastrafo's.Hierdoorisde spanningookaanfluctuatiesonderhevig. Via eenspecialeinterfaceishetmogelükde gegevensviademobieletelefoonteverstu­ ren. Ookhierisechtervanwegedehogekos­ tenvanafgezien. Via draad Op debouwplaatsisiniederekeet wel een telefoonlijnaanwezigen in demeestegeval­ lenisook 250 Vterbeschikking. De bouwstroomis wel onderhevigaanallerlei storingen,maarhiertegenkunnenmaatre­ gelenwordengetroffen. Op hetprojectSchipholwasdegrootsteaf­ standdieoverbrugdmoestworden 1200 m. Er isdaaromeenspecialetelefoondraad van 1200 maangeschaft en aangeslotenop detelefoon in debouwkeetop het werk. De hoofdkeetstondbuiten het bouwterrein. De 64-kanaalsdataloggerwerdaangeslotenop eenoudeafgeschreven PC (Type IBM-XT) dieop het puntstondomtewordenafge­ voerd.Vanuiteenbak met onderdelenwerd een10-kaartgevist en in eenslotvande XT geplaatst.Voordedata-overdrachtwerdeen HighspeedFax-modemaangeslotenopdeXT. ~ 23 ? ?uitvoeringstechniek ?betontechnologie ®Remotecrackcontral managementsystemopdebouwplaats Dedataloggerwerd aangeslotenoppoort2 en hetmodemoppoort1.Hetmodemhing dusvia detelefoonlijnvan 1200mlengte aanhettelefoonnet.Vanwegedelageinves­ teringskosten,debedrijfszekerheiden de afwezigheidvanstoringenvoor hetvliegver­ keer,zoalsbijdraadlozeverbindingen, IS voordezeoplossinggekozen. Datalogger Bijdevroegereschrijvendedataloggerswas hetnietmogelijkomde informatiedigitaal op teslaanen uittelezen.Degekozen 64­ kanaaisdataloggerheeftdezemogelijkhe­ denwel.De meetgevenskunnenin hetinter­ negeheugendlgitaalwordenopgeslagen, afhankelijkvan degekozenconfiguratiewei­ nig ofheelveel. Inditgevalisvoor demaxi­ malegeheugenconfiguratiegekozen. Omervaringop tedoenmethetmetenvan de klimatologischeomstandighedendiebe­ langrijkzijn tijdensdeverhardingvan hetbe­ ton,inhetbijzondervanhoge sterktebeton, is dedataloggertevensals weerstationuit­ gerust.Hiertoehingen ersensorenaan om devolgende klimatologischeomstandighe­ dentemeten: ?buitentemperatuur; ?relatievevochtigheid; ?regen; ?windsterkte; ?windrichting; ?urenzonnestraling; ?bodemtemperatuur. Deze parameterswordenookgebruiktinde berekeningvandetemperaturenenspan­ ningen. Voor hetmetenvande temperatuurontwik­ kelIngin hetbetonwerdeen aantalthermo­ koppelsopde dataloggeraangesloten.Door 24 hetgroteaantalkanalenkon detempera­ tuurvanverschillende stortengelijktijdig wordengeregistreerd. Vanwegedeklimatologischeinvloedenop deelektronische apparatuurendeeventue­ lemechanischebeschadigingen,alsmede voorhethandigkunnenverplaatsen opde bouwplaats,werd hetgeheleinstrumenta­ riumineentienvoetscontainergeïnstal­ leerdenopeen plattewagengezet (foto5). Demastmetdesensorenwerd doorhetdak vande containergestokenenderegenme­ terwerdwaterpasophetdakvandecontai­ nergeplaatst.De dradenvande thermokop­ pelswerden doordecontainerwandgevoerd en aangeslotenopdedatalogger. De dataloggerenhetmodemwerdendoor seriëlekabels metdeIO-poortenvan de computerverbonden.Het modemwerdop detelefoonlijnaangesloten. Aangeziendedatalogger voorverschillende doeleindengebruiktkonworden, moestde­ zewordengeconfigureerd.Eenonderdeel vandezeconfiguratieis hettypethermokop­ pel.Bijdedataloggerissoftwareaanwezig omdezevoorverschillende thermokoppels geschikttemaken.Uiteen bibliotheekvan thermokoppelskanhetzelfdetypethermo­ koppelwordengekozenalsvoorderijpheids­ meter. Inprincipekanvoor iedertypether­ mokoppelwordengekozen. Hetiswelhan­ digomdezeconfiguratie binnenéénbedrijf testandaardiseren.Opdezemanierisieder­ eenvertrouwd methetgebruikvandezeda­ talogger. DegebruikteconfiguratieopSchipholwerd ookgebruiktbijdeonderdoorgangvaneen spoorlijninBoxtel. Dedataloggerkonvia hettelefoonnetwerk wordenbereikt,op hetzelfdetelefoonnum­ meralsdebouwkeetophetwerk.Daartoe moestookdedatacommunicatiesoftware wordengeconfigureerd.Voorde datacom­ municatiewerd hetpakketPC-Anywherege­ bruikt, omdathiermeezeergoedeervarin­ gen warenopgedaan. Omdatdedatalogger alleendoorgeautoriseerdepersonenge­ bruiktmochtworden,is hetpakketzodanig geconfigureerd datergeentoegangmoge­ lijkwasals hetjuistewachtwoordnietwerd ingevoerd. Desoftwarewaszodaniggeconfigureerd dat deverbindingmetdedataloggernavijfmaal overgaan totstandkwam.Omdatdehoofd­ keetnietophetwerkstond,was hetmogelijk omviadetelefoon contactoptenemenmet dedataloggerophetwerk.Dezekondanook viadetelefoonwordenuitgelezen,waarna degegevens indehoofdkeetmeteencom­ puterkondenwordenverwerkt. TijdensdebouwvandeSchipholtunnelsviel dewinterplotselingin. Omdatdedatalogger alsweerstationuitgerustwas,konaande handvandemeetgegevensom 07.00uur en om09.00uureenuitdraaiwordenge­ maaktvande temperaturen.Methetperso­ neel opdebouwplaatswerd doordeproject­ leidingafgesproken watwerkbaaren waton­ werkbaar weerwas.Aan dehandvandeaf­ gesprokentemperatuurcriteriawerdbeslo­ tenofergewerktwerd ofniet.Hetbleekmo­ gelijkommeestal doortewerken.Hierwerd dedataloggerals managementtooige­ bruikt. Indeweekendenbeldedewerkvoor­ bereidervanuitzijnhuisdedataloggeropom tekijkenhoe hettemperatuurverloopwas. Configuratiedatalogger Bijeeneerstegebruikvan hetsysteemzal een meetconfiguratiemoetenwordenopge­ gevenwaarinopgenomen: ? typethermokoppel; ?instellingdiversekanalenopdesensoren enhunkarakteristieken; ?meet/registratie-interval: ? datumentijd; ?start-eneindtijdvandemeting. Als demeetconfiguratieisopgegeven,moet dezevaneennaamwordenvoorzienenkan hierna naardedataloggerwordenverstuurd. Tevensis hetmogelijkde meetconfiguratie alsfileopteslaanopdehardeschijf.Defile­ naam heeftdanmeestaldenaamvan het werk,inditvoorbeeldSchiphol, metmaxi­ maalachtkarakters. CEMENT1996/4 , z "'OI'IFI1NG METEOSENSOREN ')Rv+TEMP W'f W, WS=WINDSNELHEID Wv=-WINDRICHTING 1 1 1 ,REGEN/tEERSlAG Rv=RELATIEVEVOCHTIGHEID 117 eiOATALll6CXRI TEMP=LUCHTTEMPERATUUR "", Z=ZONNE-ENERGIE(ZONNESTRALING) , THERHO