ir.W.H. de BrabanderIMAG, Wageningendr.J.M.J.M.BijenIntron, MaastrichtGroente, bloemen en betonAnalyse van schade aan betonnen poeren intuinbouwkassen*InleidingKaspoeren vormen de fundering van de gla-zen stad, het dak van het Westlan?, het be-langrijkste glastuinbouwgebied van Neder-land met circa 40% van de totale oppervlaktevan onzetuinbouwkassen (foto 1). Het West-land is het oudsteglastuinbouwgebied in Ne-derland. Westland isde naam die men gelei?delijk aan ging gebruiken voor de westelijkeambachten, waaruit het Hoogheemraad-schap Delfland samen met de oostelijke am-bachten honderden jaren geleden bestond.In dit gebied wordt reeds vanaf de 14e eeuwtuinbouw en fruitteelt bedreven. Eerst inkloostertuinen, later in fruit- en moestuinenVande vele buitenplaatsen die er ontstondenen vervolgens op commerci?le basis. Dekiem voor de glastuinbouw werd in de 17eeeuw gelegd toen in het Westland de wijn-stok werd ingevoerd. Men teelde toen dedruiven tegen muren op het zuiden. Op denduur ging men als beschutting losse ramengebruiken. In de 1geeeuwwerden dedruivenhelemaal in glazen huisjes gezet, de zgn. les-senaars en kopkassen die aan ??n kant nogtegen de muur leunden.Naast druiven ging men ook andere soortengroenten en fruit onder glas telen. Aanvanks-lijk gebruikte men daarvoor lage broeibak-ken - platglas maar later deden omstreeks1890 de grote vrijstaande kassen hun intre-de: de warenhuizen. Sedert die tijd is decommerci?le glastuinbouw op gang geko?men. De traditionele teelt van druiven is na-genoeg verdwenen.De groenteteelt onder glas had omstreeks1970 een totaal oppervlakte van circa 5 000ha (fig. 2).oo0'50 '55 '60 '65 '70 '75 '80 19832Oppervlakte tuinbouwgewassen onder glasbron: CaS/LEIDe laatste jaren is de bloemisterij sterk uitge-breid. Het zwaartepunt van deze teelt ligt nietin het Westland, maar in het gebied rondAalsmeer, waar omstreeks 1900 de snijbloe-mencultuur onder glas is begonnen.1Glastuinbouw in het Westland"Dit artikel is gebaseerd op de voordrachtdie de auteurs hebben gehouden op de CUR-VB-dag, 16 april 1985.CementXXXVII(1985)nr.10 753VeilingNog tot diep in de vorige eeuw verkochtende tuinders hun produkten zelf in hun eigenomgeving, bijv. op de markt. In 1887 werd inBroek op Langendijk voor het eerst groente.bij afslag geveild, waarna de co?peratieveveilingvereniging zijn intrede deed. Momen-teel zijner ongeveer 40 veilingverenigingenvoor groente enfruit en 12bloemenveilingen.De totale veilingomzet was in 1983 de 5 mil-jard gulden gepasseerd (fig. 3). Met circa0,4% van onze totale oppervlakte aan land-bouwgrond draagt de glastuinbouw onge-veer 10% bij aan de uitvoer van prodaktenvan agrarische herkomst, in totaal goed voorcirca f 43 miljard.6a-bScheurvorming in kespoeren. vooral opmaaiveldniveauSchadeEind 1980 zijn de eerste gevallen van schadeaan kaspoeren vastgesteld. In de palen wa-ren scheuren zichtbaar. De scheuren bevon-den zich even boven de grond en onder degrond en vertoonden een beeld alsof ze door:zwelling van binnenuit waren ontstaan (fo-to's 6a-b). Door ondermijning van de sterktewaren reeds enkele kassen ernstig verzakt5Toename oppervlakte tuinbouwkassen?De fundering wordt gevormd door een paal(900x100x120 mm), veelal prefab, gesteld ineen vooraf geboord gat (ca. 0 400 mm), om-stort met beton. In de norm 3859 'Construc-tieve eisen voor tuinbouwkassen' zijn de ge-gevens omtrent sterkte en stabiliteit ver-meld, Voor verschillende kastypen en grond-soorten zijn funderingstabellenboeken op-gesteld. Tevens is er een TNO-toetsingssys?teem, met NEN 3859 als basis, voor het con-structieve ontwerp, excl. de fundering.Bij de vervaardiging van de kas op de bouw-plaats is nog alles mogelijk. Toetsing van devervaardiging is helaas nog niet geregeld. Delaatste 15 jaar, is er bijna 5 000 hatuinbouw-kas gebouwd (fig. 5).ConstructieHet glazen huis is constructief gezien een-voudig van opzet (foto 4). Eensamenstel vankolommen in langsrichting, aan de bovenzij-de onderling gekoppeld dooreen doorgaan-de goot met een krulsschoor: een geschoordraamwerk. In dwarsrichting, gekoppeld meteen tralieligger of een profielligger, een on-geschoord raamwerk. Voorde zgn. Venlo-warenhuizen is de kolomafstand in dwars-richting 3,20 m of 6,40 m. In langsrichting isde afstand 3,60 - 4 m. Globaal gesteld zijner bij deze constructie-opzet 1 000 kolom-men en evenveel kolomfunderingen per ha.4Opbouw Van een kassencomplex1984 19782,5 3,4-27%+10%f 0,53 f 0,23f 0,43 f 0,1430 000 m3/jaargasverbruik in miljard m3teeltopbrengst per m2Sedert 1978 is de prijs van aardgas voortuin-ders ongeveer verdubbeld. Het totale gas-verbruik liep in dezelfde periode terug van3,4 . 109 m3 tot 2,5 . 109 m3? Een daling vanenergieverbruik per m2teeltoppervlak metcirca 30% (tabel 1).Tegelijkertijd is de produktie per m2teeltop-pervlak met 10% toegenomen!'76 '77 '78 '79 '80 '81 '82 1983Energie en technologieAlvorens in te gaan op de betontoepassingin de glastuinbouw, eerstnog enkele interes-sante gegevens over de optimalisering vande produktie in deze bedrijfstak.Dankzij de onderzoeksinspanningen ter on-dersteuning van de concurrentiepositie vande Nederlandse glastuinbouw, zijn de inzich-ten in de groeiprocesen voor de planten, hetklimaat, dekasconstructles en -ornhulllnqs-materialen toegenomen. Het drieluik onder-zoek-voorlichting-onderwijs en de informa-tie/communicatiestructuurbij de tuindersbieden voldoende wa,arborgen voor de door-stroming vannieuwe inzichten en ervaringennaar de tuinbouwbedrijven.3Veilingomzet in miljarden guldensTabel 1Gasprijs, gasverbruik en teeltopbrengst1Cement XXXVII (1985)nr. 10 754en? reacties niet stochiometrisch weergege-ven.9REM-opname van aangetast, ongescheurdbeton, met 'b/oemkoo/achtige'veze/centraties8REM-opname van aangetast, gescheurdbeton, met zoutafzetting waaronderettringietBij aangetast ongescheurd beton zijn'bloemkool-achtige' concentraties van ve-zeis aanwezig (foto 9). De verspreiding vande vezels is hier beperkt tot 'bloemkolen'.tasting reedslnaanzlenlijke is gevor-.derd en dientengevolge het beton poreus isgeworden, dit niet meer tot uitwendig zicht-bare scheurvorming leidt. Voor de zich ex-pansief vormende ettringietkristallen is erdan voldoende ruimte om zonder veel scha-de te kunnen expanderen.De raster-elektronenmicroscoop (REM) op-namen geven voor aangetast gescheurd be-ton een sterk vezelachtige structuur te zien,duidend op zoutafzetting waaronder ettrin-giet (foto 8).12,252,51,257,251,5maximumin mmoi/liter7,50,75o40,5minimumin mmoi/literionen3CaO? AIOs +SCaS04 + 31H203CaO . AI20s . 3CaS04 . 31H20'MG2+ + xCaO . ySi02 . zH20Mg (OH)2 + Ca2+ + Si02 + H20'Van de in de voedingsoplossing aanwezigestoffen worden de magnesium-, ammonia-en ook sulfaationen als de belangrijksteagressors beschouwd, terwijl ook mogelijknitraationen een rol spelen. De magnesiumen ammonia-ionen kunnen tot afbraak leidenvan het cementsteenskelet volgens de reac-ties:Sulfaat daarbij leidentot calciumsulfaat-dihydraat (gips) en ettringietvorming. Dit zijnzouten die expansief kunnen zijn en totscheurvorming aanleiding kunnen geven. Et-tringiet is een sulfaatdubbelzout dat ge-vormd wordt via de reactie:+ xCaO . ySi02 . zH20(CSH-gel)NHs ? + Ca2+ + Si02 + H20 'Tabe/2Samenstelling'voedingsop/ossingenIn tabel 2 is het samenstellingsgebied van inNederland gebruikte voedlnqsoplosslnqenaangegeven. Concentraties van ionen bovende minimum grenswaarde, vermeld in dezetabel, ,kunnen zeker als agressief voor betonworden beschouwd.dingsoplossing aanwezige zouten dringenhet beton binnen en worden door capillairtransport met water naar boven gevoerd,waar het water verdampt en de zouten ach-terblijven.Bij verhard beton is de vorming van dit ettrin-giet in het algemeen expansief. Indien in be-paalde mate gevormd, kan dit zout leiden totscheurvorming. De rol van ettringiet is bij depaalaantasting niet geheel duidelijk. Descheurvorming maakt waarschijnlijk dat et-tringiet een rol gespeeld heeft. Het voorko-men van ettringiet is echter niet uitbundig enboven het maaiveld zelfs afwezig. Kennelijkis hier de aanvoer van sulfaat en water onvol-om tot ettringietvorming teleiden. Kleine meer mobiele ionen zoals ka-Iiumionen blijken zich overigens juist wel ingrote hoeveelheden boven het maaiveld tebevinden. Kalium bevindt zich overvloedig inde voedingsoplossingen.Het lijkt waarschijnlijk dat indien ettringiet-vorming optreedt in beton waarvan de aan-NOs-NH4+K+Mg2+7Aantastingsmechanismenen soms door de knie?n gegaan. Een eersteori?nterend onderzoek duidde op sulfaat-aantasting van de waarschijnlijk met port-landcement gemaakte palen (TNO-IBBCB82-133).Het onderzoek naar de oplossing van de pro-blematiek heeft zich in eerste instantie ge-concentreerd op een ?totale vervanging vande aangetaste kaspoer, waarbij de sterkteen stabiliteit centraal stond. Op dit momentzijn een zevental alternatieve vervangings-poeren in een praktijkopstelling op sterkteen stabiliteit beproefd en zijn de toepas-singsspecificaties ervan doorTNO-IBBC ge-formuleerd.In het najaar van 1984 is door de CUR-VBPre-adviescommissie PB 36 'Aantasting be-tonnen kaspoeren' een onderzoek gestartnaar de oorzaak van de aantasting met alsmotto: zonder diagnose geen therapie. Deopdracht van de commissie omvatte de vol-gende punten:vaststellen van de oorzaak van de gecon-stateerde scheurvorming;- waarom treedt erbij ogenschijnlijk dezelf-de expositie-omstandigheden bij sommigepalen zichtbare schade op en bij andereniet;- preventieve en curatieve maatregelen bijbestaande poeren;- aanbevelingen voorte produceren poeren.stalen kaskotomSchade-oorzaakBij de uitvoering van het onderzoekbleek minof meer onverwacht dat ook palen, die aande buitenzijde geen aantasting vertoonden,in ernstige mate inwendig aangetast kondenzijn. De commissie oordeelde het daaromzinvol om het onderzoek uit te breiden methet vinden van een snelle, goedkope metho-de om deze niet zichtbare schade te detecte-ren.Om inzicht te verkrijgen in het aantastings-mechanisme zijn zowel de voedingsoplos-sing, de grond nabij de palen als de palenzelf, chemisch en mineralogisch geanaly-seerd en zijn bovendien de wateropnamevolgens RILEM-aanbeveling CPC 113 en dewaterindringing volgens DIN 1048 vastge-steld.De verkregen onderzoekresultaten, gevoegdbij de algemene gegevens ten aanzien vande samenstelling van de gebruikte voedlnqs-oplossingen in de kassen, leiden tot de vol-gende hypothese ten aanzien van het aan-tastingsmechanisme (fig. 7). Dein de voe-Cement XXXVII(1985)nr. 10 755Samenvattend is dus te stellen dat er tweeaantastingsmechanismen zijn welke tegelij-kertijd kunnen optreden:primair: magnesiumaantasting die niet directtot zichtbare schade leidt;secundair: sulfaataantasting die tot zichtba-re schade, scheurvorming kan leiden:Voor een goed begrip wordt herhaald dat totnu toe gesproken is over aantasting bij paal-tjes vervaardigd van beton met portlandce-ment.Het is bekend dat hoogovencement veel be-ter bestand is tegen de eerdergenoemdeagressieve expositie. De oorzaak hiervan istwee?rlei.Allereerst is het pori?nstelsel van hoogoven-cement veel fijner dan dat van portlandce-ment. Dit leidt ertoe dat het transport vanzouten door beton met hoogovencementminder snel verloopt. Daarnaast is de ce-mentsteen op zichzelf veel beterbestand te-gen de inwerking van magnesium-, ammo-nia- en sulfaationen. Dit komt doordat min-der vrije kalk aanwezig ls?n vooral doordatde belangrijkste verbindingen in verhard ce-ment de calciumsilicaathydraten meer sili-caatrijk zijn.De vraag is daarbij echter of deze bestand-heid voldoende is om de agressiviteit van devoedingsoplossing te doorstaan.Om deze vraag te beantwoorden is gezochtnaar paaltjes vervaardigd met. hoogovence-ment die lange tijd waren blootgesteld aansoortgelijke omstandigheden als de eerstgenoemde paaltjes met portlandcement.werden enkele paaltjes gevonden van ca. 6jaar oud. Uit de verkregen resultaten vanproeven ten aanzien van wateropname, wa-terindringing en chemische analyse blijktniet dat er sprake is van aantasting.Interessant detail is dat dewateropname vanhet hoogovencementbeton hoger was dande zwaaraangetaste paaltjes van portlance-ment. Dit benadrukt de bestandheid van hethoogovencementbeton en het belang van decementkeuze voor de duurzaamheid in hetgegeven milieu.OpmerkingTenslotte zij vermeld dat de in sommige kas-sen toegepaste jaarlijkse ontsmetting van degrond door middel van stomen een bijdragetot de aantasting zal geven. De sterke verho-ging van de temperatuur, het verhoogdevochttransport en de mogelijke scheurvor-ming als gevolg van temperatuurspanningenzullen de destructie versnellen.Het herkennen van aantastingVoor het herkennen van aantasting kan devolgende onderverdeling worden gemaakt:Gescheurde palenDit type palen is eenvoudig door visuelewaarneming te herkennen.Niet gescheurde palenUit onderzoek is gebleken dat de eenvoudig-ste methode is het meten van de tijd waarineen ultrasone puls een bepaalde afstanddoor het beton aflegt. Hieruit kan de snelheidvan voortplanting worden berekend. DezeCementXXXVII (1985)nr. 1010 .Vervangende poerniet-destructieve meetmethode is eenvou-dig uit te voeren en kan binnen enkele minu-ten geschieden op voorwaarde dat de beton-paal toegankelijk is.Een beschrijving van deze methode kan menvinden in de CUR-VB rapporten 18 en 69'Niet destructief onderzoek van beton', dedelen 11 en IV.Onderzoek met andere methoden gavenminder goed interpreteerbare resultaten.Hieronder zijn de hamertje-tik methode (ge-luidwaarneming), de terugslaghamer(Schmidt-hamer) en het boren van gaatjes.Per bouwfase van de kassen en soort teeltkan, gezien het homogene karakter, volstaanworden met 7 palen door te meten.Uit praktische overwegingen zal dit in het al-gemeen gebeuren bij het wisselen van deteelt, het vervangen van een gewas of voorde nieuwbouw van een kas, waarvoor even-tueel de oude fundering wordt gebruikt.Mate van aantastingDe mate van aantasting aan betonnen kas-poeren kan als volgt worden onderscheiden.a. Schade van zodanige omvang dat nietmeer aan de oorspronkelijke constuctieve ei-sen wordt voldaan. Deze is onder te verdelenin:- aangetaste paal en fundering (prop);75611Sanering aangetaste poer- aangetaste paal maar gave prop.b. Lichte aantasting, waarbij geen directeconstructieve problemen bestaan.c, Niet-aangetaste kaspoeren. waarbij ech-ter in de toekomst schade waarschijnlijk is.d. Kaspoeren waarbij geen aantasting teverwachten valt.In de eerste drie gevallen (a, b en c) zullen inhet algemeen maatregelen gewenst zijn. De-ze kunnen bestaan uit vervanging, reparatieen preventie.VervangingIn geval zowel paal als prop zijn aangetastwordt vervanging aanbevolen (foto 10).In alle andere gevallen is uiteraard ook Ver-vangingmogelijk. de keuze van de maatregelwordt dan bepaald door de, economisch be-schouwd, meest gunstige.ReparatieIn hoofdlijnen verloopt de voorgestelde re-paratiemethode voor een ernstig aangetastepaal (fig. 12) als volgt:- het aangetaste beton wordt verwijderd;- om de paal wordt een kunststof pijp aange-bracht met een open ruimte tussen resterendniet aangetast beton en de binnenwand vanminimaal 20 mmo Deze pijp functioneert alsaangetast beton maaiveld -wapening maaiveldp.v.c.kokermin.12Schema reparaUemethodeCement XXXVII (1985)nr. 10bekisting voor de aan te storten reparatie-mortel en als blijvende bescherming van hetbeton;- de pijp wordt vervolgens gevuld met be-ton specie;- de bovenzijde van de gerepareerde .paal,die niet bedekt is door de kunststof pijp,wordt na circa 2 weken verharden voorzienvan een coating.PreventieIndien met voedingsoplossingen wordt ge-werkt die de grond kunnnen indringen zou inprincipe aantasting kunnen optreden. Hetverdient aanbeveling in dat geval na te gaanof er reeds aantasting is opgetreden; ook alis deze nog niet zichtbaar. Indien er van aan-tasting echter geen sprake is, verdient hetaanbeveling na te gaan welke cementsoorter gebruikt is; mocht dat hoogovencementzijn dan kan verdere actie achterwege blij-ven. Mocht echter blijken dat portlandce-ment is gebruikt, dan betekent dit dat in detoekomst wellicht schade zal optreden.Overwogen kan worden in zo'n geval eenpreventieve maatregel te nemen die de aan-tasting stopzet.Uiteraard vormt de uitvoering van de be-schreven reparatiemethode voor licht aan-getaste palen ook een uitstekende preven-tieve maatregel, volstaan kan echter ook methet aanbrengen van een coating. Hiertoedient de paal tot de prop te worden ontgra-ven en het beton zorgvuldig met water enharde borstel te worden schoongemaakt.Nadat het betonoppervlak luchtdroog is,wordt de coating in twee lagen opgebracht.Een coating op beton zal in de gegeven om-standigheden echter onderhoud behoeven;dat wil zeggen dat om de 5 ? 10 jaar herstelof vervanging noodzakelijk zal zijn, uiteraardis dit een kostenverhogende factor. Een al-ternatieve mogelijkheid is dan om geenmaatregelen te treffen, maar door middel vaneen jaarlijkse inspectie de schade-ontwikke-ling te volgen. Indien de optredende schadealsnog tot maatregelen dwingt, kan dit bijmeerjarige gewassen uiteraard tot hoge kos-ten leiden.757Follow-upDeverworven inzichten zijn tijdens de Neder-landse Tuinbouw Vakbeurs 1985 te Bleis-wijk, 5-9 februari, gepresenteerd.In CUR-VB rapport 85-3 is de problematiekvan de aantasting van betonnen kasfunde-ringen behandeld en zijn de verschillendecuratieve en preventieve maatregelen ver-meid.Een verdere technische begeleiding van degetroffen tuinders is noodzakeleijk. Aller-eerst kan er hulp geboden worden bij het op-stellen van een renovatieplan. Dit omvat devaststelling van de ernst van de schade ende aard van de reparatie of vervanging.volgens kan hulp worden geboden bij de uit-voering. Gezien het feit dat reparatie of ver-vanging moet plaatsvinden in de korte perio-de tijdens een teeltwisseling is een goedevoorbereiding en begeleiding van de uitvoe-ring waardevol.N.B.De bevindingen van CUR-VB comrrussrePB36 zijn voor CUR-VB aanleiding geweesteen aanbeveling ten aanzien van de duur-zaamheid van betonnen kaspoeren op testellen. Deze aanbeveling is als redactionelebijlage bij dit tijdschrift gevoegd.