nieuws

Bouwer kiest voor verwarming uitgehard beton

bouwbreed

Bij de bouw van het naviduct bij Enkhuizen heeft bouwcombinatie CNK ter voorkoming van krimpspanning in het te storten dek de veertig meter lange wanden onder het dek verwarmd. Dat gebeurde door met verwarmingsketels heet water door een leidingstelsel in de buitenwanden van de onderdoorgang te voeren. “We moeten nu slechts 160 m3 beton verwarmen. Het alternatief was 1600 m3 koelen. Dat zou een enorme capaciteit vergen.”

Hoe reëel is de kans op scheurvorming in het jonge beton als gevolg van hydratatiewarmte in de diverse onderdelen van het naviduct? Dat was de vraag die de bouwers van het grote sluizencomplex met een onderdoorgang voor het wegverkeer, voorlegden aan Intron.

Verrassend

Het ingenieursbureau kwam aan de hand van diverse rekenmodellen en een simulatieprogramma tot een verrassende conclusie: zorg dat de wanden waarop het bovendek (de feitelijke bodem van de sluis) rust, warmer zijn dan het verse beton waarmee het bovendek wordt gestort. Zolang de wanden warmer zijn dan het bovendek zal er nooit krimpspanning in het verse beton op kunnen treden.

Een opmerkelijke methode mag de verwarming van het beton zeker worden genoemd. Maar echt nieuw is de werkwijze niet. In Denemarken is de methode ook al eens toegepast, zij het dat dit een continue proces in een tijdelijke betonfabriek was. In Enkhuizen gaat het echter om een eenmalige betonstort.

De onderdoorgang bestaat uit tweemaal twee rijbanen voor het gemotoriseerde verkeer en een brede rijbaan voor fietsers en lokaal verkeer. De buiten- en binnenwanden hebben een lengte van 40 meter en een hoogte van 4,80 m. Het risico van scheurvorming in de waterdichte sluiskolkvloer tijdens het verharden van het beton, was niet ondenkbeeldig, want tijdens het storten komt er flink wat warmte vrij in het 125 centimeter dikke betondek. Daardoor ontstaan er dus temperatuurverschillen met de reeds uitgeharde wanden. Het gevolg is extra trekspanningen in de vloer op het moment dat het beton zijn maximale temperatuur heeft bereikt en daarna afkoelt.

“We hadden twee opties,” aldus projectleider Ibo Grouwstra van de Combinatie Naviduct Krabbersgat. “De keuze om het verse beton te koelen of het reeds uitgeharde beton te verwarmen. De keuze voor het koelen van het dek betekende dat er zeer veel koelbuizen geplaatst moesten worden, want we praten over 1600 m3 beton. Bovendien is het koelen een proces dat zeer kritisch luistert.

Opwarmen

De andere optie was opwarming van de veertig meter lange wanden. In dat geval zouden we alleen de bovenste twee meter van de buitenwanden hoeven te verwarmen. De twee tussenwanden die de rijbanen scheiden zijn voorzien van royale uitsparingen, zodat automobilisten en fietsers het tegemoet komende verkeer kunnen zien. Dankzij die openingen worden te grote trekspanningen voorkomen, bovendien zijn de tussenwanden maar half zo dik als de buitenwanden.”

Aanvankelijk dacht te bouwer met een drietal aan elkaar gekoppelde verwarmingsketels voor huishoudelijk gebruik over voldoende verwarmingscapaciteit te beschikken. Voordat tot koop werd besloten, konden twee grote ketels worden overgenomen die overbodig waren geworden bij renovatie van het zwembad in Egmond. Deze tweedehandse ketels hebben meer dan voldoende capaciteit.

Gelijktijdig

Het verwarmingsplan is zodanig opgesteld dat de temperatuur in de wand gelijktijdig oploopt met de temperatuur in het dek en dat beide onderdelen daarna weer gelijktijdig afkoelen.

Voordat het dek is gestort zijn de buitenzijden en een groot deel van de binnenzijden van de wanden aangevuld met zand. Dat werkte gunstig voor de spanningen en vervormingen in de wanden tijdens de verharding van het dek. Lag bij de koeling van de wanden het accent vooral op de onderzijde van de constructie, bij het verwarmen lag dat aan de bovenzijde. Boven in de wand zijn daarom vijf leidingen voor verwarming ingestort en beneden vier voor de koeling. Het hete water van 60 graden stroomde aan de bovenzijde van de wand door de leidingen in het uitgeharde beton en aan de onderzijde er weer uit.

Drukspanning

De verwarming is gestart op het moment dat het eerste beton in het dek is gestort. Na circa 60 uur had de temperatuur van het dek zijn maximale waarde van 41 graden bereikt. Daarna is de verwarming 10 graden teruggezet en langzaam teruggekoeld. Nadat de temperatuur van het beton in het dek naar 30 graden was gezakt, is de verwarming uitgezet. Op dat moment trad er in de dekvloer alleen nog drukspanning op maar geen krimpspanning meer. Projectleider Grouwstra: “We hebben steeds geprobeerd de wanden onder het dek 5 tot 10 graden warmer te houden dan het te storten dek, zodat de wand iets meer zou krimpen dan het dek. Daardoor ontstond er een lichte drukspanning in het verse beton.”

Kosten

In hoeverre de in Enkhuizen gebruikte methode goedkoper of duurder is dan het koelen van vers beton, heeft de bouwcombinatie niet uitgerekend. “We hebben natuurlijk de ketels moeten aanschaffen en ze moeten ombouwen van aardgas op propaan,” aldus Grouwstra. “Misschien zijn we uiteindelijk nog goedkoper uitgekomen dan met koeling. Maar het kostenaspect was in dit geval van ondergeschikt belang. We wilden hier snel een groot dek kunnen storten zonder het risico van scheurvorming op te lopen. En daarin zijn we op een betrekkelijk eenvoudige wijze geslaagd.”

Reageer op dit artikel
Lees voordat u gaat reageren de spelregels