Afb. 1 Monolithische cementgebonden

Ö

PROJECTEN – STUDIES

Innovatieve uitvoeringsmethoden voor performante monolithische bedrijfsvloeren

Bedrijfshallen en werkplaatsen worden vaak voorzien van een monolithische cementgebonden bedrijfsvloer. Hoewel er zich bij de uitvoering en het gebruik van dit vloertype zelden moeilijkheden voordoen, moet men toch rekening houden met enkele typische eigenschappen ervan. De meest voorkomende problemen (vooral van esthetische aard) zijn inherent aan het materiaal waarmee de vloer wordt uitgevoerd. De invloed van de andere problemen kan doorgaans beperkt worden door een zorgvuldige uitvoering en het gebruik van gepaste traditionele of innovatieve producten of technieken.

den. Het resultaat hangt sterk af van de omstandigheden waarin de vloer werd uitgevoerd. Daarom beperkt dit artikel zich tot de constructieve en functionele eisen waaraan dit vloertype moet voldoen.

" Christophe Van Ginderachter, ir., onderzoeker, laboratorium ‘Structuren’, technologisch adviseur (*), WTCB Benoit Parmentier, ir., adjunct-labohoofd, laboratorium ‘Structuren’, technologisch adviseur (*), WTCB Dit artikel gaat dieper in op een aantal moeilijkheden die zich kunnen voordoen bij de uitvoering van bedrijfsvloeren. Na een korte definitie van cementgebonden bedrijfsvloeren, wordt een overzicht gegeven van de vastgestelde problemen. Vervolgens komen een aantal (traditionele en innovatieve) uitvoeringsmethoden en beschermingsmaatregelen aan bod waarmee deze problemen kunnen vermeden worden. Tenslotte worden enkele aandachtspunten voor het herstellen van de problemen met betonvloeren besproken.

1

WAT ZIJN BEDRIJFSVLOEREN ?

In Technische Voorlichting 204 [19] worden bedrijfsvloeren als volgt omschreven : “Bedrijfsvloeren vormen een specifieke soort vloeren, in die zin dat ze bestemd zijn om te weerstaan aan specifieke werkingen die kunnen voorkomen in werkplaatsen, ruimten voor industriële productie en opslag enz.”

De vloeistofdichte vloer is een speciaal type monolithische betonvloer. De uitvoering ervan omvat meer dan alleen maar het gebruik van een vloeistofdichte betonsoort (cf. WTCB-Tijdschrift 2003/2 [7]). Men dient immers ook voorzieningen aan te brengen onder de betonplaat om doorsijpeling tegen te gaan, of de vloer zodanig uit te voeren dat er geen doorgaande scheuren kunnen optreden. In dit artikel gaan we niet dieper in op dit bijzondere vloertype.

2

Afb. 1 Monolithische cementgebonden vloer. Monolithische bedrijfsvloeren vormen een goedkoper alternatief voor vloeren in werkplaatsen en magazijnen. De constructieve en functionele eisen die aan dit vloertype gesteld worden, waren aanvankelijk belangrijker dan de esthetische. In bepaalde omstandigheden hechten de opdrachtgevers en architecten tegenwoordig echter steeds meer belang aan het uitzicht. Hoewel deze eisen doorgaans haalbaar zijn, kunnen ze niet altijd gegarandeerd wor-

MEEST VOORKOMENDE PROBLEMEN

Bij monolithische betonvloeren stelt men vaak de volgende problemen vast : • aanwezigheid van onregelmatig over het vloeroppervlak verspreide scheuren : deze zijn doorgaans te wijten aan plastische krimp of uitdrogingskrimp. Als de scheurbreedte beperkt blijft (tot maximum 0,5 mm) en er geen afbrokkeling optreedt, is het niet altijd noodzakelijk de aanwezige scheuren te herstellen (bv. door ingieten of injecteren) • opkrullen van de hoeken en de randen van de vloerplaat (schoteling of curling) (zie afbeelding 2) : omwille van de verdamping van het

Afb. 2 Opkrullen van de hoeken en de randen van de vloerplaat. Gradiënt veroorzaakt door differentiële krimp

Vers gestorte vloer

Opkrullen van de hoeken en randen van de betonplaat (schoteling of curling) tengevolge van differentiële krimp

Verdamping

Fundering

Wrijving

(*) Dit artikel werd opgesteld in het kader van de Technologische Adviseerdiensten ‘Ontwerp en uitvoering van bedrijfsvloeren’, gesubsidieerd door het Vlaamse Gewest (IWT), en ‘Travaux d’infrastructure’, met de financiële steun van het Waalse Gewest.

WTCB-Dossiers – Katern nr. 3 – 2e trimester 2004 – pagina 1

Ö


• • • •

aanmaakwater aan de bovenzijde van de vloerplaat (in tegenstelling tot de beperkte wateropname door de fundering) en de wrijving tussen de onderzijde van de vloerplaat en de fundering waarop ze gestort werd, zal de krimp bovenaan groter zijn dan onderaan. Dit verschijnsel wordt aangeduid als differentiële krimp en kan leiden tot het opkrullen van de hoeken en de randen (schoteling) onvoldoende vlakheid van de vloer ontoereikende slijtweerstand en stofvorming (zie afbeelding 3) loskomen van de toplaag of van de slijtlaag afbrokkeling van de deklaag of van de slijtlaag van het beton.

Deze aspecten zijn noodzakelijk ter bepaling van de volgende parameters : • de dikte van de vloer • het type beton : de correcte betonsamenstelling hangt immers af van de blootstellingsklassen, gedefinieerd in NBN EN 206 • de nabehandeling van het beton en de eventueel aan te brengen slijtlaag • de voegen : type en plaats • de wapening : hoeveelheid, plaatsing en type (vezels, netten) (zie tabel 1). De beoordeling van de vereiste wapeningshoeveelheid en van de vloerdikte moet gebeuren aan de hand van referentiedocumenten zoals Eurocode 2 [8], CUR-Aanbeveling nr. 36 [5] of

Technical Report 34 [6]. De hierin opgenomen regels zullen verder uitgewerkt worden in de nieuwe Technische Voorlichting ‘Dimensionering van bedrijfsvloeren’ die momenteel in voorbereiding is en een aanvulling zal vormen op TV 204. De toevoeging van polypropyleenvezels draagt meestal niet bij tot de verhoging van de buigtreksterkte. Over het algemeen wordt wel aangenomen dat ze de plastische krimp verkleinen en bijgevolg het risico op plastische krimpscheuren beperken. Op dit moment zijn er echter onvoldoende onderzoeksresultaten beschikbaar, waardoor het moeilijk is hieromtrent een sluitend advies te formuleren.

Tabel 1 Richtlijnen voor de minimaal te voorziene wapeningshoeveelheid en de plaatsing ervan. Minimaal te voorziene wapeningshoeveelheid (*)

Afb. 3 Monolithische betonvloer met hoge afslijting.

3

TRADITIONELE PREVENTIEVE MAATREGELEN

De hiervoor vermelde problemen kunnen doorgaans beperkt worden door rekening te houden met de raadgevingen en traditionele preventieve maatregelen, opgenomen in TV 204. Deze laatste betreffen voornamelijk : • het correcte ontwerp van de vloerplaat (zie § 3.1) • de goede voorbereiding van de ondergrond (§ 3.2) • de nauwgezette uitvoering van de vloer onder geschikte omgevingsomstandigheden (§ 3.3).

3.1 AANDACHTSPUNTEN VOOR HET ONTWERP VAN DE VLOERPLAAT

Tijdens de ontwerpfase van de vloerplaat dient men voldoende aandacht te schenken aan : • de bepaling van de blootstellingsklasse volgens de nieuwe norm NBN EN 206 [3] (kans op vorst, dooizouten, chemisch agressieve omgeving, ...) • het gebruik van het gebouw of van de ruimte waarin de vloer zal uitgevoerd worden (zie TV 204 voor de beoordeling van de slijtklasse en de vlakheidsklasse van de vloer) • de aard en de grootte van de belastingen (zie TV 204 voor de afbakening van de belastingsklasse) • de aard van de ondergrond of fundering.

Algemeen (volgens Eurocode 2)

Ter beperking van de scheurbreedte (volgens Eurocode 2)

Staalvezelversterkt beton

De minimale wapeningshoeveelheid kan vastgesteld worden op 0,13 % van de betondoorsnede of berekend worden met de formule : 0,26.fctm/fyk waarbij : – fctm= treksterkte van het beton (bv. 2,6 MPa voor beton van sterkteklasse C25/30) – fyk= treksterkte van het staal (bv. 500 MPa voor staal S500). Deze formule levert een minimale wapeningshoeveelheid op van 0,14 % van de betondoorsnede.

De minimale wapeningshoeveelheid ter beperking van de scheurbreedte voor vloeren met een maximale dikte van 30 cm kan berekend worden met de formule : fct,eff/σs (= fctm/fyk) waarbij : – fct,eff = fctm = treksterkte van het beton (bv. 2,6 MPa voor beton van sterkteklasse C25/30) – σs = maximaal toelaatbare spanning in het staal (bv. 500 MPa voor staal S500). Deze formule levert een minimale wapeningshoeveelheid op van 0,52 % van de betondoorsnede.

Voor staalvezelversterkt beton kan de minimale wapeningshoeveelheid volgens TV 204 [19] vastgelegd worden op 20 kg/m3. Volgens de BUtgb-Goedkeuringsleidraad voor staalvezel voor gebruik in beton [2] dient de taaiheidsklasse Tb bij het dimensioneren van een vloer minstens gelijk te zijn aan 1. De hoeveelheid staalvezels die nodig is om deze taaiheid te bereiken, hangt af van het vezeltype en de betonsamenstelling. Wij bevelen het gebruik van de richtlijnen uit de BUtgb-Goedkeuringsleidraad aan.

Algemene regels voor de plaatsing In het midden van de platen

Aan de randen van de platen

Ter beperking van de differentiële krimp

In het midden van de platen treden meestal enkel trekkrachten op aan de onderzijde. Het volstaat in dit geval om de wapening alleen aan de onderzijde te plaatsen.

Aan de randen kunnen ook aan de bovenzijde belangrijke trekkrachten optreden (zie afbeelding 4). In dit geval dient men ook aan de bovenzijde wapening aan te brengen.

Indien men de differentiële krimpt wenst te beperken, moet men eveneens wapening aan de bovenzijde voorzien.

Afb. 4 Optreden van buigmomenten in de vloer [9]. (*) TV 204 geeft als vuistregel dat een wapeningshoeveelheid van 0,3 tot 0,4 % voldoende is om de breedte van de krimpscheuren te beperken.


Ö

PROJECTEN – STUDIES 3.2 AANDACHTSPUNTEN VOOR DE VOORBEREIDING VAN DE ONDERGROND

Een goede voorbereiding van de ondergrond omvat de volgende aspecten : • een controle van het peil van de ondergrond om plaatselijke dikteverschillen in de vloerplaat te vermijden • het treffen van maatregelen om de ruimte zo tochtvrij mogelijk te houden • het aanbrengen van scheidingsvoegen rond de vaste bouwelementen en de opvulling ervan met een samendrukbaar materiaal • het voorzien van een folie op de fundering van zand, grind of steenslag (eventueel) • een voorafgaande bevochtiging van de fundering, indien het beton rechtstreeks op de fundering wordt gestort.

3.3 AANDACHTSPUNTEN VOOR DE UITVOERING

die de krimp van het beton reduceren. De tweede methode bestaat in de toepassing van expansieve cementsoorten die ervoor zorgen dat de krimp van het beton gecompenseerd wordt. Tenslotte wordt een nieuwe, in Zweden ontwikkelde uitvoeringsmethode besproken die – dankzij een betere beheersing van de vochthuishouding – de kans op schoteling (curling) vermindert. De twee laatste methoden werden tot op heden niet toegepast in België.

4.1 GEBRUIK VAN KRIMPREDUCERENDE HULPSTOFFEN

Door het gebruik van krimpreducerende hulpstoffen (schrinkage reducing admixtures) kan men de uitdrogingskrimp van het beton aanzienlijk beperken. De autogene krimp en de plastische krimp (zie ‹ A) worden er daarentegen niet door beïnvloed.

VAN DE VLOER

Tijdens de uitvoering van de vloer dient men voldoende rekening te houden met de volgende punten : • de na te leven niveaus moeten gecontroleerd worden (bv. met behulp van een laser) • lange onderbrekingen tijdens het storten moeten vermeden worden • de toevoeging van water aan het beton op de bouwplaats is afgeraden • beton met een consistentieklasse S1, S2 of S3 dient verdicht te worden (bij beton van consistentieklasse S4 is dit slechts in mindere mate nodig om segregatie te voorkomen). Staalvezelversterkt beton moet normaalgesproken enkel verdicht worden langs de uitzetvoegprofielen • men moet een geschikte oppervlakteafwerking voorzien en eventueel een slijtlaag aanbrengen • de nabehandeling van het beton is heel belangrijk en moet zo snel mogelijk na het storten van het beton gebeuren. Indien geen slijtlaag nodig is en de vloer niet gepolijst wordt, start men de behandeling best onmiddellijk na het gelijktrekken van de vloer • er worden best krimpvoegen voorzien met een diepte van 1/4 tot 1/3 van de vloerdikte. Deze kunnen het ontstaan van plastische krimpscheuren echter niet verhinderen • tijdens de eerste dagen na het uitvoeren van de vloer dient men te vermijden dat deze in contact komt met wind, vorst en hoge temperaturen (rechtstreekse sterke bezonning).

4

INNOVATIEVE PREVENTIEVE MAATREGELEN

In dit deel gaan we dieper in op een aantal innovatieve producten en methoden die kunnen bijdragen tot de uitvoering van een performante monolithische betonvloer. De eerste methode is het gebruik van hulpstoffen

Krimpreducerende hulpstoffen verminderen de uitdrogingskrimp door het verlagen van de capillaire druk. Deze druk is enkel afhankelijk van de oppervlaktespanning en de grootte van de poriën. Aangezien onderzoek aangetoond heeft dat de grootte van de poriën niet wijzigt door de toevoeging van de krimpreducerende hulpstoffen, kan men besluiten dat deze producten hun effect voornamelijk verkrijgen door de verlaging van de oppervlaktespanning. Proeven, uitgevoerd in het WTCB [20] en in andere laboratoria [4] hebben aangetoond dat de verkregen krimpvermindering aanzienlijk is. Deze is afhankelijk van het percentage toegevoegde krimpreducerende hulpstof en van de W/C-factor van het beton. Het onderzoek bestond in de vergelijking van een referentiemengsel zonder krimpreducerende hulpstoffen met mengsels die 0,5 of 2 massaprocent hulpstoffen bevatten. Uit de proeven blijkt dat de laatstgenoemde mengsels 45 tot 55 % minder uitdrogingskrimp ondergaan. Daarnaast werd aangetoond dat een hoge W/C-factor de gunstige invloed van de hulpstoffen verlaagt. De toevoeging van krimpreducerende hulpstoffen kan een daling van de druksterkte van het beton teweegbrengen. Deze daling wordt voornamelijk beïnvloed door het type hulpstof en de toegevoegde hoeveelheden. Proeven in het WTCB-laboratorium [20] hebben aangetoond dat de druksterktedaling 15 tot 18 % kan bedragen. Dit komt overeen met een daling van een sterkteklasse (bijvoorbeeld van C30/37 naar C25/30). We willen er wel op wijzen dat het gebruik van krimpreducerende hulpstoffen de verwerkbaarheid van het beton verbetert. De toevoeging van 2 massaprocent krimpreducerende hulpstoffen kan de zetmaat (slump) verdubbelen. Dankzij de licht plastificerende werking van deze producten is het mogelijk om het verlies aan druksterkte gedeeltelijk te compenseren door een vermindering van de W/C-factor.

A

TERMINOLOGIE

Autogene krimp Deze is een gevolg van de wateropname van het cement tijdens de hydratatiefase van het beton en komt vooral tot uiting bij betonsoorten met een lage W/C-factor en een hoog gehalte aan fijne stoffen. Plastische krimp Het betreft hier de krimp van de betonspecie die nog in het plastische stadium verkeert, d.w.z. het stadium waarin de binding optreedt. De plastische krimp wordt veroorzaakt door de krimp van de cementpasta.

Door de kleinere krimp daalt het risico op onvoorziene scheuren tengevolge van de uitdrogingskrimp. Hierdoor kan men in het ontwerp een grotere afstand voorzien tussen de krimpvoegen. Een reductie van het aantal krimpvoegen is belangrijk op plaatsen met veel heftruckverkeer (hoger comfort voor de heftruckchauffeur en kleinere kans op afbrokkeling van de vloerplaat aan de voegranden). Een beperking van de uitdrogingskrimp leidt bovendien tot een vermindering van de differentiële krimp, wat op zijn beurt het risico op schoteling (curling) verkleint. Hierna volgt een kort overzicht van de vooren nadelen van het gebruik van krimpreducerende hulpstoffen : • voordelen: – de uitdrogingskrimp daalt met 45 tot 55 % – de kans op het ontstaan van krimpscheuren in het beton wordt kleiner als gevolg van de beperking van de krimpspanning – men kan grotere afstanden tussen de ingezaagde krimpvoegen voorzien • nadeel : de druksterkte van het beton daalt met 15 tot 18 %.

4.2 GEBRUIK VAN KRIMPCOMPENSEREND BETON

r ALGEMEEN Krimpcompenserend beton (schrinkage compensating concrete) wordt in de Verenigde Staten reeds enkele decennia gebruikt om bedrijfsvloeren met een grote oppervlakte uit te voeren en leidt doorgaans tot goede resultaten. Deze betonsoort ondergaat een uitzetting (expansie) die ongeveer even groot is als de verwachte uitdrogingskrimp en kan op twee manieren tot stand komen : • met behulp van expansieve componenten • met behulp van expansieve cementsoorten. Dit artikel zal enkel dieper ingaan op krimpcompenserend beton met expansieve cement-


Ö

PROJECTEN – STUDIES soorten (zie ‹ B), omdat dit type het vaakst gebruikt wordt.

B

De krimpcompenserende zwelling komt bij de drie verschillende expansieve cementtypes (zie ‹ B) op ongeveer dezelfde manier tot stand : het reactieve aluminaat zal reageren met de sulfaten uit het portlandcement (CEM I), waardoor expansief ettringiet gevormd wordt. Wanneer de zwelling uitgewerkt is (doorgaans na vijf tot negen dagen), zal het beton beginnen te krimpen (zie afbeelding 5).

Een expansief cement vormt na vermenging met water een pasta met een grotere uitzetting dan traditionele cementsoorten. In de Verenigde Staten worden deze cementsoorten onderverdeeld in drie categorieën : • expansief cement van type K-A : dit bevat 4 CaO . 3 Al2O3 . SO3 en ongebonden CaO (dit cementtype wordt het meest gebruikt en is bovendien het enige dat commercieel beschikbaar is) • expansief cement van type M : dit bevat calciumaluminaat CA en C12A7 • expansief cement van type S : dit bevat een overmaat aan C3A in vergelijking tot de hoeveelheid die aanwezig is in traditioneel cement.

Normaalgesproken ondergaan de druksterkte, de kruip, de relaxatie, de elasticiteitsmodulus en de duurzaamheid van het beton geen noemenswaardige veranderingen [1]. Het gebruik van krimpcompenserend beton zal enkel voordelig zijn indien de zwelling verhinderd wordt. Door de verhinderde zwelling zal in het beton namelijk een drukspanning ontstaan, waartegen het beton goed bestand is. Na vijf tot negen dagen zal het beton beginnen krimpen. De verhinderde krimp, die trekspanningen in het beton veroorzaakt, zal de drukspanning die reeds aanwezig is in het beton ongeveer neutraliseren. Bij een goed ontwerp ontstaan er dus geen of slechts kleine trekspanningen in het beton, waardoor de scheurvorming en de schoteling tengevolge van de uitdrogingskrimp beperkt blijven. We willen er wel op wijzen dat het gebruik van krimpcompenserend beton geen invloed heeft op de beperking van de plastische scheurvorming. Ervaringen in de Verenigde Staten hebben zelfs aangetoond dat deze betonsoort gevoeliger is voor plastische krimp dan traditioneel beton. Dit is waarschijnlijk te wijten aan het feit dat er reeds vóór het optreden van de binding aanmaakwater gebruikt wordt om de zwelling te waarborgen. Het is daarom belangrijk om de vloer bij deze innovatieve methode

EXPANSIEVE CEMENTTYPES

tijdens de uitvoering af te schermen tegen tocht en snel na te behandelen.

best over de volledige plaathoogte om de omgekeerde schoteling tot een minimum te beperken.

r ONTWERP

Aangezien de droging voornamelijk aan de bovenzijde optreedt, wordt de wapening bij voorkeur op 1/3 van de hoogte van de bovenzijde geplaatst. Zo beperkt men het kromtrekken van de vloerplaat en wordt de wrijving van de vloerplaat met de fundering gestabiliseerd (zie afbeelding 6, p. 5).

Maatregelen die de zwelling verhinderen worden bij voorkeur intern aangebracht in de vorm van wapening. Volgens literatuurlijstnummer [1] moet minstens 0,15 % wapening voorzien worden in de richtingen waarin men krimpcompensatie wenst te verkrijgen. Bij de bepaling van de vereiste wapeningshoeveelheid dient men voldoende rekening te houden met de belastingen die op de vloerplaat zullen aangrijpen. Om aan de structurele eisen te voldoen, voorziet men daarom best ook wapening aan de onderzijde. Indien uit structurele overwegingen een grote wapeningshoeveelheid voorzien werd, kan ‘omgekeerde schoteling’ ontstaan. Dit fenomeen zal slechts zelden zichtbaar optreden, omdat het gecompenseerd wordt door het gewicht van de vloerplaat. Als de hoogte en de plaats waar de wapening dient aangebracht te worden niet afhankelijk zijn van structurele aspecten, verdeelt men deze

Afb. 5 Zwel- en krimpeigenschappen van krimpcompenserend beton en beton vervaardigd met CEM I (portlandcement). NABEHANDELING

DROGING

ZWELLING

Beton vervaardigd met portlandcement

Krimpcompenserend beton KRIMP

LENGTE VAN HET BETON

(5 tot 9 dagen)

OUDERDOM


Om een toereikende compensatie te verzekeren, moet de expansie minstens even groot zijn als de verwachte krimp. Als de zwelling te sterk verhinderd wordt, zal er een hoge drukspanning ontstaan. Door deze verhindering zal ook de krimp in grote mate beperkt worden. De trekspanning, teweeggebracht door deze sterk verhinderde krimp, zal groter zijn dan de drukspanning als gevolg van de expansie [1]. De resulterende trekspanningen in het beton, waartegen het niet goed bestand is, kunnen leiden tot het ontstaan van scheuren. Bij het ontwerp van een monolithische vloer in krimpcompenserend beton moet men een aantal aandachtspunten in acht nemen. Zo dient men elastische voegen aan te brengen aan structurele elementen (zoals kolommen, wanden, …) die de zwelling van het beton zullen toelaten. Deze voegen moeten ook voorzien worden bij traditioneel uitgevoerde monolithische vloeren, maar zijn nog belangrijker bij eerstgenoemd vloertype, aangezien het ontbreken ervan kan leiden tot schade aan de structurele elementen. De grootte van de elastische voegen bedraagt 2 . l . ε, waarbij : • l = de lengte van het vloerelement • ε = de expansie (rek) die het element ondergaat (deze bedraagt doorgaans 0,4 tot 0,5 mm/m). Men moet er eveneens voor zorgen dat de uitgevoerde vloerdelen zo vierkant mogelijk zijn, opdat de vloer zou kunnen zwellen in twee loodrecht op elkaar staande richtingen (twee hoofdassen). Hiertoe dient men aan de randen elastische voegen te voorzien. Deze moeten voldoende breed zijn om de volledige zwelling toe te laten en elastisch genoeg om de zwelling niet te verhinderen. Voorts moet men voor vloeren die in verschillende fasen uitgevoerd wor-

Ö

PROJECTEN – STUDIES Afb. 6 Ontwerp van een monolithische vloer uit krimpcompenserend beton : wapening bovenaan en onderaan de vloerplaat (*). A. AANBEVOLEN ONTWERP VAN DE VLOERPLAAT (wapening op 1/3 van de hoogte van de bovenzijde)

B. NIET AAN TE BEVELEN ONTWERP VAN DE VLOERPLAAT (wapening op 1/3 van de hoogte van de onderzijde)

pas gestorte vloerplaat

pas gestorte vloerplaat

maximale uitzetting (5 tot 9 dagen na het storten)

kleine gradiënt

nettovolumeverandering na de uitzettings- en krimpfase

grote gradiënt

maximale uitzetting (5 tot 9 dagen na het storten)

voldoende rek van de wapening

onvoldoende rek van de wapening

nettovolumeverandering na de uitzettings- en krimpfase

blijvende rek van de wapening

negatieve rek van de wapening

(*) Het gaat hier om een vloerplaat op de volle grond met een dikte van 20 cm, bestaande uit krimpcompenserend beton.

den, een zekere uitvoeringsvolgorde respecteren (zie afbeelding 7). Net zoals bij traditionele monolithische betonvloeren moeten er ook bij vloeren van krimpcompenserend beton krimpvoegen ingezaagd worden. Volgens literatuurlijstnummer [1] bedraagt de aanbevolen afstand tussen twee voegen 30 m. Wanneer de vloer uitgevoerd wordt in een ruimte, gekenmerkt door geringe temperatuursverschillen en beperkte schommelingen van de relatieve vochtigheid, mag deze afstand verhoogd worden tot 45 à 65 m. Men dient wel altijd rekening te houden met grote vervormingen aan de voegen (zowel aan de krimp-, scheidings- als constructievoegen). Verder worden in het ontwerp ook best uitzetvoegen voorzien om de thermische vervormingen op te vangen en om de zwelling ongehinderd toe te laten.

r UITVOERING Het verlies van aanmaakwater tijdens de uitvoering moet beperkt blijven. Als er onvol-

10

8

6

15

12

4

2

13

14

1

3

11

16

5

7

9

doende aanmaakwater aanwezig is, zal het expansieve cement immers niet volledig worden omgezet in ettringiet, waardoor het beton bij een eventuele latere herbevochtiging zou kunnen beginnen zwellen. Men moet daarom een toereikende hoeveelheid aanmaakwater voorzien en de verdamping ervan beperken. Als de betonvloer niet op een folie wordt gestort, wordt de fundering best vooraf bevochtigd en is het tevens raadzaam snel na te behandelen (bij voorkeur onmiddellijk na het polijsten van de vloer).

en zo snel mogelijk een doeltreffende nabehandeling te voorzien.

Zoals reeds eerder vermeld, beperkt het gebruik van krimpcompenserend beton de kans op scheurvorming tengevolge van uitdrogingskrimp. De scheurvorming door plastische krimp wordt daarentegen niet beïnvloed. Ervaringen in de Verenigde Staten hebben zelfs aangetoond dat krimpcompenserend beton gevoeliger is voor plastische krimpscheuren. Dit kan verklaard worden door het feit dat het beton reeds een zekere hoeveelheid water nodig heeft voor de ettringietvorming. Daarom is het zeer belangrijk om de ruimte, waarin de vloer wordt uitgevoerd, af te schermen tegen tocht

Bij gebruik van droge slijtlaagmengsels dient men een aantal bijkomende voorzorgsmaatregelen te treffen om de goede verdeling en inwerking ervan te waarborgen.

Aangezien krimpcompenserend beton gekenmerkt wordt door een goede cohesie, laat het doorgaans een goede en makkelijke afwerking toe. Het bevat bovendien slechts weinig of geen bleedingwater, zelfs bij toepassing van beton met een grote slumpwaarde (d.w.z. heel vloeibaar beton). De afwezigheid van bleedingwater mag echter geen aanleiding geven tot het te vroeg afwerken van de vloer.

r BESLUIT Hierna zetten we nog even de vooren nadelen van de toepassing van krimpcompenserend beton op een rijtje : • voordelen : – men mag een grotere afstand tussen de

9

6

3

9

8

6

7

4

1

7

5

3

8

5

2

4

2

1

Afb. 7 Mogelijke uitvoeringsvolgorden voor de vloerdelen van in fasen uitgevoerde monolithische vloeren uit krimpcompenserend beton.


Ö

PROJECTEN – STUDIES ingezaagde voegen (bij voorkeur 30 m) voorzien – de kans op het ontstaan van scheurvorming tengevolge van uitdrogingskrimp is kleiner dan bij gebruik van traditioneel beton – het risico op schoteling (curling) is beperkt – doordat het mengsel een hoge W/C-factor vereist, heeft het beton een betere verwerkbaarheid • nadelen : – het ontwerp van de vloer speelt een belangrijke rol : de vereiste wapeningshoeveelheid moet exact bepaald worden (zowel te grote als te kleine wapeningshoeveelheden houden negatieve gevolgen in) en moet op de juiste hoogte van de vloer aangebracht worden – bij het storten van de vloer moet rekening gehouden worden met het zwelgedrag ervan. Een goede planning en voorbereiding zijn daarom uitermate belangrijk – de structuur van het gebouw kan erg aangetast worden indien het beton van lage kwaliteit is en er zich een overexpansie voordoet – het resultaat wordt sterk beïnvloed door de weersomstandigheden waarin men de vloer uitvoert (het beton blijft immers gevoelig voor plastische krimp) – krimpcompenserend beton is duurder dan traditioneel beton omwille van het gebruik van het expansieve cement.

4.3 AANBRENGEN VAN KANALEN EN DOORBLAZEN VAN LUCHT

Een aantal problemen met monolithische vloeren zijn te wijten aan het optreden van differentiële krimp tengevolge van een onevenwichtige uitdroging. Daarom is het belangrijk om de gelijkmatige droging van de vloer te waarborgen. Hiertoe kan men gebruik maken van een innovatieve methode, die ontwikkeld werd aan de universiteit van Stockholm (Zweden), en die reeds succesvol werd toegepast op een aantal pilootprojecten in Zweden en Finland (tot op heden werd ze nog niet aangewend in België). De methode bestaat erin een kanalennetwerk aan te brengen in de fundering. Dit netwerk is opgebouwd uit twee centrale schachten die verbonden zijn door parallelle kanalen. Aan het uiteinde van het kanalennetwerk wordt een ventilator geplaatst die lucht door het systeem blaast en zo de evenwichtige en snelle uitdroging ervan bevordert. Het netwerk komt tot stand door het inwerken van buizen in het beton. Voor de centrale schachten worden doorgaans PVC-buizen gebruikt, terwijl de parallelle kanalen meestal uit rubberen buizen bestaan. Afbeelding 8 geeft een overzicht van het buizensysteem vooraleer het beton gestort wordt. Tijdens het betonstorten worden de rubberen buizen met water of met lucht gevuld en zetten uit tengevolge van de ontstane druk. Na 24 uur

Afb. 8 Verbetering van de vochthuishouding door het inwerken van een kanalennetwerk in het beton. heeft het beton een voldoende sterkte bereikt en kan de druk in het buizensysteem verlaagd worden. Hierdoor krimpen de rubberen buizen en kan men ze makkelijk uit de vloer verwijderen. Zo ontstaat er een intern kanalennetwerk waardoor men met een ventilator droge lucht laat circuleren. De vochtige lucht wordt afgezogen aan het uiteinde (zie afbeelding 9). Het in de vloer gecreëerde kanalennetwerk kan vervolgens gebruikt worden bij de aanleg van eventuele vloerverwarming : men kan de warme lucht rechtstreeks in het kanalennetwerk blazen of er de buizen voor de vloerverwarming of elektrische kabels in aanbrengen. Hierna overlopen we nog even de vooren nadelen van dit systeem : • voordelen : – het risico op schoteling (curling) en scheurvorming is beperkt – de droogtijd van de betonnen vloer wordt korter wegens : - de interne droging - de vermindering van de hoeveelheid gestort beton - de vroege start van het drogen - de doorstroming van warme lucht – de vochthuishouding kan gedurende de volledige levensduur van de vloer gecontroleerd worden

– het kanalennetwerk kan nadien gebruikt worden bij de aanleg van vloerverwarming – men kan een snelle droging verkrijgen zonder het gebruik van hogesterktebeton • nadelen : – men beschikt nog niet over ervaring met het gebruik van het systeem op lange termijn – men dient de ontwerpers, aannemers en opdrachtgevers in te lichten over dit nieuwe systeem – de ventilatoren maken lawaai – de buizen en ventilatoren brengen extra kosten met zich mee en de methode is arbeidsintensiever.

5

HERSTELLING VAN DE PROBLEMEN DIE ZICH VOORDOEN

Bij het herstellen van krimpscheuren in of schoteling van betonnen monolithische vloeren is het aan te raden om een voldoende lange wachttijd in acht te nemen. Het duurt immers een tweetal jaren alvorens het grootste deel van de krimp opgetreden is en zelfs nog langer vooraleer de krimp volledig uitgewerkt is. Als de herstelling te vroeg wordt uitgevoerd, kan het probleem na een aantal maanden terugkeren en bestaat de kans dat de herstelling opnieuw moet worden uitgevoerd. We willen erop wijzen dat het herstellen van een beschadigde vloer altijd sporen nalaat en bovendien meestal duurder is dan het nemen van voorzorgsmaatregelen om de schade te voorkomen. Een volgend artikel zal hier dieper op ingaan.

6

BESLUIT

Monolithische betonvloeren vormen een goedkoper alternatief voor vloeren in werkplaatsen en magazijnen. De constructieve en functionele eisen die aan dit vloertype gesteld worden, waren aanvankelijk belangrijker dan de esthetische. Tegenwoordig hechten de opdrachtge-

Afb. 9 Bovenaanzicht van het kanalennetwerk (*).

(*) Rechtsboven blaast een ventilator droge lucht in het netwerk, terwijl linksonder de vochtige lucht uit het netwerk gezogen wordt.


Ö

PROJECTEN – STUDIES vers en architecten echter ook steeds meer belang aan het uitzicht. Hoewel deze eisen doorgaans haalbaar zijn, kunnen ze niet altijd gegarandeerd worden. Het resultaat hangt sterk af van de omstandigheden waarin de vloer werd uitgevoerd. Daarom bleef dit artikel beperkt tot de constructieve en functionele eisen waaraan dit vloertype moet voldoen. Men moet rekening houden met het feit dat bepaalde problemen onherstelbaar zijn of slechts hersteld kunnen worden met dure methoden. Het is daarom belangrijk de vloer goed te ontwerpen en uit te voeren. Dit vergt een grondige voorbereiding van het werk, een goede inschatting van de krachten die zullen aangrijpen op vloer en een correcte dimensionering. Voorts is een nauwgezette planning van de tijdstippen waarop de verschillende behandelingen (het instrooien van de slijtlaag, de nabehandeling, het inzagen van de voegen, …) moeten plaatsvinden zeer belangrijk. Indien deze behandelingen te laat uitgevoerd worden, kan dit nefaste gevolgen hebben voor het eindresultaat. Men dient ook voldoende aandacht te besteden aan de omgevingsomstandigheden bij het uitvoeren van de vloer (warmte, kans op vorst, tocht, …). Verder werden in dit artikel een aantal innovatieve producten en methoden besproken die kunnen bijdragen tot de uitvoering van een performante monolithische betonvloer. De eerste innovatieve methode is het gebruik van krimpreducerende hulpstoffen. Deze hulpstoffen doen de uitdrogingskrimp van het beton dalen, waardoor de krimpspanningen (trekspanningen) in het beton zullen afnemen. De vermindering van de krimp hangt af van de concentratie van de hulpstof en de W/C-factor van het beton. Hoewel deze producten de druksterkte van het beton beperken, zorgt hun licht plastificerende werking ervoor dat dit verlies gedeeltelijk gecompenseerd wordt door de W/Cfactor te laten dalen.

De tweede methode bestaat in het gebruik van expansieve cementsoorten waarmee een krimpcompenserend beton wordt samengesteld. De toepassing van deze methode leidt niet tot het verdwijnen van de krimp, maar wel tot de compensatie ervan als gevolg van de zwelling van het beton tijdens de hydratatiefase. De aanwezige wapening en de wrijving van de vloerplaat tegen de fundering verhinderen de zwelling, waardoor drukspanningen ontstaan waartegen het beton goed bestand is. Na 5 tot 9 dagen zal het beton beginnen te krimpen (zie afbeelding 6). Door de verhinderde uitdrogingskrimp worden trekspanningen gegenereerd die bij een goed ontwerp en een correcte uitvoering (rekening houdend met de wapeningshoeveelheid, de plaats van de wapening, de planning van de verschillende stortfasen, …) de reeds aanwezige drukspanningen neutraliseren. Hoewel deze methode al vele jaren gebruikt wordt in de Verenigde Staten, werd ze tot op heden niet toegepast in Europa. De derde innovatieve methode behelst een betere vochthuishouding in de betonnen vloer door middel van een kanalennetwerk. Dit netwerk komt tot stand door de verwerking van rubberen buizen in de vloer die na het verharden van het beton verwijderd worden. Door droge lucht door de kanalen te blazen, verkrijgt men een meer evenwichtige droging van de vloerplaat. Deze uitvoeringsmethode is arbeidsintensiever en duurder dan een traditioneel uitgevoerde betonvloer, maar vermindert het risico op scheurvorming en schoteling (curling) en verkort de droogtijden. Deze methode werd in Zweden en Finland reeds toegepast op een aantal prototypes. In België werd ze totnogtoe niet gebruikt. In het laatste deel werden enkele aandachtspunten voor het herstellen van betonvloeren besproken. Zo dient men een voldoende lange wachttijd in acht te nemen alvorens men kan starten met de herstelling van de krimpscheuren

en de schoteling. Het duurt immers een tweetal jaren vooraleer het grootste deel van de krimp (± 60 % voor een vloer met een dikte van 15 tot 20 cm) is opgetreden. Wanneer de herstelling te vroeg wordt uitgevoerd, kan het probleem na een aantal maanden terugkeren. Verder moet men zich rekenschap geven van het feit dat de herstelling van een beschadigde vloer altijd sporen nalaat en bovendien ook duurder zal zijn dan het nemen van de nodige voorzorgsmaatregelen (betreffende ontwerp en uitvoering) om deze schade te vermijden. Tot slot willen we erop wijzen dat er uiteraard nog andere denkpistes mogelijk zijn. Elke aannemer beschikt immers over zijn eigen specifieke werkmethoden. Om de markt te laten evolueren naar meer betrouwbare structuren zonder problematische scheurvorming, maar ook om competitief en rendabel te blijven in de huidige economische omstandigheden en het steeds strikter wordende wettelijke kader, willen we de uitvoerders van bedrijfsvloeren aansporen nieuwe innovatieve methoden te ontwikkelen. De Technologische Adviseerdiensten ‘Ontwerp en uitvoering van bedrijfsvloeren’ en ‘Travaux d’infrastructure’ (zie kader) kunnen hen hierbij met raad en daad bijstaan. n

i

NUTTIGE

INFORMATIE

Techologische Adviseerdiensten : • Ontwerp en uitvoering van bedrijfsvloeren : Christophe Van Ginderachter e-mail : [email protected] • Travaux d’infrastructure : Benoit Parmentier e-mail : [email protected] Voor meer informatie : www.wtcb.be (rubriek ‘Diensten’ > Innovatieondersteuning).


Ö


t

LITERATUURLIJST

1. American Concrete Institute Standard practice for the use of shrinkage-compensating concrete. Detroit, ACI Committee 223, 1998. 2. Belgische Unie voor de technische goedkeuring in de bouw Goedkeuringsleidraad voor staalvezel voor gebruik in beton. Brussel, BUtgb, versie 2004/06/03. 3. Belgisch Instituut voor Normalisatie NBN EN 206-1 Beton. Deel 1 : eisen, gedraging, vervaardiging en overeenkomstigheid. Brussel, BIN, 2001. 4. Berke N. S., Dallaire M. P., Hicks M. C. en Kerkar A. New developments in shrinkage reducing admixtures. Rome, 5th international CANMET/ACI conference on superplasticizers and other chemical admixtures in concrete, 1997. 5. Civieltechnisch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving Ontwerpen van elastisch ondersteunde betonvloeren en -verhardingen. Gouda, CUR-Aanbeveling, nr. 36 (2e herziene uitgave), 2000. 6. Concrete Society Concrete industrial ground floors. A guide to design and construction. Camberley, Concrete Society, Technical Report, nr. 34 (3e uitgave), 2003. 7. Desmyter J. en Leuridan A. Beton als bodembeschermend materiaal. Deel 1 : regelgeving en technologie. Brussel, WTCB-Tijdschrift, nr. 2, 2003. 8. Europees Comité voor Normalisatie prEN 1992-1-1 Eurocode 2. Design of concrete structures. Part 1-1 : general rules and rules for buildings. Brussel, CEN, 2003. 9. Neville A. M. Properties of concrete. Parijs, Eyrolles, 4e en laatste uitgave, 1995. 10. Plimmer J. Concrete floors. Camberley, Concrete Society, Concrete, nr. 6 (p. 7-25), 1998. 11. Ployaert C. Dossier Cement. Cementgebonden bedrijfsvloeren (1). Brussel, FEBELCEM, november 2000. 12. Rixom R. en Mailvaganam N. Chemical admixtures for concrete. Londen, E & FN Spon, 3e uitgave, 1999. 13. Silfwerbrand J. en Paulsson-Tralla J. Moisture control in concrete floors III. Industrial floors 2003. Ostfildern, Technische Akademie Esslingen, 5 th International Colloquium, Vol. I (p. 249-253), 21-23 januari 2003. 14. Stichting Bouwresearch Monolitisch afgewerkte betonvloeren. Van ontwerp tot oplevering. Gouda, SBR, oktober 2001. 15. Vereniging van Ondernemingen van Betonmortelfabrikanten in Nederland Monolietvloeren. Gietbouw in de utiliteitsbouw. Veenendaal, VOBN, september 2003. 16. Wagneur M. en Montariol P. Les leçons à tirer de la pathologie des sols industriels en béton. Séminaire : sols industriels en béton : conception, dimensionnement, réalisation et pathologie. Luik, Ed. J. M. Rigo, 1999. 17. Wagneur M. Verhardingen van ter plaatse gestort beton : oppervlakteschade (uit de praktijk). Brussel, WTCB-Tijdschrift, nr. 3, 1997. 18. Wagneur M. Cementgebonden bedrijfsvloeren. Onderzoek van enkele klachten na de uitvoering (vraag en antwoord). Brussel, WTCB-Tijdschrift, nr. 1, 1983. 19. Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf Cementgebonden bedrijfsvloeren. Brussel, WTCB, Technische Voorlichting, nr. 204, juni 1997. 20. Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf Hulpstoffen voor duurzaam beton : optimaal en innovatief gebruik. Brussel, WTCB, eindrapport, 2001. 21. Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf Verhinderde krimp van bedrijfsvloeren. Kritische evaluatie van de huidige voorschriften en voorstelling van een normatief kader. Brussel, WTCB, Jaarverslag, 2003.


Afb. 1 Monolithische cementgebonden

Recommend Documents