Rioleringstechniek
Het materiaal beton|componenten van het betonnen rioolstelsel
VERENIGING
VAN
PRODUCENTEN
VAN
BETONLEIDINGSYSTEMEN VPB
Deel 1
Het materiaal beton/componenten van het betonnen rioolstelsel
Rioleringstechniek
Het materiaal beton/componenten van het betonnen rioolstelsel Deel 1
VERENIGING VAN PRODUCENTEN VAN BETONLEIDINGSYSTEMEN VPB Woerden, 1999
Het onderhavige boek maakt deel uit van een serie van zeven handboeken, alle handelend over aspecten van betonnen rioolstelsels. De delen kwamen tot stand dankzij de medewerking van: Prof. dr. J.M.J.M. Bijen Prof. ir. J.B.M. Wiggers Ir. H.J.A.M. Hergarden Ir. E.C. Klaver Ir. J. Weenink Ing. J.G. Matser Ing. W.L.G. van de Gaar. Eindredactie: R. Bolderman
© 1999 VPB WOERDEN Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, microfilm of welke andere wijze ook, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgeefster. Ondanks alle aan de samenstelling van de tekst en de tekeningen bestede zorg, aanvaarden wij geen aansprakelijkheid voor eventuele schade die zou kunnen voortvloeien uit enige fout die in deze uitgave zou kunnen voorkomen.
De serie Rioleringstechniek omvat de volgende delen: Deel 1: Het materiaal beton/componenten van het betonnen rioolstelsel Deel 2: Betonnen buizen in de grond Deel 3: Maatschappelijke aspecten van riolering/De geschiedenis van riolen Deel 4: Inzameling en transport van afvalwater Deel 5: De constructieve berekening van betonnen buizen en putten Deel 6: De milieubelasting van buismaterialen Deel 7: De constructie van betonleidingsystemen
INHOUDSOPGAVE TEN GELEIDE HOOFDSTUK 1: HET MATERIAAL BETON 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.4.1. 1.4.2. 1.5. 1.5.1. 1.5.2. 1.5.3. 1.5.4. 1.6. 1.6.1. 1.6.2. 1.6.3. 1.6.4. 1.7. 1.7.1. 1.7.2. 1.7.3.
ALGEMEEN OMSCHRIJVING EIGENSCHAPPEN SAMENSTELLING
Cementen Toeslagstoffen ONTWIKKELINGSSTADIA VAN BETON
Het stadium van de betonspecie Het stadium van het groene beton Het stadium van jong beton Het stadium van verhard beton CEMENTSTEEN
De vorming van cementsteen De watercementfactor (wcf) De cementsoorten en hun invloed op de cementsteen Het overgangsgebied tussen cementsteen en toeslagstoffen DUURZAAMHEID (BEHOUD VAN EIGENSCHAPPEN) Bestandheid van beton tegen fysische invloeden Bestandheid van beton tegen mechanische invloeden Bestandheid van beton tegen chemische invloeden
13 13 13 13 13 13 14 14 15 15 15 16 16 17 19 21 22 22 22 23
HOOFDSTUK 2: COMPONENTEN VAN HET BETONNEN RIOOLSTELSEL 2.1. 2.2. 2.2.1. 2.2.2. 2.2.3. 2.3. 2.4. 2.4.1. 2.4.2. 2.4.2.1. 2.4.2.2. 2.4.2.3. 2.4.3. 2.5. 2.5.1 2.5.2. 2.5.2.1.
INLEIDING FUNDAMENTELE EISEN
Waterdichtheid Duurzaamheid Sterkte KWALITEITSZORG DE FABRICAGE VAN BUIZEN EN PUTTEN
Doseren en mengen Productiesystemen bij de fabricage van buizen De methode van trillen en persen De methode van trillen en walsen Eerste verharding en controle Productiesystemen bij de fabricage van putten BETONNEN BUIZEN
Afmetingen Verbindingen (afdichtingen) Rolverbinding
25 25 25 26 26 26 27 27 27 27 29 29 31 31 32 32 33
2.5.2.2. 2.5.3. 2.5.4. 2.5.5. 2.5.6. 2.5.6.1. 2.5.6.2. 2.5.6.3. 2.5.6.4. 2.5.6.5. 2.5.6.6. 2.5.6.7. 2.5.6.8. 2.6. 2.6.1. 2.6.2. 2.6.3. 2.6.4. 2.6.5. 2.6.6. 2.6.7. 2.6.8. 2.6.9. 2.6.10. 2.6.11. 2.6.12. 2.6.13.
Glijverbinding Inlaten De duurzaamheid Ongewapende betonnen buizen Gewapende betonnen buizen Wapening door middel van kooivormige constructies Wapening door middel van staalvezels Beproevingen van gewapende buizen met kooivormige betonstaalconstructies als wapening Beproevingen van gewapende buizen met staalvezels als wapening Gewapend of ongewapend? Vlakke-voetbuizen Pasbuizen Buizen met lining PUTTEN
Afmetingen Putopbouw Kegelstukken Afdekplaten Aansluitingen Stroomprofielen Putbuizen Bijzondere putten (doorgaans > 2.000 x 2.000 mm) Lining Puttenstaat Eisen Maatafwijkingen Sterkte en draagvermogen
33 34 35 36 36 37 38 38 38 39 40 40 40 41 41 41 43 43 43 44 45 45 45 45 47 47 47
LITERATUUROVERZICHT
48
OVERZICHT NORMEN
49
TEN GELEIDE De totale lengte van het Nederlandse rioolstelsel is circa 80.300 km [lit. 1]. Ongeveer drievierde daarvan is geconstrueerd met behulp van betonnen buizen en putten. De verwachting is dat het aandeel van beton in de komende tijd zal stijgen. Niet alleen op grond van de gebruikswaarde die het sinds 1905 industrieel vervaardigde materiaal tentoonspreidt, maar vooral ook door de milieuvriendelijkheid van het materiaal. Want was is logischer dan het vervangen van grond door grond? Beton is immers een kunstmatig gesteente waarvan de eigenschappen overeenkomen met die van natuurlijke gesteenten. De Nederlandse betonindustrie heeft zich in deze eeuw ontwikkeld van een aantal min of meer ambachtelijke ingestelde bedrijven tot een kleine groep industrieën met een hoge graad van mechanisatie, bestuurd met behulp van analoge en digitale technieken. Dit leidt tot producten van opmerkelijk hoge kwaliteit die een lang en veilig transport van steeds agressiever en steeds meer vervuild afvalwater door onze bodem waarborgen.
13
Het materiaal beton/componenten van het betonnen rioolstelsel
HOOFDSTUK 1: HET MATERIAAL BETON 1.1.
ALGEMEEN
Met het beton, zoals dat in dit boek wordt besproken, worden die betonsamenstellingen bedoeld die voor de productie van betonnen buizen en putten als componenten van vrijverval afvalwatersystemen worden toegepast. 1.2.
OMSCHRIJVING
Beton kan worden beschouwd als een kunstmatig gesteente met eigenschappen die vergelijkbaar zijn met die van natuurlijke gesteenten. 1.3.
EIGENSCHAPPEN
Beton wordt gekenmerkt door een hoge druksterkte en een lage treksterkte. Laatstgenoemde kan worden gecompenseerd door het beton te wapenen of voor te spannen. 1.4.
SAMENSTELLING
Beton wordt samengesteld uit een mengsel van zand, grind, cement en water. Het is dus een composietmateriaal waarvan de uiteindelijke eigenschappen, als bedoeld in 1.2., langzaam totstandkomen gedurende de te onderscheiden ontwikkelingsstadia. 1.4.1.
Cementen
Cement is het bindmiddel in beton en het bepaalt de meeste eigenschappen ervan. Dat zijn niet alleen technologische eigenschappen, zoals bijvoorbeeld de snelheid van verharden, maar ook chemische. In dit opzicht is de bestandheid tegen agressieve milieus en het vermogen om wapening te beschermen, gezien het onderwerp van de onderhavige boekenreeks, van groot belang. De cement bepaalt, samen met het water, ook de porositeit en daarmee de sterkte en de doorlatendheid van het beton. Ook dit zijn aspecten die nauw met het onderwerp zijn verbonden. Portlandcement en Hoogovencement bieden daarbij interessante opties (zie 1.6.1.: De vorming van cementsteen) [lit. 2, 3]. 1.4.2.
Toeslagstoffen
Voor de productie van betonnen buizen en putten worden in hoofdzaak natuurlijke toeslagstoffen gebruikt. In het algemeen worden ze gebruikt in de vorm zoals ze in de natuur worden aangetroffen en gewonnen. De korrelvorm is min of meer afgerond en men spreekt daarom van “rond” zand en grind. Ook wordt er gebruikt gemaakt van zand en grind afkomstig van gesteenten die in een steenbreker tot de gewenste fijnheid zijn gebroken. Men spreekt dan over “gebroken” zand en grind.
Rioleringstechniek
14
Het zal duidelijk zijn dat de oppervlaktestructuur van de korrels bepalend is voor zowel de verwerkbaarheid als voor de aanhechting van de cementsteen aan de toeslagstoffen. Ronde korrels leiden in het algemeen tot een betere verwerkbaarheid, gebroken materiaal levert een relatief betere aanhechting De diverse zand- en grindsoorten kunnen worden onderscheiden naar hun geologische oorsprong: kalksteen, basalt, kwartsgesteenten en dergelijke. In sommige gevallen kan de toepassing van kalksteen de voorkeur genieten teneinde het aandeel vrije kalk in het beton te verhogen. Van groot belang bij het samenstellen van een betonspecie is de korrelopbouw van het toeslagmateriaal. Hieronder verstaat men de mate waarin de verschillende fijnheden van de fracties in de zand- en grindmassa verdeeld zijn. Om een compacte korrelopbouw mogelijk te maken, moet de holle ruimte tussen de grovere korrels kunnen worden opgevuld met steeds fijnere. Via zeefanalyses is een mengsel samen te stellen dat beantwoordt aan de betontechnologische eisen. Soms worden vulstoffen aan het mengsel toegevoegd. De korrelopbouw van het beton voor de fabricage van buizen die – zoals bij de huidige productiemethoden het geval is – onmiddellijk worden ontkist, is zeer kenmerkend. Zij wijkt duidelijk af van wat in de betonbouw gebruikelijk is. 1.5.
ONTWIKKELINGSSTADIA VAN BETON
Hoewel de overgang van betonspecie tot beton geleidelijk verloopt, zijn niettemin stadia te herkennen die voor de productie van betonnen buizen en putten belangrijk zijn. Men onderscheidt: - het stadium van de specie; - het stadium van het “groene” beton; - het stadium van jong beton; - het stadium van verhard beton. 1.5.1.
Het stadium van de betonspecie
Zoals aangeduid is betonspecie een mengsel van zand, grind, cement en water. De menging vindt plaats in zogenaamde molens, die als het hart van elke betonindustrie kunnen worden beschouwd. De specie komt tot stand op basis van een nauwkeurige receptuur: de dosering van de te onderscheiden stoffen geschiedt veelal met behulp van elektronische weeg- en doseerinstallaties. Interne kwaliteitsbewaking (IKB) moet waarborgen dat de juiste grondstoffen in de juiste hoeveelheden worden aangevoerd en gemengd. In de productietechnologie maakt men onderscheid tussen aardvochtige massa, halfplastische en plastische betonspecie. Ze zijn inherent aan te onderscheiden productieprocessen. Bij de fabricage van rioolbuizen is sprake van eerstgenoemde betonspeciesoort.
15
Het materiaal beton/componenten van het betonnen rioolstelsel
De stabiliteit van het mengsel is in dit stadium nog beperkt. Niettemin is de betonspecie als gevolg van cohesie (en een wrijvingshoek analoog aan de grenslijnen van MohrCoulomb) in staat een vorm te behouden. Cohesie en wrijvingshoek zijn afhankelijk van de receptuur. Bij een lagere watercementfactor wordt de cohesie groter en een hoger gehalte aan zand en grind vergroot de wrijvingshoek. Vooral de watercementfactor is belangrijk bij de totstandkoming van betonnen buizen en putten. Zie onder watercementfactor 1.6.2. De betonspecie gedraagt zich tijdens het verdichtingsproces, dat op trillen is gebaseerd, als een vloeistof met hoge viscositeit. De krachten tussen het water en de korrels en tussen de korrels onderling berusten op adhesie. De weerstand tegen vervorming van de massa is een gevolg van wrijving en afschuiving tussen de korrels. Bij het trilproces, dat gericht is op het verdichten van de betonspecie, wordt van deze cohesie-, adhesieen wrijvingskrachten gebruik gemaakt. 1.5.2.
Het stadium van het groene beton
Als tijdens het productieproces (zie hiertoe hoofdstuk 2: Componenten van het betonnen rioolstelsel) de betonnen buis of put is gevormd, heeft de cement het stadium van binding nog niet bereikt. Niettemin is er als gevolg van de juiste korrelverdeling, een juiste mate van verdichting en een aangepaste watercementverhouding sprake van een zodanig stabiel geheel dat het “groene” product in die status kan worden getransporteerd om elders – in daartoe ingerichte ruimten – het eerste stadium van verharding te ondergaan. Zodra de verharding zich inzet, is de vervormbaarheid van het product ten einde. De binding begint, de specie wordt vaste stof; de vorming van de cementsteen is begonnen. 1.5.3.
Het stadium van jong beton
In het stadium van jong beton, dat afhankelijk van de gekozen cement en de temperatuur enkele dagen duurt, is sprake van grote veranderingen waarbij de ontwikkeling van hydratatiewarmte en de sterkte-ontwikkeling opvallend zijn. Zij worden in dit stadium vaak als referentiewaarden voor alle andere eigenschappen gebruikt. 1.5.4.
Het stadium van verhard beton
Heel geleidelijk gaat jong beton over in verhard beton. Als norm voor de bepaling van de druksterkte wordt een verhardingstijd van 28 dagen aangehouden. Die periode van vier weken is eigenlijk arbitrair want het verhardingsproces gaat, zoals is vastgesteld, jaren door. Uit louter praktische overwegingen is de verhardingsperiode aldus bepaald [lit 2].
Rioleringstechniek
1.6
16
CEMENTSTEEN
In het nu volgende gedeelte wordt ingegaan op het feitelijke bindmiddel in het beton: de cementsteen. Daarbij nemen verschillen in de ontwikkeling van cementsteen bij Portlandcement en het voor buizen en putten veelvuldig toegepaste Hoogovencement een belangrijke plaats in. Opgemerkt zij echter dat de hierna volgende beschouwing betrekking heeft op laboratoriumproeven op basis van relatief hoge watercementfactoren. Men dient zich te realiseren dat bij verlaging van de wcf tot de niveaus zoals die bij de fabricage van betonnen buizen en putten gebruikelijk zijn, de verschillen tussen Hoogovencement en Portlandcement verwaarloosbaar klein zullen worden. Niettemin geniet eerstgenoemde vaak de voorkeur omdat hij zich goed leent voor productieprocessen op basis van een aardvochtige betonmassa. 1.6.1.
De vorming van cementsteen
Beton bestaat uit door bindmiddel aaneengekitte toeslagmaterialen: zand en grind. Bij (cement)beton is dat bindmiddel cementsteen, gevormd uit een reactie van cement met water. Ofschoon de toeslagstoffen qua omvang en volume de belangrijkste componenten van beton vormen (circa 75 vol. %), worden de eigenschappen van het beton toch grotendeels bepaald door die van de cementsteen. Het is dus van belang de cementsteen nader te beschouwen. Cementsteen blijkt te bestaan uit cementgel, calciumhydroxide, vrij water en lucht. Cementgel bestaat uit een gel-achtige massa van calciumsilicaathydraten en calciumaluminaathydraten. Het is deze gel die het bindende bestanddeel van cementsteen vormt. Het vrije water en de lucht bevinden zich in poriën die zich laten indelen in gelporiën, capillaire poriën en luchtbellen c.q. holten. De gelporiën zijn kleiner dan 20 nm. De gelporiën zijn onlosmakelijk met de cementgel verbonden. Dat wil zeggen: als de hoeveelheid cementgel toeneemt, neemt ook de hoeveelheid gelporiën toe. Zij vormen circa 25% van de gelmassa. Capillaire poriën ontstaan als gevolg van chemische krimp die optreedt bij de reactie van cement met water. Er vindt dan een contractie plaats van circa 9% van het totale volume aan cement en water die gereageerd hebben. Een tweede oorzaak voor het ontstaan van capillaire poriën is het achterblijven van vrij water dat niet reageert en dat ook niet nodig is voor het ontstaan van de cementgel. Hoe minder water er dus overblijft, hoe minder capillaire poriën. Luchtbellen en holten zijn het gevolg van het feit dat niet alle lucht is uitgedreven. Als er geen sprake is van luchtbellen of holten dan zal de samenstelling van de cementsteen
17
Het materiaal beton/componenten van het betonnen rioolstelsel
verlopen zoals aangegeven in figuur 1. Het eindresultaat is evenwel sterk afhankelijk van de watercementfactor, zoals figuur 2 illustreert. 100 capillair water
volume delen cement + water (%)
gelwater
cementhydraat gel + Ca(OH)2
40
onverhard cement
0
28 dagen
0 tijd
6 maanden
Figuur 1: verhardingsproces van Portlandcementsteen als functie van de tijd 100 onverhard cement
capillairen
gel (vast)
50
volume (%)
gelporiën
0 0,0 wcf
1,0
Figuur 2: verhardingsproces van Portlandcementsteen als functie van de watercementfactor 1.6.2.
De watercementfactor (wcf)
De dichtheidseigenschappen zijn bij betonnen buizen en putten essentieel. Het afvalwater mag niet in de bodem terechtkomen zo min als grondwater in het rioolstelsel mag geraken.
Rioleringstechniek
18
Naarmate de watercementfactor lager is, neemt het aandeel capillaire poriën af. Het gevolg is een daling van de permeabiliteit van het beton, zie figuur 3.
-16
10
-15
10
-14
10
-13
10
-12
K (m/s)
10
-11
10
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
wcf
Figuur 3: permeabiliteitsfactor K (d’Arcy) als functie van de watercementfactor Voor een volledige hydratatie van cement is minimaal een watercementfactor van 0,40 nodig. In verband met de verwerkbaarheid van de betonspecie wordt soms een hogere wcf gehanteerd. Bij een hogere wcf zal echter het teveel aan water in een later stadium verdampen en extra capillaire poriën veroorzaken. Bij een watercementfactor lager dan 0,40 maakt men gebruik van de omstandigheid dat de cementklinkerdeeltjes zeer sterk zijn terwijl de binding tussen deze ongehydrateerde deeltjes en de cementhydratatie-producten zeer goed is. Het resultaat is dat er geen nadelige eigenschappen ten aanzien van de cementsteen ontstaan. Een tweede belangrijk effect is de uiterst lage permeabiliteit; zoals aangeduid essentieel bij componenten voor het transport van afvalwater. Bovendien heeft de aanwezigheid van ongehydrateerde cement als voordeel dat een zogenaamd zelfhelend vermogen van het beton aanwezig is. Dit houdt in dat als er om welke reden ook haarscheurtjes zouden optreden, er ongehydrateerde cementdeeltjes bloot komen te liggen die met binnentredend water reageren en waarbij nieuwe reactieproducten de scheurtjes weer opvullen. Terzake van de watercementfactor bij de productie van betonnen buizen en putten voor vrij-verval afvalwatersystemen worden globaal de volgende waarden gehanteerd: betonnen buizen 0,33 < wcf < 0,38 betonnen putten 0,38 < wcf < 0,50
19
1.6.3.
Het materiaal beton/componenten van het betonnen rioolstelsel
De cementsoorten en hun invloed op de cementsteen
De cementsoorten die in Nederland worden toegepast, leveren aanzienlijke verschillen op wat betreft de dichtheid en de permeabiliteit van beton. Zo blijkt Hoogovencement aanzienlijk minder permeabel beton op te leveren dan bij Portlandcement het geval zou zijn. Portlandvliegascement neemt een tussenpositie in. De lagere permeabiliteit van Hoogovencement vindt zijn oorzaak in het fijnere poriënstelsel dan bij Portlandcement het geval is. Dit ondanks het feit dat het poriënvolume (porositeit) bij beide cementsoorten vergelijkbaar is. Bij Hoogovencement komen echter meer fijne en minder grove poriën voor. Figuur 4 toont een poriënverdeling in Hoogovencementsteen en in Portlandcementsteen. vorming portlandcementsteen
vorming hoogovencementsteen
toeslagkorrel
toeslagkorrel
2+
2-
Al2O4
toeslagkorrel
Ca
2-
SiO3
toeslagkorrel
ring van hydratatieproducten om klinkerdeeltje
slakdeeltjes
overblijvende deel klinkerdeeltje
opvullingporiënruimte door calciumsilicaathydraten etc.
Ca(OH) kristallen (geen bindend vermogen)
Figuur 4: kenmerkende poriënverdeling van Portlandcementsteen en Hoogovencementsteen Poriën onder de 30 nm kunnen als waterondoorlatend worden beschouwd. Poriën > 30 nm, de capillaire poriën, kunnen (afval)water opnemen. Het verschil tussen Hoogovencement en Portlandcement wordt gekenmerkt door het verschil in de wijze waarop de microstructuurvorming van de cementsteen tot stand komt. Bij Portlandcement vindt in het algemeen aangroei van cementhydratatieproducten plaats om de cementdeeltjes heen. Zie figuur 5.
Rioleringstechniek
20
Figuur 5: schematische voorstelling van de vorming van Portlandcementsteen op microniveau Bij Hoogovencement vindt de reactie veel meer in de oplossing tussen de cement- en slakdeeltjes plaats. Zie figuur 6. De figuur laat zien dat bij Hoogovencement de vorming van calciumsilicaathydraten meer verwijderd van de cement- en slakdeeltjes geschiedt. Het gevolg ervan is dat de cementhydratatieproducten zich beter over de ruimte verspreiden dan bij Portlandcement. Een verder gevolg is dat er meer fijne (gel)poriën ontstaan en minder grove (capillaire) poriën. Voorts bestaat bij Portlandcement circa 25% van de hydratatieproducten uit calciumhydroxide (Ca(OH)2) dat geen bindend vermogen heeft, terwijl dat bij Hoogovencement slechts enkele procenten is. Daarvoor in de plaats ontstaat bij Hoogovencement meer cementgel (calciumsilicaathydraten en dergelijke) en het is deze cementgel die de bindende werking veroorzaakt. Meer cementgel betekent ook dat de structuur dichter wordt. Bovendien is de vrije kalk, de calciumhydroxide, het meest ontvankelijk voor agressieve stoffen in het te transporteren afvalwater. Hoe minder vrij kalk er dus aanwezig is, des te duurzamer is het beton. Bij Portlandvliegascement treedt een reactie op tussen de door de Portlandklinker gevormde calciumhydroxide en de vliegas waarbij calciumsilicaathydraten ontstaan. De vorming ervan vindt ook beter verspreid plaats dan bij Portlandcement en er ontstaat ook meer cementgel. Bij de fabricage van betonnen componenten voor rioolstelsels staat de producent voor keuzen. Die gelden zowel de cementsoort als de te hanteren watercementfactor. Om een voorbeeld te noemen: de aanwezigheid van vrije kalk in het beton is in hoge mate bepalend voor het alkalisch milieu en dat is weer van groot belang voor het conserveren van het wapeningsstaal. Daar staat tegenover dat vrije kalk het meest ontvankelijk is voor agressieve stoffen. Naarmate de watercementfactor lager is, worden de verschillen minder pregnant dan hier weergegeven.
21
1.6.4.
Het materiaal beton/componenten van het betonnen rioolstelsel
Het overgangsgebied tussen cementsteen en toeslagstoffen
Cementsteen is op micro-schaal beschouwd geen homogeen materiaal, zoals figuur 5 laat zien. Op meso-niveau lijkt dat wel het geval, maar voor het overgangsgebied tussen cementsteen en toeslagmateriaal geldt opnieuw dat van homogeniteit geen sprake is. Het overgangsgebied wordt bepaald, zoals figuur 6 aangeeft, door een overgangslaag van 5 - 10 µm, een tussenlaag van ongeveer dezelfde dikte en een contactlaag van 2 - 3 µm.
cementdeeltjes
overgangsgebied = poreuze laag
Ca(OH)2
tussenlaag
water
overgangslaag
toeslagmateriaal
contactlaag cementsteen
Figuur 6: het overgangsgebied tussen cementsteen en toeslagkorrel Het overgangsgebied blijkt in het algemeen meer “poreus” en permeabel te zijn dan de cementsteen. Het bestaan van deze “zwakke” laag is een gevolg van het zogenaamde grenslaageffect. Figuur 6 toont dat in de nabijheid van het toeslagmateriaal weinig cementdeeltjes aanwezig zijn. Geometrisch is dit niet anders mogelijk. Als gevolg van micro-ontmenging is in de nabijheid van het toeslagmateriaal wel veel water aanwezig. Het resultaat is dat de ontstane open ruimte bij de reactie van water met cement slechts ten dele wordt opgevuld en wel in hoofdzaak door calciumhydroxide, dat geen bindend vermogen heeft. Beschouwt men nu de vorming van Portlandcementsteen en van Hoogovencementsteen (figuur 5) dan blijkt het overgangsgebied bij Hoogovencement belangrijk minder dik te zijn dan bij Portlandcement het geval is. De oorzaak is te vinden in de verschillen in de ontwikkeling van de cementsteen. Bij Hoogovencement kunnen de holle ruimten grenzend aan de toeslagstoffen beter worden opgevuld. Niet alleen de wijze van de cementreactie, maar ook de fijnere maling van Hoogovencement is daarbij van belang [lit. 3, 4].
Rioleringstechniek
1.7.
22
DUURZAAMHEID (BEHOUD VAN EIGENSCHAPPEN)
Zoals al bij 1.5.4. aangeduid neemt de sterkte en ook de dichtheid van beton toe naarmate het ouder wordt, met name bij de toepassing van zogenaamde samengestelde cementen als Hoogovencement en Portlandvliegascement. Een definitieve grens aan die ontwikkelingen is niet te stellen. Bij de berekeningen van betonnen buizen (zie deel 2) wordt met die ontwikkelingen dan ook geen rekening gehouden, maar zeker is dat de veiligheid en de duurzaamheid met de tijd aanzienlijk worden vergroot. 1.7.1.
Bestandheid van beton tegen fysische invloeden
Van de reeks fysische invloeden (vorst, temperatuurverschillen, expansie, dooizouten en dergelijke) is voor betonnen buizen en putten geen enkele van belang. 1.7.2.
Bestandheid van beton tegen mechanische invloeden
In deel 2 van deze serie uitgaven over Rioleringstechniek op basis van betonnen stelsel wordt uitgebreid ingegaan op het gedrag van betonnen buizen in de grond. Wordt aan de daarin beschreven voorwaarden en berekeningen voldaan, dan blijken mechanische invloeden geen effect te hebben. Toch blijken aanzienlijke delen van rioolstelsels anno nu het slachtoffer van mechanische krachten. De oorzaak is in veruit de meeste gevallen te herleiden tot achterstallig onderhoud c.q. het niet tijdig vervangen van stelselgedeelten. Voor het overige is de oorzaak ook terug te voeren tot onzorgvuldige aanleg in die periode van de Nederlandse bouwgeschiedenis waarin kwantiteit prevaleerde boven kwaliteit [lit. 5]. Het beeld van de invloed van mechanische krachten wordt voorts vertroebeld door de aanwezigheid van relatief oude rioolstelsels, geconstrueerd met behulp van buizen met vaar- en moereind. Bij deze buizen is, in tegenstelling tot wat bij de moderne buizen en putten het geval is, sprake van starre verbindingen op basis van specie of kit. Rioolstrengen die aldus waren geconstrueerd, zijn volledig star en kunnen derhalve de bewegingen van de grond niet of nauwelijks volgen. Het gevolg ervan is niet alleen lekkende verbindingen, maar ook wortelgroei in de buizen met alle desastreuze gevolgen vandien. Een tweede aspect is de verkeersbelasting. Veel stelsels werden aangelegd in een periode waarin met ontzag werd gekeken naar een vrachtauto met een laadvermogen van bijvoorbeeld 20 ton. Bij de toen gangbare lage verkeersintensiteit vormden dergelijke “gevaarten” nauwelijks een bedreiging voor het onder het wegdek aanwezige riool. De verkeerstoename sindsdien wordt niet alleen gekenmerkt door een sterke verhoging van de verkeersintensiteit, maar ook door de veel grotere lasten die met toenemende snelheid worden getransporteerd. Laadgewichten van 35 ton in combinatie met eigen gewichten van 20 ton zijn geen uitzondering meer. Deze ontwikkeling heeft haar tol geëist bij oudere en vooral bij met weinig gronddekking aangelegde riolen [lit. 5]. Blijft het aspect van de erosie. De ervaring heeft geleerd dat water dat met een matige snelheid langs constructiebeton stroomt, dat niet aantast. Uit onderzoek is voorts komen
23
Het materiaal beton/componenten van het betonnen rioolstelsel
vast te staan dat naarmate de druksterkte van beton groter wordt, de weerstand tegen erosie navenant toeneemt (onderzoek TUD). In dit verband mag worden geduid op het belang van een glad betonoppervlak van voldoende hardheid. Immers, de vaste deeltjes (klei, zand en dergelijke) rollen, springen of glijden over het buis- of putoppervlak. In het algemeen zijn deze (kwarts) deeltjes harder dan de cementsteen. Niettemin hebben deze deeltjes geen of nauwelijks invloed op de buis- en putwand omdat de snelheid waarmee ze zich in het water voortbewegen gering is. Bij een goed hydraulisch ontwerp zijn snelheden van 20 m/s toelaatbaar zonder dat van erosie sprake is. Hoewel beton een star materiaal is, staan de flexibele verbindingen en afdichtingen onderlinge hoekverdraaiingen toe. Aldus kan een streng als redelijk flexibel worden beschouwd; in staat om grondgedrag (zetten, inklinken en dergelijke) goed te volgen. Voorwaarde is en blijft een goed hydraulisch en constructief ontwerp van rioolstelsels in combinatie met een indiscutabele uitvoeringswijze. In de delen 2, 4 en 5 wordt daarop nader ingegaan. 1.7.3.
Bestandheid van beton tegen chemische invloeden
In het algemeen mag worden gesteld dat betonnen buizen en putten goed bestand zijn tegen de normaal in het afvalwater voorkomende chemicaliën. Hetzelfde geldt voor industrieel afvalwater voor zover dat voldoet aan de eisen die in de lozingsvergunning zijn gesteld en ook voor regenwater, dat meer en meer als “water van de meest vervuilde soort” wordt gekwalificeerd. De gevoeligheid van beton voor chemicaliën beperkt zich in feite tot zuren in hoge concentraties. Normaliter komen die niet in het afvalwater voor, illegale lozingen daargelaten. Zelden of nooit bereikt afvalwater een zuurgraad met een pH < 4. Maar zelfs als de pH geringer is, wordt de betonkwaliteit niet onmiddellijk beïnvloed. In de jaren tachtig is veel ophef gemaakt over het ontstaan van biogeen zwavelzuur in rioolstelsels. Kwalitatief en kwantitatief onderzoek heeft evenwel uitgewezen dat het optreden van biogeen zwavelzuur tot de uitzonderingen behoort. Bovendien is gebleken dat de ontwikkeling van biogeen zwavelzuur in bijna alle gevallen kan worden vermeden door een adequaat ontwerp, een daarop afgestemde aanleg en periodiek onderhoud. Uitsluitend om wille van de volledigheid volgt onderstaand een korte samenvatting van de processen die leiden tot de vorming van biogeen zwavelzuur. In afvalwater komen zwavelverbindingen voor. Dat zijn anorganische verbindingen zoals sulfaten (voornamelijk in huishoudelijk afvalwater) en sulfieten (voornamelijk in industrieel afvalwater). Voorts komen organische zwavelverbindingen voor zoals eiwitten, aminozuren en dergelijke. Men denke hierbij ook aan de effecten van lozingen door de voedingsmiddelenindustrie.
Rioleringstechniek
24
Sulfaatreducerende bacteria (onder andere desulfovibrio desulfuricans) reduceren in het anaërobe milieu van de slijmlaag tegen de wand van de buis de zwavelverbindingen tot sulfiden en mercaptanen. Hierdoor kan H2S (zwavelwaterstof) ontstaan. Zolang er voldoende zuurstof in het afvalwater aanwezig is, zal de vrijkomende zwavelwaterstof oxideren. Is alle zuurstof opgebruikt, dan komt er zwavelwaterstof in gasvorm vrij die in de kruin van de buis zwavelzuur kan vormen. Micro-organismen (thio bacillus conretivorus) zetten de zwavelwaterstof om in H2SO4. Van deze micro-organismen blijken diverse stammen te bestaan, die zelfs bij afnemende pH-waarden nog kunnen leven. Eén en ander verklaart, waarom er alleen dan kans op de vorming van zwavelzuur is als het afvalwater langdurig stilstaat of slechts zeer langzaam stroomt. Het euvel van de lange verblijfstijden. Zie figuur 7. Ook daar waar door richtingveranderingen turbulenties in het water ontstaan kan zwavelwaterstof ontsnappen, zelfs als het afvalwater nog voldoende zuurstof bevat. Vandaar dat er bij overstorten in putten sprake is van een risico. Als er sprake is van een goed ontwerp en een adequate uitvoering, is er geen sprake van de vorming van zwavelzuur. Bij bestaande stelsels behoort de ontwikkeling van zwavelzuur tot de uitzonderingsgevallen [lit. 5, 6]. In dergelijke uitzonderingsgevallen reageert zwavelzuur met de alkalische bestanddelen van het beton. De reacties die op het fenomeen betrekking hebben zijn: S + 3/2 O2 + H2O → H2SO4
6 80 ppm H2S
temperatuur i.M. 18°C
50 ppm H2S
Ca(OH)2 + H2SO4 → CaSO4 + 2H2O
30 ppm H2S
5
8 ppm H2S 30 ppm H2S 70 ppm H2S
4
Figuur 7: vorming van zwavelzuur (%H2SO4) als functie van H2S-gehalten, temperatuur en tijd
H2SO4-concentratie in condenswater
3 temperatuur i.M. 10°C 2
1
0 0 weken
3
6
9
12
25
Het materiaal beton/componenten van het betonnen rioolstelsel
HOOFDSTUK 2: COMPONENTEN VAN HET BETONNEN RIOOLSTELSEL 2.1.
INLEIDING
Alle onderdelen van een rioolstelsel – en dat zijn niet uitsluitend de buizen en de putten – moeten op elkaar zijn afgestemd om te voldoen aan de fundamentele eisen. Die eisen worden in het algemeen ingegeven door de veronderstelde technische levensduur. Doorgaans wordt uitgegaan van een technische levensduur van 60 jaar, hoewel dit een arbitrair gegeven is. Vaak is de technische levensduur aanmerkelijk langer. De technische levensduur overschrijdt de economische levensduur (de periode van afschrijving) aanzienlijk: voor de economische levensduur wordt vaak met een periode van 40 jaar gerekend, hoewel er ook rioolbeheerders zijn die van kortere afschrijvingsperioden uitgaan. Voorts is er nog een derde factor: de maatschappelijke levensduur; hoe lang kan (mag) een stelsel nog functioneren voor het vervangen moet worden? Die vervanging geschiedt dan niet op economische of materiaaltechnische gronden, maar wordt ingegeven door veranderingen in de samenleving, door milieu-eisen dan wel door uitgangspunten van verkeerstechnische aard. Men denke in dit verband bijvoorbeeld aan noodzakelijke vergrotingen van de capaciteit als gevolg van stadsvernieuwing, als gevolg van een gewenste grotere bergende functie van het riool (reductie overstortingsfrequentie), verandering van de diepteligging of aanpassing van het wegdek. Zie voor deze aspecten ook de delen 2 en 3. 2.2.
FUNDAMENTELE EISEN
Hoe nu ook, gedurende de vele decennia dat een rioolstelsel ongehinderd moet kunnen functioneren en veilig transport van afvalwater door onze bodem moet kunnen garanderen, dient het stelsel – en daarmee alle componenten – te blijven voldoen aan fundamentele eisen ten aanzien van waterdichtheid, duurzaamheid en sterkte. Een goed ontwerp van het stelsel blijft een conditio sine qua non. 2.2.1.
Waterdichtheid
Er mag geen afvalwater in onze bodem terechtkomen zo min als grondwater in het stelsel mag geraken. Zou dat wel het geval zijn dan leidt dat in het eerste geval tot onaanvaardbare bodemverontreiniging en in het tweede geval tot een (plaatselijke) verlaging van de grondwaterstand. Zie deel 3. De waterdichtheid geldt niet alleen de buis- en putlichamen maar vanzelfsprekend ook de verbindingen. Daarbij speelt zowel de verbindingsmethode als het afdichtende materiaal een rol. Immers, de gekozen vorm van mof en spie in samenhang met het afdichtingsmateriaal moet een flexibele verbinding en blijvende afdichting waarborgen zodat buisleidingen in
Rioleringstechniek
26
staat zijn het grondgedrag te volgen. Nederland wordt gekenmerkt door in het algemeen slappe bodems – wij leven in een kunstmatig land – die vaak een onvoorspelbaar gedrag vertonen als gevolg van zettingen, inklinken en de invloed van grondwaterstromen. 2.2.2.
Duurzaamheid
De kwaliteit van de toegepaste materialen – en daarbij gaat het in het bijzonder om beton – moet zodanig zijn dat afvalwater tot een pH-waarde van 4 gedurende de levensduur van de leiding veilig kan worden getransporteerd. Zie NPR 3218, blz 20. 2.2.3.
Sterkte
Alle componenten moeten voorts voldoende sterk zijn om uitwendige en inwendige krachten op te nemen. Men denke in dit verband aan gronddruk, verkeersbelasting, vloeistofdruk et cetera. 2.3.
KWALITEITSZORG
Het denkbeeld dat kwaliteitszorg een door externe disciplines opgelegde aangelegenheid zou zijn, berust op een misverstand. Vanaf het begin van de industriële productie van betonnen buizen en putten – wij schrijven dan het jaar 1905 – hebben de makers ervan gestreefd naar optimalisatie van hun producten. De komst van normen werd door hen evenzeer verwelkomd als door de afnemers: beide partijen wisten daardoor aan welke eisen buizen en putten dienden te voldoen. Onafhankelijke deskundigen waren op grond van die normen in staat de producten op de merites te beoordelen. Elke norm heeft zichzelf op zeker ogenblik overleefd met als gevolg dat hij plaats maakte voor een nieuwe waarin de eisen werden verzwaard en de voorwaarden werden aangescherpt. Maar dat alles is slechts één kant van de medaille. De voortschrijdende technologie (zie bijvoorbeeld ook wat in hoofdstuk 1 over de keuze van cementen, die ten aanzien van wcf’s en andere essentialia werd geschreven), juist ook in productietechnische zin, heeft de producenten gedwongen tot het ontwikkelen van eigen controlesystemen die, mits juist gehanteerd, als het ware langs wegen van logica leidden tot evenzeer voortschrijdende productoptimalisatie. Productiemechanisatie, bestuurd door analoge en digitale technieken, heeft de goede werking van die controlesystemen positief beïnvloed. De tijd is dan ook niet ver meer dat een branche-eigen keurmerk zal ontstaan, waarbinnen de normen met opmerkelijke vrije ruimte functioneren.
27
Het materiaal beton/componenten van het betonnen rioolstelsel
2.4.
DE FABRICAGE VAN BUIZEN EN PUTTEN
2.4.1.
Doseren en mengen
Gemechaniseerde doseer- en menginstallaties voor grondstoffen hebben veel bijgedragen aan optimalisering van de kwaliteit van de te produceren betonspecies. Vooral het element van de constante is daarbij van wezenlijk belang: de receptuur van vandaag dient immers gelijk te zijn aan die van morgen of (veel) later. 2.4.2.
Productiesystemen bij de fabricage van buizen
In hoofdlijnen is er bij de fabricage van zowel ongewapende als gewapende buizen sprake van twee productiesystemen die er beide op zijn gericht de betonmassa optimaal te verdichten. Bij het ene systeem is er sprake van min of meer gelijktijdig trillen en persen, terwijl bij het andere systeem sprake is van walsen en trillen. 2.4.2.1.
De methode van trillen en persen
Bij deze productiemethode is sprake van zowel een binnenkern als een buitenmal. Aan deze combinatie van mallen wordt een metalen zool toegevoerd. Deze speciaal gevormde zool met uiterst nauwkeurige maattoleranties bepaalt de vorm en de maatvorming van de toekomstige mof. De buitenmal en de binnenkern van de productiemachine sluiten met grote precisie op de zool aan. Bij elke te produceren buis wordt steeds opnieuw een van tevoren schoongemaakte en van een oliefilm voorziene zool aangevoerd. Als de ruimten tussen kern en de mal wordt gevuld met betonspecie, afkomstig van de doseer- en menginstallatie en bovenlangs aangevoerd met behulp van door de elektronica gestuurde “kubels” of met behulp van transportbanden, wordt de dan nog aardvochtige specie verdicht door vibratoren die centraal in de binnenkern zijn gemonteerd. Het toerental van deze vibratoren varieert van 3.000 tot 6.000 omw/min. Door de onbalans die elke vibrator kenmerkt, wordt de trilling in de binnenkern opgewekt. Zie figuur 8. De binnenkern beweegt zich langzaam omhoog, gelijke tred houdend met het vulproces. Waar de vibratoren aan de bovenzijde van de binnenkern zijn aangebracht, passeert het betreffende kerngedeelte achtereenvolgens de mof, het buislichaam en de spie van de te vormen buis. Dat betekent dat alle specie optimaal wordt verdicht en wel onmiddellijk na het storten. Er zijn evenwel ook productiemachines met stilstaande binnenkern. Is de ruimte tussen binnenkern en buitenmal geheel gevuld dan wordt onder grote druk de spie-pers-ring in het beton geperst en vindt nog een verdere verdichting plaats.
Rioleringstechniek
28
Figuur 8: schematische voorstelling van de productie van buizen volgens de methode van trillen en persen
29
Het materiaal beton/componenten van het betonnen rioolstelsel
De verdichting van de aardvochtige specie is zo intensief geweest dat de nu gevormde buis (men spreekt over het stadium van groene beton) ontschaald kan worden en staande op “zijn” zool vervoerd kan worden naar de verhardingsruimte. Daar blijven de buizen tot 40% van de eindsterkte is bereikt. De verhardingstijd varieert, afhankelijk van de toegepaste cementsoort en cementklasse, van 16 tot 48 uur. 2.4.2.2.
De methode van trillen en walsen
Opnieuw is er sprake van zolen en van een verticaal geplaatste buitenmal. In tegenstelling tot hogergenoemde fabricagemethode heeft deze buitenmal een langsdeling waardoor het mogelijk is de mal te openen. De binnenmal heeft echter plaats gemaakt voor een verticaal opgestelde aandrijfas waarop een verdichtingskop is gemonteerd. Deze verdichtingskop bestaat, zoals figuur 9 toont, uit twee delen. Een cilindrische ring met dezelfde diameter als die van de te produceren buis en daarboven een rond plateau waarop, afhankelijk van de diameter, drie tot vijf verdichtingsrollen zijn gemonteerd. Elke verdichtingsrol is zo gepositioneerd dat hij iets buiten de cilindrische ring steekt. Op de verdichtingsrollen zijn vleugels gemonteerd. De verdichtingsrollen en vleugels draaien logischerwijs in een richting tegengesteld aan die van de verdichtingskop. Als nu betonspecie op de verdichtingskop valt, projecteren de vleugels deze tegen de binnenwand van de buitenmal. Heeft de specie de wanddikte van de buis gevormd, dan beweegt het geheel langzaam naar boven. De verdichtingsrollen doen hun taak: zij verdichten de massa. Aldus wordt een hol cilindrisch lichaam gevormd: de betonbuis. Bij het begin van de productie bevindt de verdichtingskop zich onder in de mal, ter plaatse van de zool. Tijdens het vormen van de mof op basis van wat hiervoor werd beschreven, wordt de zool intensief getrild en om zijn verticale as gedraaid om een optimale verdichting van de specie in de mof te bewerkstelligen. Na de fabricage van de buis wordt de buitenmal met de zich daarin bevindende buis van de machine gelicht en naar een ontkistingslocatie gebracht, alwaar de buitenmal in langsrichting wordt geopend en verticaal (overhead) van de “groene” buis wordt gehesen. Bij de productie van lossende spieprofielen kan de spie-ring deel uitmaken van zowel de buitenmal als van de machine. 2.4.2.3.
Eerste verharding en controle
Beide methoden maken het mogelijk naar keuze ongewapende of gewapende buizen te produceren. De wapeningsnetten, waarover later meer, worden in de machine en op de zool geplaatst en zo in het beton “ingestort”. De verdichting is zo intensief dat van uitzakken geen sprake is en het “groene” beton het wapeningsnet volledig blijft omhullen.
Rioleringstechniek
30
Figuur 9: schematische voorstelling van de productie van buizen volgens de methode van trillen en walsen. Deze geheel geautomatiseerde en procesgestuurde machines kunnen zowel buizen met grote diameter (één per procesgang) als buizen met kleine diameter (drie per procesgang) gelijktijdig produceren. Na de verharding van de buizen in de verhardingsruimte worden ze met behulp van bovenloopkranen of robots naar de controlestraat gebracht. Daar worden ze handmatig of door opnieuw robots gecontroleerd op maatvoering (mof- en spievorm en lengte) en waterdichtheid. Bij volledig gemechaniseerde productie worden de controleresultaten per buis in een computer vastgelegd.
31
2.4.3.
Het materiaal beton/componenten van het betonnen rioolstelsel
Productiesystemen bij de fabricage van putten
In Nederland zijn de meeste putten maatwerk, in tegenstelling tot het buitenland waar men putten goeddeels heeft gestandaardiseerd. Men produceert daar volgens een min of meer vast stramien bodemstukken, tussenstukken en opzetstukken. De tegenstelling berust op verschillen van inzicht. In de landen om ons heen laat men de buizen aansluiten op de bodem van de put terwijl hier te lande de hoogte van de buisaansluiting bepaald wordt door het verhang van de buisleiding. Voorts zijn de in Nederland industrieel vervaardigde putten samengesteld uit doorgaans grote delen die op locatie een snelle montage met een minimum aan verbindingen waarborgen. Door grote bouwdelen te fabriceren onder beheersbare omstandigheden (één van de wezenlijke voordelen van de industriële productie) voorkomt men het ter plaatse storten van putten onder vaak minder beheersbare omstandigheden. Putten fabriceren is dus een kwestie van maatwerk. Om maatwerk te kunnen leveren, zijn veel mallen nodig en ook veel daarin aan te brengen stalen, kunststof of houten voorzieningen voor bijvoorbeeld sparingen in de putwanden ten behoeve van de buisaansluitingen. Uitgangspunt hierbij is dat de verbinding tussen buis en put door middel van een rubberprofiel geschiedt. De aansluiting is dientengevolge waterdicht en blijft dat, ook bij eventuele verzakking of verplaatsing van de streng. In de putten worden ook sparingen gemaakt voor het aansluiten van drainageleidingen en drukleidingen. Ook kunnen andere voorzieningen in een put worden aangebracht, zoals afsluiters, terugslagkleppen, pompen en dergelijke. Er zijn ronde, vierkante, rechthoekige, trapeziumvormige putten en putten met andere meetkundige figuren als basis. Voor de kleine putten (afmetingen Ø 800, Ø 1.000, 800 x 800, 1.000 x 1.000 mm) is de productiemethode vergelijkbaar met die van buizen: trillen en persen. Voor de grotere putten past men methoden toe die bij de industriële productie van betonelementen gebruikelijk zijn. De kleinere putten zijn ongewapend of slechts voorzien van een transportwapening, de grotere zijn alle voorzien van een constructieve wapening. Op de sterkte-eigenschappen van ongewapende en gewapende putten wordt in deel 2 ingegaan. 2.5.
BETONNEN BUIZEN
Voor alle betonnen buizen gelden eisen. Deze staan vermeld in de norm NEN 7126. Deze norm vervangt NEN 7025 en NEN 3261.
Rioleringstechniek
2.5.1
32
Afmetingen
De afmetingen van betonnen buizen bij de verschillende buisdiameters zijn vermeld in tabel 1. Maximaal toelaatbare maatafwijkingen zijn vermeld in artikel 4.2.4. van NEN 7126. Tabel 1: Afmetingen van betonnen buizen volgens NEN 7126 (maten in mm) nominale binnenmiddellijn d inw
nominale wanddikte
250 300 400 500 600 700 800 900 1.000 1.250 1.500
50 55 55 65 80 90 100 110 120 140 170
d 1)
2)
minimale mofdiepte rolverbinding
glijverbinding
minimale spiedikte
85 90 90 95 110 110 110 120 120 130 145
85 90 90 95 95 95 95 105 105 110 110
30 30 35 40 50 55 60 70 70 70 70
minimale mofdikte
hoekverdraaiing (º)
45 45 50 60 70 70 75 75 80 80 80
3 3 3 1,5 1,5 1,5 1,5 1 1 1 1
1)
Bij vlakke voetbuizen mogen ter plaatse van de voet en de kruin grotere wanddikten worden aangehouden.
2)
Wanddikten tot 10% boven de nominale wanddikten zijn toegestaan.
Eén van de eisen uit de tabel heeft betrekking op de minimale mofdiepten. Deze minimale mofdiepten zijn van belang bij het ontstaan van hoekverdraaiingen tussen buizen onderling, bijvoorbeeld als gevolg van grondgedrag. Zettingen, inklinken en dergelijke kunnen ertoe leiden dat de buizenstreng gaat afwijken van de ontwerpsituatie. Er ontstaan dan flauwe bochten en het gevolg is dat het betreffende leidinggedeelte langer wordt. De buizen “lopen uit elkaar”. Door de minimale mofdiepte wordt bereikt dat de buisverbindingen desondanks waterdicht blijven. De buislengte is in het algemeen 2.000 of 2.400 mm, afwijkende lengten komen voor. 2.5.2.
Verbindingen (afdichtingen)
De verbinding tussen betonnen buizen onderling berust op de toepassing van het mof- en spie-principe in combinatie met een rubberprofiel. Verbindingen door middel van bitumenkit of cementspecie worden in Nederland niet meer toegepast.
33
Het materiaal beton/componenten van het betonnen rioolstelsel
Men onderscheidt: - de rolverbinding, gebaseerd op een recht of een geprofileerd spie-eind; - de glijverbinding, gebaseerd op een geprofileerd spie-eind. 2.5.2.1.
Rolverbinding
De zogenaamde rolverbinding wordt het meest toegepast. De rubberring is rond of druppelvormig en gemaakt van massief rubber, doorgaans SBR-rubber. De rubberring moet voldoen aan kwaliteitseisen vermeld in NEN 7103. De verbinding komt als volgt tot stand: de rubberring wordt (als hij druppelvormig is met het lipje naar het spie-eind gekeerd) met een gelijkmatig verdeelde spanning rond het uiteinde van de spie gelegd. Zie figuur 10. Als de spie in de mof wordt getrokken, rolt de ring op zijn plaats.
Figuur 10: het principe van de rolverbinding bij een recht en bij een geprofileerd spieeind 2.5.2.2.
Glijverbinding
Het rubberglijprofiel moet aan dezelfde kwaliteitseisen voldoen als de ronde of druppelvormige rubberring. Het rubberglijprofiel wordt met een gelijkmatig verdeelde spanning rond de spie gelegd, zodanig dat het tegen de daartoe bestemde nok rust. Zie figuur 11. De ligging van het profiel is altijd dusdanig dat de codering die erop is aangebracht leesbaar is. Voor het totstandkomen van de verbinding wordt bij sommige profielen de mof van een glijmiddel voorzien. Dan kan de spie glijdend in de mof worden getrokken.
Rioleringstechniek
34
Figuur 11: het principe van de glijverbinding Er zijn ook varianten op het beschreven rubberglijprofiel en er is een spievorm waarbij zowel de rolverbinding als de glijverbinding kan worden toegepast. 2.5.3.
Inlaten
Ten behoeve van huisaanluitleidingen en straatkolkaansluitleidingen worden er in de betonnen buizen inlaatopeningen (één per buis) gemaakt. De aansluitleidingen zijn doorgaans van kunststof en de daarop gebaseerde inlaatconstructies moeten derhalve voldoen aan de eisen die in NEN 7060 worden gesteld. Voor alle inlaataansluitingen geldt dat deze grond- en waterdicht moeten zijn. Op de kunststof aansluiting moet een statische belasting van 40 kN mogelijk zijn. De grootste belastingen op de buis en de kunststof standpijp zullen ontstaan in de aanlegfase. Naar de krachten die in deze fase op buis en standpijp worden uitgeoefend alsmede naar de krachten die voor grond- en verkeersbelasting worden uitgeoefend, is uitgebreid onderzoek gedaan. De meest gebruikelijke inlaatopeningen zijn die voor kunststof buizen van Ø 125 en Ø 160 mm. Voor het waterdicht aansluiten van de standpijp op de rioolbuis wordt gebruik gemaakt van voorzieningen die in de sparing in de kruin van de betreffende rioolbuis zijn gemaakt. Zo kan men reeds in de mal van de buis een kunststof mof inbrengen, die na verharding als het ware in de buis is geïntegreerd.
35
Het materiaal beton/componenten van het betonnen rioolstelsel
Figuur 12: principetekening van de geïntegreerde kunststof mof Ook kan men in de verharde buis een sparing boren en er vervolgens een kunststof mof inpersen.
Figuur 13: principetekening van de in te persen kunststof mof Tenslotte kan men in een dergelijke geboorde sparing een rubbermanchet monteren.
Figuur 14: principetekening van de betonsparing met rubbermanchet 2.5.4.
De duurzaamheid
De betonkwaliteit van buizen en putten is hoog (om de gedachten te bepalen: B 45 en hoger) en deze wordt verkregen door de juiste grondstoffenkeuze, een uitgekiende
Rioleringstechniek
36
specie-receptuur, een goede menging, een lage watercementfactor en een zeer goede verdichting. Dan wordt ook ruimschoots voldaan aan de geldende duurzaamheidseisen, zoals die onder meer zijn vastgelegd in de vigerende norm. Beton is dan ook zonder meer geschikt voor de inzameling en het transport van afvalwater en regenwater. Alleen in bijzondere gevallen zullen extra maatregelen moeten worden genomen. Zie ook 2.5.6.8., 2.6.9., hoofdstuk 1 en NPR 3218. 2.5.5.
Ongewapende betonnen buizen
In de rioleringstechniek wordt de ongewapende betonnen buis het meest toegepast. De sterkte-eisen die aan buizen worden gesteld, zijn vermeld in art. 6 van NEN 7126. De buizen worden op hun sterkte gecontroleerd door middel van de zogenaamde kruinbelastingsproef. De minimale breukbelasting (zie ook deel 2) is vermeld in tabel 2. Tabel 2: Breukbelasting Fu van buizen van ongewapend beton volgens NEN 7126 d inw mm
Fu kN/m
250 300 400 500 600 700 800 900 1.000 1.250 1.500
49 49 49 53 64 68 73 78 82 88 106
De buizen dienen aan deze eisen te voldoen na 28 dagen verharding. De kruinbelastingsproef (zie figuur 16) geschiedt in het laboratorium van de fabrikant onder toezicht van een extern keurende instantie. 2.5.6.
Gewapende betonnen buizen
In de regel kunnen betonnen rioleringsbuizen ongewapend worden toegepast. Uit berekeningen naar aanleiding van bijzondere eisen en/of omstandigheden kan volgen dat gewapende buizen moeten worden gebruikt. Zie hiertoe deel 2: Betonnen buizen in de grond. De sterkte van een gewapende buis kan worden aangegeven in kN/m (sterkteklasse).
37
Het materiaal beton/componenten van het betonnen rioolstelsel
De in NEN 7126 opgenomen standaardklasse 135 betekent dat de gewapende buis onder een proefopstelling een lijnlast moet kunnen dragen van 135 x de diameter in m. Dit geldt niet voor buizen van 250 en 300 mm inwendige diameter. Uitgaande van een buis van bijvoorbeeld 1.250 mm inwendige diameter moet een lijnlast van 135 x 1,25 = 169 kN/m kunnen worden weerstaan. Tabel 3: Standaardklasse 135 voor buizen van gewapend en staalvezelbeton volgens NEN 7126 d inw mm
F eerste scheur kN/m1
Fu kN/m1
250 300 400 500 600 700 800 900 1.000 1.250 1.500
33 33 36 45 54 63 72 81 90 113 135
49 49 54 68 81 95 108 122 135 169 203
Fu = Fbreuk Er zijn twee vormen van wapening, de traditionele met behulp van kooivormige constructies van wapeningsstaal en de methode van wapening door middel van staalvezels. 2.5.6.1.
Wapening door middel van kooivormige constructies
De betonstalen wapeningskooien worden op speciaal daartoe ontwikkelde machines vervaardigd. Daarbij wordt de dwarswapening spiraalvormig om de langswapening gewikkeld. Op elk ontmoetingspunt worden dwars- en langswapening elektrisch gelast. Tijdens het wikkelen kan men de cirkelomtrek wijzigen, zodat de wapening de vorm van de mof kan volgen. De hoeveelheid wapening wordt bepaald aan de hand van een sterkteberekening. Grondslag voor deze berekening zijn de omstandigheden in de grond en de grond- en verkeersbelasting. Men gebruikt hiervoor de uitgangspunten zoals die zijn vastgelegd in het CURrapport 122. Voor de berekeningsmethode wordt verwezen naar deel 5: De constructieve berekening van betonnen buizen en putten. Op de wapeningstekening die uit de berekening voortvloeit, worden de plaats van de wapening, de hoeveelheid wapening, de dekking op de wapening en de toleranties daarop vastgelegd. Het constructieve betonstaal dient tenminste FeB 400 te zijn. In Nederland wordt gecertificeerd betonstaal toegepast.
Rioleringstechniek
38
De wapening is over het algemeen cirkelvormig. Voor kleine buizen bestaat zij doorgaans uit een enkel net; bij grotere buizen (vanaf 1.000 mm inwendige diameter) kan een dubbel net toegepast worden.
Figuur 15: kooivormige wapeningsconstructie Ook worden bij grote buisdiameters ellipsvormige wapeningsnetten toegepast. In dergelijke gevallen moeten de betreffende buizen aan de bovenzijde van een merklijn zijn voorzien. 2.5.6.2.
Wapening door middel van staalvezels
In 1980 werd de betonnen buis met staalvezelwapening geïntroduceerd. Daarbij wordt een hoeveelheid staalvezels aan de betonspecie toegevoegd en zodanig gemengd dat van een gelijkmatig samengestelde massa sprake is. De eigenschappen van de staalvezels zelf, de betonkwaliteit en de gebruikte verdichtingsenergie bepalen de uiteindelijke eigenschappen van de staalvezelbetonbuizen. Staalvezels verhogen de trekeigenschappen van het beton. 2.5.6.3.
Beproevingen van gewapende buizen met kooivormige betonstaalconstructies als wapening
Met betonstaal gewapende buizen hoeven niet te worden beproefd onder de kruindrukbeproevingspers. Controle op deze buizen geschiedt door een sterkteberekening waarin de karakteristieke materiaaleigenschappen verwerkt zijn. De karakteristieke eigenschappen van het beton worden vastgesteld aan de hand van proefstukken. Het beton moet bijvoorbeeld voldoen aan een betonkwaliteit van B 45. Met behulp van een detector vindt controle op de hoeveelheid wapening en de plaats van de wapening plaats. Deze methode sluit aan op systemen van kwaliteitszorg en kwaliteitsbeheersing. Bovendien tracht men waar mogelijk destructieve proeven te vermijden in verband met milieu-effecten. 2.5.6.4.
Beproevingen van gewapende buizen met staalvezels als wapening
De sterkte van de staalvezelbetonbuizen kan met behulp van kruinbelastingsproeven worden gecontroleerd.
39
Het materiaal beton/componenten van het betonnen rioolstelsel
Omdat staalvezelbeton een taai gedrag bij breuk vertoont, is de volgende eis in NEN 7126 opgenomen. De verhouding tussen de breukbelasting (Fbreuk) en de belasting bij het optreden van de eerste scheur (Feerste scheur) moet tenminste 1,25 zijn. In andere belastingsklassen dan de genoemde klasse 135 kan de producent voorzien door bijbehorende doseringen van hoeveelheden staalvezel per m3 beton. Ook in die gevallen geschiedt de controle weer door kruinbelastingsproeven.
F
A
a
F
a
drukbalk
20
hout rubber
20
dinw
e
rubber
L
p
150°
A
Figuur 16: schematische voorstelling kruinbelastingsproef 2.5.6.5.
Gewapend of ongewapend?
Het verdient aanbeveling om met behulp van computerberekeningen te bepalen of ongewapende dan wel gewapende buizen moeten worden toegepast. Op basis van CURrapport 122 zijn goede computerprogramma’s beschikbaar. De uitgangspunten voor deze berekeningen dienen dan door de opdrachtgever vermeld te worden of in overleg met de producent te worden vastgesteld. Uit deze computerberekeningen volgt dan of men ongewapende dan wel gewapende buizen moet toepassen. In het geval van gewapende buizen kan men vervolgens kiezen uit de
Rioleringstechniek
40
standaard gewapende buis volgens klasse 135 of, indien uit de berekening blijkt, uit zwaarder gewapende buizen. Op het vraagstuk van al dan niet wapenen gaat deel 2 (Betonnen buizen in de grond) uitgebreid in. 2.5.6.6.
Vlakke-voetbuizen
De oude vlakke-voetbuizen met een lengte van 1 meter en voorzien van vaar- en moereind volgens N 70 worden alleen nog voor vervangingsdoeleinden vervaardigd door enkele fabrikanten. Vlakke-voetbuizen met een mof/spie-verbinding worden op moderne leest geschoeid en de toepassing ervan kan in bepaalde bodems aanbeveling verdienen omdat men verzekerd is van een vaste opleghoek. In NEN 7126 zijn de wanddikten ter plaatse van de voet en kruin vrijgelaten. Ook de voetbreedte is niet vastgelegd. Wel zijn eisen gesteld ten aanzien van de betonkwaliteit, uitmondend in een ringbuigtreksterkte van ten minste 6 N/mm2. De fabrikant verstrekt de gegevens met betrekking tot de minimale breukbelasting. Met de kruinbelastingsproef kan deze worden gecontroleerd. Ook kan men de sterkte van deze buizen bepalen aan de hand van een sterkteberekening. Door het invoeren van wand-, voet- en kruindiktes in een computerprogramma kan voor elk belastingsgeval de in de buis optredende buigtrekspanning worden bepaald. Een grotere draagkracht wordt bereikt door vlakke-voetbuizen traditioneel te wapenen of als staalvezelbuizen uit te voeren. 2.5.6.7.
Pasbuizen
Pasbuizen zijn speciaal gefabriceerde korte buizen voor aansluiting op putten. In het ontwerp is de plaats van een put nauwkeurig vastgelegd. Met behulp van een pasbuis kan de leidinglengte hierop worden afgestemd. Er zijn pasbuizen met mof en spie zowel als pasbuizen met twee spie-einden. Bij gebruik van daartoe speciaal ontworpen putten kan men ook van ter plaatse ingekorte buizen gebruik maken. Dit biedt de mogelijkheid dat putten exact op de gewenste plaats komen. 2.5.6.8.
Buizen met lining
In die incidentele gevallen waarin de vorming van H2S en dientengevolge H2SO4 niet kan worden vermeden (zie vooral 1.7.3.) kunnen buizen van een inwendige beschermlaag van kunststof (lining) worden voorzien.
41
Het materiaal beton/componenten van het betonnen rioolstelsel
2.6.
PUTTEN
Vanaf 1960 is men begonnen met de productie van betonnen putten. De toepassing ervan heeft sindsdien een grote vlucht genomen. Een alleszins verklaarbare ontwikkeling, want de geprefabriceerde put stelt de aannemer in staat snel en efficiënt te werken en tegelijkertijd hoge kwaliteit te leveren. 2.6.1.
Afmetingen
De inwendige maten van de betonputten zijn in zekere zin afgeleid van de voor 1960 gangbare metselwerkputten. Putten moeten voor het overige dusdanige minimale afmetingen hebben dat ze voor persoonlijke inspectie toegankelijk zijn. Ook moet reinigings- en inspectie-apparatuur gemakkelijk in een put kunnen worden ingebracht. De afmetingen van de putten worden bepaald door de diameter van de aan te sluiten buisleidingen. Bij niet-haakse aansluitingen zijn kleine putten logischerwijs groter gedimensioneerd terwijl men bij grote putten gebruik gemaakt van schuin geplaatste putwanden om aldus weer haakse aansluitingen te realiseren. Behalve putten op basis van vierhoeken worden ook ronde putten toegepast. Zij vragen vaak grotere wanddikten en idem afmetingen. Zie verder tabel 4. Tabel 4: putafmetingen putafmeting in mm
Ø Ø Ø Ø
800 x 800 1.000 x 1.000 1.250 x 1.250 1.500 x 1.500 2.000 x 2.000 1.000 x 1.250 1.000 x 1.500 1.000 x 2.000 800 1.000 1.250 1.500
2.6.2.
gebruikelijke wanddikte in mm
grootste, haaks aan te sluiten buisdiameter
100 100 150 150 200 150 150 200 100 120 140 180
Ø 500 Ø 700 Ø 900 Ø 1.000 Ø 1.500 Ø 700 - Ø 900 Ø 700 - Ø 1.000 Ø 700 - Ø 1.500 Ø 400 Ø 500 Ø 700 Ø 800
Putopbouw
Hoewel elke put voor het gebruiksdoel wordt ontworpen en navenant geproduceerd, is de opbouw ervan vaak terug te voeren tot hetgeen in figuur 17 is weergegeven.
Rioleringstechniek
Figuur 17: schematische voorstelling van een putopbouw
42
43
Het materiaal beton/componenten van het betonnen rioolstelsel
De hoogten van kegelstuk, afdekplaat en putrand zijn gebaseerd op vaste maten. De hoogten van onderbak en tussenstuk kunnen sterk variëren, ook per producent. Het blijft immers maatwerk. In algemene zin kan men het volgende stellen: - hoogte onderbak bij putten 1.000 x 1.000 mm: maximaal 2.000 mm; - hoogte onderbak bij putten 2.000 x 1.000 mm: maximaal 2.400 mm. Onderbakken van ronde putten van 800 en 1.000 mm inwendige diameter zijn doorgaans 1.000 mm hoog, bij die met een inwendige diameter van 1.250 mm doorgaans 1.300 mm. 2.6.3.
Kegelstukken
Kegelstukken worden altijd zodanig gedimensioneerd dat ze ongewapend kunnen worden uitgevoerd. 2.6.4.
Afdekplaten
Afdekplaten dienen altijd van een constructieve wapening te zijn voorzien. De standaard afdekplaat moet zijn berekend op een puntbelasting van 120 kN, verdeeld over een oppervlak van 200 x 200 mm. 2.6.5.
Aansluitingen
De aansluiting tussen buis en put kan op drie manieren plaatsvinden: a) een sparing in de wand van de put, zodanig dat de buis met rubberprofiel waterdicht doch niettemin flexibel kan worden aangesloten; b) een in of buiten de putwand gevormd mof- en/of spie-eind; c) een sparing in de wand van de put die zo groot is dat de aan te sluiten buis er ruimschoots inpast, waarbij de buis op het werk wordt aangestort of aangemetseld. Methoden a) en b) genieten de voorkeur, methode c) wordt hoofdzakelijk toegepast als een bestaande leiding op een put moet worden aangesloten. Behalve buisaansluitingen voor betonnen en kunststof buizen kunnen allerlei voorzieningen in de put worden gemonteerd zoals spindelschuiven, terugslagkleppen, afsluiters, pompen en dergelijke. Putten worden voorzien van op de gewichten en gewichtsverdeling aangepaste hijsvoorzieningen. Klimijzers worden niet meer in putten aangebracht omdat die op de lange duur minder betrouwbaar kunnen worden als gevolg van corrosie. Men maakt gebruik van lichtgewicht ladders.
Rioleringstechniek
44
doorvoer Ø 300 mm
schuif Ø 300 mm klep Ø 300 mm
Figuur 18: voorbeeld van een put met voorzieningen 2.6.6.
Stroomprofielen
In putten van gescheiden stelsels zo goed als in putten in de vuilwaterafvoer van gemengde stelsels worden stroomprofielen aangebracht. Deze worden bij voorkeur tijdens de productie van de putten gerealiseerd. Het stroomprofiel in een put is vergelijkbaar met dan van de aansluitende buis. Bij overgang van diameter wordt het stroomprofiel navenant geprofileerd (verloop). Boven de helft van de aansluitende buis wordt een banket gemaakt met een helling van minimaal 15. Bij hoek- en kruisingsputten dient het stroomprofiel zodanig te worden gevormd dat opstuwing door de invoegende waterstroom wordt vermeden. Stroomprofielen zijn strak en glad.
45
2.6.7.
Het materiaal beton/componenten van het betonnen rioolstelsel
Putbuizen
Een putbuis is in feite een gewone ronde buis, voorzien van mof en spie, waarin aan de bovenzijde een vierkante (put)opening is gemaakt en een opzetstuk is aangestort. Op dit vierkant worden in het werk tussenstukken en/of een kegelstuk en een afdekplaat geplaatst. Putbuizen worden veelal in (recht)doorgaande leidingen toegepast. Putbuizen komen alleen voor bij leidingen met een diameter die voldoende groot is om de eerder beschreven opbouw mogelijk te maken. Dus moet er sprake zijn van een inwendige diameter van ten minste 800 mm. De inwendige maten van het aangestorte opzetstuk kunnen dan in dat geval 800 x 800 mm zijn. Fundering en montage wijken niet af van die van gewone buizen. Ook het stroomprofiel is dat van een ronde buis. Putbuizen zijn doorgaans gewapend. 2.6.8.
Bijzondere putten (doorgaans > 2.000 x 2.000 mm)
Putten kunnen groot van afmetingen zijn. De gewichten zijn navenant: 20.000 kg is geen uitzondering. Men denke hierbij aan pompputten (gemalen), putten voor overstortingen, uitstroombakken en dergelijke. Bij gewichten boven 20.000 kg gaat men er toe over de put in meerdere delen te vervaardigen (bodem, wanden, drempels, afdekplaten), die in het werk worden gemonteerd. De betonkwaliteit is als bij de eerder genoemde putten. Voor wat betreft berekeningen, wapening en productie gelden uitgangspunten die ook bij de fabricage van elementen voor kunstwerken voor gehanteerd. 2.6.9.
Lining
In die incidentele gevallen waarin een agressief milieu in de put verwacht wordt, dat het beton op den duur zou kunnen aantasten, worden de putten voorzien van een zogenaamde lining. Zie ook 1.7.3. Hiervoor wordt doorgaans kunststof bekledingsmateriaal gebruikt, pvc of hdpe. Voor de hoekaansluitingen zijn profielen beschikbaar. De betreffende platen of stroken zijn aan de betonzijde voorzien van verankeringsvoorzieningen die ervoor zorgen dat de lining niet van het beton kan worden afgedrukt. Na de fabricage wordt de lining door middel van afvonken gecontroleerd op gasdichtheid. 2.6.10.
Puttenstaat
De producent maakt op basis van het ontwerp (rioleringstekening) in overleg met de opdrachtgever een zogenaamde puttenstaat. In wezen is een puttenstaat een reeks van putontwerpen in sterk vereenvoudigde zin. Zie figuur 19. Deze puttenstaat wordt ter goedkeuring aan de opdrachtgever toegestuurd. Pas als de puttenstaat is goedgekeurd, wordt een begin gemaakt met de productievoorbereidingen.
Rioleringstechniek
Blad: 2/2
Putstt.nr. :
46
H : 1800
Lev.dat :
Putafm :1000
Putnr
ORDERNUMMER
S500 Midden/1550H = 250 0°
M500 Midden/1300h = 250 180°
4
:
Onderbak Kegelstuk
: :
1300 500
Stroomprofiel Maaiveld Putrand + stellagen Bovenkant put Laagste B.O.K. h (+ bodem 120) Tot. hoogte put
: : : : : : :
Ja 340+ 340 0+ 1550250 1800
OPM:
Blad: 2/2
Putstt.nr. :
H : 2000
Lev.dat :
Putafm :1000
Putnr
ORDERNUMMER
S500 Midden/1620H = 190 0° pvc125 rechts/400H = 1410 90° pvc125 links/400H = 1410 90° M400 Midden/1620h = 190 270°
5
:
Onderbak Kegelstuk
: : :
1100 900
Stroomprofiel Maaiveld Putrand + stellagen Bovenkant put Laagste B.O.K. h (+ bodem 120) Tot. hoogte put
: : : : : : :
Ja 580+ 390 190+ 1620190 2000
OPM:
Blad: 2/2
Putstt.nr. :
H : 1650
Lev.dat :
Putafm :1000
Putnr
ORDERNUMMER
S600 Midden/1550H = 200 90°
M600 Midden/1150h = 600 270°
OV -450 /1180+ /1150
Figuur 19: voorbeeld van een puttenstaat
6
:
Onderbak Kegelstuk
: :
1850 150
Stroomprofiel Maaiveld Putrand + stellagen Bovenkant put Laagste B.O.K. h (+ bodem 120) Tot. hoogte put
: : : : : : :
Ja 640+ 390 250+ 1550200 2000
OPM:
47
2.6.11.
Het materiaal beton/componenten van het betonnen rioolstelsel
Eisen
De eisen waaraan betonnen putten dienen te voldoen, staan vermeld in NEN 7035. Ze hebben betrekking op de maatvoering, de toleranties, de aansluitingen tussen put en buizen, de sterkte van de put alsmede de waterdichtheid. 2.6.12.
Maatafwijkingen
Terzake van maatafwijkingen zijn de hoogteverschillen van de buisaansluitingen het belangrijkst. De aansluitingen bepalen immers het verhang van de buisleiding. Putten worden niet meer voorzien van klimijzers omdat die door corrosie minder betrouwbaar kunnen worden. Men maakt gebruik van lichtgewicht ladders. 2.6.13.
Sterkte en draagvermogen
De buigtreksterkte van het beton waarmee putten of putdelen zijn vervaardigd, bedraagt ten minste 4 N/mm2. Uit gemaakte berekeningen blijkt tot welke afmetingen en tot welke diepte putten in ongewapend beton kunnen worden uitgevoerd. Putten met afmetingen 800 x 800 mm, 1.000 x 1.000 mm, 1.000 x 1.250 mm en 1.250 x 1.250 mm kunnen veelal in ongewapend beton worden uitgevoerd. De in de putten aanwezige wapening is veelal een transportwapening en geen constructieve wapening. Daar waar zulks uit de berekening blijkt, worden putten voorzien van een constructieve wapening. Ronde putten worden op grond van hun geometrische vorm doorgaans niet gewapend. Zie voor een sterkteberekening deel 5.
Rioleringstechniek
48
LITERATUUROVERZICHT [1] Het riool in cijfers 1998/99, Stichting Rioned, augustus 1998. [2] H. W. Reinhardt: Beton als constructiemateriaal, eigenschappen en duurzaamheid, Delftse Universitaire Pers, 1985. [3] R. Bolderman: Handboek Cement, uitgave CBR De Bilt/Brussel, 1989. [4] Prof. dr. J. M. J. M. Bijen: Het materiaal beton, Rioleringstechniek, VPB, mei 1991. [5] Kwantitatief marktonderzoek vrij-verval afvalwatersystemen in Nederland, NIPO, Amsterdam, 1989. [6] Gemeenten ondergronds, een onderzoek naar gemeentelijk rioleringsbeleid, VNG, Den Haag, 1991. [7] R. Bielecki, H. Schrammer: Biogene Schwefelsäure-Korrosion in teilgefüllten Abwasserkanälen, Mitteilungen des Leichtweiss-Instituts für Wasserbau der Technischen Universitat Braunschweig ISSN 0343-1223. [8] R. B. Polder: Duurzaamheid van rioleringen, IBBC, CHO, TNO, 1987.
49
Het materiaal beton/componenten van het betonnen rioolstelsel
OVERZICHT NORMEN NEN 5950 Voorschriften Beton-Technologie (VBT) 1986 - Eisen, vervaardiging en keuring. Aanvulling op NEN 5950 1991. NEN 3550 Cement - Definities eisen en keuring 1979. NEN 5905 Toeslagstoffen voor beton - zand, grind 1988. NEN 7035 Betonnen rioolputten en rioolputbuizen 1976, NEN 7060 Instortmoffen van ongeplastificeerd pvc voor ronde rioolbuizen van ongewapend of gewapend beton 1984. NEN 7103 Rubberringen voor verbindingen in drinkwater- en afvalwaterleidingen 1981. NEN 7126 Ronde buizen van ongewapend, gewapend en staalvezelbeton en vlakkevoetbuizen van ongewapend beton - Eisen en beproevingsmethoden 1991.
Rioleringstechniek
50
COLOFON De serie van zeven handboeken onder de gezamenlijke titel Rioleringstechniek is verzorgd door het Team for Scientific and Technical Publications & Industrial Design (TSTP) te Brouwershaven. De handboeken werden gezet uit de Times.