Speciale betonsoorten: Beton voor diepfunderingen

11 Juli 2019
 

Inleiding

paroi realisee avec des pieux fores secants
Fig 3.7.1 Wand uitgevoerd in secans boorpalen
In de funderingstechniek zijn boorpalen en diepwanden twee van de belangrijkste constructie-elementen. Palen laten toe de lasten van een gebouw over te dragen naar dieper gelegen draagkrachtige lagen in de grond. Boorpalen en diepwanden dienen ook als keermuren bij grote uitgravingen. Ze kunnen worden geprefabriceerd of ter plaatse gestort. Indien geprefabriceerd worden ze als heipalen in de grond geslagen.
 
Boorpalen
Bij de uitvoering van boorpalen in ter plaatse gestort beton (fig 3.7.1) wordt in de grond geboord tot op een draagkrachtige laag. Meestal wordt het boorgat gestut door een buis om het inkalven van de omliggende grond te vermijden. De wapeningskorf wordt dan in het boorgat geplaatst waarna het beton kan gestort worden. Tijdens het vullen met beton wordt de steunbuis geleidelijk opgetrokken en gerecupereerd (fig 3.7.2). 

In bepaalde uitvoeringsprocédés wordt de wapening onmiddellijk na het betonneren in het vers beton geplaatst.

 
realisation dun pieu fore avec un tube provisoire
Fig 3.7.2 Uitvoering van een boorpaal met een tijdelijke steunbuis
 
Diepwanden
Diepwanden worden in 2 fasen uitgevoerd (fig 3.7.3). In een eerste fase wordt de grond verwijderd en wordt de sleuf ondersteund door een steunvloeistof (bijvoorbeeld een bentoniet-suspensie). 
In de tweede fase wordt de wapeningskorf geplaatst en het beton gestort. Door het storten van het beton wordt de steunvloeistof omhoog geduwd, waar ze wordt gerecupereerd voor zuivering en hergebruik.
 
realisation dune paroi moulee en deux phases
Fig 3.7.3 Uitvoering van een diepwand in twee fasen
 

Normatieve eisen

coulage dun panneau de paroi moulee
Fig 3.7.4 Storten van paneel van een diepwand
De eisen die gelden voor beton voor boorpalen en diepwanden worden beschreven in de normen NBN EN 206 en NBN B15-001 en meer specifiek in bijlage D. Hierbij wordt beoogd dat het beton: 
  • een grote weerstand bezit tegen ontmengen
  • een goed vloeigedrag heeft zodat het zich vlot verplaatst onder zwaartekracht
  • zich verdicht zonder verdichtingsenergie
  • zijn verwerkbaarheid behoudt tijdens de volledige duur van het betonneren (inclusief de plaatsing van de wapening en het verwijderen van betonneerkolommen).
     
De eisen met betrekking tot cementgehalte, minimum gehalte aan fijne deeltjes, consistentie en het behoud ervan zijn in bijlage D beschreven en zijn strenger dan voor conventionele toepassingen. Zij laten toe, in afwezigheid van verdichting, een volledige omhulling van de wapening en een voldoende compacte betonstructuur te garanderen.
 
De normen NBN EN 1536 "Uitvoering van bijzonder geotechnisch werk – Boorpalen" en NBN EN 1538 "Uit- voering van bijzonder geotechnisch werk – Diepwanden" zijn eveneens van toepassing.
 
Beton voor boorpalen en diepwanden wordt meestal in de sterkteklasse C25/30 uitgevoerd. De eisen met betrekking tot de duurzaamheid, zoals het risico op al- kali-silica reactie (ASR) of chemische aantasting, dienen in het lastenboek te worden opgenomen.
 

Samenstellen van beton

Cement
Het beton voor boorpalen en diepwanden mag met elk courant cement gemaakt worden. Toch zijn de cementtypes CEM III/A en CEM III/B door hun trage binding bijzonder geschikt voor toepassingen met lange verwerkbaarheidsduur, waarbij de uitvoering soms onverwacht lang kan duren. Deze cementypes verkleinen bovendien het risico op alkali-silica reactie of op aantasting door chemische stoffen die zich in de grond of in het grondwater kunnen bevinden.
Granulaten
De eisen van de norm NBN EN 12620 zijn van toepassing voor de granulaten. Om een voldoende hoeveelheid fijne deeltjes in het beton te garanderen zal onder meer gekozen worden voor een betonsamenstelling met een wat grotere zandfractie, vergelijkbaar met de aanbevelingen voor verpompt beton. Het zandgehalte (d ≤ 4 mm) zal minstens 40% van de totale massa granulaten bedragen. Een discontinue korrelopbouw is voor dit soort toepassingen niet toegestaan. De maximale korrelgrootte wordt beperkt tot 32 mm en dient bovendien aangepast te worden aan de tussenafstand van de horizontale wapeningsstaven en de diameter van de pompleidingen en stortbuizen.
 
Hulpstoffen
Voor beton voor boorpalen en diepwanden zullen meestal superplastificeerders gebruikt worden om de samenhang en vloeibaarheid van het verse beton te verbeteren. Hun efficiëntie dient niet alleen gegarandeerd te zijn voor het bekomen van de hoge vloeibaarheid maar ook voor het behoud ervan. Het kan nodig zijn bindingsvertragers te gebruiken om de vloeibaarheid op peil te houden of om onverwacht oponthoud te kunnen overbruggen.
 
Consistentie
Bij de plaatsing, via de stortbuis, van beton voor boorpalen en diepwanden zal meestal op de zwaartekracht gerekend worden. De consistentie zal vloeibaar of zeer vloeibaar gespecifiieerd worden met een schudmaat die doorgaans 570 à 630 mm zal bedragen, wat bij benadering overeenkomt met een zetmaat van 180 à 230 mm. Vaak zal men eisen dat de vloeibaarheid gedurende een bepaalde periode (typisch 3u) kan behouden worden.
 
Bleeding
Omdat bij deze constructies de hoogte van de massa vers beton erg groot is, zal bijzondere zorg besteed worden aan de interne samenhang van het mengsel en in het bijzonder aan het beperken van bleeding. Deze eigenschap kan getest worden via de proeven beschreven in de normen NBN EN 480-4 (Bepalen van bleeding) en ASTM C232 (Snelheid van bleeding) of nog via de "Bauertest" (meting van het waterverlies door een filterpapier, onder druk).