Scheuren in betonnen keldermuren voorkomen

De wapening van betonconstructies wordt bepaald door het stabiliteitsbureau. Dit gebeurt op basis van de Eurocode 2 (NBN EN 1992-1-1 en NBN EN 1993-1) en rekening houdend met factoren die niet alleen te maken hebben met de samenstelling van het geleverde beton, maar ook met de weers- en uitvoeringsomstandigheden.

Tijdens de werken moet de aannemer samenwerken met het studiebureau en de betonleverancier. Belangrijk is ook dat hij de uitvoeringstoleranties van de wapening en de aanbevelingen voor de keuze van de bekisting en de ontkistingstijden naleeft.

Door verschillende werven te observeren, hebben we vastgesteld dat een te grote scheurvorming in sommige gevallen verklaard kan worden door het feit dat de wapening die het studiebureau voorgeschreven had (op basis van de informatie waarover het beschikte), niet geschikt was voor de werkelijke uitvoeringsomstandigheden op de bouwplaats, bijvoorbeeld:

• beton met een hoog cementgehalte
• dikkere muren dan voorzien
• een overmatige betondekking als gevolg van moeilijk te realiseren uitvoeringstoleranties
• een isolerende bekisting
• een te vroege ontkisting in de zomer en in winderige omstandigheden.

In het kader van de prenormatieve studie REINFORCE volgden Buildwise en de universiteiten van Leuven (campus De Nayer) en Hasselt de bouw van keldermuren op verschillende werven op. De evolutie van de vervormingen en temperaturen in deze muren werd gemeten met thermokoppels en optische vezels die aan de wapening bevestigd waren (zie afbeelding 1). Met deze techniek kunnen tijdens het volledige uitvoeringsproces (inclusief de ontkisting) continue nauwkeurige metingen uitgevoerd worden zonder dat het uitzicht van de muur aangetast wordt. Bovendien werden enkele betonstalen van deze werven gebruikt om een databank aan te vullen die ontwikkeld werd in samenwerking met de betonleveranciers.

EIGENSCHAPPEN VAN HET BETON

Uit de proeven op de betonstalen is gebleken dat:

• de druksterkte van het geleverde beton in sommige gevallen tot 20 % hoger ligt dan de druksterkte die door het studiebureau verondersteld werd. Deze hogere sterkte gaat vaak gepaard met een grotere krimp, waardoor theoretisch een hoger wapeningsgehalte nodig is om scheurvorming te vermijden
• de treksterkte van het beton, die kenmerkend is voor het vermogen om niet te scheuren onder invloed van verhinderde vervormingen, bij de ontkisting – vooral wanneer deze vroegtijdig plaatsvindt (minder dan drie dagen na de uitvoering van het beton) – over het algemeen lager is dan de door de Eurocode 2 voorgeschreven sterkte.

Hoewel deze eigenschappen een grote invloed hebben op de scheurvorming in het beton, is het voor het studiebureau moeilijk om hierop te anticiperen bij het ontwerp, en voor de aannemer om ze te controleren bij de uitvoering. Het risico op scheuren zou echter beperkt kunnen worden dankzij een nauwe en voortdurende samenwerking tussen deze partijen, met bijzondere aandacht voor de verschillende uitvoeringsfasen, specifiek de wapenings-, bekistings- en ontkistingsfasen.

In wat volgt, gaan we dieper in op de essentiële parameters die gecontroleerd moeten worden.

UITVOERINGSTOLERANTIES VAN DE WAPENING

De dikte van de betondekking wordt bepaald door het studiebureau. Hiervoor baseert het zich op de minimale beschermingsdikte die de wapening nodig heeft om de duurzaamheid van de constructie te garanderen. Deze dikte houdt rekening met een basisuitvoeringstolerantie van 10 mm. Wat de wapeningsstaven betreft, dient men erop te letten dat:

• ze niet te dicht bij het betonoppervlak liggen om corrosie te voorkomen en hun brandveiligheid te garanderen
• ze zich ook niet te ver van het betonoppervlak bevinden, omdat ze net daar de spanningen het best kunnen opnemen.

Daarom is het belangrijk om de uitvoeringstoleranties voor de wapening strikt toe te passen (zie TV 260 over betonwapeningen).

BETONNERINGSLENGTE

Hoe groter de betonneringslengte, hoe groter de ontwikkelde spanningen in de betonnen muren. Daarom is het aangeraden de in TV 247voorgestelde maximale lengte van 15 m per betonneringsfase na te leven om het risico op scheurvorming in het beton te verminderen.

BEKISTINGSVOORWAARDEN

Het bekistingstype heeft een grote invloed op het risico op scheurvorming in de muren. Zo kan een soil mix-wand van nature meer uitdrogingskrimp veroorzaken en de beweging van het beton meer verhinderen dan een klassieke bekisting. Met isolerende bekistingen kan men de temperatuurverschillen tussen de binnen- en buitenzijde van dikke muren beperken, waardoor er geen overmatige interne spanningen ontstaan.

Dit type bekisting genereert echter een grotere temperatuurstijging in het beton, wat kan leiden tot een thermische schok bij het ontkisten. De nationale bijlage bij de norm NBN EN 13670 schrijft voor dat de temperatuur van het beton tijdens de uitharding niet hoger mag oplopen dan 65 °C. De TV 285, over de uitvoering van betonconstructies, beveelt ook aan om het temperatuurverschil tussen de kern en de buitenkant van het beton te beperken tot 20 °C. Deze temperaturen kunnen gemakkelijk gemonitord worden met sensoren. Het is daarom cruciaal om het studiebureau te informeren over de specifieke bekistingsvoorwaarden.

ONTKISTINGSTIJD

De bekisting fungeert op zich vaak als een nabehandelingsmiddel voor betonnen muren. Daarom mag er niet te vroeg ontkist worden, zodat het beton niet krimpt door uitdroging wanneer het nog niet sterk genoeg is. Er moet bijzondere aandacht besteed worden aan de ontkisting van dikke muren, of een ontkisting in zomeromstandigheden, om thermische schokken te vermijden (zie hoger). TV 285 geeft meer informatie over de ontkistingstijden en bevat enkele aanbevelingen om scheurvorming te voorkomen.

Bron: het artikel ‘Vermijden van scheurvorming in betonnen keldermuren dankzij een aangepaste uitvoering’ van Jean-François Rondeaux en Petra Van Itterbeeck in het Buildwise Magazine van september-oktober 2023. Het werd opgesteld in het kader van de REINFORCE-studie, gesubsidieerd door het Bureau voor Normalisatie en de FOD Economie. Enkel het originele artikel, te vinden op www.buildwise.be geldt als referentie.