Betonnen wanden en platen voor vloeistofdichte toepassingen
Ontwerp en uitvoering volgens Eurocode 2 2005/04.08

Betonconstructies die de rol van vloeistofdichte barrière vervullen, staan bloot aan tal van belastingen. Hierna wordt beschreven hoe men de dichtheid van de constructie kan waarborgen, louter door het gebruik van beton.

1. Inleiding


Betonconstructies die de rol van vloeistofdichte barrière vervullen (interne opslag van vloeistoffen, barrière tegen water van buitenaf), staan bloot aan verschillende belastingen tegelijkertijd die zowel extern als intern kunnen aangrijpen (druk van vloeistoffen, druk van de grond, temperatuur, krimp, zakkingen, ...).

Het materiaal dat het vaakst gebruikt wordt om deze functie te vervullen, is gewapend beton. Daar beton op zich niet vloeistofdicht is, vult men het vaak aan met een tweede omhulsel (secundaire bekuiping om de dichtheid tegenover gevaarlijke stoffen te verzekeren) of met een externe of interne bekleding (liner).

Lekken doorheen een constructie uit gewapend beton kunnen drie oorzaken hebben :
  • de porositeit van het beton zelf
  • eventuele scheuren, wanneer de belastingen op de constructie zodanig zijn dat de gegenereerde trekspanningen groter zijn dan de treksterkte van het beton
  • eventuele in de constructie ingewerkte voegen om het risico op scheurvorming te vermijden.
Als men de scheurvorming tracht op te lossen door het voorzien van voegen, neemt het risico op lekken toe. Terwijl het lekdebiet ter hoogte van een scheur tot 10.000 keer groter kan zijn in verhouding tot het vloeistofverlies doorheen het beton, kan dit ter plaatse van een slecht uitgevoerde voeg zelfs oplopen tot 10.000.000 keer. Het is daarom aanbevolen progressief in te grijpen tijdens het ontwerp van de constructie (samenstelling, ontwerp, berekening en uitvoering van de voegen), afhankelijk van de gewenste (relatieve) dichtheid.

2. Beheersing van de dichtheid van constructies uit gewapend beton

Door het kiezen van een geschikte betonsamenstelling kan de vloeistofdichtheid van het materiaal zelf verzekerd worden. Vloeistofdicht beton vereist een lage water-cementfactor en een goede sterkteklasse. In theorie wordt verondersteld dat een beton met een W/C-factor van 0,45 en een sterkteklasse groter dan C30/37 ondoordringbaar is.

Vervolgens is een correct ontwerp en een precieze berekening van de gewapende constructie nodig, waarbij men - afhankelijk van de gewenste dichtheid - de scheurvorming voldoende moet beheersen (zie tabel 1). Vermits het lekdebiet doorheen een gescheurde wand recht evenredig is met de scheuropening tot de derde macht (wk³), zijn meerdere smalle scheuren daarbij te verkiezen boven weinig brede. De verdeling en opening der scheuren wordt gecontroleerd door de wapening. Tot slot dient men ook toe te zien op de zorgvuldige uitvoering van de eventuele voegen. Hoewel men er goed aan doet in het ontwerp zo min mogelijk voegen te voorzien, zijn deze soms vereist om constructieve redenen (opneem-, zettings- en uitzetvoegen). Er werden specifieke voegprofielen gecommercialiseerd voor gebruik op verschillende plaatsen in de constructie.

2.1 Keren en opslaan van stoffen

Dankzij het eindontwerp van de norm EN 1992-3 'Eurocode 2. Ontwerp en uitvoering van betonconstructies. Deel 3 : Constructies voor keren en oplsaan van stoffen' kan men het begrip 'dichtheid' duidelijk definiëren. Deze norm heeft tot doel de ontwerpers en ingenieurs die de berekeningen uitvoeren te helpen bij het dimensioneren van constructies die water, vloeistoffen of poedervormige materialen zullen bevatten.

Er werden vier dichtheidsklassen bepaald om de diverse toepassingsdomeinen te dekken. Het specificeren van de gewenste klasse is een taak die ten laste valt van de opdrachtgever.

2.2 Algemeen ontwerp van de voegen

Omdat de voegen het zwakste punt in de betonconstructie vormen, is het aanbevolen hun aantal tot een minimum te beperken.

Bij de verdeling van de voegen moet men rekening houden met twee principes :
  • dicht tegen elkaar liggende voegen : men moet diverse regels volgen voor de bepaling van de maximale voegafstand. Er mogen immers geen (doorgaande) scheuren ontstaan tussen de voegen. De afstand tussen de bewegingsvoegen moet daarom beperkt blijven tot 1,5 H (H : de hoogte van de wand), met een maximum van 5 m. Vervolgens dient men toe te zien op het correcte ontwerp van de constructievoegen en moet men de minimale wapening berekenen (tussen 0,1 en 0,2 % van de betondoorsnede)
  • ver van elkaar liggende voegen : men moet voldoende gewapend beton gebruiken om de scheuropening te beperken. Volgens de gewenste dichtheidsklasse en de toegelaten scheuropening, berekent men de vereiste wapeningsdoorsnede. Lettend op de geometrie van de constructie dient men ook constructievoegen te voorzien om de eventuele differentiële zettingen en belangrijke thermische of krimpvervormingen op te nemen.
B. Parmentier, ir., en J. Vyncke, ir., departement 'Geotechniek en structuren'