nE N A A N D K S E UITGAVE V A N D EVERENIGING NEDERLANDSE CEMENTINDUSTRIEOffshore betonLeveren van betonspecie voor een offshore project isweliswaar niet alledaags, maar toch ook niet echtbijzonder. De levering van betonspecie voor hetPeconor/Ekofisk project dat vorig najaar in Nederlandwerd uitgevoerd, was echter bijzonder genoeg om indeze aflevering van BETONlEK te worden besproken.Wat dit project zo bijzonder maakte, waren de aard enhet niveau van de eisen die werden gesteld te zamenmet de zeer korte voorbereidingstijd.gwaardig betonHet gaat om hoogwaardig beton,ten behoeve van de bouw vaneen beschermwand voor eenolieproduktieplatform op deNoordzee. InBETON/EK 7/19(oktober 1987) is reeds aandachtbesteed aan het onderwerp'hoogwaardig beton', Daarinwerden inalgemene termen deprincipes voor het vervaardigenvan hoogwaardig beton uiteenge-zet; ook werd het effect van detoepassing van silica-fumebehan-deld. Als potentieel toepassings-gebied voor hoogwaardig betonwerd toen de offshore industriegenoemd. Het Peconor/Ekofiskproject iszo'n toepassing. Hetproject heeft nogal wat publici-teit gehad, zodat de beschrijvingervan hier beknopt kan blijven.nor/EkofiskPeconor is de naam voor deNoors-Nederlandse aannemers-combinatie, die in opdracht vanPhillips Petroleum Company eenbeschermwand aanbrengtrondom het centrale produktie-platform in het Ekofisk-veld opde Noordzee. Vanwege dalingvan de zeebodem zijn maatre-gelen nodig om het platform, datisgebouwd boven een enormeopslagtank, te beschermen tegentoenemende golfbelasting.Gekozen isvoor het'aanbrengenvan een cirkelvormige geslotenwand van beton, met eendiameter van inwendig I06 m,uitwendig 140 m. De wand moetop de zeebodem komen te staan.De waterdiepte bedraagt terplaatse circa 80 m. Het ontwerpvoorziet in een totale wand-hoogte van 108 m, waardooreen veilige hoogte tegen zwaregolfaanvallen wordt verkregen.De bouw isgestart inapril 1987;het project moet komend najaarvoltooid worden. Op hetmoment van schrijven isdebouw van deze wandelementenvoltooid en isde montage van detWee elementen rondom hetplatform in volle gang.juli/augustus 1989F,&QInde figuren I tot en met 3 zijnde situatie en de opbouw van debetonconstructie weergegeven.Net als de eerder gebouwdebetonconstructies voor deoffshore industrie, wordt dezebeschermwand elders gebouwden naderhand drijvend naar delokatie versleept. Deconstructieisgesplitst intwee gelijke, half-cirkelvormige wanden. Hetgrootste deel van de wand-elementen isalsdrijvend caissongebouwd in de Alfjord, nabijhetNoorse Stavanger;waarvoldoende diep water voor-handen is. Het caisson wordtopgetrokken met glijbekisting.Door gelijktijdig ballasten metwater blijftde bovenrand vanhet caisson ongeveer op gelijkehoogte boven de waterspiegel,terwijl de lengte onder watertoeneemt.Situatie vanhet Ekofisk-veld inde Noordzee, met aanduiding vandebouwplaatsen inNederland en NoorwegenHorizontale enverticale doorsneden vande beschermwand inz'n uiteindelijkesituatie, rondom het produktieplatform en de opslagtank=Schematische doorsnede over debeschermwand, met ter vergelijking daarnaastde BigBenHet maken van de aanzet van dewanden gaat uiteraard nietdrijvend; daarvoor iseenbouwdok nodig. Een geschiktelokatie daarvoor werd gevondenin Nederland, namelijkeendroogdok vanVerolme te Rozen-burg. Daar isde aanzet van debeide wandelementen gemaakt,tot een hoogte van I2 m.November vorig jaar zijn dewandelementen per schip stukvoorstuk naar Noorwegenvervoerd. Een merkwaardigtransport. Hoewel het 'slechts'om de voet van de totaleconstructie ging, waren het welelementen met een gewicht van28.000 ton elk.Voor het gedeelte van het werkdat inNederland isverricht, wascirca 20.000 m3beton nodig,5000 ton wapeningsstaal en 1200ton voorspanstaal. Over delevering van die 20.000 m3betongaat deze BETON/EK.ronderzoekbetonsamenstellingIneerste instantie waren deeisen waaraan de betonspeciemoest voldoen, eenvoudig.Namelijk:beton met een niveau vankubusdruksterkte dat voldoetaan de Noorse voorschriftenvoor sterkteklasse C 60 (inNederlandse termen overeen-komend met B 58);betonspecie met een zeergoede verwerkbaarheid,zetmaat in het gebied tussen180 en 250 mm;- vanwege het werken metglijbekisting moest deverwerkbaarheid van debetonspecie met maximaal6uren kunnen worden verlengd.Ondanks het feit dat deze eisenin principe eenduidig en duseenvoudig waren, is het niveauvan deze eisen voor de Neder-landse bouwpraktijk niet gebrui-kelijk. Kort gezegd: er moesteen betonspecie geleverdworden met een zeer hogedruksterkte én een zeer hogeverwerkbaarheid. Hettoepassenvan hoge sterkteniveaus is metname in de offshore een duide-lijketendens. Omdat de uitvoe-ring van offshore-projecten inbeton vooral inNoorwegen isgeconcentreerd, iser daar reedsveel ervaring mee opgedaan. Ditheeft onder andere geresulteerdin het opnemen van de sterkte-klassen60 en in hun beton-voorschriften. Voor het reali-seren van deze hoge druk-sterkten wordt in Noorwegenbijnaaltijd silica-fumetoegepastin de betonsamenstelling.Het bestek voor het Peeener/Ekofiskproject was gebaseerdop de Noorse voorschriften;logisch,omdat daar de ervaringwas en het belangrijkste deel vande bouw in dat land zou plaats-vinden.DruksterkteBij de opzet van het vooronder-zoek iseerste gekeken naar detoe te passen samenstelling diede gewenste druksterkte bijdenoodzakelijke verwerkbaarheidopleverde. Het onderzoek naarde verlangde vertragingstijden isineen later stadium uitgevoerd.De volgens het Noorse bestekgedefinieerde sterkteklasse C 60isgebaseerd op een proefstukaf-meting van IOOx IOOx I00 mmoVolgens de ASTMomrekenings-regels moet voor de Neder-landse omstandigheden, metproefkubussen van ISOx150x150rnm,worden voldaan aan eenkarakteristieke kubusdruksterktevan 58 N/mm2· Als een standaard-afwijkingvan circa 4 N/mm2wordt aangehouden, dan zalvoor het mengselontwerpmoeten worden uitgegaan vaneen gemiddelde kubusdruk-sterkte van:2,2 x 4 + 58 = circa 65 N/mm2De volgende variabelen zijn inhet onderzoek betrokken:*drie cementsoorten:- portlandcement klasseA- portlandvliegascementklasseAhoogovencement klasse B*drie niveaus van water-cement-factor:- 0,38- 0,40- 0,42*toevoeging van silica-fume,maximaal20 kg/m3Alle proeven zijn uitgevoerdmet zand en grind 4-32 alstoeslagmateriaal.De gekozen niveausvan water-cementfactoren resulteerden incementgehalten die varieerdentussen de 380 en 420 kg/m3·Ter beperking van hetwaterge-halte zijnsuperplastificeerdersgebruikt waarbij naar Neder-landse begrippen vrij hogedoseringen zijntoegepast. isgewerkt met een combinatie vantwee verschillende superplastifi-ceerders. Als eerste een type opbasisvan natrium-Iignosulfonaat;een produkt met een hogeeffectiviteit, maar met als neven-effect een geringe verhoging vanhet luchtgehalte en een zekerevertragende werking. Hierdoorisde doseringsgrootte van dittype begrensd. Om toch degewenste waterbesparing tebereiken, ister aanvulling eensuperplastificeerder op basisvangesulfoneerd naftaleen formalde-hyde condensaat gebruikt. Dit iseen zuiver dispergerende hulp-stof, zonder nevenwerking. Dedoseringsgrootte van dezehulpstofcombinatie bedroegcirca 3 % (m/m) ten opzichtevan het cementgehalte.Gezien het aantal variabelen,groeit een dergelijk onderzoekal snel uit tot een grote omvang.Ineerste instantie zijn 31 meng-sels onderzocht. Van deze meng-sels zijn de volgende aspectenonderzocht:- zetmaat na 5 en na 60 minuten;schudmaat na 5 en na60 minuten;- mengseltemperatuur na 5 enna 60 minuten;- kubusdruksterkte na I dag, 3,7 en 28 dagen.De belangrijkste conclusies uithet vooronderzoek waren:- het gewenste sterkteniveau ismet Nederlands toeslag-materiaal goed haalbaar;- hoewel de druksterkteresul-taten met portlandcementklasseA en met portland-vliegascement gemiddeldhoger zijn, ismet alle drie decementsoorten het sterkte-niveaute realiseren;- toevoeging van silica-fumeheeft meer invloed op dedruksterkte bijtoepassing vanportlandcement dan bijdeoverige cementsoorten;- bijdeze lage water-cementfac-toren moet terdege rekeningworden gehouden met eensnelle terugloop van deverwerkbaarheid. Juist bijdeze hoge dosering van super-plastificeerdersis het tijdstipvan doseren in het meng-proces sterk bepalend voorhet plastificerend effect van dehulpstof.mEffectvande dosering vertragende hulpstofophet temperatuurverloop vandebetonspeciemengsel AOp basisvan de resultaten vanhet vooronderzoek is een keuzegemaakt voor de toe te passenbetonsamenstelling. Er isgekozen voor twee mengsels;mengsel A met een maximumkorrelgrootte van 31,5 mm enmengsel B met een maximumkorrelgrootte van 16 mmo Dekeuze voor het ene ofanderemengsel werd bepaald door hette storten onderdeel en dewapeningsconcentratie.Voor beide mengsels is portland-cement klasse A toegepast. Dezekeuze isvooral ingegeven doorhet Noorse bestek. Vanuit deNederlandse inzichten zou eenkeuze voor hoogovencementklasse B niet onlogisch zijn; nietalleen vanwege de duurzaam-heidsaspectenin een zeewater-milieu, maar meer nog vanwegede beheersing van de verwerk-baarheid tijdens het glijproces.Gezien de korte voorbereidings-tijd was dit niet meer in naderonderzoek te onderbouwen tenbehoeve van de opdrachtgever.Gezien het positieve effect opde druksterkte bijgebruik vanportlandcement, is besloten om20 kg/m 3 silica-fume toe tepassen.De water-(cement+silica)factoris begrensd tot maximaal 0,38.Dit leidde tot de volgendesamenstelling:portlandcement A:minimaal 380 kg/rn"maximaal 410 kg/m?silica-fume:20 kg/m!korrelgradering:gebied AlB 31,5 in de fractieszand 0-1 mrn,zand 0-4 mrn,grind 4-16 mm,grind 16-32 mmhulpstoffen:- vertrager op basis van kalium-fosfaat, 0-0,6 % ten opzichtvan het cementgewicht- superplastificeerder op basisvan natrium-Iignosulfonaat,0-1,0 % ten opzichte van hetcementgewicht- superplastificeerder op basisvan gesulfoneerd naftaleenformaldehyde condensaat,1,0-2,0 % ten opzichte vanhet cementgewichtmengsel Bportlandcement A:minimaal 390 kg/rn!maximaal420 kg/m!silica-fume:20 kg/m?korrelgradering:gebied AlB 16in de fractieszand 0-1 mm,zand 0-4 mm,grind 4-16 mmhulpstoffen:zoals mengsel AZoals eerder opgemerkt, werdende toe te passen doseringenhulpstoffen in een apart onder-zoek bepaald. Superplastificeer-ders waren altijd nodig om degewenste verwerkbaarheid teverkrijgen bijhet lage water-gehalte. Daarnaast gaat de toe-passingvan silica-fumealtijdsamen met toevoeging vansuperplastificeerder. Dit isnodigom de verhoogde waterbehoeftedie wordt veroorzaakt doorsilica-fumete compenseren (zieook BETON/EK 7/19).Het effect van de vertrager bijverschillende doseringen isonder andere gemeten door hettemperatuurverloop van geïso-leerde proefkubussen te registre-ren, het zogenaamde semi-adiaba-tische temperatuurverloop. Demate van verschuiving van hettijdstip van de maximum ternpe-ratuur is hierbij een criterium(fig. 4).Alvorens met de produktie tebeginnen, is eerst met degekozen mengsels proefgedraaid.Op de bouwplaats isop kleineschaaleen proefstort gereali-seerd met een glijbekisting.Hierbij kon de mengprocedureworden getoetst.Drie menginstallaties zijnvoorbe-reid voor levering aan dit project.Twee installaties waren nodigom aan de gevraagde leverings-capaciteit te kunnen voldoen.Een derde installatie diende alszogenaamde back-up plant, omdirect te kunnen leveren als erstoringen in een van de beideandere zouden ontstaan. Hetglijproces moet immers continukunnen verlopen.Per weegcharge moest van allegrondstoffen een registratieworden bijgehouden.De silica-fumeisalseen slurrytoegevoegd aan het mengsel.Voor een efficiënte menging iseen slurry te verkiezen bovendosering in poedervorm. Deslurry, silica-fumeinwater gedis-pergeerd, kon rechtstreeks vande leverancier worden betrok-ken. Deze isaangevoerd intankauto's en opgeslagen in eenspeciale voorraadtank. Dezetank was voorzien van eenringleidingwaardoor lucht konworden geleid als een middel omde slurry homogeen te houdenof na produktie-onderbrekingopnieuw te homogeniseren.Vanuithet voorraadvat werdmet een pomp een aparteweegbak gevuld, waarna deafgewogen hoeveelheid naar demenginstallatie werd geleid.Bij de eerste leveranties bleekdat er een enorme aankoeking inde molen optrad. Daarop werdbesloten de menginstallatie Omde vier uur te spoelen.liteitszorgDe opdrachtgever van hetproject verlangde dat het kwali-teitsborgingssysteem geheel opde Noorse voorschriften werdafgestemd. Ook de betonmortel-leverancier voor het betonwerkdat in Nederland isuitgevoerddiende zijnsysteem van kwali-teitsborging daarop aan tepassen.Voor offshore-projecten wordenhoge eisen gesteld. Niet alleenaan produkten, maar ook aan debedrijven die deze produkttenvervaardigen. Dat men eisenstelt aan bedrijven die toeleve-rancier van offshore-projectenzijn, heeft te maken met deopvatting dat een kwaliteits-produkt het eindresultaat isvaneen goed functionerend bedrijf.Enkele belangrijke aspecten diein dit verband ineen QualityAssurance (QA) handleidingmoeten zijn omschreven, zijndevolgende:- opzet van de organisatie enverantwoordelijkheids-structuur binnen het bedrijf;een duidelijkgrondstoffenbe-leid, dat wil zeggen specificatie'vanalle grondstoffen dieworden toegepast en van deeisen die men aan de grond-stoffen stelt.Dit impliceert tevens dat vande grondstoffenleveranciersaan het betonmortelbedrijfwerd verlangd dat ook zijover een QA-handleidingbeschikken (cement, toeslag-materialen per baggerinstal-latie en per winplaats, silica-fume en hulpstoffen);- werkinstructies voor alle vanbelang zijnde handelingenen/of deelprocessen die eenrol spelen bij het vervaardigenvan de produkten;- caltbratle en onderhouds-schema's voor het goed latenfunctioneren van produktie-apparatuur en hulpmiddelen.Naast de QA-handleiding dienter ook een Quality Control(QC) handleiding aanwezig tezijn. Hierin moeten alle kwali-teitsinspecties die op grond-stoffen, produktieprocessen eneindprodukten worden uit-gevoerd. zijn vastgelègd. Tevensmoet zijn aangegeven met welkefrequenties alle monsters moetenworden genomen.Voorts dienen in de QC-handlei-dingde onderzoeksmethoden tezijn omschreven welke voor deuit voeren controles wordentoegepast.Tot slot dienen ook de methodenvan verwerken en beoordelenvan de resulaten die uit de kwali-teitsinspecties zijn verkregen, inde QC-handleiding te zijnvast-gelegd.Beeldvande uitvoering vanhet glijprocesGemiddelde kubusdruksterkte, na 7 respectievelijk 28 dagen verhardingOm vast te stellen of voor deuitvoering van het werk aan allevoorwaarden werd voldaan,heeft de opdrachtgever eenNoors onderzoeksbureau tnge-schakeld, Vertegenwoordigersvan dit bureau voerden inspectie-bezoeken uit op de betonmortel-centrale en op de bouwplaats.Onafhankelijkvan deze inspectie-bezoeken werden inhet kadervan de kwaliteitsborginggeregeld steekproeven uit deproduktie genomen. Uitgangs-punt was een monstername vanI per 40 m3, met een maximumvan 12 stuks per dag. Van dezemonsters werden de water-cementfactor, zetmaat. schud-maat en kubusdruksterktebepaald. In figuur 6 iseen over-zicht gegeven van de gemiddeldekubusdruksterkte na 7 resp. 28dagen verharding. Daaruit blijktdat ruimschoots aan de gesteldesterkte-eis isvoldaan.Met dit project is bevestigd dathet produktieproces van eenbetonmortelbedrijf voldoendekan worden beheerst om tevoldoen aan de zeer hoge kwaii-teitseisen die in de offshoreindustrie worden gesteld.De twee wandheJften inhet droogdok, gereedvoor uitvaren en aansJuÎtendtransport naarNoorwegen (okt. '88)foto's: Dick Vanbeurdenen Dick SellenraadDe foto's zijn ter beschikking gesteld door Gouda.fonBETONlEK is een praktijkgerichtvoorlichtingsblad op het gebiedvan de betontechnologieenverschijnt 10 keer per jaar.Redactie:tel. 073 I 225Abonnementen:tel. 073 - 401Abonnementen lopen perkalenderjaar. Aan het eind vaneen kalenderjaar wordt hetabonnement automatischverlengd, tenzij voor decemberschriftelijk wordt opgezegd.Uitgave:Vereniging NederlandseCementindustrie (VNC),Postbus 30 I5203 DA 's-HertogenboschAbonnementsprijzen per jaar,inclusiefverzamelband voor3 jaargangen:Nederland, Nederlandse Antillenen België f 20,-andere landen f 32,-Overname van artikelen enillustraties istoegestaan, ondervoorwaarde van bronvermelding.
Reacties