ONDERZOEK NA AR VLOEISTOFDICHTE BETONMENGSELS EN UIT VOERINGSTECHNIEKEN VOOR HET DATACENTER VAN GOOGLE IN EEMSHAVEN Waterdichte K ABELTREKPUTTEN R APPORT Dit is een artikel in een serie naar aanleiding van de opleiding Betontechnolo- gisch Adviseur (BTA) van de Betonvereni- ging. Het artikel is gebaseerd op het advies- rapport 'Het extra waterdicht maken van kabeltrekputten', dat Vincent van der Plas heeft opgesteld als eindopdracht voor deze opleiding. Download het rapport op betoniek.nl of scan de QR-code. Meer over de cursus BTA vind je op betonvereniging.nl/cursussen/ betontechnologisch-adviseren. GOOGLE DATACENTER Datacenters betreffen net als havengebieden kritische infrastructuur. Nu steeds meer men- sen en organisaties vanuit de Cloud werken, is betrouwbaar dataverkeer van essentieel belang. Op dit moment bouwt Google in Eems - haven een nieuw, tweede datacenter van 8 hectare groot (foto 1). Bij de aanleg van het datacenter worden veel kabels onder de grond getrokken. Voor het door voeren daar van zijn betonnen kabeltrekputten onmisbaar. Het is immers niet wenselijk om bij een eventuele uitbreiding van de bekabeling het terrein open te moeten breken, met alle graafoverlast van dien. Voor dit project is het van groot belang dat de kabels in extra waterdichte kabeltrek - putten kunnen worden getrokken. Enerzijds vanwege het kwetsbare karakter van de kabels, anderzijds vanwege het grote maat - schappelijke belang; het datacenter moet opti- maal functioneren zonder storingen die wor - den veroorzaakt door lekkages. DOELSTELLING EN ONDERZOEKSVR A AG Het doel van dit onderzoek was het verkrijgen van een optimale waterdichtheid van de beton- nen kabeltrekputten, zodat aan de eis van Google kon worden voldaan. Daarbij is geke - ken naar de optie om additieven in het beton- mengsel toe te voegen en naar diverse uitvoe - ringstechnieken. De hoofdvraag luidde dan ook: welke additieven en uitvoeringstechnie - ken zijn geschikt om deze kabeltrekputten waterdicht te maken? Voor het doorvoeren van ondergrondse kabels en leidingen bij kritische infrastructuur, zoals haventerreinen en datacenters, zijn ondergrondse betonnen kabeltrekputten onmisbaar. Op dit moment bouwt Google in Eemshaven (Groningen) een tweede datacenter. Vanwege het kwetsbare karakter van de kabels en het grote maatschappelijke belang van dataverkeer, is het zeer belangrijk dat de kabeltrekputten extra waterdicht zijn. Voor de opleiding Betontechnologisch Adviseur (BTA) van de Betonvereniging is als eindopdracht onderzocht welke additieven in het betonmengsel en uitvoeringstechnieken geschikt zijn om deze kabeltrekputten waterdicht te maken. 1 In Eemshaven verschijnt naast het bestaande datacenter van Google een nieuw, t weede datacenter (foto: Flickr/jbdodane) 25 VAKBL AD 4 2024 Auteur Vincent van der Plas, Martens beton BV-4_BTA.indd 25BV-4_BTA.indd 25 22-11-2024 13:4022-11-2024 13:40 K ABELTREKPUT Standaard kabeltrekputten (fig. 2) bestaan uit drie afzonderlijke elementen: een basismo- dule, een tussenmodule en een dekplaat. Kabeltrekputten worden veelal toegepast in havengebieden waar veel zwaar verkeer rijdt. Niet zelden zijn ze bestand tegen een aslast van 100 ton. De kabeltrekputten voor het data- center in Eemshaven worden door Martens beton geproduceerd in Oosterhout, in een fabriek voor grote en speciale projecten. Bij de productie speelt een aantal extra vereisten, om de kabels die erdoorheen lopen zo goed moge- lijk te beschermen tegen water. Zo moet niet alleen het beton waterdicht zijn, maar ook alle sparingen en aansluitingen en het hele ele - ment zelf. EISEN BETON De kabeltrekputten worden diep in de grond geplaatst. De pH-waarde van deze grond ligt tussen de 4,5 en 5,5. Daar moet in de betonsa- menstelling rekening mee worden gehouden, door de toepassing van de juiste cementsoort en hoeveelheden zoals aangegeven in milieu- klasse X A3 volgens NEN-EN 206-1:8005. De betonnen elementen worden geproduceerd met zelfverdichtend beton. Ten opzichte van traditioneel stortbeton heeft dat enkele pro- ductietechnische voordelen, waaronder: min- der geluidsoverlast in de fabriek, snellere pro- ductie, makkelijker afwerking, en een eenvoudiger gebruik bij complexe (bekistings) vormen (foto 5). Ook kunnen met zelfverdich- tend beton een hogere kwaliteit en hogere sterkten worden behaald. De gestorte kabeltrekputten kunnen worden ontkist bij een ontkistingssterkte van 15 N/m 2. Hiertoe worden extra kubussen gestort en gedrukt na 15 uur. Ook wordt er een extra con- trole uitgevoerd door middel van non-destruc - tief onderzoek met een terugslaghamer. Pas na voltooiing van deze stappen kunnen de gestorte mallen worden ontkist. Samengevat moet het beton voor kabeltrekputten aan de volgende eisen voldoen: ? milieuk lasse: X A3 ? s terkteklasse: C45/55 ? c onsistentieklasse: SF2 VLOEISTOF- OF WATERDICHT Om beter te begrijpen wat wordt verstaan onder een waterdichte betonconstructie, volgt nu eerst uitleg over de begrippen vloeistof - dicht en waterdicht. Een betonconstructie wordt als vloeistofdicht beschouwd wanneer gedurende de levensduur van de constructie, het indringingsfront van een vloeistof de niet met vloeistof belaste zijde van de constructie niet bereikt. Oftewel, de vloeistof mag wel de constructie indringen, maar mag er aan de andere kant niet uitkomen. De mate waarin een vloeistof in het beton dringt is niet alleen afhankelijk van de kwaliteit van het beton, maar ook van de vloeistofeigen- schappen. Het begrip vloeistofdicht wordt in de praktijk vaak gebruikt bij horizontale con- structies (vloeren), maar is uiteraard ook van toepassing op verticale constructies, zoals wanden bij kelders, zwembaden en ook kabel- trekputten. Er is regelgeving ontwikkeld voor wanneer beton wordt toegepast in betonconstructies die waterdicht moeten zijn. Belangrijk om op te merken is dat hier wordt gesproken over een constructie die waterdicht moet zijn en niet over vloeistofdicht beton. Dat is een wezenlijk verschil. Martens beton heeft een mondelinge afspraak met het Google datacenter omtrent de waterdichtheid van de kabeltrekputten. In deze afspraak, die buiten de norm valt, is bepaald dat bij elke geproduceerde kabeltrek - put een hydrologische meting wordt uitge - voerd voordat deze wordt goedgekeurd voor transport. ADDITIEF VOOR EX TR A VLOEISTOFDICHT BETON Om een goed advies te geven voor kabeltrek - putten met een optimale waterdichtheid, is allereerst gekeken naar additieven in het betonmengsel die het beton extra vloeistof- dicht kunnen maken. Specifiek is gekeken naar het additief Xypex admix C-1000 NF. Xypex is in poeder vorm verkrijgbaar en heeft een zelfher - stellende functie. Door de kristallijne reactie van het additief met het vocht (water) in beton kunnen scheuren met een scheurwijdte tot 0,5 mm worden hersteld. Hierdoor wordt het beton beter vloeistofdicht en biedt het een betere bescherming en verhoogde levensduur in agressieve milieus. Volgens opgaaf van de leverancier heeft het additief een licht vertragende werking in de sterkteontwikkeling van het beton. Deze zal verwaarloosbaar zijn na 28 dagen, maar zal wel moeten worden gemonitord in verband met de ontkistingstijden in de productiehal. De al dan niet vertraagde sterkteontwikkeling moet duidelijk worden bij de kubusdrukresul- taten. De volgende onderzoeken zijn uitge - voerd met Xypex admix C-1000 NF. 2 Kabeltrekput Er is een verschil tussen vloeistofdicht beton en een waterdichte betonconstructie 26 VAKBL AD 4 2024 BV-4_BTA.indd 26BV-4_BTA.indd 26 22-11-2024 13:4022-11-2024 13:40 Het toevoegen van het additief Xypex admix C-1000 NF maakt het beton meer vloeistofdicht en heeft ook een vertragende werking op de sterkteontwikkeling van beton ? Kubusdruksterktes met en zonder toevoe- gin g van het additief na 24 uur, 7 dagen en 28 dagen, vanwege de vertragende werking in de sterkteontwikkeling. ? De vloeimaa t van de specie, omdat de con- sistentieklasse (SF2) een eis is waaraan moet worden voldaan. ? Ver schillende doseringen, 1 en 1,5% (m/m) ten opzichte van het bindmiddelgehalte, vanwege de kosten en effectiviteit. ? De vloeis tofdichtheid van het beton met en zonder het additief, omdat toepassing daar - van een aantoonbaar verschil moet opleve - ren ten opzichte van regulier beton. Sterkteontwikkeling Uit de kubusdruksterkten na 24 uur blijkt dat Xypex inderdaad een vertragende werking heeft op de sterkteontwikkeling van beton (tabel 1). Zeker bij een dosering van 1,5% (m/m) ten opzichte van het bindmiddel - gehalte ligt de sterkte met 11,3 N/mm 2 nog ver onder de gewenste ontkistingssterkte van 15 N/mm 2. Bij een dosering van 1% (m/m) blijkt de gewenste sterkte (13,8 N/mm 2) bijna te zijn bereikt, maar nog niet helemaal. Het advies is dan ook om de gestorte elementen met additief na twee dagen te ontkisten, in plaats van na 24 uur. Vloeimaat De vloeimaat van de specie loopt terug door de toevoeging van Xypex. Dit is op te lossen door extra hulpstof te doseren om tot de gewenste vloeimaat te komen. Bij zelfverdichtend beton is de vloeimaat een eis waaraan moet worden voldaan (SF2, 660-750 mm). Het doseren van Xypex wordt handmatig gedaan, omdat er geen doseerapparatuur aanwezig is in de betoncen- trale. Dit vergt extra inspanning. De dosering vindt plaats na de droogmeting voor de lossing van het cement tijdens de droogmengtijd. Vloeistofdichtheid Voor het onderzoeken van de vloeistofdicht - heid van beton is de vereenvoudigde capillaire ab sor ptieproef (volgens BRL 2316) toege - past. In tabel 2 wordt weergegeven in welke ma t e de vloeistofdichtheid wordt verhoogd bij de doseringen 1 en 1,5% (m/m) ten opzichte van het bindmiddelgehalte en ten opzichte van het referentiemengsel zonder additief (0%). De tabel geeft aan dat het toevoegen van Xypex admix C-1000 NF een positief effect heeft op de vloeistofdichtheid van beton. Wanneer wordt uitgegaan van een capillaire absorptie met een (niet-officiële) eis van maximaal 12 g/dm 2 voor deze toepassing, is in de tabel te zien dat het reguliere beton al vol- doende vloeistofdicht is zonder toevoeging v an het addit ief. RISICOANALYSE WATERDICHTHEID IN DE UIT VOERING Naast de vloeistofdichtheid van het beton- mengsel, is gekeken naar de waterdichtheid van de hele betonconstructie van de kabeltrek - put. Het is belangrijk om in kaart te brengen welke risico's er op dit gebied zijn. Deze zijn voornamelijk gerelateerd aan het grondwater dat tegen de put aan stroomt en niet in de kabeltrekput terecht mag komen. Een kabel- trekput kan op een aantal punten lekkages vertonen. Deze moeten worden voorkomen middels de hier voor reeds beschreven additie - ven en/of door toepassing van de juiste uitvoe - ringstechnieken. Naast het beton zelf, zijn de volgende locaties risicovol: ? bij de v erbinding van de bodem van het ele - ment aan de wand van het element; ? rondom s paringen; en ? bij c enterpenaansluitpunten inclusief water - keringen. Verbinding tussen bodem en wand De verbinding tussen de bodem en de wand wordt in twee fasen gestort. Voor een goede hechting van de wand op de bodem wordt de Tabel 1. Kubusdr uksterkten met Xypex admix C-1000 NF X YPEX ADDITIEF [%]* KUBUSDRUKSTERK TEN [N/MM 2] 24 UUR 7 DAGEN28 DAGEN 0,0 (referentie) 16,856,076,0 1,0 13,852,973,0 1,5 11,348,372,8 *) percentage ( m/m ) ten opzichte van bindmiddelgehalte Tabel 2. Capillaire absorptie met Xypex admix C-1000 NF X YPEX ADDITIEF [%]* CAPILL AIRE ABSORPTIE PROEF NA 4 UUR [G/DM 2]% T.O.V. REFERENTIE GEMIDDELD % NA 24 UUR [G/DM 2]% T.O.V. REFERENTIE GEMIDDELD % 0,0 (referentie) 18,49 10,36 2 1,66 3,96 1,0 15,78-31,9% -21,9%8,04 -22,4% -15,8% 2 1,47-11,8% 3,60-9,1% 1,5 14,93-41,9% -34,9%7,69 -25,8% -24,8% 2 1,20-27,8% 3,02-23,7% *) percentage ( m/m ) ten opzichte van bindmiddelgehalte 27 VAKBL AD 4 2024 BV-4_BTA.indd 27BV-4_BTA.indd 27 22-11-2024 13:4022-11-2024 13:40 ondergrond opgeschuurd vóór het storten van de wand. Tijdens eerdere projecten is aange- toond dat vloeistoffen kunnen indringen bij de verbinding tussen de bodem en de wand van het element (datzelfde geldt rondom sparin- gen). Om de waterdichtheid bij deze verbin- ding te verbeteren, wordt gebruikgemaakt van kimplaten (fig. 3, foto 4). Dit zijn stalen strips die voor water een barrière vormen en zo de verbinding tussen bodem en wand waterdicht afsluiten. Sparingen Om zeker te zijn dat sparingen geen water doorlaten na het aansluiten van buizen op de kabeltrekput, worden deze allemaal dicht gekit met een speciale kit (Swellseal-kit). Deze kit zet uit zodra hij in aanraking komt met water. De zwelling verloopt langzaam, zodat deze geen schade kan toebrengen aan de groene (plastische) fase van het beton. Zouden de centerpennen in deze fase gaan zwellen, dan zou het beton worden weggedrukt en zouden er lekkages ontstaan. Met de kit zal de sparing permanent waterdicht blijven. Centerpenaansluitpunten Een andere locatie waar lekkage kan ontstaan, is bij centerpenaansluitpunten. Om een water - dichte aansluiting op deze locatie te verkrijgen, kunnen centerpennen met een zwelring wor - den toegepast (fig. 6). Deze zwelringen moe - ten vóór montage in contact komen met water, omdat het zwellen pas na enige tijd optreedt. Als contact met water uitblijft, zullen de zwel- ringen later gaan zwellen dan de bedoeling is en is er alsnog kans op lekkage. ADVIES In het adviesrapport staan zoals gezegd twee vragen centraal: 1 We lke additieven zijn geschikt om het beton extra vloeistofdicht te maken? 2 We lke uitvoeringstechnieken zijn er om het element zelf waterdicht te maken? Advies additieven (vraag 1) Uit de variantenstudie is gebleken dat de vloei- stofdichtheid van het beton wordt verhoogd door het toevoegen van het additief Xypex, maar die van de elementen in zijn geheel niet. Bovendien is het beton van de elementen zon- der additief al voldoende vloeistofdicht. De elementen hebben waterdoorlatende punten (zie alinea 'Risicoanalyse waterdichtheid in de uitvoering'), die met de toevoeging van het additief niet waterdicht worden gemaakt. Dit betekent dat het toevoegen van Xypex niet van toegevoegde waarde is voor de kabeltrekput - ten voor het Google datacenter. Daarnaast vergt deze toevoeging extra inspanning van de betoncentrale en het productieteam om de elementen met het additief te produceren. Advies uitvoeringstechnieken (vraag 2) Uit het onderzoek naar het waterdicht maken van de sparingen en aansluitingen van de ele - menten, is gebleken dat verschillende uitvoe - ringstechnieken moeten worden toegepast om 3 Positie van een kimplaat 4 Kim plaat in wapeningsconstructie voor kabeltrekput Met de geadviseerde uitvoeringstechnische maatregelen kunnen de kabeltrekputten ook met een regulier betonmengsel extra waterdicht worden gemaakt kimplaat 28 VAKBL AD 4 2024 BV-4_BTA.indd 28BV-4_BTA.indd 28 22-11-2024 13:4022-11-2024 13:40 de kabeltrekputten extra waterdicht te maken. ? Gebr uikmaken van een kimplaat voor het waterdicht maken van de verbindingen tus - sen het bodem- en wandelement. ? Sparing en dichtkitten met Swellseal-kit voor waterdichte aansluitingen. ? Gebr uikmaken van centerpennen met een zwelring om lekkages bij centerpenaansluit - punten te voorkomen. CONCLUSIE Om een kabeltrekput volledig waterdicht te krijgen is er meer nodig dan alleen het toevoe - gen van een additief zoals Xypex in het beton. De toevoeging van zo'n additief maakt het ele - ment niet extra waterdicht; alleen het beton wordt er meer vloeistofdicht van. Als de juiste uitvoeringstechnieken voor het waterdicht maken van het element worden gevolgd, is de kabeltrekput ook met een regulier betonmeng- sel extra waterdicht en kwalitatief hoogwaar - dig te maken. Met het volgen van dit advies is het Google datacenter in Eemshaven verze - kerd van waterdichte kabeltrekputten. Hakron Nunspeet B.V. Voltweg 10, 8071 CZ Nunspeet Postbus 46, 8070 AA Nunspeet Hakron b.v.b.a. Ninoofseweg 223 1760 Roosdaal T +31 (0) 341 27 88 00 F +31 (0) 341 27 88 99 T +32 (0) 54 317 676 F +32 (0) 54 317 677 info@hakron.nl www.hakron.nl info@hakron.be www.hakron.be MIB UFO waterkering op buis Montage-instructieblad versie 1.0, december 2013 1 3 52 4 6 Hakron Nunspeet B.V. Voltweg 10, 8071 CZ Nunspeet Postbus 46, 8070 AA Nunspeet Hakron b.v.b.a. Ninoofseweg 223 1760 Roosdaal T +31 (0) 341 27 88 00 F +31 (0) 341 27 88 99 T +32 (0) 54 317 676 F +32 (0) 54 317 677 info@hakron.nl www.hakron.nl info@hakron.be www.hakron.be MIB UFO waterkering op buis Montage-instructieblad versie 1.0, december 2013 1 3 52 4 6 6 Centerpenaansluiting waterdicht maken met centerpen met zwelring (bron: Hakron) Hakron Nunspeet B.V. Voltweg 10, 8071 CZ Nunspeet Postbus 46, 8070 AA Nunspeet Hakron b.v.b.a. Ninoofseweg 223 1760 Roosdaal T +31 (0) 341 27 88 00 F +31 (0) 341 27 88 99 T +32 (0) 54 317 676 F +32 (0) 54 317 677 info@hakron.nl www.hakron.nl info@hakron.be www.hakron.be MIB UFO waterkering op buis Montage-instructieblad versie 1.0, december 2013 1 3 5 2 4 6 Hakron Nunspeet B.V. Voltweg 10, 8071 CZ Nunspeet Postbus 46, 8070 AA Nunspeet Hakron b.v.b.a. Ninoofseweg 223 1760 Roosdaal T +31 (0) 341 27 88 00 F +31 (0) 341 27 88 99 T +32 (0) 54 317 676 F +32 (0) 54 317 677 info@hakron.nl www.hakron.nl info@hakron.be www.hakron.be MIB UFO waterkering op buis Montage-instructieblad versie 1.0, december 2013 1 3 5 2 4 6 Hakron Nunspeet B.V. Voltweg 10, 8071 CZ Nunspeet Postbus 46, 8070 AA Nunspeet Hakron b.v.b.a. Ninoofseweg 223 1760 Roosdaal T +31 (0) 341 27 88 00 F +31 (0) 341 27 88 99 T +32 (0) 54 317 676 F +32 (0) 54 317 677 info@hakron.nl www.hakron.nl info@hakron.be www.hakron.be MIB UFO waterkering op buis Montage-instructieblad versie 1.0, december 2013 1 3 52 4 6 5 Een van de redenen om de kabeltrekput in zelfverdichtend beton uit t e voeren, is de complexiteit van de bekisting 29 VAKBL AD 4 2024 BV-4_BTA.indd 29BV-4_BTA.indd 29 22-11-2024 13:4022-11-2024 13:40