Log in
inloggen bij Betoniek
Hulp bij wachtwoord
Geen account?
shop word lid
Home / Alle kennis / Artikelen

Brandwerendheid tunnels

Nieuwe inzichten in de risico's op spatten van onbeschermd beton in tunnels Edwin Vermeulen - 5 mei 2022

In 2017 zijn naar aanleiding van brandproeven twijfels ontstaan over de brandwerendheid van onbeschermd beton (het zogeheten ROK-beton) in tunnels. Het ROK-beton zou ongevoelig zijn voor spatten, maar dat bleek niet uit de recente brandproeven. Naar aanleiding hiervan zijn door het Kennisplatform Tunnelveiligheid (KPT) vier gesprekstafels geformeerd om de problematiek nader te beschouwen: Bestaande tunnels, Nieuwe tunnels, Onderzoek en Hulpverlening. De gesprekstafels hebben na zo'n drie jaar werk hun conclusies in 2021 gerapporteerd. In dit artikel wordt de achtergrond van het 'ROK-beton' beschreven, wordt het fenomeen spatten van beton toegelicht en worden de conclusies van de gesprekstafel Onderzoek weergegeven.

Persoonlijke titel

Dit artikel is op persoonlijke titel geschreven en is geen weergave of samenvatting van de toelichting op de conclusies die door de gesprekstafel Onderozek is opgesteld.

Aanleiding

Toen in 2015 het vermoeden ontstond dat er mogelijk iets aan de hand was met de brandwerendheid van het beton in tunnels, heeft Rijkswaterstaat in eerste instantie zelf onderzoek gedaan naar dit onderwerp. Maar aangezien de brandwerendheid van beton in wegtunnels de belangen raakt van vele partijen betrokken bij de veiligheid van tunnels (tunnelbeheerders, openbare hulpdiensten en de bevoegde gezagen), heeft het KPT een themadag over de brandwerendheid van betonnen tunnels georganiseerd. Na deze themadag zijn vier gesprekstafels ingericht die vanuit verschillende invalshoeken de problematiek rondom de brandwerendheid van beton in wegtunnels konden uitdiepen:
Gesprekstafel 1 – Bestaande tunnels
Gesprekstafel 2 – Nieuwe tunnels
Gesprekstafel 3 – Onderzoek
Gesprekstafel 4 – Brandbestrijding en hulpverlening

Het verslag van het werk van het KPT en alle producten die door de verschillende gesprekstafels zijn opgeleverd, zijn verzameld in het document ‘Brandwerendheid beton in wegtunnels – Resultaten en verslag van het samenwerkingsproces’, beschikbaar op de website van het KPT [6].

ROK-beton

Tot medio jaren negentig was spatten van beton geen belangrijk aandachtspunt bij nieuwbouw van tunnels. Dat veranderde met de bouw van de geboorde Westerscheldetunnel (1997-2002). Vooral omdat daarin prefab beton met een relatief hoge sterkte (en daarmee minder en kleinere poriën) zou worden toegepast, waardoor er een risico op spatten zou kunnen bestaan.

Met onderzoek TNO naar ROK-beton
In opdracht van Rijkswaterstaat werd door TNO eerst literatuuronderzoek uitgevoerd (BRAWAT-literatuurstudie spatten beton; 1996) [7]. Vervolgens werden er door TNO brandproeven uitgevoerd met beton met hittewerende bekleding en met onbeschermd beton met polypropyleenvezels (BRAWAT II; 1997-1999). Tot slot werd gekeken naar afgezonken tunnels. Het plafond van afgezonken tunnels werd doorgaans voorzien van isolerende bekleding om te voorkomen dat de wapening bij een felle brand te heet zou kunnen worden, maar de wanden (met uitzondering van de bovenkant) in de regel niet. Er werd een proef uitgevoerd om het spatgedrag te beoordelen van deels onbeschermd beton, waarbij een wand van een afgezonken tunnel werd gesimuleerd (BRAWAT 3; 2001 [8].

De proef bevestigde wat werd verwacht van beton met een normale sterkte: ook het onbeschermde beton vertoonde nauwelijks schade. Men concludeerde op basis van deze proef dat onder gelijke omstandigheden (inclusief het betonmengsel; 340 kg/m3 cement CEM III/B; druksterkte na 28 dagen circa 45 MPa) een vergelijkbaar resultaat mag worden verwacht en het afspatcriterium niet maatgevend is.

Het resultaat van het BRAWAT 3-onderzoek werd verwerkt in de richtlijn van Rijkswaterstaat. In de ROK (en daarvoor in de ROBK) stond dat afspatten van beton niet mag optreden; te realiseren door beton te beschermen of door het toepassen van een betonmengsel dat ongevoelig is voor spatten (eventueel met polypropyleenvezels). Dit kon worden aangetoond door het uitvoeren van brandproeven. In de toelichting bij de eis stond echter dat voor grindbeton met een sterkteklasse C28/35 met maximaal 340 kg/m3 hoogovencement is aangetoond dat het voldoet (mits de hoofddrukspanning aan het oppervlak niet hoger is dan 10 MPa). Indien het betreff ende onderzoek (TNO-rapport BRAWAT 3) [8] werd gebruikt om aan te tonen dat een mengsel voldeed, mocht de maximale waarde voor de 28-daagse kubusdruksterkte maximaal 45 MPa zijn. Vervolgens werd jarenlang in tunnels het zogeheten ROK-beton toegepast, waarbij er ook tunnels werden gebouwd zonder hittewerende bekleding. Door voldoende dekking op de wapening werd voorkomen dat de wapening te heet zou worden bij een brand volgens de RWS-curve.

Onderzoek Efectis – samenstelling veranderd?
In 2015 bleek uit onderzoek bij Efectis dat bij de in de ROK beschreven betonsamenstelling toch spatten kan optreden. Naar aanleiding hiervan zijn in 2017 diverse brandproeven uitgevoerd op ROK-beton, waaruit het beeld naar voren kwam dat ROK-beton meestal gaat spatten bij beproeving volgens de RWS-brandcurve. Al snel werd gesteld dat de samenstelling van het beton veranderd zou zijn en dat daarom het spatgedrag zou zijn veranderd. In onder meer het Algemeen Dagblad werd aandacht besteed aan de recente onderzoeken naar de brandwerendheid van onbeschermd beton in tunnels. Op 18 augustus 2020 stond in deze krant: “Er loopt een onderzoek naar vier tunnels die na 2008 zijn opgeleverd, omdat ze niet aan alle brandwerende normen voldoen. Oorzaak is dat bij extreme brand beton van de tunnel af kan spatten. Het beton houdt daardoor minder lang stand. Dat komt omdat in de loop der jaren de samenstelling van het beton is veranderd.”

Oorzaak in proeven
Voor de betonindustrie en voor de leveranciers van grondstoffen voor beton was echter duidelijk dat er geen bijzondere wijzigingen zijn geweest rond 2008 maar ook niet rond en na 2001, het jaar waarin het BRAWAT 3-onderzoek plaatsvond. Zowel wat betreft de regelgeving als de productiemethoden van beton en grondstoffen voor beton zijn er geen bijzondere wijzigingen geweest. Bedenk ook dat installaties zoals klinkerovens en hoogovens al snel meer dan 50 jaar meegaan. De oorzaak van het verschil moet dan ook worden gezocht in de proef in 2001 en de proeven vanaf 2017. Achteraf kunnen we concluderen dat het uitvoeren van één proef aan onbeschermd beton in 2001 onvoldoende was om het ROK-beton als afspatongevoelig te karakteriseren. Bovendien week de proefopzet af van de vanaf 2017 uitgevoerde proeven en zeer waarschijnlijk was ook het vochtgehalte in het proefstuk laag (4,1% m/m) en daarmee niet representatief voor beton in tunnels. Rond 2000 werd echter algemeen verondersteld dat spatten van beton vooral een aandachtspunt was voor hogesterktebeton en zeker niet voor beton tot sterkteklasse C28/35. De eenmalige proef bevestigde dat beeld, waardoor er geen aanleiding was voor aanvullend onderzoek.

Aanpassing ROK
De ROK is inmiddels aangepast. Nog steeds kan in plaats van hittewerende bekleding een betonmengsel worden toegepast dat ongevoelig is voor spatten, maar dat moet op basis van brandproeven worden aangetoond. De brandproeven mogen maximaal drie jaar geleden zijn uitgevoerd en moeten uiteraard representatief zijn voor het betonmengsel en de omstandigheden in de tunnel (ROK 1.4, april 2017) [1].

Volledige bericht lezen?

Het volledige item is gratis beschikbaar voor onze leden.
Nog geen lid? meld u aan bij ons netwerk.

Reacties

J.de Wit - Vulkan-Europe bv. 24 mei 2022 09:51

Als de beton voor tunnels wordt gemend met een mengsel van polypropyleen- en basalt vezels is het probleem van het afspatten verholpen .

1 Zeeburgertunnel. Aanbrengen brandwerende platen tegen de binnenwanden van de tunnel (1988), foto: RWS
x Met het invullen van dit formulier geef je Betoniek en relaties toestemming om je informatie toe te sturen over zijn producten, dienstverlening en gerelateerde zaken. Akkoord
Renda ©2022. All rights reserved.

Deze website maakt gebruik van cookies. Meer informatie AccepterenWeigeren