Waterdichte keldervloeren zijn geen utopie!

In deze blog leg ik uit welke aspecten een doorslaggevende rol spelen en hoe keldervloeren wél waterdicht kunnen zijn.

De theorie

In de norm wordt waterdichtheid van de betonconstructie beschouwd in NEN-EN1992-3. Deze norm schrijft voor dat de constructie geclassificeerd dient te worden met een waterdichtheidsklasse (TightnessClass oftewel TC). Onderstaande tabel geeft een samenvatting van de eisen en bijbehorende ontwerpmethodiek.

Een voorbeeld van een constructie met TC0 is een tijdelijke ongewapende onderwaterbetonvloer. Enige lekkage hoeft in de bouwfase namelijk geen probleem te zijn. Omdat de vloer een tijdelijke functie heeft, hoeft er voor de levensduur ook geen scheurwijdte getoetst te worden. De zwaarste klasse TC3 geldt voor opslagtanks met vloeistoffen die absoluut niet mogen lekken; een betonconstructie zonder verdere beheersmaatregelen (bijvoorbeeld een interne coating) is in die gevallen niet voldoende. TC2 is doorgaans alleen haalbaar voor voorgespannen betonconstructies.

Voor het toepassingsgebied van ondergronds bouwen geldt doorgaans dat een klasse TC1 wordt geëist. Voor scheurwijdtebeperking is het van belang dat selfhealing kan optreden na scheurvorming. Bekende toetsingscriteria zijn afkomstig van onderzoeken van Lohmeijer en Meichsner. De norm benadert de lijn volgens de theorie van Meichsner. Voor een traditioneel gewapende vloer geldt dat extra (fijne) wapening nodig zal zijn om aan de eisen te voldoen.

Ook CUR-aanbeveling 65 beschrijft een praktische richtlijn voor het ontwerp van vloeistofdichte betonconstructies met traditionele wapening. Een vergelijking van eerdergenoemde normen, theorieën en richtlijnen voor toetsingscriteria voor scheurwijdtebeperking (TC1) geeft onderstaande grafiek. De toelaatbare karakteristieke scheurwijdte (wk) is uitgezet tegen de verhouding van waterdruk en constructiedikte (HD/HW).

De diverse toetsingscriteria vertonen grote onderlinge verschillen. Afgezien van de toetsingscriteria vanuit CUR65 zijn de toelaatbare scheurwijdtes afhankelijk van de verhouding tussen de heersende waterdruk en de constructiedikte.

De praktijk

ABT doet regelmatig analyses op lekkende kelders. De normtechnische eisen voor TC1 kunnen in de praktijk onvoldoende zijn om lekkage te voorkomen. De ervaring leert dat voor diepe kelders met een verhouding HD/HW van meer dan 15 geldt dat de normeisen, die gelijk zijn aan de theorie van Meichsner, niet voldoende zijn om selfhealing te kunnen garanderen. Toetsing conform CUR65 of Lohmeijer geeft voor die situaties meer zekerheid.

De ervaring in diverse projecten laat zien dat het scheurenpatroon door krimp dominant is in geval van lekkage van kelders. Ten tweede wordt bevestigd dat de “traditionele bouwwijze” met onderwaterbeton gevoelig is voor lekkages. Dit is ook makkelijk te verklaren: de tijdelijke ongewapende OWB-vloer is niet berekend op waterdichtheid. De traditioneel gewapende keldervloer is gevoelig voor scheurvorming doordat krimp wordt verhinderd door de interactie met de OWB-vloer en poeren. Als de scheurwijdte in de constructievloer onvoldoende beheerst is, dan is het resultaat een opeenstapeling van twee lekke vloeren. Een laag aanvulzand tussen beide vloerdelen faciliteert de toestroom van grondwater, met een doorgaande lekweg tot gevolg. Voor een keldervloer zonder onderwaterbeton gelden in beginsel dezelfde aandachtspunten.

Alternatieve keldervloerprincipes

De toepassing van staalvezelversterkt onderwaterbeton (SVOWB) biedt nieuwe mogelijkheden. De eerste ervaringen zijn opgedaan in onderwaterbetonvloeren met een tijdelijke functie. Bij het grote project Forum Groningen, de eerste toepassing van SVOWB in een groot utiliteitsproject, bleek de SVOWB-vloer in de bouwfase volledig waterdicht. De vraag werd gesteld waarom er nog een constructievloer nodig was. Deze vraag was terecht, maar dat project was daar niet op ontworpen. De vraag is wel mede aanleiding geweest voor de ontwikkeling van twee innovatieve keldervloerprincipes:

• de geïntegreerde keldervloer
• de definitieve SVOWB-vloer

Beide principes zijn gebaseerd op een geïntegreerd ontwerp waarbij de SVOWB-vloer een functie heeft in zowel de bouwfase als in de eindfase. Met het oog op waterdichtheid heeft dit drie grote voordelen t.o.v. de traditionele bouwwijzen:

• De SVOWB-vloer wordt tijdens het leegpompen van de bouwkuip op druk belast vanuit de keerwanden; deze stempeldruk fungeert als natuurlijke vorm van voorspanning.
• De staalvezels geven de SVOWB-vloer een taai na-scheur-gedrag.
• De totale constructiehoogte wordt aanzienlijk vergroot.

Aspect 3 verhoogt de kans op selfhealing; via de factor HD/HW kan een minder streng scheurwijdtecriterium worden aangehouden om aan te voldoen. Door aspect 2 lijkt met staalvezelbeton bij onderwaterbetonvloeren ook zonder traditionele wapening aan de eisen voor TC1 te worden voldaan. Aspect 1 resulteert in een gegarandeerde betondrukzone; hiermee voldoet de constructie in de korte richting zelfs aan de eisen van TC2!

Hoewel de SVOWB-vloer heeft bewezen op zichzelf goed waterdicht te zijn, wordt in de innovatieve principes niet uitgegaan van een volledig waterdichte SVOWB-vloer. Voor de geïntegreerde keldervloer geldt dat de opgestorte vloer de primaire waterdichting vormt; zo is deze ook ontworpen voor de Albert Cuypgarage. Voor de definitieve SVOWB-vloer zónder druklaag wordt een drainagelaag voorzien op de vloer, waardoor eventueel lekwater zal worden afgevangen; enige onverhoopte lekkage hoeft dan niet problematisch te zijn omdat deze niet zichtbaar is op de keldervloer – die kan bestaan uit bestrating of asfalt. Deze oplossing is vooral interessant voor onderdoorgangen en parkeergarages waarbij doorgaans al voorzieningen nodig zijn om regen- of smeltwater af te vangen; het drainagesysteem krijgt dan een dubbele functie.

Overige innovaties

Er zijn diverse andere innovaties in ontwikkeling die het risico op lekkages kunnen verhelpen of verbeteren. Voorbeelden zijn:

• Hybride beton (staalvezelbeton i.c.m. traditionele wapening)
• Toevoeging van bacteriën in het betonmengsel die selfhealing bevorderen
• Krimp-compenserende betonmengsels

Tot slot

Bij ondergronds bouwen is en blijft waterdichtheid een belangrijk aandachtspunt. Ontwerp, detaillering, betonmengsels en uitvoeringsomstandigheden moeten goed zijn én vooral goed op elkaar afgestemd om het risico op lekkages te kunnen beheersen. De moeilijkheid zit niet in de techniek, maar vooral in het proces. Risicobeheersing moet als een rode draad door het ontwerp en de uitvoering lopen. In de ontwerpfase speelt een afgewogen keuze voor toetsingscriteria en het keldervloerprincipe een belangrijke rol. Als de juiste keuzes worden gemaakt en er voldoende afstemming is in het bouwproces, dan ben ik ervan overtuigd dat het maken van waterdichte keldervloeren mogelijk is voor ieder project. Waterdichte keldervloeren zijn dus geen utopie, hoogstens een uitdaging!