Duurzaam waterdichte kelders

Een fraai ontworpen en goede gerealiseerde kelder is een waardevolle toevoeging aan vele bouwwerken. Een belangrijke voorwaarde voor de meeste kelders is dat deze waterdicht zijn en blijven. Daarnaast is met de toenemende aandacht voor milieu-impact ondergronds bouwen in de toekomst minder vanzelfsprekend door het gebruik van veel staal en beton met een hoge CO2-footprint.

[Dit artikel verscheen eerder in Vexpansie 2022-2 | Tekst Niki Loonen]

Met oude, bestaande én nieuwe technologie kunnen kelders echter wel degelijk waterdicht én duurzaam gerealiseerd worden.
Wanneer permanente stalen damwanden worden toegepast zal de waterdichtheid daarvan in de regel goed verzorgd zijn. Over de waterdichtheid van betonnen kelders bestaat echter nog wel eens onduidelijkheid. Beton is niet oneindig waterdicht, zelfs niet als het ongescheurd is. Er zal dus altijd vochttransport plaatsvinden van buiten naar binnen. Als de verdamping aan het oppervlak aan de binnenzijde groter is dan de vochtdoorslag, dan kan een keldervloer of wand als praktisch waterdicht worden beschouwd. De Eurocode 2 benoemt dat als ‘tightness class 3’ in tabel 1 waarin ook klassen zijn benoemd die enige lekkage toelaten.

Een keldervloer of kelderwand afdekken met een materiaal of voorwerp dat slecht tegen vocht kan, is zodoende niet aan te bevelen. Bijvoorbeeld houten vloerafwerkingen of schilderijen tegen een kelderwand kunnen door vocht beschadigen. Voor dergelijke toepassingen is het te overwegen om een op de betonnen kelderwanden hechtend coatingsysteem of zelfs zogenoemde doos-in-doos constructies toe te passen waarbij de spouw geventileerd wordt en een dampscherm kan worden aangebracht dat niet door waterdruk belast wordt.

Scheurvorming
Door beton met een juiste samenstelling toe te passen is beton voor tunnels, parkeergarages, bergingen, etc. als bouwmateriaal op zichzelf voldoende waterdicht. Dat er toch vaak lekkage optreedt, komt doordat beton scheurt. Deze scheuren worden meestal veroorzaakt door krimpspanningen.
De scheur in afbeelding 1 is zeer gering in wijdte en lekt toch. De foto van de lekkende scheur is een voorbeeld waarbij er in theorie geen lekkage zou moeten optreden. Er zit in die situaties niet veel anders op dan intensief en herhaald injecteren volgens CUR-aanbeveling 119.

Duurzaamheid
Het wapenen op beperken van scheurwijdte vergt erg veel wapening. Voor een wand of vloer met een dikte van 400 mm is een dubbel wapeningsnet Ø 12-75 mm (~120 kg/m3) nodig om zeker te zijn dat een krimpscheur niet wijder wordt dan circa 0,20 mm en dubbel Ø 16-75 mm (~210 kg/m3) voor een scheurwijdte van circa 0,10 mm. Staalwapening bevat 2,85 kg embodied carbon (CO2 uitstoot die gepaard gaat met de productie en verwerking van een materiaal) per kg staal; het ontwerpen en wapenen van dergelijke kelderconstructies leidt dus tot een veel grotere milieu-impact.
Met de wetenschap dat de eisen aan milieu-impact sterk aangescherpt gaan worden, kan een ontwerpstrategie die rond de eeuwwisseling gebruikelijk was uitkomst bieden. Zie de tekst in afbeelding 2 uit de VBC uit 1990 (Voorschriften Beton Constructies). Daarin werd het laten ontstaan van wijdere scheuren gepropageerd.

Beton-technologische en uitvoeringstechnische methoden die genomen kunnen worden om de kans op watervoerende scheurvorming te verlagen betreffen:
• Toepassen van een lage dosering water en (Portland)cement in beton zodat de krimpmaat beperkt blijft;
• Toevoegen van een krimp reducerende hulpstof (SRA) zodat de uitdrogingskrimp beperkt blijft;
• Gebruik van zelfhelende bacteriën in beton zodat scheuren dichtgroeien;
• Toepassen van geopolymeerbeton dat tijdens uitharden veel minder hydratatiewarmte opwekt waardoor er minder krimpspanningen ontstaan én de milieu-impact van het beton wordt verlaagd;
• Plannen dat de kelderconstructie niet in de zomer wordt uitgevoerd zodat thermische krimpspanningen vermeden worden;
• Beton koelen als er toch in de zomer beton wordt gestort.
Als er ondanks deze maatregelen toch scheurvorming ontstaat, betreft dit over het algemeen relatief minder wijde scheuren die goed injecteerbaar zijn.

Resumé
Op basis van het beoogde gebruik van een kelder kan in het ontwerp rekening worden gehouden met de benodigde mate van waterdichtheid. Voor een zeer hoge zekerheid op waterdichtheid van een betonnen kelder­constructie is erg veel wapening nodig, met een hoge milieu-impact. Met de toenemende behoefte aan duurzaam ontwerpen is te overwegen beperkter te wapenen, waarbij dan aanvullende beton-technologische en uitvoeringstechnische maatregelen worden genomen om de kans op watervoerende scheuren zeer laag te houden. Mochten er dan toch watervoerende scheuren ontstaan dan zijn die veel eenvoudiger te herstellen dan wanneer er meer wapening wordt toegepast. Deze ontwerpwijze heeft een positieve invloed op de milieu-impact.

4.3.3 Omdat het beperken van scheurvorming ten gevolge van opgelegde vervormingen in het algemeen veel wapening vereist, kan het uit economische overwegingen aanbeveling verdienen deze wapening achterwege te laten en zonodig beschermende maatregelen te nemen, bijvoorbeeld door de te wijde scheuren te injecteren. Uiteraard moet er door het nemen van betontechnologische en uitvoeringstechnische maatregelen naar worden gestreefd scheurvorming zoveel mogelijk te voorkomen. Hierbij kan gebruik worden gemaakt van de in de praktijk opgedane ervaringen met bepaalde maatregelen, zoals bijvoorbeeld het koelen van beton, het toepassen van een goede nabehandeling e.d.

Tekst: NIKI LOONEN, senior-adviseur ABT

Beeld: parkeergarage FORUM Groningen

Bron: NL Architects&ABT copywright Marcel van der Burg