Bouwen met buoycrete

Afgelopen jaar onderzochten we de oplossing voor het renoveren van kademuren samen met Boskalis de aan de hand van berekeningen, technische schetsen en in een waterloopkundig laboratorium. Nu gaan we de oplossing testen op een stuk kade in de stad. Projectleider bij Boskalis Stefan de jong vertelt over de wonderlijke eigenschappen van buoycrete.

Hoe werkt buoycrete?

Een bekend probleem bij de Amsterdamse kades is uitspoeling: de bodem onder de kademuur is weg, door scheepsvaart of door erosie. Als gevolg hiervan loopt het zand achter de kademuur ook makkelijker weg, en ontstaan zinkgaten. Het is zelfs 1 van de 3 meest voorkomende problemen bij kades. “We hebben met buoycrete een materiaal ontwikkeld waarmee we die holle ruimtes opvullen en zo die ontgronding en uitspoeling tegengaan”, legt Stefan uit.

Buoycrete is een groutmengsel, een soort cement, dat ietsje zwaarder is dan water. Daardoor verdringt het water uit de holle ruimtes en kan het zich hechten aan de funderingspalen. “Normaal onderwaterbeton is juist 2,5 keer zo zwaar als water. Als we dat aan die fundering hangen, zou dat resulteren in extra neerwaartse krachten”, licht Stefan toe. Doordat buoycrete niet zinkt, creëert het geen extra ballast op de fundering.

Het buoycretemengsel is een vloeibaar materiaal dat onder water verhardt. Daarom moet het worden opgesloten om het materiaal op zijn plek te laten uitharden. “Elke 5 meter maken we vakken door de zijkanten in te sluiten met een soort haringgraatgaas, een afzetting die het buoycrete insluit maar ook juist water doorlaat. De voorzijde dichten we dan met een stalen plaat”, vertelt Stefan. Doordat die plaat aan de voorzijde van de kademuur in de bodem steekt dient het tegelijkertijd als kwelscherm.

Na een dag ‘opsluiting’ behoudt buoycrete zijn vorm. En na ongeveer 30 dagen bereikt het zijn eindsterkte. Het resultaat is een buoycrete-wig: een driehoeksvorm die vanaf de voorzijde van de kademuur – daar waar de meeste uitspoeling is ontstaan – richting de achterzijde oploopt.

Waterloopkundig laboratorium

In het waterloopkundig lab van Boskalis testten we het gebruik van buoycrete uitvoerig. Dat deden we met een nagebootste kademuur met uitspoeling. “De bovenkant van die constructie was van plexiglas. Daardoor konden we het proces precies volgen. Nadat het buoycrete was uitgehard, onderzochten we met kernboringen of alle holle ruimtes waren opgevuld. De resultaten waren positief: we behaalden een vulgraad van ongeveer 95%”, vertelt Stefan.

Vele vormen

Met de oplossing kun je diverse vormen maken, je kunt het zien als een soort grove 3D-betonprinter onder water. Oorspronkelijk werd buoycrete bedacht voor het inpakken van zeemijnen. In Duitsland was men gestart met een project om met buoycrete mijnen voor de kust te isoleren, maar vanwege gebrek aan financiële middelen werd dat stopgezet. Bij Boskalis ging toen een lampje branden.

“Toen de Amsterdamse kadeproblematiek om de hoek kwam kijken, hadden wij net in Schiedam 1200 meter kademuur gerenoveerd”, blikt Stefan terug. Daar ontstond het idee om aanvullend daarop buoycrete te gebruiken. “Dat heeft vervolgens de bal doen rollen richting de gemeente Amsterdam.”

Scannen, proeven, vullen

Voordat we het buoycrete aanbrengen, maken we eerst een onderwaterscan met een zogeheten multibeam sonar. Met die scan brengen we in kaart hoe groot de holle ruimtes onder de kade zijn, en wat de staat van de fundering is. Daarna is het een kwestie van opschonen. Indien nodig verwijdert een duiker met een hogedrukspuit het slib of rotte hout. En met een betonpomp pompen we vervolgens het buoycrete in de gesloten ruimte.    

Bovendien gaan we in de proeftuin ook de houten paalfunderingen vooraf inspecteren. Door de restwaarde van de kademuurconstructie te meten, kunnen we beter inschatten met hoeveel jaar we de levensduur oprekken. “In theorie kun je buoycrete ook alleen gebruiken om uitspoeling tegen te gaan en direct stalen buispalen aanbrengen. Dat zou zonde zijn. Als de fundering in prima staat is, kunnen we deze behouden en met buoycrete versterken. En het is natuurlijk een uitgelezen kans om de palenproever, een slimme boor om de funderingen te inspecteren, in gebruik te nemen”, licht Stefan toe.

Een drukbevaren stuk

Waarschijnlijk gaan we de proeftuin uitvoeren aan de Kostverlorenvaart. Dat is een drukbevaren stuk gracht. Juist vanwege de drukke scheepsvaart is de locatie natuurlijk ook uitermate geschikt: “Want met veel scheepsvaart krijg je ook veel uitspoeling”, licht Stefan toe. Door de proeftuin juist in een bocht van de gracht uit te voeren zijn ze tijdens de uitvoering die scheepsvaart niet al te veel tot last.

Constructie stabiliseren

“Een grote bijvangst die we voorzien is dat de hechting tussen het buoycrete en de houten palen ook de constructie stabieler maakt. Daarmee zouden we de levensduur nog meer kunnen verlengen”, stelt Stefan.

Die bijvangst toonden we al aan met modellen: “De meeste belasting komt terecht op de voorste rij houten palen. De berekeningen tonen aan dat met de buoycrete-wig ook een gunstige herverdeling van die krachten ontstaat. Daarmee brengen we een gelijkmatig krachtensysteem terug, hoe de constructie ook ooit is ontworpen”, vertelt Stefan. Op deze manier hopen we in de proeftuin aan te tonen dat de kade daardoor 30 tot 50 jaar langer mee gaat.