2010

Nieuwsbrief Editie 10/2010

In deze nieuwsbrief: •

Verslag studiedag “Gelijmde wapening”

•

Studiedagen “Berekenen van gelijmde wapening”

•

Voorstelling nieuwe techniek: textiel verstevigde cement

Belangrijke data: •

28 oktober 2010 te Gent: Studiedag “Berekenen van gelijmde wapening”

Verslag studiedag “Gelijmde wapening” Op 4 februari 2010 heeft de Technologische Dienstverlening “Nieuwe generatie gelijmde betonwapening”, in samenwerking met FEREB, een studiedag georganiseerd rond de techniek van de gelijmde wapening. We mochten ruim 120 mensen verwelkomen in het labo Magnel voor Betononderzoek van de UGent. De focus van deze studiedag lag op het versterken van betonnen structuren, in het bijzonder met gelijmde wapeningen. Om dit systeem te kunnen toepassen is een vooronderzoek van het te versterken gebouw erg belangrijk. Daarom werd ook bij deze stap stilgestaan tijdens deze studiedag. Mevr. Karen Verfaillie van ABG-Consulting heeft hierover een uiteenzetting gegeven met de focus op kathodische bescherming. Aan de hand van een uitgewerkt project werd de techniek van de kathodische bescherming voor chloridenverontreinigd beton gedemonstreerd. Als het vooronderzoek afgerond is en beslist wordt dat een bijkomende structurele versterking nodig is, dan kan dit gebeuren door gelijmde wapening aan te brengen. Hierover zouden de volgende sprekers het uitgebreid hebben. Mr. Stijn Matthys van de Universiteit Gent stelde met zijn presentatie ”Koolstofvezel maakt beton sterk”, de basis van de koolstofvezelwapening (CFRP) voor. Eén van de nieuwtjes die hij te melden had, was dat er in het kader van de Technologische Dienstverlening werk gemaakt wordt van een Technologische Voorlichtingsnota over gelijmde wapening voor beton. Daarnaast gaf hij ook een korte voorstelling van nieuwe evoluties op gebied van de gelijmde wapeningen, waarvan er een aantal door de volgende sprekers meer in detail werden voorgesteld. Eén van deze nieuwe technieken is de multi-directionele vezelcomposiet (mFRP) van de firma ECC. Mr. Lander Vasseur stelde de onderzoeksresultaten en voordelen van deze composieten aan het publiek voor.

Een andere evolutie is het voorspansysteem door naspanning van uitwendig gelijmde wapening, dat door Mr. Pierre Deroover van Sika werd voorgesteld. De voordelen en mogelijkheden van deze techniek werden heel duidelijk uitgelegd, en aan de hand van enkele voorbeelden en foto’s werd de werking van het systeem helder voor iedereen. Mr. Dereymaeker van De Neef Engineering gaf met een case-studie over de Vuurmolen te Overijse een mooi voorbeeld van de toepassing van gelijmde wapening voor het restaureren van geklasseerd historisch erfgoed. De presentatie toont het gebouw anno 1902 na de bouw, de toestand na jaren van verval en het uitzicht na de recente restauratiewerken. Naast de techniek van de gelijmde wapeningen kwam er ook nog een tweede versterkingstechniek aan bod, namelijk de groutinjectie. Mevr. Wine Figeys presenteerde hierover enkele case-studies.

http://www.gelijmde-wapening.be

De techniek van het injecteren werd door Mr. Benoit Verbiest van MC Bauchemie uitvoerig besproken. Zowel de klassieke problemen die met deze techniek opgelost kunnen worden als de werkwijze van injecteren, het benodigde materiaal en de nabewerkingen werden getoond. Met foto’s werden enkele projecten gedemonstreerd, waarbij de injectietechniek een grote meerwaarde betekende voor het in stand houden en het renoveren van bouwwerken. De voormiddag werd afgesloten door Mr. Gianluca Habets van Desoi. De mogelijke toepassingen van scheurinjecties, de op de markt beschikbare injectiematerialen en de verschillende types injectiepompen en injectiepackers werden voorgesteld.

Na een broodjeslunch werden in groep een aantal praktijkdemonstraties gevolgd: • •

•

•

• •

De werking van de voorspansystemen van Sika en het gemak van hun toepassing werden in detail gedemonstreerd in een video. Met vezelcomposiet omwikkelde betonnen cilinders (ECC) werden tot breuk belast en de bekomen druksterkte werd vergeleken met deze van niet omwikkelde cilinders. De druksterkte van omwikkelde cilinders is tot 2x groter dan deze van de niet omwikkelde. Mr. Aniello Palmieri, een doctoraatsstudent van de UGent, demonstreerde de toepassing van NSM (Near Surface Mounted) vezelcomposieten in balken en besprak het gedrag van deze balken na brand. Alle mogelijke soorten weefsels, laminaten, lijmen en andere benodigdheden, nodig voor de versterking van structuren met gelijmde wapening, werden door De Neef Engineering voorgesteld. Desoi gaf een demonstratie van bestaande types injectiepompen en -materialen. ECC demonstreerde vierpuntsbuigproeven op 2 gewapende betonnen balken, allebei versterkt met multidirectionele FRP, maar één was bijkomend mechanisch verankerd d.m.v. bouten.


Studiedagen “Berekenen en dimensioneren van uitwendig gelijmde wapening voor beton” Deze studiedag werd reeds 2 maal georganiseerd, namelijk op 29 april 2010 te Gent (UGent – Labo Magnel) en op 27 mei 2010 te Leuven (KULeuven – Labo Reyntjens). Wegens het grote succes wordt nogmaals een studiedag voorzien, opnieuw te Gent in het labo Magnel.

Doel van de studiedag Het aanbrengen van externe wapening is een beproefde techniek voor de versterking van betonnen structuren. Deze 1-daagse opleiding heeft tot doel de cursisten te instrueren hoe ze kunnen nagaan of extern gelijmde wapening een mogelijke oplossing is voor een gegeven structureel probleem en hen de methodologie bij te brengen om de externe wapening te dimensioneren. Na de opleiding zijn de deelnemers in staat om gelijmde wapeningen te berekenen en te dimensioneren.

Doelgroep Deze opleiding is vooral gericht naar studie- en architectenbureaus die interesse hebben in deze versterkingstechniek en die zich wensen te bekwamen in het ontwerp van structurele versterking met behulp van extern gelijmde wapening. Een zekere voorkennis in verband met de berekening van betonnen structuren is aangeraden.

Programma De cursus gaat door op 28 oktober 2010 te Labo Magnel voor Betononderzoek, Technologiepark Zwijnaarde 904, 9052 Gent. Het aantal cursisten is beperkt tot 20. Afhankelijk van het aantal inschrijvingen kan de cursus hierna nog georganiseerd worden. Het programma: ► 09u00-10u15: Inleiding ► 10u30-11u45: Grondslagen van de berekening ► 12u00-13u15: Ontwerp van versterking in buiging ► 13u15-14u15: Broodjes lunch ► 14u15-15u30: Ontwerp van versterking in dwarskracht en omwikkelen van kolommen ► 15u45-17u00: Rekenvoorbeeld

Inschrijving De kostprijs voor deelname aan de cursus bedraagt 75 € (exclusief BTW). Inschrijven kan door het bijgevoegde inschrijvingsformulier ingevuld terug te sturen per e-mail naar [email protected] of via de post naar Filip Van Rickstal, Lozenberg 7, 1932 Sint-StevensWoluwe. Na inschrijving zal u per afzonderlijke post een bevestiging en een factuur ontvangen.


STUDIEDAG “BEREKENEN

EN DIMENSIONEREN

VAN UITWENDIG GELIJMDE WAPENING VOOR BETON” 28 oktober 2010 Labo Magnel voor Betononderzoek Technologiepark Zwijnaarde 904 9052 GENT Inschrijvingsformulier (invullen in drukletters a.u.b.) Gelieve dit inschrijvingsformulier terug te sturen uiterlijk op 25 oktober 2010 Filip Van Rickstal Lozenberg 7 – 1932, Sint-Stevens-Woluwe Tel.: 02/655.77.11 - Fax: 02/653.07.29 E-mail: [email protected]

Naam:

..........................................................................................................................

Voornaam:

..........................................................................................................................

Functie/beroep:

..........................................................................................................................

Firma:

..........................................................................................................................

Adres:

.......................................................................................................................... ..........................................................................................................................

Telefoon:

........................................................ Gsm:......................................................

Fax:

........................................................ BTW Nr.: ...............................................

E-mail:

..........................................................................................................................

Deelnemingsbijdrage: 75 € (exclusief BTW)

Gedaan te………………………………... op ....... 2010.

Handtekening:


Voorstelling nieuwe techniek: Textiel verstevigde cement (TRC): ir. Svetlana Verbruggen (VUB) Tot op heden is de meest gebruikte techniek voor het herstellen of verstevigen van constructieonderdelen uit gewapend beton het aanbrengen van een extern verlijmde wapening vervaardigd uit vezelverstevigde polymeren (Eng.: Fiber Reinforced Polymers, FRP). Veelal worden hierbij koolstofvezels ingebed in een epoxy matrix. Recente ontwikkelingen in textiel verstevigde cementen (Eng.: Textile Reinforced Concrete/Cement/Mortar, TRC/TRM) leiden tot de mogelijkheid om herstellingen of verstevigingen uit te voeren met vezelverstevigde cementen. Met aangepaste productietechnieken kunnen zelfs vezelvolumepercentages van 25% bekomen worden. Het gebruik van een textiel verstevigde cement kan een aantal voordelen bieden ten opzichte van de bestaande oplossingen. Zo kan bijvoorbeeld gedacht worden aan het gedrag bij brand of bij verhoogde temperaturen en aan een lagere kostprijs voor bepaalde toepassingen.

Vezelverstevigd cement (FRC) en textielverstevigd cement (TRC) Wanneer men spreekt van een vezelverstevigd cement, denkt men meestal aan losse vezels of vezelbundels uit staal of polymeren, die aan de cementmortel toegevoegd worden (FRC). Op deze manier kan men een zekere ductiliteit bekomen en de scheurwijdte beperken. Men kan echter niet van een wapeningseffect spreken, zodat lastdragende toepassingen uitgesloten zijn. De laatste jaren is er echter op internationaal vlak onderzoek verricht naar wat men noemt textielverstevigde cementen: hierbij bestaat de vezelstructuur uit een tweedimensionale textielvorm (weefsels, roosters, …) die geïmpregneerd wordt door de cementmatrix. Hierdoor verkrijgt men een oplossing voor twee belangrijke nadelen van de gekende vezelverstevigde cementen: de continue vezelstructuur laat toe de oriëntatie van de vezels precies te controleren, en tevens van een grotere hoeveelheid vezels te verkrijgen. Hierdoor kunnen wel dragende functies opgenomen worden [1]. Zowel de productietechniek als de mechanische eigenschappen van het zo bekomen composiet (TRC) zijn fundamenteel verschillend van deze van een met discontinue vezels verstevigd cement. Zo zal voor de productietechniek van TRC eerder deze van de polymeermatrix composieten overgenomen worden, dan die van de betontechnologie. Bij de mechanische eigenschappen is het vooral de “strain hardening” die kwalitatief en kwantitatief verandert: door de mogelijkheid om hogere vezelvolumefracties (tot 25% [2]) te bekomen en de vezels te oriënteren in de richting van de hoofdspanningen bekomt men bovenop een stabiele scheurontwikkeling, een (weliswaar lagere) stijfheid in de postscheurfase en een merkelijk verhoogde trekweerstand. De kleine diameter van de vezels zorgt voor een zeer fijn scheurpatroon. Zowel op het vlak van FRC als van TRC wordt internationaal onderzoek gedaan naar het gebruik ervan voor het verstevigen of herstellen van constructieonderdelen uit gewapend beton ([3], [4]). Indien men een belangrijke dragende functie vereist van de cementcomposiet, zal deze een grote hoeveelheid vezels met gekende oriëntatie moeten bevatten, dus TRC is onontbeerlijk. Als men bovendien de kostprijs wil beperken, is het interessant glasvezels in aanmerking te nemen. Het gebruik van glasvezels in een cementachtige matrix is echter geen evidente keuze om redenen van duurzaamheid [5]. Nieuwe mortelsamenstellingen met verminderde alkaliniteit zijn recent ontwikkeld [1], zodat dit probleem beter beheersbaar is, zonder evenwel uitgeschakeld te zijn. Op de Vrije Universiteit Brussel werd een anorganisch fosfaat cement (Inorganic Phosphate Cement, IPC) ontwikkeld, dat na uitharding een neutrale pH vertoont. Dit maakt het gebruik van glasvezels perfect mogelijk. IPC bestaat uit een poeder-vloeistofcombinatie, die bij kamertemperatuur uithardt tot een sterk, duurzaam, hittebestendig en onbrandbaar materiaal.

Typisch gedrag van textielverstevigd cement


In druk vertoont glasvezelverstevigde IPC een lineair elastisch gedrag tot breuk, en dit met een vrij hoge sterkte (60 MPa). In trek is het spanning-rekverloop echter complex en niet-lineair, waarbij reeds bij lage trekspanningen in de matrix scheuren geïnitieerd worden die zich propageren. Dit in tegenstelling tot de tot op heden gebruikte FRP, welke in trek een quasi lineair spanning-rek verloop vertonen tot breuk. Het verschil tussen beide wordt op onderstaande figuren (Figuur 1) weergegeven.

Figuur 1: Spanning-rek curven TRC >< FRP [6] De curve van TRC wordt gekarakteriseerd door een initieel lineair elastisch stadium met een stijfheid die in belangrijke mate bepaald wordt door de matrix. In een tweede stadium zullen er scheuren ontstaan in de matrix. Indien er voldoende vezels aanwezig zijn, zullen de scheuren verspreid worden en nemen de vezels de bijkomende belastingen op: enkel de vezels dragen nog bij tot de sterkte en stijfheid van het composietmateriaal. Het is belangrijk te noteren dat proeven [2] aangetoond hebben dat tot 25% in volume aan vezels kunnen toegevoegd worden aan de IPC-matrix, wat onontbeerlijk is om een hoge treksterkte te bekomen (tot boven 200 MPa). De keuze van glasvezels in plaats van koolstofvezels zorgt voor een lagere stijfheid en een lagere sterkte. Bovendien ligt de hoeveelheid vezels die in een cementmatrix kunnen ingebracht worden steeds lager dan voor een polymeermatrix, die immers geen vaste deeltjes bevat. Deze eigenschappen hebben tot gevolg dat er steeds een grotere doorsnede TRC zal nodig zijn om dezelfde sterkte en stijfheid van de versteviging te bereiken als bij FRP.

Analogie met structurele verloren bekistingen Voorafgaand onderzoek heeft reeds de mogelijkheden van het gebruik van glasvezelverstevigd IPC als een structurele verloren bekisting aangetoond. Deze structurele verloren bekisting is in staat een deel of het geheel van de klassieke stalen wapening te vervangen. [7] Onderstaande grafiek (Figuur 2) geeft enkele resultaten uit dit onderzoek weer. In de grafiek worden de kracht-doorbuigingcurven vergeleken van een referentiebalk uit gewapend beton en een balk met dezelfde langswapening, maar waar de beugels werden vervangen door een externe U-vormige dwarskrachtwapening, vervaardigd uit glasvezelverstevigd IPC. Deze balken werden belast onder vierpuntsbuiging met de belastingen op 1/3 van de tussenafstand van de steunen (2,3m).


Figuur 2: Kracht-doorbuigingcurven Opvallend bij deze curven is dat het scheurmoment merkelijk verhoogt met de externe TRC wapening. Hierdoor wordt een kleinere doorbuiging waargenomen, wat vooral zijn nut kan hebben wanneer de gebruiksgrenstoestand bepalend is voor het ontwerp. De hogere maximumkracht bij de balk met externe TRC wapening wordt verklaard door het feit dat de onderzijde van de U-vormige TRC ook bijdraagt tot de buigweerstand. Bij falen in buiging van de TRC wapening (bij een doorbuiging van ongeveer 30 mm) valt het gedrag opnieuw samen met de referentiecurve. Aangezien het zowel bij een structurele verloren bekisting als bij een herstelling of een versteviging gaat om een extern gebonden wapening uit glasvezelverstevigd IPC, kan een gelijkaardige analyse en haalbaarheid verwacht worden. Men mag echter niet uit het oog verliezen dat er enkele verschillen bestaan tussen beide toepassingen zoals het feit dat de te herstellen of te verstevigen balk reeds in een gescheurde toestand zal verkeren en dat de externe wapening zal moeten verlijmd worden. Op de Vrije Universiteit Brussel wordt dan ook momenteel onderzoek verricht naar het gebruik van glasvezelverstevigd IPC als nieuw materiaal voor gelijmde wapeningen ([email protected]).

Referenties [1]

RILEM Technical Committee TC 201-TRC, State-of-the-Art Report ‘Textile Reinforced Concrete’, ed. Brameshuber W., Report 36, RILEM, 2006.

[2]

Remy O., Wastiels J., Development of impregnation technique for glass fibre mats to process textile reinforced cementitious composites, Plastics, Rubbers and Composites, Vol.39 (2010) N° 3-4-5, p: 195-199.

[3]

Triantafillou T.C., Papanicolaou C.G., Shear strengthening of reinforced concrete members with textile reinforced mortar (TRM) jackets, Materials and Structures, Vol 39 (2006), p 93-103.

[4]

Martinola G., Meda A., Plizzari G., Rinaldi Z., Strengthening and repair of RC beams with fiber reinforced concrete, Cement & Concrete Composites Vol.32 (2010), p731-739.

[5]

Cuypers H., Wastiels J., Van Itterbeeck P., De Bolster E., Orlowsky J. en Raupach M., Durability of Glass Fibre Reinforced Composites Experimental Methods and Results, Composites Part A, Vol.37 (2006), p: 207-215.


[6]

Matthys, S. Constructief gedrag en ontwerp van betonconstructies versterkt met uitwendig gelijmde vezelcomposietwapening, Doctoraatsthesis, Universiteit Gent, September 2000.

[7]

Verbruggen S., Analyse en haalbaarheidsstudie van verloren bekistingen uit IPC voor een dragende betonconstructie, VUB, Brussel, 2009.


2010

Recommend Documents