Zeerhogesterktebeton. 20 jaar praktijktoepassingen in fabriek en on-site

Downloaded from: http://www.ferroplan.com

Zeerhogesterktebeton

20 jaar praktijktoepassingen in fabriek en on-site

Betonvereniging Avondcollege Zeerhogesterktebeton 28 oktober 2003 Peter Buitelaar

Contec ApS Denemarken

©Contec ApS Denmark

Downloaded from: http://www.ferroplan.com Avondcollege Betonvereniging ‘Zeer Hoge Sterkte Beton’ 28 oktober 2003

1. Inleiding Sinds de eerste ontwikkelingen van het Zeer Hoge Sterkte Beton in 1978 met druksterkten tot meer dan 280 MPa was het de doelstelling om het materiaal wereldwijd toepasbaar te maken. Grootste probleem was, en is eigenlijk nog steeds, het vinden van geschikte toepassingen voor ZHSB. Dit wordt enerzijds veroorzaakt door de prijs van het ZHSB, die toch minimaal 2 – 10 maal de prijs is van een meer traditionele betonspecie, en anderzijds door de beperkingen en de onbekendheid van het ZHSB. Veel onderzoek is in Scandinavië verricht, vooral in de periode 1978 – 1980, naar het vinden van deze toepassingen maar vaak bleef het bij eenmalige experimentele en vaak door sponsors betaalde toepassingen. Dit is ook op dit moment het geval bij de meer recente Franse ontwikkelingen die op een kleine schaal voor een aantal prefab toepassingen worden toegepast maar die verder voor een aantal, zeer zeker niet minder interessante, proefprojecten zijn toegepast die goed de mogelijkheden van het ZHSB laten zien. In het algemeen is men wereldwijd nog erg voorzichtig met het toepassen van ZHSB in civiele constructies, deze voorzichtigheid is niet alleen te wijten aan de relatieve onbekendheid met de mogelijkheden van ZHSB bij ontwerpers en constructeurs maar ook door de angst voor falen, die zoals bij een aantal projecten is gebleken grote consequenties kan hebben. Hoewel er tientallen publicaties zijn geschreven gedurende de laatste 25 jaar over ZHSB en er zeer veel onderzoek is verricht naar de eigenschappen en micro structuur van ZHSB is er slechts een beperkte hoeveelheid informatie beschikbaar over praktijk ervaringen en toepassingen. Bij een aantal producenten van ZHSB en UHSB is deze kennis wel aanwezig maar deze kennis wordt vanwege mogelijke concurrentie niet zo maar aan derden beschikbaar gesteld. Hierdoor is de mogelijkheid van kennis uitwisseling natuurlijk zeer beperkt waardoor vaak per toepassing nieuw onderzoek moet worden verricht. Dit is zeker noodzakelijk bij civiele toepassingen zoals gevel constructies, trappen, balkons en bruggen waar de bestaande regelgeving en berekeningen dienen te worden gehanteerd en te worden gecontroleerd aan de hand van specifieke materiaaleigenschappen die nodig zijn voor de berekeningen van een ZHSB element. Een groot aantal van de huidige toepassingen van ZHSB en vooral van UHSB zijn geen typische civiele toepassingen maar zijn toepassingen die voorheen toepassingen waren voor materialen als technisch keramiek, staal- en staallegeringen en speciale kunststoffen. Toch zijn ook deze toepassingen interessant omdat zij vaak het functioneren van het ZHSB en UHSB in extreme situaties laten zien waarvan veel van de opgedane ervaring kan worden gebruikt als referentie voor meer traditionele civiele toepassingen.

2. Mengsel ZHSB en UHSB Ook met ZHSB is het mogelijk om diverse specie’s te ontwerpen die geschikt zijn voor een bepaalde toepassing en verwerking. De hoogste dichtheid en de hoogste sterkte zullen niet altijd noodzakelijk blijken te zijn en zullen bovendien niet geschikt zijn voor elke uitvoeringsmethode en toepassing omdat zij ook een aantal nadelen hebben zoals een grote autogene krimp en een moeilijke verwerkbaarheid. Het is dus belangrijk om een mengsel te ontwerpen dat het beste geschikt is voor een bepaalde toepassing. Hierdoor wordt het ook mogelijk om afwegingen te maken tussen de materiaal technische eigenschappen en de kosten en baten. Uiteraard spelen ook voor de kosten en baten andere aspecten mee zoals duurzaamheid, gewicht en snelle ingebruikname waardoor het toepassen van een ZHSB nog


Peter Buitelaar Contec ApS Denemarken


interessanter zal kunnen zijn. Door het toepassen van het meest geschikte mengsel ontwerp zal de nadruk dus niet altijd op de sterkte van de betonspecie liggen, het is dan ook hierom dat de omschrijving ZHSB en UHSB vaak wordt vervangen door de Engelse omschrijving High Performance Concrete en/of Ultra High Performance Concrete omdat dit meer de eigenschappen benadrukt van de al dan niet verharde specie dan puur de druksterkte. Een aantal parameters is van sterke invloed op de eigenschappen en verwerkbaarheid van de specie, zoals eerder vermeld betreffen de eigenschappen niet specifiek de druksterkte en zijn de druksterkte en dichtheid tevens niet alleen afhankelijk van de hoeveelheid cement en vulstof. De materialen die veel invloed hebben op deze eigenschappen en verwerkbaarheid zijn soort, type en afmetingen toeslagmateriaal, soort, type en afmetingen vezels en soort, type en hoeveelheid hulpstoffen. Tevens worden de eigenschappen van de verharde specie bepaald door de wijze van aanbrengen en afwerken. “Zelfverdichtende” ZHSB maakt het mogelijk om ook zeer complexe gedetailleerde elementen te storten, wel dient er dan rekening gehouden te worden met de grotere autogene- en verhardingskrimp. Het is dus belangrijk, omdat er een aantal verschillende leveranciers zijn van ZHSB en UHSB met ieder hun eigen samenstellingen en patenten en dus ook specifieke eigenschappen, om de eigenschappen goed te vergelijken. Dit zal noodzakelijk blijven totdat er meer inzicht is verkregen in de eigenschappen en het lange termijn gedrag van ZHSB en UHSB in het algemeen.

Figuur 1: Structuur traditionele cementpasta

Figuur 2: Structuur cementpaste met superplastificeerder

Figuur 3: Structuur D.S.P.pasta

2.1.0. De ontwikkeling van ZHSB en UHSB De ontwikkeling van ZHSB had als doel het reduceren van de poreusiteit van de cementlijm waardoor niet alleen de dichtheid maar ook de sterkte van het verharde materiaal zou toenemen. Door de aantrekkende oppervlakte krachten tussen aangrenzende cementdeeltjes in cementlijm zonder plastificeerders, zijn de cementdeeltjes ingeklemd in een relatief open structuur (figuur 1). Door deze “open” structuur heeft een halfplastische traditioneel beton een druksterkte van maximaal 60 MPa. Alleen door gebruik te maken van zware mechanische verdichting was het mogelijk om de aantrekkende oppervlakte krachten te niet te doen en de cementdeeltjes dusdanig dicht op elkaar te pakken dat de maximale w.c.f. niet hoger was dan 0.20 (voldoende om de cementdeeltjes te bevochtigen). Dit resulteerde in zeer hoge sterkten. Om een nog hogere sterkte te bereiken is het mogelijk om nog fijnere deeltjes (cement) te gebruiken. Deze benadering heeft tot 1990 niet veel




aandacht gekregen als toepassing in beton, ofschoon het wel wordt toegepast in andere materialen zoals bij technisch keramiek. Uit Griffith’s theorie voor breuk in brosse materialen met inwendige scheuren blijkt dat de sterkte zal toenemen als de poriën en scheurbreedte worden gereduceerd en dat de sterkte ook zal toenemen als de poriën en scheuren worden gevuld met een versterkend materiaal, ook al is dit materiaal op zich niet bijzonder sterk. Cementlijm is een fijn poreus materiaal waarin de poreusheid in zekere mate de originele ruimten tussen de cementdeeltjes in de chemische structuur weerspiegeld. Dit maakt het toepassen van zeer fijne cementdeeltjes in combinatie met dichte structuren bijzonder interessant. 2.1.1. Superplastificeerders De ontwikkeling van hulpstoffen voor het verspreiden van Portland cement in water betekende een enorm voordeel in de productie van beton. Het werd mogelijk een halfplastisch beton te vervaardigen met dicht op elkaar gepakte cementdeeltjes, een w.c.f. van 0,25 en een druksterkte van meer dan 100 MPa (figuur 2). 2.1.2. Cementfijnheid en cementverdeling In 1973 suggereerde Bache dat de kwaliteit van beton met een superplastificeerder nog verbeterd zou kunnen worden door een gedeelte (ongeveer 30%) van het cement fijner te malen en goed te verdelen. Deze bewering was gebaseerd op de ervaringen met keramische materialen en de toepassing van geometrische principes voor het bereiken van een hoge dichtheid door het vullen van ruimten, ervan uitgaand dat de superplastificeerder de zeer fijne cement goed zal verdelen. De eerste experimenten met een combinatie van cement en zeer fijne cement om zodoende een hoogwaardig materiaal te ontwikkelen begonnen in 1978 in het laboratorium van Aalborg Portland. 2.1.3. Microsilica en het eerste D.S.P. beton Gedurende het eerste onderzoek raakte men bekend met microsilica, wat bestaat uit bolvormige deeltjes met een gemiddelde diameter van 0,1 µm (1/50-1/100 kleiner dan de diameter van cement). Een combinatie van dicht opeengepakte cementdeeltjes en microsilica werd verkozen om een aantal redenen: 1 de microsilica deeltjes zijn veel kleiner dan de fijnst te malen cement en kunnen daardoor dichter op elkaar gepakt worden in de ruimten tussen de cementdeeltjes. 2 De microsilica deeltjes zijn bolvormig terwijl cementdeeltjes hoekig van vorm zijn. Dit maakt de microsilica deeltjes veel meer geschikt voor een dichte pakking dan fijne cement deeltjes. 3 De microsilica deeltjes reageren chemisch minder snel dan cementdeeltjes wat dus de problemen van een te snelle binding voorkomt. De eerste experimenten toonde aan dat het mogelijk was om met behulp van een superplastificeerder en slechts een kleine hoeveelheid water de ultra fijne microsilica en de Portland cement dicht op elkaar te pakken (figuur 3) wat resulteerde in een zeer hoge sterkte. Deze materialen staan bekent onder de naam D.S.P. (Densified Systems containing homogeneously arranged ultra fine Particles) 2.1.4. Structuur De ZHSB cementpasta bestaat uit een hoog percentage aan vaste bestanddelen in aanmaakwater. Het basis principe is om de deeltjes te schikken in een dichte pakking. Om deze dichte pakking te bereiken moeten de aantrekkende oppervlakte




krachten tussen de aanliggende deeltjes fors worden gereduceerd. Reduceren is echter een relatieve term. Het effect van de superplastificeerder om het cement en de microsilica te verdelen is essentieel voor het bereiken van de dichte structuur van de pasta en dus ook voor de lage benodigde hoeveelheid aanmaakwater. 2.1.5. Principe van dichte pakking De dichte pakking is het meest opvallende kenmerk van de D.S.P. materialen. De dichtheid van systemen die bestaan uit deeltjes (en waar oppervlakte krachten geen rol spelen) wordt bepaald door de vorm, afmeting en de manier waarop de deeltjes geplaatst worden. Dit houdt in dat een goede pakking van gelijkvormige lichamen resulteert in hetzelfde volume deel aan lichamen (bij voorbeeld, 0.52 voor een kubieke pakking en 0.74 voor een hexagonale pakking), zonder rekening te houden met de grootte van de lichamen. 2.1.6. Effect van de vorm De dichtheid van de pakking hangt af van vorm van de deeltjes: hoe hoekiger, langwerpiger en grover de deeltjes zijn, des te lager de dichtheid is In D.S.P. pasta hebben de cementdeeltjes een hoekige vorm wat een matige verdichting toelaat, terwijl de ultra fijne microsilica rond van vorm zijn wat resulteert in een ideale pakking. Het zelfde principe dient toegepast te worden voor het fijne en grove toeslagmateriaal. Dicht op elkaar gepakte uitgerekte lichamen, zoals bijvoorbeeld vezels, zullen gewoonlijk in een meer open structuur gerangschikt zijn tenzij er speciale aanpassingen van het mengsel ontwerp worden gemaakt door meer fijn en zeer fijn materiaal toe te passen. 2.1.7. Effect van de verhouding in grootte tussen de deeltjes De dichtheid wordt sterk beïnvloed door de verhouding van het verschil in grootte tussen de verschillende deeltjes. Klassieke testen met het opeenpakken van twee componenten bolvormige deeltjes met diverse variaties in maat toont aan dat de meest dichte pakking wordt bereikt als de verhouding in grootte 20:1 is. Als de verhouding kleiner is dan ontstaat door het wanden afsluitingseffect een minder dichte pakking. Zonder dit effect zou het mogelijk zijn een dichtheid van 100 % te bereiken door de ruimten met nog fijnere componenten te vullen. Dit is echter in de praktijk onmogelijk omdat de verhouding in een betonmengsel gaat van 10 mm tot 1 mm. In een dergelijk systeem ontstaat een wanden afsluitingseffect als er meer dan 3 - 4 fracties aanwezig zijn. Het is dus altijd een afweging tussen een pakking van een aantal componenten, met een kleine wanden afsluitingseffect of een pakking van veel componenten met een groot wand en afsluitingseffect. Een dergelijk optimaal mogelijk mengsel kan door middel van mechanische verdichting worden vastgesteld. Echter een aantal algemene principes kunnen gewoonlijk worden aangehouden: 1 Een dicht op elkaar gepakte fractie moet voldoende worden opgesloten door een ruime verhouding in grootte aan te houden tussen de verschillende componenten. 2 In het geval van de ultra sterke cement gebonden materialen, moet de dichte pakking van de sterkte ontwikkellende cementdeeltjes behouden blijven door het gebruik van een relatief grof zand en ultra fijne deeltjes welke beduidend kleiner zijn dan de fijnste cementdeeltjes. 3 Indien er andere deeltjes en/of vezels worden toegevoegd met grotere afmetingen dan de cementdeeltjes (b.v. glasvezels van 10 - 20 mm) dan moet




er om verspreiding van het cement, dus een meer open structuur, te voorkomen extra veel ultra fijne deeltjes worden toegevoegd. 2.1.8. Kinematica De pakking van lichamen of deeltjes waarvan de oppervlakte krachten zijn geëlimineerd is sterk afhankelijk van de rangschikking van de lichamen. De dichtheid van de pakking wordt ook sterk beïnvloed door de mechanische manier van verdichten. Een eenvoudige verdichting onder druk zal niet resulteren in een erg dichte pakking met behoud van de geometrische identiteit van de deeltjes. Een dichtere pakking kan bereikt worden door hoogfrequente trillingen te herhalen in combinatie met een lichte druk om zodoende de dichter wordende pakking te behouden. Om deze redenen is het niet mogelijk de dichte pakking van de D.S.P. materialen als een unieke kwaliteit te zien. De dichte pakking in de D.S.P. materialen moet gezien worden als een zodanig dichte pakking die alleen verkregen kan worden in systemen zonder oppervlakte krachten. 2.1.9. De functie van de superplastificeerder Het doel van een plastificeerder is om oppervlakte krachten tussen aanliggende cementdeeltjes te reduceren, en hierdoor het verhinderen van een dichte pakking door wederzijdse aantrekking te elimineren. Aangenomen wordt dat sterische verhindering vereist is om dicht op elkaar gepakt cement in water te verspreiden en dit is de basis functie van plastificeerders. Er wordt echter ook van uitgegaan dat elektrische afstoting een belangrijke rol speelt. Ervaringen leren echter dat pure elektrische afstoting onvoldoende is om uitvlokking van Portland cement in water te voorkomen. Dit komt waarschijnlijk door een hoge concentratie aan bivalent en trivalent tegen ionen (Ca++ en Al+-H-), welke volgens de Hardy-Schultz regel, de diffuus dubbele laag samendrukt, en misschien ook door de directe vorming van chemische binding. Het lijkt er op dat een efficiënte verspreiding van Portland cement in water sterk afhankelijk is van het ontstaan van sterische verhindering door het gebruik van een goede plastificeerder. Het bereiken van een goede verdeling van de ultra fijne microsilica deeltjes in water is in wezen een stuk eenvoudiger. Een goede verdeling kan bereikt worden door ph controle of door een plastificeerder toe te voegen. Als echter Portland cement gemengd wordt met een grote hoeveelheid microsilica slurry en een superplastificeerder dan klonteren de microsilica deeltjes samen en wordt verder mengen onmogelijk. De exacte reden voor het samenklonteren van de microsilica is niet bekend. Het succes van de superplastificeerder in de D.S.P. materialen is niet dat het de ultra fijne deeltjes verdeeld in water, maar dat het zorgt voor een goede verdeling van de microsilica in het specifieke Portland cement/ water milieu. 2.2.0. Benodigde hoeveelheid water Het effect wat het vervangen van een gedeelte van de Portland cement door ultra fijne deeltjes heeft op de benodigde hoeveelheid aanmaakwater blijkt uit figuur 3. Dit figuur laat zien dat de water hoeveelheid aanzienlijk gereduceerd wordt als de deeltjes goed verdeeld worden. Als dit niet het geval is neemt de water hoeveelheid toe. De hoeveelheid water die nodig is om een half plastische tot vloeibare ZHSB te verkrijgen ligt tussen de 0.12—0.18 (water/bindmiddel factor). De lage water hoeveelheid komt door de dichte pakking van het cement en de toevoeging van 1050% volume hoeveelheden ultra fijne deeltjes die net voldoende ruimte overlaten voor een dun filmpje water. In de kompleet droge materialen is geen inwendige cohesie. Als water wordt toegevoegd ontstaan er vloeistof menisci die het materiaal bij elkander houden. Als verzadiging is bereikt, en de vloeistof menisci verdwenen




zijn, gaat de inwendige cohesie abrupt naar nul. In de betontechnologie wordt er vaak vanuit gegaan dat fijne deeltjes meer aanmaakwater vereisen dan grove deeltjes. Dit geldt voor specie zonder toevoeging van een plastificeerder. Dit komt echter niet door het groter specifieke oppervlak van de fijne deeltjes maar door het feit dat oppervlakte krachten een groter effect hebben op fijne deeltjes dan op grovere deeltjes. Dat de hoeveelheid aanmaakwater afneemt door een grotere fractie toe te voegen komt niet door een kleiner specifiek oppervlak maar simpel door het feit dat, door het wanden afsluitingseffect, er een dichtere pakking mogelijk is met dus minder ruimte voor water. De stelling dat, in specie met superplastificeerders, de benodigde hoeveelheid water toeneemt als het specifieke oppervlak groter is, is misleidend en zinloos omdat de water hoeveelheid wordt bepaald door de te vullen ruimten. Het geometrische aspect van de benodigde hoeveelheid water in D.S.P. kan eenvoudig aangetoond worden door een cement rijke mortel, een grote hoeveelheid superplastificeerder en een klein beetje water (w.b.f. 0.18) te mengen. Zelfs na een lange mengtijd, is het mengsel slechts licht vochtig poeder omdat er te weinig water is om het materiaal te bevochtigen. Als er dan droge microsilica (25 gewicht % van het cement) wordt toegevoegd, ontstaat er na enkele minuten mengen en halfplastische, goed gietbare mortel. Door het vullen van de ruimten tussen de cementdeeltjes, is de ruimte die gevuld wordt met water gereduceerd. 2.2.1. Brosheid Een verharde cementlijm van ZHSB en UHSB is zeer sterk, maar ook bros, en dus ongeschikt als constructie materiaal. De cementlijm moet dus gecombineerd worden met andere materialen, zoals zand, grind, vezels, wapening, etc., om een ductiel materiaal te krijgen. Door de goed smerende eigenschappen van de cementlijm kan een veel hoger percentage toeslag materiaal worden toegevoegd dan in traditioneel beton. Hoe fijner het toeslag materiaal is, hoe meer vezel wapening moet worden toegepast.

Figuur 4: Van een zeer brosse UHS Binder

Figuur 5: Naar een extreem ductiel UHSB

2.2.2. Vezel en traditionele wapening Diverse soorten vezels en vezel mengsels kunnen worden toegepast. Het mengsel ontwerp van het ZHSB en UHSB zal moeten worden aangepast aan de soort en het percentage toegevoegde vezels om de hoge dichtheid te blijven behouden en problemen met de verwerking te voorkomen. Relatief grote vezels (tot maximum 25 mm) zijn geschikt voor het beperken van micro scheuren die overgaan naar macro scheuren terwijl relatief kleine vezels (tot maximaal 6 mm) de matrix tussen de




grotere vezels versterkt en micro scheuren beperkt. Treksterkte en ductiliteit van het ZHSB kan dus worden verhoogd door het toepassen van een hoog percentage stijve korte vezels, terwijl voor het verhogen van de draagkracht en ductiliteit van een constructie onder trekspanning een lager percentage lange vezels moet worden toegepast. Ook blijkt dat kunststof vezels zeer effectief kunnen zijn als ze in hoge doseringen (2 – 3%) worden toegepast. Zeer kleine wollastoniet (mineraal) of basalt vezels geven een hogere taaiheid op macro niveau en fungeren tevens als vulstof. Zo genaamde vezels mengsels, al in 1986 is hierna onderzoek gedaan in Nederland, dienen te worden aangepast en te worden geoptimaliseerd voor specifieke toepassingen en verwerkingsmethoden. De combinatie van een met een hoog percentage vezels (5 – 10 %) gewapende ZHSB en een traditionele wapening (10 – 20%) zoals in 1986 ontwikkelt door Bache (Compact Reinforced Composite) is een uitmuntende combinatie die toegepast kan worden voor extreem belaste of zeer elegante constructies. In dit systeem fungeren de dunne en kleine vezels (0,15 x 6 mm en/of 0,4 x 12,5 mm) als wapening in de matrix en versterken dus ook de dekkingslaag op de wapening waardoor er zelfs bij extreme belastingen slechts micro scheurvorming optreedt. Door hoge sterkte staal of voorspanstrengen te gebruiken kunnen extreem ductiele composiet materialen worden vervaardigd. Dit systeem is echter vrij kostbaar door de materiaal kosten en arbeidsloon en wordt daarom alleen toegepast voor speciale constructies waar de mechanische eigenschappen en de duurzaamheid van belang zijn. 2.2.3. Mengen Het goed mengen van een ZHSB is erg belangrijk om de juiste consistentie te bereiken. Door de grote hoeveelheid fijn materiaal en de lage water/ bindmiddel factor duurt het enige tijd voordat al de deeltjes op hun “plaats” liggen, pas hierna slaat het mengsel om en blijkt de hoeveelheid aanmaakwater voldoende te zijn. In het algemeen is het zo dat hoe lager de water/ bindmiddel factor is hoe langer het mengen duurt, echter de gebruikte materialen en hulpstoffen zijn in dit proces ook van belang. Het UHSB kan alleen goed in tegenstroommengers worden gemengd terwijl het ZHSB vaak ook in andere mengers kan worden gemengd.

Figuur 6: Mengen UHSB

Figuur 7: Mengen ZHSB on site.

3. Prefab toepassingen Het toepassen van ZHSB voor prefab onderdelen en constructies zal waarschijnlijk in de nabije toekomst in een stroomversnelling terecht komen. Door de beheersbaarheid van het proces en de voordelen van het ZHSB voor een aantal toepassingen is dit ook interessant voor de producenten van bouwelementen die met geen of slechts minimale aanpassingen van hun installaties en proces elementen in ZHSB kunnen gaan uitvoeren. Het op grotere schaal toepassen van ZHSB




elementen zal ook van gunstige invloed zijn op de prijs/ kwaliteit verhouding en zal ook mede daardoor schaalvergrotend gaan werken. ZHSB en vooral UHSB elementen kunnen andere materialen zoals gietijzer en staal niet alleen vervangen maar kunnen zelfs veel eenvoudiger worden vervaardigd en hebben vaak een veel langere levensduur.

Figuur 8: Prefab goot voor de chemische industrie. De eerste toepassingen van ZHSB voor civiele prefab elementen in Nederland zijn waarschijnlijk goten en gootdeksels geweest. Deze goten zijn in de periode 1985 – 1986 vervaardigd voor een aantal chemische bedrijven om proces- en lek water af te voeren. De goten waren 280 mm hoog, 450 mm breed en twee meter lang met een wanddikte van 80 mm. Enige honderden gootdeksels met een dikte van 60 mm zijn vervaardigd om goten in de bedrijfswegen op een bedrijfsterrein af te dekken. De traditionele betonnen gootdeksels werden ieder jaar stuk gereden door het zware verkeer. De elementen zijn nog steeds in bedrijf en voldoen zeer goed. 3.1. Prefab elementen voor de Kaagbruggen In 2002 is in Nederland een uniek proef project uitgevoerd met UHSB elementen. Het hard houten brugdek van de Kaagbruggen in de A 44 bij Sassenheim was hard aan vervanging toe en door de Bouwdienst van Rijkswaterstaat waren een aantal alternatieven onderzocht. Een voorstel voor een nieuw brugdek van zwaar gewapende UHSB (CRC) panelen werd als beste alternatief gekozen. Het ontwerp van de UHSB panelen (7,25 m breed, maximaal 2,95 m lang, 45 mm dik) is door de Bouwdienst gemaakt en voor de productie en detaillering is gebruik gemaakt van de kennis van de producent van de panelen en de leverancier van het UHSB. In een zeer kort tijdsbestek van slechts enige maanden diende er zowel onderzoek plaats te vinden naar de eigenschappen van de zwaar gewapende UHSB panelen als een proefstort en vermoeiingsproeven op een opstelling van een gesimuleerd brugdek. Mede vanwege deze tijdsdruk en eerdere ervaringen werd gekozen voor een standaard product van een leverancier van ZHSB en UHSB. Voor zowel het storten




van de proefpanelen als van de uiteindelijke panelen werd de opdracht aan Hurks Beton B.V. gegund vanwege hun aantoonbare ervaring met het verwerken van ZHSB en UHSB. Vanwege de zeer grote hoeveelheid wapening, de geringe dekking en het feit dat er in een dakprofiel diende te worden gestort was het noodzakelijk om een UHSB toe te passen dat goed moest zijn te verdichten (triltafel) maar dat tixotroop genoeg was om niet uit te zakken.

Figuur 9: Een indruk van de wapening.

Figuur 10: Proefopstelling bij TNO

Vanwege de planning van dagelijks proces bij Hurks Beton B.V. werd de proefstort in de morgen uitgevoerd. De benodigde materialen voor het UHSB waren gedoseerd en afgewogen aangeleverd in big bags. Het goed mengen van de charge in een zo genaamde planeet dwangmenger duurde ongeveer 5 minuten waarna de specie met kubels naar de locatie van het stort werd getransporteerd. Vanuit de kubel werden de proefplaten en kubussen gevuld waarna de triltafel gedurende 5 – 10 minuten werd aangezet. Hierna werd het UHSB nogmaals met een drijfrei afgereid tot de goede hoogte. Met behulp van een mechanische afwerkmachine werd het oppervlak geschuurd tot een glad en dicht geheel. Hierna werden twee lagen curing compound opgespoten.

Figuur 11: Het UHSB tijdens het storten

Figuur 12: Naschuren van het oppervlak.

De proefplaten en kubussen werden bij de TU Delft getest en een groter element werd bij TNO op vermoeiing getest. Na acceptatie door de Bouwdienst werden de 8 panelen voor de Kaagbruggen en 1 paneel voor verdere testen bij TNO door Hurks Beton B.V. op de zelfde wijze gestort. Voor het afreien werd echter nu een dubbele trilbalk gebruikt en werd er geen gebruik gemaakt van de mechanische afwerkmachine. Na een dag uitharding werden de panelen gestraald en opgeslagen. Op de dag van uitvoering werden alle planken op een vrachtwagen geladen en naar de werk locatie gebracht. De panelen (maximaal gewicht 3,5 ton) werden met een




vacuumhefboom op de stalen liggers gelegd. Met 8 stelschroeven per paneel kon de hoogte precies worden afgesteld. Vervolgens werd de ruimte tussen de bevestigingbeugels en de panelen opgevuld met vulplaten. De beugels werden daarna op de panelen vastgeklemd met draadeinden die in de ingestorte ankerbussen waren gedraaid. De bevestigingsbeugels zijn met railklemveren op de bovenflens van de stalen langsliggers geklemd. Daardoor ontstaat een enigszins flexibele bevestiging. Ten slotte is de ruimte tussen de bovenflenzen en de panelen uitgekist en gevuld met een kurk gevuld polyurethaanschuim. Deze schuimstroken zijn zo stijf dat zij de belastingen overbrengen van paneel naar stalen ligger.

Figuur 13: Plaatsen paneel.

Figuur 14: Paneel geplaatst.

Figuur 15: Onderzijde panelen.

Figuur 16: In gebruik.

3.2. Prefab elementen In Denemarken wordt door een vijftal producenten van prefab elementen eind producten vervaardigd van ZHSB, UHSB en CRC. Voorbeelden van deze producten zijn balkons, trappen, galerij delen, tegels, tafels, straatmeubilair en de zo genaamde mushrooms. Door trappen uit te voeren in CRC kunnen er zeer slanke en elegante uitvoeringen worden gemaakt met een hoge visuele bijdrage aan de gebruiksomgeving. Om prefab toepassingen van ZHSB en UHSB succesvol te maken is het waarschijnlijk noodzakelijk dat de Architecten- en Adviesbureau’s gezamenlijk met de producenten van bouwelementen en leveranciers van ZHSB en UHSB de markt opgaan. Het moet dan zondermeer mogelijk zijn om opdrachtgevers te overtuigen van de ongekende mogelijkheden die ontwerpen in deze “nieuwe materialen” kunnen bieden.




Figuur 17: De eerste Mushrooms in Nederland

Figuur 18: Balkongalerij in CRC.

Figuur 19: Voorbeelden van trappen in CRC. 3.3. Matrijzen Een groot afzet gebied voor UHSB zijn de producenten van matrijzen voor de automobiel- en aerospace industrie. Deze matrijzen worden gebruikt voor het gieten, opspuiten en injecteren van kunststof elementen en onderdelen en voor het buigen van plaatwerk. Vooral voor proef series, oude modellen en kort lopende uitvoeringen is een UHSB matrijs te verkiezen boven zeer kostbare stalen- of aluminium matrijzen.

Figuur 20: Matrijzen voor de automobiel industrie.




Door het vervaardigen van een moeder matrijs in staal, hout of kunststof of door het gebruik van een origineel onderdeel kunnen mallen eenvoudig bij kamertemperatuur worden gevuld met een speciaal samengestelde UHSB, na verharding van het UHSB heeft met een natuurgetrouwe replica met een zeer harde en gedetailleerde structuur. Het toeslag materiaal van het UHSB bestaat vaak uit RVS poeder en RVS korrels wat, na verharding in een stoomkamer tot 200°C, zorgt voor zeer hoge sterkten. Ook worden er nikkel legeringen aangebracht om een zeer gladde en dichte oppervlak structuur te krijgen voor het buigen van dun plaatwerk. Druksterkte: > 350 MPa Buigtreksterkte: > 30 MPa Volumieke massa: 3.650 kg/m3 3.4. Kluizen, ATM’s en sterke kamers Een van de eerste grootschalige toepassingen van ZHSB en UHSB was het produceren van onderdelen voor de veiligheids industrie. Het ZHSB en UHSB worden gebruikt voor het vullen van kluis wanden en kluis onderdelen, geldmachines (ATM) en het vervaardigen van sterke kamers voor het opbergen van waarde papieren, computer bestanden en privé eigendommen. De veiligheids industrie moet voldoen aan een groot aantal standaards die worden bepaald door de verzekering maatschappijen en die er in het kort op neer komen dat de verzekerde waarde wordt bepaald door de braak gevoeligheid (of ongevoeligheid) van een beschermende constructie. Wereldwijd zijn er een aantal testinstituten die de bevoegdheid hebben om proeven uit te voeren voor acceptatie van een element. Dus bij elke wijziging van het element dient dit opnieuw te worden getest. De beoordeling wordt niet alleen

Figuur 21: ATM voor inbouw.

Figuur 22: Testen panelen.




bepaald aan de hand van de gebruikte materialen maar is gebaseerd op het totale concept van het element. De toepassing van het ZHSB en UHSB is dus niet alleen het vullen van een ruimte maar is een combinatie van het ZHSB en UHSB, wapening (vaak in speciale vormen aangebracht) en verankeringen. Opzet is om de tijdsduur die nodig is om twee gaten van een specifieke afmeting in de wand te maken zo lang mogelijk te vertragen of zelfs onmogelijk te maken. Voor bepaalde constructies zijn er patenten die toe behoren aan de leverancier van het ZHSB en UHSB en/of de producent van de elementen. Slechts 1 leverancier van het ZHSB en UHSB heeft met toepassing van een speciaal profiel de hoogste score die mogelijk is voor ATM’s. Testen van de standaard elementen bestaat uit het proberen te maken van de twee gaten met een aantal gestandaardiseerde gereedschappen zoals thermische lans, brander, moker, slijpschijf en vuist en beitel. In bijzondere gevallen komen daar springstoffen, brand en val proeven van grote hoogte bij.

Figuur 23: Sterke kamer en kluisdeur in UHSB. Systeem wanden, plafonds en vloeren zijn ontwikkeld voor het vervaardigen van sterke kamers. Deze panelen worden op een speciale manier van binnenuit aan elkaar gekoppeld. Sinds steeds meer bedrijven een sterke kamer willen hebben voor het opbergen van bestanden, vertrouwelijke gegevens, materialen en gereedschap (diamantslijpers, goud- en zilver smeden) zijn er speciale zeer dunne panelen (3,5 cm) ontwikkeld die ook in bestaande gebouwen met vloeren die niet zijn berekend voor grote extra belastingen opgebouwd kunnen worden. De elementen worden in een fabrieksmatig proces vervaardigd onder een strikte veiligheidscontrole en kwaliteitscontrole.

4.0. In situ toepassingen 4.1.

Bedrijfsvloeren en dunne overlagingen

Het vervaardigen van industriële vloeren en industriële dekvloeren in cementbeton is een moeilijk gebied waar ondanks de inzet van moderne hulpmiddelen en gereedschap en aanpassingen van de betonspecie nog dagelijks problemen optreden. Ongewenste scheurvorming, losliggende slijtlagen en schades bij details zijn helaas nog steeds niet volledig te voorkomen. Oorzaak hiervan is het ten dele het ontbreken van regelgeving, de onbekendheid bij vele ingenieurs- en adviesbureaus en het gebrek aan communicatie tussen vloerenbedrijven onderling. Ook de aannemer speelt hier op in door bijna altijd te kiezen voor de goedkoopste aanbieder en niet voor de aanbieder met de meeste kwaliteiten. Hierdoor worden de fouten en problemen die kunnen ontstaan zelden voorkomen. Door het inschakelen van een deskundig adviesbureau kunnen veel fouten en problemen worden voorkomen waardoor het mogelijk is om een goede bedrijfsvloer voor vele jaren




probleemloos gebruik te vervaardigen. In het algemeen wordt het vakmanschap van een vloerenbedrijf zwaar onderschat en is de vloer helaas vaak de sluitpost van de begroting. Schades ontstaan vaak pas na verloop van tijd en zorgen dan voor veel ongemak voor de gebruikers en kunnen ook problemen op leveren met de hygiëne (voedingsindustrie), regelgeving en transport middelen. Vloerenbedrijven die tot ruim 1.500.000 m2 hoogwaardige monolithisch afgewerkte betonvloeren per jaar vervaardigen zijn zeer zeker specialisten die echter voor een minimale prijs de betonspecie moeten storten, afwerken en nabehandelen. Hierdoor is het noodzakelijk geworden dat deze processen steeds meer worden uitgevoerd met de inzet van hoogwaardig materiaal en materieel hoewel hierdoor veel van het ouderwetse vakmanschap verloren gaat. Bij het aanbrengen van cementgebonden industriële dekvloeren komen, zeker in de renovatie, nog veel meer zaken om de hoek kijken omdat veel factoren invloed hebben op het eindresultaat. Deze factoren zijn bijvoorbeeld de kwaliteit van de ondergrond: sterkte, vlakheid, samenstelling en gebreken zoals scheuren, verzakkingen en beschadigingen. Maar ook de lokale omstandigheden zoals de temperatuur en de luchtvochtigheid en ook de beperkingen zoals werken tijdens een slechts gedeeltelijke stilstand kunnen belangrijke factoren zijn die invloed kunnen hebben op het eindresultaat. Industriële dekvloeren worden vaak toegepast bij renovaties van bestaande draagvloeren of bedrijfsverhardingen waardoor de planning, de voorbereiding en de uitvoering onder een tijdsdruk komen te staan en de belangen, zeker bij een continu bedrijf, erg groot kunnen zijn. Het is mede daarom dat de industriële dekvloeren met ZHSB worden aangebracht door efficiënte, vakbekwame en goed geoutilleerde vloerenbedrijven en aannemers. ZHSB wordt vanaf 1983 toegepast als dekvloeren op bestaande en nieuwe betonnen draagvloeren en als dunne overlagingen op diverse constructies. Dit verliep aanvankelijk zeer moeizaam mede veroorzaakt door de moeilijke verwerkbaarheid en afwerkbaarheid en de relatieve grote autogene- en verhardingskrimp (>2‰) van het ZHSB met een w/b factor van slechts 0,22 – 0,25. Hierdoor ontstonden door de grote krimp krachten problemen zoals scheurvorming, craquelé en onthechting en werd het noodzakelijk om zeer veel aandacht te besteden aan zowel de ondergrond als aan de afwerking en nabehandeling. Toch bleek het mogelijk te zijn om ondanks deze beperkingen kwalitatief goede en extreem sterke en dichte industriële vloeren te vervaardigen, sinds 1983 zijn er enige 100.000 m2 wereldwijd aangebracht waarvan het grootste aantal nog steeds in gebruik zijn en zonder enig probleem. Een groot aantal van deze industriële dekvloeren zijn dagelijks onderhevig aan extreme mechanische belastingen, impactbelastingen en belastingen met agressieve media. De tweede generatie bindmiddelen voor ZHSB en UHSB voor dekvloeren en dunne overlagingen heeft een aantal belangrijke wijzigingen ondergaan waardoor er een hogere w/b factor (0,30 – 0,36) mogelijk is en er een veel betere verwerkbaarheid en afwerkbaarheid wordt bereikt terwijl de krimp is gereduceerd tot 0,35 ‰. Hierdoor is het mogelijk om ook zeer vloeibaar zelfnivellerende ZHSB dekvloeren aan te brengen zonder craquelé aan het oppervlak. Cementgebonden zeer dunne overlagingen met zeer hoge sterkte mortels hebben een aantal voordelen, die vooral tot uiting komen in de renovatie van bestaande constructies en bedrijfsvloeren. Deze voordelen zijn behalve de hoge sterkte en dichtheid vooral de zeer snelle ingebruikname en de ongevoeligheid voor een vochtige ondergrond. Voorbereidende werkzaamheden De bestaande draagvloer dient goed te worden onderzocht op gebreken zoals verontreiniging, scheuren, verzakkingen, etc. Afhankelijk van de staat van de bestaande draagvloer kan een reparatieadvies en een overlaging systeem worden voorgesteld. Bij hechtend aan te brengen dekvloer systemen is het zeer belangrijk




om de betonnen draagvloer op de juiste wijze voor te bereiden zodat een goede hechting wordt bereikt en gewaarborgd. In het algemeen moet de betonnen draagvloer worden gefreesd met een fijne rol en/of stofvrij worden gestraald en schoongemaakt. Hierna dient de ondergrond verzadigd te worden met water om onttrekking van aanmaakwater en luchtuittreding uit de betonnen draagvloer te voorkomen. Vlak voor het aanbrengen van een hechtend aangebrachte overlaging dient de betonnen draagvloer verzadigd te zijn met water maar echter vrij van water aan de oppervlakte. Systemen voor zeer dunne overlagingen Er zijn een aantal standaard systemen voor het vervaardigen van zeer dunne overlagingen die hierna kort worden beschreven. Zelfnivellerende mortels: Dit zijn mortels die zonder extra hechtprimer in een zeer dunne laag van gewoonlijk 4 – 10 mm worden aangebracht op een betonnen draagvloer. De zelfnivellerende specie wordt met behulp van een mengpomp gemengd en verpompt waardoor een snelle en eenvoudige applicatie is gewaarborgd. De mortel wordt met een stekelwals ontlucht en genivelleerd. Aardvochtige mortels: Dit zijn mortels die op een traditionele wijze hechtend met een hechtprimer worden aangebracht in een laagdikte van 12 – 40 mm. De specie wordt handmatig of machinaal gespreid en hierna verdicht en afgewerkt. De mortel kan stroef tot zeer glad worden afgewerkt afhankelijk van de wens en de toepassing. Speciale mortels: Speciale mortels zijn samen te stellen voor bijvoorbeeld belastingen met hoge- en zeer hoge temperaturen (tot circa 1200°C), snellere of juist langzamere (warm klimaat) uitharding of voor een hogere chemische bestendigheid. Nabehandeling: Door de zeer lage water/ cement + vulstof factor en de zeer geringe laagdikte tezamen met een groot specifiek oppervlak van de zeer dunne overlaging is het van groot belang dat de afgewerkte mortel goed wordt nabehandeld tijdens de verhardingsperiode. Gewoonlijk kan dit op de volgende wijzen gebeuren: afstrooien met zand, het opspuiten van een curing compound of het opspuiten van water en het afdekken met plastic folie. 4.2.

Zwaar gewapende dunne overlagingen

Soms kan het mogelijk zijn dat een bestaande draagvloer verontreinigt, gescheurd of onder gedimensioneerd is, of de draagvloer kan geheel of gedeeltelijk bestaan uit een ander materiaal dan cementbeton. Gewoonlijk betekent dit dan een langdurige en kostbare renovatie of zelfs vervanging van de bestaande bedrijfsvloer of – verharding wat vooral ongewenst is voor continue bedrijven, luchthavens en hydraulische- en infrastructurele constructies. Voor deze problemen is een speciaal systeem ontwikkeld gebaseerd op het CRC concept en wat bestaat uit een ZHSB of UHSB met een hoog percentage, 100-500 kg/m3, staalvezels. Dit systeem wordt gewoonlijk in een laagdikte van 25 – 50 mm aangebracht in combinatie met een van tevoren aangebracht en eventueel verankerde traditionele wapening. Na verharding van de specie ontstaat een zeer ductiel matrix materiaal met een zeer hoge buigtreken druksterkte en dat bestand is tegen extreme en langdurige belastingen. Hierdoor is het mogelijk om het systeem als een vrij dragende en een eventueel niet hechtende zeer dunne overlaging toe te passen op ondergronden van verschillende materialen. De verharde gewapende dunne overlaging met ZHSB en UHSB heeft een aantal unieke eigenschappen waardoor veel problemen met bestaande constructies kunnen worden opgelost. In opdracht van de Bouwdienst van Rijkswaterstaat is de zwaar gewapende dunne overlaging van ZHSB onderzocht als




een levensduur verlengde oplossing op stalen rijdekken van orthotrope bruggen. Deze bruggen hebben problemen met vermoeiing waardoor er scheurvorming optreedt in verschillende constructie details waarvan de scheurvorming in de dekplaat tot de meest ernstige behoort. Gedurende de laatste 5 jaar is hiervoor onderzoek verricht naar de technologische, constructieve- en duurzaamheidaspecten en zijn de effecten van de zwaar gewapende dunne overlaging van ZHSB via FEmodellen bestudeerd. Dit onderzoek is verricht door TU Delft, TNO en de Bouwdienst en heeft zeer veel informatie voor alle betrokkenen opgeleverd, over veel van deze resultaten is gepubliceerd door de diverse betrokken partijen.

Figuur 24: De Calandbrug.

Figuur 25: Wapening op de hechtlaag.

In de periode van 29 april tot 4 mei 2003 is een proef project uitgevoerd op de Calandbrug (N15) om de logistiek, uitvoering en resultaten op een grotere schaal te testen en om voldoende informatie hierover te vergaren voordat grotere en complexere projecten worden uitgevoerd. Het proefvak bestond uit twee rijstroken (6,70 x 80 m) in de richting naar Rotterdam. In de beschikbare periode diende het gehele project inclusief verkeersmaatregelen, verwijderen van de asfaltbetonnen deklaag, inspectie en indien nodig reparatie van het stalen rijdek, applicatie van de ZHSB overlaging, uitharding en opruwen te worden uitgevoerd. Tijdens de voorbereidingen selectie periode werden 4 aannemers uitgenodigd voor een prijsopgave. Voordat de geselecteerde aannemer het werk werd gegund diende hij een proefvak uit te voeren en moest hij tevens een gedetailleerd projecten kwaliteit plan te overleggen. Dit project plan was erg belangrijk omdat het gehele proefproject in een zeer korte tijd diende te worden uitgevoerd, vertraging in 1 of meerdere onderdelen zou resulteren in vertraging van het gehele proces en zou de oplevering datum in gevaar kunnen brengen. Het gehele project werd mede daarom uitvoerig begeleid door alle betrokken partijen.

Figuur 26: Aanbrengen overlaging.

Figuur 27: Afwerken overlaging.




Een mobile betonmortel centrale was dicht bij het werk opgesteld voor het mengen van het ZHSB. De benodigde componenten voor het ZHSB werd geleverd in afgewogen big bags. Het ZHSB werd in charges van 1m3 gemengd en elke 4 m3 werd met een truck mixer na het werk getransporteerd waarna een bandenshovel met een dichte bak werd gebruikt voor het transport op het werk. Een dubbele hoog frequente trilbalk werd gebruikt om het ZHSB te verdichten. Langs de rand profielen werd een stok trilnaald gebruikt om het ZHSB extra goed te verdichten. Aan het ZHSB was een versneller toegevoegd waardoor het afwerken eerder mogelijk was en er tevens extra tijd werd gewonnen op de totaal benodigde verharding waardoor het werk eerder opgeleverd zou kunnen worden. Het gehele oppervlak werd met behulp van mechanische afwerkmachines geschuurd en naderhand glad gepolijst. De nabehandeling bestond uit het afdekken met jute en plastic folie. Binnen 24 uur was de sterkte voldoende om het oppervlak stof vrij te kogelstralen voor het bereiken van de vereiste stroefheid van 52 SRT. Hierna werden de randdetails en voegen aangegoten en werd de tent verwijderd. Met behulp van een geperforeerde waterslang werd de overlaging gedurende een periode van 7 dagen bevochtigd. De gehele uitvoering van het proefproject vanaf de eerste verkeer maatregelen tot aan de her ingebruikname duurde minder dan 120 uur. Veel is geleerd van het proefproject waardoor het mogelijk is om in de komende jaren grotere projecten uit te voeren. De eerste metingen op de overlaagde Calandbrug laten een spanningsreductie in de vermoeiing kritische dek details zien van een factor 4 – 5, dit is gelijk aan de reductie factor die is gemeten aan kleine proefstukken en die zijn berekend door computer simulaties bij de Bouwdienst.

Figuur 28: De ingelijmde ankers.

Figuur 29: De 3 lagen ø10 mm.

In de zomer van 2003 is de zwaar gewapende dunne overlaging van ZHSB toegepast om een betonnen viaduct (A1 ter hoogte van Wilp) op te waarderen naar de vernieuwde eisen die noodzakelijk waren voor de uitbreiding van 2 x 2 rijstroken naar 2 x 3 rijstroken. Hier werd de zwaar gewapende dunne overlaging van ZHSB verankerd aan de betonnen druklaag door middel van ingelijmde plaat ankers (5 per m2) die tevens de wapening op hoogte hield. Onder vaak extreme weersomstandigheden (temperaturen tot 36°C) werd de overlaging in 4 fasen aangebracht. Het ZHSB werd in big bags geleverd en in een truckmixer in charges van 6 m3 gemengd en getransporteerd van de menglocatie naar het viaduct. Ondanks diverse problemen met het gebruikte materieel (waardoor wat onvlakheden zijn ontstaan), wat onthechting op een aantal locaties en fijne scheurvorming is er toch een redelijk goed resultaat behaald. Wel blijkt het noodzakelijk te zijn om voor deze toepassingen duidelijke project beschrijvingen te maken inclusief de eisen met betrekking tot het benodigde materiaal en materieel.




4.3.

Spuitbeton

ZHSB is zeer geschikt als spuitmortel voor het versterken en repareren van constructies en constructie onderdelen. Door de hoge dichtheid en de hoge elektrische weerstand van de ZHSB kan de spuitmortel in minimale laagdikten worden aangebracht. Het tixotrope gedrag van de spuitmortel maakt het mogelijk om zonder gebruik van versnellers te werken en om tot 100 mm in één laagdikte aan te brengen. Hoewel de ZHSB spuitmortel gewoonlijk wordt aangebracht volgens de zo genaamde “natte methode” zijn er ook goede ervaringen met de “droge methode” waarbij de droge voorgemengde ZHSB over een veel langere afstand kan worden getransporteerd en pas in de spuitmond met aanmaakwater wordt verspoten. De “natte methode” heeft echter ook een aantal belangrijke voordelen: • De betonspuiter heeft geen beschermende kleding nodig en heeft volledig zicht op het werk. • Kwaliteit wordt bereikt door het ZHSB en veel minder door de ervaring van de applicateur. • Geen stofoverlast en veel minder terugslag van het ZHSB. • Glad afspanen is mogelijk.

Figuur 30: ZHSB toegepast als spuitmortel.

Duurzaamheid Chloridendiffusie coëfficiënt (m2/s) Carbonatie bestandheid Vries- en dooibestandheid Mechanische eigenschappen Druksterkte (MPa) Dynamische E-modulus (MPa) Vervorming bij breuk, trek (%) Slijtvasheid (Böhme DIN 52108)

ZHSB

UHSB

Mortel specie w.c.f. 0,40

0,6 x 10 -13

0,6 x 10 -13

26 x 10-13

Zeer hoog Zeer goed

Zeer hoog Zeer goed

100 54.000 0,01 – 0,02 <5,8

150 70.000 0,01 – 0,02 <4,5

Hoog Acceptabel zonder luchtbelvormer 50 - 60 35.000 0,01 – 0,02 >10

Krimp 1 – 300 dagen (%) 0,04 0,04 Tabel 1: Vergelijking ZHSB, UHSB en traditionele mortel specie.


0,04



De eerste generatie ZHSB en UHSB kenmerkt zich door een fijn craquelé patroon aan het oppervlak van het beton met een scheurwijdte van 0,15 – 0,25 mm en een scheurdiepte van 1 -2 mm. Onderzoek heeft echter aangetoond dat deze microscheurvorming geen invloed heeft op de duurzaamheid van het ZHSB en UHSB en dat bovendien onder vochtige omstandigheden en in combinatie met carbonatie er selfhealing optreedt door het hoge percentage niet gehydrateerde cement.

Chloridendiffusie coëfficiënt (m2/s) Betondeklaag in mm Levensduur in jaren

ZHSB

Beton in agressief milieu

Størebelt beton 10% MS en 22% vliegas

0,6 x 10 -13 10 109

30 x 10 -13 40 35

6 x 10-13 30 100

Tabel 2: Aspecten met betrekking tot de levensduur. Tot op heden wordt ZHSB en UHSB als spuitmortel toegepast in een beperkt aantal toepassingen voornamelijk als slijtvast bekleding op overlopen van dammen en in stalen hydraulische en pneumatische transport systemen voor abrasieve materialen zoals cement, vliegas, silicium, etc.. Hiervoor wordt een fijnmazig wapeningsnet of een strekmetaal op de stalen ondergrond gelast om dienst te doen als hechtbrug. In Scandinavië zijn in de periode 1993 – 1997 een aantal bruggen met door chloride geïnitieerde corrosie voorzien van een 10 – 20 mm dikke laag ZHSB. In Nederland is circa 1.000 m2 oppervlak van een poreus betonnen waterreservoir, het toeslagmateriaal bevatte oerhout, van een chemische fabriek in 1989 voorzien van een circa 10 mm dikke laag ZHSB. Tevens zijn er reparaties uitgevoerd in de koeltoren van de kolengestookte centrale in Geertruidenberg en zijn schoorsteenreparaties uitgevoerd op de Hoogovens IJmuiden. In combinatie met fijnmazige zware wapening (CRC concept) is de ZHSB toegepast om beton silo’s voor de opslag van cement te versterken waardoor een volledige vulling met cement opnieuw mogelijk werd. De voorbereidingen voor het spuiten van ZHSB bestaan uit het zorgvuldig stralen en met water bevochtigen van het betonnen oppervlak. Hierdoor wordt en goede hechting gegarandeerd en wordt absorptie van het aanmaakwater voorkomen. De ZHSB wordt voorgemengd in dwangmengers en in de bak van de betonpomp gestort. Hierna kan het ZHSB worden verpompt en verspoten op het oppervlak van de betonnen ondergrond. Vrijwel direct nadat de ZHSB is aangebracht kan deze glad worden afgespaand. Hierna dient de ZHSB goed te worden nabehandeld om verdamping van aanmaakwater te voorkomen, dit is zeer belangrijk vanwege het grote specifieke oppervlak en de geringe laagdikte. Bij voorkeur dient dit te gebeuren door het opspuiten van twee lagen curing compound. 4.4.

Licht ZHSB

Een toepassing waarbij niet de eindsterkte indrukwekkend is maar waar voornamelijk de eigenschappen van een ZHSB bindmiddel belangrijk zijn is een Hoge Sterkte Lichtbeton (High Performance Light Weight Concrete). Door de goede cohesie van het bindmiddel kunnen lichte toeslagmaterialen zelfs bij hoge pompdruk niet ontmengen en wordt het aanmaakwater niet uit de specie geperst. Hierdoor is het ZHSB met een lage volumieke massa zeer geschikt voor staalplaat beton vloeren in hoge gebouwen.




Tijdens de bouw in 1998 van de PB-Com Tower in het zaken hart van Manilla Makati, met een hoogte van 254 meters tot voor kort het hoogste gebouw in de Filippijnen, bleek dat de fundering onvoldoende sterk was om de totale constructie te kunnen dragen. Het gebouw was ontworpen door de bekende Amerikaanse architecten Skidmore, Owings and Merrill en werd gebouwd door de Koreaanse aannemer Samsung Construction Corporation die kort daarvoor het wereld beroemde project Petronas Towers in Maleisië had opgeleverd. Door de problemen met de fundering kwam het project in gevaar en stond men voor de keus: 1 Slopen van de constructie en opnieuw een fundering storten. 2 De hoogte van het gebouw te beperken door minder verdiepingen te bouwen. 3 Een licht beton te produceren met de juiste eigenschappen waardoor er op het totaal gewicht zou kunnen worden bespaard. Uiteraard was het beperken van de hoogte zowel uit zakelijk oogpunt, minder huur opbrengst, als prestige een ongewenst alternatief.

Figuur 31: PB-Com Tower in uitvoering en na oplevering.




Door Samsung Construction werd na lang zoeken contact opgenomen met een leverancier van ZHSB en UHSB om een speciaal hoge sterkte lichtbeton te ontwikkelen dat aan de volgende eisen moest voldoen: • • • •

Goede verwerkbaarheid en een hoge stabiliteit gedurende 1 – 5 uur. Verpompbaar tot 250 m hoogte zonder ontmenging. Maximale volumieke massa 1.850 kg/m3. Minimale druksterkte van 30 MPa.

Het hoge sterkte lichtbeton werd samengesteld met een geïmporteerd concentraat, lokaal aanwezige cement en geïmporteerd lava steen uit Griekenland als toeslagmateriaal. In totaal is 7.600 m3 hoge sterkte lichtbeton met een druksterkte van 36 MPa, een splijtsterkte van 3,2 MPa en een zetmaat van 175 mm probleemloos verpompt, gestort en afgewerkt.

4.5. Slijtvaste bekledingen ZHSB en UHSB worden toegepast als slijtvaste bekleding in hydraulische en pneumatische systemen voor de opslag, transport en verwerking van abrasieve materialen. Ook gecompliceerde onderdelen kunnen worden vervaardigd van ZHSB en UHSB doordat het materiaal op de volgende wijzen kan worden aangebracht: gieten, spuiten, handmatig en in tegels of panelen. UHSB kan voor wat de slijtvast betreft concurreren met hoogwaardige staalsoorten en technische keramiek. Impact bestendigheid, naadloos aan te brengen, hoge temperatuurbestendigheid (tot 1200°C) en snelle ingebruikname zijn ander belangrijke voordelen van het UHSB.

Figuur 32: Slijtvast beklede ventilator uit de cementindustrie.

Figuur 33:Onderdeel om vlinderklep te beschermen voorzien van UHSB.

Sinds 20 jaar wordt UHSB toegepast in de cementindustrie, kolengestookte centrales en staal producerende bedrijven over de hele wereld.




4.6.

Betonreparatie en betonreparatie onderwater

4.6.1. Kinzua Dam Eén van de eerste grote reparaties met ZHSB (1540 m3) was de reparatie van het overloop bassin van de Kinzua Dam in Pennsylvania in de Verenigde Staten van Amerika in 1983. Dit voorbeeld laat zien hoe onbekend men 20 jaar geleden nog was met het ZHSB waardoor er veel fouten werden gemaakt in zowel het ontwerp als de uitvoering. In dit bassin aan de voet van de Kinzua dam was ondanks eerdere uitgevoerde reparaties in 1973-1974 door cavitatie erosie gaten tot 1,10 m diepte ontstaan in de 1,50 m dikke betonplaat.

Figuur 34: Bassin Kinzua dam in 1983

Figuur 35: Kinzua dam

Reparatie was dus zeer noodzakelijk voordat de betonplaat volledig zou worden doorgesleten en in delen zou breken. De eerdere reparaties waren uitgevoerd in een staalvezel beton, dit omdat men dacht dat impact een belangrijke oorzaak was van de ontstane slijtage, maar dit bleek niet beter te voldoen dan het originele beton. Na het testen van diverse soorten beton in combinatie met verschillend toeslag materiaal werd de keuze gemaakt voor een speciaal geformuleerde ZHSB met kalksteen, dit was aanwezig op het project. De gebruikte test methode is de door het Waterways Experiment Station ontwikkelde ASTM C 1138 waarbij een proefstuk in een dichte container met water wordt aangebracht en waarin slijtage erosie wordt gesimuleerd door stalen ballen in een door een propeller veroorzaakte stroomversnelling over het oppervlak van het proefstuk heen te bewegen en te laten stuiteren. Deze proef wordt in vele landen toegepast voor het bepalen van de slijtvastheid van materialen die worden toegepast in hydraulische constructies zoals dammen en sluizen. Een aantal grote proefstukken werden vervaardigd om het gehele proces van mengen, storten en afwerken te kunnen beoordelen. Hoewel het mengen, storten en afwerken goed verliep werden er een aantal problemen waargenomen die ook nu nog kenmerkend zijn voor ZHSB: 1. Plastische krimp scheuren: Bij een van de platen werden plastische krimp scheuren waargenomen, hoewel na het nemen van boorkernen bleek dat deze scheuren oppervlakkig waren veroorzaakte dit toch nogal wat bezorgdheid. Bij de volgende platen werd direct na het verdichten een curing compound aangebracht en hier werden geen plastische krimp scheuren waargenomen.




2. Afwerken en curing: Het ZHSB bleek vrij snel aan te trekken en het afwerken was hierdoor vrij moeilijk. Hierop werd besloten om na het twee maal verdichten met de trilbalk een curing compound aan te brengen, dit in tegenstelling tot gewoonlijk geaccepteerd beton praktijk waar gewacht wordt tot na het opdrogen van het bleeding water voordat de curing compound wordt aangebracht. 3. Zetmaat: De proefvakken toonden aan dat het zeer moeilijk was om een ZHSB met hoge doseringen micro-silica af te werken tenzij de zetmaat voldoende hoog was voor een vloeibaar ZHSB. Dit soort ZHSB was nieuw voor iedereen en daarom was er sprake van enige afwijzing, boorkernen gaven echter een uniforme distributie te zien van het toeslag materiaal zonder ontmenging. Na de proeven werd de samenstelling van het ZHSB beter gespecificeerd: 1. Minimale 28 daagse druksterkte 86 MPa om een gelijkwaardige slijtvastheid te bereiken als met de laboratorium proeven. 2. Een maximale hoeveelheid van 415 kg/m3 Portland cement omdat een hogere dosering geen hogere slijtvastheid tot gevolg had en om problemen met door hydratie warmte geïnitieerde scheuren te voorkomen. 3. Een minimale toevoeging van 15% micro-silica op het gewicht van de Portland cement. 4. Een maximale water/ bindmiddel factor van 0,30. Voor de uitvoering werd begonnen met het afwateren van het bassin en werden de restanten staalvezel beton mechanisch verwijderd. Beugels van ø 25 mm werden in de bestaande betonnen plaat gelijmd om de overlaging van ZHSB te verankeren, extra wapening werd niet gebruikt vanwege de angst dat dit bij extreme slijtage als extra slijtmedium zal gaan werken. De bestaande betonnen plaat werd door middel van hoge druk water gereinigd en met water verzadigd. Na een aantal proefstorten naast het bassin werd begonnen met de werkelijke uitvoering. Het bassin werd in 54 onafhankelijke delen gesplitst waarvan de grootste stort circa 51 m3 zou zijn. Het ZHSB werd gemengd in een betonmortel centrale op de volgende wijze: cement, toeslag materiaal en water werd gemengd en in een truckmixer gelost waarna de micro-silica slurry werd toegevoegd. Na 5 minuten mengen werd de truckmixer na de bouwplaats 13 km verderop gestuurd. Minimaal twee truckmixers moesten op de bouwplaats zijn voor dat met storten kon worden begonnen, op de bouwplaats moesten de truckmixers nogmaals circa 20 maal roteren waarna de inhoud van 2 truckmixers werd gemengd om verschillen tussen de ZHSB te minimaliseren. Het ZHSB werd door middel van een betonpomp en een 130 mm betonslang met een lengte van circa 46 m in het bassin gebracht. Hoewel het storten goed verliep trad er al vrij snel scheurvorming op in de gestorte delen. De scheurvorming trad op na 2 – 3 dagen na het storten en verdeelde de plaat in 5 – 10 delen. In de eerste instantie werd gedacht dat de scheurvorming was veroorzaakt door plastische krimp maar dit werd ongegrond verklaard vanwege het tijdstip van optreden van de scheurvorming. De scheurwijdte was in de eerste instantie 0,3 – 0,5 mm waardoor de uitgeboorde kernen heel bleven. Bij de volgende stort werden thermo koppels geïnstalleerd om het verloop van de temperatuur in de overlaging vast te leggen. De waarschijnlijke reden voor de scheurvorming was een combinatie van verhinderde krimp (door thermische expansie en krimp en door de hechting op de bestaande betonnen plaat en de ingelijmde beugels), autogene krimp en het




ontbreken van enige vorm van krimp wapening. Hierop werden verschillende maatregelen getroffen om de scheurvorming te beperken: om de temperatuur ontwikkeling te beperken werden de delen geïsoleerd, voegen werden binnen 24 uur ingezaagd en in een deel werd een wapening ø16 mm # 150 halverwege de laagdikte aangebracht. Uiteindelijk bleek geen van deze maatregelen afdoende te zijn om de scheurvorming te beperken. Gedurende een aantal inspecties door duikers in de jaren na uitvoering bleek dat het ZHSB wat was uitgesleten rond de scheurvorming maar dat de overlaging verder goed voldeed. Van verdere reparaties gedurende de jaren na het repareren van het bassin is niets bekend. Met de huidige stand van zaken en de inmiddels opgedane ervaringen zou een hechtende gewapende overlaging van een HSB met daarop een hechtende 5 – 10 cm dikke UHSB overlaging waarschijnlijk beter voldoen. 4.6.2. Sluizen en stuwen In Nederland zijn in 1988 en 1989 reparaties verricht met ZHSB en UHSB in de ontvangbakken in het stuwcomplex Sambeek in de rivier de Maas. Ook hier was sprake van extreme cavitatie erosie door het water en eventueel daarin aanwezige materialen (zand en steen maar ook ijzeren staven en fietsen) waardoor een slijtage van de betonnen vloer van 7- 10 cm was ontstaan en er gaten waren tot circa 30 cm diepte. Dit zou op korte termijn gevaar op kunnen leveren voor de constructie omdat het schrale beton zou kunnen worden bereikt en het slijtage proces dan versneld zou kunnen worden met tevens het gevaar van onderspoeling. Door duikers werden de eerste reparaties uitgevoerd door het met staalvezels versterkte UHSB (B 200) met gecalcineerd bauxiet als toeslagmateriaal op de gereinigde ondergrond in de gaten te storten. Het UHSB werd in dwangmengers boven water gemengd en eenvoudig met emmers aan een touw naar de locatie van de stort getransporteerd waar de duiker de emmer leegde en het UHSB verdeelde en glad spaande.

Figuur 36: Stuwcomplex bij Sambeek

Figuur 37: Onderwater reparatie.

Regelmatige inspectie met video camera’s toonde aan dat de reparaties goed waren uitgevoerd en dat er geen slijtage optrad maar dat naast de reparaties door de extreme welvingen in het water van zand en grind nieuwe gaten ontstonden. Dit fenomeen is ook bekend uit de slijtvaste bekledingen in diverse industrieën en het werd daarom noodzakelijk geacht om de gehele ontvangbak te voorzien van een slijtvaste UHSB deklaag van circa 20 mm dik. Hiervoor werd het, vanwege de kwaliteit van uitvoering, noodzakelijk geacht om de gehele vloer van de ontvangbak droog te leggen waardoor een afsluiting van een deel van het stuwcomplex noodzakelijk was. Bij de gedeeltelijke drooglegging, enige cm water bleef aanwezig, bleek dat het constructie beton zwaar vervuild was met algenaangroei en dat er een slijtage was van circa 10 cm. Na het schoonmaken met hoge druk water werd een




wapeningsnet op afstandhouders aan de bestaande constructie vloer verankerd met behulp van ankers. Hierna werd een B 25 onderwater beton, vanwege de aanwezige laag water en lekwater, op een naastliggende ponton in een mobiele dwangmenger gemengd en in de ontvangbak gestort met behulp van een stortpijp.

Figuur 38: De wapening van de tussenlaag.

Figuur 39: Uitvoering van de UHSB deklaag.

Na gedeeltelijke verharding van het onderwater beton werd dit met stalen bezems opgeruwd en vlak voor het stort van de overlaging met hoge druk water gereinigd. Na gedeeltelijke verharding van het onderwater beton en een ingebezemde hechtprimer werd met behulp van gestelde geleiders en een dubbele trilbalk een 20 mm dikke laag van met staalvezel versterkte ZHSB aangebracht en mechanisch geschuurd. Hierna is een curing compound aangebracht, na een dag verharding is de ontvangbak gevuld met water. Na regelmatige inspecties door duikers en tijdens drooglegging is geen slijtage waargenomen, alleen het 1 – 2 mm dikke cementhuidje is verdwenen. 4.6.3. Pijlers In 1988 zijn een aantal pijlers van de Zaanbrug in Zaandam onder water gerepareerd met een ZHSB. Intron B.V was hierbij betrokken als adviseur. Na aanleiding van dit project ontstonden er contacten met De Weeger Architecten- en Ingenieursbureau die betrokken waren bij de renovatie van een laad- en lossteiger van Venterminales S.A. in Venezuela. Het werk omvatte het repareren van 254 beschadigde holle funderingspalen met een wanddikte van 10 cm en een diameter van 50 cm. De holle funderingspalen waren binnen enkele jaren, ondanks de aangebrachte coating, over een lengte van circa 6 m (splash-down zone: 2m onder water) zwaar beschadigd door chloride geïnitieerde corrosie waarbij de voorspan strengen op vele plaatsen inmiddels blootlagen. Reparatie werd daarom dringend en gebaseerd op de eerdere ervaringen werd een leverancier van ZHSB en UHSB om advies gevraagd voor een mogelijke oplossing. Omdat Intron B.V. aanwezig was geweest toen al eerder voor de Zaanbrug een proef in een plastic mal was uitgevoerd en een aantal proeven in een watertank leek dit een goede methode voor de reparatie. Door Intron zijn toen een aantal onderzoeken uitgevoerd om de eigenschappen van de ZHSB te bepalen. Na een positief advies hierover en verdere proeven in een watertank werd het werk gegund aan een Nederlands Duikbedrijf die al ervaring had met het verwerken van ZHSB. Hiervoor was het noodzakelijk om materiaal, materieel en kader personeel over te brengen naar Venezuela.




Figuur 40: Pijler voor reparatie.

Figuur 41: Overzicht steiger.

Lichte stalen halve mallen met een lengte van 120 cm en een binnen diameter van 56 cm werden in Venezuela vervaardigd en konden in zowel het horizontale als het verticale vlak met behulp van paspennen en spieën met elkaar worden verbonden. Van de ZHSB werden afstandhouders vervaardigd om de minimale dekking van 3 cm te kunnen waarborgen. De afdichting van de bekisting op een diepte van 2 m gebeurde met behulp van een rubberen ring en een klem. Op een schaaldeel werd tevens een aansluitpunt voor de slang van de pomp aangebracht. Een werkplateau werd opgehangen aan de steiger.

Figuur 42: De mal in delen.

Figuur 43: Plaatsen van de mal.




De werkzaamheden aan de palen was als volgt: losse betondelen verwijderen, schoonmaken en stralen onder en boven water, wapening conserveren en zonodig bijleg wapening aanbrengen, diepe gaten uitvullen met reparatie mortel, zandstralen boven en onder water en de mallen plaatsen. Twee dwangmengers mengde de met staalvezel versterkte ZHSB en met behulp van een betonpomp werd het ZHSB van onderaf in de mal gepompt. Na het uitlopen van het ZHSB aan de bovenzijde werd de afsluiter op de mal dichtgezet en werd de volgende mal gevuld. Gemiddeld werden er 6 palen per dag gerepareerd. Na 36 uur werden de palen ontkist en werd een plastic folie aangebracht.

Figuur 44: Betonpomp met dwangmengers.

Figuur 45: De gestorte pijler ontkist.

4.6.4. Offshore Na een aantal kleine projecten in Venezuela, naar aanleiding van het project Venterminales, waarbij in het meer van Maracaibo de stalen poten van een aantal van de enige duizenden aanwezige productie platforms waren voorzien van een circa 3 cm dikke bekleding van UHSB als corrosie bescherming werd meer onderzoek gedaan voor andere toepassingen in de Offshore industrieën. Een grote internationaal werkend Noors Ingenieursbureau heeft onderzoek verricht naar de mogelijkheden om ZHSB en UHSB toe te passen als gietmortel voor het versterken van de jackets van productieplatforms in de Noordzee. Dit was onderdeel van een project om de levensduur van een aantal platforms te verlengen omdat het betreffende productie veld nog voldoende reserves bevatte voor een aantal decennia maar de platforms vermoeiing problemen vertoonde aan de staal constructie of niet meer aan de eisen voldeden. De eerste grote toepassing was het versterken van een aantal productie platforms van het Ekofisk veld. Om deze platforms te versterken werden een aantal verbinding buizen, platform poten en knoop punten in 1995 en 1996 gevuld met een ZHSB en UHSB versterkt met circa 2% staalvezels (0,4 x 12,5 mm). Ruim 580 m3 ZHSB en UHSB werden in deze onderdelen gepompt, onderwater werd gebruik gemaakt van een ROV (robot operated verhicle). Door deze versterkingen was de platform capaciteit met meer dan 30% toegenomen tegen een relatief lage investering.




Dit kwam door de volgende aspecten: • • • • •

Een reductie van de druk- en trekspanningen Een wijziging van de neutrale as. Toename van het buigmoment. Toename van de wanddikte. Toename van de buigstijfheid. Data ZHSB en UHSB gietmortel

Materiaal eigenschappen Druksterkte in MPa Eénassige treksterkte in MPa Elasticiteits modulus in MPa Specifieke breuk energie in Nm/m3

UHSB

ZHSB

213

140

Traditioneel beton B 25 30

12.5

8.3

2.0

67.700

48.200

35.000

15.000

8.700

140

Tabel 3: Eigenschappen ZHSB en UHSB.

Figuur 46: Productie platform

Figuur 47: Versterking in rood aangegeven.

Na de uitvoering en oplevering van het Ekofisk veld wordt ZHSB en UHSB zeer veelvuldig toegepast voor het versterken van productieplatforms in Europa. Vanwege het positieve milieu effect worden de laatste jaren veel Offshore windmolen parken gebouwd in Europa. Vanwege de lengte en de kosten besparingen worden deze zoveel mogelijk onshore in delen vervaardigd. Vanwege de golfbelasting en extreme windbelasting dient de fundatie en verankering van de op dit moment tot 100 m hoge windmolens stevig te worden verankerd in het zee bed. De meest eenvoudige methode is het gebruik van een mono pijler die wordt ingeheid in de zandbodem of wordt verankerd in een geboord gat in een rotsbodem.




Figuur 48: Mono pijler in rotsbodem aangestort met UHSB.

Figuur 49: Mono pijler in zand met een met UHSB gevulde overgang.

Figuur 50: Offshore windmolen.

Na het plaatsen van het eerste opzetstuk wordt de ruimte in de overgang tussen de mono pijler en het opzetstuk gevuld met een UHSB versterkt met circa 2% staalvezels. Voor het vullen wordt een platform gebruikt met een kleine mobile centrale en een betonpomp. De circa 16 ton UHSB wordt in circa 2 uur gemengd en verpompt. Na 24 uur verharding kan de windmolen verder worden opgebouwd. Deze methode bespaart aanzienlijke kosten tegen minimale investeringen en kan bovendien zeer snel en met minimale middelen worden uitgevoerd. De UHSB laag van 80 – 120 mm geeft een aanzienlijke verstijving en versterking ter plaatse van het opzetstuk en dit is voldoende voor het doorstaan van zware wind- en golfbelastingen.

Figuur 51: Offshore windmolen park voor de Deense kust. Op dit moment worden door een Deens Offshore consortium mogelijkheden onderzocht voor het toepassen van C.R.C. onderdelen en constructies voor het versterken van productieplatforms en het vervaardigen van composiet offshore windmolens tot 200 m hoogte in C.R.C..




5.0. Conclusie Gedurende de laatste 20 jaar zijn zeer hoge sterkte mortels toegepast voor een aantal zeer uiteenlopende toepassingen. Hoewel het totale volume van deze toepassingen slechts een zeer gering percentage is van dat wat met traditionele betonmortel wordt vervaardigd is er duidelijk aangetoond dat het bouwen constructie materiaal beton veel meer mogelijkheden bied dan de algemeen bekende toepassingen en dat het materiaal beton steeds verder ontwikkeld wordt tot een high tech constructie materiaal voor de toekomst. Veel onderzoek wordt verricht door Universiteiten en de cementindustrie. Steun van het bedrijfsleven en overheid is noodzakelijk voor het uitvoeren van meer proef projecten en studies. Verwachting is dat binnen een aantal jaren sterkten tot meer dan 1.000 MPa mogelijk zijn waardoor het materiaal “beton” toegepast kan gaan worden voor diverse onderdelen van machines, pompen en generatoren maar ook voor bijvoorbeeld protheses van botten.

6.0. Referenties en literatuur 1) Aïtcin, P.C. High Performance Concrete. 2) Bache, H.H. Densified cement/ ultra fine particle based materials. Second International Conference of Superplasticizers in Concrete. Ottawa Canada 10 – 12 Juni 1981 3) Bache, H.H. High strength concrete development through 25 years. CBL report no. 17. Cement- and Concrete lab. Aalborg Portland. 4) Bache, H.H. Compact Reinforced Composite. CBL report no. 39 Cement- and Concrete lab. Aalborg Portland. 5) Boersma P.D., de Jong F.B.P. 2003. Techniques and solutions for rehabilitation of orthotropic steel bridge decks in the Netherlands. Proceedings Structural Faults and Repair. 6) Braam, C.R., Kaptijn, N., Buitelaar, P., 2003. Hogesterktebeton als brugdekoverlaging. Technologische-, constructieve- en duurzaamheidsaspecten. Cement 1/2003. 7) Braam, C.R., Buitelaar, P., Kaptijn, N., 2004. Reinforced high performance concrete overlay system for steel bridges, 5th International theoretical CROWworkshop, Istanbul, Turkey. 8) Bouwdienst Magazine, Huijser, J. Proef met hoge-sterkte beton op Calandbrug. 9) Bos van den, Ab; Dunne overlaging van hogesterkte beton; De Bouwadviseur; April 1998 10) Breugel van, dr. Ir. K; en anderen; Het grijze gebied van het jonge beton. Diverse artikelen Cement 1995/1996. 11) Buitelaar, P. Densit mortels voor zeer sterk en dicht beton. Cement 1992 nr. 11




12) Buitelaar, P. Mortars with ultra high strength. Congreso del Concreto 1995 Caracas Venezuela. 13) Buitelaar, P. Zeer dunne overlaging met hogesterktemortels. Cement, no. 7, 1999. 14) Buitelaar, P. Ultra thin heavy reinforced high performance concrete overlays. 6th International symposium on utilization of high strength / high performance concrete. Leipzig, juni 2002. 15) Cobouw, Harms, E. Spuitmortel al te verwerken bij w/c factor van 0,24 – 0,26. 16) Cobouw, Van Staveren, J. Onder water repareren blijft altijd specialistenwerk. 17) Cobouw, Van Lieshout, M. Beton in beeld. 13 juni 2003. 18) Etterdal, Birger et al. Strengthening of Offshore steel components using high strength grout: analytical methods. Offshore Technology Conference Houston, Texas 30 April-3 Mei 2001. 19) Holland Terence C. et al. Use of Silica-fume concrete to repair abrasion-erosion damage in the Kinzua Dam stilling bassin. 20) De Jong F.B.P.,Boersma P.D. 2003. Lifetime calculations for Orthotropic steel bridge decks. Proceedings Structural Faults and Repair. 21) Kaptijn, N. Toekomstige ontwikkelingen in zeer hogesterktebeton. Cement, no.2, 2000. 22) Kaptijn, N. Postacedemische cursus ervaringen met Hogere Sterkte beton: Toekomstige ontwikkelingen – Zeer Hoge Sterkte Beton. 23) Kaptijn, N., Nagtegaal, G. Nieuw rijdek voor de Kaagbruggen, eerste toepassing van zeer hoge sterkte beton in een civiele draagconstructie in Nederland. Cement 1/2003. 24) Leewis, M., Monster, H.B., Van der Vlist, A.A. Bedrijfsverhardingen en bedrijfsvloeren van Beton. 25) Materials research Society: Very High Strength Cement – Based Materials. 26) Ravindra K. Dhir and Michael J. Mccarthy: Concrete durability and repair technology. 27) Rossi, P. Ultra-High performance Fibre-Reinforced Concretes. Concrete International December 2001. 28) Werner, J. et al. Onderzoek naar een dichte en duurzame betonreparatiemortel. Cement, no 11, 1997.



Zeerhogesterktebeton. 20 jaar praktijktoepassingen in fabriek en on-site

Recommend Documents