O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB eto nte ch n o l o g i ecement 2000 268Het vullen van omhullingsbui-zen met nagerekt voorspanstaalmet injectiemortel wordt in debouw al meer dan vijftig jaar metsucces toegepast. Voor het testenvan de prestaties van dergelijkeinjectiemortels en de specifica-ties van de bewerkingen wordennationale normen gebruikt. Demeeste aannemers zijn eringeslaagd om zonder veel moeiteaan de hierin beschreven eisen tevoldoen en hebben daarom altijdin de overtuiging geleefd dat hetinjecteren succesvol was.Er was geen reden om anders tegeloven, totdat in de jaren `80 aanhet licht kwam dat de buizensoms slechts gedeeltelijk of in hetgeheel niet met injectiemortelwaren gevuld. In dergelijke geval-len waren de spandraden vaakslechts met een dun laagje injec-tiemortel bedekt, wat erop duiddedat de injectiemortel er wel evengeweest is, maar nadien doorsegregatie is verdwenen.E m b a r g oEind jaren `80 en begin jaren `90werd schade vastgesteld aan eenaantal voorspanbruggen metnagerekt staal in de vorm vancorrosie en gebroken spandra-den, en wel in die mate dat somsde gehele brug diende te wordenvervangen. Vier bruggen ? inZwitserland, Japan, Wales enBelgi? ? stortten zelfs in tengevolge van corrosie en breukvan de spandraden. Daaruit werdde conclusie getrokken datonvoldoende omhulling van despandraden door de injectiemor-tel had geleid tot corrosie door deinwerking van chloriden.In 1992 plaatste het BritseHighways Agency een embargoop de bouw van nieuwe voor-spanbruggen met nagerekt staalmet injectiemortel. De bedoelingwas dat embargo op te heffenzodra nieuwe en aangepaste nor-men beschikbaar zouden zijn.Dat gebeurde door het werk datleidde tot de publicatie van [1].Voor nadere informatie wordtde lezer ook verwezen naar [2].Behalve de ervaringen met con-structies op het land, waren erenkele interessante ontwikkelin-gen met het injecteren van verti-cale voorspanbuizen met nage-rekt staal van offshoreconstruc-ties [3]. In de vroegste voorbeel-den daarvan werd aanzienlijkebleeding vastgesteld, die werdtoegeschreven aan het `wiekef-fect' van de verticale draden. Datprobleem werd aangepakt doorde plaatsing van een overloopbakaan de kop van de omhullings-buizen, bedoeld om het blee-ding-water op te vangen enervoor te zorgen dat de omhul-lingsbuizen volledig met injectie-mortel werden gevuld. Voortswerden speciale samenstellingenontwikkeld voor thixotrope injec-tiemortels met een lage bleeding.O n d e r z o e k p r o g r a m m aDe nationale overheden werdenzich bewust van de problemen diemen ondervond met het injecte-ren. Verscheidene initiatievenwerden genomen om de normente herzien en onderzoekprojectente steunen. In die context werddoor de EU in het BRITE EuRamprogramma een pan-Europeesonderzoekproject gesponsordinzake de kwaliteitsborging vaninjectiemortels. In dit program-ma werden de proeven om deprestaties van injectiemortels tebepalen, aan een kritisch onder-zoek onderworpen. Daarbij wasde aandacht voornamelijk gerichtop de bleeding-proef.Ervaringen met het injecterenvan verticale omhullingsbuizenin offshoreconstructies haddeneen aantal tekorten in het testenvan de bleeding uitgewezen. Uitonderzoek aan bruggen en via-ducten was ook gebleken dat nietzelden kleine holten voorkomenin de bovenzijde van ogenschijn-lijk perfect met injectiemortelgevulde omhullingsbuizen. Opgrond hiervan werd de conclusiegetrokken dat de bleeding-proef,die momenteel in de meestenationale normen is opgeno-men, irrelevant is met betrek-king tot de vereiste prestaties vande injectiemortels.Europees onderzoekprogramma stelt nieuwe proef voorBepaling van de stabiliteit vaninjectiemortels *)*) Dit artikel is voor het eerst verschenen in het Engelse tijdschrift Concrete, volume 33 nr. 7, July/August 1999.J. De Cuyper, WTCB, Belgi?A. Stouffs, CINEC, Belgi?G.P. Tilly, Gifford and Partners, UKOm de prestaties te kunnen beschrijven van injectiemortels die wordengebruikt voor het vullen van omhullingsbuizen met nagerekt voorspanstaal,werd tot dusver onder meer de `bleeding' (waterafscheiding) bepaald. In demeeste nationale normen is hiervoor zelfs een proef omschreven. Steeds vakeris echter gebleken dat deze proef niet geschikt is voor het beoogde doel.Dit artikel beschrijft een verbeterde en realistischer proef voor de bepaling vande stabiliteit van injectiemortels.O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB eto nte ch n o l o g i ecement 2000 2 69Voorts ontbreekt elke logica invele normen met betrekking totde eis dat tot 2% bleeding-wateraanvaardbaar is na 3 uur, opvoorwaarde dat dit binnen 24 uurwordt geabsorbeerd. Die herab-sorptie is niet noodzakelijk eenbewijs van de chemische wer-king door het oppervlak van deinjectiemortel, maar kan ookgebeuren via de scheuren diemen soms kan zien op de door-snede van met injectiemortelgevulde buizen.Indien bleeding zich voordoet ineen volledig met injectiemortelgevulde buis, dan laat herabsorp-tie slechts een holle ruimte ach-ter. Aan de bovenzijde van eenomhullingsbuis is een dergelijkeholte zeer nadelig, omdat hier-door het onbeschermde voor-spanstaal kan gaan corroderen.Dit artikel beschrijft een verbe-terde en meer realistische proefvoor de stabiliteit van injectie-mortels.N i e u w e s t a b i l i t e i t s p r o e fBleeding is een teken dat eeninjectiemortel instabiel is enwordt daarom als een maat voorinstabiliteit aangezien. De nieu-we proef is gebaseerd op ditinstabiliteitsprincipe. Ze is ont-worpen om aan de volgendeeisen te voldoen:- goedkope en gebruiksvriende-lijke apparatuur, bestaande uitgemakkelijk beschikbareonderdelen;- praktijkgerichte proefvoor-waarden;- eenvoudige proefprocedures;- ondubbelzinnige en gemakke-lijk te interpreteren resultaten.De specificaties van de proef wor-den in bijgaand kader gegeven.Het toestel bestaat uit een verti-caal geplaatste buis van doorzich-tig materiaal, van onder geslotenen van boven open. In die buisworden spandraden van 1,4 mlengte geplaatst.De procedure verloopt als volgt:de trillingsvrij opgestelde buiswordt met injectiemortel gevuldtot juist boven de draden. Dehoogte van de injectiemortelwordt gemeten met bepaalde tus-senpozen. Hetzelfde wordt ge-daan voor de hoogte van het blee-ding-water bovenop de injectie-mortel (fig. 1).Deze proef geeft informatieomtrent de bleeding en de volu-meverandering op precies dezelf-de wijze als vereist voor de huidi-ge proeven volgens (NEN-)EN445 [4].V e r g e l i j k i n gTot op heden werd de proefgebruikt voor een aantal verschil-lende injectiemortels. Enkele vandie resultaten zijn in tabel 1weergegeven. De proef werd uit-gevoerd met een verticale buismet een inwendige diameter van67 mm en vijf spandraden van15,7 mm diameter, die ongeveer30% van de doorsnede vulden.De resultaten van de nieuweproef zijn vergeleken met destandaard injectiemortelstabili-teitproef uit (NEN-)EN 445. Hetmeest in het oog springenderesultaat was het feit dat de proefmet de kleine cilinder die in art.3.3 van (NEN-)EN 445 wordtgebruikt, voor alle zeven injectie-mortels aanvaardbare prestatiesuitwees met betrekking tot blee-ding1)en volumeverandering2),terwijl de nieuwe proef duidelijkliet zien dat sommige van deinjectiemortels onvoldoende sta-biel waren.- Injectiemortel 1 vertoonde0,4% krimp en zou daardoorholle ruimte in de omhul-lingsbuis laten.- Injectiemortels 2 en 3 zijnduidelijk instabiel en vertoneneen hoge bleeding en krimp.- Injectiemortels 4 en 5 ver-toonden bleeding, maar zou-den volgens (NEN-)EN 447aanvaardbaar zijn.- Injectiemortels 5, 7 en 9 ont-wikkelden pas na drie uur demaximale bleeding, wat eropwijst dat na drie uur niet metmeten mag worden gestopt,zoals vermeld staat in (NEN-)EN 447.- Injectiemortels 6, 7, 8 en 9vertoonden een goede combi-natie van lage bleeding enexpansie.- Injectiemortels 9, 10 en 11werden in-situ getest.- Injectiemortel 10 werdbeproefd ongeveer dertigminuten na de menging ennadat de expansie voltooidwas.- De bleeding van injectiemor-tels 2 en 11 was niet geherab-sorbeerd na 24 uur.De verhoudingen tussen de blee-ding en de tijd en tussen de volu-meverandering en de tijd voor debetreffende injectiemortels, wor-den gegeven in de figuren 2 en 3.1) Volgens art. 5.3 van (NEN-)EN 447 [5]: maximale waterafscheiding van 2% (V/V) na 3 uur.2) Volgens art. 5.4 van (NEN-)EN 447 [5]: volumeverandering tussen 1% en 5% na 24 uur (bij zwellende injectiemortelis volume-afname niet toegestaan).1| Toestel om de bleedingen de volumeverandering temetenbleedingvolumeveranderingaanvangshoogteO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB eto nte ch n o l o g i ecement 2000 270EisenHet is niet het hoofddoel van ditartikel prestatieniveaus te bepa-len, maar het wordt als realistischgezien te eisen dat bij hoogwaar-dige injectiemortels geen blee-ding en slechts een beperkteexpansie mag voorkomen indiende huidige proeven conform(NEN-)EN 445 worden gebruikt.De nieuwe proef is veel kritischeren ofschoon het wenselijk is naarinjectiemortels zonder bleedingte streven, is dit waarschijnlijkveel te ambitieus, omdat slechtseen van de elf injectiemortels zouworden aanvaard. Indien eenmaximaal toelaatbare bleedingvan 2% (V/V) zou worden voor-gesteld voor de nieuwe proef, dannog zou die veeleisender zijn dande huidige eis. Het is waarschijn-lijk praktischer om een maximaaltoelaatbare waterafscheiding van1% (V/V) te eisen.Wat de expansie betreft, zou hetraadzaam zijn een lagere grenste stellen van bijvoorbeeld 1% bijwijze van compensatie van devroege krimp. Bovendien zou hetbeter zijn een bovengrens te stel-len van niet meer dan 5%, en bijvoorkeur nog lager, omdat over-dreven expansie mogelijk kanleiden tot interne scheurvormingen de vorming van holten, zelfswanneer de injectiemortel zichin een gesloten houder bevindt.S l o t b e m e r k i n g e nDe proef voor het meten van devolumeverandering conform art.3.4 van (NEN-)EN 445 is onge-schikt gebleken om de prestatieste beoordelen van injectiemortelsdie in voorspanbuizen met nage-rekt staal worden gebruikt.Injectiemortels die in de stan-daardproeven geslaagd waren,bleken in de praktijk instabiel tezijn en uit te lopen, wat heeftgeleid tot de vorming van holtendie de staaldraden onbeschermden ten prooi van corrosie lieten.Een nieuwe en meer realistischestabiliteitsproef is ontwikkeldvoor de beoordeling van de blee-ding-prestaties van injectiemor-tels. Die proef is eenvoudig inuitvoering. Bewezen is dat ze eenonderscheid kan maken tusseninjectiemortels die aan de huidigenieuwe proefmethode volgens (NEN-)EN 445beschrijving van de injectiemortel bleeding volumeverandering bleeding volumeverandering% % % %1. niet-krimpende injectiemortel, wcf = 0,32cement CEM I 42,5 R, geen speciale hulpstoffen -0,4 0,0 0,32. standaard expanderende injectiemortel, wcf = 0,4cement CEM I 42,5 R, standaard injectiehulpstof 6,9 -6,6 1,4 2,43. standaard thixotrope injectiemortel, wcf = 0,27cement CEM I 32,5, speciale injectiehulpstof type 1 4,4 -2,9 0,3 3,14. voorverpakte standaardinjectiemortel, wcf = 0,34 1,8 2,4 0,0 2,85. expanderende thixotrope injectiemortel, wcf = 0,4cement CEM II 42,5, speciale injectiehulpstof type 2 2,0 3,2 0,0 3,56. standaard thixotrope injectiemortel, wcf = 0,27cement CEM I 32,5, speciale injectiehulpstof type 2 0,9 0,4 0,0 1,07. expanderende thixotrope injectiemortel, wcf = 0,38cement CEM I 42,5 R, speciale injectiehulpstof type 3 0,7 1,2 0,0 3,88. expanderende thixotrope injectiemortel, wcf = 0,42cement CEM II 42,5, speciale injectiehulpstof type 4 0 2,1 0,0 4,29. expanderende thixotrope injectiemortel, wcf = 0,40cement CEM II 42,5, speciale injectiehulpstof type 3 0,5 2,9 0,0 0,610. zelfde mengels als injectiemortel 9, later bemonsterd 0 0 0,0 0,011. standaard expanderende injectiemortel, wcf = 0,44cement CEM II 42,5, speciale injectiehulpstof type 3 >6,0 0,3 0,0 1,7Opm. Voor de gebruikte injectiehulpstoffen, zie [3]De term `standaard' verwijst naar courant gebruikte injectiemortels.2| Verhoudingbleeding ? tijd3| Verhoudingvolumeverandering ? tijdTabel 1 Proefresultatenvoor verschillende injectie-mortelsO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eB eto nte ch n o l o g i ecement 2000 2 71normen voldeden, maar in depraktijk instabiel werden.De nieuwe beproevingsmethodevoor de stabiliteit van injectie-mortels is met succes in de prak-tijk toegepast. sL i t e r a t u u r1. The Concrete Society ReportTR47, Durable Post-tensio-ned Concrete Bridges, 1996.2. STUVO-rapport 103,Duurzaamheid van beton-nen bruggen, voorgespan-nen met nagerekt voorspan-staal. STUVO, `s-Hertogenbosch, 1997.3. Tilly, G.P. andM.A.Curtayne, The durabili-ty of prestressing compo-nents in offshore structures.HSE Report OTO 97-053,Health and Safety Executive,Rope Court, SouthwarkBridge, London, 1997.4. NEN-EN 445, Injectiemortelvoor voorspankabels -Beproevingsmethoden. NNI,Delft, 1996.5. NEN-EN 447, Injectiemortelvoor voorspankabels - Eisenvoor standaard-injectiemor-tel. NNI, Delft, 1996.Methode voor de beproeving van de stabiliteit vaninjectiemortelsDezespecificatiesgeldenvoordebeproevingvandestabiliteitvaninjec-tiemortels gemeten op basis van de mate van bleeding. Deze proef isveel kritischer dan de cilinderproef zoals omschreven in de NEN-EN445. Met deze proef kunnen tevens de volumeveranderingen wordengemeten.AAppppaarraattuuuurrVerticaal opgestelde, doorzichtige buis met een gesloten onderzijde.Diameter inwendig di= 60 tot 100 mmHoogte h = ca. 1,5 mSSppaannddrraaddeennDiameter effectief d = ca. 16 mmLengte l = 1,4 mAantal draden N; voldoende om ongeveer 30% van de door-snede van de buis te vullen, dat wil zeggen3,3 Nd2 di2PPrroocceedduurree- Plaats de doorzichtige, stijve buis in verticale stand met de openingnaar boven. Zorg voor een stabiele opstelling ? bij voorkeur op eenbetonvloer ? zodat bewegingen of trillingen uitgesloten zijn.- Plaats de spandraden in de buis en zorg ervoor dat ze allen stevig opde bodem rusten.- Giet de injectiemortel onmiddellijk na het mengen in de buis met eenconstante snelheid om insluiting van lucht te vermijden. Vul de buistot de hoogte ho, tot ongeveer 10 mm boven de draden. Zet een dekselop de opening om de verdamping zoveel mogelijk te beperken.- Noteer de starttijd en de hoogte van de injectiemortel, bij voorkeurmet een op de buis bevestigde meter. Bij de meting moet geen reke-ning worden gehouden met de meniscus op de injectiemortel.- Noteer de hoogte van de injectiemortel hgmet tussenpozen van 15minuten voor het eerste uur en vervolgens om de 30 minuten, totdatde opeenvolgende lezingen gelijkwaardig zijn. Doe verdere lezingenom de 24 uur.NB: De aflezing met tussenpozen in plaats van de eenvoudige lezingvan de begin- en eindwaarde, heeft tot doel het gedrag van expansieveinjectiemortels te kunnen volgen. Indien om een of andere reden deinjectiemortelenigetijdheeftstilgestaanalvorensdezeindebuiswerdgegoten, kan de expansie reeds voltooid zijn, wat een weerslag heeftop het gemeten gedrag.- Noteer de hoogte van het bleeding-water hwop dezelfde tijdstippen alsvan de injectiemortel.- Noteer alle inhomogeniteiten die tot ontwikkeling komen in de injec-tiemortel en die door de doorzichtige buis heen zichtbaar zijn. Voor-beelden van inhomogeniteiten zijn:- vorming van bleeding-waterlenzen onder de bovenzijde van deinjectiemortel;- ontmenging leidend tot zones met verschillend gekleurde injectie-mortel.RReessuullttaatteennDe bleeding wordt uitgedrukt als: (hw/ho) x 100%De volumeverandering is: (hg- ho)/hox 100%