WATERBOUWBETONNEN DIJK- ENOEVERBEKLEDINGEN (V)BASALTONBEKLEDINGENing.A.Barendregt, De Hoorn Alphen bv, Alphen aid RijnBinnen de losgezette betonelementen voor de verdediging van dijken enoevers, nemen de basaltonbekledingen een aparte plaats in. We hebbenhier te maken met een van het natuurlijke basalt afgeleid materiaal,waarvan fabricage, aanleg en eigenschappen nader worden toegelicht.Dit artikel is een bewerking van de voordracht die de auteur op deCOR-dag 1986 heeft gehouden.De taps toelopende voegen tussen dezuilen worden opgevuld met steenach-tig materiaal bijvoorbeeld gebrokensteenslag (foto 3). Hierdoor krijgen dezuilen een zeervaste stand inde glooiingen kunnen moeilijk omhoog komen.Trekproeven tonen aan dat een krachtvan enkele tonnen nodig is om ??n zuiluit het beloop te trekken. De bekledingEen bekleding van basaltollZuilen be-hoort tot de groep van zgn. open bekle-dingen. Dit betekent dat bij deze bekle~ding doelbewust openingen, voegentussen de zuilen aanwezig zijn, waar-door water kan in- en uitstromen. Degenoemde drukken zullen nauwelijkskunnen ontstaan. Tevens zorgt het ber-gend vermogen van de voegen, in com-binatie met de ruwheid veroorzaaktdoor de afschuiningen op de top van dezuil voor een reductie van de golf-oploop.Functionele eisenDe uitwendige hydraulische belastin-gen bestaan voornamelijk uit windgol~ven? en haalgolven veroorzaakt doorschepen. Als we de krachten bekijkendie worden uitgeoefend door windgol-ven, dan kunnen deze worden onder-scheiden in (fig. 2}.a ~ krachten door de golfterugloop;b ~ quasi-stationaire drukken vanuithet filter;c ~ drukken door het naderende golf-front;d ~ veranderingen in hetsnelheidsveld;e ~ golfklap; .f ~ drukken door de massa van de bre-kende golf;g ~ lage drukken door het ontsnappenvan ingesloten lucht;h ~ krachten door golfoploop.De bekleding moet duurzaam zijn, dusbestand tegen erosie door overspoelendmateriaal (zand, grond, stukken steene.d.) en tegen vorsten chemische invloe~den.Uitvoeringstechnische eisenDe bekleding dient zodanig te zijnsamengesteld dat elk oppervlak gemak-kelijk kanworden gezet, zonderdatspe-ciale ofingewikkdde passtukken nodigzijn. Het aanbrengen moet snel en ge-makkelijk kunnen gebeuren, bij voor-keur machinaal. Voor de aanleg van bij-voorbeeld een zeedijk is slechts de pe-riode van april tot oktober beschikbaar,buiten het zgn. stormseizoen.Beheers- en onderhoudseisenWanneer er onverhoopt een plaatselijkeschade optreedt, is het van belang dat debekledingop eenvoudigeensnellewijzegerepareerd kan worden.De bekleding mag niet te gemakkelijkdoor vandalisme beschadigd kunnenworden.Bijzondere eisenOnder deze eisen vallen bijvoorbeeldhet uiterlijk van de bekleding; deze maggeen storend element vormen in eenlandschappelijk waardevol gebied. Ver-der dient de mogelijkheid van her-gebruik teworden nagegaan ingeval vaneen tijdelijke verdediging.Basaltonzuilen in verschillendehoogtenWaterkeringen bestaan inprincipe uit een kern vanzand, beschermd door eenbekleding. De bekleding dient om hetdijklichaam te beschermen tegen erosieals gevolg van golven, stromingen enbijzondere belastingen.Een basaltonbekleding is opgebouwduirbetonnen zuilen, met onregelmatigeacht-kantige doorsneden, in hoogtetaps toelopend. Het ondervlak heeft eeniets grotere doorsnede dan het boven-vlak (foto 1).Allereerst worden de eisen kort samen-gevatwaaraan bekledingen moetenvol-doen; vervolgens toetsen we deze eisenaan basaltonbekledingen.1EisenFunctionele eisenBekledingen moeten de hydraulischebelastingen kunnen weerstaan, dusstabiel zijn tegen bijvoorbeeld golfaan-val en stroming. De bekleding moet fle-xibel zijn, dat wil zeggen, ze moet eeneventuele zetting van de ondergrondkunnen volgen, zonder dat de samen-hang verloren gaat. Eisen diesamenhangen met automatisering1----------------, Het produkt moet zo eenvoudig moge-lijk gemaakt kunnen worden, het moeteen hoge kwaliteit hebben en maatvastzijn. Hetaantal verschillende elementenmoet beperkt blijven om het repetitie-effect in de produktie geen geweld aante doen.14 Cement 1986 nr. 102 Golven, veroorzaakt door wind 3 Een pas aangelegde hetongloo?ng\ j~'" ~_. ~~'\ ~I'" ~'2o 2 3 4 5 6--+ g=tan a./"H/Lo '1412101618r:H60 85 Mogelijke schadelijnen voor eenbasaltongloo?ngOp de verticale as staat H/~D, de golf-hoogte/soortelijke maSsa van de zuilonder water maal D (de dikte ofhoogtevan de steen ofzuil).wordtdan ookbetiteldals eengeklemdezetting.Blijft men onder de schadelijn dan is debekleding stabiel, daarboven instabiel.Bij de beproeving in de Deltagoot bleekhet niet mogelijk om bij de zuilen vanISO mm hoog, met een soortelijke maS-sa van 1,9, schade te veroorzaken bij gol-ven van ca. 2,65 m hoog (de maximalegolfhoogte die geproduceerd kan wor-den).Hoe de schadelijn voor de Basalton-Ditnensioneren zuilen precies loopt, is niet helemaal be-Voor het dimensioneren van een be~ kendo Op grond van extrapolatie van dekleding moet men niet alleen de belas- resultaten kan men verwachten dat I---------~--~~~-jtingen, maar ook de sterkte van de be- Hl~D boven 10 zal liggen. In figuur 5kleding kennen. Het gewicht van de zijn twee mogelijkeschadelijnen weer-zuilen is bekend, maar men moet ookde gegeven.grootte weten van het klemmend effect Bij deze proefis alleen gekeken naar devan de voegvulling tussende zuilen. Om toplaag van de constructie. De stabiliteit Onderzoek naar de invloed van ver-dit nader te onderzoeken is in 1982 van een gehele bekleding hangt ook schillende onderlagen is gewenst om demodelonderzoek verricht in de Delta- sterk af van de aanwezige onderlagen. juiste schadelijnvoor de toplaag te kun-goot van het Waterloopkundig Labora- ,- - - - __,..." nenvaststellen.Bovendienmoeten naasttorium De Voorst op prototype schaal. windgolven ook scheepsgolven worden4 Sterkte van ?en gloo?ng, uitgezetDaarbij is een taludbekleding gebouwd in een grafl?k bekeken.die bij verschillende golfhoogtes is ge- De zuilen kunnen in afmetingen en ge-test. wichten worden aangepast aan de ont-De resulraten van een zetting kunnen in werpeisen vande te kiezen bekleding. Inhet algemeen worden weergegeven in hoogte kunnen de zuilen vari?ren vaneen grafiek waar op de horziontale as de J:L 150 mm tot 400 mm met volume-brekerparameter staat aangegeven (fig. ~o gewichten van 2300 tot 3000 kg/m3?4). Deze brekerparameter is afhankelijk t Deze gewichtenworden bereiktdoor devan de taludhelling, de golfhoogte en de gebruikelijke toeslagmaterialen in hetgolflengte. De brekerparameter geeft GEEN SCHAOE beton te vervangen ofaan te vullen metdus onder meer aan hoede golf breekt zwaardere materialen, bijvoorbeeldop het talud. In Nederland komt de basaltsplit, om zo toteengrotere soorte-plungingbreker het meeste voor [lit.1]. _ ~ = tga./VHo/L~ lijke massa te komen.Door de verschillende zuilvormenishetmogelijk basaltonzuilenin"de bekledingte plaatsen volgens een polygonaal ver-band. Dit betekentdatwanneer ??n zuiluit de glooiingwordtgehaald,de anderezuilen niet naar het ontstane gat toekunnengaan. Hiermee kan verdergaan-de schade worden voorkomen.Het polygonale verband en de voegvul-ling zorgen voor een haast onwrikbarestabiele verdediging.Cement 1986 nr. 10 15WATERBOUW6 Mate van golfaanvalAls voorbeeld van een dergelijke af-weging, is in 1979 een bekleding vanBasalton-zuilen aan de Zuidwal van dehavenmond van Hoek van Holland ge-maakt.Hierbij isdehoogtevandezuilenvan het gehele profiel gelijk gehoudenen het soortelijk gew?cht is aangepastaan de mate van golfaanval (fig. 6).De fabricageDe produktie van de zuilenis in sterkemate geautomatiseerd. De grondstoffenwordenper schipaangevoerd endoor dewalkraan in de verschillende bunkersgelost. Onder de bunkers hangt eenweegbak die automatisch de benodigdehoeveelheden afweegt. Een transport-band deponeert de materialen in demenger. De automatische waterdose~ring zorgt ervoor dat ongeacht hetvochtgehalte van de grondstoffen, dewater-cementfactor constant blijft.In de stortmachine hangt een mal die opeen schot staat en met betonspeciewordt gevuld. Daarna zakken de stem-7 8 Vullen en verdichten van de-mallen .--....---01:10_pels omlaag en het geheel wordt ver-dicht. Mal en stempels gaan omhoog enhet schot met het gerede produkt looptvia automatischintern transport naar destapellift waar de schotten via eenvorkenwagen in de verhardingskamersworden gebracht.Nadat de zuilen 24 uur zijn uitgehard,wordenze door devorkenwagen naar deontstapelliftgebracht. Na afstapelenvande schotten worden de zuilen automa-tisch gepakketteerd en op een palletgezet. De pallets lopen via een band naareen machine die een bandje om de ver~schillende lagen heentrekt. De palletsworden op deband naar buitengetrans-porteerd, waar een- heftruck ze oppakten opslaat op het terrein.De zuilen blijven dan nog 4 weken ophet terrein alvorens naarhetwerk tever~trekken.Kwaliteitsborgingvan het produktDe w?jze waarop de gestelde kwaliteit inde fabriek wordt bereikt, de eisen en dew?jze van controle en in hoeverre mendit van tevoren kan be?nvloeden, leidttot kwaliteitsborging.De eisen zijn voor het grootste gedeeltevastgelegd in NEN 7024, Glooiingsele-menten van beton, waarvan de belang-rijkste zijn:druksterkte min. 60 N/mm2;vrije wateropname van maximaal 10%;natte dichtheid bij grindbeton van ma~ximaal 2300 kg/m3;Deze eisengelden voor zuilen van 4 we-ken oud.Voor de kwaliteitscontroles, zoals debetontechnologische controle, de pro-duktiecontrole en de controle van hetgerede produkt, is een laboratorium in-gericht.Bij de gereed produktcontrole let menvooral op het visuele aspect en er wor-den monsters getrokken, waarbij menna een week de wateropname en het ge-w?cht bepaalt. Deze vormen dan een in-dicatie voor de uiteindelijke water-opname, gew?cht en druksterkte na 4weken.Bij levering op een werk worden op defabriek ofop het werk door de directieeen aantal monsters getrokken die bijeen onafhankelijk instituut zoals TNOworden gekeurd.Voordat in de fabriek .de betonspeciewordt vervaardigd, worden de grond-stoffen gecontroleerd op korrelverde-ling en vochtgehalte. Deze waardenworden in de computer ingevoerd, diesamen met de nauwkeurige doseer- enweegapparatuur voor de juiste samen-stellingeneenconstantewater-cement-factor zorgt. De weegapparatuur kan op16 Cement 1986 nr. 1010 Twee sets glooiingsblokken: desteunset heeft ??n vlakke zijde;de vervolgsets sluiten hierop enonderling aanelk gewenst moment geijkt wordendoor de speciale ijkgewichten die aan deweegbakken zijn bevestigd.De mallen waarin de zuilen worden ge-produceerd zijn gemaakt van gehardstaal met een zodanige nauwkeurigheiddat de zuilen qua dwarsdoorsnede eentolerantie hebben van ? 2 mm (jOto 9).Omdatde grote gaten in de mal makke-lijker vullen dan de kleinere en om tochdezelfde verdichting voor elke zuil tehebben worden bij de zuilen met eenkleine dwarsdoorsnede de stempelsdieper in het beton getrild dan bij degrotere zuilen. Dit betekent dat dehoogte van de zuilen een grotere to-lerantie heeft, ongeveer ? 5 mmo Dezuilen zijn echter allemaal gelijk ver-dicht zodat het pori?ngehalte van elkezuil zo klein mogelijk is.De zuilen worden nabehandeld door zevlak na de produktie te bevochtigen. Inde verhardingshal worden temperatuuren relatieve vochtigheid constant ge-STEUNSEThouden zodat een goede sterkteontwik-keling wordt gegarandeerd.De zuilenworden op het terrein nog na-behandeld met behulp vaneen regen-installatie.Transport naar en verwerking inde bekledingDe zuilen worden met vrachtauto'svoorzien van speciale klemmen ge-transporteerd naar het werk. Vervoerper schip is ook mogelijk. De zuilenkunnen zowel met de hand, dus stukvoor stuk, als machinaal worden ge-plaatst.Voor het machinaal zetten zijn tweestoorten sets met een oppervlakte vanca. 1,2 m2ontwikkeld. De eerste is eenzgn. steunset, bestaande uit 18 verschil-lende zuilvormen die met ??n zijde aan-sluit tegen bijvoorbeeld een perkoenrijofteenschot. Het tweede soort is de zgn.vervolgset, bestaande uit 17 verschillen-de zuilvormen, die zowel hetpolygoon-VERVOLGSETverband garandeert bij deze sets onder-ling alsmede hU de aansluiting op desteunset (jOto 10).De machinaal te plaatsen sets wordengeleverd op pallets. Deze zijn nodig omte voorkomen dat de zuilen niet kante-lenofwegglijdenzodatde schikkingvanhet pakket niet verloren gaat (jOto 11).Per dag kan er per kraan gemiddeld300 m2basalton bekleding worden aan-gebracht (jOto 12).Nadat de zuilen zijn geplaatst wordende voegen opgevuld met gebroken ma-teriaal met korrelafmetingen van ca. 5tot 40 mmoDoordat de zuilen taps naar boven toe-lopen kunnen ze bij eventuele zettingenin het profiel omlaag zakken. Deze zak-kingen zijn bij normale inspecties waar-neembaar. De bekledingwaarschuwt alshet ware bij het ontstaan van verzakkin-gen, waardoor tijdig herstel mogelijk is.9 De ll1allen zijn gell1aakt vangehard staal 11 Aanvoer op het werkCement 1986 nr. 10 17WATERBOUW12 Verwerking met een kraan 13 Hulpmaterieel voor het vlakafwerken van het talud18Kwaliteitsborging in het werkHandzetten: hiervoor worden steenzet-ters ingezetdie door hun gedegen oplei-ding (veelal op de Steenzettersschool inStellendam) instaatzijn de zuilen op eenzodanige wijze te zetten dat een poly-goon verband ontstaat.Machinaal zetten: door de vorm en pak-kingvan de sets is hetzetten maarop ??nmanier mogelijk. De sets passen slechtsop ??n manier in elkaar, zodat het poly-gonale verband verzekerd is.Algemeen: devlakheid vande bekledingwordt bereikt door de ondergrond vantevoren goed afte werken (f?to 13). Doorhet invegenvan devoegen tussen de zui-len wordt de bekleding gecompleteerd.Tot slotSamengevat kan worden gesteld dat debekledingen van basaltonzuilen uitste-kend voldoen aan de gestelde eisen, zo-wel waterbouwkundig als betontech-nologisch. De bekleding kenmerkt zichdoor het polygonale verband, de tapstoelopende achtkantige zuilen, de voeg-vulling en het feit dat de zuilen machi-naal verwerkt kunnen worden.Door het volledig geautomatiseerdeproduktieproces en de kwaliteitsbor-ging bezit het produkt een optimalesterkte en duurzaamheid.LiteratuurBetonnendijk- en oeverbekledingen (I),Burger, Laboyrie en Bezuijen, Cementnr. 2, 1986Cement 1986 nr. 10