BRUGGENBOUW BEHEER DUURZAAMHEIDBETONREPARATIEENPREVENTIEF ONDERHOUD AANDE ZEELANDBRUG~ .In 1979, veertien jaar na de oplevering, werd betonschade geconstateerdaan de bovenbouw van de Zeelandbrug. Uitgebreide inspectie wees uitdat de betonkwaliteit goed was. Plaatselijk veroorzaakte chloride-indringing in combinatie met een relatiefgeringe betondekkingwapeningscorrosie. Ter voorkoming van schade op grote schaal wordtmomenteel de bovenbouw voorzien van eenepoxycoating.Inde afgelopen tijd waren alle ogengericht op de afbouw van de storm-? vloedkering in de Oostersehelde.Begrijpelijk aan de ene kant vanwege denationale trots opzo'n groots en geavan-ceerd werk. Aan de andere kant moetenwe opmerken dat er achter de storm~vloedkering zakengaande zijn die even-zeer de aandacht verdienen, maar die inhet publicitaire geweld van de storm-vloedkering weggedrukt waren. Bij-voorbeeld de onderhoudswerken aandeZeelandbrug. Uit het oogpunt van uit~voeringstechniek niet spectaculair,maar wel bijzonder leerzaam met be-trekking tot onderhoud van betonnenkunstwerken in een maritiem milieu enterugkoppeling naar de ontwerpfase.De Zeelandbrug is gebouwd in de pe-'Over het ontwerp en de uitvoering is uitge-breid gepubliceerd in Cement 1964 nr. 11 en 12.riode 1962 - 1965 en gold in het opzichtvan ontwerp en uitvoering als een mo~derne constructie*. Hetwerd metz'n to-tale lengte van meer dan 5 km meteende langste brug van Europa.Uitgangspunt van het ontwerp was hetzoveel mogelijk toepassen van geprefa-briceerde elementen. Daartoe zijn 50identieke overspanningen gemaakt meteen lengte van 95 UT. Per overspanningzijn 13 grote elementengebruikt, met infeite slechts 7verschillende typen (fig. 1).De elementen zijn vervaardigd in Ratsen over water naar de. bouwplaats ver-voerd. Na montage van de pijlerdelen isde bovenbouw met een cantileversys-teem gerealiseerd (fig. 2).De brug is eigendom van de ProvincieZeeland. Het technisch beheer en on-derhoud berust bij de Provinciale Wa-terstaat. Ir.C.Visser, hoofd nieuwewerken / bijzondere zaken, gafonlangstijdens een bijeenkomst georganiseerddoor Brink-Molyn te Groot-Ammers,een toelichting op het betonherstel en-onderhoud aan de brug.SchadeIn 1979, ongeveer 15 jaar na de opleve-ring van hetwerk, is voor het eerst scha-de geconstateerd aan de brugliggers.Opdiverse plaatsen kon aan de hand vanroeststrepen en afgesprongen beton~dekking wapeningscorrosie wordenvastgesteld. Reden om met een uitge-breide inspectie de schadeomvang te in-ventariseren, de schadeoorzaak te ach-terhalen en maatregelen te kiezen.Een voorlopig onderzoek wees op:- schade ten gevolge van roesten van dezachtstaalwapening in de liggers en- scheurvorming in sparingkasten voor1 Constructieve opbouw van deZeelandbrug58 Cement 1986 nr. 11de voorspanverankering, in de bui-tenzijde van het hamerstuk en deV-pij~ersenindevoegtussenV-pijlersen caIsson.Conclusies uit nader onderzoek waren:- het beton isvan uitstekende kwaliteit.De carbonatatie is van geen betekenis.De wapeningscorrosie is het gevolgvan chloride-indringing in combina-tie met een relatiefgeringe betondek~king op de zachtstaalwapening;- de chloride-indringing is het grootstter plaatse van de voegen tussen deelementen, waar krimpscheuren zijnopgetreden;- verder waren krimpscheuren opge-treden in de met cementmortel ge-vulde sparingkasten van de voorspan-verankeringen, alsook scheurvormingin de voegen tussen de V-vormige pij-ler en hetcaissonen op typische plaat-sen in de V-pijlers.MaatregelenOp grond vandeze bevindingenwerdende volgende maatregelen noodzakelijkgeacht:- uithakken van de sparingkasten envervolgens repareren en!ofinjecterenen afdichten;- reparerenvan de scheurenin deV-pij-lers;- herstel van de betonschade aan de lig-gers door uithakken van de plaatsenwaar wapeningscorrosie zichtbaar isen vervolgens repareren;- aanbrengen van een beschermings-laag op de brugliggers om verderechloride-indringing te voorkomen.Hierbij is prioriteit gegeven aan de be-handeling van de brugliggers, omdatdaar de betondekking het geringst wasen dientengevolge uitstel van herstel enpreventief onderhoud tot snel groterwordende kosten zou leiden.Kwaliteit beton van brugliggersDe betondekking op de brugliggers he-draagt volgens de ontwerpgegevens30 mmo Dit is in de praktijk een gemid-delde waarde. Ter plaatse van de opge-treden schade bleek de betondekkingtussen 10 en 20 mm te liggen.Uit onderzoek (door Intron) op boor-kernen blijkt de water-cemenrfactorgemiddeld 0,45 te zijn geweest. Terbeoordeling van de kwaliteitvan de op~pervlaktelaag is de waterindringing be-paald, volgens DIN 1048. De gemiddel-de waterindringing bedroeg slechts10 mmo Een zeer goede waarde; bij eenwaarde van 30 mm is al sprake van Wa-terdicht beton.Op grond van de onderzoekgegevenskon een verwachting worden opgesteldvanhetverdereverloopVande chloride-penetratie. De tijd die nodig is om bijeen betondekking van 15, 25 en 35 mmde kritische chlorideconcentratie teoverschrijden, bedraagt volgens dieschatting respectievelijk 9, 25 en 49jaar.Gezien de resultaten van de dekkings-metingen werd de verwachting uitge-sproken dat bij een onbeschermd be-tonoppervlakernstigewapeningscorro-sie zou gaan optreden vanaf 1990.Preventief onderhoud in de vorm vanhet aanbrengen van een beschermlaagop de brugliggers was dus geboden.Voorhetaanbrengenvaneenbescherm-laag kwamen in principedrie methodenin aanmerking:- kathodische bescherming;- spuitbeton;- dichte coating.De eerste vielen na een eerste afwegingaf vanwege uitvoeringsproblemen,twijfels ten aanzien van de effectiviteiten eigen gewicht van de beschermlaag.Het aanbrengen van een dunne, dichtecoating leek de beste praktische moge-lijkheden te bieden. Aanvullend onder-zoekisverrichtvoorhetopstellenvandejuiste eisen ten aanzien van het coating-systeem en de wijze van aanbrengen.Intron adviseerde een zuurstofdichtecoating aan te laten brengen, in mini-maal twee lagenomhetrisico Vankleinegaages in de coating, zogenaamde pin-holes, te beperken. Door de zuurstof-dichtheid zou ook bij verdere diffusievan de reeds ingedrongen chloride naarde wapeningszone corrosie van de wa-peningkunnen wordenvoorkomen. Alscriteria werden de volgende waardengesteld:zuurstofdiffusieco?ffici?nt< 10.10-7 cm2/szuurstofdiffusieweerstand> 20.103cmhechtsterkte op beton: > 1,5 N/mm2CoatingsysteemOp basis van deze criteria heeft Brink!Molyn MCS, Groot-Ammers, een coa-tingsyteem voor deze specifieke toepas-sing ontwikkeld. Andere belangrijke fa-cetten daarbij waren:- hechtsterkte aan beton groter dan be-tontreksterkte;- gelijke uitzettingsco?ffici?nt als be-ton;. - applicatiemogelijkheid tot een mini-mum temperatuurvan 5?Ceneen ho-ge relatieve vochtigheid;- primer en mortel op ??n dag kort naelkaar aan te brengen in verband metde beperkte bereikbaarheid.In verband met de vochthuishouding inhetbetonoppervlakis inde ori?ntatiefa-se ook een 'open' acrylaat-dispersiesys-teem in beschouwing genomen. Hier-mee kan echter de vereiste dichtheid te-Cement 1986 nr. 11Schem.a van de m.ontage van degeprefabriceerde elem.entenOEBRUGOELEN WORDEN HAAR OE BOUwPLAATSGEBRACHT OP DRIJVENDE BAkKEN,...,..- MQNTAGELIGGER VOOR AAN8RENGEN BRUGDELENP'J.LEROPZETSTOKWORDT INGEVAREN8RUGSTUK,.A?? WORDTINGEVARElII59BRUGGENBOUW3Reparatie va.n schade aan desparingkasten voor devoorspanverankeringen. De sparingenworden opnieuw gevuld m.et eenm.ortel op epoxy basisgen zuurstof- en chloride-indringingniet worden bereikt. Er is daarom geko-zen voor een epoxycoating.ln de zomervan 1984 zijn hiermee proefvlakken ge-maakt op een van de pijlers. Na de stren-ge winters van '84/'85 en '85/'86 kongeen schade aan de coating worden ge~constateerd.SysteemopbouwNa onderzoek van allerlei variantenwerd een optimale combinatie van ei-genschappen gevonden met hetvolgen-de coatingsysteem:1. hechtlaag Molupon HB Concrete sea-Ier, een oplosmiddelhoudende epoxy,versterkt met epoxyvezels, in een drogelaagdikte van 150 - 175 /lm2. een facultatieve tussenlaag MoluponSf Compound 375, een oplosmiddel-vrije epoxymortel3. een toplaag Molupon Compact PA,een chemisch resistente en mechanischsterke epoxylaag, droge laagdikte 225 -250/lm.De tussenlaag wordt aangebracht op dievlakken waar de hechtlaag de groterepori?n en holten in het betonoppervlakniet overbrugt. Dit geldt met name voorde verticale vlakken van de liggers, waardoor het stralen van de ondergrond tal-rijke blaasjes of 'gietgallen' verder zijngeopend. Deze tussenlaag is een ver-spuitbare epoxymortel, die na het op-spuiten met de hand wordt afgestrekenom de holten zo volledig mogelijk tevullen. Het verbruik varieert van 1 tot2 kg of550 tot 1100 mI per m2?604 6 Enkele opnam.en van de- behandeling van deonder~onden het aanbrengen van deverschillende lagen van deepoxycoating. Het volledige werkwordt uitgevoerd vanafeen pontonUitvoeringHet betonherstel en het aanbrengen vanhetcoatingsysteem wordt uitgevoerd f--,-~-----~-----~---door firma Dubbelman& Zn. Geziendeaard van het project'wordt 'in regie' ge-werkt. Naar verwachting zullen de kos-ten van de behandeling van de bruglig-gers uitkomen op f 11 miljoen.Het hele werk wordt uitgevoerd vanafhet water met behulp van een ponton,waarop een hoogwerker is geplaatst. Hetverkeer op de brug ondervindtgeen en-kele hinder van de werkzaamheden. Debetonoppervlakken worden eerst ge-straald met f~n grit. Plaatselijk komennogal wat concentraties van binddraad-jes voor aan de onderzijde van de brug.Waar deze niet door het stralen zijn teverwijderen, worden ze behandeld meteen zinkcompound, om naderhandschade aan de coating door opnieuwcorrosie van de binddraadjes te voorko-men.De hechtlaag wordt aangebracht meteen luchtspuit, met airless materiaal-aanvoer. De tussenlaag wordt met be-hulp van een slangenpomp aangebrachten verdeeld met een luchtpistool. Detoplaag wordt tenslotte met behulp vaneen airless pomp opgespoten.De fabrikant van de coating heeft veelaandacht besteed aan vermindering vande gevoeligheid van het systeem voor devochtigheid van de ondergrond, opdatin dit vochtige, maritieme milieu tochnog voldoende werkbare dagen over-blijven. De opdrachtgever heeft het sei-zoen waarbinnen dit onderhoudswerkCement 1986 nr. 11Cement 1986 nr. 11mag worden verrichtbeperkt tot 22 we~ken perjaar (mei-september).Ook bin-nendeze tijdsperiode treden ten gevolgevan regen en te hoge luchtvochtigheidnog flinke verliezen aan onwerkbaarweer op, circa 20%. Door meting van deluchttemperatuur, luchtvochtigheid enbetontemperatuur worden de werkom-standigheden voortdurend gecontro~leerd.Het afgelopen seizoenzijnvan vijfover~spanningende brugliggers voorzien vaneen coating. Gezien het aanleren van dewerkmethodiek en overwinnen vanaanloopmoeilijkheden wordt verwachtdat het gehele werk binnen de gesteldetermijn van 7jaar kan worden voltooid.Het herstel van de nu gevonden schadezal eind volgend jaar gereed zijn.Uit het behandelde oppervlak zijn ver-schillende boorkernen genomen tercontrole van de kwaliteitvan de coating.De resultaten waren:hechtsterkte op beton: 1,68 N/mm2zuurstofdiffusieco?ffiei?nt:39.10-8cm2/s.~iermee wordt voldaan aan de gesteldeetsen.BesluitUit dit project zijn enkele belangrijkeconclusies te trekken. Het is natuurlijkgeruststellend te weten dat de kwaliteitvan het beton in de Zeelandbrug primais. Dat twintig jaar na oplevering tocheen omvangrijke onderhoudsbeurt no-dig is, hangt samen met de relatief ge~ringe betondekking in combinatie methet zoute milieu. Men dient goed te be-seffen dat een in het ontwerp vastgeleg~de betondekking in de praktijk een ge~middelde waarde is en geen minimum.Een ontwerpaspect dus.Een ander ontwerpaspect is de detaille~ring van sparingkasten voor voorspan-verankeringen. De detaillering, mate-riaalkeuze en uitvoering vereisen grotezorgvuldigheid om krimpscheuren inhet hechtvlak te voorkomen. Het op~nieuw vullen van de sparingkasten indeze brug mag eveneens totde grote on~derhoudsbeurt worden gerekend. In~middels zijn voor deze constructiede~tails oplossingen ontwikkeld die eengrotere bescherming van de veranke-ring geven (zie Cement 1984 mA, blz. 219~ 220 ). Eenzelfde opmerking kan ge-maakt worden?ten aanzien van de Voe~gen tussen de betonelementen.Dat met beton ook in een maritiemeomgeving duurzame constructieszijn terealiseren, is een stelling die niet ter dis-cussie staat. Dat hierbij regelmatige in-specties nodigzijn, is inmiddels eendui-delijke zaak. In welke mate die duur~zaamheid moet worden gewaarborgddoor onderhoudsinspanningen, is eenafweging die in de ontwerpfase moetworden gemaakt, op technische, econo~mische en soms ook politieke gronden.J.H.Kohne61