Duurzame dijk- en kanaalbekledingen vanvoorgespannen beton )doorDott. Ing. S. Z o r z i (Milaan)U.D.C. 624.073.012.31.46 .623.13bekleding kanaalprofielen met gepref. voorgesp, betonplatenfoto 7. bekleding van de Po-dijken te Bergantino bij hoogste rivierwaterstand foto's: Dott. Ing. S. ZorziInleidingDe bekleding van dijken en kanalen heeft tot doel, het be-schermen van het natte profiel tegen erosie, het verminderenvan de stroomweerstand om een grotere capaciteit te bevor-deren en het vormen van een waterdichte mantel. Dit laatsteis van belang bij waterkrachtcentrales en irrigatiekanalen, enook om te voorkomen dat dijken onderspoeld worden waar-door hun stabiliteit in gevaar zou komen.De bekleding van gewapend of ongewapend steenachtig ma-teriaal, i.c. in het werk gestort beton, wordt steeds meer ver-drongen door minder stijve en goedkopere bekledingstypen.Aan het ter plaatse betonneren kleven enkele fundamentele be-zwaren. Het verdichten van betonspecie die tegen het talud ge-stort is levert moeilijkheden op, ook wanneer men hierbij ma-chinaal te werk gaat. Bovendien bestaat de mogelijkheid, dathet beton niet overal door de ondergrond wordt gesteund;plaatselijke verzakkingen, die daarvan het gevolg zijn, veroor-zaken scheuren in de stijve constructies en reparaties van der-gelijke verzakkingen en scheuren zijn moeilijk uitvoerbaar.Wanneer toch een steenachtig materiaal ge?ist wordt, dan ver-valt men veelal in toepassing van geprefabriceerde blokkendie op een tevoren gereed gemaakt onderbed aangebracht endaarna onderling gevoegd worden. Ditsysteem heeft het voor-deel elastisch te zijn en is vanuit dit oogpunt bezien meer ge-schikt om eventuele verzakkingen van de ondergrond te vol-gen. Een nadeel is echter dat scheurvorming in de voegen kanoptreden, hetgeen in de praktijk reeds meerdere malen is voor-gekomen. Dit systeem wordt daarom bijna niet meer toegepast.Bitumineuze bekledingen zijn tegenwoordig het onderwerp vanintensieve studie. Deze soorten bekledingen bezitten de gun-stige eigenschap om zeer grote zettingen van de ondergrondte kunnen volgen, zonder dat daarbij gevaar voor scheurvor-ming bestaat. Hiertegenover staan echter enkele minder gunstigeeigenschappen, die nog niet verbeterd zijn. Het is namelijk zeermoeilijk om sterk hellende oppervlakken van een bitumineuzelaag te voorzien. Bovendien is dit materiaal minder goed be-stand tegen de invloeden van warmte en kou; voorts heeft er in* Ontleend aan L'INDUSTRIA ITALIANA DEL CEMENTO, april 1962; uithet Italiaans vertaald door U. M i on.Het is ten slotte nodig om bij toepassing van bitumineuze op-pervlakken het onderbed te steriliseren, ten einde plantengroeionder de bekleding te voorkomen.Geconcludeerd mag worden, dat momenteel gestreefd wordtnaar een bekledingstype dat zowel eigenschappen van duur-zaamheid en stabiliteit als van flexibiliteit bezit.Dunne platen van voorgespannen betonDe moderne techniek van het voorspannen maakt het mogelijkom een oplossing te geven voor de in het voorgaande ge-noemde moeilijkheden; deze oplossing is zowel economischverantwoord als goed uitvoerbaar.foto 2. laatste gedeelte van het kanaal van Pontecorvo voltooidCement XV (1963) Nr. 5 299foto 3. met behulp van een portaalkraan met draaibare bascule-arm worden de platen neergevlijdhet geval van snel stromend water een vrij grote erosie plaats.Voorgespannen beton is zeer geschikt voor toepassing in dewaterbouw, omdat de voorspanning het ontstaan van scheurenten gevolge van de krimp e.d. voorkomt. Andere voordelen zijnonder meer: het relatief geringe gewicht en daardoor het een-voudige transport, de eenvoudige montage en de weinige stel-problemen; voorts leent het voorgespannen beton zich voorprefabricage.Een taludbekleding van voorgespannen betonplaten maakt hetmogelijk om de dikte van de bekleding tot een minimum tereduceren; de membraanvormige bekleding die op deze wijzeontstaat, bezit in ??n richting weinig stijfheid. Tot nu toe zijnplaatdikten bereikt van 5 en 4 cm en zelfs van 3 cm, al naargelang de betondekking op het voorspanstaal, dat in het mid-den van de plaatdoorsnede gelegen is. Bij de fabricage van deplaten moeten hoge eisen gesteld worden aan de graderingvan het zand-grindmengsel en aan de dosering van het cement.De lengte van de platen, d.i. de richting waarin wordt voor-gespannen, is praktisch onbeperkt (men heeft reeds platen ge-maakt van 30 m lang). In deze richting kan de plaat alle soortenvan deformaties ondergaan. De breedte van de platen is va-ri?rend en afhankelijk van de dikte. De voorspanning komt totstand door middel van voorgerekte staaldraden met kleine dia-meter. De verdeelwapening wordt gevormd door elektrisch ge-last draadgaas (licht van gewicht) met kleine maaswijdte.De eerste, uit experimenten verkregen ervaringen waren veel-belovend: zo bleek een 3 cm dikke plaat gebogen te kunnenworden met een straal van 1,50 m, voordat breuk optrad.De problemen die toentertijd nog opgelost moesten worden,waren niet alleen van technische aard; ook de praktische uit-voering moest mogelijk gemaakt worden. De firma Precem teVerona heeft de vervaardiging van deze platen ter hand ge-nomen en de methode verder geperfectioneerd. Hiervoor zijnop grote schaal onderzoekingen verricht, waarvan de resul-taten getoetst werden aan een modelkanaal op ware grootte,dat daarvoor speciaal op het fabrieksterrein was aangelegd.Daarbij zijn ook verschillende voegtypen beproefd. Men isdaarbij tot de conclusie gekomen, dat de beste verbinding ver-kregen wordt met een groef in beide aansluitende kanten vande platen, die gevuld wordt met een zwellende cementmortel.foto 4. transportwagen voor vervoer naar het kanaalfoto 5. smalspoorbaan op de kanaalbodem300 Cement XV (1963) Nr. 6Samenvattend kunnen de beschreven platen als volgt wordengekarakteriseerd:a. fabricage op industri?le basis, b. grote afmetingen en ge-ring eigen gewicht, grote flexibiliteit en de mogelijkheid vanplastische vervorming, d. waterdicht, e. duurzaam en f. maxi-male benutting van het materiaal.De vervaardiging van de platen moet plaatsvinden in een fa-briek, die in hoge mate gespecialiseerd is, en waarvan de trans-portmiddelen aangepast zijn aan de fabricage van deze platen.ToepassingenIn de praktijk zijn de volgende toepassingen gerealiseerd:Opvangkanaal van de waterkrachtcentrale van Pontecorvo aande rivier de Liri (uitgevoerd in de ?aren 1958--1959 door deSociet? di Electricit?).Dit kanaal, dat gedeeltelijk uitgegraven is en gedeeltelijk voor-zien van dijken, bezit een lengte van 9 km en een parabool-vormige doorsnede. De breedte bedraagt ca. 20 m en de diepte6,50 m. Het kanaal is aangelegd in een terrein met een wisse-lende bodemgesteldheid van leem, klei en rotsgesteente.Ten einde de ondergrond te verstevigen en te egaliseren, zijnhet uitgegraven gedeelte en de dijken verdicht. Op de verdichteonderlaag werd een waterdoorlatende laag van gebrokenkalksteen aangebracht met een discontinue korrelverdeling(min. korrelgrootte 10 cm), terwijl ook geprefabriceerde blokjesvan poreus beton zijn toegepast. Op deze wijze wordt grond-en lekwater afgevoerd, waarbij het lekwater op de bodem vanhet kanaal wordt opgevangen in buizen (fig. 6).De drainerende laag, die als steunlaag dient voor de gepre-fabriceerde voorgespannen betonplaten, werd met een schralecementmortel afgewerkt.De geprefabriceerde platen zijn vervaardigd in een speciaalvoor dit doel opgerichte fabriek, die naast het kanaal gelegenwas. Zi| werden daar gemaakt met 10 tot 12 op elkaar op span-banken van 250 m lengte. De platen zijn 3 cm dik en 1,25 mbreed; de lengte is gelijk aan de uitgeslagen lengte van dedwarsdoorsnede van het kanaal en varieert tussen 25 en 30 m.Tijdens de vervaardiging van de platen is gebruik gemaakt vanspeciale trilapparaten met een zeer hoge frequentie. Na hetverharden en voorspannen werden de platen met behulp vaneen speciale wagen op luchtbanden naar het kanaal getrans-porteerd (foto 4, fig. 7). Het verdere transport vond plaats metwagens, waarvoor de rails gelegen waren op de bodem vanhet kanaal (foto 5).Het monteren van de platen geschiedde met behulp van eenlichte portaalkraan, die het kanaal van oever tot oever over-spande (foto 3, fig. 6). Een draaibare basculearm, waarmee dekraan was uitgerust, nam de platen aan de twee uiteinden op,zodat deze door hun natuurlijke flexibiliteit volgens een ket-tinglijn doorbogen. De platen zijn naast elkaar op de met ce-mentmortel bespoten steunlaag neergevlijd en daarna met eentrilwals vastgedrukt. Aan de bovenzijde werd de uitstekendewapening van de platen in een ter plaatse gebetonneerde rand-balk opgenomen. De voegen zijn gevuld met een speciale mor-tel ('Embeco'), die zwellende eigenschappen bezit.De beschreven bekleding van dunne geprefabriceerde voor-gespannen betonplaten, die in dwarsrichting van het kanaalnaast elkaar gelegd worden, is niet te vergelijken met een be-kleding van geprefabriceerde tegels, want zij is veel stijver,terwijl het materiaal wat betreft plasticiteit en elasticiteit vol-doende reserve heeft om bij eventuele verzakkingen van deondergrond elke mogelijkheid van scheurvorming in het ma-teriaal of in de voegen uit te sluiten. Bij de gebruikelijke be-kleding van geprefabriceerde tegels zullen door zetting van deondergrond scheuren optreden in dwarsrichting van het kanaal.Cement XV (1983) Nr. 5 301foto's 8 en 9. betonnen ribben ? het talud corresponderen metde voegen tussen de platenfoto 10. aanbrengen van de platen met een zgn. 'vacuum lifter'foto 11. voltooide dijkbekledingImmers, de invloed van plaatselijke verzakkingen in dwarsrich-ting is groter dan die in langsrichting, met als gevolg dat in devoegen scheuren ontstaan. Omdat in het beschreven type be-kleding de platen even groot zijn als de lengte van de uitslagvan het dwarsprofiel, komen slechts in ??n richting voegenvoor.De voorgespannen betonplaten blijken uitstekend bestand tezijn tegen thermische en hygroscopische invloeden. In delengterichting van het kanaal is de bekleding op afstanden van1,25 m (de plaatbreedte) van voegen voorzien. In dwarsrichtingis de centrische staalspanning zodanig werkzaam, dat langshet natte oppervlak de voorspanning toegenomen is als gevolgvan de buiging.Bij het kanaal van Pontecorvo werd.er nauwlettend op toe-gezien, dat de werkzaamheden voor de vervaardiging en demontage werden uitgevoerd met behulp van nauwkeurig wer-kende machines en werktuigen, zodat de uitvoering in een hoogtempo verliep. Binnen zes maanden werd een oppervlakte van300 000 m2bekleed; de werkzaamheden werden uitgevoerddoor een beperkt aantal vakmensen.Het kanaal is sinds haar voltooiing voortdurend volbelast; hetfunctioneert naar wens en de bekleding is volkomen waterdichtgebleken.Een ander voorbeeld is de dijkbekleding van de Po bij Ber-gantino (uitgevoerd in 1959).De bekleding van de Po-dijken vormt het essenti?le probleembij de definitieve oplossing van de riviermoeilijkheden.Een groot aantal catastrofale overstromingen is te wijten aandijkbreuk tijdens hoogste rivierstand. De dijken die zijn op-gebouwd uit een mengsel van klei en zand, zijn namelijk po-reus geworden. Daardoor raken zij verzadigd met water, zodatde natuurlijke hellingshoek van de grond vermindert, de sta-biliteit afneemt en de kans op dijkbreuk niet denkbeeldig is. Omde mogelijkheid van dijkbreuk te voorkomen, moeten de dijkenniet alleen beschermd worden tegen erosie, maar moet tege-lijkertijd ook verzadiging van de dijklichamen voorkomen wor-den. De duurzame bekleding met voorgespannen betonplatenhebben voor dit doel veel toepassing gevonden.Doordat de dijken taluds bezitten met een constante hellings-hoek, is het niet nodig om de platen te buigen. Hun overmaataan flexibiliteit komt nu ten goede aan het volgen van de somsvrij grote plaatselijke zettingen van de ondergrond. In vele ge-vallen was het niet nodig om een drainerende onderlaag aante brengen, aangezien het grondwater geen probleem vormde.Volstaan kon worden met een matige oppervlakverdichting vande dijk en met een doelmatige profilering. Een bijna steeds on-ontbeerlijke voorziening is de waterdichte aanleg van de voetvan de dijkhelling. Deze bestaat meestal uit een constructie vangewapend beton, op voldoende diepte aangebracht, met uit-stekende wapeningsstaven, die zorgen voor een hechte verbin-ding met de bekleding.De lengte van de uitslag van het dwarsprofiel is variabel; teBergantino bedraagt deze ca. 20 m. De toegepaste voorgespan-nen betonplaten hebben een oppervlakte van 2,50 ? 10 m2, zijn4 cm dik en worden met de grootste afmeting in dwarsrichtingvan het kanaal aangebracht (foto 9). Van te voren werd hettalud voorzien van betonnen ribben in zowel langs- als dwars-richting, die corresponderen met de voegen tussen de platen(foto's 8--10). Op deze wijze werd niet alleen een regelmatigermontage van de platen verkregen, maar konden ook de voegeneenvoudiger gevuld worden.Deze geprefabriceerde platen zijn eveneens vervaardigd doorPrecem te Verona; zij werden naar het werk getransporteerdin hoeveelheden van 8--10 met behulp van een oplegger. Eenkrachtige dragline, staande op de dijk, was voorzien van eendraaibare bascule-arm, die uitgerust was met een zgn. 'va-cuum lifter' (foto's 9--10). De platen werden hier in een tijdvan enkele minuten op hun plaats gebracht.De bekleding heeft hier goed voldaan, ondanks de grote be-lasting bij de hoogste waterstand van de rivier in de herfst van1959 en het voorjaar van I960 (foto 11). Het succes van dit typebekleding is ongetwijfeld te danken aan het beperkte aantalvoegen en aan de grote bestendigheid van de platen tegen dewaterkracht.In totaal is eeh oppervlakte van ca. 200000 m3aan Po-dijkenbekleed met dit type platen, onder meer in de provincie Parma,in de Po-delta en bij de steden Bologna en Milaan.Cement XV (1963) Nr. S302foto 12. bekleding van in langsrichting aangebrachte platen foto 73. afwerking talud afwateringskanaal van de MincioHet volgende voorbeeld is het kanaal Ostellato -- Migliarino(uitgevoerd in 1961). In dit geval hebben de platen een anderefunctie, namelijk dijkbescherming tegen de inwerking van degolfslag, die veroorzaakt wordt door de scheepvaart. Dezegolfslag, die niet hevig, noch langdurig maar wel frequent is,blijkt zeer nadelig te zijn voor onbeschermde dijken. Daaromis een bekleding zonder naden ideaal. Door voorgespannenbetonplaten met de grootste afmeting in lengterichting van hetkanaal aan te brengen, verkrijgt men een bekleding met eenminimum aan voegen (foto 12).In dit geval zijn op deze wijze platen gebruikt met de afmetingvan 2,50 ? 10,00 m2, met een dikte van 4 cm. De onder- en boven-rand van de platen zijn bevestigd aan ter plaatse gebeton-neerde ribben. De voegen werden gevuld met cementmortel.Na iedere 50 m is een dilatatievoeg gemaakt.In het specifieke geval van een scheepvaartkanaal, bezit debekleding een grote flexibiliteit bij eventuele verzakkingen vande ondergrond, en biedt zij dank zij de grote afmetingen groteweerstand tegen erosie.Ten slotte het afwateringskanaal van de Mincio te Mantova(uitgevoerd in 1960--1962).Over een lengte van 14 km is dit kanaal in een zeer snel tempobekleed met geprefabriceerde voorgespannen betonplaten.Het kanaal bezit een paraboolvormige doorsnede met een tebekleden lengte van gemiddeld 40 m, en een maximale water-hoogte van 8 m.De uitgravingen vonden plaats in een overwegend grindachtigmateriaal, zeer poreus, en over een gedeelte doortrokken metgrondwater. Het was daarom nodig om tot op grote diepteeen drainerende laag aan te brengen die in verbinding staatmet twee drainagebuizen 0 1,50 m. Boven deze drainerendelaag is vervolgens een ondergrond van schraal beton aan-gebracht. De voorgespannen platen werden op een laag schralemortel gevlijd. De fabriek, waar de vervaardiging van de voor-gespannen betonplaten plaatsvond, was gelegen aan het ka-naal. De produktieplaats was uitgerust met 8 spanbanken vanelk 200 m lengte. Een mobiele kraan zorgde daarbij voor deaanvoer van de grondstoffen. De fabriek was geheel overdektten einde, onafhankelijk van weersinvloeden, een continue pro-duktie te verkrijgen.De platen, met een plattegrond van 2,50 x 9,00 m2en een diktevan 4 cm, werden vervaardigd in een hoeveelheid van 4000 m2per dag. In nauwelijks 6 maanden tijd was 600000 m2plaat-oppervlak in het kanaal aangebracht.Het stellen van de platen op het werk geschiedde met behulpvan verrijdbare portaalkranen, die het kanaal van oever totoever overspanden. Ook hier was de draaibare bascule-armvoorzien van een zgn. 'vacuum lifter', waaraan de platen kleef-den gedurende de stelwerkzaamheden. De lengte van de door-snede van het natte profiel bedroeg 45 m, zodat in dwarsrich-ting vijf platen nodig waren. De voegen werden gevuld meteen mortel met zwellende eigenschappen. Deze voegvullingis niet alleen van belang voor de waterdichtheid, maar bevor-dert bovendien de onderlinge samenwerking van de platen. Devulling van de voegen in langsrichting van het kanaal, en deuitstekende wapening aan de korte zijkanten van de platen ver-Cement XV (1963) Nr. 5hinderen een verschuiving van de platen ten opzichte van el-kaar. Vastgesteld is dat de bekleding in zijn geheel werkt alseen membraan; zij is beweegbaar maar vormvast. De bereiktekleinere stroomweerstand heeft geleid tot een verminderingvan de gebruikelijke dwarsdoorsnede van het kanaal.ConclusieTot nu toe is ruim een miljoen geprefabriceerde voorgespannenbetonplaten toegepast als bekleding van dijken en kanalen.De opgedane ervaringen zijn, ook economisch gezien, zeerbevredigend.De auteur van dit artikel, Dott. Ing. S. Zo rzi, die de ontwerper van debeschreven voorgespannen betonplaten is, heeft op 13 december 1962 uithanden van de Italiaanse Minister van Handel en Industrie, Z. Exc. E.C o l o m b o , voor dit ontwerp een tweede prijs ('Premio di Distinzione',500.000 lires) ontvangen in het kader van de door de Associazione Ita-liana T?cnico Econ?mica del Cemento (....) ingestelde 'PremioNazionale A.I.T.E.C. 1962'. -- Red.fofo 14. uitvoering bekleding van het kanaal van de Mincio303