C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gPrefabricagecement 2002 434D i v e r s e p r e f a bb e t o n s o o r t e nEr zijn vele uiteenlopende soortenprefabbeton met elk hun eigenfunctie betreffende sterkte, duur-zaamheid, stijfheid, brandwerend-heid, esthetica, oppervlaktebe-werking e.d.Met zeer veel soorten beton is quaproductie een uitgebreide erva-ring opgebouwd. Sterker nog;prefabbetonbedrijven die in staatzijn om complete gebouwen teprefabriceren inclusief de (buiten)gevel, werken dagelijks gelijktij-dig met een flink aantal soortenbeton.Bijgaande foto van de grondstof-fenbunker, gezien vanaf de beton-centrale-aanvoerzijde van HurksBeton, brengt dat in beeld. (foto 2)Met name prefabbetonbedrijvendie ervaring hebben met geva-rieerde productie op het gebiedvan grondstoffen, hebben vanuitde materialenkant potentie totinnovatie. Het blijkt namelijk dateen dergelijke dagelijkse ervaringvaak doorslaggevend is in hetwerkelijk productierijp makenvan nieuwe betonmengsels.Mogelijkheden voor innovatie zijner dan ook volop, omdat allerleiin beginsel mogelijke combina-ties van functies en soort betonin de praktijk nog nauwelijksgemaakt worden en er zelfsnieuwe soorten beton ontwikkeldzijn, die slechts door zeer weinigproducenten beheerst worden.Dit wordt overigens, wellichtmede, veroorzaakt doordat passen-de regelgeving ontbreekt, de ont-werperernietaandenktenkostenen/of mogelijkheden onbekendzijn.In dit kader volgt een reeks voor-beelden van geprefabriceerdebeton(soorten)dieregelmatigver-vaardigdworden.Ditalleenomdegedachten te prikkelen; wellichtzitten hier categori?n bij die nietdirect bekend zijn:Diverse prefab betonsoorten en BSIGeen brug te verir. R.N.J. Huijben, Delphi Engineering B.V. en drs. P.F.M. van Loenhout, Hurks Beton B.V.Twee verkeersviaducten te Bourg-les-Valence in Zuid-Frankrijk (foto's 1) zijnuitgevoerd in vezelversterkt zelfverdichtend zeer hogesterktebeton zonderenige wapening (behoudens voorspanstrengen in langsrichting), geprodu-ceerd en, over een afstand van 900 kilometer, geleverd door Hurks Betonvanuit Veldhoven. Het betreft het realiseren van een qua constructie zeeropvallend project. Dit artikel handelt over innovatie van prefabbeton en gaatvervolgens meer gedetailleerd in op BSI, een extreem beton qua duurzaam-heid, sterkte en stijfheid.1 |2|C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gPrefabricagecement 2002 4 35Grindbeton, kalksteenbeton, graniet-beton, basaltbeton, staalvezelbeton,gewapend en/of voorgespannenbeton, dooizoutenbestendig beton,zelfverdichtend beton, gepolijst- engestraald beton, B65 beton, kleurbe-ton, vormvrijbeton, enz.Enkele voorbeeldenHet uitvoeren van dragende bin-nenwanden in aan weerzijdegepolijst natuursteenbeton (archi-tectonisch beton) is een primavoorbeeld van het combinerenvan functies.Dit soort elementen is met dekomst van het zelfverdichtendbeton nu eenvoudiger te realis-eren, omdat de korrelopbouw, inhorizontaal gestorte elementen,over de dikte van het elementgelijkmatig van opbouw is. Doorhet trillen zakten voorheen dezwaardere delen vaak naar on-deren.Voor een bankgebouw in Belgi?zijn door Hurks Beton onlangsnatuursteenbetonnen binnen-wanden geproduceerd die aantwee zijden zijn gepolijst. Voor-en achterzijde zijn niet van elkaarte onderscheiden.B S IInbovengeschetsteomgevingvangeprefabriceerde veelzijdigheiden maatwerk, past de vervaardig-ing en toepassing van BSI. Eenextreem beton qua duurzaam-heid, sterkte en stijfheid.BSI staat voor B?ton Sp?cial Indus-triel dat door het Franse bedrijfQuillery, sinds enige tijd onder-deel van de Eiffage Groep, in deeigen laboratoria is ontwikkeld.De ontwikkeling is aangejaagddoor een omvangrijk stimuler-ingsprogramma van de Franseoverheid gericht op innovatievebetontechnologie.Voor het opschalen van het (labo-ratorium) productieproces naareen industri?le schaal is HurksBeton in 1998 door Quilleryingeschakeld. De twee bedrijvenwerken al enige decennia samenin zowel infrastructurele als utili-teitsprojecten.Eiffage levert in dit verband dedroge BSI-mix aan en HurksBeton zorgt voor de totale pro-ductie van de elementen.De samenstelling van een 1 m3BSI zoals dat tot op heden istoegepast is als volgt:Proefstuk A opgebouwd uit 1 mengsel van graniet/kleurbeton; de smalle strook is gepolijsten het metselwerkmotief komt glad uit de mal; dit proefstuk steunt op een proefstuk vanzelfverdichtend kalksteenbeton dat aan twee zijden is gepolijst.Proefstuk B is idem aan proefstuk A behoudens dat ook een bruinpigment is toegevoegd,die niet homogeen is doorgemengd. (opgebouwd uit 1 mengsel van graniet/kleurbeton,waarvan het bruinpigment niet volledig doorgemengd is, de smalle strook is gepolijst enhet metselwerkmotief komt glad uit de mal; dit proefstuk steunt af op een proefstuk vanzelfverdichtend kalksteenbeton aan twee zijden gepolijst.)KantorencomplexCentrecourt (PrinsesBeatrixlaan te Den Haag)een detail van de gevel vaneen penthouse met eenmetselwerk uiterlijk alsvoorbeeld van vormvrijkleurbetonABC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gPrefabricagecement 2002 436Enkele voorbeelden van gerealiseerdeprojecten in BSI door Hurks Beton:In 1999 zijn te Cattenom, (Noord-Frankrijk) voorgespannen I-vor-mige balken geleverd voor eenkoeltoren van een kerncentrale. Debalken moeten minimaal 50 jaarbestand zijn tegen het zeer agres-sievemilieuineenkoeltoren,van-wege het sproeien met gechlo-reerd water en het vochtige enwarme binnenklimaat. Voorheenwerden standaard prefabbeton-balken toegepast, die reeds na25 jaar aan vervanging toe waren.Alvorens BSI toe te passen is deduurzaamheid uitvoerig getest.De staalvezels zijn gelijkmatig ge-mengd door het beton. De staal-vezelpuntjes aan het oppervlakcorroderen, maar dit heeft geeninvloed op de duurzaamheid enhet beton wordt niet voortschrij-dend gekraakt ten gevolge vanexpanderende vezeltjes. De balkenzijn zeer flexibel; een balk van 6meter lang en 0,24 meter hoogboog in de buurt van het bezwijk-moment 200 mm door en ver-toonde scheuren tot 0,3 mm. Nahet ontlasten veerde de balk weergeheel terug en van de scheurenwas weinig meer terug te vinden.Vervolgens zijn in 2001 voor tweeverkeersviaducten te Bourg-les-Valence dubbele T-elementengeleverdmetoverspanningenvan20 en 22 meter.Initiatiefnemer van dit experimentis de Franse `Rijkswaterstaat'. Hetgedrag van de viaducten wordtdrie jaar lang gemonitord.In2002iseenBSI-platformmetaf-metingenvan7500x500x500mm3geleverd aan de faculteit Natuur-kunde van de TUE. Het platformvormt de ondersteuning vooreen elektronenkanon en moetzeerbuigstijfzijn.Debijkomendedoorbuiging van het platformgemeten over 2 jaar mag nietgroter worden dan 5.10-3mm. Ditwas relatief eenvoudig te reali-seren met BSI, zonder toevoegingvan enige wapening of voorspan-ning. BSI kan de optredende trek-spanningen ongescheurd opne-men. Dit resulteert in een zeerbuigstijfgedrag met een geringekruip.B r u g g e n t e B o u r g - l e s -V a l e n c eOmschrijving projectDe opbouw van een van de tweeviaducten is weergegeven in bij-gaande figuren. De ondersteun-ingsconstructies zijn insitu uit-gevoerd in traditioneel beton. Deprefab TT-elementen en de insituaanstortstrokenzijnuitgevoerdinBSI.De TT-elementen zijn ter plaatsevandeuiteindenvoorzienvaneenkopschot. De elementen zijn inlangsrichting voorgespannen entotaal ongewapend, behoudensde uit het element stekende kop-pelwapening die een (korte) ver-ankeringslengte heeft (foto 6).De Franse constructeurs hebbengekozenvooreeneenvoudigvorm-gegeven brug. Een TT-elementheefteenbreedtevan2200mmeneen hoogte van 900 mm en hetongewapende dek is 150mm dik.cement 1100 kgsilica fume 165 kggranulaat (0-6 mm) 1050 kgstaalvezels 3% 235 kg(20 mm lang, 0,3 mm diameter entreksterkte minimaal 1200 N/mm2)superplastificeerder 40 kgwater 200 kgHet beton is zelfverdichtend enheeft de volgende eigenschappen[1]:28-daagse kubusdruksterkte 175-210 N/mm2treksterkte ongescheurde beton 8 N/mm2elasticiteitsmodulus 64000 Nmm2soortelijke massa 2800 kg/m3C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gPrefabricagecement 2002 4 37Er is berekend dat een brugdekuitgevoerd in traditioneel beton 3maal zo zwaar wordt. Een brug-dek met een relatief laag eigengewicht schept zeer gunstigevertrekpunten om goed te kun-nen prefabriceren en monteren.UitvoeringDe elementen zijn geproduceerdin stalen mallen. Diverse maldelenzijn verwijderd voordat de voor-spanstrengen losgesneden wer-den van de voorspanbank. (foto 7)Het voorspanverloop is recht. Hetmengen en gieten van BSI in demal vergt de nodige aandacht,vakmanschap en een zeer goedelogistiek in de fabriek. Bij eeneerste proefstort was het mengselniet plastisch genoeg. Een ont-menging trad op en een goedemalvulling werd niet gereali-seerd. (foto 8)Nadien heeft Hurks Beton hetproduceren van dit soort elemen-ten goed onder de knie gekregenen met enige trots kan vermeldwordendathetnietgebruikelijkiselementen over een afstand van900 kilometer te vervoeren. Deelementen zijn getransporteerdover het spoor en de weg. Doordatde elementen precies qua maatzijn en nauwelijks toogverschil-len hebben is de tweede brug ineen halve dag gemonteerd. Overde eerste brug werd iets langergedaan omdat nog specifiekemontage-ervaringopgedaanmoestworden.C o n s t r u c t i e f g e d r a g B S IFrans onderzoekHet constructieve gedrag vanBSI is uitgebreid onderzochtdoor de Franse Rijkswaterstaaten Eiffage Construction. Hurks6|7| 8|C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gPrefabricagecement 2002 438Beton heeft daarvoor een onge-wapende 5 meter lange testbalkvervaardigd, die alleen voorzien isvan voorspanstrengen. (foto 9)Splijttrekspanningen, ten gevolgevan de verankering van de forsehoeveelheid voorspanstrengen,bleek de balk prima op te kunnennemen. Uit het lijf van de testbalkzijn in diverse richtingen een20-tal proefstukken van 110 x 110x 400 mm3gezaagd. De balkjeszijn met een driepuntsbuigproefbelast. In het balkmidden is aande onderzijde over de volledigebalkbreedte een 10 mm diepezaagsnede aangebracht. De ge-middelde resultaten van de 20beproevingen zijn weergegeven infiguur 10.Het beproefde maximaal opneem-bare moment bedraagt 3,76 kNm.Het vooraf berekende maximalemoment lag 2% hoger op basisvan BPEL-bepalingen[1].Over de spreiding van de onder-zoeksresultaten wordt geen mel-ding gemaakt. We mogen aan-nemen dat de mate van spreidingbinnen acceptabele grenzen ligt.Beschouwing van de resultatenDe moment-scheurwijdtegrafiekgeeft een duidelijk inzicht in detaaiheid van een hogesterktebe-ton, uitgevoerd met 3% staal-vezels. Het proefstuk breekt bijeen scheurwijdte van 1mm. Demomentcapaciteit is op dat mo-ment met een factor 1,5 terugge-lopen van 3,8 kNm naar 2,5 kNm.Het weerstandsmoment van eenproefstuk t.p.v. de zaagsnede is183000 mm3.Dit resulteert achtereenvolgensin buigtrekspanningen van 21 en14 N/mm2.Voor het dek van de TT-elemen-ten resulteert een verkeersklasse60 plaatselijk in een variabelebelasting van ca 100 kN/m2. Ditgeeft een indicatief moment van16 kNm/m met een bijbehorendebuigtrekspanningvan4,3N/mm2,bij een belastingsfactor van 1.Bij een scheurwijdte van 1mm iseen gecombineerde materiaal-belastingsfactor aanwezig van14/4,3=3,3. Bij ongescheurd betonis dit een factor 1,5 hoger.Deze resultaten zijn zeer be-moedigend, omdat de constructiewaarschuwt door middel vanscheurvorming en tevens flinkecapaciteiten in huis heeft.O n t w e r p e n m e t B S IDe voordelen kunnen legio zijn,al moet terdege rekening ge-houden worden met een vijf totvijftien maal hogere prijs voor demateriaalcomponent van eenbetonelement met een sterkte-klasse B200 ten opzichte van eenbetonelement in B45. Het is duszaak zo zuinig mogelijk met hetmateriaal te construeren. Als geenCenter point flexural test on sawn prismsCrack width (mm)9|11|10|Resultaten drie-puntsbuig-proefC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t i l i tei t sb o u wcement 2002 4 39wapening of voorspanning beno-digd is kunnen elementen in BSImet een geringe dikte van bijvoor-beeld 15-25 mm worden uitge-voerd (foto's 11 en 12). Zo kan doormiddel van materiaalreductiewellicht reeds het economischenadeel van de hogere materiaal-kosten gecompenseerd worden.De totale kosten van een construc-tie wordt echter ook (en vaker danmen denkt) bepaald door factorenals exploitatiekosten, malkostenetc.etc.De grote duurzaamheid van hetmateriaal BSI kan in dit opzichteen extra rendement opleveren,bijvoorbeeld bij sluisdeuren. Hetonderhoud van stalen- en houtensluisdeurenvormtregelmatigeenflinke en blijvend terugkerendekostenpost.Rijkswaterstaatisdanook bijzonder ge?nteresseerd indergelijke toepassingen van hetmateriaal.Ook is BSI interessant voor bij-zondere constructies, waarbij demalkosten de totale kosten sterkbe?nvloeden.Als voorbeeld kan genoemdworden het ontwerp van het fu-turistische dak van een groot tol-station te Millau te Frankrijk. (foto13) De Eiffage-groep heeft ditproject in opdracht en onlangs isbesloten het dak in BSI uit tevoeren. De artists impressiongeeft een overzicht van het voor-lopig ontwerp.Franse constructeurs hebbensturing gegeven aan dit uitdagen-de ontwerp. Voor dit project wordtvoorlopig gedacht aan witte BSImet kunststofvezels, met eendruksterkte van circa 200 N/mm2.De vraag "Hoe staat het met debuigtreksterkte en de taaiheid vandit nieuwe BSI-mengsel" moet nubeantwoord gaan worden.Prefabbeton kent een groot scalavan toepassingen en zeer hoge-sterktebeton zal dat veld ver-ruimen.Omdattebereikenisveelenthousiasme, samenwerking encreativiteit benodigd.De materiaaleigenschappen vanBSI en de bewezen deskundigheidvan Hurks Beton bieden daarvooreen basis. Architecten en construc-teurs zijn nu duidelijk aan zet.Waarom wel in het buitenland enniet in het prefabland bij uitstek:Nederland? L i t e r a t u u r1. Bijdrage aan: 6th Interna-tional Symposium on HighStrength/High PerformanceConcrete; titel:'Realization oftwo road bridges with Utra-High-Performance Fibre-Reinforced Concrete';door:A. Simon, Z. Hajar, EiffageConstruction; D. Lecointre,J. Petitjean, Setra.Voorbeelden vantoepassingen in BSI13|12|