C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gReparatiecement 2003 1 67Het circa 1 km lange geluids-scherm aan de oostzijde van deA16isgebouwdin1996.Hetheeftlandelijk veel aandacht gekregen,met name vanwege de gebogenvorm, die gedeeltelijk boven derijweg doorloopt. De draagcon-structie van het scherm is opge-bouwd uit geprefabriceerde be-tonkolommen, met daartussenruimtevakwerken.Debetonkolom-men hebben een gebogen vorm,met een totale hoogte van circa9,5 m, zijn nabij het maaiveldingeklemd in een funderingscon-structie en kragen vandaar uitover de weg. De kolommen zijntijdens de bouw in twee afzon-derlijke delen aangevoerd en inhet werk aan elkaar verbondendoor vier voorspanelementen.Voor de kolommen met brand-schade wordt het onderste deelvan de kolom `deel 4' genoemd enhet bovenste `deel 1' (fig. 1).De kolommen hebben een enigs-zins rechthoekige doorsnede,waarvan de achterzijde is afge-rond tot een halve cirkel met eendiameter van 480 mm (fig. 2). Debreedte van de kolommen is overde gehele lengte 670 mm. Dehoogte van de doorsnede is varia-bel: 1270 mm nabij de inklem-ming, 1470 mm nabij de aanslui-ting van kolomdeel 1 aan 4 en 450mm aan het eind van kolomdeel1.De brand van de bromfiets is kortna het aansteken overgeslagennaar het scherm, waarbij dekunststofgebonden doorkijkpa-nelen in brand zijn geraakt. Dezebrand heeft zich dusdanig snelvoortgeplant, dat het scherm overeen lengte van circa 40 m brand-schade vertoonde. De schadebestondondermeeruitverbrandekunststof panelen, vervormingenin de stalen vakwerkconstructiesen betonschade.Bij een eerste globale beoordelingna de brand bleek dat vier beton-kolommen waren beschadigd, detweede tot en met de vijfde vanafde zuidzijde van het geluids-scherm, de vierde het zwaarst. Bijde overige kolommen waren debeschadigingen minder ernstig.De beschadigingen betroffen:? afgespatte betondelen;? mogelijke sterkteverminde-ring van het beton onder hetbeschadigde oppervlak;? mogelijke sterkteverminde-ring van de wapening;? mogelijke sterkteverminde-ring van de voorspanning;? mogelijke sterkteverminde-ring van de verankeringen vande oplegpunten voor de ruim-tevakwerken.O n d e r z o e k a a n d eb e t o n k o l o m m e nHet eerste deel van het onderzoekwerd ter plaatse uitgevoerd. Hier-bij werden de feitelijk aanwezigeafmetingen van enkele doorsne-den na het afspatten van hetbeton in kaart gebracht, evenalsde scheurvorming. Tevens zijnkernen uit de constructie geboorden is een monster van de langs-wapening genomen.Het tweede deel van het onder-zoek betrof een laboratoriumon-derzoek aan de genomen mon-sters. De geboorde kernen zijnvisueel beoordeeld met behulpvan microscopie, ter vaststellingvanbeschadigingen(microscheur-vorming) in het resterende betonen ter vaststelling van de opgetre-den temperaturen als functie vande afstand ten opzichte van hetoppervlak(ziekader).Hetmonstervan de langswapening is visueelbeoordeeld, waarna de sterkte-eigenschappen zijn bepaald.De resultaten van het onderzoekvormden de basis voor een con-troleberekening naar de con-structieve veiligheid van de meestbeschadigde kolom.Herstel brandschade aangeluidsscherm Dordrechting. L. Leeuw, Bouwdienst Rijkswaterstaatir. H. Borsje, TNO BouwIn de nacht van 8 op 9 mei 2001 staken vandalen een tegen het geluidsschermlangs de A16 ter hoogte van Dordrecht geparkeerde bromfiets in brand. Dezebrand veroorzaakte uiteindelijk onder meer betonschade aan een viertalkolommen. De ernst van de betonschade is onderzocht om na te gaan of dekolommen hersteld konden worden. Reparatie bleek mogelijk.ABCDEFGHJKLDeel 4Deel 1670variabel1 | Schematische weergavevan een kolom2 | Doorsnede van eenkolomC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gReparatiecement 2003 168R e s u l t a t e n v a n h e to n d e r z o e kUit een visuele beoordeling vande beschadigde kolommen is hetvolgende naar voren gekomen:? Het onderste deel was alleenbij de vierde kolom bescha-digd. Deze beschadigingentraden op aan het binnenvlak,waar sprake was van afge-drukte hoeken en afgespatbeton tot een maximale dieptevan circa 30 mm (foto 3).? Het bovenste deel was bij allevier kolommen in meer ofmindere mate beschadigd.Deze beschadigingen beston-den uit:? oppervlakkig afgespat beton;? los- en afgedrukte hoekenvan het binnenvlak;? los- en afgedrukte randenvan verdikkingen in de door-sneden;? los- en afgedrukte betondek-king van het bovenvlak totaan de langswapening (foto4); dit betrof schollen meteen maximale dikte van70 mm.? Bij het bekloppen van deoppervlakken waar beton wasafgespat bleek dat er nog losseschilfers met een dikte vanenkele millimeters op hetoppervlak aanwezig waren.? Bij het bekloppen van hetoppervlak bleek dat er plaatse-lijk sprake was van delamina-tie in het beton.? Het beton achter de metalenoplegpunten van de ruimte-vakwerken vertoonde, visueelbeoordeeld, geen schade.In figuur 5 is schematisch deschade aan een doorsnede van hetbovenste deel van een kolomweergegeven.Ter bepaling van het tempera-tuurverloop in het beton (ziekader) zijn de boorkernen visueelbeoordeeld met een stereomicro-scoop en onderzocht met behulpvan polarisatie- en fluorescentie-microscopie (PFM). Hieruit bleekhet volgende:? Opwarming tot circa 70 ?Cheeft plaatsgehad tot eendiepte van 30 tot 35 mm in hetbeton (foto 6).? Opwarming tot 300 ? 350 ?Cheeft incidenteel plaatsgehadtot een diepte van circa 20 mmin het beton; voor het over-grote deel tot een diepte vancirca 10 mm.? Opwarming tot circa 570 ?C isniet waargenomen.De hierbij weergegeven dieptenzijn ten opzichte van het opper-vlak zoals aanwezig was na hetverwijderen van de losse schollen,direct na de brand.Uit een visuele beoordeling vanhet monster van een langsstaafbleek dat er sprake was van warm-gewalst wapeningsstaal. De langs-rib op de staven liep namelijkevenwijdigaandelengte-asvandestaven. De langsstaaf had een dia-meter van 16 mm en was nietgeroest.Uit het sterkteonderzoek aan destaafbleekeentreksterktevan588N/mm2eneen0,2%-rekgrensvan508 N/mm2. Volgens opgaaf vanRijkswaterstaat was FeB 500 toe-gepast. Hiervoor gelden volgensNEN6008devolgendeeisen:trek-sterkte 550 N/mm2en 0,2%-rek-grens 500 N/mm2.De beproefde langsstaaf voldeedaan deze eisen.670? 474K4.85517zuidnoordtot 15 mmtot 10 mmtot 10 mmgespatgespatgespatgespat tot 70 mm(blootliggende wapening)6352053 | Schade aan het onderstedeel van een kolom4 | Brandschade op debovenzijde, tot aan delangswapening5 | Schematische weergavevan de schade bij door-snede C; gearceerd eenlosgedrukte scholC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gReparatiecement 2003 1 69Uit het opgetreden temperatuur-verloop als functie van de dieptekon worden geconcludeerd dat deeigenschappen van het voorspan-staal niet waren be?nvloed door debrand. Doordat het voorspanstaalvoldoende diep onder het opper-vlak ligt, is de opgetreden tem-peratuurverhoging beneden dewaardegeblevenwaarbijdeeigen-schappen (negatief) worden be?n-vloed.C o n s t r u c t i e v eb e o o r d e l i n g k o l o m m e nDoor de brand was de doorsnedevandebeschadigdekolommenopverschillende plaatsen kleiner ge-worden door afgespat en bescha-digd beton. Als gevolg van dedoorsnedereductie was de sterktevan die doorsneden verminderd.De sterktevermindering was hetgrootst in het niet-voorgespan-nen, met betonstaal gewapendegedeeltevanhetbovenstedeelvande vierde kolom. Gecontroleerd isof de opgetreden sterktevermin-dering acceptabel was. Het pri-maire doel hiervan was om vast testellen of de kolommen kondenworden gehandhaafd.Verschillende kritieke doorsne-den zijn geanalyseerd, waarbij degrootte van de gereduceerde door-sneden werd gebaseerd op dedoorsnedereducties zoals uit hetonderzoek naar voren waren ge-komen. Geconcludeerd werd datde sterkte van de gereduceerdedoorsnedes voldeed aan de ge-stelde eisen, zodat de kolommenkonden worden gehandhaafd. Dete treffen maatregelen kondendus beperkt blijven tot het esthe-tisch herstellen van de kolom-men, zonder versterkende maat-regelen te treffen.Bij het herstel van de kolommenis begonnen met het saneren: hetverwijderen van alle losse beton-delen. Vervolgens werd een nieu-we opname gemaakt van de door-snedereducties. Op basis daarvanwerden aanvullende berekenin-gen uitgevoerd, waarvan de con-clusie was dat de sterkte van degereduceerde doorsneden ook nasaneren nog steeds aan de ge-stelde eisen voldeed.V o o r b e r e i d i n g b e t o n -h e r s t e l k o l o m m e nDoor de Bouwdienst Rijkswaters-taat zijn twee betonreparatiebe-drijven uitgenodigd waarmee inbouwteamverband, gezamenlijkmet de adviseurs, het herstel vande kolommen is voorbereid. In ditbouwteamisalsherstelmethodiekgekozen voor spuitbeton volgensde droge spuitmethode.De ontwerp-betonsterkteklassevan de betonkolommen was B 65.Vanuit dat oogpunt zou een spuit-mortel B 65 gewenst zijn. Echter,de betonreparatiebedrijven had-den de voorkeur voor spuitmortelB 45, vanwege de beperkte stof-ontwikkeling tijdens het spuitenen omdat de betonspuiters aan-merkelijk meer ervaring haddenmet deze spuitmortels. Om eengefundeerde keuze te maken tus-sen de twee mogelijke spuitmor-tels is in het bouwteam beslotenmet beide typen een proefvlak tespuiten.Selectiecriteriumvoordekeuze van de toe te passen spuit-mortel was in eerste instantie dehechtsterkte, in tweede instantiezijn ook de praktische aspectenmeegenomen.Als proefvlak diende een segmentvan een tunnellining (B 65), metde holle zijde naar beneden opge-legd op een stapel betonblokken.Het naar beneden gerichte opper-vlak is gegritstraald, voorbevoch-tigd, voor de helft voorzien vaneen laag spuitmortel B 65 en voorde andere helft van een laag spuit-mortel B 45, beide lagen met eendikte van circa 30 mm. Na afloopvan de spuitproeven is een zeiloverdeproefopstellinggetrokken,waarnaderuimtegedurendezevendagen is verwarmd tot circa 10 ?C.Naeenweekverhardenzijnhecht-proeven op de gespoten vlakkenuitgevoerd (tabel 1). Het resultaatvan dit onderzoek was dat dehechtwaarden niet specifiek naareen betonsterkteklasse kondenworden toegeschreven. Daar hetuiteindelijke resultaat sterk af-hangt van de praktijkervaring enkunde van de betonspuiters, isgekozen voor de spuitmortel B 45.Uit een aanvullend onderzoeknaar de druksterkte van dezeWa a r n e e m b a r e t e m p e r a t u u r i n d i c a t i e s70 ? 80 ?C:Ontleding van ettringiet, calciumaluminaatsulfaathydraat, leidend tothet totale uiteenvallen van ettringiet in de cementsteen.300 ? 350 ?C:Oxidatie van ijzerhydroxides zoals FeO(OH) in toeslag en cementsteennaar hematiet, -Fe2O3, resulterend in een permanente kleurveranderingvan grijs tot roze-bruin.573 ?C:Overgang van -kwarts naar -kwarts, vergezeld gaande van een onmid-dellijke toename in het volume van ongeveer 5% en resulterend in eenradiaal barstenpatroon rond de kwartskorrels. De fasenovergang is welis-waar omkeerbaar, maar het barstenpatroon rond de kwartskorrels is eendiagnostisch gegeven dat ook na afkoeling herkenbaar blijft.> 800 ?C:Complete desintegratie van carbonaat in zowel toeslag als cementsteendoor zowel dissociatie als extreme thermische spanningen, resulterend ineen wit-grijze verkleuring van het beton.6 | Ettringietkristallen inpori?n; de temperatuuris maximaal 70 ?CgeweestC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gReparatiecement 2003 170spuitmortel bleek dat de gereali-seerde druksterkte dusdanig hoogwas, dat nagenoeg voldaan werdaan de eisen voor B 55. De uitein-delijke verschillen tussen despuitmortel en het beton van dekolommen bleven dus beperkt.U i t v o e r i n g b e t o n h e r s t e lVoor het betonherstel werd eenuitvoeringsduur van drie wekennodig geacht indien gewerkt zouworden in dagdienst. Echter, dekolommen bevinden zich deelsboven de rijbaan en daar was hetalleen mogelijk om gedurende denachteenverkeersafzettingaantebrengen. Daarom is ervoor geko-zen een werksteiger te maken dieboven de rijbaan doorloopt (foto7).Omdathetverkeergeenenkelehinder van de werkzaamhedenmocht ondervinden, is de steigertotaal omtimmerd en vervolgensgeplastificeerd. Bijkomend voor-deel hiervan was dat gewerkt konworden in een geconditioneerdewerkruimte, hetgeen een posi-tieve invloed had op de kwaliteitvan het reparatiewerk.Onderkend werd dat de hechtingvan het spuitbeton zeer afhanke-lijk is van de voorbehandeling vanhet betonoppervlak. Betonschilf-ers ten gevolge van de brandmochten niet achterblijven, om-dat die de hechting negatief be?n-vloeden. Daarom is als voorbe-handeling gekozen voor achter-eenvolgens het verwijderen vanalle losse schollen, gritstralen enreinigen met water onder hogedruk.Op de vlakken waar de dikte vande reparatielaag groter werd dan20 mm, is voorafgaand aan hetspuiten hulpwapening aange-bracht. Deze bestond uit een netvan roestvaststaal met een maas-wijdtevan50mm,datmetankers,hart-op-hart 300 mm, is beves-tigd. Hiermee is een extra veran-kering van het spuitbeton aan deondergrond gerealiseerd.Het uiteindelijke herstel werd uit-gevoerd met spuitbeton volgensde droge methode (foto 8). Dit isna applicatie niet afgewerkt, ten-einde een negatieve invloed vanhet nabewerken op de hechting tevoorkomen. Als gevolg hiervanheeft het geen glad oppervlak,maar een spuitstructuur. Hetspuitbeton is na applicatie welvoorzien van twee lagen curingcompound om vroegtijdige uit-Tabel 1 Resultaten hechtsterkte-onderzoek proefreparatieskern hecht-treksterkte locatie breukvlak opmerkingen(N/mm2)spuitmortel B 651 1,8 hechtvlak spuitbeton-ondergrond --2a 1,7 tophuid spuitbeton; slechts over circa 80% van het oppervlak verlijmd --2b 1,9 hechtvlak spuitbeton-ondergrond opnieuw gelijmde trekkop op kern 2a3a 2,2 tophuid spuitbeton; slechts over circa 80% van het oppervlak verlijmd --3b 2,6 hechtvlak spuitbeton-ondergrond opnieuw gelijmde trekkop op kern 3a4 2,7 hechtvlak spuitbeton-ondergrond --5 1,2 hechtvlak spuitbeton-ondergrond kern scheef geboordspuitmortel B 451 1,5 hechtvlak spuitbeton-ondergrond kern scheef geboord2 2,1 hechtvlak spuitbeton-ondergrond in een deel met twee lagen spuitbeton3a 3,0 tophuid spuitbeton --3b 2,7 hechtvlak spuitbeton-ondergrond opnieuw gelijmde trekkop op kern 3a4 1,9 hechtvlak spuitbeton-ondergrond --5 2,9 grensvlak lijm-mortel --6 2,2 hechtvlak spuitbeton-ondergrond --7 2,1 hechtvlak spuitbeton-ondergrond --7 | Overzicht werksteigerFoto's: Van Det fotoproductiesC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gReparatiecement 2003 1 71droging te voorkomen. Tevenszijn de steigers tot een ouderdomvan het spuitbeton van minimaaltwee weken aanwezig gebleven,hetgeen een extra beschermingheeft gegeven.T e n s l o t t eDe werkzaamheden zijn uitge-voerdconformeenvoorafgrondigdoorgesprokenprocedure,meter-varen betonreparateurs. Tijdensde uitvoering is gewerkt met ge-motiveerde vakmensen, uitvoe-ringsbegeleiding en dagelijks ophet werk aanwezig deskundig toe-zicht, met een directe koppelingnaar het bouwteam. Dit heeftgeleid tot een bevredigend eind-resultaat (foto 9).Uit het gerealiseerde werk zijngeen boorkernen genomen voorde bepaling van de hechtsterkte,omdat de procescontrole geenreden heeft gegeven om aan degerealiseerde hechtsterkte te twij-felen. Bijkomend aspect was dathet als gevolg van de hoge con-centratie wapening moeilijk waseen geschikte locatie te vindenvoor een dergelijk onderzoek.Ter controle van de spuitmortelzijn wel hechtsterkte- en druk-proeven uitgevoerd op in het werkvervaardigde proefstukken. Deresultaten van deze proeven vol-deden aan de verwachtingen vaneen mortel B 55.Op 12 juli 2002 is het geluids-scherm opgeleverd. De uitdagingom de herstelwerkzaamhedenopnieuw te beproeven bleek voorenkele vandalen toch te groot. Zijhebben eind juli getracht opdezelfde plek het geluidschermopnieuw aan te steken, met eenjerrycanbenzine.Ditheeftslechtsgeresulteerd in verbrand rubberen een licht beschadigd kunststofraam. De aanvullende maatrege-len die de beheerder heeft ge-nomen om nieuwe brandschadete voorkomen zijn effectief geble-ken. 8 | Betonspuiten op de kolommen9 | Geluidsscherm na herstel