ing. A.H. Verhagen, KMA, Breda, voorzitter CUR-onderzoekscommissie 58 'Staalvezel-beton'Staalvezelbeton is beton waaraan stukjes staaldraad of andere langwerpige stukjes staalzijn toegevoegd. Deze toevoeging kan aan beton bepaalde eigenschappen geven, die inbijvoorbeeld vloeren, kluismuren en militaire constructies goed tot hun recht komen. Methet verschijnen van de CUR-Aanbevelingen 35 en 36 is CUR-Aanbeveling 10 vervallen.Ontwikkelingen en ervaringen in de praktijk hebben aanleiding gegeven tot nader onder-zoek naar de relatie tussen de beproevingsmethode en het constructieve gedrag van be-drijfsvloeren van staalvezelbeton.HETGEDRAGVANBEDRIJFSVLOERENVAN STAALVEZELBETONTOELICHTING OP CUR-AANBEVELINGEN 35 EN 36De staalvezels spelen een ongunstige rol bij de verwerking van staalvezelbeton. De verwerk-baarheid wordt belangrijk minder naarmate de hoeveelheid en de slankheid van de toege-voegde vezels toenemen. Een goede, gelijkmatige verdeling van de vezels over het beton-mengsel vraagt om een zorgvuldige menging.Indegroene fase is de rol van de vezels gunstig, omdatzij dan, mits ze goede aanhechtingsei-genschappen hebben, fijne microscheuren in het nog verse beton kunnen overbruggen endoorgaande krimpscheuren over de plaatdikte kunnen voorkomen.Uitgaande van een lengte-diameter-verhoudingvan 60 en een vezelaandeel van 30 kg/m3,is het eenvoudig uitte rekenen dat in een kubus met ribafmetingen van 60 mm, bij een gelijk-matige verdeling in x-,y-en z-richting, 17,3 vezels aanwezig zijn. Dit zijn 6 vezels in iedere rich-ting. Omdat ongeveer 40% van het betonvolume wordt ingenomen door grind, betekent ditwei, dat om de grindkorrels heen een concentratie van vezels aanwezig is. Uiteraard in eengrillig patroon, maar voor een voorstelling van zaken geeft dit een goed inzicht.Ge?dealiseerd gezien liggen de vezels in de drie richtingen op een onderlinge afstand van 25mm. Dat is niet veel! Het vezelpercentage in iedere richting is dan 0,12%. Dat lijkt redelijk,maar:? de vezels moeten elkaar ook nog overlappen teneinde trekkrachten te kunnen overbren-gen;? in gewapend-betonplaten is het wapeningspercentage in de trekzone, betrokken op diedoorsnede, zeker 0,5 tot 0,8 %;? de ori?ntering van de vezels zal in platen meer in x- en y-hchting zijn;? bij het verdichten van het beton hebben de vezels de neiging naar beneden te zakken.De twee laatstgenoemde aspecten werken iets ten faveure van vezels in betonnen bedrijfs-vloeren. In vergelijking metgewapend beton blijkt echter hoe gevoelig het gedrag van staalve-zelbeton kan zijn voor bijvoorbeeld de toepassing van ongeschikte staalvezels en ontmen-gingsverschijnselen door een slechte uitvoering.Ten aanzien van het gedrag van staalvezels in beton, en in het bijzonder in betonplaten, zijnde volgende criteria van belang:? de bereiding en verwerking van betonmortel, de wijze van in het werk brengen en verdich-ten;? de rol van de staalvezels in de groene fase;? de rol van de staalvezels in de plaatconstructie.62De vorm en de oppervlaktestructuur van de staalvezels spelen in alle gevallen een grote rol,omdat ze bepalend zijn voor het aanhechtgedrag van de vezel in het omhullende beton. Hetzal duidelijk zijn, dat de invloed van het relatief geringe aantal staalvezels klein zal zijn op de(buig-)treksterkte van beton. Dit is dan ook door onderzoek bevestigd.De invloed van staalvezels op het gedrag van betonplaten is via onderzoek niet eenvoudigvastte stellen. Daar waar scheurvorming onder belasting wordt verwacht, draagt de plaat opde ondergrond. Het ontstaan en het voortschrijden van scheuren kan dan ook nauwelijks wor-den geobserveerd.Voor zover er van interpreteerbare onderzoeksresultaten sprake is, lijkt het erop dat staalve-zels een gunstige invloed hebben op hetgedrag van platen. Aan de randen van de onderzoch-te platen bleken de scheuren bij hogere belastingen te ontstaan dan bij ongewapende beton-platen.Verondersteld wordt dat onder toenemende belasting de stijfheid van betonplaten door detoepassing van staalvezels afneemt, dankzij de goede overbrugging van de langzaam voort-schrijdende scheuren. Hierdoor worden de ondergelegen grondlagen beter geactiveerd danhet geval is bij zich bros gedragende, ongewapende betonplaten. Deze verbetering van hetgedrag wordt vertaald in de buigtaaiheid.Buigtaaiheid is dus het gedrag dat met staalvezels versterkt beton vertoont onder invloedvan een opgelegde vervorming. Dit gedrag is sterk afhankelijk van de aanhechting van destaalvezels aan het omhullend beton. Hoe inniger de hechting is, des te beter zal de trek-kracht inde trekzone na het ontstaan van een eerste buigtrekscheurgehandhaafd blijven. Deplaat zal geleidelijk slapper worden en de ondergrond activeren. De invloed van de buigtaai-heid is daarom in CUR-Aanbeveling 35 ge?ntroduceerd.Voor ongewapend beton is de buigtaaiheid nihil. Niet alleen hetstaalvezelgehalte, maar voor-al de vezelstructuur is van belang. Dit betekent dat in de praktijk grote verschillen in buigtaai-heidsgedragworden gevonden bij proefbalkjes voorzien van gelijke hoeveelheden, maar ver-schillende typen staalvezels.Beproeving van staalvezelbeton volgens CUR-Aanbeveling 35Uit vele proeven op platen van staalvezelbeton op elastische bedding in Bochum, Braun-schweig, London, Gent en Limelet, blijkt dat dergelijke platen zich aanmerkelijk beter gedra-gen dan platen van ongewapend beton. Vooral de maximaal toelaatbare belastingen het ver-mogen steeds grotere krachten op te nemen bij een zich ontwikkelend scheurpatroon, zijnopmerkelijk.Dit gedrag zou kunnen worden verklaard uit een combinatie van de theorie over platen op ve-rende bedding en de werking van staalvezels in beton. Omdat de platentheorie reeds zijnjuistheid heeft bewezen, ligt het voorde hand de aandachtte concentreren op het gedrag vanvezels in beton. Van daaruit kan een theorie worden ontwikkeld die het positieve gedrag vande vezels verklaart en voor berekening toegankelijk maakt.Het ligt voorde hand dat een verband gevonden kan worden tussen de buigtreksterktetoena-me en hetgedragna eerste scheur in relatie tot de toevoeging van staalvezels aan beton. Ten-einde dit gedrag te kunnen beproeven, zijn vooral in de VS en Japan voorschriften ontwikkelddie uitgaan van afmetingen voor het monster van 150 150 600 mm3.Hoewel ook andere afmetingen uitgangspunt zouden kunnen zijn, is na rijp beraad beslotenin de Aanbeveling hierbij aan te sluiten. De handelbaarheid van de proefstukken en het aan-sluiten bij internationale beproevingsnormen voor staalvezelbeton in verband met universe-le reproduceerbaarheid, lagen hieraan ten grondslag.Het is van belang, dat verschillende beproevlngsapparatuur een zelfde uitkomst zal geven.Teneinde dit te verifi?ren is een groot aantal identieke balken van staalvezelbeton vervaar-digd. Deze balken zijn aan diverse labaratoria in Nederland ter beschikking gesteld en getestvolgens een concept beproevingsvoorschrift. Na analyse van de resultaten bleek dat de uit-komsten hoofdzakelijk werden bepaald door de gebruikte apparatuur.63Naar aanleiding van deze resultaten is een nieuw concept voor beproeving opgesteld, waarinveel aandacht is besteed aan de aan deze apparatuur te stellen eisen. Hiertoe heeft TNO-Bouw ??n van de persen aan het concept aangepast. Vooral van belang is dat een eerstescheur door ongecontroleerd loskomen van energie uit de apparatuur niet leidt tot het on-middellijk doorscheuren van het proefstuk.Hoewel het mogelijk is een goede specificatie te maken door middel van zeer uitgebreide be-schrijving van apparatuur, is gekozen voor een meer praktische en eenvoudige oplossing. Deapparatuur is geschikt, indien het nascheurgedrag van een balk, vervaardigd met weinigglad-de, dikke, rechte en koud getrokken staalvezels, kan worden gevolgd met een vastgesteldesnelheid. Vanzelfsprekend is de omschrijving in de Aanbeveling ingewikkelder.Deze proefbeschrijving is daarna geverifieerd voor alle in Nederland in de handel zijnde staal-vezels, met medewerking van de leveranciers. Als gevolg hiervan is de definitieve proefom-schrijving vastgesteld en kan het gedrag van een bepaald vezeltype in een toe te passen be-ton worden bepaald.Uit de reeds vermelde proeven van platen van staalvezelbeton op staal in relatie tot het ge-drag van overeenkomstige proefbalken, is een verband gevonden waardoor het mogelijk isvloeren op staal uit staalvezelbeton te berekenen. Hierbij wordt uitgegaan van de buigtrek-sterkte of het nascheurgedrag.Het zal duidelijk zijn dat de uitkomst van de beproevingsresultaten afhankelijk is van type enhoeveelheid van de vezel. Uit de proeven wordt een buigtreksterkte gevonden die In bereke-ningen kan worden gebruikt.Een fictieve rekengrootheid voor de buigtreksterkte kan uit het nascheurgedrag worden ge-vonden, uitgevoerd met behulp van een 'R-waarde'. Omdat hoge R-waarden leiden tot eenniet-re?le buigtreksterkte, Is de grootte beperkt. Het ligt voor de hand te veronderstellen datdeze methode van berekenen in de toekomst zal worden bijgesteld, afhankelijk van ervarin-gen in de praktijk.Door het vastleggen van de eigenschappen van de beproevingsapparatuur wordt bereikt datongeachtde verschillende eigenschappen van de vezels, op objectieve wijze de belangrijksteeigenschappen van staalvezelbeton kunnen worden bepaald.Het minimum voor het vezelgehalte van 30 kg/m3, waaraan voorlopig de voorkeur wordt ge-geven, zal in de toekomst mogelijk moeten worden bijgesteld door nieuwe ontwikkelingen inde vezeltechnologie. Dit kan dan door middel van de beproevingen uit de Aanbeveling wor-den aangetoond. Hierdoorzal in de toekomst de weg worden geopend voor een nog economi-scher gebruik van de goede typen staalvezels in bedrijfsvloeren.Staalbezelbetonvloer in het EKP Den Haag64