C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gMater ialencement 2006 536De nieuwe techniek is met namegeschikt voor het uitvoeren van:? constructieve wanden waarbijdoor tijdsdruk in een traditioneleuitvoeringsmethode de dikte enstorthoogte (zware kistconstructies) problemen opleveren. Minimale stelbekisting is noodzakelijk;? speciale vormen (ronde ofschuine wanden);? moeilijk te bekisten of te stortenwanden;? constructies waar hoge eisenworden gesteld aan de dichtheidvan het beton.P r i n c i p e s p u i t b e t o nSpuitbeton is een constructiefbeton dat door een slang naar deplaats van verwerking wordtgetransporteerd en daar doormiddel van luchtdruk wordt aangebracht en verdicht. Terwijl bijconventioneel beton het productwordt gemengd, getransporteerd,in een bekisting gestort en verdicht, geschiedt bij spuitbeton(over het algemeen) het mengen,transporteren, verwerken en verdichten in ??n arbeidsgang.In Nederland vindt spuitbeton zijnoorsprong in met name de betonreparatiebranche. Met spuitbetonkan een beschadigde of aangetastebetonconstructie worden verbeterden versterkt. Daarbij wordt eendunne laag beton op de bestaande(aangetaste en gesaneerde) constructie aangebracht.Een aantal betonreparatiebedrijven heeft, vanuit hun kennis vanen ervaring met spuitbeton, hettoepassingsgebied van dit systeemverder ontwikkeld.O n t w i k k e l i n g v a n d et e c h n i e kSpuitbeton is aan het begin van detwintigste eeuw uitgevonden doorde Amerikaan Carl Akeley. Hij ontwikkelde een systeem voor het verstevigen van gipsmodellen tijdenshet opzetten van dieren. Hij bliesdroog materiaal door een slangetjeen aan het einde daarvan voegdehij water aan het droge materiaaltoe. Later werd dit systeem toegepast om stucwerk te verstevigen.In 1919 werd dit `droge' spuitsysteem door Carl Weber in Europage?ntroduceerd en door de firmaTorkret toegepast. In Duitsland is`Torkretieren' sindsdien eenbegrip voor betonspuiten, metname voor het herstel van betonwerken tijdens en na de TweedeWereldoorlog.Vanaf de jaren vijftig werd ditsysteem ook toegepast in detunnel en mijnbouw.Het verspuiten van `natte' betonmortels begon na de TweedeWereldoorlog. Deze zogenoemde`natte methode' had in eersteinstantie een slechte naam, vooraldoordat zeer hoge watercementfactoren werden toegepast om hetproduct te kunnen verpompen.Door verbetering van de betonkwaliteit (nieuwe hulpstoffen),applicatietechniek, deskundigheiden ervaring is de natte methodesteeds meer toegepast. De laatstetwintig jaar heeft deze methodezich sterk ontwikkeld.Momenteel kan door middel vanrobotspuiten met de nattemethode een productie van 60 tot100 m3per werkdag van acht uurworden gerealiseerd bij voldoendegrote oppervlakken.In het buitenland wordt 90% vanalle spuitbeton toegepast voorHoge capaciteit spuitbetonN. Speelman, BAM BetontechniekenDoor toepassing van een gemodificeerde `natte' spuitmortel is het mogelijkbetonconstructies te spuiten met een capaciteit van 4 tot 12 m3mortel per uur.Voor dit systeem hebben aannemer BAM Betontechnieken en leverancier Maxitgezamenlijk een nieuw product en een voor Nederland nieuwe applicatietech-niek gerealiseerd. Voordat wordt ingegaan op de werking van het systeem en demogelijkheden daarvan, zullen eerst in het kort de ontwikkeling van spuitbetonen de theoretische achtergrond ervan worden beschreven.1 |Droge methode: renova-tie Bonnefantenmuseumin MaastrichtC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gMater ialencement 2006 5 37grondkering (tunnelbouw, mijnbouw enzovoorts).T h e o r e t i s c h e a c h t e r g r o n dSpuitbeton wordt, zoals eerdervermeld, volgens twee systemenverwerkt: het droge en het nattesysteem. Bij het droge systeemwordt de droge mortel doormiddel van lucht door de slanggetransporteerd. Bij de spuitnozzle wordt het water toegevoegd engemengd. Vervolgens wordt denatte mortel verspoten (foto 1).Bij het natte systeem wordt demortel v??rdat deze door de slangwordt getransporteerd, met watergemengd. De natte mortel wordtverpompt en bij de nozzle wordtlucht toegevoegd voor de verwerking. Bij de nozzle kan, indiennoodzakelijk, een spuitversnellerworden toegevoegd (foto 2).ReboundHet spuitbeton wordt met grotedruk tegen de wand geblazen.Hierdoor wordt een deel teruggekaatst, wat `rebound' wordtgenoemd. De hoeveelheidrebound wordt vooral bepaalddoor de applicatietechniek, locatie(boven het hoofd of verticalewand), deskundigheid van deapplicateur, luchtdruk en materiaalopbouw, en kan in sommigegevallen groter zijn dan 30%.Wat betreft de luchtdruk moetworden opgemerkt dat door hettoepassen van een lagere luchtdruk een verminderde reboundontstaat. Bij een te lage drukechter zal het materiaal onvoldoende worden verdicht. De toe tepassen druk en hoeveelheid luchtworden bepaald door de deskundigheid van de applicateur.Een andere vorm van materiaalverlies dat niet optreedt bij conventioneel bekist beton, is hetafwerkverlies. Indien het spuitbeton moet worden afgewerkt, zaleen overdikte worden aangebracht,die op dikte wordt afgesneden enafgewerkt (bijvoorbeeld doorafspanen of doorschuren).T o e p a s s i n g s g e b i e d e nn a t / d r o o gIn Nederland wordt spuitbeton traditioneel toegepast voor renovatieen betonherstel. Overige toepassingsgebieden in Nederland zijn:? brandwerende bekleding;? akoestische bekleding;? vuurvaste isolatie;? modelspuitwerk (rotswerk);? nieuwe, lastig te bekisten constructies.Het natte systeem wordt daaringezet waar een geringe laagdikteTabel 1 | Toepassingsgebieden spuitbeton in Nederlandnat systeem droog systeemtraditioneel hoge capaciteit (robot)toepassingsgebied renovatie en renovatie en renovatie enbetonherstel betonherstel nieuwbouw betonherstel nieuwbouwtype materiaal gemodificeerde gemodificeerde betonmortel gemodificeerde betonmortelreparatiemortel met spuitversnelleralgemeen toegepaste laagdikte tot 50 mm 50 - 500 mm 50 - 250 mmwater-cementfactor 0,35 ? 0,45 0,35 ? 0,45 0,3 ? 0,4homogeniteit aangebracht materiaal groot groot minder door manipulatie vande betonspuiter aan denozzlecapaciteit per machine incl. 1 ? 4 m3/dag 10 ? 25 m3/dag 2 ? 8 m3/dagafwerking onder normaleomstandighedenarbeidsomstandigheden (gewicht aanvaardbaar licht a.g.v. toegepaste aanvaardbaarvan de nozzle/slang) robottechniekenrebound (excl. schraapverlies) 5 ? 15% 5 ? 15% 25 - 40%stofvorming gering gering groot (kan enigszins wordenverminderd door het voorbe-vochtigen van de mortel)2 |Natte methode: renova-tie spoorwegviaductSchapenbout in AxelC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gMater ialencement 2006 538moet worden aangebracht. Bijgrotere laagdikten wordt het drogesysteem toegepast. De grote stofvorming en grote hoeveelheidrebound van het droge systeemkunnen tot problemen leiden. Hettoepassen van hoge capaciteitspuitbeton biedt hiervoor een uitkomst. In tabel 1 wordt een aantalglobale kenmerken van de verschillende applicatietechnieken entoepassingsgebieden voor Nederland weergegeven.H o g e c a p a c i t e i ts p u i t b e t o nUit tabel 1 is duidelijk op te makenwat de toegevoegde waarde van denieuwe techniek is. Het hoge capaciteit spuitbeton onderscheidt zichvooral door de grote hoeveelheid teverwerken materiaal. Hiervoorzijn robottechnieken ontwikkelden wordt gewerkt in combinatiemet een spuitversneller.RobottechniekenHet verspuiten van beton methoge capaciteit vereist eendikkere mortelslang. Bij handmatige applicatie moet de slang metnozzle door de applicateurworden gedragen en bewogen.Aangezien een met mortelgevulde slang bijzonder zwaar is,is het voor veel betonspuitersfysiek niet uitvoerbaar. Daaromzijn robottechnieken ontwikkeld,waarbij de robotarm de bewegingen van de betonspuiter overneemt (foto 3). Het sturen van dearm kan hierbij geschieden doormiddel van een joystick of bijgrotere vlakken met behulp vanPLCbesturing met laser.Een ander voordeel van het toepassen van robottechnieken is,dat minder steigerwerk hoeft teworden toegepast.Het tweede type robot is in Nederland tot dusver alleen toegepast bijhet aanbrengen van brandwerendebekleding in tunnels.SpuitversnellersOm een hoge capaciteit spuitbetonte kunnen inzetten, moet eenspuitversneller worden toegepast.Het principe van de werking wordthieronder globaal uitgelegd.Het tricalciumaluminaat (C3A) inde portlandcementklinker reageertinstantaan met water. Om dezesnelle reactie te vertragen, wordtaan het cement een bindtijdregelaar toegevoegd (calciumsulfaat).Dit vormt een laagje (dicht) ettringiet om de cementkorrel, zodat dereactie wordt vertraagd en demortel langer verwerkbaar blijft.Zodra al het sulfaat in het ettringiet is gebonden en een overmaataan aluminaten wordt toegevoegd,reageren deze met het ettringieten worden de sulfaten vrijgemaaktdoor vorming van monosulfaten.Deze zijn goed permeabel, zodatde C3Areactie kan plaatshebben.Door de toepassing van een spuitversneller op basis van aluminaat,zal vorming van monosulfatenoptreden en de instantane C3Areactie plaatshebben.Het aantrekken van de mortel metdit type versneller geschiedtbinnen zestig seconden en desterkteontwikkeling begint na vijftot tien minuten. Het beton heeftna twintig tot dertig minuten voldoende sterkte (0,4 N/mm2) voorhet dragen van het eigen gewichtvan de gespoten laag (uitgaandevan 100 mm per laag boven hethoofd).Applicatie van hoge capaciteitspuitbeton in NederlandOp basis van de natte spuittechnieken in de tunnelbouw is inNederland een eigen systeem ontwikkeld. Hierbij wordt de morteldroog in silo's aangevoerd en opde bouwplaats direct onder de silogemengd. Voor de applicatie wordtin Nederland momenteel gebruikgemaakt van een wormpomp enbij de spuitnozzle wordt aan delucht een spuitversneller toegevoegd.3 |Spuitrobot4 |Victoriahoek in BurgersBush.Nadat de grondkerendewand is aangebracht, isrotswerk op de grondwalgespotenC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gMater ialencement 2006 5 39Eerdere technieken, waarbij denatte mortel vanaf de centralewerd aangevoerd, bleken door eenbeperkte flexibiliteit mindergeschikt. Tevens is de toepassingvan een plunjerpomp als gevolgvan de storinggevoeligheid mindergeschikt gebleken.E n k e l e u i t g e v o e r d ep r o j e c t e nBurgers Zoo Arnhem, grondkerendewandIn de Victoriahoek van BurgersBush in Burgers Zoo moest bijeen herinrichting ter plaatse vaneen gemetselde wand een heuvelvan grond worden aangebracht.Omdat deze gemetselde wandconstructie technisch niet voldoende sterk was, moest een constructieve betonnen voorzetwandworden aangebracht (circa 4,5 mhoog). De wand is gedimensioneerd, met als resultaat: sterkteklasse B 25, een dikte van250 mm en een dubbel net?12?150 mm als wapening.Bij traditioneel bekisten en stortenzouden bijzonder hoge eisenworden gesteld aan de bekisting inverband met de optredende druken het ruimtegebrek. Deze drukkan namelijk niet worden opgenomen door de gemetselde wand.Daarom is gekozen voor een uitvoering in hoge capaciteit spuitbeton (foto 4).Een aanvullende eis was minimalestofoverlast vanwege de aanwezigeflora en fauna en het publiek. Hetwerk moest inpandig in het dierenverblijf gedurende de openingstijden worden uitgevoerd.Door het toegepaste systeem wasdit geen probleem.In dit project is circa 30 m3betonmortel verwerkt.Druppel parkeergarage ArnhemDe kenmerkende, in beton uitgevoerde en 7 m hoge `Druppel' vande nieuwe ondergrondse parkeergarage in het megaproject`Arnhem Centraal', is een opvallende constructie. Deze Druppel isde `uitblaasheuvel', waarin de ventilatiebuizen en luchtafvoer zijnondergebracht.De gebogen ronde vormgevingstelde extreme eisen aan de bekisting bij een traditionele uitvoeringswijze. Tevens was het bijzonder lastig een goede vulling terealiseren. Daarom is gekozenvoor het toepassen van hoge capaciteit spuitbeton (foto 5).Voor dit werk is circa 170 m2spuitbeton met een gemiddelde diktevan 150 mm aangebracht.Stortbunker HuisvuilcentraleAlkmaar; wandversterkingDoor een aanpassing van eenstortbunker in de huisvuilcentralein Alkmaar, moest een aantal sparingen in de circa 14 m hoge en0,25 m dikke wand worden dichtgemaakt. Tevens moest de wandover de volledige hoogte met eendikte van 0,40 m worden versterkt.De wand is gedimensioneerd, metals resultaat: sterkteklasse B 35 eneen dubbel net ?16150 mm alswapening.In verband met de procesvoeringmoest het werk in een zo kortmogelijke tijd worden uitgevoerd.Door toepassing van hoge capaciteit spuitbeton kon de totale uitvoeringsduur met circa tweeweken worden verkort. Tevens washet niet nodig een zware eenzijdige bekisting toe te passen.Voor dit werk is circa 30 m3betonmortel verwerkt. n5 |De Druppel van denieuwe parkeergarage inArnhem