O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eVer bindingenDe dagelijkse bouwpraktijk kentveel voorbeelden van betonele-menten die in twee of meer keerworden gestort, waarbij sprake isvan aansluitvlakken. Voorbeeldenzijn bekistingsplaatvloeren of vol-stortliggers (foto 1), waarbij eengedeelte is geprefabriceerd en opde bouwplaats het resterendedeel, bijvoorbeeld een druklaag,wordt aangebracht.Ook geprefabriceerde betonele-menten zelf worden soms in tweekeer gestort (foto 2). Door hetbeton van het eerste stort voldoen-de te laten opstijven is het moge-lijk om beton met verschillendehoogteniveaus te storten zondereen ingewikkelde bekisting toe tepassen. In dit geval is het tijdver-schil tussen beide storten slechts 1? 2 uur.In de VBC 1995 [4] zijn bepalin-gen opgenomen voor de aan tehouden schuifspanningen in aan-sluitvlakken. In dit artikel wordende resultaten van experimentenvergeleken met de relaties in deVBC 1995, waarin is aangegevendat de uiterst opneembare schuif-spanning umoet worden bepaalduit:Asv? fsu= ks_______ + kb? fb[1]bwwaarin voor de factoren ksen kbwaarden zijn aangegeven voor ver-schillende uitvoeringen van deaansluitvlakken. De laagste waar-de voor uwordt verkregen bijgladde en met staal bekiste opper-vlakken (ks= 0,4 en kb= 0,1) en dehoogste waarde bij opgeruwdeaansluitvlakken (ks= 1,0 enkb= 0,4).Een experimenteel onderzoeknaar aansluitvlakken is eerderuitgevoerd in het Stevinlabo-ratorium van de TU-Delft [2].Daarbij is de afschuifsterktecement 2005 372Invloed opruwmethode opschuifsterkte in aansluitvlakken bij ZVBprof.dr.ir. D.A. Hordijk, TU-Eindhoven/Adviesbureau ir. J.G. Hageman B.V.prof.ir. H.W. Bennenk, emeritus hoogleraar TU-Eindhovening. S.J. de Boer, TU-Eindhoven/Infra Consult + EngineeringZelfverdichtend beton is inmiddels gemeengoed geworden in de prefabindustrie in Nederland. In eerder uitgevoerd onderzoek [1,2] is gevonden dathet verschil van ZVB met traditioneel `trilbeton' hoofdzakelijk zit in de ver-werkbaarheid en dat de mechanische eigenschappen, naast een enigszinslagere E-modulus bij dezelfde druksterkte, niet erg veel verschillen. Een puntdat nog wel nadere aandacht verdient, betreft de afschuifsterkte in aan-sluitvlakken. In het kader van hun afstudeerwerk is door D. Janmaat enM.J.P. Welzen [3] hiernaar een verkennend onderzoek verricht in het `Pietervan Musschenbroeklaboratorium van de TU-Eindhoven. Dat onderzoek isbegeleid door de auteurs van dit artikel en de resultaten ervan wordennavolgend besproken.2 |Kolommen en wandele-menten met consoles,waarbij in twee keer isgestort (??n console islater gestort dan de restvan het element)1 |Voorbeelden van prefabelementen die op debouwplaats worden aan-gestort: volstortliggersen bekistingsplaatvloe-renO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eVer bindingenbepaald van respectievelijk ZVBen traditioneel trilbeton voortwee betonsterkteklassen (C28/35en C53/65) en twee wapenings-percentages (0,19% en 0,67%).Twee dagen na het storten vanhet eerste deel is het contactvlak,dat was behandeld met eenoppervlaktevertrager, opgeruwddoor waterstralen (foto 3). Natwee weken is het tweede deel ertegenaan gestort en weer vierweken later zijn afschuifproevenuitgevoerd. Er is gevonden dat deafschuifsterkte van de tweeonderzochte betonsoorten nietsignificant verschilde. De resulta-ten zijn tezamen met die van hethuidige onderzoek opgenomen infiguur 9.V e r s c h i l l e n d eo p r u w m e t h o d e nDe proeven van [2] representereneen praktijksituatie, waarbij op debouwplaats beton wordt gestorttegen een geprefabriceerd beton-deel. Zoals aangegeven, is in deprefab-betonindustrie zelf ooksprake van aansluitvlakken, waar-bij het tijdsverschil in stortenslechts 1 ? 2 uur is. Producentenpassen verschillende opruwme-thoden toe. Omdat er nog geeninformatie beschikbaar was overde effectiviteit van die verschillen-de methoden, is dit onderzoek uit-gevoerd. Uit een inventarisatie [3]kwam naar voren dat de volgendeopruwmethoden worden toege-past:a. breken cementvlies met lucht-druk;b. opruwen met hark, bezem oftroffel;c. instrooien van zand en grind;d. doorsteken contactvlak met tril-naald;e. aanbrengen reli?fstructuur inbekisting;f. exposeren toeslag met opper-vlaktevertrager;g. gritstralen.Breken van cementvlies (a) wordthet meest toegepast. Afhankelijkvan de bereikbaarheid van hetoppervlak wordt dit met luchtdrukof een hark gedaan. Bij een rela-tief klein oppervlak en veel uitste-kende wapening wordt luchtdrukgebruikt. Het beste tijdstip voorhet breken van het cementvliesverschilt bij ZVB per mengsel enkan het beste door ervaring wor-den bepaald. Als het te vroeggebeurt dan vloeit het beton terug,resulterend in een minder ruwoppervlak en een lage afschuif-sterkte. Als het anderzijds te laatwordt gedaan dan kan het betonte taai zijn voor het bereiken vaneen optimaal resultaat.Opruwen met hark bij een groot,of troffel bij een klein oppervlak(b) wordt toegepast als een ruwoppervlak gewenst is. Een bezemwordt gebruikt als een licht opge-ruwd oppervlak voldoende is.Doorsteken met trilnaald (d) werktalleen bij traditioneel trilbeton enniet bij ZVB. Het toepassen vanoppervlaktevertrager kan via eenpositieve en een negatieve metho-de. Bij de positieve methode wordtde oppervlaktevertrager door ver-stuiving op het beton aangebracht,terwijl het bij de negatieve metho-de met een kwast of roller op debekisting wordt aangebracht. Inbeide gevallen wordt na zestienuur verharding het onverhardebetonhuidje met waterdruk uitge-wassen en het toeslagmateriaalge?xposeerd.E x p e r i m e n t e nVoor het bepalen van de afschuif-sterkte is de gebruikelijke afschuif-proef toegepast, waarbij twee L-vor-mige proefstukdelen na elkaarworden gestort (fig. 4). De afme-ting van het contactvlak is 200 x300 mm2. De proefstukken zijnvervaardigd bij Hurks Beton B.Ven Geelen Beton Wanssum B.V.De in het onderzoek toegepastevariabelen staan in tabel 1 vermeld.In het ori?nterende onderzoekzijn hoofdzakelijk de in de prak-tijk veelvoorkomende combinatiestoegepast. Een overzicht van de elftoegepaste combinaties staat intabel 2. Voor de meeste combina-ties zijn twee proeven uitgevoerd.De betonsterkteklasse C53/65 isgebruikt voor het ZVB en het tril-beton. In foto 6 zijn de twee ver-schillende bekistingmethoden (Aen B) te zien. De toegepaste wape-ning 4 ?8 mm komt overeen meteen wapeningspercentage van0,34%. Bij de proeven zonderwapening door het contactvlakzijn vier draadeinden in ruimegaten (?24 mm) toegepast om tevoorkomen dat de proefstukkendirect uit elkaar vallen nadat deafschuifsterkte is bereikt.De ervaring met de verschillendeopruwmethoden heeft geleerd datbreken van cementfilm met lucht-druk relatief arbeidsintensief is,waarbij de juiste timing belangrijkcement 2005 3 733 |Opgeruwd aansluitop-pervlak in onderzoek aanTU-Delft [2]4 |Proefstuk, wapening enbelastingsschemaO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eVer bindingenis. Het resultaat bij opruwen methark of troffel is afhankelijk vande persoon die het uitvoert.Exposeren van de toeslag dooroppervlaktevertrager is minderuitvoeringsgevoelig.Voor de proeven is de 2500 kNdrukbank van het Pieter vanMusschenbroeklaboratorium ge-bruikt (foto 7b). De horizontalevervorming over het contactvlak isgemeten met drie verplaatsingsop-nemers (meetlengte 75 mm) aanbeide zijden van het proefstuk. Deverticale verschuiving van beideproefstukhelften is gemeten metverplaatsingsopnemers (meetleng-te 100 mm) in de vier hoeken vanhet contactvlak (fig. 7a). De belas-ting is verplaatsinggestuurd aan-gebracht met een snelheid van0,5 mm/min.De uitvoering bij de proeven metde draadeinden om de twee proef-stukhelften bij elkaar te houden,is zodanig geweest dat deze nietbijdragen aan de afschuifkracht.Voor het positioneren van dedraadeinden is een geringe belas-ting van 3,3 kN aangebracht (ge-meten met kleine drukdozen),hetgeen overeenkomt met eennormaaldrukkracht in het contact-vlak van 0,23 N/mm2.R e s u l t a t e nGemeten waarden voor de kubus-druk- en splijttreksterkte van hettoegepaste beton en de schuif-sterkte gemeten in de afschuif-proeven staan in tabel 3. In figuur8 zijn kracht-verticale verplaat-singsrelaties gegeven. De gemetenvervorming is opgebouwd uit elas-cement 2005 374Tabel 1 | In het onderzoek toegepaste variabelen [3]oppervlaktebehandeling geen behandeling (a)(letters behoren bij foto's in figuur 5) opruwen met hark of troffel (b)breken cementvlies met luchtdruk (c)aanbrengen reli?fstructuur in bekisting (d)exposeren toeslag met oppervlaktevertrager (e)toegepaste betonsoorten ZVB - ZVBZVB - trilbetontrilbeton ? trilbetontijdverschil tussen de twee storts 1 tot 2 uur14 dagenbekistingtype contactvlak niet bekist (A)contactvalk bekist (B)wapening geen wapening door contactvlak4 ?8 mm door contactvlakproducent Geelen Beton Wanssum BVHurks Beton B.V.5 |Foto's van het contact-oppervlak voor verschil-lende oppervlaktebehan-delingen (de letters bijde foto's behoren bij deletters gebruikt voor deopruwmethoden in tabel1 en tabel 2)a. b. c. d. e.Tabel 2 | Overzicht van de parameters die in de proeven zijn toegepast [3]nr. prod.1)bekis- betoncom- tijdverschil1)oppervlaktebehandeling2)wapeningting binatie1)1 1 A ZVB-ZVB 1 tot 2 uur geen behandeling (a) geen2 2 A ZVB-ZVB 1 tot 2 uur breken cementvlies met luchtdruk (c) 4 ?8 mm3 2 A ZVB-ZVB 1 tot 2 uur breken cementvlies met luchtdruk (c) geen4 1 A ZVB-TB 14 dagen geen behandeling (a) 4 ?8 mm5 1 A ZVB-TB 14 dagen opruwen met hark of troffel (b) 4 ?8 mm6 1 B ZVB-TB 14 dagen aanbrengen reli?fstructuur in bekisting (d) 4 ?8 mm7a 1 B ZVB-TB 14 dagen exposeren toeslag met oppervlaktevertrager (e) 4 ?8 mm7b 2 B ZVB-TB 14 dagen exposeren toeslag met oppervlaktevertrager (e) 4 ?8 mm8a 1 B ZVB-TB 14 dagen exposeren toeslag met oppervlaktevertrager (e) geen8b 2 B ZVB-TB 14 dagen exposeren toeslag met oppervlaktevertrager (e) geen9 1 A TB-TB 14 dagen opruwen met hark of troffel (b) 4 ?8 mm1) prod. = producent; TB = traditioneel beton; tijdverschil tussen het storten van de twee delen2) letters behoren bij foto's 5a t.m. 5eO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eVer bindingentische vervorming over de meet-lengte en afschuifverplaatsingover contactoppervlak. Omdat deresultaten van de twee proeven,die per combinatie van parame-ters zijn uitgevoerd, over het alge-meen niet significant verschillendwaren, is in figuur 8 voor elkecombinatie ??n proefresultaatgetoond. In figuur 9 is de verhou-ding afschuifsterkte/treksterkteuitgezet als functie van het me-chanisch wapeningsgetal, dat isgedefinieerd als:As? fs_______Aa? fbwaarin:Asis de doorsnede van dewapening loodrecht op hetaansluitvlak;fsis de vloeispanning van dewapening (hier gesteld op560 N/mm2);Aais de oppervlakte van hetaansluitvlak;fbis de betontreksterkte (hiergelijkgesteld aan de splijt-treksterkte van het laatstgestorte betondeel).In figuur 9 zijn ook de relatiesvoor respectievelijk gladde enopgeruwde aansluitvlakken in deVBC 1995 [4] weergegeven. Voorde proeven zonder wapening is deaangebrachte normaaldrukspan-ning (0,23 N/mm2) omgerekendnaar een equivalent mechanischwapeningsgetal. In figuur 8a is tezien dat geen behandeling toepas-sen resulteert in een lage afschuif-sterkte. Hoewel met de geringehoeveelheid wapening de afschuif-sterkte toeneemt, is deze nogsteeds gering (fig. 9). De relatievoor nr. 4 (geen behandeling enmet wapening) is karakteristiekvoor wat in de meeste proevenmet de wapening, zoals die in ditonderzoek is toegepast, is gevon-den. Nadat de afschuifsterkte isbereikt, treedt plotseling een zeke-re verplaatsing op tussen de tweeoppervlakken in het contactvlaken na enige verplaatsing kan eenkracht, die lager is dan de krachtcement 2005 3 756 |Bekistingmethode A metcontactvlak niet bekist(a) en B met contactvlakbekist (b)7 |Proefopzet en foto vange?nstrumenteerd proef-stukTabel 3 | Gemeten druk-, splijttrek- en afschuifsterkte [3]nr. oppervlaktebehandeling wapening beton druk- splijttrek- afschuif-sterkte1)sterkte sterkte2)(N/mm2) (N/mm2) (N/mm2)1 geen behandeling - ZVB ? ZVB 69,6/71,1 5,11/4,26 1,322 breken cementvlies met luchtdruk 4 ?8 mm ZVB ? ZVB 87,1/88,1 6,12/6,13 8,043 breken cementvlies met luchtdruk - ZVB ? ZVB 90,4/90,4 5,79/6,61 5,164 geen behandeling 4 ?8 mm ZVB ? TB 78,7/68,7 4,46/4,66 2,575 opruwen met hark of troffel 4 ?8 mm ZVB ? TB 76,9/74,5 4,68/4,51 7,306 aanbrengen reli?fstructuur in bekisting 4 ?8 mm ZVB ? TB 78,3/77,0 4,72/4,67 2,417a exposeren toeslag met oppervlaktevertrager 4 ?8 mm ZVB ? TB 74,8/92,2 4,93/5,50 4,087b exposeren toeslag met oppervlaktevertrager 4 ?8 mm ZVB ? TB 78,8/79,9 5,38/5,13 4,468a exposeren toeslag met oppervlaktevertrager - ZVB ? TB 78,6/91,9 5,06/5,12 4,628b exposeren toeslag met oppervlaktevertrager - ZVB ? TB 68,3/80,4 4,86/5,25 3,689 opruwen met hark of troffel 4 ?8 mm TB ? TB 76,9/77,1 4,72/4,82 7,951) laatst gestorte deel / eerst gestorte deel2) maximale kracht gedeeld door contactoppervlak (rekening gehouden met gaten in geval van geen wapening)a. b.a. b.O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eVer bindingenbehorend bij de afschuifsterkte,nog steeds worden overgebracht.In figuur 8 zijn voor de rest alleende resultaten tot de maximaleafschuifkracht getoond. Met dereli?fstructuur in de bekistingwerd ten opzichte van het geheelniet behandelen wel een meer taaigedrag gevonden, maar deafschuifsterkte was niet veelhoger.Het breken van het cementvliesmet luchtdruk resulteerde in eensignificant hogere afschuifsterkte(fig. 8b) en met wapening wasdeze nog hoger. Bij benaderingdezelfde resultaten zijn gevondenvoor de opruwmethode met harkof troffel. Om die reden zijn dezeresultaten ook tezamen in figuur9 getoond. Zoals in figuur 9 tezien is, is de gevonden afschuif-sterkte in de toepassing met wape-ning ook hoger dan wat is gerap-porteerd in [2]. In de proevenwaarbij het toeslagmateriaal isge?xposeerd met een oppervlakte-vertrager is een ongeveer gelijkeafschuifsterkte gevonden voorzowel met als zonder wapening,waarvoor geen duidelijke verkla-ring beschikbaar is. Bij dezeopruwmethode lag de gemetenafschuifsterkte in tussen de lagewaarde voor geen behandeling entoepassing van een reli?fstructuuren de hoge waarde voor brekencementvlies met luchtdruk enopruwen met hark of troffel (fig.8d).C o n c l u s i e sEr zijn veel praktijkvoorbeeldenwaarbij twee gedeelten van eenbetonconstructie op verschillendetijdstippen worden gestort, resul-terend in een aansluitvlak dat instaat moet zijn om afschuifspan-ningen over te brengen. In de pre-fab-betonindustrie wordt ook vaakin twee keer gestort om ingewik-kelde bekistingen te voorkomen.Het tijdverschil tussen de tweestorts is dan slechts 1 ? 2 uur. Metde bedoeling om bij het meestaltoegepaste ZVB een goede verbin-ding tussen de beide stortgedeel-ten te krijgen, worden verschillen-de opruwmethoden toegepast.Omdat over de effectiviteit van dieverschillende methoden nog nietveel bekend was, is daarnaar aande TU-Eindhoven een ori?nterendonderzoek uitgevoerd. Op basisvan de gemeten afschuifsterktevoor de verschillende opruwme-thoden kan worden gesteld dat hetopruwen door het breken van hetcementvlies met luchtdruk en hetopruwen met hark of troffel vande onderzochte methoden hetmeest effectief is.T o t b e s l u i tAansluitend op dit verkennendeonderzoek zal door de werkgroepZVB van de Belton een uitgebrei-der onderzoek uitgevoerd gaanworden. L i t e r a t u u r1. CUR-Aanbeveling 93,Zelfverdichtend beton. CUR,Gouda, september 2002.2. Uijl, J.A. den, Eigenschappenvan zelfverdichtend beton:Achtergronden bij CUR-Aanbeveling 93. Cement 2002nr. 6.3. Janmaat, D. en M.J.P. Welzen,Schuifkrachtoverdracht in con-tactvlakken van zelfverdich-tend beton bij prefab. TU-Eindhoven, AfstudeerrapportA-2004.6, mei 2004.4. NEN 6720, VoorschriftenBeton, Constructieve eisen enrekenmethoden (VBC 1995).September 1995 en wijzigings-blad A3, juli 2004.cement 2005 376040801201600,0 0,2 0,4 0,6 0,8afschuifverplaatsing (mm)kracht(kN)1 : geen behandeling4 : geen behandeling met wapening6 : reli?f in bekisting01002003004005000,0 0,2 0,4 0,6 0,83 : luchtdruk2 : luchtdruk met wapening4 : geen behandeling met wapening01002003004005000,0 0,2 0,4 0,6 0,82 : luchtdruk + wapening5 : ZVB-TB - hark of troffel + wapening9 : TB-TB - hark of troffel + wapening01002003004005000,0 0,2 0,4 0,6 0,84 : geen behandeling met wapening8b : expositie toeslag7b : expositie toeslag met wapening2 : luchtdruk met wapeningafschuifverplaatsing (mm)kracht(kN)afschuifverplaatsing (mm)kracht(kN)afschuifverplaatsing (mm)kracht(kN)0,00,51,01,52,02,50,0 0,3 0,6 0,9 1,2mechanisch wapeningsgetal (-)afschuifsterkte/treksterkte(-)geen behandeling / reli?f in bekistingexposeren toeslagluchtdruk / hark of troffelVBC 1995 (glad) [4]VBC 1995 (opgeruwd) [4]ZVB [2]referentiebeton [2]8 |Kracht-afschuifverplaat-singsrelaties9 |Relatieve afschuifsterkteals functie van hetmechanisch wapenings-getal