ir. G.J. Arends, Groep Geschiedenis van de Bouwtech-niek, Faculteit Bouwkunde TU DelftSluizen zijn voor ons land niet alleen voor de waterhuis-houding en het scheepvaartverkeer van belang, maar zijzijn ook belangrijke cultuurhistorische objecten. Zondersluizen zou ons land er geheel anders hebben uitgezienmet een veel kleiner grondoppervlak. Een groot aantalsluizen kan als monumentwaardig worden beschouwd.Aan het instandhouden daarvan moet daarom de nodigeaandacht worden gegeven. Dat geldt ook voor minderoude sluizen in gewapend beton waarvan sommige zijnaangetast. De belangrijkste aantastingmechanismen bijbetonnen sluizen zijn wapeningcorrosie en alkali-silicare-actie (ASR).Tegenwoordig wordt een sluis- of stuwlichaam vrij-weluitsluitendvangewapendbetongemaakt.Detoe-passing van dit materiaal bij de bouw van sluizendateertvanomstreeks1900.Voordietijdwerdenbak-steen en natuursteen gebruikt. Kleine sluizen wer-den zelfs van hout gemaakt. Ongewapend beton isechter al in het begin van de negentiende eeuw toe-gepast voor de funderingen van sluizen.N i e u w b o u w m a t e r i a a lVanaf 1822 werd in opdracht van koning Willem Itussen Maastricht en 's-Hertogenbosch de Zuid-Wil-lemsvaart gegraven, die in 1826 gereed kwam. Bij debouwvandesluizenbijMaastrichtin1824 ondervondde aannemer ernstige hinder van het opwellen vanwaterindebouwput.Desluisputtenkondendaardoorniet worden droog gezet. Inspecteur-generaal A.F.Goudriaan gebruikte toen een nieuwe funderings-methode door de sluisput tot een bepaalde diepte uitte baggeren [1]. Vervolgens werd aan beide uiteindenvan de te bouwen sluis een houten damwand gesla-gen tot even boven de grondwaterstand. Met behulpvan twee langwerpige vaartuigen waartussen een hel-lende koker was opgehangen, werd vervolgens onderwater op de bodem een laag beton gestort (fig. 1). Opde grondplaat werden twee zijwanden gestort.A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pWa t e r b o u wcement 2004 7 9Instandhouding historische sluizen van monumentale waardeONTWIKKELINGVAN BETON INDE SLUIZENBOUW1 |De onder water gestortesluisfundering en sluis-vloer in de Zuid-Willemsvaart bijMaastricht uit 1824(links). Midden onderhet toestel voor hetbetonstorten en rechtseen betonfundering ophouten palenNa verharding ontstond een waterdichte bodem. Hetoptreden van wellen werd met deze constructie voor-komen. Na uitharding van het beton kon de`bouwput' worden droog gepompt om verder teworden afgebouwd met sluiswanden van metsel-werk. Bij minder draagkrachtige gronden moesten,voor het storten van het beton, de nodige houtenpalen in de grond worden geheid. In Zuid-Limburgwas dit niet nodig omdat daar de ondergrond vol-doende draagkrachtig was voor een fundering opstaal. Goudriaan kreeg voor zijn vinding een goudenereprijs en een premie van 150 gulden van de Hol-landsche Maatschappij der Wetenschappen.Beton was voor die tijd in Nederland een nieuwbouwmateriaal, hoewel het in Frankrijk en Engelandalwerdtoegepast.Hetvoordeelwasdathetverharddeonder water, waardoor een waterdichte funderings-plaat ontstond. Het voor de sluizen bij Maastrichttoegepaste beton was samengesteld uit 5 delen`levende' steenkalk, 3 delen tras, 3 delen zand, 2delen fijn grind, 4 delen hardsteen brokken en 6delen briksteen stukken met een maximale groottevan 4 cm. Het beton werd in de buurt van de sluisbereid op de grond door omzetten met schoppen.Betonmolens bestonden nog niet. Na bereidingwerd het beton in korven geschept. Vrouwelijkewerknemers droegen korven op hun rug naar hettoestel van Goudriaan en stortten de inhoud in dekoker. Behalve manlijke werknemers waren toen bijhetbouwenvansluizendusookvrouwenwerkzaam.In de negentiende eeuw werd in Nederland voorbeton in sluizen in plaats van grind meestal puin-slag van klinkers of hardsteen gebruikt. Dit ge-beurde echter niet omdat dat goedkoper zou zijn.Plasschaert schrijft in 1887 dat de toepassing vangrind in beton bij sluizen geen aanbeveling verdient[2]. Door de gladde oppervlakte van grind zou debinding met de mortel minder goed zijn dan bijstukjes steen. Bij de meeste sluizen waarin betonwerd toegepast, is daarom puin als toeslagmateriaalgebruikt. Het puin moest minstens de hardheid vanhardgrauw bezitten en een diameter hebben van 2tot 4 cm.Totverindenegentiendeeeuwwerdbetonslechtstoe-gepastvoorsluisvloerenenbetonkoffers.In1883werdechter op het toenmalige eiland Rozenburg langs hetScheur, het water tussen de Nieuwe Waterweg en deNieuwe Maas, een duikersluis van cementspecie ofongewapend beton gebouwd [3]. Het beton wassamengestelduit2delenportlandcement,3delengrofrivierzand en 5 delen fijn grind. De sluis was gefun-deerd op houten palen met daaroverheen houtenkespen en kloosterhouten. De bovenaanslag en dedrempel waren van hardsteen. De duiker had eenlengte van ruim 26 m en was in de dag 0,9 m breed.De wanden waren 50 cm dik. De duiker was aan debovenzijde uitgevoerd als een tongewelf (fig. 2).E e r s t e s l u i s i n g e w a p e n d b e t o nTien jaar later verscheen de eerste sluis waarbijgewapend beton werd toegepast. Het is waar-schijnlijk de vroegste toepassing van gewapendbeton in Nederland. In de noordelijke rivierdijklangs de Bergsche Maas bij Nederhemert werd in1893 een duikersluis gebouwd waarvan de duikerwerd gemaakt van cementijzer of gewapend beton[4]. In die tijd sprak men behalve over cementijzerook vaak over Monier-constructie. Voor de wape-ning is een netwerk toegepast van ronde ijzerenstaven. De beide fronten van de sluis, waarin desluisdeuren bewegen, zijn uitgevoerd in baksteenmetselwerk met hardstenen aanslagen en randen.De 20 m lange duiker heeft een doorsnede in devorm van een halve ellips. De hoogte in het middenvan de doorsnede bedraagt 3 m, terwijl de breedtebij de vloer 3,05 m is. Toepassing van gewapendbeton voor de duiker bleek goedkoper dan hetmaken van een gemetselde duiker (fig. 3).A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pWa t e r b o u wcement 2004 7102 |Buitenfront en doorsne-de van de duiker van deuitwateringssluis vanongewapend beton ophet toenmalige eilandRozenburg langs hetScheur (NieuweWaterweg) uit 18833 |Doorsneden van degewapend betonnen dui-ker van de uitwaterings-sluis langs de BergscheMaas bij Nederhemertuit 1893Het werk werd gegund aan de A.G. f?r Monierbau-ten, vormals G.A. Wayss und Co. uit Berlijn. Hetstellen van de wapening en het uitvoeren van hetbetonwerk werd verricht door drie Duitsers. De restvan de werkzaamheden, zoals het maken van hetformeel of de bekisting en het mixen van het beton,werd gedaan door Nederlandse werklieden (fig. 4). Deuitvoering van het werk gebeurde op een bijzonderewijze. Nadat het houten formeel met de binnenbekis-ting was gesteld, werd een aantal horizontale richt-staven bevestigd. Daar overheen werden de verticalehoofdstaven bevestigd met ijzeren binddraad. Vervol-gens werden hierover de horizontale langsstavenbevestigd.Na het aanbrengen van de wapening kon de buiten-bekisting worden geplaatst. De horizontale bekis-tingslatten aan de buitenzijde werden een voor eengeplaatst. Zodra achter de plank beton was gestort endit met houten stampers was aangestampt, werd devolgende plank geplaatst. Nadat het beton was uitge-hard, werden het formeel aan de binnenzijde en debuitenbekisting verwijderd. Aan de binnenzijdewaren de richtstaven nog zichtbaar. Een 12 mm dikkepleisterlaag moest de benodigde betondekking geven.Het beton is samengesteld uit ??n deel cement en driedelengrofzand,waaraanwatgrindistoegevoegd.Voordebepleisteringwerdeenmortelgebruiktvan??ndeelcement en ??n deel metselzand. De horizontale wape-ningsstaven zijn 6,2 mm dik en liggen 77 mm uitelkaar.Devolgensdedwarsdoorsnedegebogenhoofd-staven hebben een dikte van 9,5 mm en liggen 85 mmuit elkaar. De duikersluis bestaat nog steeds en ver-keert in een goede conditie (foto 5).Doorbraak gewapend beton?R.P.J.TuteinNoltheniushieldoverdetoepassingvande Monierconstructie bij Nederhemert een uitvoe-rige lezing voor de leden het Koninklijk Instituut vanIngenieurs. Hij verwachtte een doorbraak van hetgewapend beton in de waterbouw. Het duurde echtertot 1904 voordat er opnieuw een sluis werd gebouwdwaarin gewapend beton werd toegepast. Het betreftde Tweede Merwedesluis in het Merwedekanaal bijUtrecht [5]. De kolkwanden hiervan en de wandenvan de verbindingsdam tussen de oude en de nieuwesluis werden van gewapend beton gemaakt (fig. 6).Aanvankelijk waren de wanden ontworpen in bak-steenmetselwerk. In gewapend beton konden dezeveel lichter worden uitgevoerd, zodat voor dit mate-riaal werd gekozen.Het beton was samengesteld uit ??n deel zand, tweedelen grind en 375 kg cement per m3beton. Begon-nenwerdmetdroogstampbeton,maaromdatdever-werking moeilijk ging, werd steeds meer water toe-gevoegd zodat op het laatst gietbeton werd toegepast.A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pWa t e r b o u wcement 2004 7 114 |Doorsnede van de gewa-pend betonnen duikervan de uitwateringssluisbij Nederhemert. Op derechterhelft het formeelmet de `bekisting'5 |Buitenfront van de uit-wateringssluis langs deBergsche Maas bijNederhemert met inkijkin de duiker.(foto: Fotografische DienstBouwkunde TU Delft)Aan de dagzijde werd een gekleurde cementspecieaangebracht om het aanzien van hardsteen na tebootsen. De hoog gefundeerde wanden rustten ophouten heipalen. De wanden zijn voorzien van eenverbrede voet en contreforten of ribben, eveneensvan gewapend beton. Het werk werd met een onder-handse overeenkomst uitgevoerd door de Holland-sche Maatschappij tot het maken van werken ingewapend beton te 's-Gravenhage (foto 7).Ook de Utrechtse Tweede Merwedesluis zorgde nogniet voor een doorbraak. Wel waren er enkele klein-schalige toepassingen. Zo werd in 1909 de sluiskolkvandeProvincialeSluisinhetReitdiepbijZoutkampverlengd [6]. De verlenging werd gerealiseerd doortussen de deurkas van de bestaande buitenvloeddeuren het buitenfront, ter plaatse van de schotbalk-sponningen, een nieuwe dubbele slagdrempel enslagstijlen te maken (fig. 8a en 8b). De bestaandeschutsluiswasoverigensopgetrokkeninmetselwerkvan baksteen en hardsteen.Het bestek van de verlenging vermeldt niets over deconstructie van het gewapend beton. Uit de hoe-veelheid te leveren materialen blijkt dat de verhou-ding tussen portlandcement, tras en de toeslagma-terialen zand en grind in volumedelen 1:1:2:2bedroeg. Over de hoeveelheid toe te voegen waterwordt niet gerept. Ook over het te leveren ijzer- ofstaalwerk voor de wapening in het beton is nietsopgenomen in het bestek. Blijkbaar werd dit mate-riaaldoordedirectieterbeschikkinggesteld.Volgensde bijbehorende tekening van de verlenging bestondde wapening uit een in het beton ingestorte ijzer- ofstaalconstructie, geconstrueerd van strippen, rond-ijzer en hoekprofielen. Een dergelijk wapeningssys-teemwerdindietijdwelvakertoegepast,ondermeerbij de bouw van viaducten en gebouwen.A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pWa t e r b o u wcement 2004 7126 |Doorsnede kolkwandmet contrefort van deTweede Merwedesluis inhet Merwedekanaal teUtrecht uit 19047 |Detail van de bewerktebetonnen kolkwand vande Tweede Merwedesluiste Utrecht8 |Horizontale en verticaledoorsnede van de beton-nen slagdrempel en slag-stijl uit 1909 met wape-ningsconstructie in deProvinciale Sluis in hetReitdiep bij ZoutkampabS l u i z e n n a E e r s t e W e r e l d o o r l o gPas na de Eerste Wereldoorlog nam de toepassing vanhet gewapend beton in de sluizenbouw sterk toe enverdrong al spoedig geheel de gemetselde construc-ties [7]. Zo zijn de vloeren van de in de jaren twintiggebouwde schutsluizen van gewapend beton, evenalsde stuwen in de Maas. Voor de wanden en voor destuwen is ongewapend beton toegepast, omdat dezevanwege hun omvang en gewicht voldoende stabielzijn. Dat geldt ook voor de wanden van de Noorder-sluis in IJmuiden, die tussen 1923 en 1930 werd ge-bouwd. Deze zijn echter gedeeltelijk als gewapendbeton uitgevoerd. De Noordersluis is de grootsteschutsluis van ons land en was lange tijd ook de groot-ste ter wereld.Een sluis waarbij de wapening wel een voor de stabi-liteit belangrijke functie heeft, is de Haukessluis aande rand van de Wieringermeerpolder bij De Haukes(foto 9). Deze omstreeks 1930 gebouwde schutsluis iszuiver opgevat als een constructie van gewapendbeton. Bij deze sluis werd later gevreesd dat de dunnewanden op den duur niet bestand zouden zijn tegenscheepsstoten. Echter niet schadevaringen maardegradatie van het beton door ASR heeft tot ernstigeschade geleid.In korte tijd werden veel sluizen gebouwd van gewa-pend beton [8]. Bekend zijn die in de Afsluitdijk, hetJulianakanaal,deTwenthekanalenenhetAmsterdam-Rijnkanaal. De sluishoofden zijn uitgevoerd als bak-constructie, waarbij de wanden door middel van dewapening buigstijf met de vloer zijn verbonden. Voorde schutkolken zijn behalve de bakconstructie ookhooggefundeerde L-wanden en diepwanden toege-past. Betonnen heipalen verdrongen langzamerhandde houten palen. Het gewapend beton maakte hetmogelijk dat grote schuthoogten in ??n keer kondenworden overbrugd. Voordien waren daarvoor twee ofmeerschutkolkenachterelkaarnodig.Ookbijzondereconstructies werden mogelijk. In het kanaal Wessem-Nederweert bij Panheel werd in 1928 een sluis metspaarkommen gebouwd, waarvan er ??n in de sluis-wanden was uitgespaard.Na de Tweede Wereldoorlog zijn in Zeeland sluizengebouwd waarbij zoet- en zoutwater werd gescheidenA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pWa t e r b o u wcement 2004 7 139 |De Haukessluis aan derand van de Wieringer-meerpolder bij DeHaukes10 | Nieuwe prefab beton-nen dekzerken met sta-len dekzerkprofiel bijde Noordersluis teIJmuidenom indringing van zout tegen te gaan [9]. Bij de Kram-mersluizenwerddaartoeeengeperforeerdesluisvloeraangebracht boven een kelder, waarin bij het nivelle-ren het zoute water zakt. Innovaties voor de bouw vanhet sluislichaam betreffen slechts de uitvoering enmateriaalverbeteringen. Bekende sluizen van na deoorlog zijn nieuwe sluizen in het Amsterdam-Rijnka-naal, sluizen in de Maasroute langs de stuwen en inhet Julianakanaal, de Volkeraksluizen, de zeesluis teTerneuzen, de sluis te Hansweert en de Willem-Alex-andersluis te Amsterdam. Daarnaast kunnen de uit-wateringssluizen en de stormvloedkeringen in Zee-land en Zuid-Holland worden genoemd.R e n o v a t i e N o o r d e r s l u i sNaast de bouw van nieuwe sluizen worden regelma-tig ook oude sluizen gerenoveerd of vernieuwd,waarbij van de oorspronkelijke constructie lang nietaltijdveelwordtbewaard.ZoisindeoudeKleineSluisteIJmuideneengeheelnieuwejachtensluisgebouwd,uitgevoerd als betonnen bak. Van de oorspronkelijkesluis is nauwelijks meer iets te zien. De Noordersluisonderging een grondige opknapbeurt [10]. Van dezesluis zijn de deuren en de bewegingswerken geheelvernieuwd. De door de explosies in 1944 veroorzaaktegaten in de kolkwanden zijn gedicht, terwijl de boven-zijde van de wanden met ingelijmde stalen ankers isversterkt.Langsderandbevondenzichgranietendek-zerken.Dezezijnvervangendoorbetonnenprefabele-menten,waarbijdeafrondingaandekolkzijdeisvoor-zien van een thermisch verzinkte staalplaat alsdekzerkprofiel (foto 10).Dedeurkassenzijningrijpendgewijzigd.Vanhetbe-tonwerk van de bordesconstructie was de wapeningernstig aangetast door corrosie. Op veel plaatsen wasde betondekking afgesprongen. Bovendien werd opveelplaatsenASRgeconstateerd.Dedeurkassenzijndaarom grondig gerenoveerd. Van de deurkas vanhet binnenhoofd werden wanden verankerd, deelsaan een combiwand en deels aan met groutankersverankerde buispalen (fig. 11). Het betonnen stem-pelraam aan de bovenzijde van de kas is daarop ver-wijderd (fig. 12a).Bij de oostkas van het buitenhoofd werd voor debestaandebordesseneengeslotenwandaangebrachtmet een viertal uitkragende bordessen. Omdat deoostkas als deurendok gaat fungeren, is boven de kaseen vaste kapconstructie geplaatst (foto 13). Dewestkas kreeg een nieuwe constructie van prefabkolommen en balken met aan de bovenzijde eenleeuwenbekconstructie voor de kabels van het bewe-gingswerk (foto 12b). Eind september is de renova-tie opgeleverd.I n s t a n d h o u d i n gBeton kan in de loop der jaren worden aangetast[11 en 12]. Onderzoek aan betonnen sluizen uit dejaren dertig van de twintigste eeuw heeft uitgewe-zen dat de aantasting veelal bestaat uit afgedruktebetonschollen als gevolg van wapeningscorrosie.Een aantal sluiscomplexen was ook vrij ernstig aan-getast door schadelijke alkali-silicareactie (ASR)[13]. Dit uit zich in scheurvorming door plaatselijkevolumevermeerdering en in ontsierende vlekken inhet betonoppervlak die ontstaan door gelafschei-ding. Bij de eerder genoemde Haukessluis is de toe-stand van de betonconstructie daardoor zo slecht,A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pWa t e r b o u wcement 2004 71412 | De nieuwe uitvullingvan de getrapte deur-kaswanden in het bui-tenhoofd van deNoordersluis. Links eenconstructie van kolom-men en balken met aande bovenzijde de leeu-wenbekconstructievoor onder meer hetonderbrengen van debewegingswerkkabels,toegepast in de west-kas; rechts een con-structie met geslotenwand met uitkragendeinspectiebordessen enaan de bovenzijdeeveneens een leeuwen-bekconstructie, toege-past in de oostkas (hetdeurendok)11 | Verankering van dedeurkaswanden vanhet binnenhoofd vande Noordersluis: linksaan een combiwand enrechts aan buispalenmet groutankersabdat om ongelukken te voorkomen de wanden regel-matig moeten worden afgeklopt op losse delen (foto14). De sluis staat op de nominatie om te wordenvervangen door een nieuwe schutsluis op eenandere plaats.Aantasting van het beton kan dus het voortbestaanvan een historische sluis in de weg staan [14]. Datgeldt overigens ook voor nieuwe eisen betreffendeveiligheid en bedrijfszekerheid. Andere aspectendie het voortbestaan kunnen bedreigen, zijn debehoefte aan automatisering of de wens tot bespa-ring van personeelskosten. Een gebrek aan capaci-teit kan leiden tot vernieuwing van de sluis. Ander-zijds kan een te kort aan intensiteit leiden totsluiting van de sluis, waarna vaak afbraak volgt.Bij historische sluizen zal door bouwhistorisch on-derzoek de eventuele monumentale waarde moe-ten worden bepaald. Een sluis moet economischkunnen worden gebruikt, zodat men er niet aanontkomt om bepaalde aanpassingen en moderni-seringen te verrichten. Door voldoende bouwhis-torische kennis en een adequaat onderzoek naarmogelijke alternatieven kan vaak de monumentalewaarde optimaal behouden blijven. L i t e r a t u u r1. Brade, W.C., Handboek van waterbouwkunde.Beschrijving der voornaamste kanalen in Neder-land. 's-Gravenhage/Amsterdam, 1844.2. Plasschaert, B.F., Beknopt practisch leerboek derburgerlijke en waterbouwkunde, deel 2: 'Water-bouwkunde'. Arnhem, 1887 p.166-170.3. idem p. 66.4. Tutein Nolthenius, R.P.J., Mededeelingbetreffende een nabij Heusden volgens hetMonier-stelsel gebouwden duiker. Voordracht opde vergadering van 14 november 1893. Tijdschriftvan het Koninklijk Instituut van Ingenieurs,1893/1894.5. Kempees, A.E., Over den bouw eener tweedeschutsluis in het Merwedekanaal bewestenUtrecht. De Ingenieur 21, 1906.6. Bestek en voorwaarden wegens het maken vanwerken tot verlenging der schutkolk van de zee-sluis in het Reitdiep te Zoutkamp, ..., met teke-ning `Verlenging schutsluis te Zoutkamp',`Dubbele slagbalk en slagstijlen'. Provincie Gro-ningen, 1911.7. Josephus Jitta, J.P., Sluizen en andere Waterbouw-kundige Kunstwerken in en langs kanalen.Haarlem, 1947.8. Arends, G.J., Sluizen en stuwen. De ontwikkelingvan de sluis- en stuwbouw in Nederland tot 1940(serie Bouwtechniek in Nederland deel 5). Delft,1994.9. Glerum, A. en A. Vrijburcht, Ontwerp vanschutsluizen (2 delen). Utrecht, 2000.10. Arends, G.J., Sluizen en gemalen in het Noord-zeekanaal, anderhalve eeuw ontwerpen, bouwen envernieuwen. Utrecht, 2001.11. Inzicht in duurzaamheid van beton ? een bun-deling ENCI informatiebladen. ENCI Media,'s-Hertogenbosch, 2003.12. Betoniek 13/04, ASR in beeld. ENCI Media,'s-Hertogenbosch,april 2004.13. Swinkels, M.R.J. en M.M.R. Boutz, Alkali-sili-careactie in oude sluizen. Cement 2003 nr. 5.14. Arends, G.J., Historische sluizen en stuwen,waardering en behoud. Utrecht, 2004.A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pWa t e r b o u wcement 2004 7 1513 | Binnen de overkappingvan de oostkas, hetdeurendok van deNoordersluis. De oost-kas is tijdelijk ingebruik als kering vanhet buitenhoofd van-wege de renovatie vande westkas14 | Door ASR aangetastesluiswand van het bui-tenhoofd van deHaukessluis(foto's 7, 9, 10, 13 en 14:J. Arends)