IBRUGGENBOUW IONDERZOEK IVOORSPANNING IREFLECTOMETRIE VOORONDERZOEK NAAR INJECTIE-EN CORROSIEGRAADNIEUWE TESTMETHODE TOEGEPAST BIJ RENOVATIEIJSSELBRUG 'KATERVEER II'*ir.M.H.Djorai, Bouwdienst Rijkswaterstaat, hoofdafdeling Projectuitvoering en DienstenIn de jaren 1991 en 1992 zijn de beide rijbanen van de IJsselbrug Katerveer ngerenoveerd. Gebleken was dat bij deze, volgens de steigerloze uitbouwmethodegebouwde brug, talloze niet ofonvolledig ge?njecteerde voorspankanalenvoorkwamen. Herstel daarvan was noodzakelijk. Tijdens deze werkzaamheden iseen onderzoeksmethode getest om de injectiegraad en de corrosiegraad in hetvoorspanstaal snel, gemakkelijk, betrouwbaar en niet-destructiefte kunnenvaststellen. Als uitvloeisel daarvan is een werkgroep in het leven geroepen om eenoptimale methode te ontwikkelen en operationeel te maken.In het septembernummer van Ce-ment 1992 [1] is een artikel geplaatstover de omvangrijke renovatie vande IJsselbrug bij Zwolle. De brug Kater~veer II (fig. 1) was ??nvan de eerste brug-gen in Nederland, gebouwd volgens desteigerloze uitbouwmethode. Voor devoorspanning werd in diejaren gebruikgemaakt van een staalsoort met relatieflage treksterkte, waardoor het aantal* Over dit onderwerp heeft de auteur een arti-kel geschreven in BouwdienstMagazine van mei1993, uitg. Rijkswaterstaatvoorspanstaven groot was. De staven,opgebouwd uit staafdelenvan 7 m leng-te en 0 32 liggen in omhullingsbuizeno 38, de koppelmoffen 060 in omhul-lingen 0 70 (fig. 2).Het injecteren van het gebruikte voor-spansysteem was een moeilijke opgave.Er is zelfs door het aanboren van holleruimten na~ge?njecteerd.Al met al washet voorspanstaal onvoldoende be-schermd tegen corrosie, hetgeen aanlei-ding totstaafbreuk kan zijn. Bij een be-paalde hoeveelheid staafbreuken kan debrugbezwijken.De injectiemortel moetdus zorgdragenvoor een goede samen-werking tussen beton en staal in een sta-dium van overbelasting van de brug.InspectieOp grond van reguliere inspecties is in1988-1989 uitgebreid vervolgonder-zoek verricht om een zo duidelijk mo-gelijk beeld te krijgen van de omvangvan het renovatieproject. Het vervol-gonderzoekbestond uitdevolgende on~derdelen:- akoestisch onderzoek;- infrarood-thermovisie;Anwrsloorlvtrk....plllnHolI.m.rbr??k1SIUfPf'OutedOor b.rnt,I N 828Ligging brug Katerveer TI in deA2820 Cement 1993 nr. 9(vervolg op blz. 22)Gegeven de vele voorgespannen brug-gen in Nederland en het feit dat er nogtien bruggenzijn die volgens het princi-pe van Katerveer-II zijn gebouwd, is hetzinvol dat de Bouwdienst aandacht be-steedt aan het zoeken naar een gedegenmethode ter beoordeling van de injec-tie- en corrosiegraad van de voorspan-ning. Zo'n methode bijvoorbeeld zouook kunnen worden toegepast bij nieu-we werken, om te controleren of eenProefmetingen met deze reflectome-trische impuls meettechniek (RIMT)zijn intussen aan bruggen in Tiel en De-venter uitgevoerd. De testresultatenblijken redelijk betrouwbaar. (3).Uit proefnemingen is gebleken dat deOhmse en de inductieve weerstandenworden bepaald door fysisch-mechani-sche eigenschappen van de geleider, zo-als geleidingsvermogen, doorsnede enlengte. De capacitieve weerstand hangtafvan hetomringendeisolatiemateriaal.Uit de analyse van het reflecterende sig-naal volgt een conclusie ten aanzien vande .aard van het mankement (corrosieeu/of injectie). Behalve de aard van deanomalie (afwijking), wordt ook bere-kend op welke afstand van de meet-puntaansluiting deze zich bevindt enwat de grootte ervan is.Op dit systeemzijn eenaantal specifiekewetten uit de elektriciteitsleer van toe-passing. Wordt het begin van een gelei-der gevoed met een serie spanningsim-pulsen, dan worden deze in de geleidergereflecteerd door variaties in de weer-stand (impedantie) van die geleider.IJ1\11 I11 IKoppelrnofIHetis duidelijk dat bij zulke grote reno-vatieprojecten omvangrijke onvoorzie-ne werkzaamheden kunnen voorko-men. Het blijkt dat ook bij ditprojectdekostenoverschrijding daaraan valt toe teschrijven. Om die reden is het gewenstop basis van betrouwbare onderzoeks-methoden een zo goed mogelijk beeldvan de schade te krijgen.1(////Staafdelen'" ...IOmhullingsbuisJSpanrichting/"Voor alle zekerheid werd een herbe-rekening gemaakt van de veiligheid vande brug. Hieruit bleek dat de brug nietbuiten verkeer gesteld behoefde te wor-den, wat leidde tot het renoveren perbrugdeel, waarbij het verkeer over hetandere brugdeel werd geleid.UitvoeringskostenDe uitvoering ging gepaard met eenkostenoverschrijding van 70% ten op-zichte van de begrote f 10 miljoen gul-den.De uitvoering van zowel de onder-zoeks- als de renovatiewerkzaamhedenbleken mindervlot teverlopen danindebesteksfase was voorzien. Enkele facto~ren die ten grondslag liggen aan de kos-tenoverschrijding zijn:1. Devele onderzoeken om de conditievan de brug te bepalen danwel deschade aan de brug vast testellen. De-ze hebben veel informatie opgele~verd, waarvan echter een deel onbe-trouwbaar was door gebrek aan erva-ring. De beschikbare methoden omniet, danwel niet-volledig gevuldevoorspankanalen te kunnen onder-zoeken, bleken te duur of te onbe-trouwbaar om te gebruiken als basisvoor het bestek en de uitvoering vande injectiewerkzaamheden.Het akoestisch onderzoek gafniet dejuiste plaatsen aan waar fouten warenopgetreden als gevolg van absorbe~rende holle ruimten in het dikke as-faltpakket.Bij infrarood thermovisie-onderzoekbleken waarneming en registratiemoeilijk.Het gammagrafisch onderzoek daar-entegen leverde wel betrouwbare in-formatie, maar bleekerg duur en tijd-rovend.Uiteindelijk is gekozen - mede geba~seerd op ervaringenin het buitenland- voor het aanboren van de bovensta-ven vanafhet brugdek ter plaatse vande koppelmoffen, om te kunnen in-- destructiefonderzoek bovenzijde rij-vloer;- corrosie-onderzoek;- chloride- en carbonatatie-onderzoek;- gammagrafisch onderzoek.A11Onderzoek op basis vanreflectometrieEen van de belangrijkste lessen uit ditproject is devolgende.Bij hetonderzoekomde injectie- en de corrosiegraadindevo'orspanning te kunnen vaststellen, isgebleken dat daartoe in Nederland na~genoeg geen gedegen (betrouwbare,eenvoudige, snelle, goedkope) metho-2den c.q. technieken beschikbaar zijn.Staafdelen voorzien van een koppelmof Ditheeftertoegeleid datdeBouwdienstL-- ~ ~~_ _~ -----' het Ingenieursbureau Nebest BV in-specteren met de zogenaamde endo~ schakelde om zich te ori?nteren op eenscoop (een apparaatwaarmee het mo- andere methode. Nebest BV heeft bijgelijk is in nauwe openingen te kij- 'Katerveer-II'een methode ge?ntrodu-ken). In het bestek werd opgenomen ceerd waarmee ook in het buitenland7500 gaten te boren, hierdoor te in~ wordt gewerkt. Deze methode, ge-specteren en te injecteren. Het wer- naamd 'reflectometrie' (reflec-den uiteindelijk circa 15 500 gaten. tometrische impulsmeting), is geba-2. Voor het injecteren van de niet en seerd op de vergelijking van een voor-niet-volledig gevulde kanalen werd spankabel als element in beton, met eenin het bestek uitgegaan van een mor- elektrische geleider in een omgevmgtel van cement, water en Tricosal met een hoge weerstand.H181. Voor het injecteren van metwater gevulde kanalen zou een wa-terverdringende epoxymortel wor~den gebruikt. Bij het injecteren vande kanalen bleek (binnen het tijdsbe~stek) alleen het injecteren met deepoxymortel haalbaar. De epoxy-mortel werd dus zowel voor niet enniet-volledig gevulde kanalen alsvoor met water gevulde kanalen toe-gepast. De kosten van deze mortelzijn gemiddeld CIrca twee keer zohoog als de kosten van de .eerder ge-noemde injectiespecie, terwijl ook deinjectiemethode moest worden aan-gepast.3. De omvang van de betonrepara-tiewerkzaamheden kon alleen wor-denvastgesteld nadathet asfaltpakketvan het brugdek was verwijderd.Hierdoor konden deze werkzaamhe-den niet in het bestek worden opge-nomen (onvoorzien).4. De schampkantenwerden op een mi-nimale hoogte ontworpen, wat laterproblemen gaf voor het aanbrengenvan de PVC-buizen. Deze buizenmoesten uiteindelijk in de kokerlig-ger worden opgenomen.5. Niet alleen de voegovergang in hetbrugmidden werd vervangen, maaralle voegovergangen in de brug zijnvervangen ter beperking van ver-keershinder in de toekomst.Cement 1993 nr. 9 21IWEGENBOUW ICONSTRUCTIEFONTWERP I IA73: AUTOSNELWEG INDOORGAAND-GEWAPENDBETONing.L.H.G.J.Orval, Rijkswaterstaat directie L?mburging.P.Hazelzet, DHV, AmersfoortW.C. van den Boom, Heidemij AdviesDe geplande verbinding tussen de randstad Holland en Zuid-Duitsland viaOost-Brabant, zal in de toekomst via Nijmegen en Venlo over de A73 lopen.Momenteel is in aanleg het wegvak Boxmeer - Venray, dat in .de zomer van 1994 ingebruik zal worden genomen. Dit wegvak, met een lengte van circa 12 km, sluit aanop het wegvak Nijmegen - Boxmeer dat in 1986 voor het verkeer is opengesteld.Destijds is deze weg voorzien van een ongewapende betonverharding metverdeuvelde krimpvoegen. Het lag niet direct voor de hand deze constructie door tezetten. Nieuwe inzichten, ervaringen en zwaardere eisen met betrekking tot degeluidproduktie, hebben tot een andere constructie geleid, die minimaal onderhoudbelooft gedurende de berekende levensduur. Getracht is alle bij betonwegenbekende mogelijke onvolkomenheden uit te sluiten.De keuze voor doorgaand-ge-wapend beton berust op eenresultante van ahvegingen,waarbij sterkte, duurzaamheid, onder-houd en investeringskosten de hoofd-moot vormden.Vanwege de noodzaak, in verband metgeluideisen, een toplaag aan te brengenvan zeer open asfaltbeton (zoab), waseenongewapendebetonweg minder ge-schikt. Ter plaatse van de krimpvoegenkan het zoab gaan rafelen als gevolg van(vervolg van .blz. 21)voorspankanaal goed is ge?njecteerd(kwaliteitscontrole !).Het zou ideaal zijn als een methode be-schikbaar zou komen die als monito-ring-systeem tijdens het injecteren kanworden gebruikt, zodat al tijdens hetin-jecteren eventuele open gedeelten kun-nen worden opgespoord. In dat gevalkan- indien nodig - directwordeninge-grepen. Achteraf'genezen' (wat zeer ar-beidsintensiefen kostbaar is) zou voor-komen kunnen worden.WerkgroepUit de ervaringen bij het project Kater-veer-U is gebleken dat er behoefte be-staat aan een methode om de injectie-en de corrosiegraad in de voorspanningsnel, eenvoudig, betrouwbaar, niet-des-22uitzettingsverschillen van de betonpla-ten. Omdat bij een dgb-verharding be-trekkelijk veel fyn verdeelde kleinescheurtjes optreden, geeft dit geen pro-blemen voor het zoab.De constructie is van onder naar bovenals volgt opgebouwd (fig. 1, foto 2): op hetnatuurlijke zandbed ligt 0,15 m schraalbeton, daarop een laag van 0,06 m dichtgrindasfaltbeton, vervolgens 0,22 mdoorgaand-gewapend beton (dgb) enalstoplaag 0,05 m zoab.tructiefen goedkoop te detecteren. Ditheeft ertoe geleid dat sinds kort de zoge-naamde werkgroep DIV (Detectie-systeem Injectiekwaliteit Voorspanka-nalen) is gevormd. Deze groep bestaatuit medewerkers (zowel civiel- als elek-trotechnici) van de afdelingen PD (Pro-jectuitvoering en Diensten), DI (DrogeInfrastructuur) en BS (Bouwspeur-werk).Het doel van deze werkgroep is in sa-menwerking met Nebest een methodeaan te reiken waarmee die detectie ide-aal kanworden uitgevoerd (zelfontwik-kelen of voorhanden zien te krijgen).Ook met het operationeel maken vaneen geschikt systeem zal de werkgroepzich bezighouden.De fundering van schraal beton spreektvoor zich, uiteindelijk is een vorstvrijefundering noodzakelijk. .De tussenlaag van dicht asfaltbetonvoorkomt dat water door de verhardingin de fundering terecht kan komen. Eengoed functionerende scheidingslaagzorgt derhalve voor een minimum aanonderhoud. Bovendien zorgt deze tus-senlaagvoor een betere spreiding van debelastingen op de fundering.Literatuur1. Boone,P.; Omvangrijke renovatie IJs-selbrug bij Zwolle bijna gereed, Cement1992 nr.9, blz. 53/57.2. Djorai, M.H.; Onderzoekprogrammavoor uitbouwbruggen, gespannen metvoorspanstaven, naar aanleiding van deproblematiek bij de brug Katerveer-II,Rapport PU-R1292-D2, BouwdienstRijkswaterstaat, hoofafdeling Projec-tuitvoering en Diensten, .december1992.3. Segers, WA.; Reflectometrische im-puls meettechniek (RIMT) Nebest,Groot Ammers, mei 1993.Cement 1993 nr. 9