IWEGENBOUW IPREFABRICAGEDE BUIZENINDUSTRIE IN HET 'FIN DU SIECLE'De bedrijfstak, die zich specialiseert in het maken vanbetonnen componenten voor vrij-vervalafvalwatersystemen, de Vereniging van Producten vanBetonleidingsystemen VPB, sectorvereniging van deBFBN;roept heden ten dage een beeld op datvergelijkbaar is met dat van bijvoorbeeld deauto-industrie: mens-onafhankelijke produktie vanbuizen en putten. Een wereld van electronica waarin deuitgangspunten voor gemechaniseerde produktiehoogst nauwkeurig worden vastgelegd engecontroleerd. In dit artikel brengt de VPB haar kennisen kunde van betonnen rioolstelsels naar voren.Overzicht serieBlok 1- Het functioneren van de rioleringenCement 1989 ut. 7/8.- Biogene zwavelzuuraantasting vanbeton in riolen Cement 1989 ur. 9.- Duurzaamheid van beton in riolen.- Oorzaken en optreden van lekkagesCement 1990 ut. 2.Blok 2- Rioolbeheer Cement 1989 ur. 12.- Rioolbeleidsplan in Rotterdam Ce-ment 1990 ut. 4.- Onderhoudsaspecten.- Inspectietechnieken Cement 1990ut. 5.- Herstelmethoden op basis van ce-mentgebonden materialen Cement1990 nr. 6 en 7/8.Blok 3- Relatie russen ontwerp en functione-ren stelsel- De buizenindustrie in het 'fin dusi?cle'.- Uitbreiding en herstel rioolstelsel inGouda Cement 1989 ut. 10.- Resultaten van in Rotterdam onderhanden zijnde expositieproeV'en.De vorige eeuwwisseling heeft zichvoltrokken in een tijdperk, dat in veleopzichten opmerkelijk is geweest. Deperiode 1870 - 1914 stond voor alles inhet teken van de vernieuwing en van devooruitgang. Sociaal, economisch, maarvooral ook technisch, voltrokken zichware revoluties eu terecht heeft hettijdvak geleid tot interessantepublikaties van historici als Jan Romein(Op het breukvlak van twee eeuwen) enBarbara Thchman (De trotse toren).Veel van die ontwikkelingen in de euigeperiode dat men vrij, veilig en zonderdocumenten door Europa kon reizen,werden aangeduid als 'fin du si?cle': heteinde van een eeuwen het begin vaneen nieuwe era aanduidend. Ook dekomende eeuwwisseling staat in hetteken van veranderingen, waaroverhistorici later een oordeel zullen vellen.Omdat die veranderingen veelalopnieuw worden ingegeven doortechnische evoluties, opnieuw 'fin dusi?cle'.26Tijdens ??n enkele generatie, eenperiode van nog geen dertigjaar, heeft zich in de betreffendeindustrietakeenware revolutievoltrok-ken met als voornaamste resultaat datdebetonnen componenten voor rioollei-dingen van een totaal andere orde zijngeworden dan in de jaren zestig.En daarmee zitten we midden in eenproblematiek, die de fabrikanten vanbetonnen buizenenputten min ofmeerzelfhebben geschapen. Immers, zij heb-ben gedurende al diejaren nagelaten tevertellen welke ontwikkelingen zichvoltrokken. Daarom wordt beton anno1990 nog altijd vergeleken met dat uithet begin van dejaren zestig. Met namede produkten uit die tijd staan ter dis-cussie.DiscussieDat dispuut, zich toespitsend op deduurzaamheid van het materiaal betonbij het gebruik ervanvoor rioleringen, isniet geheel zuiver. Omdat de wijze vanverwerking zoals die in die dagen plaatsvond, vrijwel niet in het geding wordtgebracht. Ook veranderde omstandig-heden dragen daaraan bij.Het is interessantdeze stelling te onder-heien, ongeacht de omstandigheid dathet kwaliteitsniveau van de betonnencomponenten in die tijd aanzienlijk la-ger was dan het huidige is.Deperiodewaaropwij doelen: hetbeginvan de jaren zestig, werd gekenmerktdoor, wat de bouw betreft, een race te-gen de klok. De ene omvangrijkewoon-wijk na de andere verrees en de ontslui-ting van nieuwe industri?le arealenvolgde in ijltempo. Of omgekeerd:werkgelegenheid vraagt woongelegen-heid. Hoe dan ook, het inhaalvraagsrukbeheerstede gedachtenvan eenieder diemet de bouw van doen had en kwanti-teit prevaleerde boven kwaliteit.Kwantiteit voor kwaliteitDat massaliteit de voorkeut genoot bo-ven goed en gedegen vakmanschap iseen ontwikkeling waarvoor geen be-wuste keuze is gemaakt. De situatie isCement 1990 ut. 12Niet voor niets vinden cil?ndervormigebuizen met een zogenaamde plasgootNu, anno 1990, kijkt men toch wat ge-nuanceerder tegen de keuze rond ofei-vorm aan. De ei-vorm, die welhaast'au-tomatisch' de hydraul?sche capaciteitkoppelt aan debiet en in verband daar-mee over een aanzienlijk bergend ver-mogen beschikt, blijkt meer aan te slui-ten bij hedendaagse opvattingen overeen snelle afstroming van het effluent,ten gevolge waarvan niet alleen de zelf-reinigende eigenschappen van het rioolverbeteren, maar ook chemische pro-cessenzo goed als wordenge?l?mineerd.waren argumenten die de markt aan-spraken. Gelijktijdig ontwikkelden zichtheorie?n omtrent de hydraul?sche ca-paciteit, die voor de cilindervorm pleit-ten, al dan niet terecht.Zeker, er w?s behoefte aan een perfectafdichtingssysteem, zoals in de rol- englijverbinding kanwordengevonden;erw?s behoefte aan minder verbindingenen .. er was (schreven wij niet over histo-rische bepaling?) behoefte aan nog gro-tere eenvoud.De rubberring-verbinding is gebaseerdop buizen met een cirkelvormige door-snede. Die werden al spoedig door demarkt geaccepteerd, vooral omdat metgrotere buislengten gewerkt kon wor-den. Minder verbindingen en dan nogvan een gegarandeerde waterdichtheidDe ei-vormige buis exit?Omdatveel, om niet te zeggenalles, his-torisch was bepaald en pas veel later - inde tweede helft van de jaren tachtig -zou blijken tot welke consequentieszulks voerde, vielen in de jaren ervoorweinig spectaculaire ontwikkelingenwaar te nemen.Behalve dan het geleide-lijk verdwijnen van de 'meterse' buizen,vaak ei-vormig en met vlakke voet.De teloorgang van de ei-vormige bui-zen is te danken of te wijten aan dekomst van de rubberring-verbinding.Die garandeerde blijvende waterdicht-heid zelfs bij hoekverdraaiingen, ge-wenst ofongewenst.wordt, blijktaanleg eensteeds kritischerfactor. En niet alleen bij moeilijke om-standigheden, gedicteerd door de sa-menstelling van de grond.Eenzelfde beeld roepen de grondverzet-machines op: met steeds zwaardere ge-reedschappen belastte men buizen enputten die nog historisch waren gedi-mensioneerd.Nieuwe inzichtenTot ver in de jaren zeventig heeft men,ook van de zijde van de fabrikanten, ge- .....---------------,------------------'-1propageerd dat de betonnen buis, aan-legtechnisch gezien, slechts beperktezorg behoefde. Deze opvatting werdversterkt door de komst van kunststofstraatriolen, waarvan op voorhand vaststond dat de aanleg grote zorg vereistomdat de betreffende, toen nog uitslui-tend gladde, buizen een uiterstzorgvul-dige aanvulling en verdichting behoef-den. Die buizen moeten hun sterkteontlenen aan de omhullende grond.Inmiddels hebben nieuwe inzichten inde grondmechanica aangetoond dat ?l-ke buis, vanwelkmateriaal ookvervaar-digd' met zorg moet worden gelegd,waarbij vooral de opleghoek bepalendis. Naarmate het onvoorspelbare gedragvan onze bodem voorspelbaarderontstaan en daarna gegroeid als gevolgvan stress. Daarbij vertrouwde men ophoedanigheden, die in het verleden, aldan niet empirisch, waren vastgesteld.Zo werd de betonnenbuis gezien als een'insmijtbuis', die snel kon worden ver-werkt en die op grond van zijn grote ei-gen sterkte menige stoot kon velen.Men ging aan tal van zaken voorbij. Eenopmerkelijk voorbeeld daarvan is desterke toename van de verkeersbe-lasting. Vond men in die tijd vrachtwa-gencombinaties met een laadmassa van15 ton al extreem, weinige jaren laterzouden pendanten met 40, 50 ton totalemassa zichover het bovenliggendeweg-dek bewegen. Op die ontwikkeling isniet geanticipeerd, waarbij men devraag kan stellen ofeen dergelijke anti-cipatie niet logisch was, gezien de ont-wikkelingen in het verkeer en vervoer.Cement 1990 nr. 12 27I,-W_E_G_E_NB__O_UW__~~~~~--,-~~~~~~~~~~I~p_RE_F_1'J3__RI_C_A_G_E_~~~~~meer en meer toepassing; zij paren devoordelen van de cirkelvormige door~snede aan die van de ei~vorm, ook al islaatstgenoemde nog niet als zodanig teherkennen. Het is niet uitgesloten datzich in de combinatie rond/ei-vormverdere ontwikkelingen zullen aandie-nen.De 'oneindige' technische levens-dnurDe komst van de cilindervormige buis,van de waterdichte verbinding met derubberring-constructie ?n de ervarin-gen uit het verleden, waarbij de proble-men van de vaar- en moereindver~binding bij de e?-vormige buis niet uithet oog mogen worden verloren, dedenveronderstellen dat de levensduur vande 'moderne' betonnen buis e?genlijkongelimiteerd was. Vooral de ontwik-keling van nieuwe produktietech-nologie?n waardoor de betonkwaliteitaanmerkelijk zou verbeteren, droegenbij aan deze beeldvorming. De gedachte'beton is onverwoestbaar' ligt tengrondslag aan de roofbouw die langetijd op betonnen rioolstelsels is ge-pleegd. Immers,jarenlangvormden rio-leringeneensluitpostop veel gemeente-lijke begrotingen, zekerwatinspectie enonderhoud betrof. Alle aandacht, ook infinanci?le zin, werd gegeven aan uit-breiding van de stelsels. Beheer en on-derhoud waren nog weinig of niet ge~structureerd.Overigens is het verbazingwekkend datbeton uit vroeger tijden, althans (veel)vroeger dan de gewraakte jaren zestig,zichbeter kwalificeert, terwijl men magveronderstellendat debetonkwaliteitinhet beste geval dezelfde, maar waar-schijnlijk minder was. De zorg voor deaanleg en niet te vergeten het toezichtdaarop, zullen belangrijke factoren zijngeweest.Zijn het tot dusverre vooral economi-sche (snelle realisatie) en technische (be~tonkwaliteit, afdichtingssystemen,grondgedrag, verkeersbelasting) facto~ren die het beeld vormden, maatschap-pelijke ontwikkelingen zorgden vooreen nieuwe, een andere dimensie.De eindige technische levensduurMet de stijging van de welvaart, ken-merkend voor de jaren zestig en de pe-riode erna, nam niet alleen het volumevan het afValwater toe, maar ook detemperatuur ervan en het aandeel ver-ontreinigende stoffen steeg sterk. Datleidde tot een tot dusverre ongekend fe-nomeen: aantasting van de cementsteenin het beton. Door de geschetste ont-wikkelingen gingenzich (meeren ande-28re) biogene processen afspelen, die aan-leiding zijn voor het cre?ren van eenzuur milieu als gevolg van het ontstaanvan zwavelzuur. Plaatselijk leidt dat tothetgestaagwegvretenvan het bindmid-del in het beton.Deze onvoorziene ontwikkeling werdbovendien gestimuleerd, doordat menertoe over ging de ventilatie-openingenin riolen af te sluiten vanwege stank-overlast. Geen beluchting dus meer.Dientengevolgewordt in de betreffendeleidinggedeelten een milieu gecre?erddatchemische reacties eerderstimuleertdan afremt.Op die plaatsen waar deze processenzich afspelen, moeten buizen en putteninwendig worden beschermd (lining).Dit evenwel onverlet het feit, dat eengoed ontwerp en een perfecte uitvoe-ring hetprobleemalvoor een belangrijkdeel kan elimineren.Meer afValwater,zekerwanneer er spra~ke is van gemengde stelsels (het meren-deel in ons land), vraagt grotere riolenmeteendientengevolge grotere bergen-de functie. Niet in de laatste plaats om-dat lozingen op het oppervlaktewater(terecht) meer en meer worden beperkt.Voor dit probleem bestaanin hoofdzaaktwee alternatieven: grotere diametersvan buizen of het opnemen van .ber-gingskelders in het stelseL Beide moge~lijkheden vinden hun voor- en tegen-standers.De toekolnstOp dit geheel van ontwikkelingen engebeurtenissen hebben de fabrikantenvan betonnen buizen en putten voorrioleringen hun toekomstig beleidmoeten bepalen. Op zichzelf een res-pectabel vraagstuk, als het in zijn totali~teit ter tafel komt.Want de op te lossen problemen hebbenzich aangediend volgens een chaotischpatroon, soms parallel met de tijd, danweer retrospect.Kijkt men naarzowel de uitbreidingvanstelsels als naar het nieuwe inhaalvraag-stuk waarmee men zich thans gecon-fronteerd ziet, dan doemt het fenomeenvan de kwantiteit opnieuw op. Kijktmen evenwel naar huidige en toekom-stige eisen, dan komt kwaliteit op deeerste plaats. Hetvoorbeeld van de auto-industrie aan het begin van dit artikel iszo slecht nog niet. Anders gezegd: metoptimale kwaliteit als uitgangspuntmoeten kwantiteiten geleverd kunnenworden.FabricageElectronenstromen en chips alleenvor-men daarvoor geen oplossing. Het zijnhulpmiddelen voor procesbeheersingen kwaliteitsbewaking. De feitelijkekwaliteit wordt bepaald door de grond-stoffen, de verwerking en hun onderlin-ge verhouding. Vooralsnog uitgaande'van de geijkte samenstelling van degrondstoffen: zand, grind, cement enwater diende de optimalisering van dekwaliteit vooraleerst bereikt te wordendoor een verscherpte ingangscontrole(grondstoffen) en procesverbetering.Die procesverbeteringis er op gericht deresistentie van beton tegen mechanischeen chemische invloeden en dus ook te-gen veroudering te optimaliseren. Alsgevolg van voortdurende aanpassing enverbetering van de produktie~installaties, gerekend vanafde dosering van degrondstoffen tot het ontstaan van de be-treffende buis ofput, is de betonnenbuisvooral harder, sterker en maatvaster ge-worden. En dat bij toenemende lengten,binnen nieuwe zienswijzen terzake vanproduktie- en constructietechnologie.Zodoende is een produktietechnologieontstaan, die in wezen geen of nauwe-lijks relatie heeft met de vroegere pro-duktiemethoden. In tegenstelling tothet ambachtelijke karakter van ??n ge-neratie terug,heeftdevervaardigingvanbetonnen componenten voor riolerin-gen een industrieel karakter gekregen.Die industri?le produktie verdient aan-dacht, vooral als men de relatiefgeringewanddikte van de betonnen buis en puten de eventueel daarin op te nemen wa~pening in overweging neemt.De gebruikswaarde van betonnen bui-zen wordt bereikt door een produkt vanhoge dichtheid te vervaardigen. Dit uit-gangspuntvindtzijnweerslag in de keu-zevan grondstoffen. Daarbij zijn van be-lang de cementkeuze, de dosering, demenging en de water-cementfactor.Om die dichtheid te bereiken maken defabrikanten gebruik van drie produk-tiemethoden:a. trillen en persen (bij buizen);b. walsen (centrifugeren, vibreren,comprimeren, bij buizen);Co trillen (bij putten).Trillen en persenBij het verdichten van betonspecie totbuis ofput worden de mal ?n de massaz?lf in beweging gebracht op basis vaneen eigen trillingsfrequentie, resonan-tiefrequentie genoemd. De hoogte vandeze resonantiefrequentie hangt afvande hoeveelheid cement en de water-ce-mentfactor en varieert van 8,4 x 104tot36 X 104pers. Voor het be?nvloeden vande samenstellende delen kiest men tril-lingsgetallenvan 36x104tot 54x104pers.Cement 1990 nr. 12Deze trillingsgetallen zijn vooral ookvan invloed op de mortellaag die aan demalwanden grenst en de gladheid vanhet oppervlak van buis ofput bepaalt.Tijdens het trilproces, waarbij afhanke-lijk van de produktiemachine de bin-neumal eu/ofde buiteumal en de stalenzool (zie hierna) in trilling worden ge-bracht, wordt aan de bovenzijde (despie-zijde bij buizen) druk uitgeoefend.Vandaar de combinatie van trillen enpersen.Walsen (ziefoto's blz. 27)In hoofdzaak is het trillingsenergie dievoor de verdichting van de aardvochtigemassa zorgt bij de methode van trillen(en persen). Bij het walsen worden denoodzakelijke expansiekrachten en dereactie daarop bewerkstelligd door decombinatie van centrifugeren, vibreren(ook een vorm van trillen) en compri-meren. Bij deze methode is uitsluitendsprake van een buitenmal. Langs de asvan die mal, die al dan niet is voorzienvan eenwapeningsnet,beweegtzichvanbeneden naar boven een snel draaiendeverdeellwalskop, die aan de omtrek isvoorzien van aandrukrollen. Op dit ro-terende samenstelwordt de betonspeciegestort, die door de roterende bewegingnaar buiten wordt geslingerd, tegen dewand van de buiteumal aan en vervol-gensrondom de eventuele wapening.Aldus wordt een buislichaam gevormddat zijn definitieve vorm krijgt als dewalsen, die in de verdeellwalskop zijnge?ntegreerd, de mortel aandrukken bijhetzichnaar bovenbewegenvande mal.De zolenwelke produktiemethode bij buizenook wordt toegepast: de mal is aan deonderzijde (de mof-zijde) altijd voor~zien van eenzogenaamde stalenzool diede vorm van de binnenzijde van de mofbepaalt. Die zool wordt na de eerste ver-hardingverwijderd metbehulpvanspe-ciale apparatuur, die instaatis hetstaal telossen, zonder dat beschadigingen op-treden. De stalen zolen zijn uiterst kost-bare produktiemiddelen.VerbindingenDe verbindingen bij betonnen buizenen putten en vooral hun verscheiden-heid zijn historisch bepaald. De fa-brikanten van buizen en putten ope-reerden 20 jaar geleden hoofdzakelijkregionaal. Een structuur als de VPBbestond zelfs 15 jaar geleden nog niet.Toen de VPB tot stand WaS gekomen,wachtte haar een groot takenveld: bij-eenbrengen Van technische kennis, hetuitgeven van een handboek, normeringvan de produkten, de keuring ervan,Cement 1990 nr. 12praktijkrichtlijnen, rekenmethodenenz., een zo omvangrijk programma dataan universele verbindingen een lageprioriteit moest worden gegeven.Empirisch opgebouwde kennis vormdede basis voor de verbindingskeuze, aan-g~vuld met informatie van toeleveran~ners.Uitgaande van cilindrische buizen ont-stonden verschillende afdichtingen(rolverbinding, glijverbinding en decombinatie van rollen en glijden).Opdrachtgevers die met ??n fabrikant'werken', beschikken 'dus' over een uni-form verbindingssysteem. Opdrachtge-vers die direct of indirect (viaaanne-mers) van meerdere fabrikanten betrek~ken, zien zich geplaatst voor grote pro-blemen. Hoe buis type A aan te sluitenop buis type B?In de regel door een puttussen de aan te sluiten leidingen teplaatsen. Maar er blijven bezwaren:voorradenopgemeentelijkewerven, ca~lamiteiten.Naarmate rioleringstechniek een natio-nale aangelegenheid is geworden, wordtde behoefte gevoeld aan een landelijkuniform verbindingssysteem. Maarwelk systeem? De keuze van een nieuwsysteem dient in samenwerking tussenfabrikanten en alle gemeenten. te ge-schieden.Voorgemeentenmeteenvasteleverancierzaldatgeeneenvoudigezaakblijken te zijn. Vermeden dient te wor-den dat mettertijd meerdere systemennaast elkaar blijven bestaan.De vraag rijst wie alles gaat betalen.Eennieuw uniform verbindingssysteemvergt miljoeneninvesteringen. DezeGordiaanse knoop kan alleen wordendoorgehakt als iedereen meedoet.KwaliteitsbewakingDe produktie van buizen en putten isgegroeid van ambacht naar industrie enhet is dit industri?le karakter dat com-putergestuurde fabricage mogelijkmaakr. Essentieel daarbij is, dat de mo-derne installaties zichzelf controleren.Datwil zeggen: ze zijn in staat'hun' pro-dukten te checken op parameters alslucht- eu/ofwaterdichtheid, maatvoe-ring, gaafheid enz. Op grond daarvan ishet in sommige gevallen zelfs mogelijkeen geschreven analyse per geprodu-ceerde eenheid te vervaardigen. Een ge-boorte-akte voor elke buis ofput.Ofschoon sommige fabricage-installa-ties het produktieresultaat door middelVan onderdruk op dichtheid controle-ren (vacuiimcontrole), blijft de water-dichtheid vande buis en putconformdenormen (NEN 7025 buizen, NEN 3261gewapende buizen, NEN 7035 putten)centraal staan. In het algemeen is ersprake van een correlatie tussen onder-drukcontrole en waterdichtheid-controle, maar laatstgenoemde blijft es-sentieel voor de uiteindelijke kwaliteit.OnderzoekDe groeivan ambacht totindustrieheeftgeleid tot een zekere optimalisatie vande produkten, zij het binnen het kadervan 'de geijkte grondstoffen'. Nu dienenzich vanuit verschillende optieken en-kele grondstoffenproblematieken aan,op de oplossing waarvan produktie~technisch nu reeds geanticipeerd moetworden. Onderzoek dus.Eenvoorbeeld: als de Nederlandseover-heid geen nieuwe grindputten voor ex~ploitatie aanwijst, dreigt mettertijd eentekort aangrind.Defabrikanten van be~tonnen buizen en putten zijn daarombegonnen met onderzoek naar alterna-tieve toeslagmaterialen, waarbij gebruik",:,ordtgemaaktvan internationale erva-nngen.Doch ook op het terrein van de afdich-tingstechnologie worden nieuwe ge-dachten ontwikkeld en op grond daar-van proefnemingen gedaan. Hierbijgeldteen prioriteitvan lagere orde, om-dat de bestaande rol- en glijverbindin-gen zich als uiterst betrouwbaar hebbenbewezen.CertificeringMede met het oog op Europese regelge-ving en dienaangaande te verwachtenvoorstellen vinden besprekingen plaatsmet certificerende instanties om te ko-men tot certificering van de buizen enputten. Afgezien van alle technischeaspecten van IKB (interne kwaliteitsbe-waking) spelen ook economische facto-ren een rol.TenslotteDe wereld van de betonnen buis en putvoor, zoals dat officieel heet: vrij-vervalafValwatersystemen,heeftindevoorbijedertigjaar een metamorfose ondergaan.Niet alleen door de omwenteling vanambachtelijk naar modern-industrieel,maar ookdoor het effectvan tal van on-derzoeken op technisch en markttech-nisch terrein, vaak met een internatio-naal karakter.Blijft evenwel de zorg voor het ontwerpen vooral de aanleg. De fabrikanten zijndaarom ge?nteresseerd in een totalekwaliteitsborging, die zich niet alleenbeperkt tot het produkt (certificering)maar zich uitstrekt over het totale ge-bied: buis en put 'gelegd in het werk'.29