Het gebruik van rekstrookjes op betondoor ir van der VeenInleidingDe snelle ontwikkeling, die de techniek opallerlei gebied ook thans nog steeds te ziengeeft, weerspiegelt zich in de toepassing vanhet materiaal beton. Geheel nieuwe metho-den van vervaardigen, zoals bijv. trillen enstomen, deden hun intrede in de fabriek enop het werk, terwijl, onder de druk van deschaarste aan materialen, de weg naar steedsscherper te berekenen constructiemetho-den wordt gebaand. Men behoeft in dit ver-band de term ,,voorgespannen beton"slechts te noemen.Naast deze tendenz en als een logisch voort-vloeisel daarvan is allerwegen een sterk ge-intensiveerde belangstelling waar te nemenin het gedrag van de materiaal-eigenschap-pen van beton. Deze belangstelling uit zichin het doen van vele proeven en metingen,die uiteindelijk tot doel hebben aldus doorte dringen in de eigenschappen van hetmateriaal dat men gebruikt, opdat met eenzo gering mogelijke veiligheidsfactor kanworden gerekend.Een typisch voorbeeld van een dergelijkegang van zaken geven de belastingsproeven,di? sinds 1945 door de Dienst der PubliekeWerken van Amsterdam zijn verricht op destartbanen en platforms, die na de bevrij-ding op de luchthaven Schiphol zijn aange-legd.Deze belastingsproeven hadden een zeerspeciale reden. Men stond nl. voor de taak,startbanen en platforms te construeren voorvliegtuiggewichten van 150 ton, volgens deI.C.A.O. (International Civil Aviation Or-ganisation) maatgevend voor een wereld-luchthaven met transoceanisch en trans-continentaal verkeer. Bedenkt men, datv??r de oorlog vliegtuigen van 30 tot 40 tontot de zeer zware typen behoorden, dan ishet duidelijk dat de uiterst snelle ontwikke-ling op het gebied van de vliegtuigtechniekbuitengewoon hoge eisen stelde aan deconstructie ervan, die hiermede gelijke tredmoest houden. De eisen waren vooral daar-om zo hoog, omdat slechts twijfelachtige enzeer moeilijk te hanteren theorie?n om-trent de berekening van de sterkte vanstartbanen en platforms ter beschikkingstonden.Men heeft toen besloten belastingsproevenuit te voeren met het doel een nader inzichtin het gedrag van dergelijke constructiesonder zeer hoge belastingen te krijgen.Daartoe werd een verrijdbare belastings-tafel geconstrueerd, die door het opladenvan ballast geschikt was te maken voor hetuitoefenen van een kracht van ca 60 ton(foto I). De belasting werd op de constructieovergebracht door middel van een cirkel-vormige plaat met een diameter van 75 cm.De drukkracht werd uitgeoefend met be-hulp van een hydraulische vijzel, waarbij degrootte van de kracht werd gemeten meteen dynamometer. Deze bestond uit eenstalen cylinder, waarop aan de binnenzijderekstrookjes zijn aangebracht. Hiermee washet mogelijk zeer nauwkeurig de aange-brachte belastingen te bepalen. Op foto 2 isde opstelling van drukplaat, hydraulischevijzel en dynamometer duidelijk te zien.Elke belasting werd in trappen van ca 5 tontot haar maximale waarde aangebracht,waarbij telkens de zakking in een groot aan-tal punten van de plaat met meethorloges(I schaaldeel = 1/100 mm) werd gemetenfoto I. proefbelastingsapparaat in gebruik bij het onderzoek naar hetdraagvermogen van startbanen en platforms op Schipholfoto 2. drukplaat met vijzel, dynamometer, meethorlogesen capacitieve rekmetersfoto 3. opstelling van de capacitieve rekmeters162 Cement 5 (1953) Nr 11-12foto 4. opstelling met houten kistjes overde capacitieve rekmetersDeze meethorloges zijn o.a. op foto 3 en 4te zien, terwijl in graf. 5 het gemeten zak-kingsverloop bij een van de belastingsproe-ve voor de uitgeoefende belastingstrappenis weergegeven.Behalve de zakkingen zijn ook rekken ge-meten. Dit was mogelijk op de platform-platen, die aanvankelijk werden uitgevoerdin gewapend beton, maar bij de jongste uit-breiding in 14 cm dik voorgespannen betonwerden geconstrueerd. Wellicht is het mo-gelijk op deze zeer interessante toepassingvan dit materiaal (de platen werden zondervoegen met afmetingen van 41,75x41,75 mgemaakt) in een volgend artikel terug tekomen).De startbanen waren van een andere con-structie met asphalt als deklaag.De rekken, die in twee onderling loodrechterichtingen werden bepaald ten einde de op-tredende spanningen te kunnen afleiden,zijn op verschillende wijzen gemeten. Aan-vankelijk werd gebruik gemaakt van ,,Hug-genberger"-rekmeters. Omdat deze nogalbezwaren hadden, werd overgestapt op decapacitieve rekmeters1) van Verlaan, diezeer goed bleken te voldoen. Ten slotte isnog een proef genomen met rekstrookjes,die eveneens een zeer vertrouwenwekkendresultaat te zien gaven.Een voorbeeld van het resultaat van derge-lijke rekmetingen geeft graf. 5; deze uit-komst werd verkregen met behulp vancapacitieve rekmeters.Mechanische rekmetersBij het meten van rekken volgens de eerstemethode werd gebruik gemaakt van nor-male Huggenbergers met een meetlengtevan ca 2 cm, die voor dit doel enigszinswerden veranderd tot een meetlengte vanca 10 cm. Dit om met de heterogeniteit vanhet materiaal beton rekening te houden. Derekmeters werden met staafjes, die werdenbevestigd aan ?ngebetonneerde pennetjes,op de plaat vastgeklemd. Ter plaatse van demeskanten van de Huggenbergers werdenkoperen boutjes in het beton aangebracht.Een groot nadeel was, dat het meetbereik opde schaal niet meer voldoende was, zodattijdens de proef, door het verstellen van denaald, enige keren een nieuwe nulinstellingaan de rekmeters moest worden gegeven.Doordat het belastingsschema vele herha-lingen van achtereenvolgende belastingenen ontlastingen bevatte, en er werd ge-1) Deze werden welwillend door het Bruggenbure u van de Rijkswaterstaat ter beschikking ge-asteldgraf. 5. zakkings- en spanningsverloop in een betonplaatHet aangegeven spanningsverloop is bij een belasting van 24,7 ton.meten met 13 Huggenbergers tegelijk, gafdit een geweldige hoeveelheid werk, het-geen de nauwkeurigheid van de meting na-delig be?nvloedde.Een tweede moeilijkheid was, dat de windzeer sterk vat had op de wijzers van de in-strumenten, zodat men meermalen de in-druk kreeg, eerder metingen aan wind-kracht te verrichten dan rekmetingen aaneen plaat. Om hieraan tegemoet te komenwerd over elke rekmeter een glazen kastjegezet. De moeilijkheden met het verstellenvan de Huggenbergers werden daardoorechter aanzienlijk groter.Een voordeel was de betrekkelijk eenvou-dige wijze van aanbrengen van de rekmeters;het is echter de vraag of het verticaal vast-klemmen op de betonplaat geen invloedheeft op de verlenging, die de rekmeteraangeeft.Capacitieve rekmetersBehalve de hier genoemde moeilijkhedenwas er het bezwaar, dat de rekmeters nietaltijd even gemakkelijk waren te bereikenen af te lezen, waardoor iedere serie af-lezingen veel tijd in beslag nam.foto 6. nulindicator behorend bij de capacitieverekmetersFoto 3 geeft een opstelling van een seriecapacitieve rekmeters van Verlaan.2) Om-dat deze nogal gevoelig zijn voor tempera-tuursinvloeden, werden de rekmeters, zoalsfoto 4 laat zien, met houten kistjes afge-schermd. Foto 6 toont de afleesapparatuur,waarop alle rekmeters werden aangesloten.De meetlengte bedroeg 10 resp. 20 cm.De rekmeters werden met behulp van gipsop de betonplaat bevestigd. Dit ging zeervlug, terwijl de be?nvloeding door het uit-Cement 5 (1953) Nr 11-12 163foto 7 afbeelding van een Philips-rekstrookje G.M. 4472tek. 8. principe van de rekstrookmetingmet brug van Wheatstonefoto 9. nulindicator (fabr. Peekei) voorhet meten met rekstrookjesoefenen van een verticale klemkracht werdvermeden. Wel moest het gips met denodige zorg met water worden aangelengden aangebracht, ten einde een goede aan-hechting tussen de pootjes van de rekmeteren de betonplaat te verzorgen.Het voordeel van deze rekmeters was voortsnog, dat de aflezingen op een centraal punt,nl. in de meetkeet, snel en gemakkelijkkonden worden verricht.De kabels van de rekmeter werden zeerzorgvuldig naar het afleesapparaat gevoerden afgeschermd met planken. Tijdens demeting werd er nauwlettend voor gezorgd,dat de kabels niet werden verlegd en dat erniet tegen werd gestoten. Het was namelijkgebleken, dat dit nadelige invloed kon heb-ben op de aflezingen. Bij het inachtnemenvan deze voorzorgen werden uitstekenderesultaten verkregen. Hierbij moet wordenopgemerkt, dat er bij voorkeur werd ge-meten op dagen, waarbij weinig tempera-tuurvariatle optrad, d.w.z. bij bedektehemel zonder directe zonbestraling.RekstrookjesTen slotte werd een proef genomen metrekstrookjes. Aangezien de toepassing hier-van op beton een moeilijk hoofdstuk in demeettechniek vormt, is het misschien ge-wenst hierop wat nader in te gaan.Zoals wellicht bekend is, bestaat een rek-strookje, waarvan op foto 7 een afbeeldingvoorkomt, uit een ragfijn zig-zag gewondenmetaaldraadje, dat bevestigd is op een pa-pieren drager. Deze laatste maakt het mo-gelijk het draadje, waarom het eigenlijkgaat, op het materiaal te plakken, waarvanmen de vormveranderingen wil bestuderen.Wanneer rekstrookje en materiaal namelijk??n geheel zijn geworden, ondergaat hetmetaaldraadje alle verlengingen en verkor-tingen, waaraan ook het materiaal onder-hevig is. Het is nu mogelijk deze lengte-veranderingen nauwkeurig te meten.Een dergelijk dun metaaldraadje bezit eenelectrische weerstand, die gewoonlijk 120of 600 ohm bedraagt. Ondergaat het draadjelengteveranderingen, dan verandert tevensde electrische weerstand. Door deze weer-standswijziging te meten is men in staat, dedaarbij behorende deformaties van hetdraadje en dus van het metaal, waar het isopgeplakt, te bepalen.Het meten van deze uiterst minieme weer-standsveranderingen is een zeer secuurwerkje. Het rekstrookje wordt daartoe ge-plaatst in een brugvan Wheatstone, die be-staat uit 2 vaste weerstanden, het rek-strookje dat op het te meten materiaal isgeplakt en een zgn. passief rekstrookjewaarmee temperatuursinvloeden kunnenworden ge?limineerd. Het principe van deschakeling is in tek. 8 aangegeven. Bij hetbegin van de meting wordt de brug in even-wicht gebracht, zodat de punten ? en D de-zelfde potentiaal hebben en de naald van hetvoltmeter V op nul staat. Door de weer-standsverandering in het actieve rekstrook-je geraakt de brug uit evenwicht. De mate,waarin dit gebeurt, is uiteindelijk afhanke-lijk van de optredende rek in het materiaal,zodat deze hiermede rechtstreeks wordt ge,meten. Het afleesapparaat, waarop de rekwordt aangegeven, is afgebeeld op foto 9.Bij de metingen op Schiphol werd gebruik2) Voor een beschrijving van deze rekmeter zie hetartikel van Verlaan in ,,De Ingenieur" 1949; pp0 89--93. In principe komt de werking hieropneer, dat de optredende verplaatsing wordt over-gebracht naar de plaatjes van een condensator; dedaardoor veroorzaakte capaciteitsveranderingwordt gemeten en is een maat voor de rek.gemaakt van normale rekstrookjes (PhilipsG.M. 4472) met een lengte van het strookjevan 55 mm en van het filament van 24 mm.Op het afleesapparaat, een nul-indicatorvan het fabrikaat Peekei, kon tegelijkertijdde dynamometer voor het bepalen van detotaal uitgeoefende kracht worden aange-sloten (foto 9). De rekstrookjes werden alsvolgt op de betonplaat aangebracht.Allereerst werd zoveel mogelijk een gaafgedeelte van de betonplaat uitgekozen voorde plaats, waar de rekstrookjes moestenworden aangebracht. Vervolgens werd eenstukje van de betonplaat ter afmeting vanongeveer 10x5 cm gjadgeschuurd. Dit ge-schiedde met een slijpmachine, waarop eenamarilsteen was gemonteerd. De keuze vande steen werd bepaald aan de hand van dehardheid van het beton. Het vlak slijpen ge-schiedde uit de hand. Hoewel dit goederesultaten opleverde, is later een stalen ge-leide-constructie in gebruik genomen, metbehulp waarvan een minstens even goedresultaat in nog korter tijdsverloop werdverkregen. Tijdens het polijsten werd watwater op het beton gegoten.Later bleek dat droog polijsten eveneensgoede resultaten gaf en daarom de voorkeurverdiende. Zo nodig werd het gepolijstegedeelte, met het oog op de betere hechtingvan het strookje, met wat middelfijn of fijnschuurpapier nabehandeld.Vervolgens werd het gepolijste en geschuur-de vakje en een gedeelte van de omgevingflink gedroogd met een benzinebrander.Met een matig harde borstel werd daarna debetonplaat ter plaatse schoongemaakt, totgeen losse stofdelen meer aanwezig waren.Het oppervlak van de betonplaat ter plaatsevan het aan te brengen rekstrookje werdvervolgens gereinigd met achtereenvolgenstoluol, aceton en aethylacetaat. Zodra ditwas gebeurd, werden 100 W en 250 Wdroogstralers op dit plekje gericht, die eentemperatuur van ca 40 ?C, gemeten met eenthermometer op de betonplaat, in standhielden. Om zo goed mogelijk te voorkomendat stofdeeltjes op dit schoongemaaktestukje terecht kwamen, werd het betreffen-de gedeelte van de betonplaat met een tent-zeil afgedekt, dat tevens tegen regen be-schermde.Bovendien werd de plaats van het strookjeomringd met een vetrand, om het eventueellangs de betonplaat stromende regenwaterom te leiden. Bij de metingen bleek dit geenoverbodige luxe te zijn.Na het schoonmaken en drogen werd on-middellijk een prepareerlaag aangebracht.Het bleek dat deze dikker moest wordengenomen dan bij metingen op staal gebrui-kelijk is. Als prepareerlaag en tevens als lijmter bevestiging van het rekstrookje werdPhilips-lijm gebruikt. Na het plakken vanhet strookje werd in de regel gedurendeeen etmaal de temperatuur op ca40?C ge-houden, vervolgens twee etmalen op 50 tot60 ?C. Een enkele maal werd een hogeretemperatuur (tot 80 ?C) toegepast. Dit ver-dient in het algemeen evenwel geen aan-beveling. Ten slotte werd het strookje af-gedekt met mikro-kristallijne was, eventu-eel vermengd met aluminium schubben. Hetafdekken geschiedde zo kort mogelijk voorde meting.E?n keer is een proef genomen met rubber-kapjes gevuld met silicagel ter afdekkingvan de strookjes. Het drogen had daarbijplaats door gedurende ca 3 dagen met be-hulp van accu's een stroom van 10 mA doorhet filament te voeren. Deze strookjesfunction neerden evenwel niet of uiterstslecht. Dit was ook te verwachten, omdathet rubberkapje het strookje niet aan de164 Cement 5 (1953) Nr 11-12foto 10. opstelling van meethorloge en rekmeter in het centrum @@@van het belastingsoppervlakzijde van de betonplaat afschermt; hier kanvocht onbelemmerd toetreden.Uit deze beschrijving blijkt wel, dat het aan-brengen van de strookjes wat meer voetenin de aarde had dan bij de capacitieve rek-meters en de Huggenbergers. Daar staattegenover, dat zij de meettechnische nade-len en moeilijkheden van de laatste missenen bovendien voor dynamisch meten zondermeer zijn te gebruiken. Ten opzichte van decapacitieve rekmeters hebben zij het voor-deel, dat er minder gevoeligheid is voortemperatuurverloop en dat men ook nietdie uiterste zorg voor de onberoerde liggingvan de kabels behoeft te hebben. Bovendiennemen zij minder plaats in. Een nadeel is datde rekstrookjes niet individueel kunnenworden geijkt.De resultaten van de metingenHet spreekt vanzelf, dat, met het uitge-breide aantal meetpunten, de proeven eengrote hoeveelheid waarnemingsmateriaalopleverden. Dit maakte het mogelijk tot zoeconomisch mogelijke en toch technischverantwoorde constructies te komen. Voorde platformplaten bestond deze, zoals ver-meld, uit een 14 cm dikke plaat van voor-gespannen beton, 41,75x41,75 m groot.Het is hier niet de plaats op dit aspect van demetingen nader in te gaan? Wel zullen deresultaten van de drie soorten rekmetersmet elkaar worden vergeleken. Daartoe isuit het verkregen waarnemingsmateriaaleen keuze gemaakt, waarvan hier ter illu-stratie enige voorbeelden worden getoond.Hiervoor is gekozen het belangrijkste meet-punt, namelijk in het centrum van de belas-ting. Om in dit punt meten mogelijk temaken, werd in de cirkelvormige stalendrukplaat en de zich daaronder bevindenderubberplaat een betrekkelijk smalle gleufuitgespaard. Ter plaatse van deze gleuf werdop het beton een zakkings- en een rekmetergeplaatst, die ruimte vonden tussen tweecirkel-segmentvormige houten blokken,waarover een tweede drukplaat was gelegd.Foto 10 toont hoe dit bij de rekmeter vanVerlaan was opgelost. De vorm van de hou-ten blokken is in foto 2 en 4 te zien.een veel regelmatiger beeld vertonen. Ditmoet ongetwijfeld worden geweten aan demindere meetnauwkeurigheid van de me-chanische rekmeter. Dit valt vooral op inhet begin van belasting, waar tot ca 10 tonnauwelijks enige rek wordt geregistreerd.Dit wordt zeer waarschijnlijk door wrijvingin de rekmeter veroorzaakt, waardoor dezeals het ware moeilijk op gang komt3).In graf. 12 is het last-zakkings- en spannings-diagram weergegeven bij het meten met decapacitieve rekmeter van Verlaan, terwijl ingraf. 13 hetzelfde is weergegeven voor eenmeting met rekstrookjes. Reeds een enigs-zins oppervlakkige vergelijking laat zien, dathier de rekmetingen een regelmatiger enOp graf. 11 is het last-zakkings- en span-ningsdiagram voor het middelste meetpuntuitgezet, gemeten tijdens een belastings-proef, waarbij een mechanische rekmeterwas toegepast. De optredende rek werd metbehulp van twee hoekspiegeltjes afgelezenop een meethorloge (I schaaldeel =1/1000mm). Het toegepaste belastingsschemablijkt uit de figuur, ledere belasting werdgedurende enige tijd gehandhaafd, zodanigdat de gehele proef in een dag gereedkwam.Vergelijkt men het gemeten zakkings- enrekverloop met elkaar, dan is er een vrijgoede overeenkomst te bespeuren. Hetvalt evenwel op, dat de gemeten zakkingen3) Een zelfde ervaring vond ik vermeld in Het?nyi:Handbook of Experimental Stress Analysis, 1950;p. 97.graf. 12. last-zakkings- enspanningsdiagram in het centrumvan het belastingsoppervlak (capacitieve rekmeter)Cement 5 (1953) Nr 11-12 165vloeiender verloop hebben dan bij de me-chanische rekmeter.Een duidelijkere vergelijkingsmogelijkheidbiedt graf. 14, waar voor alle drie de hiergenoemde metingen het verband tussenspanning en zakking in het centrum vanbelasting is uitgezet. Uit de overige resul-taten van de belastingsproeven blijkt, datdit verband een rechte lijn moet zijn. Voorde meting met de capacitieve meting kloptdit zeer goed, evenals voor de rekstrook-meting; hier ligt alleen het meetpunt bij dehoogste belastingstrap een eindje buiten derechte lijn.Het minst voldoet hier het resultaat met demechanische rekmeter.ConclusieHet spreekt voor zichzelf, dat uit de hiergegeven resultaten geen definitief oordeelover de gebruikte rekmeters kan wordengetrokken. Evenmin kan men concluderen,dat het meten met rekstrookjes op betonin de buitenlucht een eens en voor altijd op-gelost probleem is. Integendeel! Metingenop beton blijven een zeer lastig chapitervormen, ook wanneer men rekstrookjesgebruikt De belastingsproeven, die opSchiphol zijn verricht, tonen evenwel aan,dat met rekstrookjes op beton bruikbareresultaten zijn te bereiken. Zij geven boven-dien de hoop, dat er in de toekomst op ditgebied nog zeer veel te bereiken zal zijn.166 Cement 5 (1953) Nr 11-12