ir.A.P.Allaart en ir.J.A. den UijlStevinlaboratorium, TH-Delft Kunstvezeldraden alsvoorspanelementen voorbetonOnderzoek toont mogelijkheden van aramide- englasvezeldraden aan1Basiselementen voor reologische modellenVoor de modelvorming werd een voorge-spannen prisma opgedeeld gedacht in kortestukjes, waarin onderscheid gemaakt werdtussen (fig. 2):- een betonelement;- een voorspanelement;- een grenslaagelement.In hetgrenslaagelement wordt het beton opafschuiving belast. Het is aan het voorspan-element gekoppeld door middel van een wrij-vingselement, waarin bij het bereiken vaneen zekere grenswaarde, slip optreedt.Het vervormingsgedrag van beton onderdruk is beschreven met het vier-parameter-model uit de Model Code [5] (fig. 3), be-staande uit een Maxwelleenheid voor het on-omkeerbare deel en een Kelvin-Voigteen-heid voor het omkeerbare deel. De waardenvan de vier parameters werden bepaald doorde differentiaalvergelijking voor het model tevergelijken met dekruipfunctie uit de ModelCode. Overeenkomstig de Model Code werdnaast de kruip een term voor de krimp toege-voegd.De stofvergelijking voor aramide werd afge-leid uit meting van de kruip gedurende 42dagen bij een spanning gelijk aan ongeveerde helft van de korte duursterkte (gegevensontleend aan een brochure van de fabrikant):=0,2710gt + 10,97 (t in in %0).Op grond van deze vergelijking verviel in hetvier-parameter-model de Kelvin-Voigteen-held, De viscositeit van de demper werd be-paald door de differentiaalvergelijking op teDoor twee of meer van deze elementenmen te voegen en waarden toe te kennen aande kenmerkende grootheden, kan het mate-riaalgedrag worden nagebootst [7], [3]. Detoe te kennen waarden kunnen desgewenstniet-lineair en tijdsafhankelijk zijn.Reologische modellen zijn uitsluitend be-schrijvend en houden geen verband met defysische verschijnselen die het materiaalge-drag bepalen. Dat toch voor deze aanpak isgekozen, vindt zijn reden in het feit dat zowelhet lange-duurgedrag van kunststoffen alsdat van beton (CEB Model Code [5]) veelalop deze wijze wordt benaderd.- veren voor de elasticiteit;- smoorpotten voor de viscositeit;- wrijvingselementen voor de slip.Aramide is in hoge mate ongevoelig voorcor-rosie en bezit voor kunstvezels ongebruike-lijke mechanische eigenschappen. De korteduursterkte van een vezel bedraagt onge-veer 3000 MPa en de elasticiteitsmodulus130 000 MPa, waarden die in orde vante overeenkomen met die van voorspanstaal,waarvoor globaal de volgende waarden geI-den: fp =2000 MPaen Ep=210 000 MPa. Hetgebruiken van aramidevezels,in de vorm vandraden of strengen, om beton mee voor tespannen, zou dus aantrekkelijk kunnen zijnals de corrosiegevoeligheid van staal een be-perkende rol speelt, bijvoorbeeld in con-structies aan of op zee, in de chemische in-dustrie of in dunwandige dak- en geveIele-menten.In dit onderzoek is gebruik gemaakt van ara-midedraden, bestaande uit 5000 in epoxy in-gebedde vezels (Twaron, ENKA), en glasve-zeldraden, samengesteld uit glasvezels meteen sterkte van ongeveer 1500 MPa, die inpolyester zijn ingebed (Polystal U, Bayer).Het samenkitten van de afzonderlijke vezelsmet respectievelijk epoxy- en polyesterharsbevordert dekrachtsoverdracht tussen devezels en maakt ze minder kwetsbaar. Hetexperimentele deel van het onderzoek be-stond uit de bepaling van de vervormingenvan centrisch voorgespannen elementen alsfunctie van de tijd. Daarnaast. werd een re-kenmodel opgesteld en doorgerekend voorhet lange duurgedrag van dergelijke elemen-ten.Rekenmodellange-duurgedragVoor de analytische beschrijving van het lan-ge-duurgedrag is uitgegaan van reologischemodellen, die werden opgebouwd uit (fig. 1):AI eerder is in dit blad aandacht besteed aanhet gebruik van kunstvezels in beton [1]. [2].In [2] ging het om de toepassing van aramide-vezels als voorspanelement en in het bijzon-der om de aanhechteigenschappen van dra-den, bestaande uit al dan niet met epoxyge?mpregneerde bundels van 1000 en 5000vezels. Dit onderzoek is uitgevoerd doormiddel van kortdurende uittrekproeven opdrad?n, die over korte lengte (10-40 mm)wa-ren ingestort. In het onderhavig? artikelwordt verslag gedaan van het vervolgonder-zoek daarop [3], dat gericht was op het tijds-afhankelijke gedrag van de aanhechting.NC? i + 1slip elementI II II II beten -I2Elementen voor de beschrijving vanvoorgespannen betonsupetement:T.smoorpot: GT.3Reologisch mode/van beton onderdrukspanningveer: o =EENc.tCementXXXVII (1985)nr. 12 918Er werden twee mortels toegepast, ??n meten zondersilicafume. Silicafume is eenfijn filterstof dat voor 90% uit Si02 bestaat.Het reageert sterk met kalk, waardoor sili-caatverbindingen gevormd worden en de mi-croporositeit van de cementsteen wordt ver-laagd.De dwarsdoorsnede van de prisma's en hetaantal draden daarin (fig. 5), zijn op grondvan de volgende overwegingen bepaald:- centrische voorspanning om een bekendespanningsverdeling te krijgen;- beperkte lengte vlin aramidedraad be-schikbaar;beperking van aanvangsspanning in devezels om voortijdige draadbreuk te voorko-men;minimum betonspanning om meetbareverkortingen te bewerkstelligen;- minimumdoorsnedeafmetingen en aantaldraden om de relatieve invloed van inciden-teleafwijkingen te beperken.e I-I0 0 0r-,0 0 0r-,0 0 0-e7 7 4doorsned22De uitvoering verliep als volgt:- op een stalen balk werden twee spanan-kers en twee eindstukken bevestigd. Tussende eindstukken werden de negen draden,geleid door de spanankers, met een geringevoorspanning vastgezet. Vervolgens werdende spanankers volgegoten met epoxyhars(fig. 6);- na uitharden van de hars werden de eind-stukken en de uitstekende draadeinden ver-wijderd, werd de bekisting bevestigd en wer-den de draden voorgespannen;daarna werd de mortel aangebracht. Vijfdagen later werden de zijkanten van de be-kisting verwijderd en werd het proefstukvoorzien van meetpunten (zie fig. 4);- gedurende tien weken na het aflaten vande spankracht werd de lengteverandering58014>