dr.ir.L.J.M.NelissenStevin-Iaboratorium, DelftBeeld van de affiche die debtjeenkorns:over 'Met vezels versterkt beton' aan-kondigde*Het Betondispuut, opgericht op 6 oktober1970, wordt gevormd door studenten vande TH-Delft, afd. Weg- en Waterbouw-kunde, die zich interesseren voor hetconstructiemateriaal beton.Sinds september 1971,.is het Betondispuuttevens dochtervereniging van de Beton-vereniging.Cement XXIV (1972) nr. 5Met vezels versterktconstructief betonVerslag van de op 16 maart jl. te Delft gehouden bijeenkomst over boven-genoemd onderwerpInleidingDoor het Betondispuut* is in samenwerking met de Betonvereniging op 16 maart jl.een bij-eenkomst georganiseerd over met vezels versterkt beton. Dit nieuwe materiaal blijkt reeds inenige landen een plaats' in de betonbouw te hebben veroverd. Er is op dit gebied een ontwik-keling gaande waarvan niet alleen betonconstructeurs, maar ook betonwarenfabrikanten enbeton mortelbedrijven kennis moeten hebben genomen ten einde ook in Nederland deze ont-wikkeling opgang te kunnen brengen. Om deze reden werd door middel van een bijeenkomstgetracht in brede kring belangstelling te wekken voor dit onderwerp. Aanwezig waren ca. 600belangstellenden uit binnen- en buitenland en uit allerlei disciplines van het bouwen. Naasteen inleiding door J.J.Zonsveld (Shell International Chemical Company Ltd.) over het genoem-de onderwerp werd een film vertoond ('Introduction to the development of glass-fibre rein-forcement' uit de B.B.C. produktie 'Tomorrows' world'), ook werd een paneldiscussie gehou-den en had een kleine tentoonstelling plaats die gewijd was aan realisaties en onderzoek vanmet vezels versterkt beton.In het hiernavolgende zal verslag worden gedaan van deze bijeenkomst. Toegevoegd is eenlitteratuurlijst waarmee belangst??lenden een snelle ingang in de litteratuur wordt verschaft.Overzicht huidige stand van zakenMede met het oog op de ontwikkeling van nieuwe materialen is ongeveer een jaar geledendoor de CUR een preadviescommissie ingesteld die moet adviseren omtrent het instellen vaneen CUR-commissie 'Basiseigenschappen van beton'. Deze commissie heeft zich onder meertot taak gesteld de nadelige eigenschappen van beton te inventariseren en de mogelijkhedenaan te geven om deze nadelen zoveel mogelijk op te heffen. Uit dit onderzoek bleek dat bijacht van de twaalf ge?nventariseerde eigenschappen de treksterkte van beton, expliciet danwel impliciet, in het geding was (krimp, kruip, uitzettingsco?ffici?nt, treksterkte, brosheid,duurzaamheid, druksterkte, aanhechting). Het leek de commissie Zinvol om bij de ontwikke-ling van nieuwe materialen allereerst de treksterkte, als basiseigenschap van beton, te ver-beteren.BasiseigenschappenOok door de inleider op deze bijeenkomst werd als aanleiding voor het gebruik van en onder-zoek naar met vezels versterkt constructief beton vooral de hiervoor genoemde relatief lagetreksterkte gegeven. Bij een goed gedimensioneerde gewapend-betonbalk bij voorbeeldneemt het staal de trekkracht op en verhindert een verdergaande scheurvorming bij toe-nemende belasting. De wapening begint hierbij echter pas te werken wanneer het beton isgescheurd. In feite is dit ook de situatie in met vezels gewapend beton, maar de schaalver-kleining en de fijnere verdeling van de wapening ten opzichte van de conventionele wapeningen ten gevolge hiervan de fijnere scheurenverdeling brengen met zich mee dat dit beton veellanger zijn samenhang bewaart.Uit theoretische en experimentele onderzoekingen (Romualdi en Batson, Shah, Stevin-Iabo-ratorium) bleek dat de treksterkte, maar vooral ook de taaiheid en slagvastheid van het ver-sterkte beton aanmerkelijk zijn verhoogd; de verbeteringen zijn in het algemeen des te spre-kender naarmate de afstand tussen de wapeningsstaven of vezels kleiner is.Naast de reeds op grote schaal toegepaste asbestvezels, worden op het ogenblik toegepast:a. staalvezels. wel of niet geprofileerd;b. alkalibestendige glasvezels;c. gefibrileerde polypropeen vezels.De belangrijkste eigenschappen die deze vezels dienen te bezitten zijn:1. goede hechting aan het moedermateriaal;2. mogelijkheid van homogene dispersie;3. hoge elasticiteitsmodulus;4. bestendigheid tegen corrosieve en chemische aantasting.200Distributie van de vezels in het beton1)Bij een hoge snelheid van deformeren is deelasticiteitsmodulus hogerCement XXIV (1972) nr. 5ad 1. Tussen cementmortel en staal resp. glas, vindt een goede hechting plaats. Polypropeen iswaterafstotend zodat geen fysisch-chemische aanhechting kan optreden. De hechting bij dezelaatste vezel komt langs mechanische weg tot stand doordat de cementmortel in de openstructuur van de gefibrileerde vezels komt.ad 2. Een verhoging van de concentratte van vezels geeft over het algemeen een verbetering vandiverse eigenschappen te zien. De verwerkbaarheid neemt echter af en ten gevolge hiervanontstaat een maximale verbetering van de eigenschappen bij een bepaalde concentratie vanvezels. Volgens Rornualdi en ook latere onderzoekers is de sterkte een functie van de con-centratie vezels en van de lengte/diameter (aspect-)verhouding van de vezels. (Opgemerktdient hierbij te worden dat de klassieke peproevingsmethoden ten aanzien van de verwerk-baarheid geen uitsluitsel geven omtrent de dispersie van de vezels). Bij het ontwerpen vaneen mengsel zal altijd een compromis gevonden dienen te worden tussen enerzijds de kostenen de verwerkbaarheid/homogene dispersie en anderzijds de beoogde eigenschappenverbe-tering.ad 3. Vooral als de elasticiteitsmodulus van de vezels groter is dan die van beton (staal en glas),is een sterkteverbetering te verwachten. Polypropeen heeft een lagere elasticiteitsmodulusdan beton 1). Deze synthetische vezels worden onder meer om deze reden toegevoegd teneinde de schokweerstand te verhogen en nog verband te bewaren tussen reeds gescheurdeelementen.ad 4. De staalvezels die aan het oppervlak zijn gesitueerd zullen gaan roesten, de dieper gelegenvezels worden echter niet aangetast. Om deze reden zal slechts een zeer geringe sterktever-mindering plaatshebben en het oppervlak zal niet in storende mate roesten. De alkallbesten-dige glasvezels en de polypropeen vezels zijn chemisch inert in vergelijking met beton.Kostenvergel?kingenDe besparingen die met vezel beton bereikt kunnen worden zijn sterk afhankelijk van het tevervaardigen eindprodukt en een kostenvergelijking is ook alleen maar mogelijk op basis vandit eindprodukt. Wanneer bijv. in niet-dragende wanden, gevelplaten e.d., de normale wape-ning kan worden vervangen door vezels, dan zal onder meer:het stellen van de wapening achterwege kunnen blijven;de snelheid van bouwen groter zijn;eerder ontkist kunnen worden doordat de vezels voor samenhang zorgen.ToepassingenDe heer Zonsveld gaf nog aan dat het vergelijken van verschillende proefnemingen veelmoeilijkheden met zich mee brengt. Er zijn slechts weinig proefnemingen verricht op dezenieuwe materialen en deze zijn over het algemeen uitgevoerd volgens reeds bestaandebeproevingsmethodieken, die ontwikkeld zijn voor de normale hetonsoorten. Het leek de heerZonsveld vooralsnog beter om complete eindprodukten te vervaardigen en die aan 'gebruiks'-proeven te onderwerpen.Gezien de kennis en ervaring die tot op heden is opgedaan met vezelbeton, zal de toepassingover het algemeen gezocht moeten worden in niet-dragende constructiedelen, dus daar waarde belastingen slechts gering zijn.Enige voorbeelden van reeds uitgevoerde toepassingen zijn:Alkalibestendige glasvezel:Bekledingspanelen zijn zeer dun te maken doordat de staalwapening kan worden weggelaten(sandwichplaten met polystyreen in het midden en aan beide zijden 1,5 mm vezelbeton, afzon-derlijke platen dik 9 mm die zeer buigzaam zijn en een hoge schokvastheid bezitten, baseher-mingsplaten voor kolommen tegen bijv. brandbelasting e.d.)Staalvezel:In wegdekken ten einde een verspreide scheurvorming te bewerkstelligen waardoor de in-vloed van dooizouten e.d. gering zal zijn (parkeergarage op London Airport, platforms voorvliegvelden)Polypropeen vezel:? Gevelplaten: zijn dunner te maken (bijv. dikte met wapening 63 rnrn, door toepassen vanvezelbeton 33 mm);? Oeverbekleding: bescherming van een walmuur aan de Theems door het spuiten van vezel-beton over het constructieve beton;? Drijfkisten voor jachthavens: vervaardigd van een blok ge?xpandeerd polystyreen met alsbekleding een met vezels versterkte mortel met een dikte van 19 mmo De schokbestendig-heid en levensduur is hierdoor aanzienlijk vergroot;? Heipalen, puttenfundering: vergroten van de schokweerstand.In de nabije toekomst wordt in beton voor meer constructieve doeleinden een combinatie vannormale wapening en vezeltoevoeging verwacht.Panel-discussieIn het panel hadden zitting:prof.irAS.G.Bruggeling (voorzitter) (hoogleraar betonconstructies TH-Delft); J.J.Zonsveld(Shell International Chemical Company Ltd); drAG.Talientlre (Fibre glass Ltd); M.Kent(Johnson and Nephew (steel) Ltd); prof.drs.E.M.Theisslng (hoogleraar Materiaalkunde TH-Delft); dr.ir.Y.M. de Haan (lector Materiaalkunde TH-Delft); irJ.GWiebenga (hoofd van degroep 'Bouwmaterialen' IBBC-TNO.In deze discussie kwam onder meer het volgende naar voren.201Panel-ledenTentoonstelling van proefstukken, afkomstiguit het Stevin-IaboratoriumCement XXIV (1972) nr. 5Mechanische eigenschappenDeze eigenschappen worden voornarnelljk bepaald door (tevens is onderzoek en discussiegewenst in):a. vezelpercentage dat wordt toegevoegd (duidelljk dient te worden aangegeven of dit volume-dan wel gewichtsprocenten zijn]b. aspectverhouding (lid = lengteldiameter van de vezel)c. grootte van het grensvlak tussen de matrix en de vezeld. de verhouding van de elasticiteitsmodulussen van de vezel en het beton:Ebel 3 X 105kgf/cm2e; 21 X 105kgf/cm2Eglassfibre 5 X 105kgf/cm2Epolypr 0,5 X 105kgf/cm2e. verhouding van de breukrekken vezel-betonf. verhouding van de sterkten (hlerbl] dient vooral ook gedacht te worden aan de schuifsterkte,waarbij geprofileerde staalvezels en staalkoorden een hogere aanhechting kunnen geven)Ten aanzien van a, b en c dient nog te worden opgemerkt dat er bl] een toeneming van dezegrootheden een zeker optimum ontstaat doordat de verwerkbaarheid minder wordt.De brandwerendheid van met glasvezel gewapend beton is hoog. Tot een temperatuur vanca. 450?C behoudt het beton zijn normale eigenschappen. Dit beton houdt het gedurende4 uren uit onder een eenzljdlqe vuurbelasting van 1000 ?C. Bij toepassing van staal- en poly-propeenvezels (branden weg) zijn er geen nadelen ten aanzien van de brandbelasting.VerwerkbaarheidDeze grootheid is onder meer afhankelijk van de hoeveelheid en de eigenschappen van devezels (zie hiervoor).Glasvezelbeton: Verschillende verwerkingsmethoden zijn mogelijk.a. Spuiten, ??n lans voor de cementmortel en ??n voor de glasvezel. Iedere vorm is met dezemethode te maken.b. Mengen in een normale mixer waarbij eventueel een 'surface activator' gebruikt kan worden(de vezels beschadigen nauwelljks).c. Extruderen.Dunne vlakke platen zijn na verharding in verschillende vormen te buigen.Polypropeenbeton: Bij te lang mengen bestaat de mogelUkheid dat de vezels uit elkaar ge-scheurd worden. Samenballen van de vezels is niet mogelijk doordat ze waterafstotend zijn.Opdrllven van de vezels gebeurt ook niet door de open structuur.Staalvezelbeton: Mengen volgens de gebruikelijke methoden is zonder meer mogelijk. Afhan-kelijk van de dosering en ljd-verhouding is een samenballing van de vezels (niet-homogeneverdeling) moqelljk. Voor de verwerking van beton met een hoog percentage vezels wordtgeadviseerd een riek in plaats van een schop te gebruiken.SlotopmerkingDe huidige kennis van dit nieuwe composiet-materiaal is nog zeer gering. Meer fundamenteelgericht onderzoek ls nodig ten einde inzicht te verkrijgen in het sterkte-gedrag en hoe be-paalde effecten zijn te verbeteren. Een snelle ontwikkeling in deze richting is alleen mogelijkdoor een goede samenwerking tussen de verschillende specialisten. De toekomst van dezenieuwe materialen wordt bepaald door deze ontwikkeling en vooral ook door producenten engebruikers die nog moeten ontdekken welke mogelijkheden deze nieuwe materialen bieden.Litteratuur1. Romualdi en Batson, 'United States Patent Office', pat.num. 3, 429.094, 19602. Romualdi en Batson, 'Mechanics of Crack Arrest in Concrete', Proceedings of the ASCE,Vol. 89, nr. EM 3, juni 1963, blz. 147-1683. S.Goldfein, 'Plastic fibrous reinforcement for portland cement', ArchItecture and Building,jan. 19652024. R.C. de Vekey, 'Glass fibre reinforcement of cement', BRS note IN. 37/67, maart 19675. 'Glass fibre reinforcement of cementsand plaster', BRS open days 19686. A.J.Majumdar, lF.Ryder, 'Glass fibre reinforcement of cement products', G/ass Technology,1968, vol. 9 (3), juni; blz. 78-847. 'Textile Industries', augustus 19688. J.P.Romualdi, 'Thestatic cracking stress and fatigue strength of concrete reinforcement withshort pieces of thin steel wlre': Proc. Int. Conference on structural concrete; Londen 1965,Cement & Concrete Ass., 190-201, 19689. S.P.Shah, 'Micromechanics of concrete and (steel) ftbre reinforced concrete', Int. Conf. onCivll Engineering? Materiais, Southampton 196910. J.J.Zonsveld, 'Marriage of concrete and plastics', Plastica (23), 1970 nr. 1011. S.P.Shah, BV.Rangan, 'Fibre reinforced Concrete Properties', Joumal of the AC/, Proc. V 68,nr. 2, februari 1971, blz. 126-13512. J.Dixon, B.Mayfield, 'Concrete reinforced with fibrous wire', Concrete, maart 1971, blz. 7313. C.E.Kesler, WAMaples, 'Concrete year 2000', Joumal of the ACI, aug. 1971, blz. 581-58914. L. du Puy, W.Bassie, 'Vrijages en permanente verbintenissen tussen beton en kunststoffen,Industrieel Bouwen, aug. 1971, nr. 11, blz. 856-86715. E.G.Nawye.a., 'Behaviour of fibre glass reinforced concrete bearns', Joumal of the structuralDivision, sept. 1971, blz. 220316. Ll.Zonsveld, 'Concrete-fibre composites', acontribution te meeting of Advisory CommitteeDutch Concrete Society; okt. 1971 .17. W.F.Chen, lL.Carson, 'Stress-straln properties of random wire reinforced concrete', Joumalof the AC/, dec. 1971, blz. 93318. S.R.Parimi, JKSridhar Hao, 'Effectiveness of random fibres in fibre-reinforced concrete',lnt.Conf. on Mechanica! Behaviour of Materiais, Kyoto (Japan) 197119. N.Swaney, 'Mechanics of fibre-reinforced concrete', Int. Conf. on Mechanical Behaviour ofMateriais, Kyoto (Japan) 197120. S.Goldfein, 'ICI-report nr. B/612/71'21. lEdgington, D.J.Hannant, 'Steel flbre reinforced concrete; the effect on fibre orientation byvibration'22. M.J.Snyder, D.R.Lankard, 'Factors affecting cracking strength of metal flbre concrete', papersubmitted to ACI and as a private communication to ACI-Committee 544Nieuwe organisatie:CommissieVoorschriftenBetonNadat in 1912 de eerste Gewapend-Beton-voorschriften waren verschenen, benoemdedg Afdeling voor Bouw- en Waterbouwkundevan het Koninklijk Instituut van Ingenieurs op28 november 1914 de Gewapend-Betoncom-missie, die verantwoordelijk was voor de re-gelmatige uitgifte van deze voorschriften. Ditresulteerde in de GBV's 1918, 1930, 1940 en1950.De in 1927 opgerichte Betonvereniging le-verde tot en met deze uitgaven nauwelijksenige bijdrage. Toen na de tweede wereld-oorlog de betontechniek zich echter versneldontwikkelde, zowel in rekentechnieken, ma-terialenals toepassingsgebied, veranderdedeze situatie duidelijk. In het bijzonder doorhet werk verricht in de vele commissies vanCement XXIV (1972) nr. 5de in 1952 opgerichte speurwerkorganisatievan de Betonvereniging, de Commissie Uit-voering Research (CUR) en de verschillendestudieverenigingen (Stuvo, Stupr?), werd debasis gelegd voor nieuwe kennis, die, doorde Gewapend-Betoncommissie en haar werk-groepen, resulteerde in de GBV 1962. Daar-naast verschenen onder supervisie van degenoemde studieverenigingen en onderaus-pici?n van de Betonvereniging, onder meerde Richtlijnen Voorgespannen beton, Prefab-en Lichtbeton (RVB 1967, RPB 1967, RLB1969).Inmiddels had het Comit? Europ?en du B?ton(CEB), waarvan Nederland vanaf het begin(1953) lid is, in 1964 richtlijnen uitgegeven.Deze beoogden een internationale basis teleggen voor aanbevelingen op het gebiedvan beton in de ruimste zin. Deze richtlijnenzijn in 1970 herzien, mede onder auspici?nvan de F?d?rationlnternationale de la Pr?-contrainte (FIP), en uitgegeven als CEB-FIP-richtlijnen.Bij het opstellen van de nieuwe voorschrif-ten is in belangrijke mate met deze richtlijnenrekening gehouden.Op initiatief van de Gewapend-Betoncom-missie werd in verband hiermee een samen-werking voorgestaan van alle met voorschrif-ten en richtlijnen werkzame groeperingen,die resulteerde in de Commissie Co?rdinatieVoorschriften, waarover eind 1968 in eenpersbericht mededeling werd gedaan.Door de nieuwe basis van voorschriften als-mede de snelle technische ontwikkeling,203bleek het niet mogelijk de in 1970 overwo-gen publikatie te verwezenlijken. Mede door-dat alle commissieleden hun werkzaamhedenvanaf het begin steeds zonder enige honore-ring hadden verricht, was het moei/Uk eenversnelling van de werkzaamheden te be-werkstelligen.Het in 1969 door de Afdeling voor Bouw- enWaterbouwkunde en de Betonvereniging ge-zamenlijk beheerde fonds, gevormd uit doorverkoop van GBV's verkregen royalties vanhet Nederlands Normalisatie Instituut, wasnog slechts toereikend voor het financierenvan de werkzaamheden van het technischsecretariaat.Om de tijdige uitgave van de nieuwe voor-schriften zoveel mogelijk veilig te stellen ente garanderen, bleek het noodzakelijk de or-ganisatie rond het tot stand komen van devoorschriften te herzien en zowel technischals financieel tot een veel sterkere bundelingover te gaan. Met medewerking van alle be-langhebbenden is deze ontwikkeling nu zover, dat na goedkeuring van het Reglementdoor de besturen van de Afdeling voorBouw- en Waterbouwkunde en de Betonver-eniging met ingang van 1 januari 1972 deCOMMISSIE VOORSCHRIFTEN BETONde verantwoordelijkheid heeft verkregenvoor de uitgifte van deze voorschriften.In de CUR blijft in nauw overleg met deCommissie VB het onderzoekwerk gecon-centreerd, terwijl de Betonvereniging in hetbijzonder de opleiding en voorlichting behar-tigt.