O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eMater ialencement 2002 676In de bouw dienen zich voortdu-rend nieuwe gezichtspunten ennieuwe constructiewijzen aan.Hoewel dit niet voor elke periodein de laatste bijna honderd jaareven sterk geldt, zijn er op ditmoment veel ontwikkelingengaande rond het construeren inbeton (`nieuwe betontoepassin-gen').Voor innovaties is het belangrijkdat de regelgeving daarvoorruimte biedt. In de huidige orga-nisatie van het bouwen is het mis-schien nog belangrijker dat vooreen nieuwe ontwikkeling zo snelmogelijk regelgeving beschikbaaris. Pas dan zal de vernieuwingstevige voet aan de grond kunnenkrijgen in de praktijk en vervol-gens kan ervaring worden opge-daan. Als regelgeving mede geba-seerd moet zijn op ervaring, is hetbegrijpelijk dat er sprake is vaneen spanningsveld.T e r u g b l i kIn de tweede helft van de acht-tiende eeuw werden, met name inFrankrijk, diverse onderzoekenuitgevoerd om mortels te verbete-ren. Scharroo beschouwt dit inzijn beschrijving van de geschie-denis van de betontechniek in1946, als het begin van de weten-schappelijke betontechniek, om-dat, zo stelt hij, er voor het eerstsprakeisvaneenharmonieuzesa-menwerking en wisselwerkingtussen theorie en praktijk. Echtgrote doorbraken in de beton-techniek zijn er in de negentien-deeeuwmetdeontdekkingenvanhet portlandcement en het gewa-pend beton.De introductie van het gewapendbeton in Nederland kwam relatieflaat op gang. De acceptatie in hetbegin van de twintigste eeuwverliep betrekkelijk eenvoudig.Het grote aantal belastingsproe-ven en laboratoriumonderzoekendat rond 1900 werd uitgevoerd,zou daarbij een belangrijke rolhebben gespeeld. Verder had deRijkswaterstaat bij de introductievan nieuwe bouwtechnieken inNederland een sleutelpositie enspeelde bij de acceptatie ook hettechnischestablishment,datwerdgevormd door het Koninklijk In-stituut van Ingenieurs, het KIvI,een belangrijke rol.Freyssinet, die door toepassingvan hoogwaardige staalsoorten instaat was om met hoge staalspan-ningen het beton op druk voor tebelasten, wordt gezien als de uit-vinder van het voorgespannenbeton. Na eerdere verkennendetoepassingen kwam deze tech-niek na de oprichting van de stu-dievereniging STUVO in 1949en de in 1951 vastgestelde zo-genaamde STUVO-Richtlijnen,meer op de voorgrond. De veleIntreerede van prof.dr.ir.D.A.Hordijk, hoogleraar aan deTechnische Universiteit EindhovenNieuwe betontoepassingen,van proef naar praktijk ofomgekeerd?Op 14 juni 2002 hield prof.dr.ir. D.A. Hordijk, sinds augustus 2001 deeltijd-hoogleraar aan de TU Eindhoven, Faculteit Bouwkunde, zijn intreerede. Zoalsgebruikelijk is deze rede in extenso gepubliceerd in een door de TU/e uitgege-ven boekje. De samenvatting van zijn rede gaat kort in op de ontwikkelingendie zich rond het construeren in beton voordoen en die, aldus de jonge hoog-leraar, het werken in de branche en als hoogleraar buitengewoon interessantmaken. Daarnaast aandacht voor het ontwikkelen van regelgeving die geba-seerd moet zijn op ervaring. Bij nieuwe technieken cre?ert dit een spannings-veld.1 | Proefbelasting in depraktijk: locomotievenbelasten het netvoltooide HofpleinlijtjeO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eMater ialencement 2002 6 77vragen over zaken als breukvei-ligheid, eisen aan toe te passenmaterialen enz., werden in natio-naaleninternationaalverbandge-zamenlijk aangepakt. De in 1953opgerichte `Federation Interna-tionale de la Pr?contrainte' washet internationale platform waarde betontechnici elkaar ontmoet-ten en de vraagstukken bespra-ken.Het bespreken van nieuwe ont-wikkelingen werd betrokken op:? de belangrijke interactietussen theorie en praktijk;? ervaring en intu?tie, die eenbelangrijke bijdrage leveren bijhet beoordelen van innovaties;? richtlijnen, nodig voor dedoorbraak van een ontwik-keling;? gebruikmaken van kennis enervaring die in andere landenof vanuit andere disciplines albeschikbaar is.B e t o n i n n o v a t i e sNog niet zo lang geleden dachtensommige betononderzoekers datde toekomst weinig uitdagingenmeer te bieden had. Tijdens het,door het Betondispuut van de TUDelft georganiseerde symposium`Innoverend bouwen in beton' in1997, wees professor Walravendaar op. Het pessimisme in hetbeginvandejaren'90wasvolgenshem gebaseerd op de gedachtedat gedragsmechanismen, zoalsscheurvorming en afschuiving,intussen voldoende waren onder-zocht en dat inmiddels bekendwas hoe constructies kunnenwordengerepareerd.Verderwaar-de toen het `Nederland is af' syn-droom rond. In 1997 was eengeheel andere ontwikkeling gaan-de. Die was volgens professorWalraven het gevolg van nieuweeisen aan het gedrag en de kwali-teit van materialen. Verder was deslogan `Nederland is af' met detoen op stapel staande grote in-frastructurele werken, waarondergeboorde tunnels, geheel achter-haald. De vele bouwactiviteitendie we nu dagelijks om ons heenzien en de nieuwe ontwikkelin-gen op met name materiaaltech-nisch gebied, bevestigen dat degeschetste ontwikkeling zich inversterkte vorm doorzet. Enkeleactuele betoninnovaties zijn voorde lezers van Cement bekendterrein, vandaar enkele korte op-merkingen daarover.Zeer-hogesterktebetonIn de loop der tijd zijn de voorbeton maximaal te bereiken druk-sterkten steeds verder toegeno-men. Voor de term `hogesterkte-beton' is dan ook sprake van enigeinflatie. Werd aanvankelijk B65aangeduid als beton met een hogesterkte, de maximumwaarde inCUR-Aanbeveling 37 voor hoge-sterktebeton, uitgebracht in 1994,is B105. Sinds enkele jaren wetenwe dat het daar niet bij hoeftte blijven. Betonsamenstellingenmet een sterkte van 200 N/mm2tot zelfs 800 N/mm2zijn inmid-dels mogelijk. De voor de praktijkinteressante eigenschappen zijnnaast de hoge sterkte, de zeergrote dichtheid, de hoge slijtvast-heid en de gunstige verwerkings-eigenschappen.Hiermeekunnenduurzame, lichte en slanke con-structies worden gemaakt. Na-tuurlijkzijndekostenperkubiekemeter beton aanzienlijk hoger,maar een dergelijke vergelijkingheeft geen enkele waarde, omdatmet zeer-hogesterktebeton anderswordt geconstrueerd.De samenwerking met voorspan-elementen zal interessante oplos-singen kunnen bieden, waarbij inhet geval van externe toepassing,voorspanelementen op basis vankunststofvezels waarschijnlijk devoorkeur zullen hebben.Zelfverdichtend betonDe waarschijnlijk meest revolu-tionaire ontwikkeling van delaatste tijd betreft de introductievan het zelfverdichtende beton.De techniek waarbij het betonzodanig wordt samengesteld, datverdichten met een trilnaald nietmeer nodig is, is ontwikkeld inJapan. De professoren Walravenen Bennenk hebben deze tech-niek met succes naar Nederlandgehaald. Het zelfverdichtende be-ton kent vele voordelen, waarvande sterk verbeterde arbeidsom-standigheden door minder ge-luidsoverlast en geringe lichame-lijke belasting, het meest in hetoog springend zijn.KunststofwapeningOmdat beton het vanwege degeringe treksterkte niet alleenafkan, is het indertijd een `huwe-lijk' aangegaan met staal. Wekunnen spreken van een goed hu-welijk dat inmiddels al anderhal-ve eeuw stand houdt. Ongetwij-feld zal deze relatie nog zeer langvoortduren, wat overigens nietwegneemt dat beton meer enmeer ook `omgaat' met anderematerialen zoals de vezelversterk-te kunststoffen die langzaam,maar gestaag hun intrede doen inde bouwtechniek.In de jaren '80 is in Nederland uit-gebreid onderzoek verricht naarde toepassingsmogelijkheden vanvoorspanelementen op basis vanaramide-vezels (Arapree). Uitein-delijk is deze ontwikkeling van-wege tegenslag met een bepaaldeeigenschap, de thermische uitzet-tingsco?ffici?nt in dwarsrichting,2 | Het vroegereScheikundegebouwwordt de nieuwe behui-zing voor de faculteitBouwkunde van deTU EindhovenO n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eMater ialencement 2002 678in Nederland niet doorgezet. Naeen preadvies van een CUR-com-missie is deze technologie, maardan met de aandacht voorname-lijk gericht op elementen op basisvan koolstofvezels, medio jaren'90 in Nederland weer opgepakt.Rijkswaterstaat bood de moge-lijkheid om in het kader van eendemonstratieproject vier kabelsin de Dintelhavenbrug toe tepassen. Hordijk verwacht datdeze relatief dure techniek slechtsin speciale toepassingen, zoals bijuitwendigevoorspanning,hettra-ditionele voorspanstaal zal kun-nen verdringen. Geheel andersligt dit bij de toepassing van uit-wendig gelijmde koolstofvezel-wapening voor versterking vanbetonconstructies.Het versterken van een beton-constructie kan nodig zijn van-wege bijvoorbeeld een gewijzigdgebruik. Door de steeds snellerveranderende gebruikseisen ende toegenomen aandacht voorcomfort, zullen gebouwen snellerniet meer aan gewijzigde functio-naliteitseisen voldoen. Vaak staatmen voor de keuze: sloop of her-gebruik voor een andere bestem-ming. In het kader van duurzaambouwen is hergebruik, dat op ver-schillende niveaus kan plaatsheb-ben, belangrijk. Vanuit milieu-technisch oogpunt is hergebruikvan het gehele gebouw, zoals datrecent is gedaan met de toekom-stige Bouwkunde-behuizing vande TU/e, de beste optie. De be-tonnen draagstructuur, bestaan-de uit kolommen, balken envloeren, ziet de architect veelal alseen beperkende factor. De tech-niek van het versterken doormiddel van uitwendig opgelijmdekoolstofvezelwapening zal hemweliswaar nog geen volledige vrij-heid geven, maar maakt zijnspeelruimte wel groter. Hetmaken van een vide of trapgatenen het in beperkte mate wijzigenvan de draagstructuur behoort nutot de mogelijkheden.Met betrekking tot de toepassingvan vezelversterkte kunststoffenzijn onderzoeken naar nieuweconstructievormen aan de gang.Dit betreft bijvoorbeeld liggerswaarbij beton in de drukzone enkoolstofelementen in de trekzoneworden toegepast en waarbij desamenwerking wordt bewerkstel-ligd door een lichtgewicht openprofiel van bijvoorbeeld een glas-vezelcomposiet.De ontwikkeling in de richtingvan lichter construeren en opti-maal benutten van de positieve ei-genschappen van een materiaal,gaat steeds verder. Net als in hetverleden speelt ook nu bij inno-vaties de Rijkswaterstaat een be-langrijke rol door het ondersteu-nen van onderzoek en aanbiedenvan mogelijkheden voor proef-projecten. Een aantal innovatieslijkt vooral voordelen te bieden ophet gebied van duurzaamheid,waardoor infrastructurele toepas-singen meer voor de hand lijkente liggen dan bouwkundige toe-passingen. Het is een uitdagingom met de nieuwe materialen demogelijkheden voor andere con-structievormen en bouwwijzenbij bouwkundige constructies inde woning- en utiliteitsbouw na tegaan.B e o o r d e l i n g s m e t h o d e nDe geschetste nieuwe betontoe-passingen stellen ons voor de taakdeze op adequate en verantwoor-de wijze op hun geschiktheid tebeoordelen en daarvoor richtlij-nen op te stellen. Maar ook veleminder ingrijpende wijzigingenin de betontechniek vragen voort-durend om een beoordeling, bij-voorbeeld nieuwe grondstoffenvoor beton of de introductie vannieuwe constructietypen. De er-varing leert dat het altijd wel mo-gelijk is om een bepaalde eigen-schap te noemen waarvoor geenharde experimentele resultatenbeschikbaar zijn. Zolang dit voorde beoogde toepassingen niet re-levant is of dat op basis van erva-ringverwachtmagwordendathetgeenproblemengeeft,staatdatdetoepassing, zonder nader onder-zoek op dit punt, niet in de weg.Kennis en ervaring spelen hedenten dage nog steeds een belang-rijke rol.Voor de beoordeling van nieuwebetontoepassingen in de beginpe-riode zijn naast kennis, vooral er-varing en intu?tie heel belangrijk.Het op adequate wijze gebruikenvan ervaring wordt steeds moei-lijker en het gebruikmaken vanintu?tie is bijna niet meer te ver-kopen. Enerzijds is het goed omeerst te onderzoeken welke con-sequenties een nieuwe betontoe-passing kan hebben, anderzijds iser het gevaar dat we soms te verdoorschieten. Waar het om gaat isdat we bij nieuwe betontoepas-singen niet klakkeloos alle gebrui-kelijke eigenschappen opnieuwgaan bepalen, maar op basis vankennis, inzicht en intu?tie beden-ken waar zaken wezenlijk anderszouden kunnen zijn dan het ge-bruikelijke. Die zaken moetenvervolgens grondig worden on-derzocht.Een andere vorm van beoordelenbetrefthetbeoordelenvandekwa-liteit van de uitvoering. Voordiverse nieuwe technieken geldtdat de uitvoeringsgevoeligheid re-latief groot is, hetgeen kwaliteits-zorg op de bouw bijzonder be-langrijk maakt. Dit geldt voorbijvoorbeeld de uitwendig gelijm-de wapening, maar ook voor staal-betonverbindingen met korteankers. Het vertrouwen in anker-verbindingen, waarbij wordt ge-construeerdoptrekvanhetbeton,is de laatste jaren enorm toege-nomen door enerzijds de uitge-breide keuring van de ankers enanderzijds de beschikbaarheidvan rekenregels. Als echter de uit-voering niet op de juiste wijze ge-schiedt, kan dit nog steeds tot eenonveilige verbinding leiden.O n d e r z o e kOnderzoek is ??n van de tweepijlers waarop de universiteit rusten vormt de basis voor nieuwetechnologische ontwikkelingen.Onderzoek is een ruim begrip,O n d e r z o e k & t e c h n o l o g i eMater ialencement 2002 6 79waarbinnen we diverse soortenkunnen onderscheiden.Binnen de Capaciteitsgroep Con-structief Ontwerpen kunnen wevoor numeriek onderzoek ge-bruikmaken van het eindige-ele-mentenprogramma DIANA, datisontwikkeldbijTNOBouwenbijuitstek geschikt is om het gedragvan beton met fysisch niet-lineairgedrag, zoals scheurvorming, tebestuderen. `Het is zeker mijn in-tentie', aldus Hordijk, `om dithulpmiddel bij toekomstige on-derzoeken met studenten en pro-movendi optimaal in te zetten.Voor het experimentele onder-zoek beschikken we met hetPieter van Musschenbroek labo-ratorium over geavanceerde labo-ratoriumfaciliteiten, waarmee weons internationaal zeker kunnenmeten met andere universiteitenen onderzoeksinstituten.'Over de relatie tussen theorie enpraktijk zei Hordijk dat bij de be-oordeling van de wetenschappelij-ke output daar onvoldoende reke-ning mee wordt gehouden. Erwordt naar zijn mening teveelnadruk gelegd op het publicerenin toonaangevende internationalewetenschappelijketijdschriftenener is te weinig waardering voor in-spanningen die betrekking heb-ben op de `implementatiefase'.O n d e r w i j sDe tweede pijler waarop de uni-versiteit rust, is het onderwijs.Hordijk: `Als ik me bedenk hoeenorm breed het vakgebied vanbeton en betonconstructies is enzie hoe weinig college-uren onster beschikking staan om de stu-denten daarover kennis en vaar-digheden bij te brengen, danvraag ik me af hoe dat moet. Danheb ik het overigens alleen nogmaar over de traditionele wijzevan construeren en dus nog nietover de innovatieve ontwikkelin-gen. Als ik u dan nog noem dat ikvan mening ben dat we eigenlijkook enige aandacht zouden moe-ten besteden aan speciale onder-werpen, zoals verbindingen metkorte ankers in beton, dan zult ubegrijpen dat het allemaal nietpast. Dit betekent dat we keuzeszullenmoetenmaken,waarbijhetde uitdaging is om de juiste tekiezen.'Het accent bij het onderwijs aaneen universiteit moet liggen bijhet bijbrengen van inzicht. Hetwaarom en het principe van eenberekeningsmethode zijn veel be-langrijker dan de precieze reken-regelzelf.`Ditisgeenspectaculairnieuws', aldus Hordijk, `maar ikwil het wel benadrukken, omdathet, vanwege de toenemendecomplexiteit van de rekenregelswel steeds belangrijker wordt'.Met betrekking tot de invullingvan de onderwijstaak brachtHordijk tot slot de indeling in ma-teriaalgebonden secties, Beton,Staal, enz. onder de aandacht.Zijn werkzaamheden op het ter-rein van ankers in beton hebbenhem vaak op het scheidsvlaktussen de werelden staal en betongebracht. In velerlei opzicht blijkter sprake van twee werelden. Dekloof tussen beide op de terreinenvanonderzoek,onderwijsenvoor-schriften, alsmede de noodzaakom daar een brug tussen te slaan,is een opgave waaraan het ver-standig is te werken.U n i v e r s i t e i t e n P r a k t i j kHordijk verwacht dat we aan devooravond staan van vele innova-tieve ontwikkelingen op betonge-bied en dat het beoordelen van devele nieuwe betontoepassingenons gezamenlijk voor een uitda-gende opgave stelt. Bij de uitwer-king daarvan zal, zoals altijd, on-derzoekeenbelangrijkerolspelen,maar belangrijk is het ook om be-schikbare kennis te mobiliserenenorganiseren.Hetzalbelangrijkzijn om niet te krampachtig metnieuwe betontoepassingen om tegaan en met weloverwogen prak-tijktoepassingen ervaring op tebouwen. Dit betekent dat beslis-singen genomen moeten durvenworden en dat de noodzakelijkerandvoorwaarden daarvoor gere-geld moeten worden. Hoewel hetbegin van een nieuwe betontoe-passing altijd een proef zal zijn,zal de introductie uiteindelijk totstand komen door een samen-gaan van proef en praktijk.Hordijk is een warm voorstandervan dit samengaan en nodigt depraktijk van harte uit om samenmet de universiteit de betontech-niek op een nog hoger peil tebrengen. Redactie3 | Proefopstellingen in hetVan MusschenbroekLaboratorium van deTU Eindhoven
Reacties