Staalvezelbeton wordt in de civiele betonbouw nog niet grootschalig toegepast. Een belangrijke ontwikkeling van de laatste jaren is de toepassing van hogesterktebeton met staalvezels. Het materiaal wordt inmiddels op grotere schaal toegepast in overlagingen van bruggen. Dit naar aanleiding van de geconstateerde schades bij stalen en betonnen bruggen. In dit artikel zijn de ervaringen beschreven die door Strukton zijn opgedaan bij een aantal versterkingsprojecten. In het dossier Hollandse Brug en het dossier Muiderbrug vindt u de andere artikelen met deze thema's.
themaOverlagingen met SVB3201144themaOverlagingen metStaalvezelbeton wordt in de civiele betonbouw nog niet groot-schalig toegepast. Een belangrijke ontwikkeling van de laatstejaren is de toepassing van hogesterktebeton met staalvezels.Het materiaal wordt inmiddels op grotere schaal toegepast inoverlagingen van bruggen. Dit naar aanleiding van de gecon-stateerde schades bij stalen en betonnen bruggen. In dit artikelzijn de ervaringen beschreven die door Strukton zijn opgedaanbij een aantal versterkingsprojecten.Praktijkervaring bij drie gerenoveerde bruggenEind jaren negentig zijn bij diverse stalen bruggen schadesontdekt die gerelateerd bleken aan vermoeiing. Bij deze ortho-trope stalen brugdekken is de stalen dekplaat verstijfd metstalen trogvormige langsverstijvers. Juist ter plaatse van deaansluiting van deze troggen op de dekplaat ontstaan vermoei-ingsscheuren in de staalplaat of de las. Dit vaak als eerste terplaatse van de dwarsdragers.Naar aanleiding van deze problemen is een aantal grootschaligeonderzoeken opgezet om te komen tot ??n of meer oplossingenOverlagingen met SVB 32011 451 Aanbrengen overlaging opde Hollandse brugfoto: Josine Voogt fotografieom de restlevensduur van de bruggen te verlengen. Interessanteinformatie over de opgetreden schades, oorzaken en deze onder-zoeken staat onder andere in [1].Deze onderzoeken hebben onder andere geresulteerd in eenstandaardoplossing voor niet-beweegbare bruggen. Hierbijwordt het asfalt op de stalen rijvloer vervangen door een dunnelaag, gewapend hogesterktebeton met staalvezels. Het aanbren-gen van deze overlaging wordt gecombineerd met onderzoekenaan de staalconstructie en waar nodig herstel van de stalenrijvloer. Deze oplossing is, na een pilot op de Calandbrug, voorhet eerst grootschalig toegepast op de Moerdijkbrug en denavolgend beschreven Lekbrug bij Hagestein die ongeveergelijktijdig in uitvoering waren.Behalve bij stalen bruggen is het versterken met een overlagingook toegepast bij betonnen bruggen en viaducten, zoals bij deHollandse brug en KW 500 bij Muiderberg, ter plaatse van deaansluiting van de A6 op de A1.ErvaringenIn de afgelopen jaren heeft Strukton diverse projecten uitge-voerd waarbij zowel stalen als betonnen bruggen zijn overlaagdmet vezelbeton:? Lekbrug Hagestein (oostbrug in 2005 en westbrug in 2006)? Hollandse brug (2008)? Muiderbrug (2010)Bij de genoemde projecten is veel ervaring opgedaan met dittype versterkingen en met het verwerken van (in de meestegevallen) hogesterktebeton met vezels.Overlagingen van bruggen onderscheiden zich van `reguliere'betonstorts door onder andere de strenge vlakheidseisen(maximaal toelaatbare onvlakheid van 3 mm onder een rei van3 m) en de zeer geringe uitvoeringstoleranties. Ook het feit dater meestal een hogesterktebeton met staalvezels wordt toege-past en dat daarbij sprake is van taaie betonmengsels vergtextra aandacht.Het succes van het uitvoeren van een dergelijke specialistischebetonstort, en in het bijzonder van een overlaging, is sterkafhankelijk van een juiste balans tussen stortploeg, stortequipe-ment en betonmengsel (fig. 5). Bij de genoemde projecten zijnnaar aanleiding van de opgedane ervaringen op al deze vlakkenproces- en productverbeteringen doorgevoerd. Hierdoor is hetproces steeds verder geoptimaliseerd. Navolgend zijn dezeontwikkelingen beschreven.Lekbrug HagesteinDe Lekbrug Hagestein (foto 3), die ligt in de A27, is een stalenbrug met een orthotrope rijvloer. Per rijrichting is sprake is vaneen aparte brug. In de orthotrope rijvloer bleek vermoeiings-schade te zijn opgetreden.SVB1ir. oscar VosStrukton Civiel Projectening. ralf van Leeuwen PMSeStrukton EngineeringthemaOverlagingen met SVB3201146hogesterktebetonepoxyslurryna verharden betonbovenzijde voorzien van conserverende laagruimte na aanbrengen en uitharden betonopvullen met niet waterdoorlatend bitumineus materiaalNP 6 op het dek lassen met a = 3mmafstandhouder h.o.h. 50045min. 10mmmax. 20mm455050506060ca.865052 Principe overlaging, zoalsvoorgeschreven voor deLekbrug Hagestein3 De Lekbrug Hagestein inde A27De resultaten van de aangebrachte overlaging waren goed,ondanks de beperkte invloed op de verwerkbaarheid van hetbetonmengsel. Het hogesterktevezelbeton bleek na eenaanloopperiode, met onder andere een proefstort, goed teverwerken. Er was sprake van een goede constante verwerk-baarheid. Dit was zelfs het geval toen de temperatuur in dedoorwerkvoorziening in het meest extreme geval opliep tot+47 ?C. Ook de verdeling van de vezels in het mengsel bleekgelijkmatig. Er zijn geen holle ruimtes geconstateerd en ookwas er nauwelijks sprake van waarneembare scheurvorming.Wel werd geconstateerd dat er niet werd voldaan aan de vlak-heidseisen bij de sectielassen in het staalwerk van de brug. Desecties bleken niet in ??n lijn te liggen. Gezien de dunne overla-ging, met een zeer beperkte tolerantie resulteerde dit lokaal ineen kleinere dekking.Tevens bleek de overlaging onvoldoende stroef te zijn om directte laten berijden door verkeer. Om die reden is aanvullend eenepoxy slijtlaag toegepast. Er is direct na de voeg een verloopgemaakt in de bovenzijde van de overlaging om de dikte van deslijtlaag (circa 8 mm) te compenseren. Omdat de westbrug eenHet versterken van de brug met een overlaging van hogesterk-tebeton is als RAW-bestek aanbesteed en aangenomen. Bij ditwerk waren veel zaken voorgeschreven in het bestek. E?n vande belangrijkste daarvan was het betonmengsel, namelijkContec Ferroplan. Dit is een hogesterktebeton (C90/105) metdaarin 75 kg/m3staalvezels van 0,4 mm dik en 12,5 mm lang.Het beton is gemixt bij een reguliere betoncentrale in de omge-ving van het werk, waarna de staalvezels handmatig zijn toege-voegd in de mixer.De laag hogesterktebeton van 60 mm dik is conform het bestekgewapend met 3 lagen ?8-50 op afstandhouders ?8. De wape-ning is uitgevoerd met rolmatten. De hechting tussen het stalendek en de overlaging is gerealiseerd door een met bauxiet inge-strooide, epoxy hechtlaag.Doordat het betonmengsel was voorgeschreven was er weiniginvloed op de verwerkbaarheid. Alleen de hoeveelheid watermocht beperkt worden gevarieerd. Bovendien was voorge-schreven dat er een pneumatische trilbalk moest worden toege-past. Dit bleek niet het meest optimale stortequipement, maaruiteindelijk is de gehele brug er toch mee uitgevoerd. Wel is erna verloop van tijd een mechanische verdeler toegevoegd.Omdat er overeenkomsten zijn met het aanbrengen vanbedrijfsvloeren zijn er pogingen gedaan het aanbrengen van deoverlaging in onderaanneming uit te besteden aan een aantalpartijen in deze branche. Echter vooral vanwege het voorge-schreven mengsel en de beperkte invloed op verwerkbaarheidin combinatie met de strenge vlakheidseisen en geringe tole-ranties, is er geen partij bereid gevonden om dit risico tenemen. Daarom zijn eigen medewerkers opgeleid om dit speci-alistische werk uit te kunnen voeren.De werkzaamheden zijn onder andere in verband met degevoeligheid van het mengsel uitgevoerd in een doorwerkvoor-ziening. Een andere belangrijke reden hiervoor was dat deuitvoering hiermee weersonafhankelijk werd gemaakt, waar-door specialistische onderaannemers en leveranciers strakwaren in te plannen en de risico's op vertraging en extraverkeershinder konden worden geminimaliseerd.23Overlagingen met SVB 32011 47stortequipementbetomengselstortploeg4 Aanbrengen overlaging opde Lekbrug Hagestein5 Drie-eenheid uitvoeringbetonoverlagingVoor de verbreding zijn nieuwe prefab liggers op verbredesteunpunten toegepast. De versterking van het bestaandebrugdek bestaat uit een overlaging met beton. Die levert, integenstelling tot het verwijderde asfalt, een constructievebijdrage aan het brugdek. Deze overlaging sluit aan op de druk-laag van de verbreding.Een verschil met de overlaging van de Lekbrug Hagestein is datdeze niet is uitgevoerd in hogesterktevezelbeton C90/105, maarin C53/65. Wel is de technologie van een hogesterktebeton inhet mengsel verwerkt, om te kunnen voldoen aan de eisen tenaanzien van sterkteontwikkeling en vochthuishouding van hetbeton in relatie tot de beschikbare tijd.Naast de genoemde verschillen waren er ook veel overeenkom-sten met de overlaging bij de Lekbrug Hagestein. Zo goldenook voor deze overlaging dezelfde strenge vlakheideisen, warende uitvoeringstoleranties beperkt en werd ook een ingestrooideepoxy slijtlaag aangebracht.Wel werden er, mede door de andere contractvorm, door deopdrachtgever minder eisen gesteld aan de beheersmaatregelentijdens de uitvoering en waren de eisen toegespitst op het eind-resultaat.De overlaging is uitgevoerd met dezelfde stortploeg, zodat deop de Lekbrug Hagestein opgedane ervaring goed kon wordenbenut. Doordat geen mengsel was voorgeschreven, is in samen-werking met Basal een `custom made' mengsel ontwikkeld datnaast de eisen ten aanzien van het eindresultaat (sterkte, duur-zaamheid, krimp), tevens voldeed aan de eigen wensen/eisenten aanzien van verwerkbaarheid en verhardingstijd.Onder andere door een proefstort met verschillende mengselsis, in overleg met de stortploeg, het mengsel geoptimaliseerd.In afwijking van de Lekbrug Hagestein is er voor het afwerkeneen speciaal ontwikkelde afwerkmachine toegepast (gekocht inde Verenigde Staten). Met deze `rolling finisher' inclusiefmechanische verdeler, is een zeer vlakke en goed verdichteoverlaging verkregen met overal voldoende dekking.jaar later is overlaagd, kon hier vooraf al rekening wordengehouden met het aanbrengen van een slijtlaag en zijn de voeg-overgangen 8 mm hoger gesteld.Juist het verloop in de overlaging achter de voegovergang op deaanrijdzijde van de oostbrug bleek de oorzaak van het lokaalbeschadigen van de overlaging vlak achter de voeg.Om die reden is in 2010 een strook van de overlaging directachter de voegovergang gesloopt en opnieuw gestort (tegelijkmet het verhogen van de voegovergangen). Dit is in grote lijnenop dezelfde manier uitgevoerd als de oorspronkelijke overla-ging. De belangrijkste wijziging is dat er in dit geval eenmobiele centrale op de brug is toegepast, omdat de ombouwvan een reguliere betoncentrale voor de benodigde 6 m3HSB tetijdrovend en kostbaar was. Dit resulteerde in een iets mindergoed verwerkbaar mengsel, maar mede dankzij de ervaring vande stortploeg was het eindresultaat goed.Samenvattend geldt voor de Lekbrug dat het door het voorge-schreven mengsel en stortequipement niet goed mogelijk wasom de stortploeg, het stortequipement en het betonmengseloptimaal op elkaar af te stemmen. Uit de ervaringen die zijnopgedaan op deze eerste brug zijn lessen getrokken die meege-nomen zijn naar de vervolgprojecten en hebben geresulteerd inproces- en productverbeteringen.Hollandse BrugDe Hollandse Brug is een 350 m lange betonnen brug in de A6(foto 6). Het is een belangrijke ontsluiting van Flevoland en eenbelangrijke verbinding tussen Almere en Amsterdam. In hetvoorjaar van 2007 hebben de resultaten van onderzoeken aande constructie, herberekeningen en gegevens uit het verleden,Rijkswaterstaat doen besluiten om de brug per direct af tesluiten voor vrachtverkeer. Door de Alliantie tussen de Bouw-combinatie Strukton-Reef Infra en Rijkswaterstaat is hetontwerp voor de versterking samen met de geplande verbre-ding uitgewerkt.4 5Overlagingen met SVB3201148themaDe overlaging van de Muiderbrug is in grote lijnen gelijk aandie op de Lekbrug Hagestein. Ook hier betreft het een overla-ging met circa 60 mm hogesterktebeton (C90/105), met daarin75 kg staalvezels per m3van 0,4 mm dik en 12,5 mm lang. Welgold dat het toepassen van Contec Ferroplan en het toepassenvan een pneumatische afwerkbalk niet langer verplicht waren.Dit bood de kans om een alternatief betonmengsel optimaal afte stemmen op de stortploeg en het stortequipement.Wel was er wat meer sprake van waarneembare scheurvormingdoor krimp. Deze scheurvorming voldeed weliswaar aan descheurwijdte-eisen, maar heeft er wel toe doen besluiten omeen aantal vakken uit te voeren met een aangepast mengselwaaraan staalvezels zijn toegevoegd. Om een goede verwerk-baarheid te houden is dit mengsel in nauw overleg met debetoncentrale ontworpen. Belangrijk criterium daarbij was datdeze vakken, ter plaatse van de verbreding, moeilijk bereikbaarwaren en dat de betonmortel om die reden over 15 m omhoogen 150 m horizontaal moest worden verpompt.Tijdens het storten bleek het mengsel, ondanks dat het verpom-pen de nodige moeite kostte, goed verwerkbaar en vlak af tewerken. Na het verharden bleek er in deze vakken inderdaadgeen waarneembare scheurvorming aanwezig. Dit zal uiteinde-lijk de levensduur zeker ten goede komen, zeker ook omdatscheurvorming in een overlaging zich zou kunnen doorzettenin de epoxy slijtlaag.Samenvattend geldt dat voor de Hollandse brug de stortploeg, hetmengsel en het stortequipement optimaal op elkaar waren afge-stemd, met een kwalitatief hoogwaardig eindresultaat tot gevolg.MuiderbrugDe Muiderbrug is een stalen brug in de A1 over het Amster-dam-Rijnkanaal. De versterking bestaat uit het aanbrengen vantwee pylonen in combinatie met stalen opvangliggers en eenoverlaging in hogesterktevezelbeton (foto 7).Lees meer in CementIn 2008 is van Cement het themanummer`Onderhoud vanbruggen en viaducten'verschenen (nummer (2008/5). Hierinstaan onder meer de artikelen:? Betonnen overlaging stalen rijdek Moerdijkbrug? Overlaging oplossing voor problemen Hollandse brug? Overlaging van gewapend hoogwaardig vezelbeton op een orthotroopstalen brugdekVan de Muiderbrug is bovendien begin 2010 een driedelige serie verschenen.Ook over de Hollandse brug begint in dit nummer 2011/3 een driedelige serie.Al deze artikelen zijn te raadplegen op www.cementonline.nl.6Overlagingen met SVB 32011 496 De Hollandse brug in de A6foto: Josine Voogt fotografie7 Aanbrengen overlaging op deMuiderbrugwapeningsstaal biedt kansen, maar per geval zal moetenworden afgewogen of de voordelen opwegen tegen de hogeremateriaalkosten. Zeker als de bouwtijd en daarmee samenhan-gende (verkeers)hinder zo beperkt mogelijk moeten zijn, zoalsbij overlagingen, zal dit voordeel eerder de overhand krijgen.Om dit te kunnen realiseren is het belangrijk dat de verschil-lende betrokken partijen op zoek blijven naar achtergrondenbij de gekozen oplossing in relatie tot de nu gestelde stan-daardeisen en voorgeschreven beheersmaatregelen.Een belemmering in het toepassen van staalvezelbeton is hetgebrek aan regelgeving op dit gebied. De hoop is dat er doorwetenschappelijke onderzoeken en toepassingen in pilotprojec-ten snel openingen komen om dit mogelijk te maken.Ook Strukton onderschrijft deze kansen en er worden diverseonderzoeken uitgevoerd om te komen tot betere oplossingenvoor het versterken van bestaande civiele constructies. Ditonder andere in het kader van de Prijsvraag Stalen Bruggen vanRijkswaterstaat Het stortequipement is hierbij iets aangepast ten opzichte vandat op de Hollandse Brug. De rolling finisher is vervangen dooreen pneumatische trilbalk aan de machine. Het afwerken enverdichten wordt dus grotendeels machinaal uitgevoerd.In samenwerking met Basal is een custom made hogesterktebe-ton ontworpen, waarbij zowel de eisen aan het eindresultaat alsde eisen tijdens het verwerken zijn beschouwd.Een andere wijziging is dat de standaard voorgeschreven wape-ning in HSB-overlagingen op stalen bruggen in de loop derjaren is aangepast van 3 lagen ?8-50 naar 2 lagen ?12-75.Het bovenstaande heeft geresulteerd in een goed verdichteHSB-overlaging, waarbij tevens is voldaan aan de strenge vlak-heidseisen.ToekomstVerwacht wordt dat het aandeel van (staal)vezelbeton in detotale betonproductie in de toekomst zeker zal toenemen, ookin civiele toepassingen. Dankzij de toenemende ervaring en detoenemende aandacht van de wetenschappelijke wereld, toele-veranciers en verwerkers, zal dit complexe materiaal steedsbeter worden begrepen en op waarde worden geschat.Op dit moment geldt dat vezelbeton, enkele uitzonderingendaargelaten, meestal wordt toegepast in combinatie met traditi-oneel wapeningsstaal. Het toepassen van vezelbeton zonder Bronnen1 Jong, F.B.P. de. Proefschrift`Renovation techniques forfatigue cracked orthotropic steel bridge decks', 2006.2 HSB-Betonoverlagingen op stalen bruggen, Rapport 6742-1-1. Kennisdocument, Adviesbureau ir. J.G. Hageman B.V.,11 februari 2009.7
Reacties