C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gVezelb etoncement 2007 3 33Hurks Beton levert constructieveen architectonische elementengeproduceerd met zelfverdichtendbeton, zeer-hogesterktebeton(ZHSB) en andere speciale ofnormale betonsoorten. Behalve inde Benelux heeft het bedrijfklanten in Frankrijk, Duitsland enEngeland. De meerwaarde van deelementen of geboden oplossingin bredere zin compenseert dehogere transportkosten naar hetbuitenland. Behalve zeer-hogesterktebeton met vezels,wordt bij Hurks Beton ook betonmet vezels in lagere sterkteklassenontworpen.De toepassing van nieuwe beton-soorten is afhankelijk van meeralgemeen geldende regelgevingen/of een speciale goedkeuring;het duurt vaak lang totdat eenalgehele acceptatie bereikt is. Dathet ook sneller kan, laat het vol-gende voorbeeld van zeer-hogesterktebeton zien. In een tijdwaarin in Nederland nog niemandmet regelgeving voor dit typebeton bezig was (1998-2000),werden al elementen voor eenkerncentrale en een brug inFrankrijk geproduceerd. HurksBeton heeft met dit materiaal veelpraktische ervaring opgedaan endaarnaast gedurende ruim driejaar deel genomen aan het Euro-pese onderzoeksproject `Innocon-crete', dat het doel had het zeer-hogesterktebeton `BSI/Ceracem'verder te ontwikkelen en valide-ren.V e z e l b e t o n m e t e e n z e e rh o g e s t e r k t eZeer-hogesterktebeton kanworden gedefinieerd als betonmet een druksterkte groter dan deEuropese normen aangeven(> C100/115). BSI/Ceracem metstaalvezels heeft een gemiddeldewaarde van 210 N/mm2(kubussenvan 100 mm), die zonder specialewarmtebehandeling na 28 dagenwordt bereikt. Door de toevoegingvan vezels (bijvoorbeeld staal,kunststof of koolstof) wordentreksterkte en taaiheid van hetbeton verhoogd.De uiterst dichte structuur van dittype beton maakt het bijnaondoordringbaar voor vloeistoffenen gassen; de weerstand tegenchemische aantasting is velekeren groter dan voor conventio-neel beton of hogesterktebeton hetgeval is. Ook in een zeer agressiefmilieu kan de dekking van dewapening (indien die al wordt toe-gepast) om die reden kleiner zijn.Met een kleine dekking of zonderwapening kan zeer slank wordenontworpen. Betonnen elementenkunnen mede hierdoor met stalenconstructies concurreren en zijnbovendien duurzamer. Door dezelfverdichtende eigenschap isBSI/Ceracem dan ook zeergeschikt voor slanke constructiesen architectonische toepassingen(foto 1).De materiaalkostprijs van zeer-hogesterktebeton is duidelijkhoger dan voor conventioneelbeton het geval is. Een constructiemet ZHSB moet daarom eenbelangrijke meerwaarde hebbenom de materiaalkosten te kunnencompenseren. Onderstaandworden negen toepassingen metZHSB genoemd, die in vier `func-tionele' categorie?n in te delenzijn:? duurzame constructies;? slanke constructies;? voorgespannen elementen;? architectonische toepassingen.Vezelbeton succesvol inprefab-betonindustriedrs. P. van Loenhout, Hurks Betondr.ir. S. Gr?newald, Hurks Beton/TU Delft, fac. CiTGDe ontwikkeling van beton heeft in de afgelopen jaren een hoge vlucht geno-men. De sterkte kon duidelijk worden verhoogd; beton met een druksterktevan 200 N/mm2of hoger kan inmiddels bij enkele bedrijven industrieel wor-den geproduceerd. Naast de sterkte zijn aspecten als een zeer hoge duur-zaamheid en verbeterde verwerkbaarheid wetenschappelijk vastgesteld engerealiseerd. Vezels worden aan het beton toegevoegd om doelgericht speci-ale eigenschappen te verkrijgen.1 |Storten van een segmentvan de folly `Zonnestraal'met BSI/CeracemC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gVezelbeton34 cement 2007 3D u u r z a m e c o n s t r u c t i e sConstructies die met agressievestoffen in aanraking komen zijnbij uitstek geschikt voor toepas-sing van ZHSB. Te denken valtaan opslagconstructies, bescherm-lagen, waterbouwconstructies enkerncentrales.Kerncentrale in CattenomIn een kerncentrale heerst plaatse-lijk een zeer agressief milieu.Draagelementen geproduceerdmet conventioneel beton engeplaatst in een koeltoren, moetenaldaar dan ook na een bepaaldetijd worden vervangen. Het is dannoodzakelijk de kernreactor testoppen, wat een productie-uitvalvan verschillende maanden bete-kent; hoge (leegloop)kosten zijnhet gevolg. Door de toepassingvan voorgespannen liggers metBSI/Ceracem kan de levensduurduidelijk worden verlengd endalen de onderhoudskosten zeersterk.Foto 2 laat voorgespannen liggerszien voor de kerncentrale in Cat-tenom (Frankrijk). Het is eigen-lijk verrassend dat vanwege desuperieure eigenschap `duur-zaamheid' nog maar weinig toe-passingen, in het bijzonder in deweg- en waterbouw, in dit materi-aal zijn gerealiseerd.S l a n k e c o n s t r u c t i e sZHSB zonder wapening of metwapening en een zeer kleinedekking is veelvuldig toegepastom slanke constructies te realise-ren. Slank vertaalt zich in dit gevalniet alleen in minder gewicht,maar ook een fraai uiterlijk. Betonwordt mede hierdoor een alterna-tief voor andere bouwmaterialen.Brugdek `Kaagbruggen'Door een flinke toename van hetverkeer in Nederland moeten brug-dekken een steeds grotere belastingmet bovendien een hogere belas-tingsfrequentie kunnen dragen. Bijeen versterking mag het gewichtvan de brug vaak niet groterworden; hiermee is bij het oor-spronkelijke ontwerp immers geenrekening gehouden. Door hetbrugdek stijver te maken, kan delast beter worden verdeeld en wordteen grotere levensduur van deonderconstructie bereikt. Voor deKaagbruggen zijn platen met eendikte van 45 mm in Compact Rein-forced Composite (CRC) B 180beton (Contec) geproduceerd metdrie lagen fijne wapening (?8) enstaalvezels, waardoor het oorspron-kelijk geplaatste houten brugdekkon worden vervangen (foto 3).Voorgespannen ribbendek voorbruggenDriedimensionale constructieshebben een grote stijfheid enkunnen met relatief weinig mate-riaal een grote last dragen. Voorhet Franse `Mikti'-project werdenribbendekplaten geproduceerd(foto 4), die op dit moment doorhet laboratorium LCPC in Parijsworden beproefd. Ze zijn in ??nrichting voorgespannen en ont-worpen om als brugdek te kunnenworden toegepast. Door de ribbenis de mal ingewikkeld; het ontkis-ten vraagt speciale aandacht entechnieken om autogene krimp-scheuren te voorkomen.Raamkaders `ABAB' te HelmondIn het originele ontwerp van hetkantoorgebouw voor ABAB teHelmond waren de raamkaders in2 |Voorgespannen liggersin BSI/Ceracem voor dekerncentrale in hetFranse Cattenom3 |Plaatsing van een ZHSB-plaat met wapening enstaalvezels voor eenbeweegbare brug(Kaagbrug)foto: Peter Buitelaar/ContecC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gVezelb etoncement 2007 3 35gezet aluminium gepland. Hetbleek niet haalbaar de zeer langeraamkaders met aluminium vol-doende stijf c.q. recht te produce-ren.Om deze reden is BSI/Ceracem ineen sterkteklasse van B 180 toege-past (foto 5); de elementen haddenuiteindelijk een dikte van maximaal56 mm. De berekening toonde aandat de stijfheid voldoende was omdunner te construeren; de elemen-ten zouden dan echter qua beeld-vorming te dun zijn geweest omvanaf de naastliggende snelweg teworden gezien.Folly `Zonnestraal' te HilversumDe Betonvereniging heeft samenmet ABT, Henket Architecten enHurks Beton een betonnen follyontworpen ter gelegenheid vanhaar eigen jubileum, alsmede datvan het sanatorium `Zonnestraal'te Hilversum. De folly is in speci-ale houten mallen met BSI/Ceracem geproduceerd (foto 6).Behalve staalvezels is er geenandere wapening toegepast. Eenkolom van roestvrij staal verbindthet betonnen fundament en devier ultraslanke ZHSB-dakdragers.De minimale dikte van de verti-cale dakplaten was 25 mm; degrootste spanwijdte was 8 m.V o o r g e s p a n n e ne l e m e n t e nZeer-hogesterktebeton kan zeerhoog worden belast en heeft eengrotere stijfheid dan conventioneelbeton. Het voorspannen maakt hetmogelijk zeer slank te construerenen de genoemde materiaaleigen-schappen van ZHSB optimaal tebenutten. In het vervolg wordentwee voorbeelden van toepassingengenoemd waarbij `op' de hoge druk-sterkte ontworpen is.4 |Onderkant van een voor-gespannen ribbendek invezelbeton (ZHSB)5 |Slanke raamkaders inZHSB (ABAB-gebouw teHelmond)C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gVezelbeton36 cement 2007 3-brugliggers Bourg-Les-ValenceHet eerste niet-traditioneel gewa-pende brugdek in een normaleverkeersklasse wereldwijd, werdgerealiseerd met -brugliggers,die met BSI/Ceracem in 2000 zijnvervaardigd (foto 7). De voorge-spannen liggers waren geprefabri-ceerd en werden naar Frankrijkover een afstand van omstreeks900 km getransporteerd. Terplaatse zijn de liggers met voorafingestorte verankeringwapeningen ZHSB aan elkaar gestort. Tenbehoeve van de ontwikkeling vanregelgeving in 1999 (ontwerpfase)werden omvangrijke testen uitge-werkt. De resultaten van dezetesten waren in Frankrijk eenbasis om de eerste norm voorZHSB op te stellen [1]. Inmiddelswordt ook aan Duitse en Europese(fib)richtlijnen gewerkt.Voorgespannen damelementenVoorgespannen liggers met ZHSBhebben een kleinere constructie-hoogte vergeleken met liggers vanconventioneel beton. Naast debesparing in volume en gewicht(belangrijk voor transport enopslag) levert dit voordelen op bijhet inbrengen in de grond. Gepre-fabriceerde elementen (foto 8) zijnnaast een spoordam ingebrachtom de belastingen door verkeeren grond te kunnen dragen. Doorde toepassing van stalen mallenkon een grote serie van elementeneffici?nt en concurrerend wordengeproduceerd.A r c h i t e c t o n i s c h et o e p a s s i n g e nMaterialen die een uiteindelijkvergelijkbaar uiterlijk en tegelij-kertijd een verrassende vormkunnen bieden, zijn bij uitstekgeschikt voor architectonische toe-passingen. Vezelbeton en ZHSBlijken op gewoon beton, maarkunnen door de speciale eigen-schappen in een (veel) slankerevorm worden gerealiseerd. Doorhet toevoegen van pigmenten kanhet op kleur brengen in het pro-ductieproces worden ge?ntegreerd.Hurks Beton heeft een grootaantal proefprojecten uitgevoerddie de mogelijkheden van ditmateriaal laten zien. Het inzettenvan BSI/Ceracem voor architecto-nische toepassingen, meubels ensculpturen is veelbelovend, zoalsde foto's 9 en 10 laten zien.6 |Folly `Zonnestraal'na monteren7 |?brugligger van hettype `Bourg-Les-Valence'op het opslagterreinC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gVezelb etoncement 2007 3 37Tafelblad `Architectenworkshop'In samenwerking met architectenwordt bij Hurks Beton elk jaarnaar de esthetische grenzen vanhet materiaal beton gekeken.Tijdens een architectenworkshopis het idee opgekomen een tafel-blad zeer dun (maximaal 10 mm)en geslepen met ZHSB uit tevoeren. Door de grote stijfheidvan een driedimensionale plaat ende slanke vorm is BSI/Ceracemop deze wijze toegepast, een alter-natief voor hout, kunststof ofmetaal. Het tafelblad (foto 9) werddus na het ontkisten gepolijst omde cementhuid te verwijderen.Voor de bescherming van hetoppervlak tegen bijvoorbeeld vloei-stofresten van drank, is een opper-vlaktebeschermend systeem opge-bracht.SculptuurDe poriestructuur van ZHSB iszeer dicht. Hieruit volgen een zeerhoge sterkte en een grote duur-zaamheid. Naast het indringenvan vloeistoffen en gassen, wordtaldus ook het uittreden van mine-ralen effectief tegengehouden. Deverwering van BSI/Ceracem isduidelijk minder dan van conven-tioneel beton. ZHSB heeft zelfs naeen lange tijd in buitenconditieseen fraai uiterlijk.Op basis van een ontwerp vanbeeldend kunstenaar Martien Bij-leveld zijn enkele sculpturen metBSI/Ceracem geproduceerd;zwarte pigmenten zijn gedurendehet mengproces toegevoegd. ??nvan de sculpturen is naast deingang van Hurks Beton in Veld-hoven geplaatst (foto 10).T o e k o m s t v e z e l b e t o n i np r e f a b b e t o nDit artikel geeft een overzichtvan de mogelijkheden van zeer-hogesterkte vezelbeton en toe-passingen ervan. Naast de pro-jecten zijn ook de redenengenoemd waarom ZHSB is toe-gepast. BSI/Ceracem is eenmateriaal met speciale eigen-schappen, waarmee nieuwe con-structievormen kunnen wordengerealiseerd. In sommige geval-len is het doelgericht aanpassenvan de bekisting- en/of produc-tietechnieken noodzakelijk. Naarverwachting zal vezelbeton in detoekomst een groeiend onderdeelvan de productie uitmaken. Metname in de weg- en waterbouwzijn vele re?le en concurrerendetoepassingsmogelijkheden aan-wezig. nL i t e r a t u u r1. AFGC, Ultra High Perfor-mance Fibre-Reinforced Con-cretes. Interim Recommenda-tions, AFGC Publication,Frankrijk, Januari 20029 |Gepolijst tafelblad vanZHSBfoto: Marcel van Kerckhoven10 | Zwarte sculptuur inZHSB8 |Voorgespannen liggersin BSI/Ceracem voor eenspoordam