C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWegenbou w68 cement 2007 7Hoge staalspanningsvariaties dieaanleiding geven tot het ontstaanvan vermoeiingsscheuren in stalenbruggen met een orthotroop dekbleken sterk te kunnen wordengereduceerd als het dek wordt over-laagd met zwaar gewapendhogesterktebeton (HSB) [3-5]. Doordeze techniek toe te passen, kan derestlevensduur van de brug aan-zienlijk worden verlengd. De ver-moeiingsproblematiek speelt metname als sprake is van grote aslas-ten in combinatie met een hogebelastingsfrequentie. Het gevolg isdan ook dat de problematiek vooraleen rol speelt op bruggen dieonderdeel zijn van een drukbereden traject. De Calandbrug, debrug bij Hagestein en de Moerdijk-brug zijn hiervan voorbeelden.De ontwikkelde techniek blijktook geschikt voor andere toepas-singen. Zo moet een aantal beton-nen viaducten in verband met detoegenomen verkeersintensiteiten/of het toevoegen van een spits-strook worden opgewaardeerd totde vigerende norm (ROBK versie5). Het overlagen bleek ook hiereen perspectiefvol en praktischtoepasbaar alternatief te zijn. Eentoepassing is bijvoorbeeld eenbetonnen viaduct bij Wilp (over-laagd in 2003). Hier was sprakevan het met een (dubbele) `tril-balk' verdichten van het mengsel.Omdat tijdens de werkzaamhedende verkeershinder tot eenminimum moet worden beperkt,is gezocht naar alternatieven voor`het met de trilbalk verdichten'.Voorgesteld werd het proces teversnellen door een slipformpavertoe te passen.S l i p f o r m p a v e rDe werking van een slipformpaveris gebaseerd op de volgende drieMachinaal aangebrachteoverlagingen van zwaargewapend hogesterktebetonP. Buitelaar, Contec ApS (DK)dr.ir.drs. C.R. Braam, TU Delft, Fac. CiTGIn Cement is eerder ingegaan op zwaar gewapende hogesterktebeton overla-gingen [1], bijvoorbeeld toegepast op orthotrope stalen rijdekken [2].Materiaaleigenschappen en uitvoeringswijze zijn besproken, een en anderuitgaande van het verdichten met een trilbalk. Recent is ook ervaring opge-daan met het gebruik van een slipformpaver (foto 1). In dit artikel wordtingegaan op de achtergronden en de ervaring die met deze techniek is opge-daan.1 |A37 Vooraanzicht van depaver met een werk-breedte van 12,5 mfoto's Peter Buitelaar2 |Detailopname van detrilnaaldenC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWeg enbou wcement 2007 7 6900,050,10,150,20,250,30,350,40,450 7 14 21 28 35 42ouderdom (d)krimp(10-3)00,050,10,150,20,250,30,350,40,450 7 14 21 28 35 42slipform paver mengsel - krimp prisma'strilbalk mengsel - krimp prisma'souderdom (d)krimp(10-3)uitdrogingskrimpautogene krimp - 3 dautogene krimp - 7 dautogene krimpprincipes:? het verdichten van vrij drogebetonspecie (lage wcf / hoogpercentage toeslagmateriaal)met behulp van hoogfrequentetrilnaalden (foto 2);? het `samenpersen' van debetonspecie onder druk;? het afwerken met een afwerk-balk, eventueel gevolgd door hetafwerken met een super-smoother en sleepplaat.Deze wijze van verdichten isbekend uit de betonwegenbouwen heeft bewezen zeer effici?nt tezijn. Door Bache is reeds in hetbegin van de jaren `70 veel onder-zoek verricht naar het gecombi-neerde effect van het trillen enverdichten onder druk [6].Het principe voor het aanbrengenvan een zwaar gewapende HSB-overlaging op een betonnen brugbestaat uit de volgende fasen:? het verwijderen van het asfaltbe-ton;? het reinigen van de betonnendruklaag voor het verkrijgen vaneen zo goed mogelijke aanhech-ting;? het inlijmen van ankers (circa6 ? 9 ankers per m2);? het aanbrengen van drie lagenwapening ?10 met h.o.h.-afstan-den van 50 mm (een staaf in debreedte, hierop een staaf in delengte en hierop weer een staafin de breedte);? het aanbrengen van het HSB.Dankzij de intensiteit waarmee depaver verdicht, mede door zijngrote eigen gewicht, bleek het ookmogelijk de samenstelling van hetbetonmengsel te wijzigen omaldus de eigenschappen verder teverbeteren. De meeste aandacht isdaarbij uitgegaan naar het krimp-gedrag [7].K r i m pHet `slipformpavermengsel' heeft,ten opzichte van het `trilbalkmeng-sel', een lagere water-bindmid-delfactor en bevat naar verhoudingmeer grof (graniet 2 - 4 mm) enminder fijn (zand 0 - 1 mm) toe-slagmateriaal. Tevens bevat hetmengsel wat minder staalvezels.Wel worden glasvezels aan ditmengsel toegevoegd.In het experimentele onderzoek isonder meer het krimpgedrag vanprisma's (100 x 100 x 400 mm3)onderzocht, zowel geseald (alleenautogene krimp) als niet-geseald(uitdrogingskrimp plus autogenekrimp).Figuur 3 en 4 tonen het resultaatvan de prisma's. De getoondekrimp (een verkorting is als posi-tief weergegeven) is het gemid-delde van zes registraties over drieprisma's, met per prisma tweewaarnemingen. De langs de hori-zontale as vermelde `tijd' is de tijdverstreken na het moment vanstorten. Bij aanvang van de metin-gen hadden alle proefstukken eenouderdom van een dag. Decurves met bijschrift `autogenekrimp ? 3 d' en `autogene krimp? 7 d' refereren naar de prisma'sdie tot drie, respectievelijk zeven,dagen ouderdom waren geseald,waarna de sealing werd verwij-derd. Tot het moment waarop desealing werd verwijderd, is dansprake van autogene krimp;nadien is sprake van een combi-natie van autogene krimp en uit-drogingskrimp. Het bijschrift `uit-drogings- en autogene krimp'verwijst naar prisma's die na hetontkisten niet werden geseald endaarom al direct vanaf hetmoment van het starten van deregistratie onderhevig zijn aaneen combinatie van uitdrogings-krimp en autogene krimp.De krimp van prisma's blijkt,zoals verwacht, de grootste waardete bereiken voor prisma's die na3, 4 | Twee mengsels met degemiddelde krimprekvoor elk van de viersets van drie prisma's.Aanvang registratiesna het ontkisten (eneventueel sealen), zij-nde 1 dag na storten.(N.B.: Een positievewaarde voor de krimpduidt op een verkor-ting)C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWegenbou w70 cement 2007 7ontkisten niet geseald worden. Deresultaten van deze prisma'sgeven de combinatie van uitdro-gingskrimp en autogene krimp.Bij het bereiken van een ouder-dom van 28 dagen (registratieperi-ode 27 dagen) geeft het trilbalk-mengsel een krimp van 0,39.Zoals verwacht toont het mengselmet de laagste water-bindmiddel(w/b)-factor - het slipformpaver-mengsel - de laagste krimp:0,33. Opvallend is echter dat hetslipformpavermengsel, ondanks delaagste w/b-factor, ook een kleinereautogene krimp vertoont: 0,19op 28 dagen ouderdom.Als eenvoudigheidshalve de uitdro-gingskrimp gelijk wordt gesteld aande totale krimp minus de autogenekrimp, geven de mengsels bij hetbereiken van 28 dagen ouderdomnagenoeg dezelfde krimpwaarde:0,13-0,14.Hierbij moet wel de kanttekeningworden gemaakt dat een prismadat continu is geseald een andereautogene krimp zal ondergaandan een prisma dat tegelijkertijdook aan uitdrogingskrimp isonderworpen; de vochthuishou-ding zal anders zijn.Uit figuren 3 en 4 is duidelijk af telezen hoe de krimp `versnelt' alsde sealing is verwijderd. De ver-korting van de continu aan uitdro-ging onderworpen prisma's wordtechter niet meer bereikt.P i l o t p r o j e c t e nIn opdracht van RijkswaterstaatBouwdienst is in oktober 2004 doorBruil Ede BV een proefvak zwaargewapend HSB machinaal aange-bracht met een slipformpaver. Hier-door kon worden onderzocht of hetsnel en effici?nt aanbrengen van dezwaar gewapende HSB-overlagingmet het oog op voorziene toekom-stige projecten mogelijk was. Deervaringen met het machinaal aan-brengen van dit proefvak warenzondermeer positief.Vervolgens is in 2005 door Wegen-bouwmaatschappij J. Heijmans BVin vier fasen een zwaar gewapendeHSB-overlaging machinaal aange-bracht op een betonnen viaduct teVoorst. Ondanks de onbekendheidmet het materiaal en het ontbrekenvan praktijkervaring (vooraf werdgeen proefvak aangelegd) waren deervaringen positief. Wel moest eenklein deel (circa 50 m2) vervangenworden vanwege onvoldoende door-dringen tot en/of verdichting bij hethechtvlak. Dit werd mogelijk ver-oorzaakt door combinatie van dehorizontale plaatsing van de tril-naalden en stilstand van demachine. Het verwijderen van deverankerde en hechtend aange-brachte, zwaar gewapende HSB-overlaging is, zoals ook recent isondervonden op de Moerdijkbrugwaar 1800 m2moest worden verwij-derd, een moeilijke opgave en kandus beter worden voorkomen.H u i d i g e p r o j e c t e nVanwege de te verwachten ver-keerstoename is besloten de N375 |Detailopname van hetbetonstaal. Een inge-lijmd anker ten behoevevan de verankering methet bestaande betonnenkunstwerk is duidelijkzichtbaar6 |Detail van een boorkernmet daarin de drie lagenbetonstaalC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWeg enbou wcement 2007 7 71op te waarderen tot een autosnel-weg (de A37). Daarom is eenonderzoek ingesteld naar de kwa-liteit van de aanwezige kunstwer-ken. Hieruit kwam naar voren dattwee kunstwerken moestenworden vervangen; bij zes kunst-werken nabij Emmen bleek eenoverlaging met zwaar gewapendhogesterktebeton C90/105 te vol-staan om de kunstwerken vol-doende op te waarderen.Alvorens de daadwerkelijke uit-voering ter hand werd genomen isdoor Bruil Ede BV een proefvakaangelegd om het hele procesinclusief mengen te toetsen aande praktijk. Voor het producerenvan het HSB voor zowel het proef-vak als de zes storten is gebruikgemaakt van een stationairemenger (een trogmenger van1 m3) van DRM uit Emmen. Hetbindmiddel en het grove toeslag-materiaal zijn als bulk geleverd,terwijl de zandfracties droog enafgewogen in big bags zijn aange-leverd.Naar aanleiding van de resultatenverkregen met dit proefvak zijnenkele verbeteringen doorgevoerd.Deze hebben voornamelijk betrek-king op de wapening en de veran-kering hiervan bij de randen (foto5). Ook boorkernen genomen oplocaties met veel overlappende endichte wapening bleken goed tezijn verdicht (foto 6).De zes kunstwerken (met een totaaloppervlak van circa 4535 m2) zijndaarna bijna opeenvolgend in eenperiode van vier maanden voor-zien van een overlaging. De laag-dikte varieerde van 75 mm tot150 mm.Vanwege de ligging van de viaduc-ten was het niet mogelijk hetHSB-mengsel via de zijkant overde weg aan te voeren. Omdat hetook de wens was bij voorkeur nietover de wapening zelf aan tevoeren, werd besloten het HSBper kubel (foto 7) aan te voerenmet behulp van een torenkraan.Hierdoor was het echter nietmogelijk het HSB gelijkmatig ingrote hoeveelheden aan te voeren.Het was daarom noodzakelijk deslipformpaver regelmatig stil telaten staan, waardoor plaatselijkonvlakheden ontstonden. Dezemoesten naderhand worden weg-geschuurd. De mogelijkheid tewerken over de volle breedte vande viaducten resulteerde wel ineen naadloos aangebrachte overla-ging (foto 8). Deze wordt later nogoverlaagd met een dunne asfaltde-klaag.De verkregen resultaten zijn als`goed' te beoordelen. De grondigevoorbereiding en afstemmingbleken tot het gewenste resultaatte hebben geleid. Ondanks hetverwerken van een relatief geringaantal kubieke meters beton (circa600 m3beton voor de zes projec-ten) moest een groot aantal truck-mixers worden ingezet omdat elkemixer maar tot circa 1/3 van zijncapaciteit kon worden geladen. De7 |Het legen van de kubelC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWegenbou w72 cement 2007 7samenstelling van het mengsel(met name de hoeveelheid water)werd voor het mengen intensiefgecontroleerd en, indien nodig,aangepast. De gebruikte materia-len werden overdekt en droogopgeslagen.Verbeterpunten zijn echter altijdmogelijk. Dit geldt zeker als sprakeis van nog grotere werken waar eensnelle aanvoer van het HSB nood-zakelijk is om de slipformpaver vol-doende snel (40 ? 60 m/uur) enregelmatig te laten rijden, waardoorde vlakheid beter kan worden gega-randeerd. Ervaringen in het buiten-land leren dat productie op debouwplaats (een mobiele mengerop een dieplader) en snelle aanvoer,bijvoorbeeld met een systeem vanlopende banden, resulteren in eenhogere stortsnelheid.C o n c l u s i e sDe zwaar gewapende HSB-overla-ging blijkt een goede methodevoor het opwaarderen vanbestaande constructies. Een gron-dige voorbereiding, nauwgezetteproductie van het mengsel en eengoed afgestemde wijze van storten,blijken echter cruciaal. De meesteervaringen zijn positief en de over-lagingen blijken goed te voldoenaan de gestelde eisen. Het inzettenvan een slipformpaver biedt moge-lijkheden de techniek verder te ver-beteren. Meer onderzoek naar dewijze van aanbrengen en gebruikmaken van de aanwezige kennis inbinnen- en buitenland kunnen hettoepassingsgebied en de kennisverder vergroten. Niet alleen inNederland, maar zeker ook wereld-wijd zullen de komende decenniakunstwerken worden gerenoveerden/of opgewaardeerd. De zwaargewapende HSB-overlaging kandaarbij, zeker indien machinaalaangebracht, een belangrijke rolspelen. nL i t e r a t u u r1. Buitelaar, P., Zeer dunne over-laging met hogesterktemor-tels. Cement 1999, nr. 7.2. Braam, C.R., N. Kaptijn en P.Buitelaar, Hogesterktebetonals brugdekoverlaging. Cement2003 nr.1.3. De Jong, F.B.P., Renovationtechniques for fatigue crackedorthotropic steel bridge decks.Dissertatie, TU Delft, januari2007.4. Buitelaar, P. en C.R. Braam,Ultra Thin White Topping tore-strengthen infrastructuralstructures and pavements. 6thInternational DUT - Workshopon Fundamental Modelling ofDesign and Performance ofConcrete Pavements, Septem-ber 15 - 16, 2006, Priorij Cor-sendonk, Oud-Turnhout,Belgi?.5. Buitelaar, P., C.R. Braam enM. de Wit, Heavily ReinforcedUltra Thin White Topping tore-strengthen infrastructuralstructures. 10th InternationalSymposium on ConcreteRoads, 18 - 22 September2006, Brussel.6. Bache, H.H., The processingof fresh concrete. Physicalsurvey (Flow of particle-liquidsystem in which cohesive andviscous forces are the majorcontributions to resistance todeformation). Private publica-tion, January 1973.7. Braam, C.R., Krimp en sterk-teontwikkeling van variantenvan het Contec Ferroplan-betonmengsel. Stevinrapport25.5-05-14, TU Delft, 2005.Projectgegevens A37opdrachtgever:Rijkswaterstaathoofdaannemer:Dura Vermeeraannemer overlaging:Bruil Ede BVmaterieel:betonpaver SP 1600 uitgebouwd tot12,50 m aanlegbreedte8 |Het resultaat directnadat de slipformpaverde overlaging heeft aan-gebracht