Infrastructuur

Een sterk staaltje beton

donderdag 08 februari 2007

Gepubliceerd in Bouwdienst Magazine

De Bouwdienst herbergt vele stagiaires die een steentje bijdragen aan de verbetering en ontwikkeling van bouwmaterialen en constructies.

Eén van hen is Huib Tol, student van de TU Delft. Tol onderzoekt of de schuiven in de Oosterscheldekering ook van zeer hogesterktebeton (B200) gemaakt kunnen worden. Het conserveren van de stalen schuiven is immers een kostbaar werkje. B200 is een gloednieuwe, supersterke betonsoort, gebruiksvireindelijk en goedkoper in het onderhoud. Maar of een betonnen Oosterscheldekering ook technisch haalbaar is, zal uit onderzoek moeten blijken.

De Stormvloedkering Oosterschelde is het paradepaardje van de Deltawerken. Maar de onderhoudslasten zijn zwaar. Staal roest, en in een aggresieve omgeving met zeewater moet er dus wel een heel stevige conserveringslaag op. Het tegengaan van corrosie kost miljoenen guldens per jaar. Het loont dus de moiete voor Rijkswaterstaat om alternatieve constructiematerialen te ontwikkelen, die beter tegen de omstandigheden bestand zijn.

 Student Huib Tol (24) van de TU Delft ging de uitdaging aan en onderzoekt sinds een jaar of de stalen schuiven in de Oosterscheldekering ook gemaakt kunnen worden van zeer hogesterktebeton (B200). Dit is een nieuwe, supersterke betonsoort, niet te verwarren met het gewone hogesterktebeton (B105). Deze minder geconcentreerde variant werd de laatste jaren al met succes toegepast in de bruggenbouw, in binnen- en buitenland. In zijn onderzoek wordt hij begeleid door Mink Ros en John Pover van de afdeling Ontwikkeling Technieken bij de Bouwdienst in Zoetermeer.

‘Mijn belangstelling voor de Deltawerken is ontstaan in mijn kindertijd’, vertelt Huib. ‘Ik ben geboren in Hellevoetsluis vlakbij de Haringvlietsluizen. Wanneer ik met mijn ouders langs de hoogwaterkering fietste was ik zeer onder de indruk van de enorme afmetingen. Dat ontzag voor grote kunstwerken gaf later de doorslag voor mijn studie Civiele Techniek aan de TU in Delft. Toen ik in mijn afstudeerfase vernam dat er vanuit de universiteit behoefte is aan diepgaand onderzoek naar hogesterktebeton voor de Oosterscheldekering, viel er weer een puzzelstukje op zijn plaats. De Oosterscheldekering is een gigantisch project en is wereldwijd nog steeds een van de meest unieke hoogwaterwerken. De lengte in zijn geheel, maar ook de afzonderlijke schuiven zijn van ongekende grote.’

62 schuiven 

De Stormvloedkering Oosterschelde ligt tussen Schouwen en Noord-Beveland, en is tussen 1980 en 1986 gebouwd in de drie stroomgeulen van de Oosterschelde: Hammen, Schaar en Roompot. De acht kilometer lange dam bestaat uit betonnen peilers, waartussen een drempel- en bovenbalkconstructie is gebouwd. Alleen bij gevaarlijk hoogwater gaan de 62 stalen schuiven in de kering naar beneden. De regering had in tweede instantie voor een open stormvloedkering om het getij in de Oosterschelde te handhaven. Eb en vloed kregen zodoende vrij spel om het unieke ecologische systeem in stand te houden. De Oosterschelde kent een grote planktonproduktie en is een van de grootste kraamkamers voor de fauna in de Noordzee.

Het afstudeeronderzoek van Huib kreeg een extra dimensie toen de Bouwdienst hem een stageplaats aanbood op de afdeling Ontwikkeling Technieken op het gebied van de natte infrastructuur (bruggen, sluizen, stuwen en dergelijke) in Zoetermeer. Op de verschillende hoofd- en onderafdelingen van de Bouwdienst lopen jaarlijks vele stagiares rond die een afstudeerproject uitvoeren of enige praktijkervaring op willen doen. Ze krijgen een stagevergoeding, een eigen werkplek en een vaste begeleider.

Frisse kijk 

De algemene opvatting bij de Bouwdienst is dat studenten van universiteiten, hogescholen en beroepsopleidingen een frisse kijk hebben op de ontwikkeling van nieuwe producten. De Bouwdienst staat op zijn beurt garant voor een optimale gegevensvoorziening. Huib: ‘De afdeling waar ik werk bevalt me uitstekend. De mensen zijn erg behulpzaam. Ook wissel ik regelmatig van gedachten met onderzoekers van het lopende project Betonnen Hefschuiven SKVO in Utrecht. De Bouwdienst beschikt over veel kennis en ervaring op het gebied van hoogwaterwerken. De Oosterscheldekering is ontworpen door eigen medewerkers.’

Het onderzoek van Huib is niet het eerste naar alternatieve schuiven voor de Oosterscheldekering. Het voorziet in de behoefte om met hogesterktebeton B200 een productieontwerp te maken. Hierbij bouwt hij voort op afstudeerontwerpen in kunsstof en hogesterktebeton. Zijn bevindingen zijn wel redelijk uniek. "In plaats van een kokerligger, heb ik een vakwerkschuif ontworpen van zeer hogesterktebeton (B200). Dit beton is zo sterk dat er minder van nodig is. Het gewicht van de schuif is hierdoor lager.’

Onderhoudsvriendelijk 

Zeer hogesterktebeton is bovendien erg onderhoudsvriendelijk. Het unieke materiaal is samengesteld uit fijne korrels met gemiddelde afmetingen van één millimeter tot minder dan een halve micrometer. Hierdoor ontstaat een zeer dicht mengsel met een minimum aan holle ruimtes en een zeer hoge sterkte. Door de grote dichtheid kan het zeewater het beton van binnenuit niet aantasten. er is dus weinig kans op een roestende wapening of betonrot. De onderhoudsvrije periode van betonschuiven bedraagt minstens vijftig jaar, terwijl stalen schuiven elke vijftien jaar van een nieuwe coating moeten worden voorzien. Alleen al de kosten voor de conservering bedragen ongeveer vier miljoen gulden per schuif, inclusief de maatregelen die moeten worden genomen om het milieu te beschermen. De aanleg van de hoogste betonschuif kost circa vier tot vijf miljoen gulden. Bij een stalen schuif ligt dat bedrag veel hoger.

Met andere woorden: zeer hogesterktebeton biedt onderhoudsmatig grote financiële voordelen. De vraag is of het technisch haalbaar is. Beton heeft nu eenmaal andere eigenschappen dan metaal Tijdens het ontwerpen stuitte Huib Tol dan ook op een aantal knelpunten. Bijvoorbeeld: ‘Mijn huidige schuif schommelt rond een gewicht van zeshonderd ton. Als de plaat net iets zwaarder uitvalt, dan moeten de huidige bewegingswerken vervangen worden. Mijn berekeningen moeten nog uitwijzen of het dan wel economisch verantwoord is om staal te gaan vervangen.’

Een ander obstakel betreft het weinig flexibele karakter van beton. ‘De schuif heeft een lengte van 41 meter en een hoogte van twaalf meter. De plaat is opgebouwd uit secties die ondersteund worden door drie vakwerkliggers. De vakwerkconstructie bestaat uit holle buizen en massieve koopunten van ieder acht ton. Het is lastig om deze onderdelen netjes aan elkaar te bevestigen. Beton kan niet zoals staal aan elkaar gelast worden. In plaats daarvan worden alle elementen kruislings aan elkaar gespannen door middel van voorspankabels.’ Tol is ook nog bezig met onderzoek naar lange duureffecten en mogelijke vermoeiing van zeer hogesterktebeton door de dynamische belasting van de zee. Hij denkt alle onderzoeksgegevens op een rijtje te hebben als hij in september afstudeert.

Voorzichtig 

Ondanks het ontbreken van bepaalde onderzoeksgegevens is de algemene verwachting dat zeer hogesterktebeton in de toekomst vaker gebruikt zal worden. Niet alleen voor schuifdeuren in de Oosterscheldekering, maar ook voor ophaalbruggen en als druklaag bij bestaande stalen bruggen om vermoeiing door hoge piekspanningen uit te dempen. Voor het zover is moet er nog een hoop gebeuren. ‘Rijkswaterstaat is uiterst voorzichtig met de toepassing van nieuwe materialen. Het spreekt vanzelf dat de Oosterscheldekering niet geschikt is om te fungeren als proefproject.'

Wel zullen praktijktesten met kleinere en minder essentiële constructies de praktische haalbaarheid van betonnen schuiven in de SVKO moeten onderbouwen. Dan pas komt de oplossing voor het onderhoudsprobleem van de Oosterscheldekering echt dichterbij. Tol:'Mijn onderzoeksresultaten geven hopelijk een zetje in de goede richting.’

Toekomst

De toekomst van zeer hogesterktebeton mag dan nog niet uitgestippeld zijn, die van Huib Tol is dat wel. Na zijn studie wil hij aan de slag in de aannemerij. Hij ziet eventueel ook mogelijkheden bij de Bouwdienst. ‘Rijkswaterstaat heeft niet zo’n flitsende naam, maar in de praktijk valt dat best mee. Door mijn stage weet ik dat de uitvoeringskant mij het meeste ligt. Je kan iets mooi op papier zetten, maar dan moet je het vervolgens ook goed uitvoeren. Ik wil graag meer betrokken zijn bij de realisatie van een bouwwerk. Het lijkt me een leuke uitdaging om een project binnen de gestelde tijd en met een bepaald budget te voltooien. Kortom, ik heb meer intresse in de stap die volgt na het ontwerp. Ook dan geldt: hoe groter de omvang van het project, hoe beter.’

door Jessica de Jong

Copyright © 2017 Jessica de Jong | Alle rechten voorbehouden | Webdesign