nieuws

Heiproef betonnen palen met koolstof voorspanning

bouwbreed

Bij wijze van proef zijn op het terrein van Ballast Nedam Projectontwikkeling te Nieuwegein twee betonnen palen met koolstof voorspanning geheid. De palen zijn inmiddels weer getrokken en worden onderzocht door TNO Bouw te Rijswijk.

Waarschijnlijk is het wereldwijd de eerste keer dat betonnen heipalen zijn voorgespannen met strengen van carbonvezels in epoxyhars. De palen zijn dadelijk na het heien weer getrokken. Dat gebeurde met de nodige omzichtigheid, om de toestand van de palen niet te verstoren. De grond werd ruim met water gespoeld om wrijving tijdens het trekken te voorkomen.

Van beide palen wordt een deel van circa 5 m bij TNO Bouw aan een vierpunts buigproef onderworpen, evenals twee proefstukken die niet zijn geheid. Uit de resultaten ke conclusies getrokken worden over de invloed van het heien op de voorspanning van de palen. Van traditioneel met staal voorgespannen palen is bekend dat de momentcapaciteit door het heien afneemt. Ter controle zijn behalve de twee met koolstof voorgespannen palen ook twee traditionele palen geheid. De kop en de voet van alle vier de palen uit het proefpo zijn gewapend met gewoon staal. Het zijn standaard palen van de kwaliteit B55, geproduceerd in de fabriek van Haitsma Beton te Kootstertille.

Zwerfstromen

De proef is een initiatief van de pogroep ‘voorspannen met koolstofcomposiet’ van Ballast Nedam NV. Bij de proef zijn drie werkmaatschappijen van Ballast Nedam betrokken, namelijk Spanstaal BV te Venlo-Blerick, Ballast Nedam Beton- en Waterbouw te Amstelveen en Haitsma Beton BV te Maarssen.

Volgens B.K.J. Obladen van Ballast Nedam Beton- en Waterbouw is de proef vooral ingegeven door de drang naar technologische innovatie. Er is niet bij voorbaat een markt voor het produkt, hoewel er wel belangstelling bestaat, onder andere van de Nederlandse Spoorwegen. Het staal van voorgespannen palen in de nabijheid van spoorwegen heeft de neiging te corroderen als gevolg van zwerfstromen. Dat nadeel hebben de palen met koolstof voorspanning niet. Daar staat echter tegenover, dat de prijs van de koolstof strengen vijf- tot tienmaal hoger is dan die van voorspanstaal. Bij het proefpo zijn strengen gebruikt van het type carbon-stress, een produkt van de Nederlandse Draadindustrie (NEDRI), ontwikkeld in samenwerking met het chemieconcern AKZO. De strengen zijn zo flexibel, dat ze in rollen met een diameter van 1,8 m geleverd worden.

Discutabel

Voorafgaand aan de heiproef werd een symposium gehouden over de voor- en nadelen van voorspanning met koolstof. In het bijzonder het verankeren van koolstof is nog een probleem. “De verankeringsmethoden die nu wereldwijd circuleren zijn allemaal discutabel”, zei ir. J.W. van de Camp van Haitsma Beton. Hij heeft een verbeterde verankering ontwikkeld, die bij de proef echter niet werd gebruikt, omdat de kosten te hoog zijn voor een eenmalige toepassing. Prof.dr.ir. L. Taerwe van het Magnol Laboratorium van de Universiteit Gent zei, dat er geen onoverkomelijke problemen zijn bij de toepassing van koolstof voorspanning. “Er is nog wel een periode nodig om oplossingen te vinden”, aldus Taerwe. Hij wees op de verschillen met voorspanstaal en andere kunststoffen, zoals aramide en glasvezels. Constructies met voorspanstaal vertonen een grote doorbuiging bij een hoge belasting. Dat is niet het geval bij constructies die met koolstof zijn voorgespannen.

Zandkorrels

Een nadeel van koolstof strengen is de vermindering van de doorsnede bij daling van de temperatuur, waardoor de hechting wellicht kan afnemen. Om dit te compenseren worden zandkorrels in de epoxyhars gedrukt. Voordelen heeft koolstof echter ook. Het materiaal is niet gevoelig voor een alkalisch milieu. Het is elektromagnetisch neutraal, heeft geen last van zwerfstromen. Er treedt dan ook geen corrosie op en het materiaal heeft een hogere treksterkte dan voorspanstaal. In verband hiermee werden als mogelijke toepassingen externe voorspanning, constructies bij de zee en trekpalen voor de fundering van spoorwegen genoemd.

Taerwe gaf twee voorbeelden van praktische toepassing van koolstof als wapening. In Japan zijn wapeningsnetten van elkaar kruisende staven op de markt. Zij worden gebruikt voor betonconstructies in agressieve milieus. Elders worden kolommen en schoorstenen versterkt met koolstof strengen, die diagonaal in twee richtingen rond de kern worden gewikkeld. De momentcapaciteit van deze constructies neemt daardoor aanzienlijk toe.

De kop van een met koolstof voorgespannen paal, na de geslaagde heiproef. Enkele koolstof strengen steken enigszins boven het oppervlak uit. Zij hebben kleine putjes achtergelaten in het houten heiblok.

Reageer op dit artikel
Lees voordat u gaat reageren de spelregels