nieuws

‘Ineens wil iedereen een brug uit de tube’

infra Premium 3437

‘Ineens wil iedereen een brug uit de tube’

De elementen voor de geprinte betonbrug bij Gemert zijn klaar. Na de bouwvak zal BAM Infra ze verbinden en de constructie onder voorspanning brengen. Dan kunnen fietsers veilig de Peelse Loop kruisen over niet minder dan een wereldprimeur.

In een opslagloods in Gemert, langs de toekomstige Noordelijke randweg, staan ze te wachten: acht grillig gevormde betonnen elementen. Stuk voor stuk zijn ze opgebouwd uit tientallen laagjes beton in een slingerend vakwerkpatroon. Alsof iemand ze heel nauwkeurig uit een reusachtige tube heeft geperst.
Die tube was in werkelijkheid de kop van de betonprinter van de TU Eindhoven. Eindeloos stond die machine te stampen deze zomer. Zeker tien uur per element. Want zodra de mortel eenmaal stroomde, kon het werk niet meer onderbroken worden. De elementen moesten in één werkgang worden geprint. Om de twee uur werd de betonpomp vervangen door een schoon exemplaar, maar daarna ging de printkop direct verder waar hij geëindigd was. Totdat het element een meter hoog was. Half juni ging de printer voor het eerst aan het werk, begin augustus waren alle elementen klaar.
Wat er nu nog moet gebeuren is volgens innovatiemanager Jeroen Nuijten van BAM Infra vooral montagewerk. De blokken moeten verbonden worden met epoxy, er moeten voorspanstaven door de kanalen worden gestoken en op spanning gebracht. Er komt uiteraard een balustrade op. Het beton krijgt een hydrofobeerlaag en de bovenkant van het dek wordt uitgevlakt en voorzien van een slijtlaag.

De fundering op de locatie vergt ook nog wat afwerking. “Er moet echt nog wel wat gebeuren. Maar dat is betrekkelijk traditioneel aannemerswerk. Dat zou geen problemen mogen opleveren.”
Het echte pionierswerk is afgelopen half jaar geleverd. Na de definitieve gunning van de bouw van de Noord-Om aan BAM moest er nog ongelofelijk veel worden uitgewerkt en onderzocht. Menig vakantie is voor het project opgeofferd, beseft de innovatiemanager. Niet alleen van medewerkers van BAM of de TU, maar ook van Witteveen+Bos, de provincie Noord-Brabant en diverse toeleveranciers. “Deze brug komt er vooral omdat alle betrokkenen dat heel graag willen. Omdat ze heilig geloven in de techniek van het 3D-betonprinten. Over de ongekende investering in tijd en geld die dat vergt moeten we maar niet meer te veel nadenken.”

Wapening meeprinten lastig

Eén van de dingen die afgelopen half jaar uitgezocht moesten worden, was hoe het mogelijk was wapening mee te printen met de betonlaagjes. De voorspanstrengen aanbrengen in de holtes van de blokken was volgens projectleider Rob Leenders het probleem niet. Maar het wapenen van de afzonderlijke laagjes, dat was nog nooit eerder gedaan. De printer van de vakgroep van hoogleraar Theo Salet had daar ook geen speciale voorziening voor.


Aanvankelijk was het idee om de draad handmatig voor de printkop uit te rollen. Maar er is uiteindelijk zo’n 20 kilometer draad verwerkt in de brug, dus het was ondoenlijk om dat netjes te laten doen door iemand die voortdurend voor de printkop uitloopt. Dus is er een haspel gemaakt die keurig een gevlochten staaldraad met een diameter van 2 millimeter voor de betonstroom neerlegt. Leenders: “Je bent wel even aan het sleutelen, programmeren en uitproberen voordat dat allemaal goed loopt.”
Bij de eerste proeven met meegeprinte wapening deed zich nog een onverwacht probleem voor. De wapeningsdraad in het midden van de betonlaagjes leek die in tweeën te delen, wat de constructie verzwakte. Dat is opgelost door het staal op een andere manier aan te brengen, maar het vergde de nodige trial and error.

Eerst model gebouwd op schaal 1:2

De belangrijkste vraag bij alle onderzoeken was natuurlijk of het eindproduct wel een veilige constructie zou opleveren. Er zijn immers geen normen voor 3D- printen van beton terwijl de provincie wel zekerheid wil dat de fietsbrug decennialang veilig begaanbaar is. Daarom is de brug in het lab van de TU eerst op halve grootte gebouwd. Compleet met de wapening, de voorspanstaven, epoxylijm tussen de elementen en alle andere voorzieningen zoals die ook in de echte brug moesten komen. Dat schaalmodel is uitvoerig blootgesteld aan druk-, trek- en buigproeven om te kijken of hij aan de gebruikseisen voldoet. Nuijten: “Het is de onderzoekers uiteindelijk niet gelukt de brug kapot te krijgen. Dat gaf voldoende vertrouwen om hem schaal 1:1 uit te voeren.”


Eigenlijk waren de uitkomsten van de proeven zo overtuigend dat de brug best slanker uitgevoerd zou kunnen worden. Hij is nu 80 centimeter dik, waar 60 centimeter ook zou volstaan. Maar er was geen tijd meer om alle andere onderdelen van het ontwerp die daarmee samenhingen aan te passen. Dus komt hij uiteindelijk flink overgedimensioneerd over de Peelse Loop te liggen. Een traditionele betonnen fietsersbrug met deze overspanning zou ongeveer half zo dik zijn. Hoewel die meer beton zou bevatten, omdat hij een massieve doorsnede heeft, terwijl de geprinte brug grote holtes bevat en het beton alleen daar zit waar het constructief noodzakelijk is.

De belofte van het 3D printen

“Dat is natuurlijk de grote belofte van de 3D-printtechniek”, benadrukt Leenders. Naast het feit dat het minder afval oplevert omdat je niet eerst een bekisting hoeft te maken. Het is ook de reden dat opdrachtgever provincie Noord-Brabant zo gecharmeerd was van ons voorstel. Op het onderdeel innovatieve duurzaamheid scoorde de brug, hoewel dat maar een klein onderdeel van het complete werk is. Minder beton, betekent immers minder cement en vooral dat betekent veel minder CO2-uitstoot.”
Dat de brug is geprint laten de bouwers zoveel mogelijk zichtbaar. Aan de bovenkant wordt het brugdek uitgevlakt en verdwijnt het onder de onvermijdelijke slijtlaag. Maar langs de zijkanten en de onderkant blijven de kenmerkende betonlaagjes in zicht. Ze worden gehydrofobeerd, maar meer ook niet. Ook bij de schampkanten en de goot voor de afvoer van hemelwater aan de bovenkant blijven de laagjes zichtbaar. Gebruikers zullen volgens Leenders straks echt wel in de gaten hebben dat ze een bijzondere brug passeren.”


Nuijten: ‘‘Het mooie is, we weten nu echt hoe het moet. Als we morgen opdracht krijgen om er nog een te bouwen, kunnen we die in vier weken tijd leveren. Een paar dingen zouden we natuurlijk proberen anders te doen. Misschien zouden we de balustrade meeprinten en zouden we hem wat slanker dimensioneren. Maar daarvoor is niet meer zulk fundamenteel onderzoeks- en ontwikkelwerk nodig als we afgelopen half jaar met alle partners hebben uitgevoerd. De vragen komen nu ook op ons af. Allerlei partijen polsen of we voor hen niet ook een brug kunnen printen. Niet alleen uit Brabant, maar uit het hele land en daarbuiten komen de bruggen. Het lijkt wel of ineens iedereen een 3D-geprinte brug wil.”

Reageer op dit artikel