nieuws

‘Onderwerp elke tunnel vooraf aan een brandproef’

infra 2988

‘Onderwerp elke tunnel vooraf aan een brandproef’

Stel brandproeven verplicht voorafgaand aan de bouw van elke tunnel. Met exact het gebruikte betonmengsel. Daarvoor pleiten experts naar aanleiding van de alarmerende uitkomsten van tests bij vier jonge wegtunnels.

De opzienbarende resultaten van de brandproeven waren twee weken terug reden voor groot alarm. Minister Schultz van Haegen liet plots weten dat de brandweer zich in vier specifieke wegtunnels bij een grote tunnelbrand eerder terugtrekt en het gebied boven op de tunnels laat ontruimen. Het gaat om de Ketheltunnel bij Schiedam, (A4), de Salland-Twentetunnel, de Tweede Coentunnel en de A2-tunnel in Maastricht. Schultz informeerde de Tweede Kamer met een brief, maar hield de bijbehorende onderzoeksrapporten nog even achter.

Rijkswaterstaat eist al decennia dat wegtunnels zo’n brand minstens een uur kunnen weerstaan

Cobouw kreeg er één in handen van een proef die werd uitgevoerd door Efectis. Begin februari van dit jaar stelden de onderzoekers in hun laboratorium in Bleiswijk een betonplaat bloot aan een 200 MW-brand. Dat is een extreme brand waarbij meerdere vrachtwagens betrokken zijn en de temperaturen al snel oplopen tot boven de 1200 graden Celsius, om meer dan een uur aan te houden. Rijkswaterstaat eist al decennia dat wegtunnels zo’n brand minstens een uur kunnen weerstaan. Als ze onder een vaarweg doorgaan, zoals de Tweede Coentunnel, moeten ze het zelfs twee uur uithouden. Maar proefstukken van alle vier de tunnels faalden in het lab. Het beton spatte snel af en de wapening kwam veel sneller bloot te liggen dan verwacht.

Leidsche Rijntunnel en Sluiskiltunnel zijn wel veilig

Twee jonge tunnels, opgeleverd na 2008, ontbreken in het rijtje. Dat zijn de tunnel Leische Rijn (A2) en de Sluiskiltunnel. De verklaring daarvoor is eenvoudig: in beide gevallen zijn aan de betonmortel polypropyleenvezels toegevoegd. Dat is een relatief nieuwe methode om de brandbestendigheid te verbeteren, waarmee het kostbare en omslachtige aanbrengen van brandwerende platen of mortel wordt vermeden.
De polypropyleenvezels in het beton smelten bij brand en laten porieën achter. Daardoor bouwt zich minder snel de stoomdruk op, die verantwoordelijk is voor het explosieve afspatten. Bij zowel de Leidsche Rijntunnel als de Sluiskiltunnel zijn vooraf door de aannemers brandproeven uitgevoerd op proefstukken om aan te tonen dat dat ook werkte.

Een ander type grindkorrel kan al het verschil maken

Frank Kaalberg van Witteveen+Bos was medeverantwoordelijk voor het ontwerp van de Sluiskiltunnel en woonde in die hoedanigheid de brandproeven bij. Twee beoogde toeleveranciers leverden proefelementen met pp-vezels waarvan de proefstukken compleet anders reageerden in de testoven. Bij de eerste leverancier begon het afspatten snel en moest de test voortijdig worden afgebroken. Het tweede element doorstond de proef met vlag en wimpel. “En dat zagen we vooraf niet aankomen”, vertelt Kaalberg, alsof het hem nog altijd verbaast. “De betonmengsels en de vezels die ze gebruikten waren nagenoeg identiek en voldeden op papier aan alle eisen.”

“Het luistert blijkbaar heel nauw”, concludeert hij. “Het kan het verschil zijn of je riviergrind gebruikt als toeslagmateriaal of gebroken kalksteen. Maar ook hoe je het materiaal tijdens de productie opslaat maakt uit. Net als de exacte samenstelling van het cement: hoe fijn het gemalen is, wat de exacte gradatie is. Daarom is het van belang dat je voorafgaand aan een project een realistische brandproef opzet. Met exact het mengsel afkomstig van de toeleveranciers waarmee je in zee wilt gaan. We weten namelijk niet precies hoe alle ingrediënten fysisch op elkaar inwerken. Daar is nog meer fundamenteel onderzoek voor nodig.”

Nieuwere betonmengsels slechter bestand tegen brand

Dat er nog veel te leren valt, beaamt betontechnoloog Michaël Menting van ABT. “Het is bekend dat moderne betonmengsels slechter brandgedrag vertonen dan oudere mengsels. De lagere watercementfactor en de toevoeging van steeds meer plastificeerders zijn daar debet aan. Maar of het explosief spatten komt door de dichtere structuur waardoor de stoomdruk niet weg kan, daarover zijn de experts het nog niet eens. Het kan ook komen doordat de nieuwe betonsoorten minder taai zijn en last hebben van brosse breuk, waardoor de schollen makkelijker afspatten.“

Efectis-onderzoek roept de nodige vragen op

Het deel van het Efectis-onderzoek dat Menting heeft ingezien, roept bij hem de nodige vragen op. Het vochtgehalte van ruim 6 procent van het beton vindt hij nogal hoog. Efectis heeft de elementen waarschijnlijk kort na het storten al beproefd. Hadden de onderzoekers een paar maanden gewacht dan was het vochtpercentage gedaald tot zo’n 4 procent en begint het spatten van het beton veel later. Ook de druk op het proefstuk van 10 MPa, die de grond- en waterdruk moet simuleren op het tunneldak, vindt hij fors. Dat zijn factoren die de uitkomsten sterk beïnvloeden.

Over polypropyleenvezels is Menting net als Kaalberg enthousiast. Maar toevoegen van staalvezelwapening kan volgens hem ook helpen. Dat vergroot de taaiheid en zorgt ervoor dat schollen die loskomen in elk geval blijven hangen. Rijkswaterstaat en ProRail zijn helaas erg terughoudend om staalvezels toe te passen.

“Op de kosten van een tunnel zijn brandproeven peanuts”

Kaalberg, die ook het ontwerpteam leidde van de boortunnel van de Noord-Zuidlijn, pleit ervoor om in het vervolg bij tunnels altijd vooraf brandproeven uit te voeren. “Bij boortunnels is het sowieso standaard, maar ik zou het ook doen bij cut-and-cover en zinktunnels. Ik weet dat aannemers ertegen protesteren. Die vinden het te veel gedoe en te duur. Maar ik zou het risico niet nemen. Op de totale kosten van een tunnel is zo’n proef peanuts. Je kunt niet achteloos verwijzen naar eerdere tests. Je moet het exacte mengsel beproeven zoals je dat ook in het werk gaat gebruiken. Anders zegt zo’n brandproef helemaal niets.”

Lees hier een verslag van de Efectisproef.  Of bekijk het rapport, met de leeswijzer opgesteld door Rijkswaterstaat.

Reageer op dit artikel
Lees voordat u gaat reageren de spelregels