Volg Bouwkroniek

Abonneer u
Aanmelden

Volg Bouwkroniek Bouwkroniek

Vezelversterkt beton staat op punt

Vezelversterkt beton staat op punt

Traditioneel gewapend beton blijft het referentiemateriaal voor een groot aantal bouwtoepassingen. Zijn kwaliteit-prijsverhouding en intrinsieke eigenschappen (weerstand, duurzaamheid ...) vormen zonder meer een voordeel. Men is er zich echter ook al jaren van bewust dat de uitvoering van de stalen wapening, die het gebrek aan trekweerstand moet compenseren, zeer arbeidsintensief is: opstellen van ingewikkelde wapeningsplannen, transport en opslag op de bouwplaats, uitvoeringstermijnen, ...

Doordat staalvezels 'simpelweg' aan de betonmixer toegevoegd kunnen worden als een soort van discrete versterking openen ze in bepaalde toepassingen tal van perspectieven ter vervanging van de traditionele wapening. Hoewel het principe al stamt uit het tijdperk van de Romeinen dateert de industriële toepassing ervan ' door de productie van specifiek hiervoor bestemde vezels ' pas van de jaren '60 van de vorige eeuw.

Vijftig jaar later moeten we echter vaststellen dat het succes van vezelversterkt beton niet zo overrompelend is als men zou denken. Met een globaal marktaandeel van ongeveer 3% kunnen we niet zeggen dat dit betontype het in ons land tot een referentiemateriaal geschopt heeft. We weten ook al langer dat vezelwapening, omwille van de willekeurige oriëntatie en verspreiding van de vezels in het betonvolume, niet noodzakelijk goedkoper is dan een oordeelkundig geplaatste traditionele wapening.

De jongste jaren lijken de producenten en onderzoekers echter een tweede adem gevonden te hebben die dit veelbelovende materiaal voort ingang kan doen vinden in structurele toepassingen. De aandacht gaat hierbij voornamelijk uit naar de volgende aspecten:

verhogen van de maximale hoeveelheid (lange) vezels in de cementmatrix;

zoeken naar proefmethodes om het materiaal beter te karakteriseren;

uitwerken van rekenmethodes met een even groot betrouwbaarheidsniveau als voor traditioneel gewapend beton;

ontwikkelen van nieuwe vezeltypes.

Het WTCB-dossier 'Vezelversterkt beton: na 50 jaar op punt'' bespreekt kort de vooruitgang die in deze verschillende domeinen geboekt werd. Het komt tot de slotsom dat dit materiaal niet zonder meer als 'matuur' beschouwd mag worden voor structurele toepassingen.

Recente ontwikkelingen

Door de maximale hoeveelheid (lange) vezels in de cementmatrix te verhogen zonder afbreuk te doen aan de verwerkbaarheid is het aantal potentiële applicaties van vezelversterkt beton in structurele toepassingen sterk toegenomen. Ook de ontwikkeling van zelfverdichtende betonsoorten (die niet getrild hoeven te worden) brengt al sinds het eind van de jaren '90 van de twintigste eeuw ' en zonder dat dit eigenlijk de bedoeling was ' een toename van de 'verwerkbare' vezeldoseringen voor structurele toepassingen met zich.

Op die manier ontstond een materiaal waarvan het mechanische gedrag zeer dicht aanleunt bij dat van traditioneel gewapend beton. Door een grote hoeveelheid fijne deeltjes (bv. >450 kg/m³ voor een Dmax van 16 mm) te combineren met superplastificeerders, kunnen betoncentrales voortaan zonder problemen betonsoorten met vezeldoseringen tot 100 kg/m³ gieten en verpompen, terwijl deze grens vroeger op 60 kg/m³ lag.

Voorts is uit diverse internationale en nationale onderzoeken ' waarbij het WTCB nauw betrokken was ' gebleken dat bepaalde proefmethodes vezelversterkt beton beter kunnen karakteriseren (ongeacht het vezeltype). De huidige referentienorm voor de buigsterkte steunt op driepuntsbuigproeven op gekerfde prisma's (NBN EN 14651).

Voornoemde onderzoeken hebben echter aangetoond dat het uitvoeren van een reeks bijkomende proeven op grotere, ronde proefstukken zeer interessant kan zijn. De resultaten van deze proeven vertonen immers slechts een schommeling van 10% in vergelijking met 25% bij prismaproeven. Aan de hand van deze proeven zou het statistisch en economisch mogelijk moeten zijn om tot realistischere sterktewaarden voor dit materiaal te komen.

MC'10

De recente publicatie van de Model Code 2010 (MC'10) betekent dan weer een grote stap vooruit voor studiebureaus die de berekening van vezelversterkt beton uitvoeren. Hoewel deze opdracht vaak nog ten laste van de producenten en onderzoekers valt, werd toch een consensus bereikt over de theoretische aanpak van de structurele berekening en konden regels opgesteld worden voor de uiterste grenstoestanden en de bruikbaarheidsgrenstoestanden.

De meeste theoretische beschouwingen uit de MC'10 werden specifiek ontwikkeld voor beton met zowel een traditionele als een vezelwapening. Ze kunnen tegenwoordig echter ook toegepast worden om de sterkte te berekenen van elementen die alleen voorzien zijn van een vezelwapening. Het kan hier gaan om het bepalen van de dwarskrachtweerstand van een balk, de momentweerstand van een plaatvloer, enz.

De in de MC'10 gehanteerde aanpak leunt nauw aan bij die uit de Eurocode 2, de referentienorm voor het berekenen van traditioneel gewapend beton. De MC'10 bevat daarenboven de volgende nieuwigheden: invoeren van klassen voor vezelversterkt beton (zoals drukweerstandsklassen), toepassen van veiligheidsfactoren, invloed van de voorkeursoriëntatie van de vezels in dunne constructies, het in aanmerking nemen van het hyperstatische karakter van de structuur en tot slot de robuustheid (enkele regels om zich tegen accidentele breuken te beschermen).

Ten slotte bieden bepaalde staalvezelproducenten sinds kort een aantal nieuwe, performantere vezels aan. Ze konden geoptimaliseerd worden dankzij de ontwikkeling van een nieuw systeem voor het verankeren in de matrix, een verhoogde draadweerstand en het gebruik van staal met een verbeterde plooibaarheid. Andere producenten zetten dan weer in op het ontwikkelen van alternatieve vezeltypes uit bijvoorbeeld glas of een synthetisch materiaal. De minder goede intrinsieke eigenschappen van deze laatste vezeltypes (bv. trek­sterkte, elasticiteitsmodulus, ...) worden deels gecompenseerd door het feit dat een groter aantal vezels aan de gescheurde sectie toegevoegd kan worden. Hun prestaties op lange termijn (in het bijzonder onder langdurige belasting) zijn vooralsnog niet bekend, waardoor het gebruik ervan in het kader van de MC'10 beperkt blijft.

Zelfs aan te raden

Er zijn tegenwoordig dus verschillende hulpmiddelen beschikbaar voor het ontwerpen van geprefabriceerde of ter plaatse gestorte elementen uit vezelversterkt beton, al dan niet voorzien van een bijkomende traditionele wapening. Het gebruik van dit betontype staat op punt (en is zelfs aan te raden) voor een groot aantal toepassingen, zowel ter vervanging van een deel van de secundaire wapening (dwarse buiging bij 2D-elementen, krimpwapening, beugels bij balken ') als ter vervanging (volledig of gedeeltelijk) van de hoofdwapening in betonwanden, funderingszolen, funderingsplaten, enzovoorts.

Maar dit geldt niet voor alle toepassingen noch voor alle vezeltypes. De prestatiegerichte benadering uit de MC'10, uit de verschillende desbetreffende productnormen (CE-markering volgens de normen van de reeks NBN EN 14889) en uit de toekomstige Belgische Technische Goedkeuringsleidraad over dit onderwerp zou hierover meer duidelijkheid moeten scheppen...

Meer informatie over de praktische toepassingen van vezelversterkt beton is terug te vinden in Infofiche 71.2, die vrij te downloaden is op www.wtcb.be.

Bron: het dossier 'Vezelversterkt beton: na 50 jaar op punt'' van Ir. Benoit Parmentier, hoofd van de afdeling Structuren van het WTCB. Er mag alleen verwezen worden naar het dossier zelf (nr. 2014/4.2), te vinden op www.wtcb.be, doorklikken naar publicaties en WTCB-dossiers.

OVERHEIDSOPDRACHTEN
Alle overheidsopdrachten

Meest aanbevolen artikels

Nieuw platform maakt drones beschikbaar voor zakelijke toepassingen

Nieuw platform maakt drones beschikbaar voor zakelijke toepassingen

Het telecombedrijf Proximus, SkeyDrone en DroneMatrix bundelen hun krachten om een platform te ontwikkelen waarmee drones ‘on demand’ missies kunnen uitvoeren voor zakelijke doeleinden. Alle partners brengen hun specifieke[…]

Ethias en Weerts Group samen in logistiek vastgoed

Ethias en Weerts Group samen in logistiek vastgoed

Nieuwe investeerders voor kunstgrasproducent Feelds

Nieuwe investeerders voor kunstgrasproducent Feelds

Vooraf bepaalde minnelijke onderhandelingstermijn in het Onteigeningsdecreet

Vooraf bepaalde minnelijke onderhandelingstermijn in het Onteigeningsdecreet