Nieuw brugdek van hoge sterkte beton

Renovatie van de Galecopperbrug

De Galecopperbrug bij Utrecht krijgt een nieuw dek van hoge sterkte beton. Het dek wordt aangebracht op het bestaande stalen brugdek, dat eerst versterkt en verbeterd wordt. Het nieuwe brugdek van hoge sterkte beton (HSB) is beter bestand tegen zwaar en intensief verkeer met de bijbehorende dynamische belasting. Het storten van HSB vraagt om nauwkeurige conditionering van de omstandigheden.
 
Tekst: Jan Bol, Bolster Journalistiek
Afbeeldingen, foto’s: Ton Borsboom Fotografie, Jan Bol
 
Op de zuidelijke parallelrijbaan van de Galecopperbrug is een nieuw brugdek van hoge sterkte beton (HSB) aangebracht. Dat gebeurde tijdens nog zomers warme weken in september. Het betondek van deze brug over het Amsterdam-Rijnkanaal is in vier stortsessies aangebracht op het bestaande, gerenoveerde en versterkte stalen brugdek. Bij elk van de vier storten ging het om een breedte van ongeveer zes meter en over een lengte van 60 meter. De totale breedte van het betondek is twaalf meter en de totale lengte is zo’n 120 meter, gemeten van het westelijk bruggenhoofd tot het oostelijk bruggenhoofd.
De omvang van een stort hing samen met het optimaal kunnen verwerken van het HSB, onder meer in verband met de warmte die ontstaat door het harden van het beton en in relatie tot de buitentemperatuur. HSB heeft een heel lage water-cementfactor en bevat veel cement in het mengsel. De plasticiteit is tamelijk gering. De consistentie van het HSB wordt gecontroleerd vóór het afsturen van de betonmixer. Bij aankomst op de bouwplaats wordt alvorens te storten de consistentie nogmaals getest.
 
Conditioneren
Zoals bij alle beton is de reactie die het beton doet harden exotherm, er komt warmte vrij. Voorkomen moet worden dat tijdens de stort, en ook daarna, de toch al geringe hoeveelheid water te snel verdampt. Tijdens de stort is die zorgvuldigheid nodig om het beton goed en gelijkmatig te kunnen verdelen vanuit de stortmachine en om het gestorte hoge sterkte beton goed te kunnen afreien en afsmeren. Hierdoor ontstaat een goed egaal, verdicht en gesloten betondek, hetgeen belangrijk is voor de levensduur van het brugdek.
Na het storten en afreien is het zaak dat het beton niet te snel droogt en hard wordt, omdat anders scheurvorming optreedt. Scheuren leiden tot schade, bijvoorbeeld door inwateren en daarna kapot vriezen. Daarom wordt het vers gestorte HSB meteen tijdelijk afgedekt met een dunne kunststoffolie.
De ervaring bij het storten van eerdere HSB-brugdekken, zoals die van de Calandbrug en de Moerdijkbrug, leerde dat een lengte van ongeveer 100 meter in één stort te beheersen is. Door de reactiewarmte van het hoge sterkte beton wordt ook de stortmachine steeds warmer. Het een versterkt het ander. De warmte is de beperking van de omvang van één stort. Gaat het HSB in de machine te ver door met hard worden, dan ontstaan brokken in het mengsel en ontstaat er een ongelijkmatig betondek van slechte kwaliteit, dat niet meer goed na te bewerken is.
Ook de buitentemperatuur is mede bepalend voor het stortmoment van het HSB. Begin september was het nog erg warm overdag. Vandaar dat het storten van het HSB brugdek van de parallelrijbaan, de eerste van de vier te storten dubbele rijbanen van de Galecopperbrug, voornamelijk ’s avonds en ‘s nachts plaatsvond.
Om weersinvloeden, zoals neerslag, op het betonmengsel en het vers gestorte beton nog beter uit te sluiten werd over de totale lengte van de rijbaan een reuzentent gebouwd, waarbinnen droog en geconditioneerd gewerkt kon worden. Die doorwerktent bevorderde bovendien het herstel van het stalen brugdek en daarna ook het storten en afwerken van het nieuwe HSB-brugdek.
 
Krachtverdeling
De toegenomen intensiteit van het verkeer dat over de A12, over de Galecopperbrug komt, maakte het nodig om te renoveren. Een brugdek van hoge sterkte beton is beter bestand tegen de zwaardere aslasten van met name vrachtverkeer. Het beton verdeelt de krachten beter over de hele oppervlakte van het brugdek. Daardoor is er, in tegenstelling tot een dek van asfaltbeton, minder kans op ponskrachten op het stalen brugdek eronder. Dat verlengt de levensduur van de brug.
Het stalen brugdek is voorzien van een ruwe hechtlaag, voor een goede binding met het HSB. Het beton wordt gestort op kruislings aangebrachte wapening. Deze wapening kan waar nodig trekkrachten opnemen. In de HSB-mix zitten behalve cement en weinig water ook grind van bauxietkorrels, additieven ook kleine staalvezels. Die vezels zorgen voor een optimale spreiding van de belasting op het brugdek en voorkomen ook scheurvorming.
In de praktijk is gebleken dat een dikte van het HSB-brugdek van om en nabij 80 mm voldoende is voor het creëren van een kwalitatief goed rijdek. Die dikte wordt mede bepaald door de belastbaarheid van het stalen brugdek. HSB heeft een hogere volumieke massa dan asfaltbeton.
De dikte van het HSB-dek wordt tijdens de uitvoering goed bewaakt, aan de hand van alignement. Het gestorte dek moet goed vlak en egaal zijn om de rijbaan af te kunnen werken met epoxyhars waarin bauxietkorrels gestrooid worden. Zo’n toplaag is stroef genoeg voor het verkeer om veilig te kunnen remmen.
 

Hoge sterkte beton
Hoge Sterkte Beton (HSB) is een betonmengsel dat een hogere druksterkte kan weerstaan dan traditioneel beton. HSB heeft een karakteristieke kubusdruksterkte vanaf 65 N/mm² en wordt toegepast bij onder andere bruggen, viaducten, hoogbouw (kantoor- en woontorens), pantserdekvloeren en constructies met een grote overspanning. Het beton is slijtvaster en dichter van structuur dan traditioneel beton. Het is daardoor zeer geschikt voor toepassingen in agressief milieu.
Nog hogere sterkteklassen zijn ook mogelijk. Er wordt dan vaak gesproken van Zeer Hoge Sterkte Beton (ZHSB) of Ultra Hoge Sterkte Beton (UHSB).
HSB verhardt snel en sterktes van 30 à 40 N/mm² worden al binnen 24 uur bereikt. Hierdoor kan er ook sneller worden ontkist en is een hogere bouwsnelheid mogelijk. Het materiaal is goed verwerkbaar maar het storten, verdichten en afwerken wijken wel af ten opzichte van normaal beton. Twee belangrijke aandachtspunten zijn:

• Door de complexe mengprocedures kan de productiecapaciteit van HSB lager zijn dan van traditioneel beton.
• Vooral bij massieve constructies loopt de temperatuur in de constructie hoog op. Om ongewenste scheurvorming te voorkomen, kunnen constructies(of onderdelen daarvan) geïsoleerd worden, extra wapening aangebracht worden of het verharde beton gekoeld worden.

 
Bron: website van VOBN, Vereniging van Ondernemers van Betonmortelfabrikanten in Nederland, met 125 aangesloten betoncentrales.
 

Fasering
De renovatie van de uit twee delen bestaande Galecopperbrug, een zuid- en een noordbrug, verloopt in vier fasen: twee in 2014 en twee in 2015. In de planning van de totale renovatie en verbetering van de Galecopperbrug is beschikbaarheid voor het verkeer leidend.
Dat gold onder andere ook voor de werkzaamheden die vooraf gingen aan renovatie van het brugdek: het versterken van de zuid- en noordbrug met reusachtige stalen kokerliggers en daarna het liften van de totale brug voor het realiseren van Rijnvaarthoogte voor een betere doorvaart van het Amsterdam-Rijnkanaal voor onder meer containerschepen met een hoge lading.
 
Kijk voor meer informatie over de renovatie van de Galecopperbrug ook op:
•          Rijkswaterstaat.nl/galecopperbrug
•          facebook.com/galecopperbrug (foto’s, filmpjes, timelapse-opnamen)
•          vanAnaarBeter.nl/galecopperbrug (webcam).
 

Reeks over Galecopper brug in GWW-Totaal
GWW-Totaal besteedt in een reeks artikelen aandacht aan de renovatie en verbetering van de Galecopperbrug in de A12 ter hoogte van Utrecht. In edities nummer 6-2013 en 4-2014 verschenen de eerste twee artikelen over de renovatie van deze brug.
GWW-Totaal publiceert uitgebreid over de uitvoering van grote projecten. In 2011, 2012 en 2013 verschenen artikelenseries over de verbreding van de A12, over de bouw van de extra brug in de A50, over de Waal bij Valburg en over de bouw van de dubbellaagse tunnel in de A2 ter hoogte van Maastricht. Bovendien verschenen artikelen over de nieuwe stadsbrug bij Nijmegen, de Oversteek, en over Ruimte voor de Waal.