Geopolymeerbeton in hangelementen fietsbrug
In opdracht van Provincie Groningen bouwt Friso Civiel, in combinatie met Hollandia Infra, een nieuwe fiets- en voetgangersbrug in Zoutkamp. Bijzonder is vooral dat voor zogenoemde prefab betonnen hangelementen geopolymeerbeton is gebruikt. Extra uitdaging zijn de zware milieuklassen waaraan het geopolymeerbeton moet voldoen, omdat de elementen deels in het water hangen.
Artist impression van de Reitdiepsluis met onder meer de nieuwe fiets- en voetgangersbrug.
Tekst: ing. Frank de Groot
Beeld: Friso Civiel en Frank de Groot
Het is fraai lenteweer wanneer ik op 25 februari arriveer bij de monumentale gemetselde Reitdiepsluis in Zoutkamp, nabij het Lauwersmeer. Tot in de jaren zestig lag Zoutkamp aan de Lauwerszee. “Het ijs is pas een week weg, we hebben hier flink last gehad van het winterweer”, zegt Martin Slager, projectbegeleider van Friso Civiel. Bijna niet voor te stellen nu bezoekers en inwoners van Zoutkamp buiten op terrasstoelen genieten van de zon.
De nieuwe fietsbrug is onderdeel van de Nieuwe Waterwerken Zoutkamp. Dit is de projectnaam voor de werkzaamheden die worden uitgevoerd in Zoutkamp en omgeving. De uitvoering gebeurt in samenwerking met Waterschap Noorderzijlvest, de provincie Groningen en de gemeente Het Hogeland. Begonnen als een waterveiligheidsopgave van het waterschap, is het project doorontwikkeld tot een erfgoed-inclusieve gebiedsopgave. Ook is de aanleg van een vrijliggend fietspad langs de N388 – die over de Reitdiepsluis loopt, en een fiets- en voetgangersbrug over die sluis, onderdeel van dit project.
We ontmoeten in de keet niet alleen Martin Slager, maar ook uitvoerder Stefan van der Sluis van Friso Civiel en Jan Smit, directeur Nieuwton. Dit bedrijf ondersteunt en begeleidt de betonmortel industrie met innovatieve ontwikkelingen op het gebied van onder andere geopolymeer beton en bijvoorbeeld 3D printen in cementloze betonmortel. Ook de betontimmermannen Marcel Wiggerman en Johan Veldkamp onderbreken hun werk even voor het delen van de ervaringen.
Even poseren boven de hangelementen. Van links naar rechts: Marcel Wiggerman (betontimmerman), Stefan van der Sluis (uitvoerder Friso Civiel), Johan Veldkamp (betontimmerman), Martin Slager (projectbegeleider Friso Civiel) en Jan Smit (directeur Nieuwton).
Hangelementen
De nieuwe brug ligt naast de bestaande brug over het Reitdiep en is vier meter breed. Hiervan is drie meter voor de fietsers en één meter voor de voetgangers. De brug is van staal en heeft een overspanning van ongeveer 11 meter. De totale lengte van de brug is 62,5 meter. “Op 2 maart wordt het beweegbare stalen deel geplaatst”, zegt Martin. De bouwers hopen het project medio 2026 op te leveren.
Friso Civiel voert samen met Hollandia Infra en de onderaannemers Sissing Noord, Stienstra & Van de Wal, Folkertsma, Ingenieursbureau EconStruct en Nieuwton het project uit. Omdat het fiets- en voetgangerspad richting de brug omhoog loopt bestaat dit project ook uit veel grondwerk en verankerde stalen damwandschermen en keerwanden langs het talud. “Voor de stalen damwandschermen hangen 28 hangelementen van geopolymeerbeton. Die elementen zijn verankerd aan de betonnen sloof die over de stalen damwanden loopt. Ze hangen daarbij ook deels in het water”, legt Martin uit.
De hangelementen komen prefab op de bouwplaats aan en zijn aan het onderste deel – dat deels in het water hangt – al voorzien van metselwerk. In het werk wordt vanaf pontons het resterende metselwerk aangebracht. “Het zijn geen metselbakstenen, maar betonstraatstenen. Die zijn harder, waardoor ze minder water opnemen. Daardoor is de kans op schade kleiner. Maar het is wel even wennen voor de metselaars”, zegt uitvoerder Stefan van der Sluis.
Geopolymeer hangelementen staan klaar bij de tijdelijke stortlocatie in Sumar.
Proefproject
Waarom is er in dit project gekozen voor hangelementen uit geopolymeerbeton? Dat heeft te maken met de opdrachtgever: provincie Groningen. Deze provincie heeft de ambitie om werken uit te voeren waarbij een reductie van CO2-uitstoot wordt bewerkstelligd in zowel inzet van materieel als in toegepaste materialen. Zo worden er al asfalt gebruikt en fietspaden aangelegd met een lage CO2-uitstoot. Constructief gewapend geopolymeerbeton is nog niet eerder door de provincie uitgevoerd. “Ik ben al eens op bezoek geweest bij de provincie om de mogelijkheden van geopolymeerbeton bij CO2-reductie onder de aandacht te brengen. Toen dit project moest worden aanbesteed heeft de provincie de fiets- en voetgangersbrug ook aangemeld bij een proeftuin met monitoringsprogramma van TNO, RWS en BouwCirculair”, vertelt Jan Smit van Nieuwton.
Doel van het monitoringsprogramma is om praktijkervaring op te doen met geopolymeerbeton. Voor de ‘Proeftuin Geopolymeren in licht-constructief beton’ worden in het land tien projecten gemonitord. Hieruit zijn vier projecten geselecteerd voor een uitgebreider, vijfjarig monitoringsprogramma om materiaaleigenschappen op korte en langere termijn te onderzoeken. De hangelementen van de keerwanden in Zoutkamp zijn hiervoor ook uitgekozen. “Voordeel van dit project is de beperkte schaal. Voor de 28 prefab keerwanden was totaal circa 70 m3 beton benodigd. Deze geringe omvang is prima voor een pilot en een goed begin om in andere projecten op te schalen. Daarnaast worden de prefab elementen blootgesteld aan brak water dat ook nog eens in hoogte varieert.”
Inhijsen van een hangelement.
Zware milieuklasse
De toepassing van licht-constructief geopolymeerbeton in een waterrijke omgeving is volgens Jan Smit nieuw: “We hebben een lang traject van trial-and-error achter de rug, omdat er nog nooit geopolymeerbeton in zo’n zware milieuklasse is toegepast.” De milieuklasse is XC4, XD3, XF4. Dat wil zeggen: zwaar belast beton dat bestand moet zijn tegen wisselend nat/droog (carbonatatie), hoge chlorideconcentraties (dooizouten) en strenge vorst/dooi-wisselingen. De gevraagde sterkteklasse was C45/55. Jan: “Deze uitdagende prestatie-eisen waren reden voor het ingenieursbureau van de provincie Groningen om een mengsel te laten ontwerpen en testen in samenwerking met de TU Delft. Maar die hebben geen eigen betoncentrale, dus hebben ze eerst een mengsel ontwikkeld in een kleine betonmolen in het betonlab. Daarna is Kijlstra betoncentrale Drachten bereid gevonden het mengsel op grotere schaal te storten, in aanwezigheid van TU Delft. Dat ging om 4 m3.”
In het kader van het monitoringsprogramma worden er ook zogenoemde opofferingselementen geplaatst. Martin vertelt: “Er komen vier elementen aan een houten constructie te hangen, waardoor er uit deze elementen vijf jaar lang kernboringen zijn te halen voor testen in het lab. Om inzicht te krijgen in mogelijke degradatie van het materiaal worden er ook potentiaalmetingen uitgevoerd. Hiervoor zijn meetpunten aan de wapening aangebracht. Bij de TU Delft zijn er eveneens een paar proefelementen voor monitoring. Daarnaast leggen we drie industrieplaten van geopolymeerbeton in het fietspad. Dan kunnen ze die testen op de invloeden van strooizout en belasting door bijvoorbeeld een strooiwagen.” Het monitoringsprogramma wordt gefinancierd door RWS en ondersteund door BouwCirculair. De kosten van de extra opofferingselementen komen voor rekening van de provincie Groningen.
Van proef tot praktijk
De TU Delft ontwikkelde uiteindelijk twee mengsels voor geopolymeerbeton die aan de gestelde eisen voldeden. De mengsels zijn getest op volumestabiliteit, mechanische eigenschappen, carbonatatieweerstand en vorst-dooibestendigheid. Deze uitdaging werd met succes aangepakt door een kleine hoeveelheid superabsorberend polymeer (SAP) toe te voegen. Jan Smit voegt toe: “In dit project is verder het bindmiddel cement vervangen door hoogovenslakken. Deze worden gemengd met een alkalische oplossing bestaande uit natronloog (NaOH) en waterglas (Na₂SiO₃). Hiermee bereik je een CO2-reductie van circa 60 tot 70% vergeleken met cementgebonden beton. We denken er zelfs aan om in de toekomst ook nog een deel van de natuurlijke grove aggregaten te vervangen door gerecycleerde betonaggregaten, maar we moeten niet teveel tegelijkertijd willen doen.”
Uiteindelijk is Kijlstra Betonmortel Drachten bereid gevonden de mortel te maken. Nieuwton heeft hiervoor met een mobiele doseerinstallatie de activators toegediend in de mengtorens bij Kijlstra. Gezien de korte verwerkingstijd is ervoor gekozen de elementen dicht bij de centrale te vervaardigen. Daartoe werd een hal in Sumar (nabij Burgum) tijdelijk in gebruik genomen. Hierdoor kon het mengsel binnen een half uur getransporteerd en gestort worden. Friso Civiel heeft de mallen voor de elementen zelf gemaakt en het geopolymeerbeton ook zelf gestort.
Veel testen
Er is, zoals al opgemerkt, enorm veel getest om tot de juiste resultaten te komen. Jan: “In het lab was de verwerkbaarheid lastig te bepalen vanwege de geringe hoeveelheid van het mengsel. Om te ervaren hoe het mengsel bij het verwerken ervan zich gedraagt in de praktijk hebben we in totaal bijna dertig proefblokken gestort van enkele m3 op het terrein van Kijlstra beton in Drachten. Wat mij vooral heeft verrast is de warmte-ontwikkeling van dit mengsel. Maar na veel testen waren de eindsterkte en verwerkbaarheid naar tevredenheid.”
Ook zijn er proefplaten gestort alvorens men het mengsel in de bekistingen van de hangelementen in Sumar zou gaan storten. Prachtig bekistingswerk van de betontimmermannen Marcel Wiggerman en Johan Veldkamp, waarbij er zelfs een gebogen bekisting is gemaakt voor de ronde hoekelementen. De heren waren tevens bij de stort betrokken: “Je kunt de geopolymeerbeton prima verwerken, maar het trekt wel snel aan. De mortel reageerde ook goed op de verdichtingsenergie vanuit de trilnaald. Na de uitharding hebben we het oppervlak nog dichtgeschuurd. Dus eigenlijk gaf de verwerking geen problemen.”
Volgens Martin was het ook flink stoeien met het bekistingstype, bekistingsolie en de nabehandeling: “Deze mortel kent een snelle uitharding en hoge aanvangsterkte. We zaten al na één dag op een sterkte van 20 N/mm2 en dan kun je al ontkisten. Maar dan moet je wel uitdrogingskrimp voorkomen. Uiteindelijk is er een type Curing compound gevonden die goed resultaat gaf. Maar ook de keuze van de bekistingsolie en bekistingsplaten vroeg veel aandacht.”
Stefan: “Dit is voor Friso Civiel de eerste keer dat we met geopolymeerbeton hebben gewerkt. Maar we denken dat de toepassing in de toekomst toe gaat nemen door de steeds strengere milieu-eisen. We hebben hier samen met Nieuwton veel tijd in geïnvesteerd, maar het levert ons wel een kennisvoorsprong op.” Jan besluit: “Geopolymeerbeton is een fantastisch materiaal. De hangelementen gaan wel honderd jaar mee en ze zijn heel duurzaam. Maar geopolymeerbeton is wel duurder dan cementgebonden beton. Zolang opdrachtgevers echter niet willen betalen voor duurzaamheid, komen we niet verder. Ik heb dan ook alle lof voor Friso Civiel die hier tijd in investeert.”
Friso Civiel
frisobouwgroep.nl
