Een maandelijkse uitgave van deVereniging Nederlandse Cementindustriepostbus 3011, 5203 DA 's-Hertogenbosch april 1987Spuitbeton in de praktijkIn een vorig nummer van BETON/EK (7/6) isingegaan op de basismethoden van de verwerkingvan spuitbeton, nl. de droge en de natte methode.Ook werden de betontechnologische uitgangs-punten en de voor- en nadelen van beidemethoden behandeld. In de praktijk wordtoverwegend de droge spuitmethode toegepast.In deze aflevering komen de uitvoeringsaspectenvan deze methode aan de orde.Allereerst zal worden ingegaan op de verschil-lende soorten apparatuur en het daarbij behoren-de materieel.De droogspuitmachineBij de droge spuitmethode onderscheidt men drietypen spuitmachines; dit zijn, in volgorde van hunontstaan:- de tweekamermachine;- de wormmachine;rotormachine.De thans nog in gebruik zijnde tweekamermachineis in 1907 uitgevonden. Het systeem berust optwee boven elkaar gelegen kamers, waarvan deonderste via een doseerwiel uitmondt in detransportleiding. De vulopening van de bovenstekamer en de verbinding tussen beide kamerskunnen onafhankelijk van elkaar met klokvormigeventielen luchtdrukdicht worden afgesloten. In deonderste kamerheerst dezelfde druk als in hetbegin van de transportleiding. Met de tweekamer-machine kunnen doorgaans slechts fijne mortelsmet een grootste korrelafmeting van 8 à 10 mmworden verspoten.Kort na de tweede Wereldoorlog kwam dezogenoemde wormmachine op de markt. Dezemachine heeft een open vultrechter van waaruithet spuitmateriaal door een worm in een verticalebuis naar boven wordt getransporteerd. Deze buismondt uitin een ruimte, de afblaaskamer, waar hetspuitmateriaal in de luchtstroom wordt opgenomenen meegevoerd naar-de spuitkop. Deze machineheeft een uurcapaciteit van ongeveer 2 à 3 m3aardvochtig materiaal met een grootste korrel-afmeting van 25 mmoMet de wormmachine was het voor het eerstmogelijk materiaal te verspuiten, dat quauitgangsmengsel overeenkomt met gestort beton.Hierdoor won spuitbeton aan bekendheid en namook de toepassing ervan toe.Tegen het einde van de jaren vijftig kwam derotormachine op de markt. Deze machine vervingde wormmachine min of meer geruisloos. Derotormachine die, volgens een Nederlands patent,na de Tweede Wereldoorlog in de VS werd ontwik-keld, werkte volgens een geheel nieuw principe.Uit een open vultrechter komt het spuitmateriaalvia een rotor met verticale draaias in detransportslang en vindt daarna zijn weg naar despuitmond. De trommelrotor bestaat uit cylin-drische kamers die aan boven- en onderzijde openzijn. Door het draaien van de rotor komen dezekamers beurtelings onder de vulopening van devultrechter. Het door een woelstangin beweginggehoudenspuitmateriaal valt daarbij in de kamers.Bij het verder draaien komen de kamers boven eenopening waar de vulling door middel van luchtdruknaar beneden en vervolgens in de materiaalslangwordt geperst.11Doorsnede twee-kamermachineNa het overwinnen van kinderziektes zijn derotormachines thans de meestgebruikte. Ze zijn inverschillende typen en capaciteiten verkrijgbaar,zelfs tot 9 m3 per uur bij een grootste korrel-afmeting van 20 mmo De aandrijving geschiedtdoor middel van perslucht of mechanisch(elektrische of brandstofmotor).Hoewel de aandrijving van de bovengenoemdemachines op verschillende manieren kangeschieden wordt hettransport van het spuit-materiaai vanaf de machines door persluchtverzorgd. Het aardvochtige tot absoluut drogemateriaal zweeft in de luchtstroom. De lucht-snelheid en -hoeveelheid bepaalt dan ook totwelke afstand horizontaal of verticaal gespotenkan worden. Opvoerhoogten tot 120 m komen nietdagelijks voor, maar zijn goed te realiseren; ditbereikt men onder andere door verscheidenecompressoren in serie te laten draaien.SlangenBij het betonspuiten zijn slangen een zeerbelangrijk onderdeel. Slangen worden gebruiktvoor het transport van:- perslucht, van compressor naar despuitmachine;- perslucht, van compressor naar waterdrukvat;- water, van waterleiding of drukvat naarspuitkop;- perslucht metspuitmateriaal, van spuitmachinenaar spuitkop (de materiaalslang).Zonder uitzondering moeten dit allemaal'hogedrukslangen' zijn, die veelal bestaan uitrubber, versterkt met weefsel. Om praktischeredenen moet de materiaalslang uit stukken vanmaximaal circa 10 m bestaan. Bij verstoppingenmoet men snel kunnen ontkoppelen om deverstopping te verhelpen of om een reserveslangtussen te kunnen koppelen. Om de doorstroming22Doorsnede rotormachine1 = vultrechter, 2 = roerwerk. 3 = perslucht,4 = mater/aaluitgang (begin materiaalslang),5 = aandrijfas, 6 = perslucht, 7 = rotorvan het materiaal te bevorderen en verstoppingente voorkomen moeten de materiaalslangenonderling worden verbonden met 'uitwendige'koppelingen, die de doorsnede niet verkleinen.De overige slangen mogen een grotere lengtehebben, waterslangen bijvoorbeeld tot 25 meter.De praktische ervaring ende standaardisatiebinnen het verwerkend bedrijf bepalen uiteindelijkde toegepaste slanglengten.SpuitkopDe spuitkop bevindt zich aan het einde van demateriaalslang, waar deze door de betonspuiterwordt bediend. Behalve bij grotere machines houdtde betonspuiter de spuitkop in de hand en regeltde toevoer van water aan de materiaalstroom.Dit toevoegen van water vindt plaats via een in despuitkop ingebouwde ring met kleine openingen.Bij de eerste uitvoeringen waren dit schuin naarvoren gerichte gaatjes die als het ware met demateriaalstroom meespoten. Bij een krachtigemateriaalstroom werden de waterstraaltjes echterafgebogen en bereikten de kern niet.Dit was op het gespoten oppervlak goed te zien.Aanvankelijk dacht men dat het lag aan een tekorte mengweg; het,spuitmondstukwas slechts0,20 à 0,25 m lang.Het creëren van een langere mengweg, doortoepassing van een langere spuitmond, gaf echtergeen beter resultaat. De werkelijke goede oplos-sing kwam toen men de gaatjes in de waterringvan de spuitkop loodrecht op de materiaalstroomplaatste en de druk op het water zo hoog opvoerdedat de waterstraaltjes tot voorbij de kern van demateriaalstroom doordrongen. Zelfs droog voorge-mengde mengsels konden vanaf dat momentrechtstreeks in de spuitmachines worden gestorten verspoten.uitgangsmengsel(in het werk)2 8zeefmiddellijn0,50,25//IVI4139oo1020308040506070100%903Korre/opbouw van uitgangsmengse/ en van hetopgebrachte spuitbetonOnderhoudBij de droge spuitmethode is het materieel-onderhoud erg eenvoudig. Na beëindiging van hetspuitwerk wordt eerst het eventueel resterendemateriaal verspoten, waarna de luchtdruk op deslangen blijft staan tot deze geheel leeg en schoonzijn. Slechts de betonspuitmachine moet aan heteinde van de dag even nagekeken worden opverontreiniging, hetgeen bij de huidigerotormachines zeer eenvoudig is.MaterialenToeslagmateriaalOver de optimale zeefkromme van het teverspuiten materiaal zijn de meningen nogalverdeeld. Een ideale korrelopbouw voor hetuitgangsmengsel is altijd moeilijk aan te geven.De inzichten over de meest geschikte samen-stelling dekken elkaar niet altijd in de praktijk.De ontwerp-zeefkromme moet daarom vaakworden aangepast aan de beschikbaarheid van degrondstoffen, de technische eisen en dewerkomstandigheden.Zeer belangrijk is een voldoende groot aandeel fijnmateriaal; dat wil zeggen de fijnste korrels, diesamen met het cement zorgen voor de kleef-mogelijkheid en de kleefkracht aan de ondergrond.Het fijne materiaal bepaalt ook mede de dichtheidvan het spuitbeton, alsmede de hoeveelheidterugslagmateriaal. Ruwweg moet 10% van hetmengsel van de fractie 0-0,1 mm zijn en nog eens20% van 0,1-1 mmoDaarnaast is een bepaalde hoeveelheid groverekorrels nodig: niet alleen voor de opbouw van hetmengsel, maar ook voor de verdichting van hetspuitbeton. Bovendien verhinderen de groverekorrels de aanhechting van het fijne materiaal aande materiaalslang.De moderne betonspuitmachlnes verwerkenprobleemloos korrelgrootten tot 25 mmo Met hetoog op een zo uitgebalanceerd mogelijke enbetontechnologisch gunstige betonstructuur zijndergelijke grootkorrelige toeslagstoffen zekergewenst. Aan de andere kant is de verwerkingervan doorgaans zinloos, omdat juist de groverekorrels grotendeels als terugslag verloren gaan.In de praktijk ligt het economisch en technischcompromis met de huidige uitvoeringsmogelijk-heden bij een grootstekorrelafmeting van 16 mmoVoor spuitbeton is rondkorrelig materiaal meergeschikt dan gebroken materiaal. Het laatste heefteen groter specifiek oppervlak, waardoor meercement nodig is. Gebroken materiaal veroorzaaktbovendien meer terugslag.Door de gébroken vorm wordt ook nog een hogereslijtage van de materiaalslangen veroorzaakt.CementBij spuitbeton kan men alle gangbare cement-soorten gebruiken. Men zal aan de hand van deeisen gesteld aan het beton, de cementsoortkiezen. Men moet erwel op bedacht zijn dat hetcementgehalte van het spuitbeton in het werkhoger is dan dat van het uitgangsmengsel. Hetterugslagmateriaal bevat namelijk betrekkelijkweinig cement. Daardoor kan een standaard-mengsel met bijvoorbeeld 350 kg/m3 cementleiden tot 450 kg/m3 cement in het opgebrachtespuitbeton.HulpstoffenHulpstoffen in poedervorm kunnen eenvoudigmeegemengd en verspoten worden, maar wordenweinig toegepast. In kritische omstandighedenworden wel versnellers gebruikt.De betonspuiterBij het verwerken van spuitbeton is de beton-spuiter de belangrijkste man, Hij moet over veel34Betonspuiter in actieervaring beschikken en gevoel hebben voor zijnwerk. Heden ten dage worden betonspuitersdoorgaans alleen praktisch opgeleid bij het bedrijfwaar zij werkzaam zijn. Het gevolg is dat dewerkmethode per betonspuiter verschillend kanzijn. Verschillende methoden kunnen tot een goedresultaat leiden. Hetbetonspuitwerk kan menzeker als 'vuil' werk beschouwen. Ook is hetlichamelijk zwaar werk en bovendien draagt debetonspuitervaak een grote verantwoordelijkheidvoor het welslagen van het werk. Om dezeredenen zou het zeer aan te bevelen zijn om eenopleiding voor betonspuiter in het leven te roepenwaarin naast de praktische bedrijfsopleiding ookaandacht wordt geschonken aan betontechnolo-gische kennis, beoordeling van ondergronden,controle op het eigen werk, leiding geven enz.Kortom een theoretische praktische scholingom goed te kunnen functioneren als betonspuiter.Voorbehandeling van het te bespuitenoppervlakIn principe kan spuitbeton op iedere ondergrondworden aangebracht die sterk en stijf genoeg is omde kracht van de spuitkegel te weerstaan en hetbeton te dragen. Bijvoorbeeld op rotsen, op degrond of aarden wal, metselwerk, beton, hout,metalen en kunststoffen, bekistingen enisolgtielagen.In Nederland zijn beton, metselwerk en metalen demeestvoorkomende ondergronden. Deze moetenschoon zijn, dat wil zeggen vrij van roest, stof,algen, verf en olie, ook in de poriën. De onder-grond moet hard en draagkrachtig zijn voor hetspuitbeton, dus vrij van losse of verweerdedelen. Grindnesten moeten worden verwijderd.Om een ruw oppervlak te bereiken kan menverschillende hulpmiddelen toepassen. Slechteplekken kunnen met de hand (hamer en beitel)worden bewerkt of met pneumatische hamers.4Oppervlakken kan men reinigen door gritstralen(grit + lucht), nat stralen (grit + water + lucht)waterstralen (puur water). Moet er van een opper-vlak meer af dan alleen de buitenste millimeter danis vlamstralen gevolgd door gritstralen een goedemethode. Het gebruik van roterende staalborstelsis doorgaans af te raden omdat dit veellichaams-kracht vergt, het werk slechts langzaam vordert,de staalborstels niet in de poriën komen enbovendien verontreinigingen als bijvoorbeeld verfen roetin het oppervlak worden gesmeerd.Aanbrengen van vervangende en/ofaanvullende wapeningIndien een constructie zo ernstig is aangetast datde diameter van de wapening door roestvormingernstig is afgenomen of de staaf zelfs geheel isverdwenen, zal een berekening moeten aantonenof er wapening moet worden bijgelegd. Het zomaar bijleggen van wapening is constructiefgezien zinloos, omdat deze wapening vooralsnogniet meedoet aan het krachtenspel in deconstructie.Wanneer men, door middel van opvijzelen, kansziet om de constructie tijdelijk 'spanningsloos' temaken of althans de spanningen ten gevolge vanhet eigen gewicht grotendeels op te heffen, heefthet aanbrengen van een enkele staaf tot zelfs eengeheel nieuwe wapening wel zin. De afstandtussen de nieuwe wapening en het gesaneerdeoude beton dient minimaal 10 mm te zijn omvolledige omhulling door spuitbeton mogelijk temaken. Bij het aanbrengen van wapeningsnetten,waar doorheen gespoten moet worden, mogendeze bij voorkeur geen kleinere maaswijdtehebben dan 100 mmo De te gebruiken staaf-diameter hoeft nauwelijks van invloed te zijn op hetbetonspuitwerk. De bevestiging van de nieuwewapening hangt af van de mogelijkheden terplaatse. Men kan nieuwe beugels aan de oudelassen of binden, ankers inboren of schieten, ofhulpstaven aan de oude wapening lassen (indienalthans lasbaar betonstaal wordt toegepast).Het betonspuitenAls alle voorbereidingen getroffen zijn, kan heteigenlijke betonspuiten beginnen. Voor een goedverloop van het werk is een belangrijke eis datcontact mogelijk moet zijn tussen de spuiter en deman bij debetonspuitmachine (visueel, radio-grafisch of via signalen).Het eerste werk is nu het bevochtigen van deondergrond. Dit dient zorgvuldig te gebeuren.De poriën moeten verzadigd zijn, maar het opper-vlak mag niet drijfnat zijn. Gebeurt een en anderniet goed dan zal vocht uit het verse beton, dateigenlijk voor de hydratatie nodig is, door hetbespoten oppervlak worden opgenomen. Gevolg isverlies aan druksterkte in het raakvlak, vermin-derde hechting en het ontstaan van holle plekken,het zogenoemde 'bladerdeeg-effect'. Ook voor hetbetonspuiten zelf gelden een aantal règels diedoor de vakman in acht zullen worden genomen.Doelstelling bij het spuiten moet zijn, compact,dicht en goed hechtend betonwerk te maken, metzo weinig mogelijk terugslag.Een aantal factoren is hierbij van belang.Afstand tot te bespuiten oppervlakDe snelheid waarmee het materiaal de spuitkopverlaat is een gegeven. De kracht op het oppervlakhangt af van de afstand van spuitkop totondergrond. Isdeze te klein, dan zal zich geenlaag vormen alle materiaal wordtweggespoten. Bij te grote afstand is de kracht tekleinen zal de hechting en dichtheid daaronderlijden. In beide gevallen is er te veel terugslag.De juiste afstand aanhouden is dus een belang-rijke eis.5Versterken van een bestaande constructie door middelvan bijlegwapeningen spuitbetonSpuitrichting iVoor de terugslag geldt de natuurkundige wet datde hoek van inval gelijk is aan de hoek van uitval.Hoe groter de hoek waaronder men spuit, des temeer terugslag er geproduceerd zal worden.Daarom moet de spuitkop zoveel mogelijkloodrecht op het oppervlak gericht zijn.Hoeveelheid waterVoor de dichtheid van het spuitbeton en dehechting aan het oppervlak is naast de samen-stelling van het droge uitgangsmengsel ook dehoeveelheid toegevoegd water maatgevend. Dewatertoevoeging wordt door de spuiter geregeld.Bij te droog spuiten ontstaat veel stofdoorwerveling (neveleffect). Bovendien zal het overigemateriaal door gebrek aan kleefkracht mindergoed hechten. Het meeste toeslagmateriaal gaatdan als terugslag verloren. Opent de spuiterdaarentegen de waterkraan te ver, dan hecht hetspuitmateriaal ook onvoldoende; het is te nat, zaktuit en gaat letterlijk als afval verloren.De hoeveelheid terugslag c.q. afval is dus eengraadmeter voor het spuitwerk. Bovendien blijkt uitbovenstaande dat de spuiter constant bedachtmoet zijn op de toe te voegen hoeveelheid water.Uit praktijkproeven blijkt dat bij een cementgehaltevan 350 à 400 kg/m3 de water-cementfactor vanhet aangebrachte spuitmateriaal schommelttussen 0,40 en 0,55.LaagdikteVoor een blijvende hechting van het opgebrachtespuitbeton aan het oppervlak mag het gewicht niette groot worden. De spuiter moet door ervaringweten tot welke laagdikte hij maximaal kan gaan.5Dit zal bij drogere mengsels meer zijn dan bij natteen bij 'hangend' werk (boven het hoofd) minderdan bij staande ofachterover hellendevlakken. Bij staande vlakken is het risico het groot-st. Spuit men daar maar iets te veel, dan zal doorhet gewicht het beton worden losgetrokken zondernaar beneden te vallen. Men heeft dan hetbekende 'bomijs', dat veelal pas na uithardingdoor controle wordt gevonden.Om deze redenen zal spuitbeton veelal in lagenopgebracht worden, circa 10 mm dik voor hangendwerk en circa 20 mmof meer voor het staandewerk. Na voldoende opstijving kan men dan devolgende laag aanbrengen. Dit geldt wanneer opbestaande betonconstructies wordt gespoten.Wanneer nieuwe of te vernieuwen betoncon-structies of onderdelen daarvan worden gespoten,gelden andere regels. Veelal worden dan groteredikten aangebracht. Een maximale laagdikte voorspuitbeton bestaat er dus eigenlijk niet.Een bijzonder moeilijke zaak is het aanbrengenvan spuitbeton op liggende vlakken. Het gevormdeterugslagmateriaal zal op het te maken werkvallen. Daar deze terugslag ontmengd materiaalis, is dit een hoqgst onaangename zaak. Men moetof extra mankracht inzetten die deze terugslag66a-bAanbrengen van spuitbeton als nieuwe wand op eenbekistingconstant verwijdert-geen aanlokkelijk werk zovlakbij de spuitkegel - of zo nat spuiten dat geenterugslag wordt gevormd. In het laatste geval leidttraditioneel storten van beton met een lagezetmaat en afwerken met een goede trilbalk toteen beter resultaat.Bij het aanbrengen van dunne lagen op groteoppervlakken zal men steeds in vakken spuiten,begrensd door geleiders, zogenoemde'guides'.Daarmee heeft men automatisch een haaksebeëindiging van een dag- of weekproduktie.Bij dikke lagen zal men na iedere gespoten laagkunnen onderbreken.AfwerkingHet spuitbetonoppervlak is ruwen vertoont eenoneffenheid die samenhangt met de grootstekorrel. Er zijn werken waar dit zo mag blijven. Wilmen een iets minder ruw oppervlak hebben, dankan men het oppervlak met de bezem of ruweborstel afbezemen of met een stalen rij of spaanafwerken. Wil men naderhand nog een opper-vlaktebehandeling toepassen, bijvoorbeeld eencoating, dan moethet beton profielzuiver en strakworden afgewerkt. Dit doet men door een dunlaagje fijn materiaal met meestal een hogercementgehalte als afwerklaag op te spuiten. Dezetoplaag moet nat in nat worden aangebracht enkan met een kunststofspaanzeer goed wordendoorgeschuurd. Hiermee verkrijgt men een goedeondergrond voor verflagen of een coating.NabehandelingOok bij spuitbeton moet voortijdige uitdroging vanhet verse betonoppervlak worden voorkomen.Het afschermen van grote oppervlakkenspuitbeton tegen zonnestraling en wind kan, voorzover deze niet boven het hoofd liggen,geschieden door er gedurende de eerste 24 uurzeilen voor te hangen en daarna het oppervlak metbehulp van een beregeningsslanglangs de boven-zijde nat te houden.Spuitbeton aan de onderzijde van viaducten en optunnelplafonds wordt veelal beschermd door detrek onder deze constructies weg te nemen.Waar men vanaf steigers moet werken, wordendeze veelal bekleed met zeilen. Dit geeftbescherming tegen wind en te fel zonlicht. Ingesloten, droge ruimten bijvoorbeeld kelders,brugpijlers enz. kan men tijdelijk een hogereluchtvochtigheid scheppen.Als het beton geen oppervlaktebehandeling meerkrijgt, kan een curing compound wordentoegepast.7Afscherming van de werkplek door middel van zeilenSpuiten bij ongunstig weerBekledin,g van de werksteiger met zeilen vormt ookeen goede bescherming van het vers opgebrachtespuitbeton tegen regen. Als de betonspuitmachinegoed is opgesteld, bijvoorbeeld in een tent vandekzeilen, kan bij regen alsnog worden doorge-werkt. Als er veel wind is komt deze meestal uitéén richting, dus is er veelal ook een zijde waarmen in de luwte kan werken en zodoende toch kandoorgaan met het werk.Bij dreigende nachtvorst en overdag temperaturenboven nul kunnen nog goede resultaten wordenbereikt door het betonspuiten te laten plaatsvindentussen ongeveer 10.00 en 15.00 uur.BesluitSpuitbeton is een fascinerend materiaal. Men kaner moeilijke en bijzondere constructies meerealiseren. Het is bovendien een geschiktemethode om de levensduur van kwalitatief onvol-doende betonconstructies te verlengen.Betontechnologisch gelden in wezen dezelfdebeginselen als voor gewoon gestort beton.Het verwerken vereist, wellicht meer dan anderewerkwijzen, bijzondere vakbekwaamheid.7BETON lEK verschijnt 10 x per jaar.Abonnementsprijzen per jaar, inclusief verzamelbandvoor 3 jaargangen (incl. 6% BTW):Nederland, Nederlandse Antillen, België f 18,50overige landen f 29,ISSN 0166-137x8administratie:postbus 3011, 5203 DA 's-Hertogenboschtelefoon (073) 401231Abonnementen lopen per kalenderjaar. Aan het eindvan een kalenderjaar wordt het abonnement auto-matisch verlengd, tenzij het abonnement vóór1 december schriftelijk wordt opgezegd.