VERENIGING NEDERLANDSE CEMENTINDUSTRIEPOSTBUS 30115203 DA 's HERTOGENBOSCHStaalvezelbetonStaalvezelbeton is in ons land al 20 jaar in ontwikkeling.Inmiddels wordt staalvezelbeton op ruime schaaltoegepast. Toch is er nog geen einde aan demateriaalontwikkeling. Veel inspanning wordt gepleegdom beter inzicht in het werkelijke gedrag vanstaalvezelbeton te verwerven. Daardoor kan de toepassingzich nog verder uitbreiden. De toepassing is thansvoornamelijkgelegen in bedrijfsvloeren die direct op eenzandbed worden aangelegd.Beton versterken met vezels heeftaltijd al verwachtingen gewekt. Enals staalvezel wordt gebruikt, zijndeze verwachtingen hooggespannen. Immers, staal wordtsinds jaar en dagtoegepast in betonals wapening.De trouwe lezer van BETON/EK zalde recente aflevering 8/21 overvezels niet zijnontgaan. Daarinwerd ingegaanop de voornaamsteprincipes en de voorwaarden,waaronder van de werking vanvezels in het algemeen iets magworden verwacht. Daaruit bleekdat staalvezels potentieel goedemogelijkheden bieden om de eigen-schappen van de betonmatrixteverbeteren.Staalvezels worden gewoonlijktoegepast om een verbetering vande eigenschappen van ongewapendbeton te bereiken. Bij de thansgebruikelijke vezelhoeveelhedenvan 25 à 40 kg/m3kan dit ook hetgeval zijn.Staalvezels kunnen indeze hoeveelheid echter niet denormale constructieve wapeningvervangen.Van eind 1950 dateren de eersteonderzoeken met staalvezelbeton.Inde USAwerd met het oog opgrootschalige toepassing van betonin de wegenbouw naarstig gezochtnaar materlaalverbeteringen.Jvlenontdekte bijvoorbeeld dat eenbetere verankering in de betonma-trix een opmerkelijke reductie vanhet vezelgehalte mogelijk maakteom tot dezelfde prestatie te komen.Ineen later stadium werden methet toevoegen van plastificeerdersaan de betonspecie opnieuwaanzienlijke verbeteringen bereikt.Momenteel zijn er in landtweebelangrijke toepassingsgebiedenvoor staalvezelbeton. Een daarvanisalgenoemd, namelijk de beton-vloeren die op een zandbed wordenaangelegd. Voor zulke bedrijfs-vloeren wordt veelal gekozenindien de grondslag daarvoorgeschikt is.Een andere toepassing isde staalvezelversterkte betonbuis.Hoewel er weinigfabrikanten vandit produkt zijn,heeft dit soortbuizen toch een eigen marktgebiedveroverd.Inons land vertegenwoordigen destaalvezelversterkte betonvloerenverreweg het grootste toepassings-gebied. Na de eerste realisatiesrond 1979 istot 1991 naar schatting5 à 6 miljoen m2staalvezelbeton-vloer in ons land gerealiseerd. Omseptember 1991=Schematische weergave vandeproduktie vanvezels'geslingerd' uitvloeibaar staalSchematische weergave vande produktie vanstaaldraadvezels (koudgetrokkenstaaldraad)uit een staalblokgefreesd. Net alsde zogenoemde geslingerde vezel isdit een vezeltype met een ruwoppervlak. Bij de gefreesde vezel isdit echter aan één zijde. De vezel-vorm iszeer grillig.De aanhechtingvan de vezel aan het beton isgoed.De vezel zelf isveelal bros. Hetspecificeren van dit soort vezels quavorm is zeer moeilijk.Vezels vervaardigd uitstaaldraad-restantDit type vezels wordt gemaakt uitGefreesde vezels 4)Deze vezels worden rechtstreeksVezels gesneden/geknipt uitplaatstaalUit dun plaatstaal kunnen optamelijk eenvoudige wijze vezelsmet gelijkmatige afmetingenworden geproduceerd, zelfs metlichte vervormingen (fig. 3).Gewoonlijk zijn het staalvezels metlagetreksterkte.grote verschillen zijn deze vezelsmoeilijkte specificeren.produktie van staalvezelsVezels uitvloeibaar staal'geslingerd'De eigenschappen van het basis-materiaal voor het smelten zijnexact vast te leggen (fig. 2). Alsgevolg van deze produktiewijze isechter geen enkele vezel gelijkquavorm en afmetingen. Door dezeStaaldraadvezels (ffg. I)Het basismateriaal hiervoor iskoudgetrokken staaldraad. Doorhet principe van draadtrekken, eenkoud vervormingsproces, verkrijgthet staal een hoge treksterkte,meer dan 1000 N/mm2·De oorspronkelijk op deze wijzegeproduceerde staaldraadvezelswaren recht en glad.Ter verbete-ringvan de hechting werden nadiendiverse vezelvervormingen toege-past, zoals golven en kartelen. Ookwerden aan de vezeluiteindenhaakjes en peddels aangebracht.Staaldraadvezels zijnvoor watbetreft materiaaleigenschappen envorm kwalitatief constant teproduceren.Dit betekent dat deze vezels goedzijnte specificeren in produkt-informatie.Staalvezels kunnen op diversemanieren worden geproduceerd.Hieronder geven we een overzichtvan het produktieproces van demeest bekende vezels en enkelekenmerken.de grote vlucht die deze vloerennemen te illustreren, kan hierworden vermeld dat alleen in 1991alweer ongeveer 1,5miljoen m2van dergelijke betonvloeren isgelegd. De verwachting is dat dezemarkt nog verder zaltoenemen. Ditkomt er op neer dat 50 à 60%vande bedrijfsvloeren instaalvezel-beton zalworden gemaakt!restdraad van de staalwolproduktieen heeft daardoor een nagenoeghalfronde doorsnede. Vaakzijnhetgegolfde vezels. Alsgevolg van devariatie in het basismateriaal voorde staalwolproduktie en de variatiein de doorsnede is het in principeslechts mogelijk dit soort vezels perpartij te specificeren.lsoortenStaalvezels zijn in principe intweestaalsoorten verkrijgbaar:staal met een laagkoolstofge-halte, waarbij een onderscheidkan worden gemaakt in een zo-genaamde blanke en eenverzinkte uitvoering;roestvast staal in diverse kwali-teiten naar gelang het toepas-singsgebied, bijvoorbeeld inhittebestendig beton.Schematische weergave vande produktie vanvezelsdoor knippen vanplaatstaalSchematische weergave vandeproduktie vanvezelsdoor rechtstreeks freezen vaneenstalen blokSpecificatiesMeestal worden door de fabri-kanten de vezelspecificaties metbetrekking tot de geometrie aange-geven door het vermelden van devezellengte en vervolgens de vezel-middellijn in mm, of het equivalentdaarvan. Daarnaast worden trek-sterkte en breukrek opgegeven.Vervolgens bestaan er codes voorde staalsoort, de vezelvorm en deleveringswijze. Voor het maken vanvergelijkingen en voor het vast-leggen van gegevens is het steedszinvol nauwkeurig op deze specifi-caties van de leveranciers te letten.Aandacht moet ook de verhoudingvan de vezellengte tot de vezelmid-dellijn krijgen.Voor de betontechnoloog is ditzeer belangrijk om ervaringen metbetrekking tot verwerkbaarheid,doseermethode en verpompbaar-heid te kunnen beoordelen en tevergelijken.Eigenschappen van de vezelsDe belangrijkste aspecten vanvezels die invloed hebben op debetoneigenschappen zijn:de hechting van de vezel aan hetbeton;de treksterkte en breukrek vande vezel.De relatie tussen beide moetzodanig zijn,dat de vezels ondereen zo hoog mogelijke spanning uithet beton worden getrokkenzonder dat de vezels breken.De hechting van de vezel aan hetbeton isafhankelijkvan:de toestand van het oppervlakvan de vezel en van de vezel-vervormingen;de afmetingen van de vezel en danvooral de slankheid. De slankheidis de verhouding van de vezel-lengte /tot de middellijnd of deequivalente waarde daarvan inhet geval van niet-ronde vezels.De slankheid van de verschillendeop de markt aanwezige vezelsvarieert van ongeveer 30 tot 100.De vezellengten liggentussen 18en60 mmo De foto's 5-12 laten eenscala van verschillende soortenstaalvezels zien. Men kan zich danook terecht afvragen wat magworden verwacht van hun werkingin beton en of de vezels qua effecti-viteit zijnte vergelijken.Eigenschappen van staa/veze/betonMet de toevoeging van staalvezelsaan beton wordt in eerste instantiebeoogd de scheurtaaiheid of buig-taaiheid te verhogen. Dat wilzeggen dat het beton na vervormingnog krachten kan overbrengen metbehoud van voldoende samenhang.rmDe in het composietmateriaalaanwezige vezels vertragen encontroleren scheurvormingtengevolge vantrek en buiging.Eenbrosse breuk inongewapend betonwordt omgevormd ineen trage,gecontroleerde groei van descheur. Het versterkingsmecha-nisme behelst een krachtsover-dracht van de matrix naar de vezelviaafschuivingof door verankeringals de vezel isvervormd. Vezel enmatrix nemen samen de trekkrachtop, totdat de matrix scheurt endaarna alle kracht op de vezel en dehaakweerstand van het toeslagma-teriaal wordt overgebracht. Brossebreuk, die kenmerkend isvoorongewapend beton en die ontstaatdoor een plotselinge verbinding vaneen reeks haarscheurtjes, is nietmogelijkinstaalvezelbeton met eenvoldoende aantal goed verankerdevezels. De vezels overbruggen dehaarscheurtjes en vertragen aldushet scheurmechanisme. Op dezewijze worden dus de eigenschappenvanongewapend beton verbeterd.De genoemde krachtsoverdrachtzorgt voor belangrijke verbete-ringen van bijvoorbeeld scheurtaai-heid, stoot- en vermoeiings-weerstand. Vastgesteld isdat staal-vezeis, zelfs bijrelatief lagedose-ringen het optreden vankrimpscheuren injong betonkunnen vertragen of tegengaan.Voor alle duidelijkheid, dezewerking beperktzich tot de tijds-periode direct na het storten totongeveer een dag.nstructiefgedragWe merken op dat de eigenlijkebuigtreksterkte, ook wel genoemdde eerste scheursterkte bijdegebruikelijke, economische engemakkelijk verwerkbare vezelhoe-veelheden tot maximaal 40 kg/m3weinig of niet hoger is dan van onge-wapend beton. Het verloop van dedruksterkte geeft een zelfde beeld.Bij normale percentages iser geenmerkbare verbetering.InBETON/EK 8/21 is uitgebreideringegaan op de achtergronden vanhet functioneren van vezels. Onder-scheid wordt gemaakt intweemechanismen: enerzijds de rol vande vezel ter versterking van dematrix en anderzijds de rol van devezel als wapening van hetconstructie-onderdeel. Bij relatiefkleine hoeveelheden heeft de vezelalleen invloed op de eigenschappenvan de matrix. Enomdat dehoeveelheid toe te voegen staalve-zels is begrensd vanuit het oogpuntvan verwerkbaarheid, bepalen hetaanhechtingsgedrag van de vezelaan beton en de treksterkte enbreukrek van de vezel het uiteinde-lijkeresultaat. Daarom zijnstaal-vezels en het daarmee te makenstaalvezelbeton slechts op basis vandeze eigenschappen objectieftevergelijken!Aspecten alsverwerkbaarheids-gedrag en niet te vergeten de prijsper kgstaalvezel komen dus op detweede plaats.De produktontwikkelingen bijstaal-vezels gaan snel. We moeten echterniet vergeten dat juiste betontech-nologische en uitvoeringstechni-sche maatregelen van grote invloedkunnen zijnop het realiseren van15-12 IOverzichtvanverschillendesoorten envormen vanstaalvezels diethansopde marktverkrijgbaarzijn(vergrotingcirca l,Sx).De werking vande vezels inbetonissterkafhankelijk vande produktie-methode. Gelijke dosering vande diversevezeltypen zalbeslist niettotgelijke presta-ties vanhetstaalvezelbeton leidenfoto's: TeoKrijgsman, Amsterdameen goede betonvloer. Maarzoalsveel voorkomt, het één gaat hand inhand met het ander. Bij CUR isdaarom begin 1991 een project'Bedrijfsvloeren van beton' gestart.Binnen dit project wordt gewerktaan regels voor uniforme bereke-ningsmethoden, de ontwikkelingvan beproevingsmethoden voorstaalvezelbeton en een norm voorhet vervaardigen van monoliet af-gewerkte betonvloeren. Aanditlaatste onderwerp was ookBETONlEK 8124 gewijd.Het project zal naar verwachtingmedio volgend jaar tot concreteresultaten leiden inde vorm vanCUR-aanbevelingen en een NEN-norm.hnologie en uitvoeringHiervoor werd gewezen op hetgrote belang van juiste betontech-nologische en uitvoeringstech-nische maatregelen. Bijde beton-technologische samenstelling moeter naar worden gestreefd degrootste korrelafmetingtebeperken. Het risico op balvormingtijdens het mengen van staalvezel-beton wordt hierdoor verminderd.De verwerkbaarheid van hetmengsel neemt afdoor de vezeltoe-voeging. Herstel van de gewensteverwerkbaarheid moet uiteraardniet geschieden door toevoegingvan extra aanrnaakwater, maardoor het gebruik van een geschikteplastificeerder als hulpstof.Het verdient trouwens toch aan-beveling er naar te streven dehoeveelheid aanmaakwater zo veelmogelijkde minimaliseren. Dit omde kans op krimpscheuren in beton-vloeren te verminderen.Doseren enmengen vanstaalvezelsErzijntwee methoden voor hetinbrengen van staalvezels.- op de betoncentrale. te zarnenmet zand en grind;- inde met betonspeciegeladentruckmixer.Welke methode wordt gevolgd isafhankelijkvan onder andere:- het toe te passen vezeltype(slankheid),- de dosering in kg per m3beton;- de consistentie van de beton-specie;- de mogelijkheden inde beton-centrale.Enkele praktische voorbeeldengeven wellicht een verduidelijking.Voor beton inde wegenbouw engeprefabriceerd beton inaardvoch-tige consistentie komt slechts dose-ringvan de staalvezels voor hetmengproces inaanmerking. Devezels - in hoeveelheden van 25 tot40 kg per m3- dienen op eendusdanige plaats te worden gedo-seerd, dat ze gelijktijdigmet grinden zand inde menginstallatiekomen. Dit isnoodzakelijk om eenhomogeen staalvezelbeton teverkrijgen.Deze methode isook van toepas-sing indien hogere staalvezeldose-ringen worden gewenst, zoals bijkluiswanden en wanneer vezels meteen grotere slankheid moetenworden verwerkt.Bij staalvezelbetonvloeren lenen demeeste soorten staalvezels zichvoor dosering in de truckmixer diereeds met beton isgeladen. Hetbeton, of dit nu met de kubel of metbehulp van de betonpomp wordtgestort, moet wel eerst met eenplastificeerder op de juiste consis-tentie zijngebracht, om balvormingtijdens het mengen te voorkomen.Staalvezeldoseringen van 20 tot 40kg per m3beton kunnen op dezewijze probleemloos en homogeenverdeeld worden bereikt. In de""'"praktijk gebruikt men voorhetinbrengen van de staalvezels indetruckmixer eenvoudige transport-banden voor gelijmde staalvezels ofschud- en inblaasapparatuur voorlosse staaldraadvezels.Verwerken enafwerken vanstaal-vezeibetonDe eigenschappen van staalvezel-betonspecie zijnafhankelijkvan deslankheid van de vezel (lengte!vezelmiddellijnverhouding), devezelvorm, de toegevoegdehoeveelheid vezels en vanzelf-sprekend de samenstelling van debetonspecie.Het toevoegen van staalvezelsverlaagt de zetmaat van het beton,zelfsvan bijvoorbeeld 150mm totminder dan 50 mmoDe relatie tussen zetmaat endeuiteindelijkeverwerkbaarheid vanhet mengsel is bijstaalvezelbetonechter anders. Door het uitvoerenvangeschiktheidsproeven kanvoorafworden vastgesteld, hoedeze relatie inwerkelijkheid is.Het isaltijdaan te bevelen staal-vezelbeton door mechanisch trillente verdichten. Er isvastgesteld, datook mengsels met een lageconsis-tentie goed kunnen wordenverdicht door te trillen.Verder wordt er op gewezen, dathet samenklonteren van vezelsuiteraard niet magvoorkomen.Vezels met een grote slankheidzullen de neiginghebben om vanzelfinelkaar te klitten.Staalvezels met een slankheidgroter dan 50 moeten dan ookuiteengerafeld worden, voordatdeze in het beton worden gebracht.Eenoplossing hiervoor isbijvoor-beeld ook het tijdelijksamenvoegendoor aaneenlijmen van staaldraad-vezels, die overigens indeze vormop de markt zijn.2Korte vezels met een slankheidkleiner dan 40 kunnen daarentegengemakkelijk zonder speciale voor-zorgsmaatregelen worden inge-mengd. We merken echter op, datde mechanische eigenschappenbelangrijk toenemen door eengrotere lengte/vezelmiddellijn-verhouding.Ook de betonsamenstelling zelfspeelt een rol in het al dan nietsamenklonteren van staalvezels.Hoe kleiner de grootste korrel-afmeting, des te meer vezels vaneen bepaalde slankheid aan hetbeton kunnen worden toegevoegd.Een continue gradering levertminder kans op 'balvorming' daneen discontinue gradering. Indien teveel vezels met een grote slankheidaan betonspecie worden toege-voegd bestaat de kans, dat degewenste betoneigenschappen nietkunnen worden bereikt vanwegeverdichtingsproblemen.Hieruit blijkt, dat het absoluut nietzinvol is om een vezelwapenings-percentage voor te schrijvenzonder verdere specificatie vanvezeltype of de gewenste beton-eigenschappen. Een type staalvezelkiezen op basis van alleen prijs-vergelijking per kgstaalvezelis danzeker uit den boze.Met uitzonderingvan specialetoepassingen vraagt staalvezelbetongewoonlijk geen bijzondereverwerkingstechnieken ofmachines.Inde praktijk worden verschillendestort-, afrei- en afwerkmethodenvan staalvezelbetonvloeren toe-gepast.StortmethodenI. Storten in banenHierbij worden guides gesteld enworden de gestorte betonbanenafgereid met een 'geleide' trilbalk.Deze stortmethode wordt nog weltoegepast voor rijbanen inindus-triële bedrijven of voor buitenver-hardingen. De stortbanen wordenmet elkaar verbonden door inge-storte stalen deuvels of koppel-staven.2. Vrije-stortmethodeMet betonpompen en met behulpvan laserapparatuur wordt debetonspecie direct op hoogtegestort. Hierbij kunnen per stort-ploeg dagproduktles van wel1500 m2worden behaald met uiter-aard een minimaal aantal stort- enaanzetnaden.AfreimethodenBijde zogenoemde vrije-stort-methode treft men naar gelang hetuitvoerende bedrijfgewend isverschillende afreimethoden aan.I. Afreien met de latOp het verse betonoppervlakworden elke 2 à 3 meter in beiderichtingen hoogtepeilen aange-bracht. Vervolgens wordt uitgaandevan deze hoogtepeilen met eenaluminium lat het tussen de hoogte-peilen liggende betonoppervlakafgereid. Er heeft dus geen opper-vlakteverdichting plaats. Om dezemethode zowel technisch als quapraktische uitvoering ingoedebanen te leiden, is het een absolutenoodzaak dat een perfect opge-bouwdbetonmengsel metconstante consistentie doortoevoeging van een plastificeerderwordt aangeleverd. Om aanzet-naden uit te sluiten dient in eencontinu systeemte worden gestort.2. Afreien met de trildrijfreiEvenals bij I. worden op het versgestorte betonoppervlak hoogte-peilen aangebracht met behulp vanlaserapparatuur. Uitgaande vandeze hoogteniveaus wordt vervol-gens het betonoppervlak mecha-nisch verdicht en afgereid met eenzogenaamde trildrijfrei. Voor staal-vezelbeton heeft dit het voordeel,dat de vezels enigszins onder hetoppervlakworden getrild.3. Afreien met een laser-screed-machineStaalvezelbetonvloeren lenen zichsoms voor het inzetten van laser-screedmachines. Een laser-screed-machine is een 4-wiel aangedrevenmachine, voorzien van een brede enuitschuifbare trilbalk. Nadat demachine zich heeft afgestempeld ende trilbalk is uitgeschoven wordthet beton afgereid met de door eenlaser automatisch gecontroleerdeen eventueel gecorrigeerde trilbalk.Dus ook hier heeft oppervlaktever-dichting plaats. Dit soort betonaf-reimachines is echter lang nietoveral inzetbaar.AfWerkmethodenHet monoliet afwerken van (staal-vezel)betonvloeren geschiedt inenkele fasen. Veelal is het avond- ennachtwerk. Bovendien vaak vanvooraf onvoorspelbare duur,omdat de betonafwerker afhan-kelijk isvan onder andere tempera-tuur, bindings- en verhardingstijdvan het beton en dat weer in relatietot de toegepaste cementhoeveel-heid, cementtype, cementcondltle,vloerdikte, water-cernentfactor,invloed van toeslagmaterialen. Devolgende handelingen wordenveelal uitgevoerd.a. SchurenVeelal met zogenaamde enkele,meestal lichte, vlindermachinesvanaf het moment dat het betonreeds beloopbaar is.b.Strooien vaneen slijtlaagHet geschuurde betonoppervlakwordt ingestrooid met normaal ofslijtvast materiaal gemengd metportlandcement. Dit droge mengselvan cement en toeslagmateriaal(kwarts, porfier, carborundum ofmengsels van deze materialen)wordt met behulp van de vlinder-machines in het nog enigszinsvoch-tige betonoppervlakgeschuurd.c.AfvlinderenHet eigenlijkeafvlinderen heeftvervolgens infasen plaats engeschiedt met enkele of dubbeleafwerkmachines waarbij de schuur-bladen op een bepaald momentvervangen worden door polijst-bladen.De afwerking wordt alsvoltooidbeschouwd als het betonoppervlakwerkelijk vollediggladen dicht is.Het vloeroppervlak isgaanglanzen.Bij staalvezelbetonvloeren kunnenstaalvezels aan het oppervlak voor-komen. Volledigvezelvrije vloer-oppervlakken zijn nauwelijkstegaranderen, ofschoon door hettoepassen vangoed beton en dejuiste stort- en afwerkmethode(met slijtlaag) het aantal vezels aanofonBETONlEK is een praktijkgerichtvoorlichtingsblad op het gebiedvan de betontechnologie enverschijnt 10keer per jaar.Redactie:tel. 073 - 401 225Abonnementen:tel. 073 - 40 I 231ISSN0166-137xhet oppervlaktot een uiterstminimum kan worden beperkt.Belangrijkisook hierna weer eengoede nabehandeling van het beton,door bijvoorbeeld het onder waterzetten van de vloer, het afdekkenmet plasticfolie of- bijvoorkeur-het aanbrengen van een goedecuringcompound.luitMet staalvezelbeton zijnreeds veelgoede betonvloeren gerealiseerd.Het blijftechter een relatief nieuwmateriaal, waarnaar onderzoek nogingang isen waarvoornadere regel-gevingmoet worden opgesteld. Eenoverdachte en daarmee verant-woordetoepassingzal de kansen opduurzaam succes voor het materi-aalalleen nog maar doen toenemen.eratuurI. eUR-aanbeveling 10,Ontwerpen, berekenen enuitvoeren van bedrijfsvloerenvan staalvezelbeton; eUR,Gouda, 19872. Staalvezelbeton in de wegen-bouw, Cement 1991 nr.5Abonnementsprijzen voor 1991:Nederland, Nederlandse Antillenen Belgiëf 21,25andere landen f 34,-Uitgave:Vereniging NederlandseCementindustrie (VNC),Postbus 30I I,5203 DA 's-HertogenboschIn onzevolgende uitgave:WaterkrachtOver detechniek van hogedrukwaterstralenvoor debehandelingvan betonoppervlakken, metnamevoor renovatie enreparatie.Daar maak je 't mee.Abonnementen lopen perkalenderjaar. Aan het eind vaneen kalenderjaar wordt hetabonnement automatischverlengd, tenzij voor I decemberschriftelijk wordt opgezegd.Overname van artikelen enillustraties is toegestaan, ondervoorwaarde van bronvermelding.