ffN POSTBUS 3011 zg? ,lliî\1ilivl 5203DA 's HERTOGENBOSCH fyGIIDG '" [WATERKRACHTHet dagelijkse bestaan van de betontechnoloog draait vooreen belangrijk deel om water. Cement heeft water nodigom te reageren tot cementsteen. Tevens is water benodigdvoor een goede verwerkbaarheid. Een teveel aan water inbetonspecie kan problemen opleveren met deduurzaamheid. Maar water kan ook energie en krachtoverdragen, een vaak verwoestende kracht. Deze krachtenkunnen nuttig worden gebruikt a.ls gereedschap om hardematerialen zoals beton te bewerken. Over een van dezetoepassingen van waterkracht, het hogedrukwaterstralen,gaat deze aflevering van BETONlEK.De techniek van het hogedrukwaterstralen is ongeveer vijftig jaaroud. De belangrijkste toepassing ligtvan origine bij de industriëlereini-ging. Onderhoudswerkzaamhedenin de chemische industrie variërendvan tankreiniging en het door-spuiten van verstopte pijpleidingentot classificeerderswerkzaamhedenin de haven, het verwijderen vanalgengroei van scheepshuiden, isondenkbaar geworden zonder dezetechniek.Hogedruk waterstralen wordtaangewend om grote staalopper-vlakken te ontroesten als voorbe-handeling voor het aanbrengen vanduurzame verfsystemen. Zelfs kera-miek en glas worden gesneden metbehulp van waterstralen.En de toepassingen hebben zichuitgebreid. Het hogedruk water-stralen als gereedschap bij debewerking van betonoppervlakkenis de afgelopen jaren in zwanggekomen en is ontstaan uit hetopfrissen en reinigen van gevels.Vooral in Duitsland is de nodigeervaring opgedaan bij de renovatievan monumentale bouwwerkenopgetrokken in natuursteen.Bij reparatie van beton hebben wein veel gevallen te maken met eenkapot gedrukte betondekking alsgevolg van corrosie van de wape-ning. De betondekking moet danworden verwijderd, het betonstaalgereinigd en een nieuwebescher-mende laag beton of mortel wordenaangebracht. Essentieel voor eengoede werking van het nieuw op tebrengen materiaal is de hechtingaan de ondergrond.Voor de verwijdering van de beton-dekking zal naar verwachting, naasthet gebruik van pneumatischehamers, gritstralen of vlamstralen,het nog wat minder bekende hoge-druk waterstralen een vaste plaatsgaan innemen, vooral vanwege eenaantal milieuvriendelijke voordelen.cipeDoor de zeer hoge druk die wordtaangewend verlaat het water destraalkop met een snelheid vansoms wel meer dan twee keer deoktober 1991x>zJJJJJJJJJJaJJJJJJJJsnelheid van het geluid. De botsingvan de watermoleculen met het tebehandelen betonoppervlak krijgtzodoende het karakter van eenkleine explosie waardoor de relatiefzachtere bestanddelen (cement-steen) tussen de hardere delen(toeslagmateriaal) vandaan wordengespoten. Tevens dringt het watermet zeer grote kracht door tot inde poriën van de cementsteenwaardoor deze min of meerworden opgeblazen.De werkzaamheden die met hoge-druk waterstralen worden uitge-voerd zijn voornamelijk teonderscheiden naar de dieptewer-king. Grofweg wordt de volgendetweedeling gemaakt:opruwen van het oppervlakwanneer slechts enkele milli-meters worden verwijderd;- slopen van beton, hydrodemoli-tion, wanneer een aantal centi-meters materiaal wordtverwijderd door gebruik temaken van zeer geconcentreerdepuntstraiers.aratuurDe apparatuur die voor hogedrukwaterstralen wordt gebruikt,bestaat uit drie basiselementen:- een hogedruk pomp. Dit is altijdeen plunjerpomp met minimaaldrie plunjers voor constante enoptimale verhoudingdruk-wateropbrengst;- een drukregelaar en een over-stroomventiel om de gewenstewerkdruk te regelen;- het straalwerktuig voorzien vaneen spuitnozzle(s).PompenAfhankelijk van het doel en de capa-citeit kan een keuze gemaaktworden uit verschillende pompenmet uiteenlopende vermogens enwateropbrengst. Deze waterhoe-veelheid, ook wel debiet genoemd,kan oplopen van een kleine 10 totwel 1600 liter per minuut. Vooralbij een hoog debiet is het lokaledrinkwaterleidingstelsel niet altijdbij machte om aan de vraag tevoldoen. In zulke gevallen wordtgebruik gemaakt van de brand-waterleiding (hydrant).De pompen kunnen zowel elek-trisch als diesel-aangedreven zijn enzijn veelal in een vrachtwagen inge-bouwd ofgeïnstalleerd op eenaanhangwagen.Afhankelijkvàn het gewenste eind-resultaat wordt met de drukrege-laar en het debiet de optimalewerkdruk ingesteld. De werk-drukken van de diverse apparatenlopen zeer uiteen en zijn vaaktraploos instelbaar van een tientalbar tot wel 2000 bar(2. I05kPa).StraalwerktuigenDe vorm en uitvoering van dediverse straalwerktuigen zijn ookweer afhankelijkvan de toepassing.Voor moeilijktoegankelijkeplaatsen zijn voor handmatiggebruik spuitlansen ofspuitpistolenin gebruik. Voor de behandeling vangrote oppervlakken, zowel hori-zontaal als verticaal, kunnen meer-dere spuitkoppen tegelijk wordeningezet. De nozzles worden op eendraaiende schijfgemonteerd ofopeen balk met een instelbare werk-breedte. Deze apparatuurbevindtzich vaakals eenheid op eentractor, aan de voorzijde van eenvrachtwagen ofop een speciaaldaartoe geconstrueerd mobielsysteem dat op afstand wordtbediend. Moderne systemenworden tegenwoordig zelfscomputergestuurd, waarbij decomputer continu de diverse func-ties zoals waterdruk en voortgangs-snelheid, controleert.NozzleEssentiëel voor een goede werkingvan de hogedruk waterstraaltech-niek is de keuze van de juiste nozzleofstraalkop. Puntstraiers wordentoegepast voor een zeer geconcen-treerde waterstraal, terwijl rond-of breedstralers meer voor opper-vlaktereiniging worden gebruikt.In verband met de bijzonder hogedrukken waarmee wordt gewerkt,worden de nozzles van slijtvastmateriaal vervaardigd. Veelalworden ze uitgevoerd in gehardstaal. Specifiek voor het snijden metpuntstraiers wordt de nozzlegemaakt van saffier waarin eengaatje is geboord van enkeletienden van een millimeter.Veeg- en zuigwagens en mobielewaterzuiveringTot de apparatuur die nietdirecttothet hogedruk waterstraalsys-teem behoort, maar toch vaak opde in uitvoering zijnde werkenaanwezig is, behoren de vacuümveeg- en zuigwagens. Wanneer ergrote hoeveelheden water en mate-riaal vrijkomen worden dezewagens ingezet. Bovendien kan eenmobiele waterzuiveringsinstallatieworden ingezet voorzien van zand-en koolfilters, beluchtingsappara-tuur en bezinkcontainers.Hetgezuiverde water kan op deze wijzeverantwoord worden hergebruikt.passingenIn het navolgende zal een aantaltoepassingen van hogedruk water-stralen worden besproken. Afhan-kelijkvan de omstandigheden enhet gewenste resultaat zal voor eenbepaalde uitvoeringstechniekworden gekozen. Voor zovermogelijk zal een indicatie wordengegeven over de voorgangssnelheidof dag-/uurprodukties van de toe-JJJJJJJJJJJJNbg JJJJJ JJJ Jgepaste apparatuur.GevelreinigingHet laagste drukniveau waarmeewel wordt gewerkt ligt rond de100 bar. Toepassingen vinden wedan in bijvoorbeeld de gevelreini-ging waarbij oppervlakken van vuilen graffity worden ontdaan. Tevensgeldt dit als een prima voorbehan-deling voor bijvoorbeeld het hydro-foberen van betonnen opper-vlakken of metselwerk. De diepte-werking is gering. Ter verhoging vanhet effect kan een chemisch reini-gingsmiddel aan het water wordentoegevoegd.In geval van het reinigen van voch·tige gevels en muren waar aangroeiop voorkomt, kunnen ook algen- ofmosdoders worden toegevoegd.Gevelreiniging wordt meestal uitge-voerd met een handbediend spuit-pistool voorzien van een breed-straalnozzle. Enkele tientallen vier-kante meters kunnen zo per uurworden behandeld.Opruwen van betonoppervlakkenEen tweede toepassing is hetopruwen van betonoppervlakkenals voorbehandeling voor nieuw aante brengen verfsystemen ofpleisterlagen.De belangrijkste functie van hethogedruk waterstralen is hier hetverwijderen van de buitenhuidteneinde een schoon en kwalitatiefgoed hechtvlak te creëren. In feite ishet effect van het hogedruk water-stralen vergelijkbaar met het resul-taat van een behandeling met eenstaalborstel ofgritstralen.De dikte van de buitenhuid diewordt verwijderd is afhankelijk vanhet nieuw op te brengen systeem enkan variëren van tienden van milli-meters tot enkele millimeters.Op deze wijze kunnen ookeenvoudig tijdelijke wegmarke-ringen, oude verflagen, bitumineuzebeschermlagen of kunststofcoatingsvan betonoppervlakken wordenverwijderd (foto I).De werkdrukken bij het opruwenvan betonoppervlakken variërenvan 400 tot 800 bar. De straalwerk-tuigen worden meestal nog hand-matig ingezet waarbij, voor eenhoger rendement, op het pistooleen draaischijf is gemonteerd voor-zien van verschillende nozzles. Degebruikte waterhoeveelhedenliggen tussen de 20 en I00 liter perminuut. De werksnelheid ligt tussende 20 en 30 m2per uur.BetonreparatieMeer tot de verbeelding spreken detoepassingen waarbij het beton totenkele centimeters diepte wordtverwijderd. Dit is het werkgebiedvan de betonreparateur. Detechniek van het hogedruk water-stralen wordt vooral regelmatigtoegepast bij het onderhoud aanbrugconstructies. Als gevolg vanverontreiniging met dooizouten,waarbij het gevaar voor corrosieniet denkbeeldig is, worden beton-dekkenen schampkanten uit voor-zorg van een nieuwe betondekkingvoorzien. Maar ook in al diegevallen waar reeds duidelijk sprakeis van betonschade ten gevolge vancorrosie kan de gescheurde beton-dekking met hogedruk waterstralenworden verwijderd, tot een schone,ruwe ondergrond overblijft metgoede hechteigenschappen.Indien het beton is verontreinigdmet chloriden, wordt het beton totachter de wapening weggespoten.In dezelfde arbeidsgangwordt hetbetonstaal ontroest (foto's 2-3).(Wanneer de wapening nietvoldoende van de chlorideveront-III Verwijderen van verflagen metdruk waterstralenreiniging is ontdaan is de kans grootdat na de reparatie het corrosie-proces zich onverminderddoorzet.)De werkdrukken voor het volledigblank stralen van het betonstaal, toteen reinheidsgraad van SA 21/2,liggen rond de 1000 bar, zodat nuecht van hogedruk waterstralenmag worden gesproken.Eenzelfde effect kan wordenbereikt door aan het water een fijntoeslagmateriaal toe te voegen. Hetvoordeel daarvan is dat de werk-drukken dan op een lager niveaukunnen worden gehouden, rond de350 tot 400 bar. Vooral bij hetontroesten van het wapeningsstaalis de combinatie hogedruk water-stralen met een toevoegmiddelzeer effectief. Hier wordt later indeze aflevering nog verder opingegaan.Grote horizontale vlakken wordenbij deze hoge werkdrukken nietmeer handmatig gestraald maar metspeciaal daartoe ontworpen voer-tuigen die eventueel op afstandJJJJJJJJJJbgJJJJJJJJJJJkunnen worden bestuurd.Ëen verscheidenheid aan appara-tuur met werkbreedten variërendvan enige tientallen centimeters totwel vier meter is hiervoor beschik-baar (foto 4).De capaciteit ofdagprodukties diekunnen worden gerealiseerd :zijnniet alleen afhankelijk van de appa-ratuur, maar voor een belangrijkdeel ook van de dikte en de kwali-teit van de betonlaag die verwijderdmoet worden.Een praktijkvoorbeeld is de reno-vatie vaneen waterbekken in Duits-land. Daarbij moest 1000 m2betonoppervlak worden bewerkt.De produktie varieerde van 12 m2per uur bij een diktevan de teverwijderen betonlaag van 5 cm, toteen produktie van 6 m2per uur bijeen dikte van de te verwijderenbetonlaag van 10 cm.Met hogedruk woterstrolen is het beton van deze randbalk tot achter de wapeninggesloopt.Foto's: KWSITEC, UtrechtSnijden van betonDe laatste toepassing van hetgebruik van hogedruk waterstralenis hetsnijden van beton.Snijden van beton met waterkrachtis handmatig niet mogelijk. Alleenmetbehulp van geautomatiseerdeen vaak op afstand bediende appara-tuur, die de nozzle zo lang als nood-zakelijk op één punt kan concen-treren, is het hoogste rendement tebehalen. In feite wordt korrel voorkorrel het materiaal weggespoeld.Op deze wijze kunnen bijvoorbeeldbalken van gewapend betonworden doorgesneden en kunnensparingen worden gemaakt. Ookzijn hiermee balkonplaten diemonoliet met de vloeren warenverbonden, verwijderd.In vergelijking met de meer gang-bare methoden als zagen of boren ishet snijden met hogedruk water-stralen vrij kostbaar. De toepassinghiervan is economisch alleenverantwoord indien aanvullendeeisen een belangrijke rol spelen.Bijvoorbeeldbij verbouwingsactivi-teiten in medische instellingen, dietijdens de werkzaamheden normaalin functie blijven, kan overlast doortrillingen en stofonaanvaardbaarzijn. Snijden met hogedruk water-stralen is ook de meest veiligemethode indien er in de directeomgevinggevaar bestaat voorbrand of explosie.rdelenTen opzichte van de traditionelemethoden van de behandeling vanbetonoppervlakken heeft hetwerken met hogedruk waterstraleneen aantal aansprekende voor·delen.· Het werken met deze techniekbetekentvrijwel trillingsvrijwerken. Ditis vooral plezierigvoor de omgeving.· Microscopisch onderzoek heeftaangetoond dat de ~betonoppervlakken vrij zijn vanmicroscheuren. Bij een mechani-sche of thermische behandelingvan het oppervlak ontstaat welmicroscheurvorming.· Hechtproeven op betonopper-vlakken behandeld met hogedrukwaterstralen geven een hogehechtsterkte te zien met eengeringe spreiding.· Geen thermische ofchemischebelasting voor de omgeving engeen stofoverlast.· De laagdikte van het beton datverwijderd dient te worden kannauwkeurig worden ingesteld.Proefondervindelijkwordtnamelijk vastgesteld met welkewerkdruk, voortgangssnelheiden afstand tussen de nozzle enhet te behandelen oppervlakgewerkt moet worden om hetbeoogde resultaat te bereiken.JJJJJJJJJJJfafJJJJJJJJJJJJmVerwijderen van asfalten betondekking in één arbeidsgang met hogedruk waterstralen,in een werkbreedte van circa 3 m.De snijsnelheid en de diepte van desnede zijn sterk afhankelijk van dekwaliteit van hetbeton. Sterkevariaties in betonkwaliteitzulleneen wisselend resultaat te ziengeven.Wanneer het beton tot op grotediepte verwijderd moetworden.kan het noodzakelijk zijn om meer-dere zogenoemde oversnijdingen temaken.IigheidHet werken met hogedruk water-stralen is een activiteit met grotepotentiële risico·s. Ondeugdelijkmateriaal. onveilige werkwijzen enslecht vakmanschap maken dat eenspuitpistool niet voor een echtpistool onder hoeft te doen.Kennis en aandacht maken dezerisico's echter beheersbaar. Vooralde persoonlijke beschermingsmid-delen zijn hierbij onmisbaar. Deuitrusting van een machinist/spuiterbestaat uit laarzen voqrzien van eenstalen neus èn stalen wreef. specialehandschoenen. een oliepak. helm.gehoor- en gelaatsbescherming.Een ander belangrijkaspect is deborging van het spuitpistool. Op hetmoment dat de spuiter zijn pistooleven terzijde heeft gelegd. ombijvoorbeeld slangen te verleggen.mag hetpistool niet onverwachtgeactiveerd kunnen worden. Dooreen goedeborging van het pistoolen met een extra man bij een dode-mansknop kunnen ernstige onge-lukken worden voorkomen.Om ongevallen metniet direct bijhet werk betrokkenen te voor-komen, moet de directe omgevingvan de werkplek op een deugdelijkewijze worden afgezet.I]] Relatie tussen snijsnelheid ensnijdiepte bij een bepaalde druk en toe-voeging van grit.------------0,.........------------Er wordt veel gedaan aan de oplei-ding van het bedienend personeel.De Stichting Industriële Reiniginghoudt zich bezig met kennisover-dracht op dit gebied en heeft o.a.het Handboek voor HogedrukVloeistofreiniging opgesteld. In depraktijk kan men nog de voorzorgnemen door minder ervaren perso-neel in te zetten op de 'lichtereklussen', bijvoorbeeld tot 400 bar,en alleen ervaren personeel met dezeer hoge werkdrukken te latenwerken.binatie toevoegmiddelenlogedruk waterstralenEr is een techniek waarbij grit-stralen wordt gecombineerd methogedruk waterstralen. Door eenspeciale nozzle-constructiewordteen toevoegmiddel in de water-straalgeïnjecteerd.Voorbeelden van zulke toevoegma-terialen zijn: koperslakgrit, staalgrit,korund, basaltgrit, ofeen ander gritvan minerale oorsprong.Diverse parameters hebben invloedop het effect van deze combinatie.Naast de in dit artikel eerdergenoemde variabelen als werkdruk,afstand van de nozzle tot het opper-vlak en de voortgangssnelheid zijnnu ook de eigenschappen van hetofonBETONlEK is een praktijkgerichtvoorlichtingsblad op het gebiedvan de betontechnologie enverschijnt 10 keer per jaar.Redactie:tel. 073 - 40 I 225Abonnementen:tel. 073 ·40 I 231ISSN 0166-137xgritmateriaal van belang, zoalskorrelgrootte en -verdeling, korrel-vorm, hardheid en dichtheid.Een optimaal resultaat wordt pasverkregen bij een juiste verhoudingtussen het gritmateriaal en hetdebiet. Bij benadering is dat maxi-maal I,5 kg toevoegmateriaal perminuut op 20 tot 50 liter water.Ook het snijden van beton gaataanzienlijk eenvoudiger met eentoevoegmateriaal. Proeven hebbenaangetoond dat desnijdieptevrijwellinear toeneemt met hetaantal snijbewegingen. Door denozzlelangzaam en,herhaaldelijkover het snijvlakte bewegen zijnsnijdiepten van 50 cm bereikt.Een verhoging van het grit-verbruiktot boven l,S kg/minbleekgeenvoordelen op te leveren, eerderwordt het snijproces door een tegrote toevoeging negatief beïn-vloed. In figuur 5 is de relatie tussensnijsnelheid en snijdiepte weer·gegeven.luitHoewel in veel gevallen het mecha-nisch slopen ofbehandelen vanoppervlakken goedkoper is dan detoepassing van hogedruk water-stralen, heeft deze laatstgenoemdeAbonnementsprijzen voor 1991:Nederland, Nederlandse Antillenen België f 21 ,25andere landen f 34,-Uitgave:Vereniging NederlandseCementindustrie (VNC),Postbus 30 I I,5203 DA 's-Hertogenboschtechniek toch een aantal belangrijkevoordelen, waarvan men bij beton-reparatie en -renovatie dankbaargebruik kan maken. Die voordelenbetreffen vooral beperking vanoverlast voor de omgeving en dekwaliteit van het bewerkte opper-vlakais ondergrond voor nieuwedeklagen.ratuurG.L.Verberne, Praktische toepas-singen van de PBE-snijnozzle;onderzoekproject 7860-3; uitge-geven door Partek ButterworthIn onze volgende uitgave:Dat zoeken we opBij hetyo/tooÎen van BETON/EKband 8 wordt weer een tref-woordenregister verschaft. opalle afleveringen die sinds /970zijn verschenen.Daar maak je 't mee.Abonnementen lopen perkalenderjaar. Aan het eind vaneen kalenderjaar wordt hetabonnement automatischverlengd, tenzij voor I decemberschriftelijkwordt opgezegd.Overname van artikelen enillustraties is toegestaan, ondervoorwaarde van bronvermelding.JJ JJJ JJJJJaJJJ JJJ JJJ