Een maandelijkse Uitgave van deVereniging Nederlandse Cementindustriepostbus 3011, 5203 's-Hertogenbosch juni 1986Spuitbeton,methoden en technologieHet is gebruikelijk in BETON/EK aandacht tebesteden aan actuele onderwerpen en nieuweontwikkelingen op betongebied. Er kan echtersoms ook aanleiding zijn langer bestaandetechnieken, die zowel technisch als economisch aleen vaste plaats hebben ingenomen, voor hetvoetliéht te halen. Dat is nu het geval metspuitbeton.In Nederland bestaat ruim 50 jaar ervaring metspuitbeton. Detoepassing is hier te lande tot voorkort zeer beperkt gebleven en betrof hoofdzakelijkoppervlaktereparaties bij schade aan beton-constructies. Er zijn echter meer toepassings-mogelijkheden.Spuitbeton werd rond de eeuwwisselingontwikkeld om nieuwe constructies met veelzijdigevormen te kunnen maken. In landen als Amerikaen Japan wordt deze techniek nog steeds veelgebruikt voor dit doel. Naast de architectonischeoverwegingen, kan toepassing van spuitbeton ookbij constructies waarbij de kosten van eenbekisting relatief hoog zijn, een goede oplossingbieden. Bijvoorbeeld bij koeltorens, zwembadenen schaaldaken.Onder andere in Duitsland en Zwitserland wordtspuitbeton in grote hoeveelheden toegepast voorde binnenbekleding van tunnels door bergen. Ookals bekleding van berghellingen langs autowegenvormt spuitbeton een goed middel ter voorkomingvan afbrokkeling en vallend gesteente.Een specifieke toepassing van spuitbeton isdaarnaast het aanbrengen van beschermlagen opstaalconstructies tegen brand. Een nieuwetoepassing is het opvullen van sparingkasten vanvoorspanelementen, bij de bouw van de pijlersvoor de stormvloedkering in de Oosterschelde.Wat is spuitbeton?Spuitbeton isln wezen geen afwijkendebetonsoort. De specifieke naamgeving vloeitvoortuit de wijze van aanbrengen. Een goede definitievan spuitbeton is: 'Een mengsel van cement,toeslagmateriaal, water en eventuele hulpstoffen,dat met hqge snelheid met behulp van persluchtop een ondergrond wordt gespoten en daarbijtegelijkertijd wordt verdicht'.Aangezien spuitbeton meestal in dunne lagenwordt aangebracht, heeft het toeslag materiaalgewoonlijk een veel kleinere maximale korrel-afmeting dan wij bij normaal beton gewend zijn.Veelal is deze niet groter dan 8 mmo Het is tegen-woordig wel mogelijk om met aangepaste appara-tuur mengsels met een grotere maximale korrel-afmeting te verspuiten.Er zijn twee methoden voor de verwerking vanspuitbeton:de droge methode, en- de natte methode.De droge methode is omstreeks de eeuwwisselingin Duitsland ontwikkeld. De natte methode wordtongeveer sedert 1950 toegepast.Het onderscheid tussen nat en droog is gebaseerdop de plaats waar water wordt toegevoegd aan hetuitgangsmateriaal. Figuur 1 geeft een schema-tische voorstelling van beide methoden, waarbij denatte methode nog verder is onderscheiden naarwijze van transport van het spuitmengsel.droogspuitmachinete-eSchematische voorstelling van de droge en nattespuitmethodespuitkop..droge" methodeondergrond- I..natte" methode Bnatspuitmachine,..natte" methode _AluchtTabe/1Vergelijking droge en natte spuitmethodedroog nathoog laag10-30% 10%veel minderDroge methodeBij de droge methode wordt een mengsel vancement, zand en grof toeslagmateriaal metperslucht naar het spuitstuk gevoerd. Bij hetspuitstuk aan het einde van de slang bevindt zichde 'nozzle' waar water via een geperforeerde ringconcentrisch in de luchtstroom met het drogemateriaal wordt gebracht (figuur 2).De hoeveelheid aanmaakwater wordt geregelddoor de spuiter. De snelheid waarmee het nattemengsel de spuit verlaat, is relatief hoog. Degrondstoffen worden gezamenlijk tegen de tespuiten ondergrond geblazen, waar zij met grotekracht tegenaan slaan. Om een zo constantmogelijke kwaliteit van het spuitbeton te bereikenis een regelmatige watertoevoer van groot belang.terugslag(rückprall,rebound)verneveling(Spritznebel,overspray)hechtingspuitlaagdiktegoedgrootproblematischgering(uitzakken)Natte methodeBij de natte methode wordt een voorgemengdespecie, bestaande uit cement, toeslagmaterialenen water naar de spuitkop gepompt. Het transportvan de natte specie door de slang kan zowelpneumatisch als mechanisch geschieden. Bijbeide methoden wordt de spuitdruk echterverkregen door lucht onder hoge druk samen tebrengen methet spuitmengsel; hetzij bij de spuit-machine of bij de spuitkop.Het meest gebruikelijk is het mechanisch transportmet behulp van een slangenpomp.water-cement- laagfactorhulpstoffen niet nood-zakelijkschoonmaken weinigmachineafhankelijkheid grootvaardigheidspuitploeghogernoodzakelijk(versneller)veeliets minder groot2geperforeerderingmateriaalslongwaterslang!2Doorsnede van een betonspuit (droge methode).Het aanmaakwater wordt in de spuitkop aan het mengseltoegevoegdIn Nederland wordt de natte methode nauwelijkstoegepast. De voordelen van deze natte methode,met name minder terugslag en verneveling, wegennauwelijks op tegen de nadelen, vooral niet watbetreft de minder goede hechting en de groteregevoeligheid voor uitzakken.In tabel 1 zijn de voor- en nadelen van de droge ennatte spuitmethode gegeven.Tussen spuitstuk en ondergrondDe samenstelling van het opgespoten beton kanaanzienlijk verschillen van de samenstelling vanhet spuitbeton dat het spuitstuk verlaat. Dezeverschillen vindt men vooral in het gebied van degrootste korreldiameter en in de hoeveelheid fijnedelen, waaronder cement. De oorzaak van deoptredende verschillen in samenstelling wordtgevormd door terugslag en verneveling. Hetverschil in massa van de diverse bestanddelen vanspuitbeton speelt hierin een belangrijke rol.Na het verlaten van de spuitmond worden de lichtedeeltjes het meest in de lucht afgeremd. Dezwaardere deeltjes van het toeslag materiaal slaanmet grote kracht tegen de ondergrond en wordenaanvankelijk voor een groot deel teruggekaatst(terugslag). De al afgeremde cement- en water-deeitjes worden in veel mindere mate terug-gekaatst, ook al omdat de adhesiekrachten voordeze deeltjes aan het te bespuiten oppervlak'groter zijn. Er vormt zich aanvankelijk een cement-rijke laag. Naarmate deze laag dikker wordt,worden de krachten van de grove deeltjes meergesmoord in de zachte en cementrijke laag enneemt de terugslag af. Het terugslagpercentagekan zo aanvankelijk wel 60% bedragen, waarnahet al vrij snel terugloopt tot 15 à 25%.Het terugslagpercentage is afhankelijk van:maximale korrelafmeting;korrelverdeling;laagdikte;gehalte fijn materiaal;waterhoeveelheid;eventuele hulpstoffen;spuitsnelheid;hoeveelheid wapening;stand van het te bespuiten oppervlak;tenslotte, maar echter niet het minst belangrijk, devakbekwaamheid van de spuiter.Als gevolg van de terugslag is het cementgehalteaan het oppervlak van de te bespuiten ondergrondhoog, aanmerkelijk hoger dan dat van de uitgangs-samenstelling. Naarmate de laagdikte groterwordt, neemt hetcementgehalte af tot eenconstante waarde. Het zal echter altijd hogerzijndan die van de basissamenstelling.Dit heeft als voordeel dat aan het oppervlak van deondergrond het cementrijke beton een goedehechting kan verzorgen, terwijl aan het luchtopper-vlakhet meer toeslagrijke beton er voor zorgdraagtdat de uitdrogingskrimp beperkt blijft. Incombinatie met een goede nabehandeling wordthierdoor scheurvorming voorkomen.Naast het bovenvermelde terugslageffect treedtook het zogenaamde vernevelen op. Fijn materiaaldat zich aan de buitenrand van de spuitstroom(spuitkegel) bevindt, wordt door wervelstromenverneveld en kan op naastgelegen bekistings-randen, wapeningen nog in te spuiten onderdelenneerslaan. Dit vernevelde, neergeslagen materiaalis poreus van aard en krijgt niet de verdichting diehet gewone spuitbeton heeft. Door een snellebeweging over het gehele spuitoppervlak kunnende negatieve gevolgen van dergelijk neergeslagen,verneveld materiaal worden beperkt.Bij goede samenstelling van het uitgangsmengselen verwerking door een vakbekwame spuiter zal inhet werk echter altijd de gewenste samenstellingbereikt worden.33-5Reparatie van een door brand beschadigdebetonconstructie. De bestaande dekking wordt geheelverwijderd. Met spuitbeton is volledig constructiefherstel mogelijk46Persoonlijke beschermingsmiddelen vande betonspuiterBetontechnologische aspectenDe keuze van de maximale korrel afhankelijkvan de aan te brengen spuitlaagdikte op de onder-grond of op de wapening en van de afstand tussende wapeningsstaven onderling en de ruimte tussende wapeningsstaven en de ondergrond. Meestalwordt aangehouden dat de maximale korrel nietgroter is dan tot V3 van de spuitlaagdikte of vanéén der genoemde afstanden. Een goedopgebouwd korrelskelet wordt verkregen, indiende verdeling van het toeslagmaterialenmengsel inieder geval ligt tussen de A- en B-Iijnen van hetsamenstellingsgebied zoals voorgeschreven in deVoorschriften Beton.Belangrijker nog is de hoeveelheid fijn materiaal,bestaande uit cement en fijn zand. Variaties indeze hoeveelheid hebben direct invloed op hetverloop van het spuitwerk en daarmee op dekwaliteit van het spuitbeton.Wat betreft de vorm van het toeslagmateriaal gaatde voorkeur uit naar materiaal met een zoveelmogelijk ronde vorm.Belangrijk is een homogene menging van hettoegevoegde water en het spuitmengsel in despuitkop. Dit is afhankelijk van de vormgeving vande geperforeerde ring en de waterdruk.Voor spuitbeton kan gebruik worden gemaakt vanportlandcement, portlandvliegascement ofhoogovencement. Steeds geldt echter dat de spuit-procedure ingesteld moet worden op het teverwerken materiaal en de cementsoort.Het cementgehalte in spuitbeton dient uiteraard tevoldoen aan de eisen van de Voorschriften Beton.Door de invloed van de veel toegepaste kleineremaximale korrel en door rekening te houden methet vernevstinqseffect zal voor het uitgangs-mengsel de cementhoeveelheid vaak tussen 350 à400 kg/m3 uitkomen. Bij goede verwerking zal hetcementgehalte van het aangebrachte spuitbetonongeveer 5 à 10% hoger zijn. Aangeziendaarnaast het watergehalte van de specie aan delage kant is: alleen alom uitzakken van de versaangebrachte spuitbeton te voorkomen, zal hetduidelijk zijn dat de water-cementfactor van deaangebrachte betonspecie zeer laag is. Dezebeweegt zich in de praktijk grofweg tussen de 0,25à 0,45.HulpstoffenBij spuitbeton kunnen net zoals bij normaal betonhulpstoffen worden toegepast. Hulpstoffen die deverwerkbaarheid beïnvloeden, zoals plastifi-ceerdersen luchtbelvormers, hebben bij hetaanbrengen via de droge methode echternagenoeg geen effekt.Versnellers en vertragerszijn daarentegen welbruikbaar. Deze hulpstoffen kunnen in poedervormworden ingemengd in het droge materiaal of ingeval van vloeistoffen met het aanmaakwaterworden gemengd en vervolgens toegevoegd in hetspuitstuk. De voordelen van het toevoegen vanversnellers zijn o.a. een hogere aanvangssterktevan de specie, demogelijkheid om watervoerendescheuren e.d. af te dichten, de mogelijkheid omsnel dikke lagen te spuiten en een lagere gevoelig-heid voor onvoldoende nabehandeling. Denadelen daarentegen zijn: een lagere eindsterkte,eventuele aggressiviteit voorde huid,hetmoeilijker kunnen verwijderen van terugslag enverneveling en de hogere materiaalkosten.De hoeveelheden versneller die worden toegepastin spuitbeton zijn ten opzichte van normaal betonhoog. Dit is grotendeels een gevolg van de vaakhoge eisen die men stelt aan de druksterkte opkorte termijn van het spuitbeton. In ieder gevalkomen voor gewapende of voorgespannen beton-57-8Vochtige kruipruimten kunnen onvermoede plaatsen zijnvan betonaantasting door wepenlnqscorrosie.Het aanbrengen van een dichte laag spuitbeton is eendoeltreffende methode ter voorkoming van schade ofschade-uitbreidingfoto's: Willem Bech, Oosterbeek6Een slimme oplossing voor de aanvoer van een (droog)kant-en-klaar mengsel spuitbeton. De kwaliteit van hetgrondstoffenmengsel is op deze wijze constantconstructies of betonconstructies waar stalen on-derdelenin voorkomen, geen versnellers op basis.van chloride in aanmerking.De laatste jaren wordt in toenemende mate poly-meer gemodificeerd spuitbeton toegepast. Onder-zoekgegevens naar het effect van deze polymerenop de eigenschappen van spuitbeton zijn echtervrij schaars, met name wat betreft de duurzaam-heid. Nader onderzoek zal hiernaar moetenplaatsvinden.Afwerking en nabehandelingDe oppervlaktelaag van spuitbeton isin hetalgemeen vrij ruw. Als een gladde laag gewenst is,mag men niet het nog onverharde spuitbetonbewerken met een troffel o.i.d. Dit kan gemakkelijktot een blijvende verstoring van de hechting aan deondergrond leiden oftot opentrekken van hetoppervlak. Wel kan, wanneer het oppervlak opge-stijfdis, voorzichtig geborsteld worden, of later,wanneer het materiaal zich voldoende gezet heeft,een fijne afwerklaag worden gespoten. Daartoedient de betonspuit verder van het oppervlak teworden gehouden dan bij de normale spuitbeton-procedure om te hoge krachten op de nog zwakkeondergrond te voorkomen.De totale dikte van de spuitbetonlaag is betrek-kelijk gering. Het zal duidelijk zijn dat daardoor eengoede nabehandeling bij spuitbeton nog belang-rijker is dan bij normaal grindbeton. Spuitbetonmoet dan ook tenminste over een periode van 7dagen vochtig gehouden worden. Daarbij kangebruik worden gemaakt van vochtige doeken e.d.Uitdroging en snelle afkoeling dienen te allentijde voorkomen te worden.Eventueel kan als alternatief een curing compoundaangebracht worden. Curing compounds zijnechter niet aan te bevelen indien er nog meerderelagen spuitbeton, coatings of tegels aangebrachtmoeten worden, omdat zij de hechting negatiefkunnen beïnvloeden.En verder ...In deze aflevering van BETON/EK is ingegaan opde toepassinq van spuitbeton, waarbij demethoden van aanbrengen, samenstelling en eenaantal betontechnologische aspecten aan de ordezijn gekomen.In een volgende aflevering zal worden ingegaan opde materiaaleigenschappen, de uitvoerings-aspecten en de kwaliteitscontrole.Literatuur1. CUR-VB-rapport 91 'Reparaties van beton-constructies' deel 11: pleisteren, aanstorten,spuiten; uitgave Betonvereniging, Zoetermeer.2. Spuitbeton: samenstelling, eigenschappen enmethoden; tekst van een voordracht, opgestelddoor J.M.J.M. Bijen en N.G.H. van der Winden,Intron BV, Maastricht/Utrecht3. Spritzbeton: Herstellung und Prüfung,DIN 1855, juli 19794. Code of practica forsprayed concrete;Concrete Society, London7BETONlEK verschijnt 10 x per jaar.Abonnementsprijzen per jaar, inclusief verzamelbandvoor 3 jaargangen (incl. 5% BTW):Nederland, Nederlandse Antillen, België f 18,overige landen f 28, -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.