Een maandelijkse uitgave van deNederlandse Cementindustrieredactie-adresHerengracht 507 Amsterdamtelefoon 020-238531Vezels als wapeningDe toepassing van vezels in beton staat delaatste jaren sterk in de belangstelling, doordater inderdaad enorme vooruitgang geboekt isbij de ontwikkeling van de voor de toepassingin beton geschikte vezels.Eigenlijk is vezelbeton al zeer oud. Hoeveeljaren kennen wij immers niet de toepassingvanasbestcement, dat in wezen ook neerkomtop het versterken van pure cementsteen metasbestvezels.Welke vezels zijn nu geschikt om toegepast teworden in cementpasta of in beton en wat magmen globaal van een dergelijke combinatieverwachten? Een aardig overzicht hiervankomt voor in een artikel 'Characteristics offibers and what they do tor concrete' in hetAmerikaanse tijdschrift Concrete Constructionvan maart 1974. De in deze aflevering op-genomen gegevens zijn gedeeltelijk aan ge-noemd artikel ontleend.VezelsVezels die geschikt zijn om toegepast te wor-den in cementgebonden materialen, kunnenworden gemaakt van staal, kunststof, glas ennatuurlijke materialen in verschillende vormenen afmetingen. De meeste kans op succeshebben tot dusver stalen vezels. Deze vezelskunnen zowel een ronde als een rechthoekige1mei 1976doorsnede hebben, terwijl de vezels in lengte-richting eveneens in vorm kunnen variëren. Dedoorsnede van de ronde vezels is in de orde-grootte van 0,5 mm, die van de rechthoekigevezel ca. 0,3 x 0,6 mmo De lengte van de vezelsvarieert zo tussen de 25 en 50 mmoGezien in de lengterichting van de vezelskomen naast de rechte vezels ook de gegolfde,de geplette en de vezels met haken voor,waardoor de hechting tussen beton en vezelverbetert. Uit praktische overwegingen wordenstaalvezels wel tot plaatjes aan elkaar ge-kleefd. Deze plaatjes vallen dan weer tot enkelevezels uiteen tijdens het mengen van de beton-specie met de vezels. Naast de meestal ge-trokken staalvezels, komen ook vezels voor vangeschaard blik. In het tijdschrift Cement zijnin 1975 twee artikelen over vezels verschenen,waarin wat meer informatie over staalvezelswordt gegeven.Glasvezels hebben een veel geringere dia-meter, in de ordegrootte van 0,1 mm; vandaardat de vezels nogal eens worden gebundeldter vergroting van de diameter. Deze vezelshebben echter het nadeel dat normaal glaschemisch wordt aangetast door het sterkalkalische kalkwater dat zich in de poriën vancementsteen bevindt. Er is wel een specialeglassoort die dit nadeel niet heeft, maar dezeis zeer duur. Daarnaast zijn er ook ontwikke-lingen die er op gericht zijn de vezels van nor-maal glas bestand te maken tegen alkalischeinvloeden door het aanbrengen van een be-schermend laagje. Hoe dit zich op de langeduur houdt, moet worden afgewacht. Eenandere interessante mogelijkheid is wellicht detoepassing van glasvezels in combinatie methet niet-alkalische alurnlnlumcernent, waar zichhet aantastingsverschijnsel niet voordoet.type treksterkte elasticiteitsmodulus rek t:>ij bezwijken soortelijkvezel in N/mm 2in N/mm 2in % gewichtasbest 560- 980 8,4.104-1,4.10525-45 1,1katoen 420- 700 3-10 1,5glas 1050-3850 7,0.1041,5 -3,5 2,5nylon 770- 840 16-20 1,1polyprop. 560- 770 25 0,9polyethl. 700 1,4.1 4,2.1 10 0,95steenwol 490- 770 1,7.104-1,2.1050,6 2,7staal 280-4200 2,03.1050,5-35 7,8Kunststofvezels van nylon, polypropyleen,polyethyleen enz. worden gemaakt in een dia-meter van ca. 0,3 mmoNatuurlijke vezels zoals asbest en katoen,komen verschillende afmetingen voor.Katoenvezels zijn van weinig praktisch belang.Asbestcement echter heeft zich reeds tien-tallen jaren een wereldmarkt veroverd met eenveelvoud van toepassingsmogelijkheden.In tabel 1 zijn wat kenmerkende eigenschappenvan enige vezels opgenomen.Eigenschappen van vezelbetonVoor een goed huwelijk tussen vezels en betonis het noodzakelijk het zal u nauwelijks ver-bazen - dat er goede hechting bestaat. Hierdoorzal de goede eigenschap van de vezels, name-lijk de hoge treksterkte, zo volledig mogelijkkunnen worden benut.De voornaamste eigenschappen van betondie door toevoegen van vezels kunnen wordenverbeterd, zijn de scheurtaaiheid en de schok-bestendigheid. Ook de treksterkte kan doortoevoeging van vezels verbeteren, maar zekerniet in die zin dat de vezels de gewone staal-wapening kunnen vervangen. Wel kan een ge-combineerde toepassing, vezels in gewapendbeton, zinvol zijn.Een voordeel van de toename van de scheur-taaiheid is, dat bij belasten geen plotselingebreuk optreedt maar een geleidelijke breuk. Devezels overbruggen als het Ware de scheurentotdat ook de vezels de strijd opgeven, of doorbreuk of door het uittrekken van de vezels uithet beton of de cementsteen.De treksterkte van vezelbeton kan wel hogerzijn dan die van ongewapend beton, maar vooreen spectaculaire verhoging zijn nogal watvezels nodig, wat de prijs aanzienlijk doet2Tabel 1Behalve voor machinefundamenten kanvezelbeton ook worden toegepast voormachineframes, zoals hier gebeurd is vooreen hoonmachineDe aanleg van een vrije trambaan teAmsterdam met behulp van vezelbetonDetailopname van de vrije trambaan waarop devezels goed zijn te zien3stijgen. Ook de buigtreksterkte kan wat toe-nemen, de druksterkte wordt echter weinigbeïnvloed.Een belangrijk voordeel van de toevoegingvan vezels is de verbetering van de weerstandtegen dynamische belastingen, zoals explosies,golfslag en heien. Ook de vermoeiingssterktekan door toepassing van vezels aanzienlijktoenemen. Vermoeiing in materiaal treedt opals relatief hoge belastingen veelvuldig en/oflangdurig worden aangebracht. Het materiaalzal dan op den duur bezwijken zonder dat denormale breukbelasting wordt bereikt.ToepassingenDe beste resultaten zijn tot dusver verkregenmet de toepassing van staalvezels. Dat isnatuurlijk niet zo omdat immersook gewapend beton zijn goede eigenschappenontleent aan de samenwerking tussen beton enstaal. Glasvezels worden ook industrieel toe-gepast, echter op beperkte schaal. De enigetoepassing van belang van kunststofvezels isde versterking van heipaalelementen metpolypropyleenvezels. Hierbij gaat het vooral omeen verbetering van de schokbestendigheid.Het meeste succes heeft men met staalvezel-beton bereikt in de wegenbouw. Bekend zijncontinu gewapende betonverhardingen vanwegen en startbanen op vliegvelden, waar hetvezelbeton zich uitzonderlijk goed gedraagt. Inde Verenigde Staten zijn met behulp vanmachines met glijdende bekisting start- enlandingsbanen aangelegd waarbij vezelpercen-tages van 1,5 vol.% werden toegepast. Demotieven voor de vezeltoevoeqlnq waren detoename van de sterkte, de verminderdescheurwijdte en de mogelijkheid om de diktevan de verhardingslaag te verminderen. Ookvoor toepassing in reparatielagen op oudebetonwegen en voor de uitvoering van platte-landswegen biedt het vezelbeton goede moge-lijkheden. Andere toepassingsmogelijkhedenzijn bekledingen van tunnels, betonschalen endergelijke.Een interessante mogelijkheid is voorts wel-licht de toepassing van uiterst geringe per-centagesstaalvezel,bij voorbeeld 0,25 vOI.%,in bepaalde zones van voorgespannen beton.Hierdoor zou een deel van de secundairewapening kunnen vervallen. Dit zou het pro-bleem van de concentratie van wapening,zoals bij voorbeeld bij voorgespannen kern-reactorvaten, kunnen ondervangen.AI eerder is genoemd dat vezels vooral bijdynamisch belaste constructies een zinvolletoepassing zouden kunnen vinden. Mogelijk-heden liggen dan ook bij constructies aan zeedie aan sterke wind- en golfbelastingen wordenblootgesteld. Gedacht kan worden aan steiger-constructies, verdedigingswerken en construc-ties voor opslag van vloeistoffen of gas.Ook toepassing in machinefundamenten endergelijke verdient nadere overweging. Inconstructies die worden blootgesteld aangrote, temperatuursgradiënten kunnen vezelseen zinvolle toepassing vinden. Opslagtanksvoor vloeibaar aardgas zijn hiervan wederomeen goed voorbeeld. Goede ervaringen zijn albekend bij de toepassing vanstaalvezels inovenconstructies. Een interessante mogelijk-heid is ten slotte de toepassing van vezels inde scheepsbouw. De combinatie van vezelsmet ferrocement blijkt hiervoor uiterst bruik-baar te zijn.4