Niet elke grondsoort laat zich zo makkelijk afschrapen en wegbaggeren als de vaderlandse klei. Baggerbedrijven zijn door schade en schande zich bewust geworden van de soms desastreuze slijtage van hun graafwerktuigen.
Onderzoeker Deketh heeft bodems, variërend van veen tot graniet, in kaart gebracht en gerelateerd aan het ’tandenverbruik’ en de kosten.
Sinds de jaren zeventig hebben de Nederlandse baggeraars hun werkterrein uitgebreid over de hele wereld. Denk aan immense projecten in Hong Kong en het Suez-kanaal. Het gevolg hiervan is dat de baggeraars bij hun werk geconfronteerd worden met meer exotische bodems dan de typisch Nederlandse klei-, zand- en veengronden. Bij het baggeren en graven in het veel hardere graniet en kalksteen slijten de snijtanden vaak onverwacht hard. De hogere kosten door een hoger tandenverbruik en vertraging bij het vervangen van de snijtanden stellen de baggeraars voor grote problemen.
Het kan soms voorkomen dat een klus, die in een half geklaard had moeten zijn, twee jaar in beslag neemt. Er lopen nog steeds rechtszaken tussen opdrachtgevers en baggeraars over wie er voor de kosten moet opdraaien. Het is ook zeker niet ondenkbaar dat een dergelijk mega-project een baggeraar de das omdoet. Beter inzicht in het slijtagemechanisme bij het snijden in diverse soorten gesteenten is dan ook hard nodig om vooraf een betere inschatting te kunnen maken van de baggerkosten.
Dit is nu precies waarmee ir. Jan Reinout Deketh zich, als toegevoegd onderzoeker bij de sectie ingenieursgeologie van de faculteit Mijnbouwkunde en Petroleumwinning, tijdens zijn promotieonderzoek heeft beziggehouden. Hij kan nu kwalitatief een beeld geven waar de grootste problemen bij een project te verwachten zijn, zodat hier bij de kostenramingen rekening mee gehouden kan worden. Ook heeft hij een basis gelegd voor vervolgonderzoek naar andere ontwerpen van snijtanden of nieuwe baggermethoden.
Bij zijn onderzoek heeft Deketh zich gericht op de snijmethode die gebruikt wordt bij baggerschepen, tunnelboormachines en trenchers, geulengravers met snijtanden op een rupsband. Bij deze methode wordt steeds een laag van de rots ‘afgeschraapt’ door een ronddraaiende beitelvormige tand. Deze graafmethode verschilt van die welke gebruikt werd bij het graven van de Kanaaltunnel, waar een heel plat vlak loodrecht op de graafrichting in één keer werd verbrijzeld.
Krassen
Om inzicht te krijgen in de factoren die meespelen bij het slijtageproces heeft Deketh meer dan duizend meetproeven gedaan. Bij de proeven varieerde hij de snijsnelheden en snijdiepten, en het soort gesteente. Hij gebruikte natuurlijke zand- en kalksteen en kunstmatig cement met diverse fracties mineralen, zoals kwarts (zand). Door het cement met allerleimineralen te vermengen is Deketh in staat vele soorten gesteente uit de natuur na te bootsen.
Deketh onderscheidt twee soorten slijtage. De vorm van slijtage die overheerst bij een snijproces hangt af van de snijdiepte. Bij een kleine snijdiepte treedt slijtage op die sterk lijkt op krassen; de beitel en de steen schuren langs elkaar. Bij een grotere snijdiepte treedt de tweede vorm van slijtage op. Het proces van snijden lijkt nu meer op hakken. Tussen de beitel en de steen bevindt zich dan nog gruis dat ervoor zorgt dat de beitel soepeler over de steen glijdt.
Opvallend is dat in het tweede geval de beitel veel minder slijt dan in het tweede geval, terwijl er meer materiaal per keer wordt weggewerkt. Deketh: ,,Je kunt het vergelijken met een auto die sterk remt en slipt over het losliggende wegdek. Dan bevindt zich ook gruis tussen het wiel en de weg, waardoor de banden weinig wrijving en dus slijtage ondervinden.” Een mogelijke oorzaak voor het grote verschil is dat bij het krasproces veel warmte wordt ontwikkeld, waardoor het staal verweekt en sneller slijt. De snijdiepte waarbij het krassen overgaat in het minder slijtgevoelige proces hangt af van materiaaleigenschappen als het percentage mineralen dat wordt toegevoegd aan het cement, de trek- en druksterkte van het mengsel en de korrelgrootte van de toegevoegde mineralen.
Sleepkopzuiger
Het huidige veelgebruikte snijprincipe met een ronddraaiende beitel zorgt ervoor dat de snijdiepte varieert van nul tot een bepaalde maximale waarde. Op het gedeelte met geringe snijdiepte treedt de meeste slijtage op. Zou het niet veel slimmer zijn alleen met grote diepte te snijden? Deketh: ,,Er bestaan ook baggermachines met een ander principe en een constante snijdiepte, de sleepkopzuigers. Het nadeel van deze machines is echter dat er gigantische krachten nodig zijn bij toepassing van deze boorkoppen in harde materialen. In de praktijk zijn deze niet te verwezenlijken.”
Er bestaan nog meer verschillen tussen de praktijk en het model. ,,Wisselende natuurlijke omstandigheden spelen ook een grote rol, in de praktijk komt breuk van de tanden vaak voor doordat grote, losgehakte blokken rots voor de tanden blijven liggen. Je bent met de natuur bezig en de omstandigheden daar zijn nu eenmaal wat grilliger dan die in mijn laboratorium. Het probleem voor vervolgonderzoek is precies te bekijken hoe de laboratoriumtests vertaald kunnen worden naar reëele praktijksituaties. Tijdens de veldproeven die ik heb gedaan met een trencher bleek in ieder geval dat het slijtmechanisme daar redelijk overeenkomt met het model uit de laboratoriumtests”, aldus de onderzoeker.
Deketh: ,, …als een auto die slipt over het losliggende wegdek; weinig wrijving en dus slijtage… ”
Snijprincipe van roterende beitel
,
Niet elke grondsoort laat zich zo makkelijk afschrapen en wegbaggeren als de vaderlandse klei. Baggerbedrijven zijn door schade en schande zich bewust geworden van de soms desastreuze slijtage van hun graafwerktuigen. Onderzoeker Deketh heeft bodems, variërend van veen tot graniet, in kaart gebracht en gerelateerd aan het ’tandenverbruik’ en de kosten.
Sinds de jaren zeventig hebben de Nederlandse baggeraars hun werkterrein uitgebreid over de hele wereld. Denk aan immense projecten in Hong Kong en het Suez-kanaal. Het gevolg hiervan is dat de baggeraars bij hun werk geconfronteerd worden met meer exotische bodems dan de typisch Nederlandse klei-, zand- en veengronden. Bij het baggeren en graven in het veel hardere graniet en kalksteen slijten de snijtanden vaak onverwacht hard. De hogere kosten door een hoger tandenverbruik en vertraging bij het vervangen van de snijtanden stellen de baggeraars voor grote problemen.
Het kan soms voorkomen dat een klus, die in een half geklaard had moeten zijn, twee jaar in beslag neemt. Er lopen nog steeds rechtszaken tussen opdrachtgevers en baggeraars over wie er voor de kosten moet opdraaien. Het is ook zeker niet ondenkbaar dat een dergelijk mega-project een baggeraar de das omdoet. Beter inzicht in het slijtagemechanisme bij het snijden in diverse soorten gesteenten is dan ook hard nodig om vooraf een betere inschatting te kunnen maken van de baggerkosten.
Dit is nu precies waarmee ir. Jan Reinout Deketh zich, als toegevoegd onderzoeker bij de sectie ingenieursgeologie van de faculteit Mijnbouwkunde en Petroleumwinning, tijdens zijn promotieonderzoek heeft beziggehouden. Hij kan nu kwalitatief een beeld geven waar de grootste problemen bij een project te verwachten zijn, zodat hier bij de kostenramingen rekening mee gehouden kan worden. Ook heeft hij een basis gelegd voor vervolgonderzoek naar andere ontwerpen van snijtanden of nieuwe baggermethoden.
Bij zijn onderzoek heeft Deketh zich gericht op de snijmethode die gebruikt wordt bij baggerschepen, tunnelboormachines en trenchers, geulengravers met snijtanden op een rupsband. Bij deze methode wordt steeds een laag van de rots ‘afgeschraapt’ door een ronddraaiende beitelvormige tand. Deze graafmethode verschilt van die welke gebruikt werd bij het graven van de Kanaaltunnel, waar een heel plat vlak loodrecht op de graafrichting in één keer werd verbrijzeld.
Krassen
Om inzicht te krijgen in de factoren die meespelen bij het slijtageproces heeft Deketh meer dan duizend meetproeven gedaan. Bij de proeven varieerde hij de snijsnelheden en snijdiepten, en het soort gesteente. Hij gebruikte natuurlijke zand- en kalksteen en kunstmatig cement met diverse fracties mineralen, zoals kwarts (zand). Door het cement met allerleimineralen te vermengen is Deketh in staat vele soorten gesteente uit de natuur na te bootsen.
Deketh onderscheidt twee soorten slijtage. De vorm van slijtage die overheerst bij een snijproces hangt af van de snijdiepte. Bij een kleine snijdiepte treedt slijtage op die sterk lijkt op krassen; de beitel en de steen schuren langs elkaar. Bij een grotere snijdiepte treedt de tweede vorm van slijtage op. Het proces van snijden lijkt nu meer op hakken. Tussen de beitel en de steen bevindt zich dan nog gruis dat ervoor zorgt dat de beitel soepeler over de steen glijdt.
Opvallend is dat in het tweede geval de beitel veel minder slijt dan in het tweede geval, terwijl er meer materiaal per keer wordt weggewerkt. Deketh: ,,Je kunt het vergelijken met een auto die sterk remt en slipt over het losliggende wegdek. Dan bevindt zich ook gruis tussen het wiel en de weg, waardoor de banden weinig wrijving en dus slijtage ondervinden.” Een mogelijke oorzaak voor het grote verschil is dat bij het krasproces veel warmte wordt ontwikkeld, waardoor het staal verweekt en sneller slijt. De snijdiepte waarbij het krassen overgaat in het minder slijtgevoelige proces hangt af van materiaaleigenschappen als het percentage mineralen dat wordt toegevoegd aan het cement, de trek- en druksterkte van het mengsel en de korrelgrootte van de toegevoegde mineralen.
Sleepkopzuiger
Het huidige veelgebruikte snijprincipe met een ronddraaiende beitel zorgt ervoor dat de snijdiepte varieert van nul tot een bepaalde maximale waarde. Op het gedeelte met geringe snijdiepte treedt de meeste slijtage op. Zou het niet veel slimmer zijn alleen met grote diepte te snijden? Deketh: ,,Er bestaan ook baggermachines met een ander principe en een constante snijdiepte, de sleepkopzuigers. Het nadeel van deze machines is echter dat er gigantische krachten nodig zijn bij toepassing van deze boorkoppen in harde materialen. In de praktijk zijn deze niet te verwezenlijken.”
Er bestaan nog meer verschillen tussen de praktijk en het model. ,,Wisselende natuurlijke omstandigheden spelen ook een grote rol, in de praktijk komt breuk van de tanden vaak voor doordat grote, losgehakte blokken rots voor de tanden blijven liggen. Je bent met de natuur bezig en de omstandigheden daar zijn nu eenmaal wat grilliger dan die in mijn laboratorium. Het probleem voor vervolgonderzoek is precies te bekijken hoe de laboratoriumtests vertaald kunnen worden naar reëele praktijksituaties. Tijdens de veldproeven die ik heb gedaan met een trencher bleek in ieder geval dat het slijtmechanisme daar redelijk overeenkomt met het model uit de laboratoriumtests”, aldus de onderzoeker.
Deketh: ,, …als een auto die slipt over het losliggende wegdek; weinig wrijving en dus slijtage… ”
Snijprincipe van roterende beitel
Niet elke grondsoort laat zich zo makkelijk afschrapen en wegbaggeren als de vaderlandse klei. Baggerbedrijven zijn door schade en schande zich bewust geworden van de soms desastreuze slijtage van hun graafwerktuigen. Onderzoeker Deketh heeft bodems, variërend van veen tot graniet, in kaart gebracht en gerelateerd aan het ’tandenverbruik’ en de kosten.
Sinds de jaren zeventig hebben de Nederlandse baggeraars hun werkterrein uitgebreid over de hele wereld. Denk aan immense projecten in Hong Kong en het Suez-kanaal. Het gevolg hiervan is dat de baggeraars bij hun werk geconfronteerd worden met meer exotische bodems dan de typisch Nederlandse klei-, zand- en veengronden. Bij het baggeren en graven in het veel hardere graniet en kalksteen slijten de snijtanden vaak onverwacht hard. De hogere kosten door een hoger tandenverbruik en vertraging bij het vervangen van de snijtanden stellen de baggeraars voor grote problemen.
Het kan soms voorkomen dat een klus, die in een half geklaard had moeten zijn, twee jaar in beslag neemt. Er lopen nog steeds rechtszaken tussen opdrachtgevers en baggeraars over wie er voor de kosten moet opdraaien. Het is ook zeker niet ondenkbaar dat een dergelijk mega-project een baggeraar de das omdoet. Beter inzicht in het slijtagemechanisme bij het snijden in diverse soorten gesteenten is dan ook hard nodig om vooraf een betere inschatting te kunnen maken van de baggerkosten.
Dit is nu precies waarmee ir. Jan Reinout Deketh zich, als toegevoegd onderzoeker bij de sectie ingenieursgeologie van de faculteit Mijnbouwkunde en Petroleumwinning, tijdens zijn promotieonderzoek heeft beziggehouden. Hij kan nu kwalitatief een beeld geven waar de grootste problemen bij een project te verwachten zijn, zodat hier bij de kostenramingen rekening mee gehouden kan worden. Ook heeft hij een basis gelegd voor vervolgonderzoek naar andere ontwerpen van snijtanden of nieuwe baggermethoden.
Bij zijn onderzoek heeft Deketh zich gericht op de snijmethode die gebruikt wordt bij baggerschepen, tunnelboormachines en trenchers, geulengravers met snijtanden op een rupsband. Bij deze methode wordt steeds een laag van de rots ‘afgeschraapt’ door een ronddraaiende beitelvormige tand. Deze graafmethode verschilt van die welke gebruikt werd bij het graven van de Kanaaltunnel, waar een heel plat vlak loodrecht op de graafrichting in één keer werd verbrijzeld.
Krassen
Om inzicht te krijgen in de factoren die meespelen bij het slijtageproces heeft Deketh meer dan duizend meetproeven gedaan. Bij de proeven varieerde hij de snijsnelheden en snijdiepten, en het soort gesteente. Hij gebruikte natuurlijke zand- en kalksteen en kunstmatig cement met diverse fracties mineralen, zoals kwarts (zand). Door het cement met allerleimineralen te vermengen is Deketh in staat vele soorten gesteente uit de natuur na te bootsen.
Deketh onderscheidt twee soorten slijtage. De vorm van slijtage die overheerst bij een snijproces hangt af van de snijdiepte. Bij een kleine snijdiepte treedt slijtage op die sterk lijkt op krassen; de beitel en de steen schuren langs elkaar. Bij een grotere snijdiepte treedt de tweede vorm van slijtage op. Het proces van snijden lijkt nu meer op hakken. Tussen de beitel en de steen bevindt zich dan nog gruis dat ervoor zorgt dat de beitel soepeler over de steen glijdt.
Opvallend is dat in het tweede geval de beitel veel minder slijt dan in het tweede geval, terwijl er meer materiaal per keer wordt weggewerkt. Deketh: ,,Je kunt het vergelijken met een auto die sterk remt en slipt over het losliggende wegdek. Dan bevindt zich ook gruis tussen het wiel en de weg, waardoor de banden weinig wrijving en dus slijtage ondervinden.” Een mogelijke oorzaak voor het grote verschil is dat bij het krasproces veel warmte wordt ontwikkeld, waardoor het staal verweekt en sneller slijt. De snijdiepte waarbij het krassen overgaat in het minder slijtgevoelige proces hangt af van materiaaleigenschappen als het percentage mineralen dat wordt toegevoegd aan het cement, de trek- en druksterkte van het mengsel en de korrelgrootte van de toegevoegde mineralen.
Sleepkopzuiger
Het huidige veelgebruikte snijprincipe met een ronddraaiende beitel zorgt ervoor dat de snijdiepte varieert van nul tot een bepaalde maximale waarde. Op het gedeelte met geringe snijdiepte treedt de meeste slijtage op. Zou het niet veel slimmer zijn alleen met grote diepte te snijden? Deketh: ,,Er bestaan ook baggermachines met een ander principe en een constante snijdiepte, de sleepkopzuigers. Het nadeel van deze machines is echter dat er gigantische krachten nodig zijn bij toepassing van deze boorkoppen in harde materialen. In de praktijk zijn deze niet te verwezenlijken.”
Er bestaan nog meer verschillen tussen de praktijk en het model. ,,Wisselende natuurlijke omstandigheden spelen ook een grote rol, in de praktijk komt breuk van de tanden vaak voor doordat grote, losgehakte blokken rots voor de tanden blijven liggen. Je bent met de natuur bezig en de omstandigheden daar zijn nu eenmaal wat grilliger dan die in mijn laboratorium. Het probleem voor vervolgonderzoek is precies te bekijken hoe de laboratoriumtests vertaald kunnen worden naar reëele praktijksituaties. Tijdens de veldproeven die ik heb gedaan met een trencher bleek in ieder geval dat het slijtmechanisme daar redelijk overeenkomt met het model uit de laboratoriumtests”, aldus de onderzoeker.
Deketh: ,, …als een auto die slipt over het losliggende wegdek; weinig wrijving en dus slijtage… ”
Heb je een vraag of opmerking over dit artikel?
delta@tudelft.nl
Comments are closed.