Verven of beton storten

/strong>

Wie een deur gaat verven, haalt hem uit zijn scharnieren en legt hem plat neer in de schuur. Zo kun je ongestoord met schuurmachine en verfstripper aan de gang. Maar wat als die deur veertig bij twaalf meter is en 450 ton weegt? En je moet gaan verven terwijl tien meter lager zeewater onder je door stroomt waar beslist geen verfsnippers in mogen vallen? Bij de schuiven van de stormvloedkering in de Oosterschelde gebeurt het allemaal ter plaatse.

Om de schilders en de schuif tegen weer en wind te beschermen en om het milieu niet te vervuilen, moet er een complete tent omheen worden gebouwd. En omdat op de stormvloedkering geen hobbyschuurtje met werkbank en stopcontact binnen handbereik is, moet het fietspad afgesloten worden om plaats te maken voor machines.

Schuiven verven is dus een hele toer. De kosten liegen er niet om: zo%n vier miljoen gulden per schuif. En dat voor 62 schuiven, iedere vijftien jaar weer.

Alle reden dus voor Rijkswaterstaat om te kijken of dit niet anders kan. Niet alleen voor de stormvloedkering, maar ook voor al het andere staal in bruggen, sluisdeuren, damwanden en aanlegsteigers. ,,Al dat staal in en boven het water heeft een structureel probleem: als het niet goed is geconserveerd roest het”, vat Mink Ros samen. Ros werkt bij de afdeling NIO (Natte Infrastructuur Ontwikkeling technieken) van Rijkswaterstaat.

Maar waarom zouden sluisdeuren en ophaalbruggen altijd van staal moeten zijn dat om de zoveel jaar nieuwe verf nodig heeft als er ook een aluminium laag op kan. Of een radicalere wijziging, je maakt ze van beton, roestvast staal of vezelversterkte kunststof waar je geen omkijken naar hebt. Zo zijn de deuren van de Kreekraksluizen in Zeeland al van kunststof gemaakt. En er is een voetgangersbrug van kunststof. Verder zijn er serieuze plannen voor een betonnen ophaalbrug. ,,En dat soms tegen dezelfde of zelfs lagere bouwkosten”, voegt Ros toe. Goedkoop is dus niet altijd duurkoop.

Staalvezels

Voor de schuiven van de Oosterscheldekering zijn inmiddels alternatieven ontworpen in staal, vezelversterkte kunststof en beton, veelal door afstudeerders. Rijkswaterstaat is alleen nog op zoek naar een student die zich over een vezelversterkte vakwerkschuif wil buigen. ,,Afstudeerders onderzoeken voor ons of een bepaald alternatief een kans maakt. Als dit inderdaad zo is,gaan we daar nader, meer gericht onderzoek naar doen”, vertelt Ros.

Een betonnen schuif van afstudeerder Huib Tol kwam als beste uit de bus bij berekeningen waarin niet alleen de bouwkosten maar ook de kosten van exploitatie, onderhoud en sloop worden meegenomen, evenals de lasten voor het milieu. Als de kering opnieuw gebouwd zou worden, is beton goedkoper dan staal.

Stam ontwierp van hogesterktebeton met staalvezels een schuifdeur waar hij deze maand op afstudeert bij de sectie betonconstructies van Civiele Techniek. Hij koos voor een hogesterktebeton dat bijna vijf keer zo sterk is als beton dat in woningen wordt gebruikt, B200 genaamd.

Er bestaat nog veel sterker beton, dat onder druk en verhitting verhard is. Dit beton is bijna twintig keer zo sterk als dat in woningen. ,,Maar zo sterk hoeft het beton voor mijn vakwerkschuif niet te zijn, want met de sterkte nemen ook de kosten toe. Zulk beton is meer voor kleine onderdelen, zoals de schoepen in een centrifugaalpomp,” aldus Tol.

Tols beton heeft nog een nieuwigheid: de wapeningstaven zijn vervangen door staalvezels. Het versterkende staal is hierdoor verspreid over het hele materiaal, waardoor er geen ongunstige piekspanningen optreden rond de wapeningstaven.

Agressief zeewater kan geen vat krijgen op de staalvezelsstaal door de dichte structuur van het hogesterktebeton. ,,Dat de staalvezels die aan het oppervlak zitten gaan roesten, is geen probleem, de buitenste laag heeft geen constructieve functie en het roesten plant zich niet voort”, stelt Tol gerust.

Buizen

Net als de huidige stalen schuiven, is het betonnen alternatief een vakwerkconstructie. Dit is een raamwerk van buizen dat de krachten uit de waterdruk overbrengt van de waterkerende plaat naar de pijlers. Tol: ,,Een vakwerk blijkt een gunstige vorm te zijn, verticale golfbewegingen kunnen zo geen vat krijgen op de schuif.”

Verder is een vakwerk constructief heel efficiënt, waardoor het eigen gewicht beperkt blijft. Toch is de betonnen schuif van Tol 180 ton zwaarder dan de huidige van staal. Omdat het huidige hefmechanisme een overcapaciteit heeft, kan het toch gebruikt worden. Een hele besparing.

De enige fabrikant van geprefabriceerd hogesterktebeton in Nederland, Hurks Beton in Veldhoven, maakte welwillend een offerte voor het maken van een of meerdere betonnen schuiven. Uit de integrale kostenvergelijking blijkt de betonnen vakwerkschuif van Tol de beste keuze als de kering opnieuw gebouwd moet worden.

De besparing in onderhoudskosten bij de betonnen schuiven levert net niet genoeg op om de bestaande stalen schuiven te gaan vervangen door nieuw te bouwen betonnen schuiven. Voor de bestaande situatie met stalen schuiven is bescherming met een aluminium deklaag het goedkoopst, 5,8 miljoen gulden, op de voet gevolgd door betonnen schuiven voor 6,5 miljoen. Dit zijn de integrale kosten tot het jaar 2100, want zo lang moet de Oosterscheldekering mee.

Het aanbrengen van een laag aluminium kost zestig gulden pervierkante meter meer dan verven, wat honderdvijftig gulden kost. Daar staat tegenover dat de aluminium laag vijftig jaar mee gaat, terwijl verven iedere vijftien jaar herhaald moet worden. Zodra de schuif dus aan zijn volgende verfbeurt toe is, is de behandeling met aluminium al goedkoper. Vezelversterkte kunststof is de derde oplossing, maar met prijs van 9,5 miljoen fors duurder. Dit komt mede doordat de kunststof deur maar 50 jaar meegaat, en dan vervangen moet worden.

Vaart

Vroeger kwam het weleens voor dat er simpelweg geen geld was voor de meer duurzame maar ook duurdere oplossing. Nieuwe contractvormen, waarin de aannemer niet alleen maar ontwerpt en bouwt maar ook gedurende een bepaalde periode het onderhoud verzorgt, dwingen aannemers en ontwerpers onderhoudsarm te ontwerpen. Ros: ,,Zo’n contractperiode moet dan wel voldoende lang zijn. Vijf jaar is te kort, pas bij tien jaar wordt het interessant.”

Voordat het beton daadwerkelijk toegepast kan worden, moet er nog nader onderzoek gedaan worden naar krimp, kruip en vermoeiing van B200. Overigens is de verwachting dat deze materiaaleigenschappen minstens zo goed zijn als een minder sterke betonvariant, B85, wat al vaak is toegepast bij bijvoorbeeld bruggen.

Rijkswaterstaat heeft het onderzoek naar de materiaaleigenschappen van hogesterktebeton nu uitbesteed aan de TU Delft, die het in samenwerking met de universiteit van het Duitse Karlsruhe gaat uitvoeren. Alhoewel de promovendus binnenkort begint, kan het Rijkswaterstaat niet gauw genoeg zijn. Ros: ,,We maken nu echt vaart.”

Onderhoudskosten van stalen waterkeringen, bruggen en sluizen rijzen de pan uit. Nieuwe materialen kunnen de kosten misschien drukken. Daarom liet Rijkswaterstaat vier Delftse afstudeerders nieuwe schuiven ontwerpen voor de Oosterscheldedam, van beton en kunststof.

Wie een deur gaat verven, haalt hem uit zijn scharnieren en legt hem plat neer in de schuur. Zo kun je ongestoord met schuurmachine en verfstripper aan de gang. Maar wat als die deur veertig bij twaalf meter is en 450 ton weegt? En je moet gaan verven terwijl tien meter lager zeewater onder je door stroomt waar beslist geen verfsnippers in mogen vallen? Bij de schuiven van de stormvloedkering in de Oosterschelde gebeurt het allemaal ter plaatse.

Om de schilders en de schuif tegen weer en wind te beschermen en om het milieu niet te vervuilen, moet er een complete tent omheen worden gebouwd. En omdat op de stormvloedkering geen hobbyschuurtje met werkbank en stopcontact binnen handbereik is, moet het fietspad afgesloten worden om plaats te maken voor machines.

Schuiven verven is dus een hele toer. De kosten liegen er niet om: zo%n vier miljoen gulden per schuif. En dat voor 62 schuiven, iedere vijftien jaar weer.

Alle reden dus voor Rijkswaterstaat om te kijken of dit niet anders kan. Niet alleen voor de stormvloedkering, maar ook voor al het andere staal in bruggen, sluisdeuren, damwanden en aanlegsteigers. ,,Al dat staal in en boven het water heeft een structureel probleem: als het niet goed is geconserveerd roest het”, vat Mink Ros samen. Ros werkt bij de afdeling NIO (Natte Infrastructuur Ontwikkeling technieken) van Rijkswaterstaat.

Maar waarom zouden sluisdeuren en ophaalbruggen altijd van staal moeten zijn dat om de zoveel jaar nieuwe verf nodig heeft als er ook een aluminium laag op kan. Of een radicalere wijziging, je maakt ze van beton, roestvast staal of vezelversterkte kunststof waar je geen omkijken naar hebt. Zo zijn de deuren van de Kreekraksluizen in Zeeland al van kunststof gemaakt. En er is een voetgangersbrug van kunststof. Verder zijn er serieuze plannen voor een betonnen ophaalbrug. ,,En dat soms tegen dezelfde of zelfs lagere bouwkosten”, voegt Ros toe. Goedkoop is dus niet altijd duurkoop.

Staalvezels

Voor de schuiven van de Oosterscheldekering zijn inmiddels alternatieven ontworpen in staal, vezelversterkte kunststof en beton, veelal door afstudeerders. Rijkswaterstaat is alleen nog op zoek naar een student die zich over een vezelversterkte vakwerkschuif wil buigen. ,,Afstudeerders onderzoeken voor ons of een bepaald alternatief een kans maakt. Als dit inderdaad zo is,gaan we daar nader, meer gericht onderzoek naar doen”, vertelt Ros.

Een betonnen schuif van afstudeerder Huib Tol kwam als beste uit de bus bij berekeningen waarin niet alleen de bouwkosten maar ook de kosten van exploitatie, onderhoud en sloop worden meegenomen, evenals de lasten voor het milieu. Als de kering opnieuw gebouwd zou worden, is beton goedkoper dan staal.

Stam ontwierp van hogesterktebeton met staalvezels een schuifdeur waar hij deze maand op afstudeert bij de sectie betonconstructies van Civiele Techniek. Hij koos voor een hogesterktebeton dat bijna vijf keer zo sterk is als beton dat in woningen wordt gebruikt, B200 genaamd.

Er bestaat nog veel sterker beton, dat onder druk en verhitting verhard is. Dit beton is bijna twintig keer zo sterk als dat in woningen. ,,Maar zo sterk hoeft het beton voor mijn vakwerkschuif niet te zijn, want met de sterkte nemen ook de kosten toe. Zulk beton is meer voor kleine onderdelen, zoals de schoepen in een centrifugaalpomp,” aldus Tol.

Tols beton heeft nog een nieuwigheid: de wapeningstaven zijn vervangen door staalvezels. Het versterkende staal is hierdoor verspreid over het hele materiaal, waardoor er geen ongunstige piekspanningen optreden rond de wapeningstaven.

Agressief zeewater kan geen vat krijgen op de staalvezelsstaal door de dichte structuur van het hogesterktebeton. ,,Dat de staalvezels die aan het oppervlak zitten gaan roesten, is geen probleem, de buitenste laag heeft geen constructieve functie en het roesten plant zich niet voort”, stelt Tol gerust.

Buizen

Net als de huidige stalen schuiven, is het betonnen alternatief een vakwerkconstructie. Dit is een raamwerk van buizen dat de krachten uit de waterdruk overbrengt van de waterkerende plaat naar de pijlers. Tol: ,,Een vakwerk blijkt een gunstige vorm te zijn, verticale golfbewegingen kunnen zo geen vat krijgen op de schuif.”

Verder is een vakwerk constructief heel efficiënt, waardoor het eigen gewicht beperkt blijft. Toch is de betonnen schuif van Tol 180 ton zwaarder dan de huidige van staal. Omdat het huidige hefmechanisme een overcapaciteit heeft, kan het toch gebruikt worden. Een hele besparing.

De enige fabrikant van geprefabriceerd hogesterktebeton in Nederland, Hurks Beton in Veldhoven, maakte welwillend een offerte voor het maken van een of meerdere betonnen schuiven. Uit de integrale kostenvergelijking blijkt de betonnen vakwerkschuif van Tol de beste keuze als de kering opnieuw gebouwd moet worden.

De besparing in onderhoudskosten bij de betonnen schuiven levert net niet genoeg op om de bestaande stalen schuiven te gaan vervangen door nieuw te bouwen betonnen schuiven. Voor de bestaande situatie met stalen schuiven is bescherming met een aluminium deklaag het goedkoopst, 5,8 miljoen gulden, op de voet gevolgd door betonnen schuiven voor 6,5 miljoen. Dit zijn de integrale kosten tot het jaar 2100, want zo lang moet de Oosterscheldekering mee.

Het aanbrengen van een laag aluminium kost zestig gulden pervierkante meter meer dan verven, wat honderdvijftig gulden kost. Daar staat tegenover dat de aluminium laag vijftig jaar mee gaat, terwijl verven iedere vijftien jaar herhaald moet worden. Zodra de schuif dus aan zijn volgende verfbeurt toe is, is de behandeling met aluminium al goedkoper. Vezelversterkte kunststof is de derde oplossing, maar met prijs van 9,5 miljoen fors duurder. Dit komt mede doordat de kunststof deur maar 50 jaar meegaat, en dan vervangen moet worden.

Vaart

Vroeger kwam het weleens voor dat er simpelweg geen geld was voor de meer duurzame maar ook duurdere oplossing. Nieuwe contractvormen, waarin de aannemer niet alleen maar ontwerpt en bouwt maar ook gedurende een bepaalde periode het onderhoud verzorgt, dwingen aannemers en ontwerpers onderhoudsarm te ontwerpen. Ros: ,,Zo’n contractperiode moet dan wel voldoende lang zijn. Vijf jaar is te kort, pas bij tien jaar wordt het interessant.”

Voordat het beton daadwerkelijk toegepast kan worden, moet er nog nader onderzoek gedaan worden naar krimp, kruip en vermoeiing van B200. Overigens is de verwachting dat deze materiaaleigenschappen minstens zo goed zijn als een minder sterke betonvariant, B85, wat al vaak is toegepast bij bijvoorbeeld bruggen.

Rijkswaterstaat heeft het onderzoek naar de materiaaleigenschappen van hogesterktebeton nu uitbesteed aan de TU Delft, die het in samenwerking met de universiteit van het Duitse Karlsruhe gaat uitvoeren. Alhoewel de promovendus binnenkort begint, kan het Rijkswaterstaat niet gauw genoeg zijn. Ros: ,,We maken nu echt vaart.”