Concrete Innovation Forum 4de Editie NIEUWE ONTWIKKELINGEN IN BETONTECHNOLOGIE ECC UHPC PROJECT TOEPASSINGEN

Transcriptie

1 4de Editie 14 februari 2011 NIEUWE ONTWIKKELINGEN IN BETONTECHNOLOGIE ECC UHPC PROJECT TOEPASSINGEN

2 1. INLEIDING 2. BETON EN MICRO-BETON MET HOGE DUCTILITEIT 3. BETON EN MICRO-BETON MET ULTRA-HOGE STERKTE 4. CONCLUSIE

3 1. Introductie Beton door de jaren heen. : ad Eerste voorbeeld van beton in het Oude Rome : het Pantheon Eerste toepassing van gewapend beton Eerste toepassing van hoge sterkte beton met geactiveerde silica/plastificeer- middelen Eerste toepassing van uiterst performant beton dankzij nieuwe plastificeerders : bv: SCC Wat zal de toekomst aan vernieuwing brengen?

4 1. Introductie Vandaag worden reeds hoge eisen gesteld aan beton : Kleuren, kleuruniformiteit, vrij van oppervlaktedefecten, Prijs! Gebruik recyclage grondstoffen Hoge sterkte, Lichtgewicht constructies Snel hardend Het gebruik van steeds moeilijkere vormen, met uiterst dense staalwapening. Duurzaamheid tot 100 jaar, Krimpvrij, sustainable Vormen en kleuren Creativiteit

5 1. Introductie Deze vereisten drijven de fabrikanten van betonadditieven naar nieuwe ontwikkelingen, zodat betonsamenstellingen kunnen gerealiseerd worden volgens Europese standaard EN maar met technologische, economische en kwalitatieve ti voordelen. Bv. Torra de la Moda Milaan : duurzaamheid 100 jaar, betonsamenstelling SCC, verwerkbaarheid 90 minuten, 24 h druksterkte >50 Mpa, Druksterkte 28 dagen >85MPa, zero krimp, te pompen tot 180 m hoogte, 120 REI OPDRACHTGEVER : Hines SAMENWERKING :Holcim

6 1. Introductie Maar ook nieuwe generaties van technologische innovatieve materialen vinden de weg van de universiteiten naar projecten : ECC : Engineered Cementitious Composites UHPC : Ultra High Performance Concrete

7 1. Introductie ECC : Engineered Cementitious Composites Dankzij speciale vezels, additieven Druksterkte : 30 MPa en een speciale cement matrix, Buigsterkte : kan men beton en micro-beton 22 MPa aanmaken met uiterste hoge Ductiliteit ductiliteit. it Deze zal ervoor zorgen dat (fracture energy): de dynamische krachten op een N/m structuur geabsorbeerd worden zonder breuk. ECC

8 1. Introductie UHPC : Ultra High Performance Concrete Anderzijds laten nieuwe technologieën Druksterkte : toe om ultra hoge sterkte materialen te 200 MPa formuleren. Dit laat toe om dunnere Buigsterkte : elementen, met hetzelfde laadvermogen 70 MPa te produceren, of betonelementen met Ductiliteit : hetzelfde laadvermogen, maar met veel N/m minder cement (uitstoot CO 2 ) (fracture energy):

9 2. Beton en micro-beton met hoge ductiliteit DUCTILITEIT : van een constructie Van een constructie is gekarakteriseerd door de eigen capaciteit om deformatie en lading te absorberen zonder te van een materiaal breken of scheuren. Van een materiaal is de capaciteit van een materiaal om plastisch te vervormen door een grote on-elastische vervorming, alvorens te breken.

10 2. Beton en micro-beton met hoge ductiliteit belasting Mechanisch Thermisch vocht materiaal/structuur belasting Vervormbaarheid eformability Elast. + Viscos. + Fract. ductiliteit scheurvorming Geen scheuren

11 2. Beton en micro-beton met hoge ductiliteit voorbeeld : gedrag van een ductiele reparatie mortel 14 mortar HFE-tec flexural stress [MPa] HFE-tec normal concrete Veelvoudige scheurvorming Standard mortars Breuk deflection [mm]

12 2. Beton en micro-beton met hoge ductiliteit Typisch gedrag onder belasting van een ductiel beton-microbeton HFE-tec SHCC1 belasting deflectie

13 2. Beton en micro-beton met hoge ductiliteit Aardbevingsresistente mortel/beton Beton voor verankeren windmolens, turbines, rails etc. Standard Concrete HFE-tec de hoge ductiliteit wordt bekomen door de interactie tussen de cement matrix en synthetische hoge modulus vezels.

14 2. Beton en micro-beton met hoge ductiliteit Nieuwe technologie op de werf : Infrastructuur: San Maurizio Viaduct. Specifieke schade : Door het falen van de uitzettingsvoegen is er water en dooizout In de constructie geïnfiltreerd, met als gevolg, hoge chloride gehaltes, en beginnende schade aan de dragende structuur. Plaats: Chiusa Herstel : 15 slabs Hoeveelheid materiaal:150 t i l m³ Type Materiaal: Beton met lage Young s modulus en hoge ductiliteit

15 2. Beton en micro-beton met hoge ductiliteit De autoweg van Brenner bestaat uit verschillende bruggen en viaducten, en van Brenner tot Bolzano, maakt dit zelfs tot 30 % van de hele infrastructuur. De brug in reparatie had volgende kenmerken: - gelegen g langs de Isarco rivier - 6 iso-statische kolommen. - overspanning meter - dek ter plaatse gegoten Toestand van de brug, daterend van de jaren Infiltratie van water en zouten door het asfalt dek Zichtbare sporen van waterinfiltratie intrados Locale betonschade Corrosie van de wapening Exploderen van de betondekking.

16 2. Beton en micro-beton met hoge ductiliteit Analyse van de oorzaken van de schade: De hoofdoorzaak is het falen van de brug voegsystemen, na een periode van 8 tot 10 jaar. Deze brug heeft ongeveer passages per dag, waarvan 30% zwaar vervoer. Dit maakt een passage per voeg elke 1.7 seconde.

17 2. Beton en micro-beton met hoge ductiliteit Het basisprincipe van de herstelling van deze brug: Reductie van aantal voegen door middel van longitudinale verbinding van de dekplaten met een betonslab met hoge ductiliteit. Er blijft ongeveer 1 traditionele voegovergang op de 5 huidige voegen over. Vervanging van het voegsysteem dat de spanningen en dilataties moet opvangen.

18 2. Beton en micro-beton met hoge ductiliteit Situatie vóór herstelling pier Reparatie van de voeg met een ductiel beton slab link slab

19 2. Beton en micro-beton met hoge ductiliteit De 4-6 afzonderlijke brugdekken zullen met elkaar worden verbonden, volgens computerberekeningen (Atena )en volgens de plaatsing van de kolommen. Zodoende worden er monolithische tracks gevormd van 150 tot 200 meter en wordt het aantal traditionele voegovergangen teruggebracht op 1/6 1/7 van het originele aantal. rheologie: rheoplastic (helling) verwerkbaarheid: na 3.5 h open voor verkeer na 10 h Young s Modulus: < 25 GPa druksterkte: C45/55 breukenergie: N/m densiteit: < 2180 g/l aanhechting staal: 25% > dan normaal beton krimp < 0.5 duurzaamheid : hoog (w/c-ratio < 0.33) Indringing dooizout: zeer laag

20 2. Beton en micro-beton met hoge ductiliteit Fatigue test voor brugdekken Eerste toepassing in Europa PRIJS ICRI MOST INNOVATIVE APPLICATION IN 2010 Deflectio on (mm) Loading condition 0 to 40x10 4 : 147kN RC 40x10 4 to 120x10 4 : 176kN SFRC PVA-ECC Rupture Correspond to 50years Loading Cycles (x10 4 cycles)

21 2. Beton en micro-beton met hoge ductiliteit Voordelen : Reductie onderhoudskosten Gebruiksverwachting 30 jaar 1. Hogere dilatatie dan traditionele voegen Gebruiksverwachting 30 jaar 2. Geen risico voor water-of zout infiltratie Beperkt risico tot roestvorming wapening 3. Geen onderbreking asfaltdek Meer comfort voor de gebruiker en omgeving Referenties vanaf 2006 Meer dan 200 voegen geïnstalleerd. Nederland en UK starten met eerste toepassingen.

22 3. Beton en micro-beton met ultrahoge sterkte Nieuwe technologie in toepassing : 1 projectvoorbeeld : Druksterkte. 130 MPa Buigsterkte 32MPa Ductiliteit : N/m

23 3. Beton en micro-beton met ultra hoge sterkte Project Hospitaal Cotugno - Bari Interventie : Seismische opwaardering Bewapening van de steen/beton vloer met een structureel samenwerkende deklaag met een dikte van 15 mm. Hoeveelheid : m 2 (15 mm) Materiaal: Micro-beton vezel versterkt -HPFRCC Voordelen: -geringe gewichtstoename -Geen connectoren of primers -Geen verstevigingsnet -Hoge ductiliteit en weerstand cyclische belasting -Sterk verhoogd draagvermogen -Snelle interventie, zelfnivellerende toepassing

24 3. Beton en micro-beton met ultra hoge sterkte Nieuwe technologie in toepassing : 2. Projectvoorbeeld : PROBLEEM: Structurele versterking en verhoging seismische weerstand van betonbalken draagstructuur in een school. - geen verhoging brandrisico - beperkte verhoging van het totale gewicht OPLOSSING: Opgieten van de draagbalken en kolommen met Een ultra hoge sterkte mortel zoals Refor-tec GF5 ST- HS. Dikte 3 cm is equivalent aan 10 cm beton

25 3. Beton en micro-beton met ultrahoge sterkte 1. Betonbalk 30x30 cm 2. Betonbalk 30x30 cm + 3 cm UPFRC 3. Betonbalk 30x30 cm + 6 cm beton met extra staal 4. Koolstofvezel versterking

26 3. Beton en micro-beton met ultra hoge sterkte 3. Projectvoorbeeld : PONTE RIO RIDANNA BETONDECKUNG COPRIFERRO

27 3. Beton en micro-beton met ultra hoge sterkte CASSERATURA DELLE PILE

28 3. Beton en micro-beton met ultra hoge sterkte

29 3. Beton en micro-beton met ultra hoge sterkte

30

31 4. Besluit Het antwoord op mijn vraag bij het begin van deze presentatie is duidelijk. Er ligt een schitterende toekomst t voor innovatieve betontoepassingen t te wachten. Niet alleen is een defect-vrij beton mogelijk, maar ultrahoge sterkte beton zal toelaten om hoger en lichter te bouwen, met ook duidelijke ecologische voordelen. In aardbevingsgebieden is ductiel beton aangewezen om seismische spanningen op te vangen. Het beton van de toekomst zal sustainable zijn, en duurzamer. Zoals aangetoond met praktijkvoorbeelden is de technologie klaar voor implementatie op grote schaal. Dank u voor uw aandacht.