JULIANABRUG ALPHEN. Bepalen materiaal eigenschappen. concepteindrapport SGS INTRON B.V.

Transcriptie

1 JULIANABRUG ALPHEN Bepalen materiaal eigenschappen concepteindrapport SGS INTRON B.V. Opdrachtgever / Customer Grontmij Nederland B.V. t.a.v. mevrouw L.F. van Beek Postbus AG DE BILT Opdrachtnemer / Contractor Ons kenmerk / Our reference Autorisatie / Authorisation Auteur / Author Datum / Date SGS INTRON B.V. Postbus 267 NL-4100 AG Culemborg ir. R. Leppers ir. M.R.J. Swinkels 13 november 2012

2 INHOUDSOPGAVE Pagina SAMENVATTING INLEIDING WERKZAAMHEDEN LOCATIES RESULTATEN Chloridengehalte Carbonatatiediepte Druksterkte en buigtreksterkte... 9 BIJLAGE 1: BOORLOCATIES WESTZIJDE BIJLAGE 2: BOORLOCATIES OOSTZIJDE BIJLAGE 3: LABORATORIUMRAPPORT BIJLAGE 4: VERREKENING CHLORIDENGEHALTES BIJLAGE 5: LEVENSDUURBEREKENING KERN OB BIJLAGE 6: BEREKENING DRUKSTERKTE BIJLAGE 7: RESULTATEN DEKKINGSMETINGEN DISCLAIMER Pagina 2 van 26

3 SAMENVATTING SGS INTRON heeft voor Grontmij de druk- en splijttreksterkte en de restlevensduur van de Kningin Juliana brug in Alphen bepaald. De gemiddelde gemeten druksterkte bedraagt 84,7 MPa voor de Westzijde en 80,1 MPa voor de Oostzijde. De gemiddelde gemeten splijttreksterkte bedraagt 5,3 MPa voor de Westzijde en 5 MPa voor de Oostzijde. De betonkwaliteit bedraagt C55/67 voor de Westzijde en C50/60 voor de Oostzijde. Nergens in het beton zijn chloridengehaltes gemeten die een grote kans op chloridegeïnitieerde corrosie opleveren, ook niet in de komende 100 jaar. De betondekkingen de carbonatatiediepte zijn zodanig dat het staal in het beton in het algemeen goed beschermd is tegen carbonatatie geïnitieerde corrosie, op één meetlocatie is een zeer hoge carbonatatie in combinatie met een kleine dekking gemeten. Hier zou carbonatatie geïnitieerde corrosie kunnen ontstaan. Dit komt overeen met het beeld van locale schade door gecorrodeerd staal. Pagina 3 van 26

4 1. INLEIDING Grontmij is bezig met een variantenstudie voor het renoveren of vervangen van de Koningin Julianabrug in Alphen aan den Rijn. Hiervoor is het noodzakelijk om de mechanische eigenschappen en de restlevensduur van de brug te bepalen. Grontmij heeft SGS INTRON opdracht gegeven haar hierbij te ondersteunen. Het doel van de werkzaamheden van SGS INTRON is het bepalen van de druk- en splijttreksterkte en van de restlevensduur van de brug. De brug bestaat uit een betonnen Oost- en Westaanbrug en een stalen bascule. De doorsneden van de Oost- en Westaanbrug zijn verschillend. Grontmij heeft de brug geïnspecteerd. In deze rapportage wordt niet op de inspectieresultaten ingegaan. 2. WERKZAAMHEDEN SGS INTRON heeft de volgende werkzaamheden verrichten. Boren cilinders voor druksterkte en splijttreksterkte onderzoek. Uit de zijn 13 cilinders (Ø 100 mm, lengte ongeveer 300 mm). SGS INTRON heeft vooraf de ligging van de wapening bepaald en de boorlocaties zo afgetekend dat de kans op het raken van wapening minimaal is. Er is gekozen voor 2 sets cilinders, omdat de Oost- en Westaanbrug een andere doorsnede hebben. Dit zou ook kunnen wijzen op verschillende betoneigenschappen. Pagina 4 van 26

5 De eigenschappen van de kolommen en de landshoofden zijn niet bepaald. De ervaring leert dat de sterkte van de landhoofden meestal geen probleem is. SGS INTRON acht het niet verantwoord om uit de kolommen van deze brug cilinders te boren; daarbij zou te veel schade ontstaan. Boren cilinders voor chloride onderzoek. In overleg met de inspecteur zijn we verspreid over de bovenzijde van het brugdek 12 cilinders geboord (Ø 70 mm, lengte ongeveer 70 mm in het constructiebeton). SGS INTRON heeft vooraf de ligging van de wapening bepaald en de boorlocaties zo afgetekend dat de kans op het raken van wapening minimaal is. Er zijn geen monsters genomen uit de kolommen en landhoofden. Op de locaties waar de monsters worden genomen zijn is de betondekking bepaald. Deze betondekking is nodig in de bepaling van de restlevensduur. Aan de geboorde cilinders (Ø 100 mm) is door het SGS INTRON laboratorium in Sittard de druk- en splijttreksterkte bepaald. Aan de geboorde cilinders (Ø 70 mm) is door het SGS INTRON laboratorium in Sittard het chloridegehalte bepaald. De cilinders zijn in 3 plakken gezaagd waaraan het chloridegehalte ten opzichte van het betongewicht is bepaald. Per cilinder is éénmaal van een mengmonster het (indicatief) cementgehalte bepaald. Uit beide resultaten is het chloridegehalte ten opzichte van cement bepaald. Bepalen van de carbonatatiediepte. Aan de cilinders, die aan de uit het dek zijn geboord, is de carbonatatiediept. Het beton aan de bovenzijde van het dek heeft zijn hele leven onder een afwerking gelegen. Het is daardoor waarschijnlijk niet gecarbonateerd. Berekenen van de restlevensduur. Aan de hand van de gemeten betondekking, chloridegehalte en carbonatatiediepte is de restlevensduur bepaald. Rapportage van de resultaten. SGS INTRON heeft een boorbedrijf en een reparatiebedrijf ingehuurd voor het boren en herstellen van de cilinders. SGS INTRON heeft deze bedrijven begeleid. De werkzaamheden ter plekken zijn uitgevoerd door de heer T. Gijsbers van SGS INTRON op 16, 17, 18 oktober Bij deze werkzaamheden was de heer J. Ronner van Grontmij aanwezig. Pagina 5 van 26

6 3. LOCATIES In figuur 1 is zichtbaar waar de kernen zijn genomen. In bijlage 1 en 2 zijn deze tekeningen leesbaar opgenomen. Figuur 1: Locaties boorkernen, blauw bovenzijde, rood Pagina 6 van 26

7 4. RESULTATEN 4.1. Chloridengehalte In tabel 1 zijn de resultaten van de chloridemetingen opgenomen. In bijlage 3 is het laboratoriumrapport opgenomen. In bijlage 4 de verrekening van het chloridengehalte ten opzichte van het betongewicht naar chloridengehalte ten opzichte van het cementgewicht weer gegeven. Daarnaast is aangegeven wat de gemeten betondekking bedraagt. Tabel1: Chloridengehalte ten opzichte van cementgewicht Normaliter wordt een grens van 0,6% chloriden ten opzichte van het cementgehalte nabij de wapening, als grenswaarde beschouwd waar boven de kans op chloriden geïnitieerde corrosie groter wordt. In tabel 1 is te zien dat de het chloridengehalte nergens de 0,6% overschrijdt. Voor kern ob 26, waaraan het hoogste chloridengehalte is gemeten, is bepaald hoe lang het duurt voordat het chloridengehalte rond de wapening 0,6% bedraagt. Het rekenblad is opgenomen in bijlage 5. Hieruit blijkt dat theoretisch na 2446 jaar deze waarde wordt overschreden. Op de gemeten plekken wordt derhalve geen chloridengeïnitieerde corrosie verwacht. Pagina 7 van 26

8 4.2. Carbonatatiediepte In tabel 2 zijn de resultaten van de carbonatatiedieptemetingen opgenomen. Daarnaast is aangegeven wat de gemeten betondekking bedraagt. Het was niet in alle gevallen mogelijk om de dekking nauwkeurig te bepalen. Tabel 2: Gemeten carbonatatiediepte Monsternummer Carbonatatiediepte [mm] Dekking [mm] Oo Oo Oo Oo Oo Oo W W W W W W W W Gemiddeld 19 In de meeste gevallen is de betondekking aanmerkelijk groter dan de carbonatatiediepte. Gezien de leeftijd van de brug van 60 jaar is het niet de verwachting dat de carbonatatie in de komende 50 jaar de wapening bereikt. In één incidenteel geval is de carbonatatiediepte extreem hoog. Dit wijst op slechte beton of grindnesten. De brug is nu beschermd door een coating. De carbonatatiediepte zal hierdoor niet meer verder toenemen. Uit de metingen blijkt dat in het algemeen geen schade door carbonatatie is te verwachten. Incidenteel zal ter plaatse van delen met een slechte betonkwaliteit wel schade kunnen ontstaan. Dat is reeds zichtbaar. Pagina 8 van 26

9 4.3. Druksterkte en buigtreksterkte In tabel 2 zijn de resultaten van de metingen van de druksterkte en splijttreksterkte opgenomen. In bijlage 2 is het laboratoriumrapport opgenomen. In bijlage 6 is de verrekening van gemeten druksterkten naar betonkwaliteitsklasse opgenomen. Tabel 3: Gemeten druk- en splijttreksterktes! "#$% & '!( )( & '!( & '!( & '!( & '!( & '! (!& "#$%)(!* +!,$% )(-!..!!,!+/!,!& "# Voor de Westbrug zou met een betonkwaliteit van C55/67 gerekend moeten worden, voor de Westbrug met een kwaliteit van C50/60. Pagina 9 van 26

10 Pagina 10 van 26 SGS INTRON B.V.

11 BIJLAGE 1: BOORLOCATIES WESTZIJDE Wo8 Wb19 Wo7 Wb23 Wo6 Wo5 Wo4 Wo3 Wo2 Wo1 Wb16 Wb15 Wb21 Wb20 Wb18 Wb17 Wb22 Pagina 11 van 26

12 SGS INTRON B.V. Oo14 Oo11 Ob26 Oo13 Oo10 Ob25 Ob24 Oo9 Oo12 BIJLAGE 2: BOORLOCATIES OOSTZIJDE Foto 1. Pagina 12 van 26

13 BIJLAGE 3: LABORATORIUMRAPPORT Pagina 13 van 26

14 BIJLAGE 4: VERREKENING CHLORIDENGEHALTES Analyse Eenheid Kern Ob24 0b24 Ob24 Ob24 Ob25 Ob25 Ob25 Ob25 diepte mm Dekking min mm Dekking gem Chloride op betonmassa %(m/m) 0,03 0,03 0,03 0,04 0,03 0,03 Cementgehalte %(m/m) ds 15,1 15,8 Chloride op cementmassa 0,20 0,20 0,20 0,25 0,19 0,19 Analyse Eenheid Kern Ob26 Ob26 Ob26 Ob26 Wb15 Wb15 Wb15 Wb15 diepte mm 0-±15 15-±40 40-±57 0-± Dekking min mm Dekking gem Chloride op betonmassa %(m/m) 0,09 0,06 0,03 0,08 0,05 0,05 Cementgehalte %(m/m) ds 16,7 Chloride op cementmassa 0,54 0,36 0,18 0,50 0,31 0,31 16,1 Analyse Eenheid Kern Wb16 Wb16 Wb16 Wb16 Wb17 Wb17 Wb17 Wb17 diepte mm Dekking min mm Dekking gem Chloride op betonmassa %(m/m) 0,04 0,04 0,03 0,06 0,05 0,04 Cementgehalte %(m/m) ds 15,5 14,6 Chloride op cementmassa 0,26 0,26 0,19 0,41 0,34 0,25 Analyse Eenheid Kern Wb18 Wb18 Wb18 Wb18 Wb19 Wb19 Wb19 Wb19 diepte mm Dekking min mm Dekking gem Chloride op betonmassa %(m/m) 0,04 0,03 0,02 0,06 0,05 0,05 Cementgehalte %(m/m) ds 13,5 14,5 Chloride op cementmassa 0,30 0,22 0,15 0,42 0,34 0,34 Analyse Eenheid Kern Wb20 Wb20 Wb20 Wb20 Wb21 Wb21 Wb21 Wb21 diepte mm Dekking min mm Dekking gem Chloride op betonmassa %(m/m) ds 0,07 0,06 0,07 0,04 0,03 0,04 Cementgehalte %(m/m) ds 16,4 15,4 Pagina 14 van 26

15 Chloride op cementmassa 0,43 0,36 0,43 0,26 0,19 0,26 SGS INTRON B.V. Pagina 15 van 26

16 Analyse Eenheid Kern Wb22 Wb22 Wb22 Wb22 Wb23 Wb23 Wb23 Wb23 diepte mm Dekking min mm Dekking gem Chloride op betonmassa %(m/m) ds 0,04 0,04 0,05 0,04 0,04 0,04 Cementgehalte 14,2 11,9 Chloride op cementmassa %(m/m) ds 0,28 0,28 0,35 0,34 0,34 0,34 Pagina 16 van 26

17 BIJLAGE 5: LEVENSDUURBEREKENING KERN OB 26 Gemeten chloride concentratie Berekende chloride concentratie Diepte [mm] [%m/mc] [%m/mc] Som ^2 8,5 0,54 0, ,36649E-05 28,5 0,36 0, , ,5 0,18 0, , Cs [%m/mc] 0, oppervlakte conc Ci [%m/mc] 0,2 chloride oneindig Da [mm2/jaar] 5, diff coëff D [10-12 m2/s] 0, , <- deze moet zo klein mogelijk Expositieperiode [j] 60 (nu - bouwjaar) Chloride concentratie [%m/mc] 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, Afstand tot expositie-opp [mm] Restlevensduur (via doelzoeken) 30 [mm wapening] dekking 0, [%m/mc] Cs 2506, totale levensduur 2446, [j restlevensduur] Gemeten chloride concentratie Berekende chloride concentratie Pagina 17 van 26

18 BIJLAGE 6: BEREKENING DRUKSTERKTE Pagina 18 van 26

19 NEN-EN Bij her- of verificatieberekeningen 0!" # $%."" 1" $ % 0! & 0! & 0! & 0! & 0! & & 0! & ' ( & ' ( ) * +, 1 2 -* *!,! 8!3 # 9! '!,!( '!3 #( :'! ( 8,; 8 '<( '1 2( '1 2( "/ / " / 1!! ! $% Pagina 19 van 26

20 NEN-EN Bij her- of verificatieberekeningen 0!" # $%."" 1" $ % 0! 0! 0! 0! 0! & ' ( & ' ( ) * +, 1 2 -* *!,! 8!3 # 9! '!,!( '!3 #( :'! ( 8,; 8 '<( '1 2( '1 2( "/ / " / 1!! ! $% Pagina 20 van 26

21 NEN-EN Bij her- of verificatieberekeningen 0!" # $%."" 1" $ % & ' 0! ( 0! 0! 0! 0! & ' ( ) * +, 1 2 -* *!,! 8!3 # 9! '!,!( '!3 #( :'! ( 8,; 8 '<( '1 2( '1 2( "/ / " / 1!! ! $% Pagina 21 van 26

22 Pagina 22 van 26 SGS INTRON B.V.

23 BIJLAGE 7: RESULTATEN DEKKINGSMETINGEN resultaten bij het bepalen van de ligging van de wapening. De ligging van de wapening is bepaald met de Hilti Ferroscan PS100. Locatie/betonkern Locatie Wapening doorgeboord wapening Wo1 Hoofd en verdeelwapening geraakt (beide h.o.h. 75mm). HW h.o.h. 75 mm. VW h.o.h. 75 mm. Wo2 Wo3 Wo4 Wo5 Wo6 Wo7 Wo8 Oo9 Oo10 Oo11 Oo12 Oo13 Oostelijke aanbrug Oostelijke aanbrug Oostelijke aanbrug Oostelijke aanbrug Oostelijke aanbrug Hoofd en verdeelwapening geraakt (beide h.o.h. 75mm). Verdeelwapening geraakt (h.o.h. 75mm). Verdeelwapening geraakt (h.o.h. 75mm). Hoofd en verdeelwapening geraakt (beide h.o.h. 100mm). Verdeelwapening geraakt (h.o.h. 75mm) en Opgebogen hoofdwapening Geen Verdeelwapening geraakt (h.o.h. 100mm). Geen Geen Geen Geen Geen HW h.o.h. 75 mm. VW h.o.h. 75 mm. HW h.o.h. 200 mm. VW h.o.h. 75 mm. HW h.o.h. 200 mm. VW h.o.h. 75 mm. HW h.o.h. 100 mm. VW h.o.h. 100 mm. HW h.o.h. 200 mm. VW h.o.h. 100 mm. HW h.o.h. 200 mm. VW h.o.h. 100 mm. HW h.o.h. 200 mm. VW h.o.h. 100 mm. HW h.o.h. 200 mm. VW h.o.h. 200 mm. (opgebogen gebied van HW). HW h.o.h. 200 mm. VW h.o.h. 200 mm. (opgebogen gebied van HW). HW h.o.h. 200 mm. VW h.o.h. 200 mm. (opgebogen gebied van HW). HW h.o.h. 200 mm. VW h.o.h. 200 mm. (opgebogen gebied van HW). HW h.o.h. 200 mm. VW h.o.h. 200 mm. (opgebogen gebied van HW) Oo14 Oostelijke aanbrug Geen HW h.o.h. 200 mm. Pagina 23 van 26

24 Wb15 Wb16 Wb17 Wb18 Wb19 Wb20 Wb21 Wb22 Wb23 Ob24 bovenzijde (voormalige fietspad aan de noordzijde). bovenzijde (voormalige voetpad aan de noordzijde). bovenzijde (voormalige fietspad aan de noordzijde). bovenzijde (voormalige voetpad aan de noordzijde). bovenzijde (voormalige fietspad aan de noordzijde). bovenzijde (voormalige voetpad aan de noordzijde). bovenzijde (voormalige en huidige voetpad aan de zuidzijde). bovenzijde (voormalige en huidige voetpad aan de zuidzijde). bovenzijde (voormalige en huidige voetpad aan de zuidzijde). Oostelijke aanbrug bovenzijde (voormalige fietspad aan de noordzijde). SGS INTRON B.V. VW h.o.h. 200 mm. (opgebogen gebied van HW). divers divers divers divers divers divers divers divers divers divers Ob25 Oostelijke aanbrug divers Pagina 24 van 26

25 Ob26 bovenzijde (voormalige voetpad aan de noordzijde). Oostelijke aanbrug bovenzijde (voormalige en huidige voetpad aan de zuidzijde). SGS INTRON B.V. divers Pagina 25 van 26

26 DISCLAIMER Tenzij anders overeengekomen worden de opdrachten uitgevoerd op basis van de meest recente versie van de algemene voorwaarden van SGS INTRON B.V. Op eenvoudig verzoek worden deze voorwaarden opnieuw aan u toegezonden. Uw aandacht wordt gevraagd voor de beperking van aansprakelijkheid, en de vergoedings-en bevoegdheidskwesties bepaald door deze voorwaarden. Elke houder van dit document dient te weten dat de informatie vervat in dit document uitsluitend is gebaseerd op de bevindingen van SGS INTRON B.V. op het ogenblik van haar tussenkomst en binnen de grenzen van de eventuele instructies van de opdrachtgever. SGS INTRON B.V. kan enkel aansprakelijk zijn jegens haar opdrachtgever. Dit document stelt de bij een handelstransactie betrokken partijen niet vrij van hun plicht al hun rechten en verplichtingen uit te oefenen voortspruitend uit de bij die transactie betrokken documenten. Elke niet toegestane wijziging evenals de namaak of vervalsing van de inhoud of het uiterlijk van dit document is onrechtmatig en overtreders zullen worden vervolgd. Unless otherwise agreed, orders are executed in accordance with the latest version of the SGS INTRON B.V. General Conditions. Upon simple request the conditions will again be sent to you. Attention is drawn to the limitation of liability, indemnification and jurisdiction issues defined therein. Any holder of this document is advised that information contained hereon reflects the company s findings at the time of its intervention only and within the limits of the client s instructions, if any. SGS INTRON B.V. s sole responsibility is to its client and this document does not exonerate parties to a transaction from exercising all their rights and obligations under the transaction documents. Any unauthorized alteration, forgery or falsification of the content or appearance of this document is unlawful and offenders may be prosecuted to the fullest extent of the law. Pagina 26 van 26