Beton

Beton is een mengsel van grind, zand, cement en eventuele andere hulpstoffen dat door toevoeging van water verhardt. Het is zeer goed bestand tegen druk, maar kan beperkt trekkrachten opnemen. Door het toevoegen van staal (wapening, voor of na te spannen strengen of, zoals bij (ultra) hoge sterktebeton, losse vezels in het betonmengsel) kunnen ook trekkrachten opgenomen worden. Bij bruggen zijn de volgende onderdelen vaak van beton: Brugdek, steunpunten, landhoofden, fundering.

Er zijn twee mogelijke fabricagemethoden voor beton: prefab en in het werk gestort. Geprefabriceerd, kortweg prefab, wil zeggen dat het onder gecontroleerde omstandigheden (in een fabriek) gefabriceerd wordt. Omdat hierbij veelal gebruikt wordt gemaakt van nauwkeurige (stalen) mallen, is een hoge oppervlaktekwaliteit haalbaar. De malkosten zijn hierdoor ook vaak hoger zodat prefab met name interessant is als de mal meerdere malen gebruikt kan worden (zodat de kosten gemiddeld weer lager worden). Door (deels) prefab te produceren, kan de bouwtijd op locatie sterk verkort worden. Dit kan voordelen opleveren zoals minder overlast voor verkeer bij de bouw over een (snel)weg. Behalve het projectspecifiek ontwikkelen van prefab elementen, zijn er natuurlijk al diverse standaardprefabproducten in beton. Denk hierbij aan diverse liggers (plaat-, volstort-, railbalk-, kokerliggers).

In het werk gestort (i.h.w.g.), ook wel in situ genoemd, betekent niets meer of minder dan dat: het beton ter plekke, op de locatie, wordt gestort. De omstandigheden (temperatuur, vocht) zijn hierdoor minder gecontroleerd dan bij prefab. De mal (bekisting) wordt veelal ook ter plaatse gemaakt, in de meeste gevallen van hout. Er kan echter ook gekozen worden voor een prefab (stalen of houten) mal. Ook hier geldt dat dit pas interessant of te verantwoorden is bij herhaling of gewenste hoge oppervlaktekwaliteit. De bouwtijd op locatie wordt met name bepaald door het beton (uithardingstijd) en zal dus niet aanzienlijk korter worden door het gebruik van een prefab mal.
Deze fabricagemethode levert wel een ruwe stortzijde op.
Zowel prefab als in situ beton biedt mogelijkheden voor het aanbrengen van oppervlaktetexturen.

Vorm, kleur, oppervlaktekwaliteit en -textuur bepalen de uitstraling van het materiaal. Voor oppervlaktekwaliteit en kleur wordt veelal de CUR-aanbeveling 100 ‘Schoonbeton’ [39] toegepast. Dit document bevat criteria voor de specificatie en beoordeling van betonoppervlakken en kent een grijsschaal.

De grijstint kan aangepast worden door de cementsamenstelling te wijzigen en/of pigment toe te voegen. Zo kan eventueel ook gekleurd beton samengesteld worden. Een kleur kan ook verkregen worden door het oppervlak naderhand te coaten of te keimen. Let echter wel op hoe de verschillende methoden zich houden in de tijd.

Het oppervlak kan ruw of glad zijn, met of zonder textuur en sporen van het productieproces kunnen zichtbaar zijn. De open stortzijde van de mal is vaak ruw, terwijl het oppervlak dat tegen de mal heeft gezeten, de kwaliteit en structuur van de mal aanneemt. De binnenzijde van de mal en de samenstelling van het beton bepalen dus hoe het betonoppervlak eruit ziet. De CUR-aanbeveling kent hier de beoordelingsklassen A, B1 en B2 voor, waarbij B1 en B2 voor zichtwerk gebruikt worden en A voor niet-zichtwerk (bijvoorbeeld een funderingspoer).
Beton leent zicht ook uitstekend om een textuurreliëf aan te brengen. Hiervoor kan van het materiaal van de bekisting gebruik gemaakt worden of er kunnen rubber/kunststof matten in de bekisting toegepast worden. Zodoende is feitelijk elke wenselijke textuur mogelijk.

Let op! Het is verstandig om, naast het beschrijven van de gewenste kwaliteit, ook een monster (een ‘proeftegel’) te vragen om de kleur, structuur, afwerking en kwaliteit te kunnen beoordelen en vast te leggen.

Het is verstandig om voor verschillende onderdelen verschillende eisen te stellen. Bedenk dat bij een brug vaak de brugrand beeldbepalend is, onder andere voor de beleefde slankheid. Door bijvoorbeeld te kiezen voor standaard prefab liggers met maatwerk randliggers, wordt een economische keuze gemaakt zonder de esthetische doelstelling uit het oog te verliezen.

Zoals gezegd, zijn standaard al diverse typen prefab liggersystemen verkrijgbaar. Ze verschillen in overspanning, constructiehoogte, uitvoering, kosten en mogelijkheden. Zo zijn plaat- en contactliggers bij kleine overspanningen het meest efficiënt, volstort en railbalkliggers bij iets grotere tot zeer grote overspanningen en kokerliggers bij zeer grote. Daarnaast is het van belang of er een toog (radius in verticale vlak) of bocht (radius in horizontale vlak) gewenst is. Dit is beperkt te realiseren met standaardliggers en noodzaakt soms tot een maatwerk prefab ligger of i.h.w.g.

De methode van wapenen van het beton heeft invloed op de constructiehoogte (en daarmee ook het beeld, de ‘slankheid’, en de vrije ruimte onder de brug). Behalve traditioneel wapenen kan er gebruik worden gemaakt voor voorspanning. Hierbij worden strengen staal aangebracht in het dek (dwars en/of in lengterichting), die voor of na het storten van het beton op spanning worden gebracht. Hiermee kan de constructiehoogte gereduceerd worden. Een tweede manier om dit te realiseren is om gebruik te maken van (ultra) hoge sterktebeton (HSB/UHSB). Dit materiaal heeft ten opzichte van gewoon beton een zeer hoge dichtheid, zeer fijne korrelopbouw en bevat staalvezels (en dus geen traditionele wapening!). Dit resulteert in eigenschappen waarmee zeer rank gedimensioneerde betonnen constructies gerealiseerd kunnen worden.
UHSB is op het moment van schrijven een relatief nieuw materiaal, maar is al in diverse (proef)projecten toegepast. De potentie is hoog en de verwachting is dan ook dat dit veelvuldig toegepast zal gaan worden.

Beton heeft geen onderhoud nodig om de levensduur ervan te garanderen. Het is echter wel gevoelig voor vervuiling en betonrot. Betonrot of betonschade betreft meestal in eerste instantie het roesten van de wapening. De roest neemt een groter volume in dan het oorspronkelijke staal, veroorzaakt spanningen in het omringende beton, er ontstaan scheuren en uiteindelijk komen delen beton los. De roest ontstaat door een combinatie van zuurstof, water en de alkaliteit (vermogen om zuren te neutraliseren) van het beton, dat verandert door aantasting door carbonatatie en/of chloride.XXKeuze in materiaalsamenstelling, oppervlaktekwaliteit en -afwerking, kleur en detaillering is van invloed op beheer en onderhoud en de esthetische kwaliteit gedurende de levensduur.

Beton van hoge dichtheid (bijvoorbeeld UHSB) met een glad oppervlak (geen luchtbellen) is minder gevoelig voor weersinvloeden en vuilaanhechting. Er zijn verschillende methodes, en gradaties daarin, om indringing van vocht en dooizouten en aanhechting van vuil tegen te gaan.XXAls beton een grove of poreuze oppervlaktestructuur heeft, kan dit eventueel eerst afgewerkt worden met een afwerkmortel om het oppervlak gladder en dichter te maken.
Om vochtindringing te voorkomen, kan het betonoppervlak met een hydrofobeermiddel behandeld worden. Dit wordt vaak toegepast op brugdekken tegen indringing van dooizouten. Het kan ook op zichtvlakken worden toegepast om vuilaanhechting te voorkomen of makkelijker te kunnen verwijderen, soms in combinatie met een anti-graffiticoating.
Om vuil en graffiti eenvoudiger te verwijderen, kan een coating worden aangebracht. Zie tevens paragraaf 7.4.

Als de kans op vervuiling erg groot is, kan er ook juist gekozen worden dit niet te voorkomen maar minder te laten opvallen (onderdeel van het ontwerp te maken; het mág vervuilen). Hierbij kan gedacht worden aan een donkere betonkleur of een textuurreliëf in het betonoppervlak.