Composieten maken opmars in de bouwsector

Sterke troeven

De troeven van composieten zijn hun hoge specifieke sterkte, laag soortelijk gewicht, weerstand tegen vermoeiing en agressieve omgevingscondities, hoge duurzaamheid en geringe beheers- en onderhoudskosten. Bovendien kan de vezelversterking optimaal worden afgestemd op de te verwachten belasting.

In de bruggenbouw kunnen composieten een interessant alternatief vormen voor beton, staal en hout. Toch telt ons land slechts een beperkt aantal kleinschalige bruggen in composiet. De bekendste is waarschijnlijk de voetgangers- en fietsbrug in de Gentse Oude Vismijn (2010). Begin 2017 plaatste de provincie Antwerpen in Puurs een composieten fietsbrug die deel uitmaakt van de nieuwe fietsostrade.

Dat lauwe succes is grotendeels te wijten aan een gebrek aan kennis. Opdrachtgevers, projectleiders, ontwerpers en uitvoerders kennen de materialen niet of koesteren er vooroordelen over. Hun argwaan spruit dan voort uit vroegere ervaringen met thermoplasten. Maar in tegenstelling tot thermoplasten verweken de in de bruggenbouw gebruikte thermoharders niet door verhitting. Ook worden ze niet bros door blootstelling aan UV-stralen en zuurstof. Hun brand- en UV-weerstand kan bovendien worden verhoogd met coatings of door de toevoeging van additieven. Die laatste optie kan wel de verwerkbaarheid beïnvloeden. Daarnaast bestaan er nog geen normen op Belgisch of Europees niveau voor de berekening van dergelijk constructies, hetgeen een aantal moeilijkheden meebrengt voor het ontwerp. In het buitenland zijn er evenwel al enkele richtlijnen voor het ontwerp en de berekening van draagconstructies met vezelversterkte composieten voor handen, waarbij de CUR-aanbeveling 96 van 2017 waarschijnlijk de meest bekende en meest gebruikte is. Binnen het kader van het Tetra-project C-Bridge, gesubsidieerd door Vlaio, trachten UGent en WTCB de kennisleemte in België met betrekking tot composieten in de bruggenbouw te overbruggen door alle aanwezige kennis in binnen- en buitenland te bundelen.

Composietbruggen in Nederland

In Nederland werden al vele honderden bruggen deels of geheel in composiet opgetrokken en zet Rijkswaterstaat sterk in op deze materialen voor de vervanging van bestaande bruggen. Het lichte gewicht van dergelijke structuren maakt immers hergebruik van de bestaande funderingen mogelijk. Ook de kortere installatieduur, de lagere kostprijs en de beperktere risico’s zijn interessant. Waar composieten aanvankelijk vooral werden gereserveerd voor relatief eenvoudige voetgangers- en fietsbruggen met een beperkte overspanning, zien we de laatste jaren een snelle opschaling. Zo werd de provinciale verkeersbrug over de A27 bij Lunetten (Utrecht) in 2012 deels in composieten vervaardigd.

Biocomposieten met natuurlijke verstevigingsvezels

Het gebruik van bio-based composieten blijft in de bouwsector beperkt tot toepassingen in gevelbekleding, vloeren en connecties. Wel gebeurt er interessant onderzoek naar het gebruik voor structurele elementen en bestaan er daarvan demotoepassingen. Een kort overzicht.

In Rotterdam verrees in 2012 een voetgangersburg in een bio-based hars die voor 50% uit biologische grondstoffen op basis van maïs bestaat. Als versterking werd wel gekozen voor een klassieke glasvezel.

Architect Rafail Gkaidatzis onderzocht in zijn masterthesis het ontwerp van een voetgangersbrug met een biogebaseerde hars en natuurlijke vezels in het logistiek park van Schiphol. Hij analyseerde onder andere de mechanische materiaalkarakteristieken, de opbouw van de composiet, de milieu-impact (LCA-studie) en de prijsoptimalisatie. De brug werd in juni 2018 officieel in gebruik genomen.

Ontwerp van de biologische composieten voetgangersbrug voor het logistiek park te Schiphol. Bron: Gkaidatzis R., TU Delft, 2014.

In een onderzoeksproject naar de haalbaarheid van fiets- en voetgangersbruggen op basis van biobased composieten werkt het Centre of Expertise Biobased Economy samen met ruim 10 kmo-bedrijven en de kennisinstellingen Avans Hogeschool, Hogeschool Inholland en TU Eindhoven.

TU Eindhoven ontwikkelde een volledige biobased composieten brug op basis van hennep en vlas. Een demoversie werd eind 2016 geïnstalleerd en gedurende een jaar opgevolgd om de evolutie in kaart te brengen.

In WILDLANDS, Adventure Zoo Emmen werd een beweegbare brug met een biocomposieten sandwich brugdek op basis van natuurvezels en biohars gebouwd.