INSTITUUT TNO VOOR BOUWMATERIALEN EN BOUWCONSTRUCTIES TOEGEPAST-NATUURWETENSCHAPPELIJK ONDERZOEK

Transcriptie

1 * T 'W RAPPORT BETREFFENDE HET GEDRAG BIJ EENZIJDIGE VERHITTING VAN 3 LICHTGEWICHT BETONPLATEN VOORZIEN AAN DE ONDERZIJDE VAN EEN LAAG STEENWOL EN EEN LAAG PYROK MET STREKMETAAL. KA' ' ' F Sk l. lwe Rapportnuinmer : B Opdrachtnummer /006 X =

2 INSTITUUT TNO VOOR BOUWMATERIALEN EN BOUWCONSTRUCTIES TOEGEPAST-NATUURWETENSCHAPPELIJK ONDERZOEK BEZOEKADRES: POSTBUS 49 LANGE KLEIWEG AA DELFT RIJSWIJK Z.H. TEL TELEX BETR.: RAPPORT BIBLIOTHEEK DIRECT!E SI'H EN STUWEN VAN DE KSATERSTAAT NR..C.ïb oç + B NO. Opdrachtnr /006 Datum november HET GEDRAG BIJ EENZIJDIGE VERHITTING VAN 3 LICHTGEWICHT BETONPLATEN VOORZIEN AAN DE ONDERZIJDE VAN EEN LAAG STEENWOL EN EEN LAAG PYROK MET STREKMETAAL. Auteurs : J. Dekker en A.F.R. Harms. AAN Rijkswaterstaat Dir. Sluizen en Stuwen Postbus LA UTRECHT Dit rapport is samengesteld in november Bij gebruik na verloop van tijd wordt aangeraden om bij het Centrum voor Brandveiligheid TNO na te vragen of de waarde van de inhoud nog dezelfde is. Dit rapport bevat 8 pagina's en 2 tekeningen. Deze rapporten mogen slechts woordelijk en in zijn geheel worden gepubliceerd; voor reclame alleen na schriftelijke toestemming

3 B ibbc-tno nummer blad Inleiding In opdracht van de Directie Sluizen en Stuwen van de Rijkswaterstaat is reeds enkele malen onderzoek verricht naar de bescherming van tunnels tegen brand. Uitgegaan werd hierbij van tunnels vervaardigd van grindbeton. In de Drechttunnel te Dordrecht komen schoren voor die vervaardigd zijn van Korlin beton. Van het Korlin beton is bekend dat in geval van brand spatten van het beton kan optreden. Om na te gaan of deze schoren voldoende beschermd kunnen worden met steenwol en Pyrok zijn een 3-tal proeven uitgevoerd waarbij drie betonplaten met bescherming zijn onderzocht. De platen zijn vervaardigd van Argex-beton dit in verband met het feit dat Korlin niet meer verkrijgbaar is. De proefstukken : Door opdrachtgever waren 3 licht gewicht betonplaten (met Argex-korrels) vervaardigd met uitwendige afmetingen van 1200 x 1200 x 150 mm. De platen waren aan de onderzijde voorzien van een wapeningsnet in beide richtingen mm. De betondekking bedroeg 25 mm. In de betonplaten waren volgens opgave op 3 plaatsen 3 thermokoppels ingestort (zie bijgevoegde tekeningen 1 en 2). De plaats en nummering van deze thermokoppels was als aangegeven in tabel I. Tabel I. thermokoppels Afstand tot onderkant betonplaat in mm 1, 2 en 3 0 4, 5 en , 8 en 9 75

4 ibbc-tno nummer B blad 2 Aan één zijde (de vuurzijde) werden de lichtbeton platen voorzien van 2 elkaar overlappende lagen steenwol type Rockwool 750 ter dikte van 30 mm (totale dikte dus 60 mm) welke waren gefixeerd d.m.v. strekmetaal en N8 draadeinden met moeren. Vervolgens werd het strekmetaal bespoten met een laag Pyrok met gemiddelde dikte van 18,8 mm, 33,4 mm en 48,9 mm. Rondom de plaat werd een oplegstrook van ca. 40 mm vrijgehouden. Zie verder de figuren 1 en 2. Wijze van onderzoek : Na een droogtijd van ca. 4 weken werden de proegstukken horizontaal boven een oven geplaatst - en opgelegd op de eerder genoemde oplegstrook. De plaat werd aan de onderzijde verhit. Het verhitte oppervlak bedroeg ca. 1,0 x 1,0 m 2. De oventemperatuur benaderde de door de Rijkswaterstaat voorgeschreven curve. Deze is alsvolgt samengesteld (zie tabel II) Tabel II. Rijkswaterstaat curve. Verhittingsduur in minuten Oventemperatuur in C De oventemperaturen werden gemeten met 3 thermokoppels geplaatst op een afstand van ca. 100 mm onder de onderzijde van de laag Pyrok.

5 ibbc-tno nummer B blad 3 Beproevingsresultaten : Plaat 1, met steenwol, strekmetaal en gemiddeld 18,8 mm Pyrok met een variatie van 10 tot 26 mm. 31 minuten na aanvang van de verhitting was hoorbaar dat stukken isolatiemateriaal in de oven vielen. Na 32 minuten bedroeg de temperatuur van Mn van de thermokoppels op het scheidingsvlak steenwol/beton 550 C. Na 33 minuten was deze temperatuur opgelopen tot > 600 C. Het z.g. "spatten' t van het beton trad regelmatig op. Na 37 minuten werd de verhitting beëindigd. Nadat het proefstuk van de oven was verwijderd, bleek dat van het middelste gedeelte van het verhitte oppervlak, de wapening zichtbaar was geworden, doordat Pyrok, steenwol en een betonlaag ter dikte van mm voortijdig in de oven waren gevallen. De resultaten van de verrichte temperatuursmetingen zijn samengevat in onderstaande tabel III.

6 B ibbc-tno nummer blad Tabel III. Verhittings Gem.oven Temperaturen gemeten met de thermokoppels met Gem.temp. duur in temp. in bovenzijde minuten O c 0 mm dekking 25 min dekking 75 mm dekking betonplaat in C Plaat 2, met steenwol, strekmetaal en gemiddeld 33,4 mm Pyrok met een variatie van 23 tot 40 mm. 67 minuten na aanvang van de verhitting was hoorbaar dat stukken isolatiemateriaal in de oven vielen. Na 69 minuten bedroeg de temperatuur van 66n van de thermokoppels op het scheidingsviak steenwol/beton, 100 c. Na 75 minuten bedroeg deze temperatuur > 600 C. Het z.g. "spatten" van het betonoppervlak trad regelmatig op. Na 76 minuten werd de verhitting beëindigd. Nadat het proefstuk van de oven was verwijderd bleek dat van het middelste gedeelte van het verhitte oppervlak, de wapening zichtbaar was geworden, doordat evenals bij de vorige proef het isolatiemateriaal voortijdig had losgelaten en spatten van het beton was opgetreden.

7 ibbc-tno nummer B blad 5 De resultaten van de verrichte temperatuursmetingen zijn samengevat in onderstaande tabel IV. Tabel IV. Verhittings Gem.oven Temperaturen gemeten met de thermokoppels met Gen. temp. duur in temp. in bovenzijde minuten 0C 0 mm dekking 25 mm dekking 75 mm dekking betonplaat in C >600 > Plaat 3, met steenwol, strekmetaal en gemiddeld 48,9 mm Pyrok met een variatie van 45 tot 58 mm. 21 minuten na aanvang van de verhitting sprong plotseling een vrijwel horizontale scheur in een zijkant van de betonplaat; vanaf een hoek tot vrijwel het midden van de breedte van de plaat op een afstand van ca. 3 cm vanaf de onderzijde van de betonplaat. Na 27 minuten sprong een stuk beton van de hoek af waar de scheur was ontstaan. Na 81 minuten sprong opnieuw een stuk beton van eerder genoemde hoek.

8 ibbc-tno nummer B blad 6 Na 83 minuten trad constant spatten van het beton op. Plaatselijk (bij eerder genoemde hoek) was de wapening zichtbaar. Na 90 minuten had het spatten zich verder verplaatst naar het midden van het proefstuk. Na 115 minuten begon thermokoppel 1 snel op te lopen. Na 116 minuten bedroeg daarvan de temperatuur 140 C. Na 118 minuten was dit thermokoppel opgelopen tot 350 C. Na 120 minuten werd de verhitting beëindigd. Nadat het proefstuk van de oven was verwijderd bleek dat vanaf 66n zijkant naar het midden toe de wapening zichtbaar was geworden. Isolatielagen en een laag beton met een dikte van mm was daar weggespat. De resultaten van de verrichte temperatuurmetingen zijn samengevat in onderstaande tabel V.

9 ibbc-tno nummer B blad 7 Tabel V. Verhittings Gem.oven Temperaturen gemeten met de thermokoppels met Gem.temp. duur in temp. in - bovenzijde minuten O c 0 mm dekking 25 mm dekking 75 mm dekking betonplaat in C Samenvatting en conclusie : Van Rijkswaterstaat zijn 3 licht betonplaten, voorzien aan de onderzijde van 60 mm steenwol type Rockwool 750 met strekmetaal en een spuitlaag Pyrok met gemiddelde dikten van resp. 18,8, 33,4 en 48,9 mm, énzijdig verhit volgens een door Rijkswaterstaat voorgeschreven temperatuurcurve. Gedurende de verhitting werden o.m. temperaturen gemeten op het scheidingsviak heton/steenwol en op 25 mm boven de onderzijde van de lichtbetonplaten.

10 ibbc-tno nummer blad 8 Door Rijkswaterstaat wordt gedacht aan een limietwaarde voor de temperatuur gemeten op het scheidingsviak beton/steenwol van 100 â 150 C. Door voortijdig spatten van het beton voldeden de 3 onderzochte betonplaten niet aan deze voorwaarden. Centrum voor Brandveiligheid TNO,

11 1 4J 30 c 30 /o/l5 4cu 1L 2I ' 0 0 c' L. R P. nr. :B Etl -p '( Dçr flr

12 6 1 A4 1 1 OF ' L1 (bi t cu 0 cu IL-rr. -i 1 t4 UPI (5TeEEFct;riêj).3O r,-3o 7 d3o _L C. p. Ii l4c yq- (std<î) p. nr,: B ). cj: 2 nr