Innovatie in Westerscheldetunnel: Nieuwe aanpak brandveiligheid van tunnels

CBBN v.o.f. - een samenwerkingsverband van Vogel B.V. en HBG Civiel Betontechnieken – gaat hiermee momenteel van start in de Westerscheldetunnel. De aanpak bestaat uit drie hoofdbestanddelen, te weten een brandwerende pleisterlaag die met een spuitrobot op een roestvaststalen gaaswapeningssysteem wordt aangebracht. De spuitinstallatie kan op alle maten van boortunnelbuizen worden afgestemd. Ook kan de robot worden ingesteld voor het uitvoeren van werken in rechthoekige tunnels. Hiermee is in de tunnelbouw een nieuwe stap gezet in de richting van constructieve brandveiligheid.

Drie hoofdbestanddelen

Als brandwerende laag wordt een gemodificeerde, cementgebonden vermiculite spuitpleister van Cafco/Reppel, type Fendolite MII gebruikt. Reppel bv Bouwspecialiteiten is leverancier van deze spuitpleister, die al meer dan 20 jaar wereldwijd vooral in de petrochemische industrie wordt toegepast. Fendolite MII is geheel van minerale oorsprong, licht van gewicht, vezelvrij en blijft onder brandbelasting volledig passief. Tussen de laagjes van het vermiculite korrelisolatie-materiaal bevindt zich water, dat voor een extra isolerende werking zorgt.

Het roestvaststalen gaaswapeningssysteem, dat mechanisch aan het beton wordt bevestigd, levert een bijdrage aan de duurzaamheid van de constructie. Bovendien vormt dit een extra garantie dat aanhechting van het brandwerende pleistersysteem aan het onderliggende constructieve beton onder alle omstandigheden behouden blijft.

De brandwerende laag wordt aangebracht met een speciaal daartoe ontwikkelde spuitrobot, die op het frame van een rupskraan is gemonteerd. De spuitlans wordt aangestuurd door een laser die tussen twee diagonaal tegenover elkaar gelegen hoekpunten het oppervlak scant, waarna de scharnierende arm precies weet welke vorm het te bespuiten oppervlak heeft. De stand van de spuitmond wordt vervolgens door de robot aangepast aan de gemeten oneffenheden, zodat een egale spuitlaag op het oppervlak wordt aangebracht.

Samen met de mortelmengwagen die achter de spuitrobot is gemonteerd, is de machine in de Westerscheldetunnel 35 meter lang. De droog voorgemengde brandwerende mortel wordt vanuit big-bags in een silowagen gestort, die in de tunnel wordt aangekoppeld aan de mortelmengwagen. In de mortelmengwagen vindt de automatische dosering en menging van mortel met water plaats, waarna de robot de brandwerende laag in banen van drie meter breedte op de tunnelwand spuit.

Voor de afwerking van 240.000 m² beton in een tunnel van 6,7 kilometer lengte met een doorsnee van 11 meter schieten handmatige middelen tekort en is automatiseren een ‘must’.

De spuitrobot voorkomt de langdurige en grote fysieke belasting die een handmatig spuitsysteem met zich meebrengt en vormt dus een arbo-vriendelijke werkwijze.

Brandveiligheid hogesterktebeton

De Westerscheldetunnel is opgebouwd uit ronde boortunnelelementen van hogesterktebeton. Dit vraagt om een andere brandwerende afwerking dan gewapend beton met een sterkteklasse B35, waarmee rechthoekige tunnels veelal worden geconstrueerd. Voor ingegraven of afgezonken tunnels is een beperkte isolerende laag van brandwerend materiaal voldoende om het beton bij temperatuursstijging tegen uiteenspatten te beschermen en te voorkomen dat het betonstaal versneld zijn kritische temperatuur bereikt. Hogesterktebeton is veel gevoeliger voor thermische schok - ofwel een te hoge temperatuursstijging per tijdseenheid - dan traditioneel beton en begint al te spatten bij een temperatuur van 225 graden Celsius. Boortunnelelementen moeten daarom worden voorzien van een andersoortige, dikkere, brandwerende laag. Bovendien vereist hun ronde vorm een andere afwerkingsmethode. Aansluitingen, bewegingsvoegen en dilatatievoegen spelen daarbij ook een belangrijke rol.

Getest door TNO

De nieuwe aanpak is het resultaat van een door Rijkswaterstaat ingesteld onderzoek naar een oplossing voor de brand- en hittewerende bescherming van de Westerscheldetunnel, waarbij de Combinatie Brandwerende Bekledingen Nederland v.o.f. en Reppel bv Bouwspecialiteiten hun expertise inbrachten.

Uitvoerige testen door het Centrum voor Brandveiligheid van TNO-Bouw bewezen dat de spuitpleister aan alle eisen voldoet tijdens een twee tot drie uur durende tunnelbrand met een piek hittebelasting van 1350 graden Celsius. Ook bleek de pleister zich goed te gedragen als het met de robotapparatuur in één spuitgang in de vereiste dikte van 45 mm wordt opgebracht. 

Nadere informatie:

• Vogel B.V.: G.J. Klok of M. Koole, telefoon 078 6100400;
• HBG Civiel Betontechnieken: Ing. H.W. Tasma, telefoon 010 4479711