Brug van de toekomst heeft zelfhelend beton en sensoren

Het bekende viaduct van Millau in Frankrijk zit propvol sensortechnologie om de veiligheid te garanderen. ©© TARN VALLEY/BELGA

Een hele rist innovaties moet de bruggen van de toekomst veiliger maken, om rampen als in Genua te vermijden. 'Maar met de huidige aanbestedingen is het zeer moeilijk om kwaliteit te leveren.'

'Vergelijk het met Lego.' Jan van Asten, een ingenieur in dienst van de Nederlandse provincie Noord-Holland, doet het klinken als kinderspel. Maar het concept dat hij van de grond probeert te krijgen is dat allesbehalve. Noord-Holland sleutelt aan een totaal nieuwe manier voor het bouwen en onderhouden van bruggen. IFD-bouwen, noemen ze het zelf: industrieel, flexibel en demontabel.

Dat concept is het resultaat van de denkoefening Stroomversnelling Bruggen, in gang gezet door De Bouwcampus, een organisatie die innovatie in de bouw wil stimuleren. Nederland identificeerde het onderhoud en de vervanging van bruggen - het telt er 40.000 - als een van de grote infrastructuuruitdagingen voor de komende jaren. 'De meeste bruggen in Nederland dateren uit de jaren 50, 60 en 70', legt Van Asten uit. 'Die zijn stilaan aan vervanging toe. Er komt een enorme piek aan.'

Overheden, bouwbedrijven, studiebureaus en economen gingen om de tafel zitten. Ze kwamen op de proppen met iets wat ze 'bouwen à la Lego' noemen. 'Een brug bestaat sowieso uit een aantal onderdelen die los van elkaar staan', zegt Van Asten. 'Maar vandaag zijn al die onderdelen nog unieke componenten. Onze oplossing is niet zozeer om de bouw van een brug op zich aan te passen, maar wel om die verschillende componenten beter op elkaar te doen passen. Net zoals twee legoblokjes van eender welke afmeting ook gewoon op elkaar passen. We gaan standaarden afspreken met alle betrokken partijen, een algemene norm. We willen dit jaar nog een eerste aanbesteding uitschrijven.'

Als zulke normen breed worden geadopteerd brengt dat significante voordelen met zich mee. Niet alleen zouden zulke bruggen minder kosten om neer te zetten, ze zijn ook duurzamer en herbruikbaar. En omdat ze makkelijker te onderhouden en herstellen zijn, levert dat minder verkeershinder op en blijven ze in principe veiliger.

Vooral dat laatste spreekt aan, na de ramp in het Italiaanse Genua. Daar kwamen bij de instorting van de Morandi-brug deze week tientallen mensen om het leven. Het doet de vraag rijzen hoe kwetsbaar onze eigen infrastructuur is, en hoe we het risico in de toekomst zo veel mogelijk kunnen beperken.

70 procent van de 2.700 Belgische bruggen is ouder dan 35 jaar. Ze werden gebouwd met een beoogde levensduur van vijftig tot honderd jaar. 'Maar dat zullen we niet halen', zegt Marc Peeters, gedelegeerd bestuurder van de Belgische afdeling van de bouwgroep BAM. 'Door de steeds hogere verkeersdrukte en zwaardere belading van vrachtwagens zien die bruggen veel meer af dan verwacht.'

Betere materialen

Er wordt nagedacht over manieren om bruggen veiliger te maken, ook zonder dat er Lego aan te pas komt. Er is veel onderzoek naar nieuwe en betere materialen. 'Een van de grootste innovaties zit in het beton zelf', zegt Peter Vanhoegaerden, directeur infrastructuur bij het ingenieursbureau Sweco. 'Door additieven krijg je veel sterker beton. Dat hoogwaardig beton laat toe om smallere constructies te bouwen, die even stevig zijn.'

Universitaire onderzoekers sleutelen ook aan zelfhelend beton. 'Door nanopartikels toe te voegen aan het beton kunnen microscheurtjes vanzelf weer dichtgroeien', zegt Guido De Roeck, professor bouwkunde aan de KU Leuven. 'De technologie is echter nog lang niet klaar om toegepast te worden in de dagelijkse praktijk.'

Wel al in gebruik, vooral in kleinere bruggen, is kunststof. 'Net als in auto's en vliegtuigen gaat het om polyester versterkt met vezels', zegt De Roeck. 'Het grote voordeel is dat het materiaal veel lichter en niet onderhevig aan corrosie is.' Vaak gaat het om fietsers- en voetgangersbruggen, zoals aan de Vismijn in Gent of de Canadabrug in Brugge. De Technische Universiteiten van Delft en Eindhoven werken zelfs aan een brug gemaakt uit biologische materialen.

Op korte termijn wordt van die materiaalinnovaties echter nog niet echt veel verwacht. 'Met bruggen zit er sowieso een rem op je innovatie', legt Vanhoegaerden uit. 'Nieuwe materialen gebruiken leidt altijd tot een zekere onberekenbaarheid en je bouwt geen nieuwe brug om die drie jaar laten weer af te moeten breken. En sowieso speel je niet met mensenlevens.'

De sector verwacht wel veel van de inbreng van sensoren in de bruggen van de nieuwe generatie. Met kleine toestellen wordt het makkelijk om continu de temperatuur, vochtigheid en doorbuiging te meten. Vanhoegaerden: 'Wist je dat de Kennedytunnel nu nog regelmatig per satelliet nagemeten wordt, omdat die nog steeds een klein beetje wegzakt in de Boomse kleilaag? Nu kan je gps-toestellen inbouwen die zulke kleine verschillen continu opmeten. Wat enorme troeven geeft voor je monitoring en dus het onderhoud.'

Veel moderne bruggen in Azië, maar ook het bekende viaduct van Millau in Frankrijk, zitten al vol sensoren. In Vlaanderen wordt die technologie nog maar op beperkte schaal gebruikt, zegt Paul Meekels, bruggenexpert van het Vlaams departement Mobiliteit en Openbare Werken. 'Voorlopig gebruiken we sensoren enkel tijdelijk om een situatie te monitoren tot ze is opgelost. De grote vraag is hoe betrouwbaar ze zijn op lange termijn. Bruggen worden gebouwd met een termijn van 100 jaar in gedachten, en vertonen meestal pas de eerste mankementen na 50 jaar. Kan die technologie zolang mee?'

In tegenstelling tot in Nederland en andere buurlanden ziet Marc Peeters van BAM weinig innovatie in de Belgische bouwsector. 'We hinken achterop. En dat komt deels doordat we te weinig uitgedaagd worden door de overheid. Bij een aanbesteding is het nog steeds enkel de prijs die de doorslag geeft. Dat moedigt innoverende bedrijven niet aan.'

Visie noch kennis

Volgens Peeters moet de overheid bij nieuwe projecten veel meer de nadruk op onderhoud leggen. 'In tegenstelling tot bij snel- en spoorwegen is er geen systematisch preventief onderhoud van onze bruggen en tunnels. Bij constructies met publiek-private samenwerking gebeurt dat nu wel. Toen we daar een tiental jaar geleden mee begonnen, stelden we verwonderd vast dat de Vlaamse overheid noch de visie noch de kennis had om zulke onderhoudswerken te voorzien.'

Volgens Peeters moet je jaarlijks 1,5 tot 2 procent van de kostprijs van een brug of tunnel budgetteren voor onderhoud. 'Anders krijg je na vijftig of zestig jaar toch de rekening gepresenteerd. Dan zit er vaak niets anders op dan het bouwwerk af te breken en opnieuw te bouwen.'

De vraag is ook of de eenzijdige focus op prijs bij aanbestedingen niet zal leiden tot nieuwe rampen als Genua. 'Tegen de gangbare prijzen is het zeer moeilijk om kwaliteit te leveren,' zegt Geert De Schutter, professor betontechnologie aan de Universiteit Gent. 'Het beton dat we nu gebruiken, is niet altijd wat het zou moeten zijn. Soms zit er te veel cement in, soms te weinig en soms wordt het niet volgens de regels aangemaakt. Het feit dat je met veel buitenlandse bouwvakkers op de werven zit waardoor communiceren niet altijd vlot gaat, helpt daarbij zeker niet.'

Beton bestaat voornamelijk uit cement, water en granulaten als zand en grind. Omdat bij de productie van cement veel CO2 vrijkomt, gaan producenten op zoek naar alternatieven, zoals assen die vrijkomen bij de verbranding van huishoudelijk afval. 'Die nieuwe soorten beton worden wel gecontroleerd op de stabiliteit', zegt De Schutter, 'maar we weten niet of ze met die samengestelde cementsoorten over enkele jaren nog hun sterkte behouden. We hebben nood aan absolute duurzaamheidscriteria om problemen te vermijden.'

De Vlaamse overheid is van plan de kwaliteit van onze bruggen nauwgezetter op te volgen. 'Het is belangrijk er op tijd bij te zijn voor onderhoud', zegt bruggenexpert Paul Meekels. 'We werken al zo veel mogelijk preventief, maar alles kan beter. Daarom maken we een digitale toepassing die op basis van de resultaten van inspecties aanbevelingen doet over waar we de prioriteiten het best leggen. Dat moet ons helpen beter preventief te werken en zal ook de kosten drukken.' Dat 'slimme' systeem moet over 15 maanden klaar zijn.

Advertentie
Advertentie

Gesponsorde inhoud

Partner content