Lijmwapening in metselwerk: Technieken en toepassingen voor structuurversterking

Inleiding

Lijmwapening van metselwerk is een moderne en efficiënte methode om de draagcapaciteit en stabiliteit van bestaande constructies te verbeteren. Deze techniek wordt vooral toegepast in renovatieprojecten, waarbij oude gebouwen worden versterkt zonder diepe ingrijpen in hun structuur. In dit artikel worden de toepassingsmogelijkheden, materialen, procedures en kwaliteitsaspecten van lijmwapening in metselwerk besproken, met een focus op technieken zoals het gebruik van koolstofvezel (CFRP) laminaten en chemische ankers zoals injectiemortels.

De informatie is gebaseerd op data van betrouwbare leveranciers zoals Sika en fischer, met nadruk op hun productkenmerken, toepassingsgebieden en aanbevolen procedure. Doel van dit artikel is om een helder overzicht te geven van de mogelijkheden en technische aspecten van lijmwapening in metselwerk, gericht op professionals en aannemers in de bouwsector.

Wat is lijmwapening en waarom is het belangrijk?

Lijmwapening is een techniek waarbij externe versterkingsmaterialen, zoals koolstofvezellaminaten of metalen platen, aan een bestaande constructie worden aangebracht via een bindmiddel, meestal epoxylijm of chemische mortels. Deze techniek wordt toegepast om de draagcapaciteit, stabiliteit en duurzaamheid van bestaande constructies te vergroten, zonder diep in de oorspronkelijke structuur te ingrijpen.

In metselwerk is lijmwapening een krachtige oplossing voor situaties waarin de oorspronkelijke structuur is verouderd, verzwakt of verkeerd belast. Het is bijvoorbeeld van toepassing bij het verhogen van de belastingcapaciteit van vloeren of balken, het stabiliseren van trillende constructies of het verlengen van de levensduur van gebouwen.

De voordelen van lijmwapening zijn onder andere:

• Minimale invloed op de ruimte – Er is weinig ruimte nodig voor de aanbreng van versterkingsmaterialen.
• Geringe voorbehandeling – In veel gevallen is weinig voorbereiding nodig om de lijmwapening aan te brengen.
• Corrosiebestendigheid – Veel moderne versterkingsmaterialen zijn gemaakt van koolstofvezel of glasvezel, die niet corrosiegevoelig zijn.
• Snelle uitvoering – De aanbreng kan relatief snel worden gedaan en vereist in veel gevallen geen langdurige bouwperiode.
• Duurzaamheid – Door het gebruik van duurzame materialen en het behouden van bestaande constructies, draagt lijmwapening bij aan duurzame bouwpraktijken.

Koolstofvezellaminaten: Sika® CarboDur® E en M

Technische kenmerken

Koolstofvezellaminaten zijn een veelgebruikte optie voor lijmwapening in metselwerk. Deze laminaten worden gemaakt via een pultrusieproces, wat betekent dat de vezels in de lengterichting worden georiënteerd, zodat ze een zeer hoge treksterkte en stijfheid bieden. Twee bekende productlijnen op dit gebied zijn Sika® CarboDur® E en Sika® CarboDur® M, beiden uitgebracht door Sika Nederland B.V.

Sika® CarboDur® E is ontworpen voor structurele versterking van beton, metselwerk, hout, staal en vezelversterkte polymeerconstructies. Het wordt gebruikt in combinatie met Sikadur®-30 epoxylijm, terwijl Sikadur®-30 LP wordt gebruikt voor toepassingen waar hogere eisen worden gesteld aan de servicetemperatuur.

De technische kenmerken van Sika® CarboDur® E zijn onder andere:

• Geen corrosie
• Zeer sterk
• Uitstekende duurzaamheid
• Ongelimiteerde lengtes, zonder aansluitvoegen
• Geringe laagdikte, overlappingen en kruisingen eenvoudig uitvoerbaar
• Lichtgewicht, eenvoudig aan te brengen, ook boven het hoofd
• Minimale voorbehandeling nodig
• Certificaten en testresultaten beschikbaar

Sika® CarboDur® M is een variant die ook is ontworpen voor structurele versterking, maar met een iets andere toepassingsspecificatie. Het biedt een combinatie van hoge sterkte en grote stijfheid en is bestand tegen vermoeiing. Ook hier wordt gebruikgemaakt van Sikadur®-30 of Sikadur®-30 LP als bindmiddel.

De treksterkte van de laminaat in Sika® CarboDur® M is gemiddeld 3500 N/mm², met een 5% nominale waarde van 3200 N/mm². De rek bij breuk is gemiddeld > 1,7%. De E-modulus is gemiddeld 210.000 N/mm², wat wijst op een hoge stijfheid. Deze eigenschappen maken het geschikt voor toepassingen waar zowel hoge sterkte als duurzaamheid belangrijk zijn.

Toepassingsmogelijkheden

De toepassingsgebieden van koolstofvezellaminaten in metselwerk zijn uiteenlopend. Hieronder worden enkele van de meest voorkomende toepassingen genoemd:

• Vergroten van de draagcapaciteit van vloeren, balken en brugdelen
• Installatie van zwaardere machines in industriële gebouwen
• Stabilisatie van trillende constructies
• Veranderingen van gebouwgebruik
• Veroudering van originele bouwmaterialen
• Corrosie van wapeningsstaal
• Ongevallen (verkeersongevallen, aardbevingen, brand)
• Tegengaan van vervormingen en scheurwijdte
• Spanningsvermindering in het wapeningsstaal

Bij metselwerk is het vaak de bedoeling om de oorspronkelijke structuur te versterken zonder diep in te grijpen in de muren of constructie. Koolstofvezellaminaten zijn ideaal voor dit doel, omdat ze dun zijn, licht en eenvoudig aan te brengen.

Applicatieproces

Het aanbrengen van koolstofvezellaminaten in metselwerk gebeurt via het volgende proces:

1. Voorbereiding van het oppervlak – Het metselwerk moet schoon, droog en vrij van vuil, olie of andere vreemdstoffen zijn. In veel gevallen is een oppervlaktebehandeling nodig, zoals schuren of schoonmaken met een speciale reinigingsoplossing.
2. Aanbreng van epoxylijm – De epoxylijm wordt met een spatel of lijmroller op het oppervlak aangebracht, waarbij zorg wordt genomen voor een homogene laagdikte.
3. Aanbreng van het laminaat – Het laminaat wordt zorgvuldig op het lijmoppervlak gelegd, waarbij overlappingen of kruisingen eenvoudig kunnen worden uitgevoerd. In sommige gevallen wordt het laminaat opgerold en uitgerold op het oppervlak.
4. Vastzetten en droogzetten – Het laminaat wordt vastgezet met behulp van tape of ander tijdelijk middel, terwijl het lijmverbinding droogt en volledig hecht.
5. Controle en afwerking – Na de droogtijd wordt gecontroleerd of het laminaat goed hecht en of er scheuren of luchtbellen zijn. Eventueel wordt het laminaat afgeplakt of beschermd met een afwerklag.

Het verbruik van epoxylijm varieert afhankelijk van de breedte van het laminaat. Voor een 50 mm brede lamel is het verbruik van Sikadur®-30 bijvoorbeeld 0,25–0,35 kg/m. Voor bredere lamellen, zoals 120 mm, is het verbruik hoger en varieert tussen 0,65–1,00 kg/m. De lijmlaagdikte moet minimaal 2 mm zijn, maar kan hoger uitvallen bij ruwe of ongelijke ondergronden.

Ondergrondkwaliteit

Voor een succesvolle toepassing van lijmwapening in metselwerk is de kwaliteit van de ondergrond van groot belang. De hechtsterkte van het beton of metselwerk na voorbehandeling dient minimaal 1,5 N/mm² te zijn, met een aanbevolen waarde van 2,0 N/mm². In geval van onvoldoende hechtsterkte zijn er alternatieve oplossingen beschikbaar, zoals het gebruik van Sika® CarboDur® in sleuven ingebedde oppervlakte wapening of SikaWrap®.

Bij metselwerk is het belangrijk dat de ondergrond voldoende sterk is en niet te veel scheuren bevat. Eventuele scheuren moeten eerst worden geïsoleerd of opgevuld voordat het laminaat kan worden aangebracht. Ook moet het metselwerk ouder zijn dan 28 dagen, afhankelijk van het type beton en de uithardingscondities.

Injectiemortels: FIS V Plus

Een alternatieve methode voor lijmwapening in metselwerk is het gebruik van injectiemortels, zoals de FIS V Plus van fischer. Deze injectiemortel is een veelzijdige oplossing voor montage in gescheurd beton en metselwerk en is gecertificeerd voor verankering in gescheurd en ongescheurd beton, vol- en geperforeerd metselwerk, en cellenbeton.

De FIS V Plus is een styreenvrije vinylesterhybride mortel die wordt gebruikt in combinatie met verschillende ankers, zoals de Ankerstangen FIS A / RG M en binnendraadanker RG M I. Het is een krachtige bindmiddel dat snel uithardt en geschikt is voor toepassing in zowel gescheurd als ongescheurd metselwerk.

Toepassingsgebieden

De FIS V Plus wordt voornamelijk gebruikt in situaties waar:

• Verankering in gescheurd metselwerk nodig is
• Hoge belastingen op het verankerpunt werken
• Snelle uitharding gewenst is, bijvoorbeeld bij lage temperaturen
• Duurzame en betrouwbare verankering vereist is

Het is een populaire keuze bij renovatieprojecten waar bestaande constructies moeten worden versterkt of waar nieuwe elementen moeten worden geïnstalleerd zonder de structuur van het gebouw te vernietigen.

Applicatieproces

Het aanbrengen van FIS V Plus gebeurt doorgaans via een injectieproces, waarbij de mortel in een gat of sleuf wordt geïnjecteerd en het anker wordt ingebracht. Het proces omvat de volgende stappen:

1. Boren van het gat – Het gat moet worden gemaakt in het metselwerk of beton, afhankelijk van de grootte en type anker.
2. Reinigen van het gat – Het gat moet worden schoongemaakt van stof, vuil of vocht, meestal met een luchtdrukreiniger.
3. Injectie van de mortel – De FIS V Plus wordt in het gat geïnjecteerd, waarbij zorg wordt genomen voor een homogene verdeling.
4. Inbrengen van het anker – Het anker wordt in het gat gestoken en vastgezet, waarbij het in contact komt met de mortel.
5. Droogtijd en controle – De mortel moet tijd nemen om volledig te uitharden, na welke tijd het anker gereed is voor gebruik. De uithardingsduur kan variëren afhankelijk van de omgevingstemperatuur.

De uithardingsduur is korter bij de FIS VW Plus variant, die speciaal ontworpen is voor toepassingen bij lage temperaturen. Dit maakt het geschikt voor gebruik in de winter of in koele klimaten.

S&P C-Laminates: Extern verlijmd

Neben de koolstofvezellaminaten van Sika biedt S&P Reinforcement een alternatief in de vorm van S&P C-Laminates. Deze laminaten zijn vooraf geproduceerde lamellen gemaakt uit koolstofvezel in combinatie met polymeren en worden gebruikt als constructieve versterking van constructies in beton, metselwerk, staal of hout.

De S&P C-Laminates worden verlijmd met behulp van epoxylijm, zoals S&P Resin 220 HP of S&P Resin 55 HP, en worden als externe draagelementen op de te versterken constructie aangebracht. Er zijn ook inkeeplamellen beschikbaar, die worden verlijmd in uitgefreesde groeven in de constructie.

Kenmerken

De kenmerken van de S&P C-Laminates zijn:

• Zeer hoge treksterkte
• Corrosiebestendig
• Lichtgewicht en dun
• In iedere lengte leverbaar, zonder overlap
• Gemakkelijk aan te brengen, ook boven het hoofd
• Uitstekend vermoeiingsgedrag
• Eenvoudige, flexibele en rendabele technologie
• Eenvoudige aanbreng op verbindingen
• Kortere bouwperiode, omdat het gebouw slechts kort buiten gebruik hoeft te worden genomen
• Kruisingen van lamellen eenvoudig uitvoerbaar
• Geen lawaai of trillingen bij het aanbrengen

Deze eigenschappen maken de S&P C-Laminates geschikt voor een breed scala aan toepassingen, waaronder het verhogen van de belastingcapaciteit van vloeren, balken en bruggen, het verlengen van de levensduur van constructies, en het versterken van metselwerk.

Toepassingsmogelijkheden

De toepassingsmogelijkheden van S&P C-Laminates in metselwerk zijn:

• Verhogen van de belastingcapaciteit
• Levensduur verlengen of belasting verhogen voor vloeren, balken en bruggen
• Bij functiewijziging van een gebouw
• Plaatsen van zwaardere machines in de industrie
• Stabiliseren van vibraties en trillingen
• Veranderingen in het draagsysteem vanwege verwijdering van kolommen en muren
• Doorboringen en sparingen in plafonds
• Verhogen van de weerstand tegen aardbevingen

Het gebruik van deze laminaten is vooral geschikt voor metselwerk dat versterkt moet worden zonder diep in te grijpen in de oorspronkelijke structuur. Ze kunnen snel en efficiënt worden aangebracht en leveren een sterke en duurzame versterking.

Kwaliteitsaspecten en certificering

Bij het uitvoeren van lijmwapening in metselwerk is het van groot belang dat de gebruikte materialen en methoden gecontroleerd en geaccrediteerd zijn. De meeste producten die hier besproken zijn, zoals Sika® CarboDur® E en M, FIS V Plus en S&P C-Laminates, zijn getest en gecertificeerd door erkende instellingen en zijn dus betrouwbaar in toepassing.

De Sika® CarboDur®-laminaten zijn bijvoorbeeld getest op treksterkte, stijfheid en duurzaamheid en beschikken over certificaten en testresultaten uit verschillende landen wereldwijd. Ook de S&P C-Laminates zijn getest op vermoeiing en treksterkte, en beschikken over een uitgebreid testrapportagebestand.

Het is aan te raden om bij elke lijmwapeningsproject eerst de kwaliteit van de gebruikte materialen en de kwaliteit van de ondergrond te controleren. Dit kan bijvoorbeeld via een hechttest of belastbaarheidstest worden gedaan. Ook is het belangrijk om de aanbevolen procedures en lijmverbruikswaarden te volgen, zoals vermeld in de productinformatiebladen van de leveranciers.

Samenvatting

Lijmwapening van metselwerk is een bewezen en efficiënte methode om bestaande constructies te versterken zonder diep in te grijpen in hun structuur. Deze techniek maakt gebruik van koolstofvezellaminaten, chemische ankers en epoxylijm om de draagcapaciteit, stabiliteit en duurzaamheid van metselwerk te verbeteren.

De beschikbare producten zoals Sika® CarboDur® E en M, FIS V Plus en S&P C-Laminates bieden elk hun eigen voordelen en zijn geschikt voor verschillende toepassingsgebieden. De keuze van het juiste product hangt af van factoren zoals de aard van het metselwerk, de gewenste versterkingsgraad, en de omgevingsvoorwaarden.

Het aanbrengen van lijmwapening eist een zorgvuldige voorbereiding van het oppervlak en het gebruik van gecontroleerde en geaccrediteerde materialen. Tijdens de uitvoering is het belangrijk om de aanbevolen procedures en lijmverbruikswaarden te volgen, om de best mogelijke resultaten te bereiken.

Lijmwapening is een krachtige tool in de bouwsector, met toepassingen in zowel woningbouw als industriële en infrastructuurprojecten. Het helpt bij het verlengen van de levensduur van gebouwen, het behouden van historische structuren en het veilig stellen van de draagcapaciteit van oude constructies.

Bronnen

1. Sika® CarboDur® E
2. Sika® CarboDur® M
3. Injectiemortel FIS V Plus
4. S&P C-Laminates