Akoestisch doormeten betonpaal
Definitie
Een niet-destructieve onderzoeksmethode waarbij met een mechanische impuls en trillingsmeting de structurele integriteit en continuïteit van een funderingspaal wordt gecontroleerd op inwendige defecten.
Omschrijving
Uitvoering van de meting
Procesgang op de bouwplaats
De schone, vlakke paalkop vormt het vertrekpunt. Cruciaal voor een zuiver signaal. Met een gerichte slag van een handhamer wordt een drukgolf geïnitieerd die zich met een snelheid van duizenden meters per seconde door de betonmassa naar beneden voortplant, terwijl een gevoelige versnellingsopnemer direct naast de inslaglocatie de kleinste trillingen aan het oppervlak registreert. De mechanische impuls reist naar de voet van de paal. Of stuit onderweg op weerstand. Reflecties ontstaan bij elke verandering in de akoestische impedantie, wat kan duiden op een overgang van beton naar grond of een defect in de schacht zoals een insnoering of een scheur.
De tijdsduur tussen de slag en de terugkomst van de echo bepaalt de berekende paallengte. Variaties in de schachtdoorsnede tonen zich als afwijkingen in de tijd-amplitudegrafiek. Directe data op de meetunit. Meerdere slagen per paal zijn gebruikelijk om toevallige ruis weg te filteren door middel van middeling van de signalen. Het is een snelle cyclus. Op een gemiddelde bouwplaats worden honderden palen per dag gecontroleerd zonder de voortgang van andere werkzaamheden noemenswaardig te verstoren. De resulterende reflectogrammen worden nadien vaak nog onderworpen aan een digitale nabewerking om de demping door de omringende grondlagen te compenseren, waardoor ook dieper gelegen secties van de paal beoordeeld kunnen worden.
Classificaties in meetenergie
Varianten voor grote diameters en dieptes
Cross-hole Sonic Logging (CSL)
Dit is de aangewezen variant voor kritische infrastructuur. Geen tik op de kop, maar metingen via ingestorte kokers in de paal. Een zender en ontvanger worden synchroon door met water gevulde buizen neergelaten. Men meet de looptijd van ultrasone signalen horizontaal door de betonkern. Zeer nauwkeurig. Geen last van omgevingsruis of grondweerstand.
Parallel Seismic Testing
Soms is de paalkop onbereikbaar omdat er al een constructie op rust. In die gevallen wordt een peilbuis vlak naast de paal geboord. Door de paal of de bovenliggende constructie aan te slaan, meet men de looptijd via de bodem naar de sensor in de peilbuis. Een indirecte variant. Minder scherp, maar vaak de enige optie bij renovaties van historisch vastgoed.
Synoniemen en terminologie
Praktijksituaties en visuele interpretatie
In de dagelijkse bouwpraktijk openbaart de waarde van het doormeten zich vaak bij onvoorziene bodemcondities. Een aantal scenario's waarin de meting doorslaggevend is:
- De verdwenen schachtbreedte: Bij in de grond gevormde mortelschroefpalen kan door een te hoge treksnelheid van de boor een insnoering ontstaan. De meting laat dan een reflectie zien ruim voordat de theoretische paalvoet is bereikt. Een duidelijke indicatie dat de paal op die diepte verzwakt is door instromende grond.
- Heischade door trekspanning: Een prefab betonpaal wordt door een zware hamer de grond in geslagen. Bij het passeren van een slappe tussenlaag kan er een trekspanning ontstaan die de paal horizontaal doet scheuren. De akoestische meter registreert dit als een 'breuk', omdat de geluidsgolf niet ongehinderd naar beneden kan reizen.
- Controle bij renovatie: Er zijn geen archieftekeningen van een oud pand, maar men wil extra belasting toevoegen. Door de bestaande paalkoppen vrij te graven en aan te slaan, wordt de werkelijke lengte bepaald. De looptijd van de drukgolf geeft direct uitsluitsel of de paal in de zandlaag rust of in de klei eindigt.
Het resultaat van de meting is een reflectogram. Een grillige lijn op een scherm. Een ervaren geotechnicus ziet direct het verschil tussen een gezonde paal en een paal met een 'hals'. Een plotselinge verbreding van de schacht, een zogenaamde verdikking, geeft namelijk ook een karakteristieke echo, maar dan in de tegenovergestelde richting van een insnoering. Geen defect, maar wel nuttige informatie over het betonverbruik.
Normstelling en kaders
In de Nederlandse bouwpraktijk vormt de NEN 5990 het technisch fundament voor het uitvoeren van sonische integriteitsmetingen. Deze norm specificeert de apparatuur, de vereiste condities van de paalkop en de wijze van rapporteren. Het is de meetlat waarlangs elke meting wordt gelegd. Zonder strikte naleving van deze richtlijn zijn de resultaten juridisch kwetsbaar bij geschillen over funderingskwaliteit. Het Besluit bouwwerken leefomgeving (BBL) fungeert hierbij als de overkoepelende wetgeving. Het stelt algemene eisen aan de constructieve veiligheid. Veiligheid is immers geen suggestie. Het is een harde eis.
Op Europees niveau stelt Eurocode 7 (NEN-EN 1997) kaders voor het geotechnisch ontwerp en de uitvoering van funderingen. Hierin wordt de noodzaak van kwaliteitsbewaking expliciet onderstreept. Vooral bij in de grond gevormde palen is de bewijslast voor de aannemer aanzienlijk. Men moet aantonen dat de paalschacht conform het ontwerp is gerealiseerd. De interpretatie van de verkregen reflectogrammen vindt vaak plaats op basis van de CUR-Richtlijn 114. Deze biedt handvatten voor het classificeren van afwijkingen. Een geregistreerde echo betekent niet direct afkeur van de paal, maar dwingt tot nader onderzoek of een herberekening van de draagkracht. Contractueel wordt deze verplichting meestal verankerd in de UAV of UAV-GC. De bouwer is verantwoordelijk. Altijd.
