AANLEG VAN VOORGESPANNEN BETONVERHARDINGEN OP DE LUCHTHAVEN SCHIPHOL

PUBLIKATIE Nr.11

mei 1970

AANLEG VAN VOORGESPANNEN BETONVERHARDINGEN OP DE LUCHTHAVEN SCHIPHOL

door W.

J.

DE EVOLUTIE VAN DE ENGELSE VOORSCHRIFTEN

TEN AANZIEN VAN ONGEWAPENDE BETONVERHARDINGEN AMERIKAANSE BETONWEGEN DOOR EEN FRANSE BRIL OVER'SPATTEN'GESPROKEN

BETON VOOR DE 'CONCORDE'

AANLEG VAN VOORGESPANNEN BETONVERHARDINGEN OP DE LUCHTHAVEN SCHIPHOL

W. J. P. DOMMISSE

(Techn. ambt. 1 kl. A, Publieke Werken Amsterdam) Betonverhardingen worden op Schiphol toegepast op die plaatsen, waar vliegtuigen kortere of langere tijd stilstaan, en op plaatsen waar de met kracht uitgeblazen hete uit- laatgassen een asfaltdek zouden beschadigen. Kortom op

platforms, startpunten van startbanen en op wachtplaat- sen van startbanen, de zgn. holdings.

Tot 1965 werd een ongewapende betonconstructie toe- gepast, met een dikte van 23 cm, in banen van 7 ,50 m breed, met voegafstanden van circa 6 m, dat wil zeggen uitzetvoegen om de 25 à 30 m, met daartussen drie of vier gezaagde schijnvoegen. De langsvoegen, voorzien van een hol en dol, werden 'opgezaagd'.

Als nadelen van deze constructie moeten worden genoemd:

1. Scheurvorming naast de langsvoeg, door onvoldoende belastingoverdracht tussen hol en dol, als gevolg van 'wer- king' der platen en de optredende grote belastingen.

2. Een groot aantal voegen die onderhoud vragen, wat op een luchthaven zeer bezwaarlijk is, omdat hiervoor start- banen buiten gebruik gesteld moeten worden.

In 1965 werd daarom overgegaan op een voorgespannen betonconstructie (systeem Dyckerhoff & Widmann), waarvan inmiddels ongeveer 275 000 m2 is gemaakt. De hiermee bereikte resultaten zijn niet anders dan goed te noemen.

Van scheuren is nagenoeg geen sprake meer. Aanvanke- lijk werden vingervoegen en plaatvoegen gemaakt: dit zijn voegconstructies, die ontwikkeld werden door Dycker- hoff & Widmann K.G. Maar al enige tijd wordt een voeg- constructie toegepast, die waterdicht is en geen onderhoud meer vergt; deze voegconstructie is voor Schiphol ont- wikkeld (zie ook het artikel van ir. G. H. Kellersmann in Publikatie Nr. 6 van 'betonwegen-NIEUWS'}.

Voorspansysteem

Voor het introduceren van de voorspanning wordt ge- bruik gemaakt van het systeem Dywidag, dat een metho- de met nagerekt staal is, die ontwikkeld werd door Dycker- hoff & Widmann K.G. in Duitsland. In dat land is de me- thode sinds 1955 hoofdzakelijk voor betonverhardingen van vliegvelden toegepast.

De langsvoorspanning per strook van 7 ,50 m is jarenlang verkregen door 25 staven (/J 14 mm (Sigma-staal 80/105) met opgewalste schroefdraad aan de uiteinden. (Deze schroefdraad heeft een lengte van 60 mm voor de schroef- mofverbinding en van J50 mm voor het spaneinde ).

Dit jaar is overgegaan tot de toepassing van de inmiddels ontwikkelde schroefdraad-staaf van Sigma-staal 90/110, met een kerndiameter van 15,1 mm. Dit is een staaf met doorgaande opgewalste nokken in een schroefdraadvor- mig verloop (fig. I).

fig. 1 schroefdraad-staaf

De voordelen ten opzichte van de gladde staaf (/J 14 mm zijn:

a. Door de hogere staalkwaliteit en de grotere diameter is de blijvende voorspankracht per staaf groter. Daarom worden er nu per 2,50 m breedte 20 in plaats van 25 sta- ven toegepast.

b. De montage gaat sneller, waardoor een kostenbespa- ring mogelijk is.

c. Er zijn nu bij de montage geen vergissingen meer mo- gelijk.

(Voor de verlenging bij het spannen was de gladde staaf aan het einde voorzien van een schroefdraad met een lengte van ca. 350 mm. Ter plaatse van de koppelingen was de schroef draadlengte slechts 60 mm. Foutieve mon- tage, door het korte schroef draadeinde aan de spanzijde te leggen, heeft een enkele keer vrij grote moeilijkheden veroorzaakt).

d. De aanschafkosten van het staal zijn lager.

e. Er is een betere hechting van de staaf aan de injectie- specie.

De dwarsvoorspanning wordt verkregen door staven (/J 18,6 mm, met opgewalste schroefdraad aan het uiteinde.

De h.o.h.-afstand van deze staven is afhankelijk van de te spannen staatlengte, namelijk van 90 cm bij een lengte van 15 m tot 60 cm bij een lengte van 75 m.

Hier worden gladde staven toegepast, omdat die gemak- kelijker te verschuiven zijn door de reeds gestorte banen.

Overigens zijn in deze diameter nog geen schroefdraad- staven verkrijgbaar.

De dikte van de betonplaat is 18 cm. De langsstaven lig- gen boven de dwarsstaven, die aan de onderzijde een be- tondekking van 3,5 cm hebben. Aan de spaneinden wor- den de staven naar het midden van de plaathoogte ge- bracht.

Sandwich-constructie

Zoals bekend is, wordt op Schiphol een zgn. sandwich- constructie toegepast. Ter plaátse van de voorgespannen betonverharding is deze als volgt opgebouwd (fig. 2): _

Ten minste 5 cm zand in de. ontgraving, die ten minste ~

30 cm moet zijn.

Op het zand wordt plastic-folie uitgerold, waarop 40

..,., c E

voorgespannen beton plastic-folie öp papier gebitum. zand-asfalt zand - cement

zond

wa Is beton

fig. 2 sandwich-constructie

cm walsbeton wordt aangebracht. Dat walsbeton be- vat 175 kg cement per m3, wordt met een bulldozer gespreid en met een tril wals verdicht.

Op het walsbeton wordt 33 cm zand aangebracht, waarvan de bovenste 15 cm wordt gestabiliseerd met 18 kg cement per m2; daarna wordt het oppervlak af- gespoten met 0,6 kg asfaJtemulsie per m2.

De vlakheids-eis voor het oppervlak is een maximale afwijking van 1 cm naar onder en naar boven. Dtlze eis voldoet echter niet aan de vlakheids-eis, die gesteld moet worden aan de fundering van voorgespannen betonplaten. Daarom wordt op de zand,cementlaag. . een laagje zand-asfalt van 2 cm aangebracht, en daarop komt de voorgespannen betonverharding.

De afmetingen van de te maken vakken zijn begrensd, d.w.z. dat een vak in lengterichting nooit langer zal zijn dan 120 m, omdat bij een grotere lengte te veel voorspan- kracht verloren gaat door wrijvingsverlies.

Als men noodgedwongen toch langer moet werken, zul- len extralangsstaven toegepast moeten worden. In breed•

terichting wordt slechts in uitzonderingsgevallen breder dan 60 m gewerkt.

V oegconstructies 1. Spanvoegen

Dit zijn voegen, loodrecht op de lengterichting van de platen, tussen twee voorgespannen vakken (zie 8).

Deze voegen worden ondersteund door een gewapende steunplaat van 2 m breedte.

2. Eindvoegen

Hierbij wordt onderscheid gemaakt tussen door vliegtui- gen bereden en onbereden eindvoegen. Onder de bereden eindvoegen wordt eveneens een steunplaat gemaakt, met een breedte van 1,75 m.

Eindvoegen worden gemaakt loodrecht op de lengterich- ting van de betonplaten en wel tussen de voorgespannen betonplaat en een betonnen band, die gewapend is ter plaatse van bereden eindvoegen.

3. Dilatatievoegen worden gemaakt aan de zijkant van een vak.

· \.

2çm zond-asfalt+ plastic-falie

Î=nzáge'n tongsvoe9

(

1 en voegvu. lling 0.4 x 0.8 cm

1 i

1

- ... J

fig. 3 dwarsdoorsnede met details van de langsvoeg

4. langsvoegen (fig. 3) worden gezaagd tussen de platen en worden gevuld met kunsthars. In tegenstelling tot de reeds genoemde voegen nemen de langsvoegen geen bewe- gingen op; zij worden door de dwarsvoorspanning dicht- gedrukt.

Onderdelen van het .voorspansysteem Omhullingsbuis

Deze wordt toegepast voor zowel dwars- als langsstaven.

Het is een links-gedraaide Drossbach-buis met een diame- ter van 23 mm ( dikte materiaal 0,2 mm).

Het verdient aanbeveling de lengte van de te maken bui- zen exact te berekenen, zodat op het werk niet ingekort behoeft te worden, hetgeen tijdverlies geeft.

De buis wordt op het werk gedraaid en droog opgeslagen.

De lengte van de buis moet niet groter zijn dan 10 m (in verband met opslag en transport).

Omhullingskoppelingen

Zij-dienen om de ornhullingsbuizen te koppelen en zijn 15 cm lang.

Schroefmof

Hiermee worden de staven gekoppeld tot grotere lengten.

In het midden van de schroef mof is een stift aanwezig, waardoor men er zeker van kan zijn dat de beide staven even ver in de schroef mof worden gedraaid.

De schroefmof heeft een grotere diameter dan .de staaf, zodat een afzonderlijke schroefmof-omhulling nodig is.

Als overgang tussen de schroefmof-ornhulling en staaf- omhulling worden overgangsstukken gebruikt. De schroef- mof-omhulling heeft een diameter van 50 mm.

Bij de montage moeten het midden van schroefmof en dat van omhulling overeenkomen, zodat men niet het ge- vaar loopt, dat bij het spannen de schroefmof tegen het overgangsstuk wordt getrokken ( excentrisch zou ook kun- nen, maar dat vergroot de kans op vergissingen).

Aan het spaneinde wordt bij de montage een sparingsmof gedraaid en hiertegen wordt de ankerklok gedrukt door een omhullingskoppeling met injectie-ingang.

Na het storten wordt de sparingsmöfverwijderd en wordt de spanmoer op .het staafeinde gedraaid tegen de anker- klok.

<n

"'

◄ 18 ...

fig. 4 doorsnede bekisting

200

spoor type S 20

-vu_lring DIN 10 lg. 165

L 20ö 10 lg 4 195

0 0

y 0

..

Ten behoeve van het injecteren worden injectieslangen toegepast van kunststof, met een inwendige diameter van 10 mm. Tijdens het storten wordt in de injectieslang een gevlochten staaldraad geschoven, met .een diameter van 5 mm, om te voorkomen dat de slang wordt dichtgekne- pen.

Bekistingen (fig. 4)

Enkele voordelen van de toegepaste bekisting zijn:

1. Een groot eigen gewicht ( ca. 100 kg per meter) en een relatief groot oplegvlak geven een grote stabiliteit. Dit komt vooral tot zijn recht bij het gebruik van zware ma- chines.

2. Na het storten gemakkelijk schoon te maken.

3. Vervangbare houten bekleding.

Daar de voorspanstaven door de bekisting moeten kunnen steken, zijn in de zijkant gaten geboord (/) 25 mm, hart op hart 30 cm. Bij staafafstanden die niet een veelvoud van 30 cm bedragen, moeten de staven dus verdeeld worden, bijv. voor 65 cm: 5 x 60, 90, 5 x 60, 90 enz.

Toegepast beton

Volgens het bestek moeten de proefkubussen en -balken na 28 dagen een druksterkte van 450 kgf/cm2 resp. een treksterkte van 55 kgf/cm2 hebben. Voorts zal het beton een hoge aanvangssterkte moeten bezitten, omdat vóór de tweede temperatuur-val, d.w.z. vóór 24.00 uur van de dag na het storten, gespannen moet worden.

De voorspanning wordt trapsgewijs aangebracht:

25% bij een druksterkte van 90 kgf/cm2 50% bij een druksterkte van 120 kgf/cm2 80% bij een druksterkte van 200 kgf/cm2 - 100% bij een drukstrekte van 350 kgf/cm2

terwijl 21 dagen na het.storten wordt nagespannen, in ver- band met het spanningsverlies door krimp, kruip en re- laxatie.

Om een goed beton te verkrijgen, worden verschillende maatregelen genomen.

In het bestek is voorgeschreven, dat het mengsel van het mineraal aggregaat zodanig moet zijn samengesteld, dat de zeefkromme aan de volgende eisen voldoet:

min. max.

(%) (%)

Op zeef N480-d-32 5

passeert 23 87 91

11,2 59 69

5,6 45 56

2,8 30 44

1,4 22 35

0,6 13 23

0,3 6 13

0,15 l 4

Om aan deze eis te kunnen voldoen,wordt een fijne grind- fractie (2-5 mm) toegepast.

Het cement is hoogovencement klasse B (350 kg per m3 beton)

Aan het mengsel wordt een plastificeermiddel toegevoegd en wel 0,15% van het cementgewicht.

Met warm weer (temperatuur )25 OC) heeft dit tevens het voordeel, dat de binding iets vertraagd wordt. Met B- cement kan namelijk door de hoge temperaturen een te snelle binding optreden. Door meer plastificeerder toe te voegen (bijv. 0, 3% in plaats van de genoemde 0,15%), wordt een extra vertraging verkregen, wat nodig kan zijn bij een lange transportafstand. Bij hoge luchttemperatu- ren zou ook het toepassen van A-cement mogelijk zijn, - maar dit stuit op praktische bezwaren. Als de tempera- tuur oploopt, zijn namelijk de op het werk aanwezige cementsilo's meestal gevuld met B-cement.

Ter verkrijging van de gewenste verwerkbaarheid moet de water-cementfactor tussen 0,40 en 0,43 liggen.

Tijdens het mengen wordt de stroom-afname gemeten.

Op deze wijze kan de plasticiteit binr,en redelijke gren- zen constant gehouden worden.

Na het afwerken· wordt het betonoppervlak afgespoten met een 'curing-compound'.

Zodra het betonoppervlak daar niet meer door bescha- digd wordt, worden stromatten uitgerold ten einde het verse beton tegen te grote temperatuurwisselingen te be- schermen.

Controle

Er vindt een geregelde controle plaats op het mengsel. Ie- dere dag worden voor elke strook drie proefbalken van 20 x 15 x 70 cm3 en 12 proefkubussen van 20 x 20 x 20 cm3 gemaakt.

Drie kubussen en de balken worden na het ontkisten af- gedekt met vochtige jute en opgeslagen in een ruimte met een temperatuur van 10-25

oc.

De overige negen kubussen worden gebruikt om het tijd- stip voor de deelvoorspanningen te bepalen.

Uitvoering

Voordat de bekistingen worden aangevoerd, zet de land- meter de hoofdassen van de te maken vak}:en uit (fig. 5).

Op deze assen wordt door de aannemer de plaatverdelîng aangegeven en met verfkruisjes 'verklikt'.

6 ^B

f

100,45 m

= - - - -... -~- --- - ----·- -'--_:....:_ "----'--

l

C

i

TT

0 X (")

C

U"> - - - ----

E <.O

tn ei langsstovenef, 15,1 Sx20 m. lg aantal 20x8 (h_o.h 0,375) --"'

"'

Il>

.r:.

~-

<.O

00

.,.

C

"'

>

0

-;;

Vl

~

a

s

-0

fig. 5

Vanuit deze merkpunten worden met de theodoliet de langsvoegen uitgezet, waarna de plaatsing van de mallen wordt bepaald en per mal wordt aangegeven. De plaats van de bekistingen is afhankelijk van de ligging van de staven.

In het midden en aan het einde van de mallen wordt het zand-asfalt verwijderd en wordt het ontstane gat van 20 x 20 cm2 gevuld met een zand-cementmortel, zodat de mallen niet wegzakken in het zand-asfalt. Het zand- asfalt is namelijk niet stabiel genoeg om zonder vervor- ming het gewicht van de mallen met de machines te dra- gen.

Op de gemaakte oplegvlakjes worden, na verharding van het zand-cement, vulplaatjes op elkaar gelegd tot de juis- te hoogte. Hierop worden de mallen geplaatst, onderling gekoppeld en met behulp van de theodoliet gericht. Daar- na worden zij afgewigd tegen in de zand-cementlaag ge- boorde stalen pennen en ten slotte worden zij ondersa- beld met zand-cementmortel.

Na het ondersabelen wordt de baan schoongemaakt en kan de vlechtersploeg beginnen met de werkzaamheden.

(Inmiddels worden ook de eind:voegplaten en de hulpcon- structies voor de spanvoeg gesteld).

De bedoelde werkzaamheden worden uitgevoerd door:

- 1 uitvoerder mallenploeg - 1 uitzetter met hulp

6 mallenstellers en 2 voegenstellers.

B

Vlechterswerkzaamheden

0 -0

C .c 0

De pr;iktijk heeft uitgewezen dat een ploeg van 9 à 10 man, die goed is ingewerkt, een produktie haalt van 8 000 tot 9 000 m2.

De bevoorrading van staven en hulpmateriaal geschiedt door twee man, die daarbij een trekker met aanhanger gebruiken.

De werkzaamheden van een vlechtersploeg zijn als volgt te omschrijven.

Begonnen wordt met het uitrollen van asfaltpapier en daaroverheen plastic-folie.

Vervolgens worden de omhuUingen voor de dwarsstaven op hun plaàts gebracht en worden deze dwarsstaven daarin geschoven (fig. 6). Daarmee wordt voorkomen dat de du.- ne plastic-folie van zijn plaats waait.

Nadat de dwarsstaien zijn aangebracht, worden de langs- staven in de baan gedragen en ongeveer op hun plaats ge- legd.

Begonnen wordt met op de eerste staven de ontluchtings•

koppelingen en de ankerklokken te schuiven.

De uiteinden van de staven worden door de sparingen in de voegplaten gestoken, waarna de sparingsmoffen op de staafuiteinden worden gedraaid. De diameter van die spa•

ringen is kleiner dan de grootste diameter van de sparings- moffen, zodat deze bij het aantrekken van de staven vast- klemmen. Hiermee wordt bereikt dat het staafeinde tij- dens de verdere montage niet meer verschuift.

Nu wordt de staafomhulling over de staaf geschoven en wordt de ontluchtingskoppeling eroverheen gedraaid.

Daarna wordt de ankerklok met de staafomhulling tegen de sparingsmof gedrukt en dan kunnen de staven verlengd worden.

fig. 6 het aanbrengen van de dwarsstaven

Eerst dient echter gecontroleerd te worden, of de staaf- omhulling van de eerste staven 30 cm van het staafeinde ophouden (5 cm voor het verbindingsstuk en 25 cm voor de halve schroefmof-omhulling).

Voordat de staven worden gekoppeld met schroefmoffen, wordt over de tweede staaf de omhulling geschoven. · Het koppelen van de staven moet met zorg geschieden.

(Wanneer de staven niet ver genoeg in de schroef moffen worden gedraaid, kunne.n bij het spannen de staven los- schieten).

Als de vereiste staaflengte is bereikt, wordt de veranke- ring gemaakt, doch nu wordt de sparingsmof als laatste opgedraaid.

Langs-en dwarsstaven kunnen dan tot een net gebonden worden (om het andere kruispunt van staven). Hierbij

fig. 7 aanvoe~ en verwerking voorspanstaal

dienen .de staven onder een strak beloop te liggen, ter voorkoming van spanningsverlies door te grote wrijving tussen staaf en omhullîng.

Tegelijkertijd worden de betonblokjes geplaatst, en wel ca. 60 cm hart op hart, maar nooit onder staáfkruisingen, daar de dwarsomhulling dan te veel zou vervormen tij- dens het slorten van de betonspecie.

Langs de span- en eindvoegen wordt een betonstaalmat QR 40 ('IJ 8 x 8 x 150 x 150) met een breedte van 1,25 m over de langsstaven aangebracht. Dit wordt gedaan .om de tijdens }).et deelvoorspannen op het verse beton uit- geoefende hoge spanningen te verdelen.·

Ten slotte worden alle verbindingen tussen staafomhul- lingen en koppelingen afgeplakt met Denso-band, evenals eventuele beschadigingen aan de omhulling.

Transport voorspanstaal en spanmaterieel_

Het wapeningsstaal,-per schip aangevoerd in bossen van ca. 2 ton, wordt gelost door een mobiele kraan met een 15 m lange evenaar. Met behulp van lange trailers wordt het staal naar de opslagplaats op het werk vervoerd.

Na het lossen vindt de sortering op lengte plaats.

Voor het transport op het werk zijn twee speciale wa- gens gemaakt, met een lengte van 20 m, die door land- bouwtrekkers worden getrokken (fig. 7).

Vanzelfsprekend moet er bij de opslag van het voorspan- staal voor gezorgd worden, dat de opleggingen boven elkaar komen te liggen, ten einde vervorming van de staven te voorkomen.

Betonneren

Het aanwezige materieel bestaat uit:

- 2 spreidmachines (A.B.G.) - 2 afwerkmachines (A.B.G.)

- 1 stortbrug met een hoogte van 0,50 m

~ 1 afwerkbrug - 1 spuitwagen

De eigenschappen en mogelijkheden van de spreidmachi- nes zijn:

De verdeelbak wordt hydraulisch geopend en gesloten, zodat geen voorverdichting plaatsvindt daar waar de spe- cie door de auto's wordt gestort.

Die verdeelbak maakt de volgende bewegingen: met de gehele machine voor- en achteruit en zijwaarts heen en weer; met maximaal 1 m3 betonspecie in de bak, kan de- ze ook nog 15 cm opgeheven worden. Dit laatste biedt het voordeel, dat na het grof voorspreiden de machinist de bak opheft, achteruit rijdt en met een kleine hoeveel- heid betonspecie het betonoppervlak gelijk strijkt. Daar- door wordt een gelijkmatige voorverdichting verkregen.

De eigenschappen en mogelijkheden van de afwerkma- chines zijn:

De machines bezitten van voor naar achter:

a. een verticaal verstelbare schoepen-as om een onregel- matig gestort betondek te corrigeren;

b. een kantelende hoofdtrilbalk, waarmee het betondek wordt gestampt en getrild ( de tril tijd per centimeter baan

r in één overgang is 30 seconden);

c. een kleine trilbalk (vóór de afwerkbalk);

d. een afwerkbalk.

De trillende afwerkbalk heeft het grote voordeel, dat een overhoogte aan specie daadwerkelijk wordt verwijderd en door de machine mee naar voren genomen. Bovendien wordt het betonoppervlak in trilling gebracht, zodat dit direct gesloten wordt.

Stortvolgorde

Eén spreidmachine spreidt de betonspecie regelmatig en op de goede hoogte (de tweede machine blijft in reserve).

Direct hierna volgt de eerste afwerkmachine met trillende balk en afwerkbalk, waarna het betonoppervlak ongeveer op hoogte is.

De tweede afwerkmachine volgt op enige afstand en trilt nogmaals met hoofd- en afwerkbalk. De betonspecie is nu gedurende één minuut getrild en ligt precies op hoogte.

Na enige tijd gaat de tweede afwerkmachine terug en werkt dan af zonder te trillen. Het tijdstip van dit nog- maals afwerken is afhankelijk van de temperatuur; zo mogelijk valt het samen met het moment waarop de be- tonspecie begint te binden.

Dat voor de derde maal afwerken gebeurt om de volgen- de reden.

In het betondek bevinden zich doorgaande voorspansta- ven, waarin trillingen zich voortzetten. Dit heeft tot gevolg dat de plastische betonspecie achter de afwerkmachi•

ne iets nazakt ter plaatse van de voorspanstaven. Door de derde keer afwerken wordt dit euvel verholpen.

Na de afwerkmachines volgt de afwerkbrug. Deze wordt eerst gebruikt om te 'spanen' (met een vlakke plaat van 20 x 60 cm2 , waaraan een steel is gelast). Met die spaan worden de ribbels, die achter de afrijbalk zijn ontstaan, gevlakt en wordt het betonoppervlak dichtgesmeerd.

Daarna wordt de brug gebruikt om het oppervlak met een stalen bezem te vegen ten einde een grovere textuur te verkrijgen; deze is nodig voor de snelheden van ruim 200 km/h waarmee vliegtuigen landen.

Als bijzonderheid kan nog worden opgemerkt dat in het beton voor startbanen zwart ijzeroxyde wordt toegepast (l % van het cementgewicht), om het betonoppervlak don- ker te kleuren en aldus meer in overeenstemming te bren- gen met de aansluitende asfaltverhardingen.

Als laatste handeling wordt het verse betonoppervlakaf~

gespoten met 'curing-compound' om te voorkomen dat door verdamping vocht aan het betonmengsel wordt ont- trokken, wat krimpscheurtjes aan het oppervlak tot ge- volg zou hebben.

Wanneer het beton voldoende is 'afgebonden', wordt het afgedekt met stromatten. Door hun warmte-isolatie voor•

komen zij, dat het verhardende beton aan tt grote tempe- ratuurvariaties wordt blootgesteld.

Spanwerkzaamheden

Zodra de betondruksterkte dat toelaat, wordt een deel- voorspanning aangebracht volgens het eerder genoemde schema. Dit spannen gebeurt uiteraard alleen in langs- richting; de dwarsvoorspanning wordt pas aangebracht na- dat de laatste plaat in een vak gestort is en de betondruk- sterkte ten minste 350 kgf/cm2 bedraagt.

Tijdens het spannen wordt om de tien staven gecontroleerd, met behulp van een dynamometer tussen de spindelmoer en de vijzel. Maatgevend voor de voorspanning is dus de manometerdruk die overeenkomt met de juiste aflezing op de dynamometer, en niet de gemeten verlenging van de staaf.

Overigens kloppen de bereikte verlengingen meestal met de berekende.

Injecteren

De injectiespecie bestaat uit cement, water en een hulp·

stof. Er wordt portlandcement klasse B gebruikt. De wa- ter-cementfactor is 0,50. De hulpstof is een plastificeer- der, die tevens als zwelmiddel werkt, zodat de krimp van de injectiespecie wordt tegengegaan.

De mengtijd is 2½ minuut. Tijdens het injecteren moet de zich in een emmer bevindende specie worden geroerd om ontmenging te voorkomen.

Voordat met injecteren wordt begonnen, moeten de in- jectiekanalen worden schoongespoeld met leidingwater.

Het injecteren geschiedt met handpompjes en wel om de volgende reden.

Daar de injectiekanalen nauw zijn, moet er gelijkmatig en niet te snel gepompt worden. Tijdens het pompen kan men de aanwezigheid van eventuele vernauwingen voelen;

dan moet extra voorzichtig gepompt worden, daar zich bij te grote druk een prop zal vormen (bestaande uit uit- geperste cementdeeltjes), die verder injecteren onmoge- lijk maakt.

Elektrische pompen brengen weliswaar de injectiespecie gelijkmatig in de buis doch dat gebeurt veel te snel, zodat men een verstopping pas bemerkt als het te laat is.

Spanvoeg

In de voor het spannen in langsrichting benodigde sparing van 90 cm, moet een voegsparing worden gemaakt met behulp van stalen platen 10/165/750, hart op hart ca.

11 cm. Deze platen moeten de bewegingen van de naast- liggende vakken volgen.

De stroken beton die gestort worden tussen de platen en de reeds voorgespannen vakken, dienen te worden voorge- spannen. Daartoe is het ene vak wel géinjecteerd, het an- dere niet.

Nu worden per 7 ,50 m voeglengte (plaatbreedte) zestien staven met behulp van koppelstaven doorgespannen (die koppelstaven steken door de voegplaten! ). De overige vier staven worden aan de niet-geinjecteerde zijde als af- standhouder gebruikt.

De zestien onder spanning zijnde staven aan de niet- geihjecteerde zijde worden van omhullingen voorzien.

Wanneer aan de geinjecteerde zijde de voegplaat op zijn plaats wordt gehouden door de koppelstaaf met behulp

begin fase

span fase

◄ ◄ 0,135 ►

co 0,,0

1

◄ 0,135 ► ►

____ I __ -"..1'1_ect1eslon spa nmoeren

l

voegploot A voegploot B

fig. 8 uitvoering spanvoegen

niet geinJecte~rd

staven koppelen m.b.v

spa!îmoer schroef mof 1 daarna spannen

stetfase

spanmoer met ploot~707010 tot schroefmof 2 op de koppel.

.,_. a staaf gedraaid kan worden.

"':" b~~ ◄ voeg plaat B spanmoer naar 3° draaien,

§

* ^a.'"

"='"~"~ """""""'"

span moeren 1 · 1

eindtoestand

1 ocme-voegstrip:ill/3

1

van spanmoeren, zullen de platen onafhankelijk van el- kaar de bewegingen van de aanliggende vakken volgen.

Een en ander is in fig. 9 aangegeven; aan de hand hiervan zal de uitvoering fasegewijs worden gevolgd.

Daar de zestien staven gekoppeld worden aan het ge- injecteerde vak, zal dit als verankering moeten dienen. Het aantal voeg-eenheden die tegelijk kunnen worden door- gespannen, is dus afhankelijk van de grootte van de vak- ken.

RekenFoorbeeld:

vakafmetingen 75 m x 100 m [(wrijvingscoëfficiënt)= 0,15

75 x 100 x 0,18 x 2,4 x 0,15 = 486 ton.

16 staven à 14 ton trekkracht = 224 ton.

In dit geval kunnen dus twee voeg-eenheden tegelijk wor- den doorgespannen.

Uitvoering van de spanvoeg Beginfase

Begonnen wordt met het schoonmaken van de voegruim- te, waarna achtereenvolgens ruberoid, asfaltpapier en plas- tic-folie worden uitgerold:

Hierop worden twee dwarsstaven gelegd, voorzien van om- hulling. De uitstekende staafeinden worden afgekort tot 13 ,5 cm gerekend uit de zijkant van het beton, waarna er schroefmoffen zonder stift geheel opgedraaid worden.

Spanfase

Er wordt een twintig-tons Dywidagvijzel gebruikt; de druk wordt opgewekt met een handpomp, omdat elektrische pompen te snel werken.

Voegplaat Ais voorzien van twintig gaten f/J 17 mm, waarvan de maten overeenkomen met die van de staven.

In voegplaat B zitten deze gaten ter plaatse van de staven 1, 7, 14 en 20; ter plaatse van de overige staven zijn gaten f/J 50 mm gebrand, terwijl aan de achterzijde een pijpje (inw. f/J 5,5 cm, lengte 2,5 cm) met een ankerplaat 80/80/25 is gelast. De vijzel drukt tegen schroefmof 1 en zet zich af tegen de betonkant, waardoor de staaf wordt uitgetrokken en de spanmoer kan worden teruggedraaid.

Wanneer de spoed van de koppelstaaf en die van de uit- stekende staaf overeenkomen, kan de schroef mof tot de halve lengte op de koppelstaaf worden gedraaid.

Nadat de vijzel is ontlaten, bevindt zich in de koppel- staaf dezelfde spanning als in de spanstaaf.

Stelfase

Na het spannen wordt voegplaat A gesteld, waarbij wordt uitgegaan van de theoretische as. Maat A is 5 cm bij het stellen van de eerste voeg in een vak. Bij het stellen van de overige voeg-eenheden, wordt de maat A steeds opge- meten van de eerste voeg.

Maat B wordt gesteld kort voor het storten van de voeg en is afhankelijk van de buitentemperatuur tijdens het

storten, en wel rechtlijnig geihterpoleerd tussen 85 mm bij +30

°c

°c.

Voegplaat A wordt gesteld langs een draad met behulp van spanmoeren. Voegplaat B wordt gesteld met behulp van afgekorte koppelstaven, die als afstandhouder wor- den gebruikt ter plaatse van de staven 1, 7, 14, 20 en met spanmoerçn. De voegplaten dienen strak en lood- recht te wordèn gesteld.

Storten

De mengverhouding van het mineraal aggregaat van het betonmengsel is dezelfde als bij de platen. Als. bindmid- del wordt echter hoogovencement klasse C toegepast.

In de zomer, bij hoge temperaturen, wordt eventueel een vertrager toegepast; deze stelt wel het begin van de bin- ding uit, maar heeft op de sterkte na 24 uur weinig in- vloed.

C-cement wordt toegepast om zo snel mogelijk de ver- eiste druksterkte van 250 kgf/cm 2 te verkrijgen. · Afspannen

Nadat de genoemde druksterkte is bereikt, worden de spanmoeren een voor een teruggedraaid tegen de anker- platen. Daarna \ ✓orden de koppelstaven doorgesneden.

Door de druk van de ankerplaten wordt de betonstrook tegen de reeds gestorte vakken gedrukt en daardoor be- vindt die strook zich onder voorspanning.

Wanneer alle voeg-eenheden zijn doorgespannen, worden de beide dwarsstaven gespannen en kunnen de vakken ge- heel worden geihjecteerd.

Voegafwerking

De vóegruimte wordt schoongemaakt en de uitstekende staafeinden worden afgezaagd. De ACME-voeg wordt · compleet aangevoerd (tussen de stalen opsluitstrippen) en met behulp van klembanden op een maat van 85 mm gehouden. De voeg zakt nu in de voegruimte tot op .de Óplegnokken. Na het verwijderen van de klembanden klemt de voeg zich vast. ·

De naden t'tlssen de voegstrippen en de voegplaten wo.r- den dichtgelast, waarna de voeg gereeed is.

Conclusie

In de achter ons liggende vijf jaren is op Schiphol '275 000 m2 verharding in voorgesfannen beton uitge- voerd; in 1970 zal nog l 05 000 m wo.rden gerealiseerd.

In de loop der jaren werden verbeteringen toegepast, met name van voegen en hulpconstructies.

Ook de zwaarst belaste gedeelten zijn onbeschadigd, zon•

der scheurvorming.

Op enkele plaatsen is vóór het spannen scheurvorming op- getreden, doordat toen geen voldoend vlakke fundering werd toegepast. Na het spannen zijn deze scheuren geslo- ten; zij geven geen afbrokkeling te zien.

De nadelen die aan een betonverharding zouden kleven, zijn bij het besproken verhardingstype eigenlijk geheel opgelost. Daarbij moet echter een belangrijke factor niet uit het oog worden verloren: uit financieel oogpunt zal de toepassing van voorgespannen beton in de gewone wegenbouw niet erg aantrekkelijk blijken te zijn.

DE EVOLUTIE VAN DE ENGELSE VOORSCHRIFTEN TEN AANZIEN VAN ONGEWAPENDE

BETONVERHARDINGEN

Zoals bekend is, werden in Engeland tot 1965 alle betonverhardingen van een wapening voorzien.

December 1965

In de herziene Road Note Nr. 29*van december 1965, zijn voor de eerste keer richtlijnen voor het ontwerp van ongewapende betonwegen opgenomen en wel voor wegen met een verkeer, 20 jaar na de aanleg, van maximaal 1500 vrachtwagens per dag. Dit betrof in hoofdzaak wegen in woonwijken en andere we.gen met zeer licht verkeer.

De aanbevolen gemiddelde afstand van de schijnvoegen bedroeg 15 ft ( ca. 4,5 m) en de plaatdikte van deze wegen moest 2 cm (ca. 5 cm) meer zijn dan die van de gewapende.

April 1967

Nadien is er door het Road Research Laboratory in april 1967 een nota gemaakt ( RCD 2), waarin op grond van de inmiddels verkregen kennis omtrent het gedrag

* 'A guide to the structural design of flexible and rigid pavements for new roads', 2nd edition, 1965.

van gewapende en ongewapende betonverhardingen, de richtlijnen die in de herziene Road Note Nr. 29 voor ongewapende betonwegen waren opgenomen, opnieuw onder de loep worden genomen. Op deze wijze Wilde men komen tot voorschriften, die geldig zouden zijn voor alle categorieën wegen ( derhalve ook voor de zwaarst bereden wegen).

In deze nota wordt eerst een korte algemene beschou- wing gegeven over scheurvorming. Deze kan in beton- wegen optreden, als gevolg van:

J. veranderingen van de temperatuur en de vochtig- heidsgraad in de platen en de beperking van de beweging van de platen;

2. de buigtrekspanningen die worden opgewekt door bewegende wiellasten.

Hoewel wapening geen grote rol blijkt te spelen voor wat betreft het voorkómen van scheurvorming, beperkt deze wel de wijdte en zodoende de belangrijkheid van de scheuren.

In 'dit verband kan worden verwezen naar blz. 20 van

het rapport 'The design of concrete road pavemerits', dat de Engelsman D. Croney heeft opgesteld voor de in september 1967 gehouden One-day meeting on Concrete Roads van de Concrete Sodety en dat uitvoerig is be- sproken in Publikatie Nr. 7 van 'betonwegen-NIEUWS:

De ervaring heeft verder geleerd, dat - althans binnen zekere grenzen de hoeveelheid wapening, nodig om de scheurvorming binnen toelaatbare grenzen te houden, groter wordt naarmate de voegafstand toeneemt.

(Opgemerkt moet worden dat het hierbij dus gaat om betonwegen waarin ook uitzetvoegen voorkomen).

Hieruit volgt, dat als de lengte van de platen wordt verkleind, door namelijk vele schijnvoegen aan te brengen, uiteindelijk een punt zal worden bereikt, waarbij het gevaar voor scheuren is opgeheven.

Indien nu, onder deze omstandigheden, de platen vol- doende dik zouden zijn om weerstand te kunnen bieden tegen scheurvorming als gevolg van de verkeersbelas- tingen, zou derhalve wapening overbodig zijn.

De genoemde nota bestaat uit vier delen.

In het eerste deel worden met behulp van de elastici- teitstheorie de eisen bestudeerd, waaraan korte beton- platen dienen te voldoen, indien scheurvorming door de werking van herhaalde zware wiellasten moet worden voorkomen.

In het tweede deel wordt een overzicht gegeven van de resultaten, verkregen uit een vijftal proefvakken op ware grootte, die in de jaren 1933, 1947, 1948, 1957 en 1965 zijn aangelegd.

In deze proefvakken zijn zowel ongewapende als gewapende betonplaten toegepast; het in 1948 aange- legde proefvak is echter geheel in ongewapend beton uitgevoerd. .

De dikte van de platen, de voegafstand, de hoeveelheid wapening e.d., vormden bij deze proefvakken de voor- naamste variabelen.

In het derde deel van de nota wordt de nog beperkte kennis betreffende de gewenste lengte van ongewapende betonplaten nader beschouwd.

Opgemerkt kan nog worden, dat de in 1965 aangelegde proefvakken zijn gemaakt met een slip-form paver, die toen voor het eerst in Engeland is toegepast. Het betreft hier een gedeelte van de 'Cromwell By-pass' zie Publikatie Nr. 2 van 'betonwegen-NIEUWS:

In het vierde deel ten slotte worden richtlijnen gegeven

voor de dikte van ongewapende betonplaten voor alle verkeersintensiteiten (zie onderstaande tabel).

In overweging werd gegeven deze tabel te gebruiken als uitgangspunt voor de komende bijeenkomst van een groep deskundigen van het Research Committee on Concrete.

Ten slotte wordt er met nadruk op gewezen dat de nota géén aanbeveling bevat betreffende de toepassing van ongewapend beton in plaats van gewapend beton.

De voorstellen zijn uitsluitend bedoeld als een alternatief voor gewapend beton. De consequentie van dit alter- natief zal zijn, dat de weg-ontwerper een groot aantal verdeuvelde schijnvoegen moet accepteren.

1968

Op grond van de discussie tijdens de bovengenoemde bijeenkomst heeft het Road Research Laboratory in

1968 een rapport gepubliceerd, Report LR 192, getiteld: 'Design recommendations for unreinforced concrete pavements '.

Daarin worden nieuwe richtlijnen gegeven voor on- gewapende betonverhardingen. Deze richtlijnen komen in de plaats van de betreffende paragrafen in de her- ziene Road Note Nr. 29.

In een grote tabel (zie tabel I) worden voor zowel gewapende als ongewapende betonwegen de dikte van de verharding en de fundering ('base') gegeven, voor verschillende verkeersintensiteiten en drie typen onder- grond.

In een andere tabel (zie tabellen Ha en IIb) worden adviezen gegeven betreffende de voegafstand.

Op beide tabellen wordt nader teruggekomen bij de bespreking van het Technica! Memorandum HS/69 van het Ministry of Transport, dat op 16 juni 1969 werd gepubliceerd.

De in het rapport LR 192 aanbevolen constructies zijn gebaseerd op een schatting van het verkeer dat de weg 20 jaar na aanleg per dag moet verwerken. Dit verkeer wordt uitgedrukt in het aantal vrachtwagens dat onbeladen zwaarderis dan 30 CWT (ca. 1520 kg), opgeteld voor beide .richtingen of voor beide rijbanen.

Bij de schatting van het te verwachten verkeer worden diverse omstandigheden in aanmerking genomen. Voor de belangrijke doorgaande wegen wordt - bij gebrek aan andere gegevens een formule verstrekt, waarmee het bedoelde verkeer kan worden berekend.

Eisen voor de dikte van ongewapende betonplaten verkeer van vrachtwagens

>

per dag, 20 jaar na de aanleg

vaste ondergrond 9 in.

middelsoort ondergrond 10 in.

zeer slappe ondergrond 11 in.

6 in.= 15,2 cm 9 in. 22,9 cm

7 in. = 17 ,8 cm 10 in.= 25,4 cm

8 in.

9 in.

10 in.

8 in.= 20,3 cm 11 in. 27,9 cm

150-1500

<

7 in. 6 in.

8 in. 7 in.

9 in. 8 in.

In dit verband wordt ook het verkeer op wegen in woonwijken behandeld. Daarbij wordt opgemerkt, dat het dikwijls zeer moeilijk zal zijn om juiste informaties te verkrijgen omtrent het vrachtwagenverkeer, dat vermoedelijk van deze wegen gebruik: zal maken. Vooral de groei van dat verkeer is moeilijk te schatten. Daarom bevat het rapport een tabel voor de classificatie van het verkeer in woonwijken.

In het rapport staat ook nog een tabel met een classi- ficatie van de ondergrond voor betonwegen. Daarbij wordt een onderverdeling gemaakt in drie klassen, die vrijwel geheel overeenstemmen met de drie in tabel I.

Verder worden nog gegevens verstrekt over voeg- afstanden, over afmetingen van deuvels voor uitzet-, schijn- en langsvoegen, over luchtbelvormers en lucht- gehalte, enz.

Juni 1969"

Op grond van de resultaten van de in het voorgaande behandelde studies en rapporten is door het Engelse Ministerie van Verkeer op 16 juni 1969 een 'Technica[

Memorandum' {H 5/69) gepubliceerd. Daarin worden tabellen gegeven voor een directe vergelijking van gewapende en ongewapende betonverhardingen. Bij het opstellen van dit Memorandum is rekening gehouden met de adviezen betreffende de toepassing van onge- wapend beton uit het reeds genoemde rapport RRL Report LR 192.

De zeer interessante en voor Engeland vrij revolutionaire wijzigingen in Road Note Nr. 29 die dat Memorandum zal bewerkstelligen, zijn:

1. Voor wegen met middelzwaar en zwaar verkeer zijn de plaatdikten van gewapend en ongewapend beton gelijk.

2. De voegafstanden zijn gewijzigd en uitzetvoegen moeten worden weggelaten tijdens de zomermaanden, met dien verstande, dat bij vaste constructie (bruggen, viaducten, enz.) of indien de uitvoering van aan- grenzende verhardingsstroken in een ander seizoen plaatsvindt, bep'aalde voorzorgen moeten worden genomen (bijv. aanbrengen van uitzetvoegen).

3. De plaatlengten zijn gestandaardiseerd in het belang van de uniformiteit en economie.

4. Grotere voegafstanden worden toegelaten als toeslag- materialen van kalksteen worden gebruikt.

5. 'Warping joints' worden voor ongewapend beton ingevoerd (In een aanhangsel van het Memorandum wordt een uitvoerige specificatie van deze voegen gegeven).

6. De minimum-breedte voor de te vullen voegspleten van de schijnvoegen is vergroot.

7. De afstand van de koppelstaven in de langsvoeg is gewijzigd.

Voor alle wegen die onder het Ministerie van Verkeer ressorteren, moeten de in dit Memorandum gegeven voorschriften als bindend worden beschouwd. Zij dienen in alle nieuwe bestekken en ontwerpen te worden op- genomen.

Als bij aanbestedingen of overeenkomsten beton als een alternatief moet worden aangeboden, dienen ontwerpen voor de uitvoering van zowel gewapend als ongewapend

beton te worden ingediend. Daarbij moet de aannemers worden toegestaan het betonverhardingstype te kiezen dat het meest geschikt is voor hun materieel.

Als een aannemer een bestaand ontwerp zodanig wil wijzigen, dat het voldoet aan de eisen van het Memoran- dum, dient dit te worden toegestaan, mits geen bij- betaling woedt verlangd.

Ten aanzien van de plaatdikte is thans het volgende voorgeschreven: Ongewapende betonplaten met dezelfde dikte als gewapend zijn een alternatief, dat is toegestaan voor wegen met een verkeer van meer dan 450 vracht- wagens per dag. Voor wegen met minder dan 450 vrachtwagens moet de ongewapende plaat l inch ( ca.

2,5 cm) dikker zijn dan de gewapende.

In tabel l van het Memorandum (zie Tabel I) worden details verstrekt over de dikte van de platen die vereist zijn voor diverse intensiteiten van het vrachtautoverkeer, verschillende soorten ondergrond en dikten van de fundering. Deze tabel vervangt de 'Design Charts' 7 en 8 alsmede paragraaf 29 van Road Note Nr. 29.

Voor een verkeer met meer dan 6000 vrachtwagens per dag, zal het veelal gewenst zijn de verhardingsdikte met l inch (2,54 cm) te vergroten. Dit zou ook kunnen gebeuren indien reeds korte tijd na de aanleg zeer zwaar verkeer op de weg te verwachten is.

De in paragraaf 33 en 34 van Road Note Nr. 29 gegeven voorschriften voor de voegaf~tand zijn in zoverre gewijzigd, dat uitzetvoegen moeten worden weggelaten in betonverhardingen die worden uitgevoerd tussen 21 april en 21 oktober, tenzij aanliggende rijstroken worden aangelegd gedurende een andere periode van het jaar. In dat geval moeten uitzetvoegen over de volle breedte van de rijbanen worden aangebracht.

Als uitzetvoegen worden weggelaten, dan moeten vaste en onbeweeglijke constructies, als bruggen, viaducten e.d., over enige lengte van de verharding worden ge- scheiden door een flexibele constructie, bijv. enkele uitzetvoegen.

Indien kalksteen als toeslagmateriaal wordt gebruikt, kan een vergroting van de voegafstand worden toegestaan.

De gedeelten van de 'Design Charts' 7 en 8 van Road Note Nr. 29, die betrekking hebben op de voegafstanden, zijn vervangen door de tabellen Ha en Ilb van het Memorandum (zie Tabel Ha en Ilb).

De thans aangegeven voegafstanden dienen als standaard- maten te worden beschouwd, en dus niet als de maxima of de gemiddelde zoals vroeger werd gedaan. Van die afstanden kan nu alleen nog maar worden afgeweken indien dit van tevoren is overeengekomen.

'Warping joints' (alleen in ongewapende betonverhar- dingen).

In ongewapende betonverhardingen kunnen 'fixed warping joints' drie van telkens vier opeenvolgende schijnvoegen vervangen ( dergelijke 'warping joints' zijn reeds beschreven in Publik:atie Nr. 2 van 'betonwegen- NJEUWS).

Een nauwkeurige beschrijving van deze voegen, met een tekening van de doorsnede, is te vinden in de bijlage aan het slot van het Memorandum.

Verkeer

>

<

(vrachtwagens per dag, gew. ongew. gew. ongew. gew. ongew. gew. ongew. gew. ongew. gew. ongew.

20 jaar na de aanleg I

gr,

. Zeer vaste onder- and

betonverharding fundering I /. Normale ondergrond betonverharding fundering JIJ. Oldergrond die zeer gevoelig is voor ongelijkmatige zettingen ( en ook normale gronden met een grondwaterspiegel die tot minder dan 60 cm onder de boven- kant van de aardebaan kan komen)

beton verharding fundering IV. Minimum gewicht van wape- ning met stalen matten (in lbs./yd2)

9 9 8 8

0 0 0 0

10 10 9 9

3 3 3 3

11 11 10 10

6 6 6 6

9 ^- 6L

2

7 7 6 - 7 5 6 4 5

0 0 0 0 0 0 0 0

8 8 7 8 6 7 5 6

3 3 3 3 3 3 3 3

9 9 8 9 7 8 6 7

3 6 3-6 6 3 3 3 3

-

6L ^- 41_ 41_ _- 3L ^-

2 2 2 2

* Voor verkeer met meer dan 6000 vrachtwagens per dag, zal het veelal gewenst zijn de plaatdikte 1 inch groter te maken 3 in.= 7,6 cm 4in.=10,2cm 5in.=12,7cm 6in.=15,2cm 7-in.=17,8cm 8in.=20,3cm 9in.=22,9cm 10 in.= 25,4 cm 11 in.= 27,9 cm

Tabel I. Wegconstructies van gewapend en ongewapend beton (maten in inches)

Voegspleten voor schijn-, uitzet- en langsvoegen

Tabel 7 van Road Note Nr. 29 is herzien. De toelaatbare minimum-breedte van de schijnvoeg is verhoogd tot

½

(9,5 mm). De nieuwe afmetingen staan in Tabel III.

Koppelstaven voor langsvoegen

Paragraaf 38 van Road Note Nr. 29 eiste koppelstaven op afstanden van 24 in. (ca. 61 cm) voor alle wegen met een verkeer van meer dan 450 vrachtwagens per dag.

Volgens het Memorandum moet deze afstand thans wor- den aangehouden voor alle wegen met meer dan 150 vrachtwagens per dag.

ir. J.C. N. Ringeling

Litteratuur

l. Road Research Laboratory

'Ä guide to the structural design of flexible and rigid pavements for new raads'.

Department of Scientific and Industrial Research, Road Note No. 29, London 1960 (H.M. Stationery Office).

2. Road Research Laboratory

'A guide to the structural design of flexible and rjgid pavements for new raads'.

Ministry of Transport, Road Note No. 29, London 1965 (H.M. Stationery Office, 2nd Edition).

3. Croney, D. and J.C. Jacobs

The frost susceptibility of soils and raad material, R.R.L.

Report LR 90,

The Road Research Laboratory, Crawthorne, 1967.

4. Ministry of Transport

Specifications for raad and bridge works, London 1963 (H.M. Stationery Office), 3d Edition.

5. Gregory J. M.

The omission of expansion joints from concrete pavements:

summary of experience and recommendations, RRL Report The Road Research Laboratory, Crawthorne, 1968.

,;,

\;,if

gewapend beton ongewapend beton

andere toeslag kalksteen andere toeslag kalksteen

dan kalksteen dan kalksteen

in. cm ft m ft m ft m ft m

4 10,2 40 12,19 50 15,24

5 12,7 40 12,19 50 15,24 15 4,57 15

6 15,2 40 12,19 50 15,24 15 4,57 15 4,57

7-8 17,18-- 60 18,29 70 21,33 15 4,57 15 4,57

20,3

9-11 22,7- 80 24,38 90 27,43 20 6,10 20 6,10

27,9

Tabel Ha. Schijnvoegen (met inbegrip van 'warpingjoints' in ongewapend beton) Tabel Ub. Uitzetvoegen (die worden aangebracht tussen 21 oktober en 21 april)

standaard-voegafstand plaatdikte

gewapend beton ongewapend beton

andere toeslag. kalksteen andere toeslag kalksteen

dan kalksteen dan kalksteen

in. cm ft m ft m ft m ft m

4 10,2 120 36,58 150 45,72

5 12,7 120 36,58 150 45,72 60 18,29 120 36,58

6 15,2 120 36,58 150 45,72 60 18,29 120 36,58

7-8 17,8- 180 54,86 210 64,01 60 18,29 120 36,58

20,3

9-11 22,7- 240 73,15 270 82,30 100 30,48 160 48,76 27,9

Tabel III. Afmetingen van de voegen in relatie tot de voegafstand

schijnvoegen

uitzetvoegen

afstand

15--20 ft ( 4,57- 6,10 m) 40-50 ft (12,19-15,24 m) 60-70 ft (18,29-21,34 m) 80-90 ft (24,38-27,43 m) alle afstanden

breedte (wijdte) diepte

~- in. ( 9,5 mm) } - } in. (19,1-22,2 mm) L in. (12,7 mm)

¼

1 in. (25,4 mm)

25%meerdande

1 -- Il-

'filler'

} in. (6,4 mm)

¼ -

AMERIKAANSE BETONWEGEN DOOR EEN FRANSE BRIL

In Pî60 werd door.een groep Franse wegenbouwtechnici, bestaande uit vertegenwoordigers van overheid, wegen- bouwmaatschappijen en de industrie, een bezoek gebracht aan de Verenigde Staten van Noord-Amerika, waar een uitvoerige studie is gemaakt van de betonwegenbouw.

Zoals bekend is, heeft dit binnen enkele jaren geleid tot een complete 'wedergeboorte' van de betonwegenbottw in Frankrijk.

Er werden nieuwe voorschriften opgesteld, waarin vele Amerikaanse inzichten en ervaringen waren verwerkt.

Er is een grote serie proefvakken aangelegd om de beton- technologische mogelijkheden en voordelen van de nieuwe voorschriften te bestuderen en aan de praktijk te toetsen.

Er verscheen een ministeriële circulaire, waarin langs- en dwarsprofielen e.d. van de toekomstige Franse autosnel- wegen waren vastgelegd. Er kwam een nieuw vierjaren- plan van het wegenbouwfonds voor de aanleg van auto- snelwegen. En ten slotte, het was toen nog maar pas maart 1962, verscheen het eerste bestek voor de uitvoe- ring van een 'betonweg nieuwe stijl' op een deel van de Autoroute Corbeil-Nemours.

Daarmee was de wedergeboorte van de Franse betonwe- genbouw een feit (zie ook 'De betonweg Parijs-Nemours', Overdruk Nr. 3 van 'betonwegen-NIEUWS').

Sedertdien zijn in Frankrijk vele kilometers autosnelweg voorzien van een betonverharding, die nog altijd - be- houdens diverse verbeteringen 'en détail' grote over- eenkomst vertoont met de in 1962 gemaakte keuze.

De belangrijkste kenmerken van die constructie 'type Californien' zijn:

uitvoering met een 'slip-form paver' (wat met name voor de betonsamenstelling consequenties heeft) uitsluitend schijnvoegen, zonder deuvels

een fundering van hydraulisch gebonden materiaal.

Zoals reeds is gezegd, zijn in de loop der jaren diverse detail-verbeteringen· aangebracht (zie bijv. 'Problemen bij de Franse betonwegenbouw van nu' door R. Peltier, Overdruk Nr. 6 van 'betonwegen-NIEUWS'), maar de ge- noemde kenmerken bleven gehandhaafd.

Na ruim zes jaar betonwegen bouw 'nieuwe stijl' lag het voor de hand om nogmaals een studiereis naar Amerika te maken. Daar zouden dan de allernieuwste gegevens in ontvangst genomen kunnen worden en bovendien zou men daar - wat nog veel belangrijker is - uit eigen waar- nemingen en persoonlijke gesprekken een goed beeld kunnen krijgen van de recente ontwikkelingen op het ge- bied van het ontwerp en de uitvoering.

Die studiereis is in het voorjaar van 1968 gemaakt, weder- om door een groep vertegenwoordigers van overheid, we- genbouwmaatschappijen en de industrie.

Het gezelschap bestond uit 14 personen, onder wie de Inspecteur Général des Ponts et Chaussées

P. Arribehaute. De reis duurde ruim drie weken, namelijk van 29 april tot 21 mei 1968.

Reeds in het najaar van 1968 is het 'Rapport de Mission' verschenen, maar dat rapport droeg nog een vertrouwe- lijk karakter. Het was gestencild en telde 28 bladzijden.

Begin vorig jaar werd het definitieve verslag gepubliceerd in het Bulletin de Liaison des Laboratoires Routiers, No. 36 van januari/februari 1969. Op blz. 91-109 van die uitgave vinden wij de 'Compte-rendu de la mission ', zijnde het reeds genoemde 'Rapport de Mission', slechts hier en daar gewijzigd, en verder géillustreerd met foto's en aangevuld met enkele tabellen en overzichten.

Dit feitelijke reisverslag wordt voorafgegaan door 'Conclusions essentielles de la mission' (1 ½ blz.), opge- steld door Arribehaute, en het wordt afgesloten door een 7 à 8 blz. omvattende nabeschouwing, waarin Arribehaute nagaat welke lessen er uit de studiereis zijn te trekken voor de komende betonwegenbouw in Frankrijk. (Deze 'Conclusies' en de 'Nabeschouwing' zijn tevens gepubliceerd in het Franse tijdschrift 'Revue Générale des Routes et des Aérodromes van januari 1969).

Het zal niemand kunnen verbazen dat de Franse technici tijdens hun studiereis in het bijzonder nagegaan hebben, of de door hen gekozen en toegepaste betonwegconstruc- tie 'type Californien' nog voor verbetering vat.baar is.

Vandaar dat zij de Amerikaanse betonwegenbouw door een Franse bril hebben gezien. Voor ons is dat niet zo erg bezwaarlijk, omdat de huidige Franse betonwegen zowel wat de constructie als de uitvoering betreft - ook in ons land veel waardering oogsten. Dat is wel dui- delijk gebleken tijdens de excursie, die aansloot op het Europees Symposium 'Betonverhardingen' dat vorig jaar in Parijs is gehouden (zie bijv. de Publikaties Nrs. 9 en 10 van 'betonwegen-NIEUWS').

Overigens hebben de deelnemers aan de Franse excursie zich ook weer niet zoveel beperkingen opgelegd. Het be- wijs hiervoor wordt geleverd door het eigenlijke reisver- slag, dat een bijzonder duidelijk en gedetailleerd over- zicht van de hedendaagse Amerikaanse betonwegen- bouw geeft.

De aandacht heeft zich vooral gericht op drie aspecten:

betontechnologisch (zowel de samenstelling als de uit:

voering betreffend) .

constructief-technisch (in het bijzonder de duurzaams heid van betonwegen, het gedrag van gezaagde voegen zonder deuvels, en ook onderhoud en reconstructie) economisch ( vooral gelet op de verschillende construc- . tieve oplossingen, inclusief de dimensionering).

Het verslag begint met de behandeling van de drie con- strnctîeve oplossingen: doorgaande wapening, gewapend met wapeningsnetten, en ongewapend.

Dan wordt aandacht besteed aan het cement en de toe- slagmaterialen, en aan de samenstelling van het beton- mengsel.

Systematisch verder gaande, komen dan het mengen, het transport en het storten ter sprake. Vanzelfsprekend is ook de nabehandeling niet te vergeten.

Na bespreking van de vlakheid, inclusiefvlakheidsmetin- gen, behandelt het rapport verder de scheurvorming, het gedrag van de voegen, en zowel reparaties als onderhoud.

Vervolgens wordt de dimensionering belicht en tot slot worden ook nog de hydraulisch gebonden funderingen behandeld.

Ondanks de beperkte omvang van het verslag, vinden wij hier een groot aantal gegevens, die ook voor ons land van belang kunnen zijn, al was het alleen maar voor .een eerste oriëntatie op het gebied van de Amerikaanse betonwegen•

bouw.

De 'essentiële conclusies', die - zoals in het Ten Geleide staat - door Arribehaute werden opgesteld voor mensen met weinig tijd, zijn natuurlijk op dezelfde gegevens ge- baseerd. Maar .door hun beknoptheid zullen ZiJ ook bij oppervlakkige lezing niet nalaten orn ons zowel te over- tuigen als te verwonderen .. ·

Allereerst ontmoeten wij daar Arribehaute's consfatèring, dat in de Verenigde Saten voor de hoofdverkèerswegen op grote schaal beton wordt toegepast. Van de zgn. Inter- state Exptessways was in 1967 veel meer dan de helft vàn een betonverharding voorzien: 54% van de wegen in on- bebouwde gebieden en 83% {!) van 'de wegen in stede- lijke gebieden .

De keuze van het materiaal beton wordt dikwijls geba- seerd op het feit, dat fnP.n de onderhoudskosten zo laag mogelijk wil houden, .

De ongewapende betonverharding 'type Calif ornien', zonder deuvels in de schijnvoegen, blijkt behalve in Californië ook in enkele naburige staten veel te worden toegepast.

Het enige bezwaar ervan ligt in het grote aantal gezaagde voegen, op onderlinge.afstand van 4,5 à 6 m, die - zegt · men - een iets minder vlak. wegdek opleveren dan in het geval van een geheel voegloze betonverharding. (In Cali- fornië worden die (smalle) schijnvoegen niet meer ge- vuld; behalve bij wegen die op. een grotere hoogte dan 1200 m liggen).

Dit bezwaar weegt echter niet op tegen de grote econo- mische voordelen: de ongewapende petonverhardingen kosten ongeveer de helft van de gewapende betonverhar- dingen.

Zoals Arribehaute opmerkt, heeft men in de Franse beton- wegenbouw de Californische constructie overgenomen, echter zonder de onderfundering van 'granular material'.

Daarentegen is de dikte van de betonverharding evenals die van de hydraulisch gebonden fundering enigszins gro- ter genomen dan in Californië.

aanleg betonweg; voorop een CMI-Autograde, daarachter een slip-form paver

Overigens stelt hij vast, dat de Californische voegen niet onder zoveel gunstiger omstandigheden verkeren dan de Franse voegen. Weliswaar zijn in Frankrijk hogere asbe- lastingen toegelaten ( tot 13 ton op een enkele as), maar in beide landen ziet men steeds meer tandem-assen met belastingen tot 9 à 10 ton.

Uit de gewapende betonverharding, met voegafstanden van 16 à 20 m ( en soms van 100 mof meer), is de door- gaande gewapend-betonverharding ontwikkeld. De in het laatstgenoemde type wegverharding optredende scheuren, op korte afstand, blijken niet tot wapeningscorrosie te leiden, ook niet als er veel dooizout is gebruikt.

Het bezwaar van deze wegverharding ligt in de vrij hoge prijs. Daar staat echter tegenover de buitengewoon goede rijkwaliteit, die ook op lange termijn behouden blijft.

De Fransen hebben vastgesteld dat in Californië, met veel ongewapende betonwegen, grote belangstelling be- staat voor de doorgaande gewapend-betonverhardingen.

In staten als New York daarentegen, met veel gewapende betonwegen, schijnt men serieuze plannen te hebben voor de aanleg van ongewapende betonverhardingen.

Vanzelfsprekend vergeet Arribehaute niet om de Franse en Amerikaanse cementen met elkaar te vergelijken.

Frankrijk kent immers wel 20 of 30 verschillende cement- soorten, elk met zijn eigen voor- en nadelen, terwijl in Amerika maar een paar soorten voorkomen. Geconclu- deerd wordt dat de Amerikaanse cementen waarschijn- lijk minder 'nerveus' zijn dan de Franse. (Het is niet zo moeilijk om voor de in ons land gebruikelijke cement- soorten, met name het hoogovencement, tot een soort- gelijke conclusie te komen).

In Amerika blijkt men zandrijker mengsels te gebruiken dan in Frankrijk, omdat in het eerstgenoemde land 'zand overvloedig voorkomt en goedkoper is dan in Frankrijk'.

Plastificeerders worden in Amerika vrijwel niet toegepast.

De kost(}n ervan mogen namelijk niet goed gemaakt wor- den door het cementgehalte (gewoonlijk 335 kg per m3) enigszins te verminderen.

Het transport, zowel van de grondstoffen als de beton- specie, blijkt veelal buitengewoon goed georganiseerd te worden. Aan de nabehandeling ('curing') van het beton wordt als regel zeer veel zorg besteed.

Aan het slot van zijn conclusie stelt Arribehaute een be- langrijk vraagstuk aan de orde: de kosten van aanleg en onderhoud.

Voor alle grote wegenbouwprojecten in Amerika blijkt een economische berekening te worden gemáakt, waarbij ook de onderhoudskosten worden betrokken. Deze kos- ten worden ontleend aan de jaarlijks verschijnende publi- katie 'Annual Cost Highway Maintenance and Operations', terwijl ook sommige staten (zoals Californië) regelmatig van die cijfers bekend maken.

Globaal genomen zijn de jaarlijkse onderhoudskosten voor een betonweg ongeveer de helft van die voor een asfaltweg. Voor een betonverharding wordt wel een jaar- lijks bedrag van S 115 per mijl en per rijbaan genoemd.

Daarbij is nog geen rekening gehouden met de kosten van een nieuwe deklaag ('resurfage').

Tijdens de studiereis heeft men de volgende materiaal- prijzen genoteerd: beton 95 à 100 FFrs per m 3 en bitu- mineus materiaal 32 à 35 FFrs per ton.

In Californië blijkt sinds 1945 jaarlijks een prijsstijging te zijn voorgekomen van ca. 2%. Na de komst van de slip- form pavers is daar een einde aan gekomen. Er is zelfs een lichte prijsdaling opgetreden, ook voor de asfaltwe- - gen.

Niet geheel ten onrechte wijst Arribehaute erop, dat de bovengenoemde cijfers niet zonder meer over te nemen zijn; zij moeten dan ook alleen ter oriëntatie dienen.

A. A. van der _Ylist

OVER'SPATTEN'GESPROKEN

Vanaf het eerste moment dat het materiaal beton voor wegverhardingen is toegepast, heeft men geweten dat dit materiaal reageert op veranderingen in de vochtigheids- toestand en vooral in de temperatuur. Beton bezit immers de.eigenschap, gelijk de meeste vaste stoffen, om bij verwarming en ook bij vochtig worden uit te zetten, terwijl bij afkoeling en eveneens bij uitdroging krimp optreedt.

Men had dit ervaren in de betonbouw, die al veel eerder tot ontwikkeling was gekomen, en daar had men geleerd de gewenste voorzieningen te treffen, met name het aanbrengen van dilatatie-voegen.

Bij de aanleg van de eerste wegverhardingen van beton zijn dergelijke voegen echter weggelaten, hoogstwaar-

schijnlijk omdat men veronderstelde dat een op de grond liggende betonplaat aan veel kleinere Iemperatuur- en vochtigheidsvariaties onderworpen zou zijn dan bijv. een vrijstaande betonmuur.

Deze veronderstelling bleek echter slechts in beperkte mate juist, want na enige tijd ontstonden er wel degelijk scheuren. Zij moesten aan het effect van afkoeling en uitdroging worden toegeschreven, terwijl natuurlijk ook de verkorting als gevolg van de hydraulische verharding zich doen gelden had.

In de begintijd van de betonwegenbouw werden die scheuren niet bezwaarlijk geacht. Voor hyt geringe en lichte verkeer uit die jaren waren zij niet hinderlijk. Zij werden overigens wel eens gevuld met cementmortel en

vooral asfalt-produkten. Dat geschiedde dan tegelijk met de overige onderhoudswerkzaamheden.

Ongetwijfeld zal in die jaren ook wel eens sprake, zijn geweest van spatverschijnselen, die in de Engelse taal 'blow-ups' worden genoemd. Als gevolg van druk- spanningen, die kennelijk te groot zijn geworden, ontstaat er een 'spat'. Wij hebben hier te maken met een knikverschijnsel.

Na verloop van enige jaren, het was inmiddels omstreeks 1920 geworden en het gemotoriseerde verkeer begon aan betekenis te winnen, is men ertoe overgegaan om in betonwegen dwarsvoegen aan. te brengen. Dat waren dilatatie- o_f uitzetvoegen, zoals ook in de betonbouw

werden toegepast.

Deze voegen boden de aldus gevormde betonplaten gelegenheid om zowel te krimpen als uit te zetten. Even- als voorheen de scheuren, konden zij gevuld worden, maar door hun recht verloop leverden zij in dit opzicht minder moeilijkheden dan de dikwijls grillige scheuren van eertijds. Bovendien was het nu mogelijk om de gewenste vulling reeds grotendeels tijdens de uitvoering van de betonverharding aan te brengen.

Wie nu mocht denken dat door de aanwezigheid van uitzetvoegen de genoemde spatverschijnselen tot het verleden behoorden, komt bedrogen uit. Integendeel, men kan zich niet aan de indruk onttrekken, dat het aantal 'spatten' eerder toe- dan afnam.

Bij nadere bestudering blijkt, dat het spatten veelal juist ter plaatse van uitzetvoegen is voorgekomen. Een onbegrijpelijk iets, totdat men zich realiseert, dat de voegvulling wel eens een (ongewenste) excentriciteit kan veroorzaken. Dat zal kunnen gebeuren als de vulling niet over de volle hoogte uit gelijkwaardig mate- riaal bestaat, of hier en daar is verdwenen ( door het verkeer 'uitgereden') dan wel dat vreemd materiaal (bijv.

steentjes) in de voeg is gedrongen. Zodra de bedoelde excentriciteit aanwezig is, zal uiteraard veel eeroèr 'uit- knikken' optreden.

In de geschiedenis van de betonwegenbouw zien wij om- streeks 1940 een nieuw voegtype zijn intrede doen: de schijnvoeg. Een dergelijke voeg is in feite een verzwak- king van de betondoorsnede. Deze verzwakking wordt voornamelijk aangebracht om de verkorting (krimp) van het beton mogelijk te maken. Dit gaat gepaard met de vorming van een scheur in de verzwakte doorsnede.

Al gauw bleek dat aan dit voegtype grote voordelen zijn verbonden: minder voegvullingsmateriaal, betere last- overdracht ('vertanding') en minder hinder voor het verkeer.

Maar ondanks die voordelen vond men het nog altijd en overal noodzakelijk om tevens uitzetvoegen

aan te brengen. Het beton moest immers kunnen uit- zetten, maar de schijnvoegen boden daartoe nauwelijks gelegenheid. Er zouden dus spatverschijnselen kunnen optreden en daarom zag men weldra in vele landen een combinatie van uitzet- en schijnvoegen.

Die schijnvoegen, sedertdien aanmerkelijk vereen-

voudigd en verbeterd, werden beschouwd als dé oplossing ., )· van het voegenprobleem. Zij waren vele malen te

.,. prefereren boven de uitzetvoegen.

In de loop der jaren ontstond daarom een wijziging in

het voegenpatroon: het totale aantal dwarsvoegen werd groter of bleef althans gelijk, maar er werden steeds meer schijnvoegen en steeds minder uitzetvoegen aangebracht.

De uitzetvoegen kwamen dus steeds verder uit elkaar.

Hun onderlinge afstand, aanvankelijk 10 à 20 m'(zonder schijnvoegen ertussen), werd vergroot tot 100 en 200 ril, en zelfs tot de lengte van een dagproduktie (500 men meer), terwijl de onderlinge afstand van de tussenliggende schijnvoegen ten hoogste 6 m en soms 5 m of minder ging bedragen.

En wat valt er nu over het 'spatten' te vertellen? Daar werd nog altijd goed rekening mee gehouden, vandaar dat er nog altijd uitzetvoegen werden gemaakt, het op steeds grotere afstand. Deze uitzetvoegen, hoe gering ook in getal, bleven ondanks allerlei verbeteringen hun moeilijkheden leveren. De uitzetvoegen werden nauwer en de schijnvoegen wijder, als gevolg van de seizoens- invloeden. Daardoor gingen de tussenliggende schijn- voegen zich enigermate als uitzetvoegen gedragen, met de daaraan verbonden problemen. Het 'klassieke' voegenvraagstuk was dus beslist nog niet opgelost.

Totdat iemand, het was in Amerika, het probleem van de uitzetvoegen radicaal oploste door dergelijke voegen volledig weg te laten. Op dat moment was de uitzet- voegloze betonweg geboren, die alleen maar van (vrij veel) schijnvoegen is voorzien.

Maar vooral tijdens de eerste levensperiode van een betonweg kunnen die schijnvoegen alleen maar de ver- korting (krimp) mogelijk maken. En wat doen wij nu met de uitzettingen, die bij vochtig worden en voöral bij verwarming optreden?

Die uitzettingen zullen geen problemen leveren, mits de opgewekte drukspanningen géén uitknikken kunnen ver-

~ oorzaken. Die drukspanningen zijn in dat geval alleen maar gunstig te noemen. Hun effect wordt wel verge- leken met dat van een zgn. 'voorspanning', die

men in een voorgespannen betonverharding pas na aller- lei voorzieningen en maatregelen vexkrijgen kan.

Aldus ontstond de doorgaande betonweg met uitsluitend schijnvoegen. De uitzetvoegen waren verdwenen, zij werden zelfs de 'oerfout' van de betonwegenbouw ge- noemd.

Deze definitieve oplossing van het voegenprobleem, hoe aantrekkelijk ook, blijkt echter (nog) niet alom aanvaard te worden. In ons land, met name in de provincie Noord- Brabant, is dit de standaard-constructie geworden.

Maar in andere landen, zoals Duitsland en Engeland, en eveneens in sommige Amerikaanse staten, blijft men nog hardnekking overtuigd van het nut en de noodzaak van uitzetvoegen.

Het zou onrechtvaardig zijn om dat een uiting van conservatisme of onvoldoende technisch inzicht te noemen. Daar is dit eenvoudig lijkende vraagstuk te ge- compliceerd voor. Want het ingewikkelde mechanisme van krimpen en uitzetten, met alles wat daarmee samen- hangt, is het resultaat van velerlei factoren, die in boven- staande beschouwing nauwelijks of in het geheel niet ter sprake zijn gebracht.

In dit verband valt te denken aan het klimaat, in het