2. opbouw van een weg in dwarsdoorsnede

19

in dwarsdoorsnede

Een concreet voorbeeld:

Een weg wordt gemaakt voor 10 tot 25 jaar. Bij het ontwerpen van een weg zijn vooral twee zaken belangrijk:

1. de verkeersbelasting: er moet voorspeld worden wat de verkeersbelasting zal zijn. Vooral het aantal vrachtwagens en bussen dat op de weg zal rijden, is belangrijk. Waarom?

Eén zwaar overladen vrachtwagen veroorzaakt evenveel slijtage aan het wegdek als 245.000

personenwagens. De extra slijtage wegens overgewicht kost Vlaanderen jaarlijks 15,5 miljoen euro (in 2007).

2. het bestaande natuurlijke terrein (de ondergrond)

2.1. Onderdelen

Aan de hand van de verkeersbelasting en de ondergrond wordt bepaald hoe de lagen van de weg opgebouwd moeten worden. Er wordt een onderscheid gemaakt tussen twee wegstructuren:

2.1.1. flexibele structuur

De flexibele structuur van een weg bestaat uit een losse onderstructuur met bovenaan asfalt:

• een korrelige onderfundering (zand of grofkorrelig materiaal);

• een korrelige fundering (steenslag, betonpuin, …);

• een bitumineuze wegverharding.

Een risico bij dit verhardingstype is dat de samengestelde lagen blijvend kunnen vervormen, wat tot spoorvorming kan leiden.

21

2.1.2. stijve structuur

De stijve structuur van een weg bestaat uit een losse of vaste onderstructuur met bovenaan beton:

• een korrelige onderfundering

• een steenslagfundering of een fundering in mager beton;

• een betonverharding uit ongewapend, doorlopend gewapend of voorgespannen beton.

Bij deze structuur worden de verkeerslasten nog beter naar de ondergrond verdeeld, maar zijn ze wel onderhevig aan grondzettingen en uitzetten en krimpen door temperatuursveranderingen (vandaar de langs- en dwarsvoegen).

2.1.3. Water in de onderlagen van een weg

Het is duidelijk dat te veel water in de verschillende lagen kan zorgen voor meer problemen op het vlak van stabiliteit en draagkracht. Waarom?

Daarom wordt alles in het werk gesteld om ervoor te zorgen dat de onderlagen van een weg zeker niet kunnen verzadigen met water. Dit zorgt tegelijkertijd voor een goede vorstwering:

• Een weg wordt altijd in ophoging gelegd, zeker op plaatsen waar het grondwaterniveau hoog is.

• naast het wegdek wordt een drainage geplaatst (in een grindkoffer).

• De verschillende lagen bestaan uit goed waterdoorlatende materialen (zand, steenslag, …). tegelijkertijd moeten deze lagen opstijgend water tegenhouden (anticapillariteit).

2.1.4. Open en gesloten verhardingen

Open verhardingen bestaan uit klinkers of tegels. Het sB250 (standaardbestek 250) noemt deze categorie: bestratingen (met straatstenen). Ze zijn minder geschikt voor:

• zwaar verkeer (veel vrachtwagens, bussen, …);

• snel en veel verkeer (snelwegen, …).

De voegen zijn open, dus dringt er water en vuil door. Dit maakt de ondergrond minder draagkrachtig en veroorzaakt vaak oneffenheden. Geschilderde wegmarkeringen zijn moeilijker uit te voeren op open verhardingen, maar er worden vaak gekleurde klinkers gebruikt in plaats van geschilderde markeringen. De plaatsing van gekleurde klinkers is zeer arbeidsintensief.

toepassingen: in dorpskernen, winkelstraten, parkeerterreinen, fiets- en voetpaden, … Opmerking:

Ook fluisterasfalt (drainerend asfalt, zeer open asfalt - ZOA) is een open verharding wegens het hoge percentage holle ruimtes (21%). Het heeft echter andere eigenschappen dan

‘klassieke’ open verhardingen.

2.1.5. Gesloten verhardingen

Cementbetonverhardingen en bitumineuze verhardingen zijn gesloten verhardingen. Ze worden machinaal

aangebracht.

ten opzichte van open verhardingen bieden ze de weggebruikers:

• meer rijcomfort;

• een hogere verkeersveiligheid.

2.2. Het baanbed

23 Het baanbed kan bestaan uit de uitgekofferde bestaande

grond, maar de draagkracht (samendrukbaarheidsmodulus) van deze grond moet voldoende zijn om alle bovenliggende lasten te kunnen dragen (wegconstructie, verkeer, …). Als de draagkracht van de grond wordt overschreden, ook al is het slechts op enkele momenten en op enkele plaatsen, zullen vervormingen optreden en zal de weg kapot gaan.

De (onder)fundering van de weg zal erg zelden rechtstreeks op het uitgekofferde baanbed aangelegd kunnen worden.

De samendrukbaarheidsmodulus (M1) aan de bovenkant van het baanbed moet minstens 17 Mpa bedragen om de fundering rechtstreeks op het baandbed aan te mogen leggen.

• De oude eenheid voor druk is kg/m² = bar.

1 kg ~ 10 n (newton).

• De officiële eenheid voor druk is 1 Pa (pascal) = 1 n/m²

= 0,1 kg/m². Dit is een kleine eenheid. Daarom werkt men meestal in KPa (kilopascal) of MPa (megapascal).

• 1 KPa = 1.000 Pa

• 1 MPa = 1.000.000 Pa

• Hoeveel kg/cm² is 17 MPa?

Antwoord: 170 kg/cm².

De samendrukbaarheidsmodulus wordt gecontroleerd via een plaatproef. Er moet één plaatproef worden uitgevoerd per vak van 1.500 m².

2.3. De aardebaan of verbeterde ondergrond

Als de draagkracht van het baanbed kleiner dan 17 Mpa is, moet het baanbed verbeterd worden. Deze verbeterde grondlaag noemen we de aardebaan.

De aardebaan moet aan de volgende voorwaarden voldoen:

• Ze moet voldoende poreus zijn om het ingedrongen water voldoende door te laten.

• Ze mag niet capillair werken, dus niet te fijn zijn, zodat ze niet opvriest.

• Ze moet voldoende vormvast zijn.

Voor een aardebaan gemaakt wordt, worden de volgende stappen vaak uitgevoerd:

1. De bestaande grond wordt aan de oppervlakte verdicht en opnieuw geprofileerd, waarna de samendrukbaarheid opnieuw gecontroleerd wordt. Het verdichten kan

bijvoorbeeld met een grondwals gebeuren (trilrol vooraan, banden achteraan).

2. Als de grond nog niet draagkrachtig genoeg is, kan de grond verbeterd en daarna opnieuw verdicht en geprofileerd worden. Om de grond te verbeteren kunnen we:

• een bindmiddel, zoals kalk of cement, in de grond mengen. Als gevolg van de wet van 1 januari 2004 waarbij een bodembeheerrapport nodig is vanaf 250 m³ grondverzet, wordt tegenwoordig meestal voor deze methode gekozen.

• de bestaande, slechte grond mengen met zandachtige grond of met gebroken puin.

25

2.4. stabilisatie met kalk

2.4.1. Wat is ongebluste kalk?

Ongebluste kalk of gebrande kalk is een witachtig poeder, dat (in België) verkregen wordt door kalksteen of mergel in een oven te branden bij een temperatuur van ongeveer 900°C.

Ongebluste kalk die aan de lucht blootgesteld wordt, reageert onmiddellijk en zeer heftig met vocht (water), zelfs in zeer kleine hoeveelheden. De reactie veroorzaakt een sterke hitte.

stabilisatie met kalk is hetzelfde als grondverbetering met kalk of kalkstabilisatie.

2.4.2. Bescherming bij werken met ongebluste kalk

• De bestuurder van de kalkmachine draagt een

beschermbril en heeft altijd een flesje water bij zich. De cabine is veelal voorzien van een airco met overdruk.

• De kalk moet volledig droog blijven en mag niet kunnen vrijkomen tijdens het transport en de verhandeling.

Daarom wordt hij in bulk geleverd in waterdichte silo’s.

• De kalk mag bij de verwerking slechts minimaal stuiven of opwaaien. Er worden meestal producten aan toegevoegd, zoals olie, dat de reactie met water een beetje vertraagt.

27

2.4.3. Waarom grond verbeteren met kalk?

Kalk wordt gebruikt om klei- en leemgronden te stabiliseren. Deze gronden komen in ons land vrij veel voor en bevatten bovendien vaak veel water. Een modderbrij kan op korte tijd veranderd worden in een grond waarop bouwmachines probleemloos kunnen rijden.

• De grond wordt TER PlaaTsE verbeterd.

• De grond wordt GEdROOGd (droger gemaakt). De ‘ongebluste kalk’ reageert onmiddellijk met het vocht in de grond en veroorzaakt een sterke warmte-ontwikkeling. naargelang het weer kan het watergehalte dalen met 2 tot 4% per procent toegevoegde kalk. Het watergehalte wordt in het lab bepaald met behulp van een monster. Bij vrij natte grond kan dit gehalte vlot oplopen tot 25%.

• De klei wordt VERKRUImEld, waardoor de grondstructuur verbetert. Ongekalkte klei is plastisch en vettig; behandelde klei is zandachtig (met duidelijke korrels). Deze eigenschap heeft ook tot gevolg dat de grond merkelijk beter verdicht kan worden.

• De dRaaGKRaCHT VERHOOGT.

 twee uur na de behandeling is de draagkracht al 4 tot 10 keer hoger dan voor de behandeling. Kalk zorgt dus voor een snelle verhoging van de draagkracht, waardoor de werf al na zeer korte tijd beter berijdbaar wordt.

 De kalk reageert langzaam verder met de klei gedurende een drietal maanden. Dit zorgt voor een trage, duurzame verharding, waardoor er eigenlijk veel tijd is om de grond definitief te verwerken.

Voordelen

2.4.4. uitvoering

• Kalk wordt getransporteerd en opgeslagen in een silowagen. Via een hogedrukleiding en luchtdruk wordt hij overgeblazen naar de strooiwagen.

• Dit werk mag niet gebeuren bij vorst of aanhoudende regen, want anders zal het watergehalte veranderen.

• soms moet de grond losgemaakt worden als

voorbereiding op het werk. Dit is niet altijd nodig. Het is nuttig bij:

• het verwijderen van grote elementen (kasseien, boomwortels, stenen, …);

• het beluchten of bevochtigen van de grond.

• Bij kalk wordt bij voorkeur rechtstreeks op de plaats van bestemming gewerkt, eventueel in lagen. De diepte die ingefreesd moet worden en de hoeveelheid kalk worden vooraf vastgesteld. Als er bijvoorbeeld 22 kg kalk/m² 40 cm diep ingewerkt moet worden, is 55 kg kalk/m³ nodig.

• De kalk wordt met een spreidmachine gelijkmatig over het oppervlak verspreid. De dosering mag hoogstens 1/10 afwijken van de vooropgestelde dosering. Alles moet in het werk gesteld worden om stofontwikkeling te beperken: de valhoogte bedraagt maximaal 0,5 m; de spreidmachine heeft achteraan vallappen; er wordt niet

29

• nadat de kalk gespreid is, moet de grond homogeen (overal gelijk) gemengd worden over het volledige oppervlak en over de volledige dikte. Elke strook overlapt de voorgaande over een breedte van minstens 10 cm.

De kalk moet niet onmiddellijk gemengd worden (in tegenstelling tot cement), maar wel nog dezelfde dag.

Als er met een frees gemengd wordt, kunnen stenen, kasseien, ondergewerkt afval (bv. ijzeren piketten), enz.

voor problemen zorgen. Eigenlijk zou het materiaal eerst gezeefd moeten kunnen worden.

De frees moet tegen de rijrichting in draaien! Zo komt de kalk zeker onderaan terecht. Een frees die met de rijrichting meedraait, steekt een deel van de kalk weer omhoog. Om tegen de rijrichting in te frezen, is wel veel meer vermogen nodig van de tractor.

• De gekalkte laag moet opnieuw verdicht en geprofileerd (genivelleerd) worden. Het verdichten moet vrij precies gebeuren voor een goede stabilisatie. Rij niet meer dan drie keer over de grond en rij aan een redelijke snelheid bij de eerste keer trillen. Zeker bij regenweer is dit werk secuur.

• Voor de controle zijn drukproeven nodig, maar na het verdichten kan al veel gezien worden met het blote oog:

• geen scheurtjes in de grond

• geen matraseffect

2.5.1. Wat is geotextiel?

Geotextielen zijn textielen die water doorlaten, maar geen grond. naargelang van de fabricatiewijze kunnen ze onderverdeeld worden in geweven, niet-geweven en gebreide textielen. Vaak zijn ze gemaakt uit polypropyleen en/of polyester, maar soms ook uit nylon of glasvezel. Dit zijn onrotbare kunststoffen. Als het materiaal biologisch afbreekbaar moet zijn (wat niet het geval is in de

wegenbouw), wordt meestal kokos, jute of hennep gebruikt.

2.5.2. Algemene eigenschappen

De eigenschappen kunnen verschillen in functie van het type textiel. Vaak wordt het textiel dan ook speciaal voor een bepaald doel ontworpen. De belangrijkste algemene eigenschappen zijn:

• hoge waterdoorlaatbaarheid, maar geen gronddoorlatendheid

• grote soepelheid

• sterkte: hoge weerstand tegen trekkrachten en tegen perforatie. toch moet de ondergrond zo puinvrij mogelijk zijn bij de plaatsing.

• lange levensduur

2.5. Geotextiel

Gewicht 90 tot 335 g/m² Standaardbreedtes 1,5 m – 2 m – 4,5 m – 6 m

31

2.5.3. toepassingen

Geotextiel is uitermate geschikt als filtermateriaal (dat enkel water doorlaat) en tegelijk als scheidingsmateriaal.

Op aardebanen wordt bijna altijd een geotextiel geplaatst.

Zo kunnen fijne deeltjes grond van het baanbed of de aardebaan niet opstijgen in het grovere materiaal van de onderfundering of fundering en wordt ook uitspoeling voorkomen.

Geotextiel wordt vaak gebruikt als:

• drainerende mat rond drainagebuizen

• scheiding tussen de ondergrond en de fundering van wegen, parkings, opritten, …

• beschermingslaag onder waterdichte folies (bv. vijvers)

• versteviging van steile hellingen

• oeverbescherming tegen erosie

• ...

2.6.1. Algemeen

Onder verhardingen, zoals wegen, voetpaden, parkings en bedrijfsvloeren, is meestal een fundering en soms ook een onderfundering nodig. De belangrijkste functies van de onderfundering en fundering zijn:

• de belasting die op het wegdek wordt uitgeoefend, spreiden en doorgeven naar de onderliggende lagen;

• een effen oppervlak maken om de verharding op te kunnen aanbrengen;

• al snel zorgen voor een volledige toegankelijkheid (er kan met bijna alle soorten machines op gereden worden, zelfs bij nat weer);

• ongevoelig zijn voor water en vorst.

Welke fundering gekozen wordt, is afhankelijk van een aantal elementen:

• de te verwachten verkeerslasten:

• Een fundering onder een voetpad kan bestaan uit 15 cm zandcement.

• Een fundering onder een fietspad kan bestaan uit 20 cm schraal beton.

• Een fundering onder een cementbetonverharding kan bestaan uit 20 tot 25 cm steenslag 0/32 mm met daarop 15 tot 25 cm cementgebonden betonpuin.

• het soort ondergrond: bij een weinig draagkrachtige ondergrond is zeker een onderfundering nodig.

• de beschikbare materialen. tegenwoordig wordt steeds vaker gewerkt met recuperatiematerialen, zoals mengpuin voor onderfunderingen of betonpuin voor funderingen, die met cement gestabiliseerd worden.

• de kostprijs.

Een goede fundering wordt altijd in lagen aangelegd en goed verdicht. Het is de bedoeling dat de bovenkant zo effen mogelijk is (maximale afwijking van 2 cm) en zo droog mogelijk gehouden wordt.

2.6. Onderfunderingen en funderingen (van wegen)

33

2.6.2. Onderfunderingen

Het deel tussen het baanbed (of de aardebaan) en de fundering is de onderfundering. Vaak wordt geen onderfundering gemaakt, maar wordt de fundering dikker gemaakt. Een onderfundering wordt wel toegepast als het baanbed of de aardebaan:

• weinig draagkrachtig is;

• vorstgevoelig is.

Een onderfundering is vaak 15 tot 20 cm dik. Er mogen veel verschillende materialen voor gebruikt worden. naargelang van de samenstelling onderscheiden we een onderfundering van zand (type I) en een grondkorrelige onderfundering (type II). De belangrijkste materialen die gebruikt kunnen worden, zijn:

• natuurlijk of kunstmatig zand;

• puinbrekerzand;

• steenslag;

• gebroken betonpuin (bv. 0/56);

• gebroken asfaltpuin (maximum 30% - bv. 0/20, 0/40, 0/56);

• gebroken mengpuin (bv. 0/20, 0/40, 0/56, 20/63).

tegenwoordig gebruiken meerdere bedrijven dit materiaal: ze recupereren steenachtig materiaal van bestaande wegen en breken het. Ze zeven het niet, zodat bijvoorbeeld een korrelmaat 0/56 ontstaat.

• gebroken metselwerkpuin.

2.6.3. funderingen

De fundering is het deel van de weg dat net onder de verharding ligt. Ze bestaat uit één of meerdere lagen

steenachtige materialen (bv. steenslag, betonpuin) die al dan niet met cement of bitumen gebonden worden.

De fundering wordt laag per laag gespreid en daarna met walsen verdicht. De totale dikte ervan bedraagt vaak 30 cm.

langs de bovenkant moet de fundering effen zijn (geen plassen of wielsporen), want later wordt de verharding erop aangebracht. Bepaalde funderingen, zoals cementmengsels, moeten beschermd worden tegen uitdroging door er bijvoorbeeld een laag bitumen met zand op te spuiten.

Enkele veel voorkomende types funderingen:

• steenslagfundering;

• fundering door stabilisatie met cement van betonpuin (recycling in situ);

• zandcementfundering;

• fundering van vliegas;

• fundering van schraal beton, met of zonder wapening;

• enz.

35

2.7. stabilisatie met cement

We kunnen stabilisatie met cement vergelijken met kalkstabilisatie bij leem- en kleigronden. Cementstabilisatie wordt vooral toegepast bij zand of zeer zandrijke grond, betonpuin of steenslag als wegfundering.

• De fundering is duurzaam en erg draagkrachtig.

• Het uitlooggedrag wordt zeer minimaal.

• Omdat de fundering ter plaatse uitgevoerd wordt, is ze goedkoop en milieuvriendelijk.

Voordelen