Speciale betonsoorten: Wegenbeton

8 Juli 2019
 

Algemeen

Wegverhardingen zijn constructie-elementen die sterk belast worden door het verkeer, dagelijkse temperatuurcycli en het effect van vorst in de aanwezigheid van dooizouten. Het betonoppervlak dient over een hoge duurzaamheid te beschikken, in het bijzonder bij een intense verkeersbelasting met hoge aslasten. De typische spoorvorming die eigen is aan asfaltverhardingen zal bij betonverhardingen niet voorkomen door de betere lastenverdeling, de hogere stijfheid en vormvastheid, zelfs bij hoge temperaturen. Hierdoor bekomt men een lange levensduur met beperkte onderhoudskosten.
 
Bij wegverhardingen in beton wordt de verkeersveiligheid positief beïnvloed door de hoge antislipweerstand en de heldere oppervlaktekleur.
 
Verhardingen in beton worden vooral gebruikt voor oppervlakken die intensief bereden worden zoals autosnelwegen, ronde punten, bushaltes, landingsbanen, wegenparkings of landbouwwegen. Een preciese inachtname van alle ontwerpaspecten en een verzorgde uitvoering zijn belangrijk om de hoge verwachtingen gesteld aan betonwegen te kunnen inlossen.
 

Reglementaire

context De eisen voor de bestanddelen, de samenstelling en de uitvoering van wegenbeton, bevinden zich in de typebestekken (TB) van de verschillende regio’s : het Standaardbestek 250 (SB 250) in het Vlaamse Gewest, CCT Qualiroutes in het Waase Gewest en het TB voor de wegen van het Brussels Hoofdstedelijk Gewest.
 

Samenstellen van wegenbeton

De vereiste duurzaamheid zal slechts behaald worden als het beton een voldoende hoge druk- en buigtreksterkte bezit evenals een voldoende weerstand tegen vorst met dooizouten en tegen slijtage. Over het algemeen wordt een hoge slijtweerstand bekomen door middel van de mechanische weerstand, een goed verzorgde nabehandeling van het wegoppervlak maar ook door de keuze van hoogkwalitatieve granulaten.
 
Cement
De regionale lastenboeken schrijven het gebruik van cement van het type CEM I LA of CEM III/A met een sterkteklasse 42,5 voor.
 
Granulaten
De oppervlaktelaag van het beton wordt meestal gemaakt met een gebroken granulaat waarvan de grootste korrel maximaal 20 mm bedraagt. Voor een twee- lagige verharding kan de onderlaag (15 à 20 cm dik) grotere korrelmaten bevatten (tot 31,5 mm) terwijl kleinere granulaten (kaliber 4/6,3) voor de toplaag worden gebruikt. Een dergelijke samenstelling van de toplaag komt het rolgeluid ten goede

Een minimale polijstweerstand (PSV) van 50 wordt vereist voor de granulaten die in de toplaag worden gebruikt. Een goede slijtweer- stand (MDE) en weerstand tegen verbrijzeling (LA) zijn bijkomend vereist. Het gebruik van rolgrind is niet toegestaan.

 
Hulpstoffen
Naast de gebruikelijke plastificeerder, wordt in de toplaag doorgaans ook een luchtbelvormer voorzien om het beton voldoende vorstbestand te maken. De efficiëntie van de luchtbelvormer zal geëvalueerd worden door de meting van het luchtgehalte in het beton.
 
Consistentie
De machines die doorgaans gebruikt worden om wegenbeton te plaatsen (glijbekistingen, ook wel (slipform) paver genoemd, zie figuur 3.5.1) vereisen het gebruik van aardvochtig beton (consistentieklasse S1) zodat de laterale randen na plaatsing niet nazakken. Kleine stukken of stukken met een complexe geometrie (of nog herstellingen) kunnen manueel verwerkt worden. De consistentie zal aangepast worden aan de verdichtingsmiddelen, wat ook de gebruikte plaatsingstechniek is. 
 

Verwerking van het beton

Plaatsing en verdichten
Het beton kan in één of twee lagen wordt geplaatst. Bij een éénlagige uitvoering moet de volledige betondikte over de kwaliteit van de toplaag beschikken waardoor een grote hoeveelheid hoogwaardige granulaten zal nodig zijn. Indien tweelagig wordt gewerkt, moet enkel de toplaag over granulaten van hoge kwaliteit beschikken. De grondlaag kan dan met lokale of gerecycleerde granulaten worden uitgevoerd. Bij een éénlagig systeem zal men echter kosten besparen op materieel en personeel.
 
Voor de manuele uitvoering van kleine oppervlakken (bv. rond punt of bushalte) of bij plaatsing van oppervlakken met beperkte werkruimte, zal doorgaans met vaste bekistingen worden gewerkt. Deze dienen voldoende verankerd te zijn en voldoende steun te nemen op de ondergrond omdat ze voor het referentiepeil van de verharding zorgen.
 
Het beton dient regelmatig over de volledige breedte verspreid te worden. Hierbij moet segregatie en een eerste ongecontroleerde verdichting vermeden worden. Bij een tweelagig systeem kunnen de onder- en bovenlaag terzelfdertijd door eenzelfde glijbekisting geplaatst worden. Het is ook mogelijk met 2 glijbekistingen na elkaar te werken. In dat geval moet de nivellering van de onderlaag met zorg gebeuren zodat voor de bovenlaag een minimum dikte van 4 à 5 cm kan gegarandeerd worden. De tijdspanne tussen het plaatsen van beide lagen is zó dat de onderlaag geen zichtbare tekenen van uitdroging vertoont noch in binding begint te gaan. De bovenlaag wordt "nat-in-nat" aangebracht om een optimale hechting te bekomen van beide lagen. De verharding zal zich op die manier als een monoliet systeem gedragen waardoor het zonder beschadiging alle interne en externe belastingen kan dragen.
 
Het beton dient regelmatig en over de volledige dikte verdicht te worden. De glijbekistingsmachines verdichten het beton over de gehele breedte aan de hand van vaste trilnaalden waarvan de goede positionering dient gegarandeerd te worden. Hun tussenafstand wordt gekozen aan de hand van hun actieradius.
 
Bij het trillen dienen "trilsporen" (aanrijken van fijne mortel) vermeden te worden. Het gelijkmatig rijden van de glijbekisting voorkomt de vorming van oneffenheden door een ongelijkmatige verdichting. Bij manuele plaatsing dient, na de eerste verdichting met trilnaalden, het beton te worden afgewerkt met andere hulpmiddelen (trilbalken) die over de volledige breedte werken.
 
Om de verharding voor te bereiden voor de finale oppervlakte-afwerking (zie hierna) wordt bij machinale plaatsing het gladstrijken uitgevoerd met een automatische spaan ("supersmoother" in het Engels) die toelaat de vereiste vlakheid te bekomen (fig 3.5.2). Bij manuele plaatsing wordt voor deze afwerking gebruik gemaakt van een trillat of -balk. Het mechanisch vlinderen/polieren met een helikopter wordt voor deze toepassingen afgeraden omwille van het dunne mortellaagje dat aan het oppervlak wordt gecreëerd. Dit laagje is rijk aan fijne deeltjes wat nefast kan zijn voor de noodzakelijke stroefheid van de weg en voor de vorst-dooizout bestandheid.
 
Oppervlakte-afwerking
De uiteindelijke oppervlaktebewerking, die plaatsvindt na het verdichten en effenen, geeft aan de rijweg de noodzakelijke stroefheid.
 
Bezemen
Op de meeste werven kan na het effenen een oppervlaktestructuur worden gecreëerd met behulp van een borstel. Deze bewerking, waarbij een borstel dwars over de weg wordt getrokken, gebeurt van op een werkplatform (fig 3.5.3 en 3.5.4) of vanop de zijkant van het net geplaatst beton.
 
Uitwassen van het oppervlak
Het gebruik van uitgewassen (gedesactiveerd) beton, samengesteld op basis van fijne granulaten (korrelmaat 4/6 of 4/8), is in België een courante praktijk bij de aanleg van autosnelwegen (fig 3.5.5). Bij dit proces wordt direct na het effenen een bindingsvertrager op het oppervlak verneveld. Deze verhindert de binding van het cement aan het oppervlak en zal tevens als nabehandelingsproduct dienst doen. De definitieve oppervlaktestructuur wordt bekomen door, na het eventueel zagen van de transversale voegen, alle niet verharde delen aan het oppervlak mechanisch te verwijderen met een bezemtoestel.
 
Nabehandeling
Onmiddellijk na het plaatsen en afwerken van het beton moet een nabehandelingsproduct op de wegverharding worden verneveld. Dit product beïnvloedt de oppervlakte-textuur van de rijweg niet. 
 
De aan te brengen hoeveelheid hangt af van het gekozen product en van de oppervlakteruwheid en heeft tot doel een dunne continue laag te vormen. In functie van de textuur van het oppervlak variëren deze hoeveelheden van 150 tot 200 g/m2. Een overmaat aan curing vertraagt zijn natuurlijke verwijdering en kan de beoogde stroefheid in het begin nadelig beïnvloeden. 
 
Oppervlakken die met een curing zijn bedekt mogen niet bereden worden. Het afslijten van het nabehandelingsproduct door het verkeer zou immers tot een te hoog vochtverlies kunnen leiden. Doorgaans houdt men het oppervlak 7 dagen verkeersvrij.
 
Nabehandelingsproducten zijn meestal wit of metallisch van kleur zodat het zonlicht maximaal weerkaatst wordt en opwarming van het beton wordt beperkt.
 
Het afdekken van een wegverharding met een plastiekfolie is een efficiënte maatregel om het beton te beschermen tegen felle neerslag en kan eveneens als nabehandeling dienst doen, op voorwaarde dat de folie intact blijft gedurende de vereiste periode (zie hoofdstuk 2.8).

Wapening en voegen

Verschillende verhardingstypes worden gebruikt voor de bouw van wegen of industrieterreinen. 
 
Korte platen in ongewapend beton
Dit type verharding bestaat uit een aaneenschakeling van platen waarvan de lengte beperkt wordt tot ongeveer 25 keer de dikte. In de praktijk wordt de lengte meestal beperkt tot 5 m (4 m voor fietspaden) en worden ter hoogte van de voegen eventueel kracht-over- brengende systemen (deuvels) voorzien. De bewegingen als gevolg van variaties in temperatuur en vochtig- heid worden opgenomen ter hoogte van de voegen. Deze worden meestal afgedicht om te beletten dat het oppervlaktewater in het weglichaam terecht komt.  De breedte van de platen is beperkt tot 4,5 m.
 
Doorgaand gewapend beton
Bij verhardingen in doorgaand gewapend beton is geen sprake van transversale voegen. Ze zijn immers voorzien van een langswapening (fig 3.5.6) waarvan de dwarsdoorsnede zó is berekend dat scheurvorming wordt beheerst middels een homogene verdeling van scheuren met een gemiddelde afstand van 1,5 à 3 m. De scheuropening blijft beperkt en mag in geen geval meer dan 0,3 mm bedragen. De gelijkmatigheid van de scheurvorming kan ook bevorderd worden door het aanbrengen van actieve scheuraanzetten om de 1,2 à 1,5 m.
 
Gewapende platen
Gewapende platen worden niet vaak toegepast, behalve bij industriële binnenvloeren of buitenverhardingen die zwaar belast worden en waarbij men het aantal krimp- voegen wil beperken.
 
Staalvezelversterkt beton
Dit type beton wordt doorgaans bij industrievloeren gebruikt waar het veel toepassingsmogelijkheden kent (opslag in havengebieden, parkings voor vrachtverkeer, logistieke terreinen, …). Voor wegverhardingen wordt staalvezelbeton slechts in bijzondere gevallen gebruikt nl. bij dunne of extra-dunne toplagen.
 
machine a coffrage glissant
Fig 3.5.1 Glijbekistingsmachine

 

lissage automatique du beton
Fig 3.5.2 Automatisch gladstrijken van het beton

 

brossage du beton en surface
Fig 3.5.3 Bezemen van het beton- oppervlak

 

surface finie du beton obtenue par brossage
Fig 3.5.4 Eindresultaat van een gebezemd betonoppervlak

 

surface finie du beton obtenue par desactivation
Fig 3.5.5 Eindresultaat van een uitgewassen betonoppervlak

 

beton arme continu en cours de coulage
Fig 3.5.6 Doorgaand gewapend beton tijdens de uitvoering