“GEBREKKIGE HERSTELLINGEN KNABBELEN AAN HET BUDGET"

Interview Anne Beeldens, raadgevend ingenieur AB-Roads

Een van de sterktes van betonwegen is hun lange levensduur. Maar hier ligt ook meteen hun zwakte. Door het robuuste karakter van betonverhardingen wordt een goed onderhoud immers vaak vergeten. De schade die daardoor ontstaat, wordt vaak niet of slechts rudimentair hersteld, om kosten te besparen. Deze herstellingen zijn echter niet duurzaam en leiden al snel tot grotere schade. Maar wat houdt dat juist in, het duurzaam onderhouden en herstellen van betonwegen? InfraStructure ging hierover in gesprek met prof. dr. ir. Anne Beeldens, oprichtster van adviesbureau AB-Roads en gastprofessor aan de KU Leuven.

PROF. DR. IR. ANNE BEELDENS

Anne Beeldens is sinds 1 maart 2016 raadgevend ingenieur bij AB-Roads. Daarvoor was ze actief bij het Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw, waar ze door onderzoek en de technische assistentie bij herstellingen van betonverhardingen betrokken was. Sinds 2004 is Beeldens gastprofessor wegenbouwkunde aan de KU Leuven, departement bouwkunde, en doceert ze wegenbouw aan de KU Leuven, campus Gent.

BETONVERHARDING

Een betonverharding kan in twee grote groepen worden opgedeeld. Het doorgaand gewapend beton (DGB) is vooral bedoeld voor zwaar verkeer, vaak met lange en rechte stukken weg. Bij platenbeton worden dwarse krimpvoegen aangebracht, om zo de verharding in platen op te delen, beperkt in lengte en breedte. InfraStructure sprak met prof. dr. ir. Anne Beeldens over de eigenschappen van beide betonverhardingen, de mogelijke schadebeelden, de oorzaken van die schade en het duurzaam herstellen ervan.

DOORGAAND GEWAPEND BETON

Anne Beeldens: “Betonwegen in doorgaand gewapend beton vragen weinig onderhoud, omdat ze quasi geen dwarsvoegen hebben. Ten gevolge van spanningen door het verkeer en thermische variaties ontstaan fijne dwarsscheurtjes in het beton, die dichtgehouden worden door de aanwezige langswapening. De scheurtjes vormen geen probleem, aangezien ze ter hoogte van de wapening volledig dicht zijn en er dus geen water kan insijpelen. Doorgaand gewapend beton is vooral bedoeld voor zwaar verkeer, zoals op autosnelwegen en belangrijke verbindingswegen.

Actieve scheuraanzet

Door de spanningsopbouw en het krimpen van het beton ontstaan er onvermijdelijk willekeurige scheurtjes.

Anne Beeldens: “Een van de vaststellingen hierbij is dat die scheuren vaak in een cluster voorkomen. Dit kan een aanleiding zijn voor een punch-out (zie verder). Ook ver van elkaar gelegen scheuren dienen vermeden te worden. Om te komen tot een optimaal scheurpatroon, werd het principe van actieve scheuraanzet opgenomen in het standaardbestek.

De actieve scheuraanzet bestaat uit een kleine zaagsnede (40 cm lang, 4 cm diep) die om de 1,2 meter aangebracht wordt aan één zijde van elke betonstrook. Door het beton lokaal te verzwakken, zullen er sneller scheuren op die plaats ontstaan. Bovendien zullen de scheuren vaker mooi rechtdoor lopen."

Punch-out

Anne Beeldens: “De meest voorkomende schade bij doorgaand gewapend beton is de punch-out. Die treedt op wanneer de fundering verdwijnt, bijvoorbeeld door erosie, en de betonverharding begint te zweven. De wapening is een krimpwapening en bijgevolg niet gedimensioneerd om die lasten te dragen. Hierdoor ontstaan er scheuren die dicht tegen elkaar gelegen zijn, met een lokale verbrokkeling van het beton tot gevolg.

In de praktijk zien we dergelijke schade veelal aan de zwaarst belaste rijstrook, waar de vrachtwagens op de langsvoeg rijden. Het goed plaatsen van de langsvoeg is dus van groot belang voor de levensduur van de betonweg."

Langsvoegen met ankerstaven

Het grote voordeel van doorgaand gewapend beton is het ontbreken van dwarse voegen. Er is enkel sprake van een langsvoeg, die door ankerstaven wordt overbrugd.

PLATENBETON

Waar bij doorgaand gewapend beton de spanningen onder controle gehouden worden door de fijne scheurtjes, worden bij platenbeton dwarse voegen aangebracht, die mogelijk met deuvels worden versterkt.

Anne Beeldens: “In tegenstelling tot de oude betonwegen, waar de betonweg plaat per plaat werd aangelegd, wordt het platenbeton in één keer gestort. Vervolgens worden de voegen over een derde van de diepte ingezaagd, doorgaans met een tussenafstand van 5 meter. Op die manier blijven de spanningen beperkt en zullen er geen scheuren ontstaan."

Voegenplan

De dwarse voegen bij platenbeton moeten, net als de langsvoeg, opgevuld en onderhouden worden. Een voegenplan bepaalt waar die voegen zullen liggen.

Anne Beeldens: “Voor een klassieke weg is een dergelijk voegenplan redelijk eenvoudig. Als er sprake is van een bocht, een pleintje of een industriële betonverharding, loopt het echter al eens fout. Voegenplannen zouden meer aandacht moeten krijgen, omdat ze nog te vaak aan de basis liggen van schade aan de betonverharding. Het beton is didactisch: als de voeg er niet is, zal er vroeg of laat een scheur ontstaan. Een goede leerschool voor de volgende keer!"

Deuvels

Een van de mogelijke schadebeelden bij platenbeton is het ontstaan van wilde scheuren. Dit doordat het voegenplan niet correct was wat betreft de positie van de voegen of de afmetingen van de platen, of doordat de voegen te laat zijn aangebracht. Bovendien kan er bij slecht onderhouden voegen water indringen, waardoor er extra pompeffecten ontstaan, met erosie van de fundering als gevolg. Dit leidt tot de beweging van platen en een mogelijke trapvorming.

Om die beweging tegen te gaan en een goede krachtoverdracht te realiseren tussen twee opeenvolgende platen, worden er deuvels aangebracht. Deze duiken vooral op in zwaarder belaste wegen, waar er meer verkeer passeert (verplicht in Vlaanderen voor de bouwklassen B1 tot B5).

Anne Beeldens: “Deuvels moeten van goede kwaliteit zijn om de horizontale beweging toe te laten en de verticale krachtoverdracht te verzekeren. Aangezien er een geharmoniseerde norm bestaat, dienen zij over een CE-markering te beschikken.

Momenteel is er een herziening van de norm bezig om de eisen betreffende de duurzaamheid, de coating en de vorm van de deuvels beter te specificeren.“

Schadebeelden

• Trapvorming: “Het ontbreken van deuvels of door corrosie aangetaste deuvels kunnen trapvorming van de betonplaten veroorzaken. Dit is steeds in combinatie met erosie van de fundering. Vaak komt dit voor bij oude wegen, waar er bredere voegen aanwezig zijn. Een mogelijke oplossing is om de holtes onder het beton te injecteren en de plaat op te persen om zo de trapvorming weg te werken. De levensduur van deze injectie hangt sterk af van de oorzaak van de schade. Deze kan een slecht onderhoud van de voegen zijn, een overbelasting, ouderdom …"
• Hoek af: “Een plaat die gedeeltelijk gescheurd is of waar een hoek van afgebroken is, wordt vaak hersteld met gietasfalt. Bij de eerste warme periode zal het gietasfalt echter opgeduwd worden of, erger nog, zal het resterende betongedeelte naar boven komen, wat kan leiden tot gevaarlijke situaties. Herstellingen met gietasfalt zijn tijdelijke noodoplossingen en dienen zo snel mogelijk vervangen te worden door een betonherstelling van de plaat over de volledige diepte en breedte, om een kwalitatieve weg te behouden. Gebeurt dat niet, dan zal men frequent dienen terug te keren om de putten te vullen. Een betonherstelling is iets ingrijpender qua tijd, maar met snelhardend beton, in combinatie met isolatie, kan een herstelling reeds na 36 uur opengesteld worden, indien nodig zelfs nog vroeger."
• Geluidshinder: “Bij oude betonplaten krijg je na verloop van tijd geluidsoverlast. Hiervoor wordt een oplossing gezocht. Zo werd recent door AWV een proefvak aangelegd op de N44 in Maldegem waar een speciale manier van oppervlaktebehandeling getest wordt: de NGCS ofte 'Next Generation Concrete Surface'. Hierin worden met diamantschijven zeer kleine groeven aangebracht, afgewisseld met iets diepere groeven. Hierdoor blijft de stroefheid van het beton behouden, maar verdwijnt de tonale toon en wordt een geluidsreductie van om en bij 6 dBA opgemeten in vergelijking met een oude betonweg."

ONDERHOUD

Anne Beeldens: “Betonverhardingen vragen over het algemeen weinig onderhoud. Eens de verharding degelijk is aangebracht, kan die zonder grote problemen veertig tot vijftig jaar dienstdoen. Voor minder belaste wegen is dat zelfs nog veel langer. Dit is wel op voorwaarde dat de voegen goed onderhouden worden. Om de tien à vijftien jaar dient de voegvullingsmassa vervangen te worden, om waterindringing te vermijden. Water is immers niet samendrukbaar en zal onder invloed van drukken alle fijne materialen mee naar buiten pompen. Hierdoor ontstaan er holtes, met trapvorming tot gevolg. De voegen dichthouden is een van de eerste maatregelen om beton te vergewissen van een te vroege dood."

DUURZAAM HERSTELLEN

Conditieonderzoek

Anne Beeldens: “Elke herstelling zal maar duurzaam zijn, als je ook de oorzaak van de schade wegneemt. En dus is een correcte kennis van betonwegen noodzakelijk, om een juiste diagnose te stellen. Bij betonwegen zijn er twee mogelijkheden. Ofwel is de schade vrijwel onmiddellijk zichtbaar en is deze te wijten aan bijvoorbeeld een verkeerd voegenplan of een slechte materiaalkeuze of uitvoering, ofwel is er sprake van ouderdomsschade door vermoeiing of erosie van de fundering. Dat is doorgaans pas dertig tot vijftig jaar na de aanleg. We hebben in België overigens nog heel wat betonwegen die in 1935 aangelegd zijn en nog in perfecte staat verkeren."

Herstelling

Anne Beeldens: “Een van de meest voorkomende problemen met dergelijke oude wegen is het breken van de betonplaten. Die waren vroeger immers tien tot vijftien meter lang en zijn door de jaren heen in twee of drie stukken gebroken. Dergelijke herstellingen betreffen het wegnemen van de betonplaat, het aanbrengen van een fundering in walsbeton die heel snel bereden kan worden, en daarop de nieuwe betonplaten. Ook een wilde scheur in een oude ongedeuvelde betonplaat is redelijk eenvoudig te behandelen. Je kunt de scheur immers als voeg behandelen: bovenaan uitfrezen en opvullen met voegmateriaal, waardoor de scheur waterdicht wordt. Zo kan verhinderd worden dat oude betonplaten opgebroken dienen te worden. Een scheur in gedeuveld platenbeton levert meer problemen op. Die scheur is immers niet overbrugd door deuvels. Ter hoogte van de scheur zullen er hogere spanningen ontstaan, met een snellere degradatie van de weg tot gevolg. Hier is het lokaal herstellen van het beton aangewezen. Nieuw beton dient echter zo te worden ontworpen en aangelegd dat vroegtijdige scheuren zo veel mogelijk vermeden worden."

Het duurzaam herstellen van een betonweg betekent een correcte herstelmethode, een goede materiaalkeuze en een secure uitvoering. De volgende vragen dienen hierbij beantwoord te worden:

• Wat is het tijdslot waarbinnen de herstelling uitgevoerd dient te worden? Is het gebruik van snelhardend beton nodig?
• Kan de herstelling voldoende lang gevrijwaard worden van dooizouten?
• Zijn de grootte van de herstelling en de grootte van de resterende plaat voldoende?

Anne Beeldens: “Vaak moeten herstellingen in één nacht of een weekend uitgevoerd worden. Hiervoor kan men voor kleine herstellingen gebruikmaken van snelhardend beton. Dat heeft een uithardingstijd van 36 uur en werd eind jaren 90 ontwikkeld. Het betreft een betonmengsel op basis van normale bestanddelen en grondstoffen, zonder speciale toevoegsels, maar met een hoger cementgehalte en een lagere W/C-verhouding. De moeilijkheid is om een evenwicht te zoeken tussen de verwerkbaarheid en de sterkteontwikkeling van het beton. Bij temperaturen boven 15 °C zal de nadruk gelegd worden op de verwerkbaarheid, bij lagere temperaturen zal er vooral ingezet worden op een snelle sterkteontwikkeling. In beide gevallen zal de herstelling zo veel mogelijk geïsoleerd worden, om de warmte in het beton te houden. Er bestaan ook speciale cementsoorten met speciale hulpstoffen die een heel korte uithardingstijd hebben. Dit brengt uiteraard een aanzienlijk prijskaartje met zich mee, maar kan een oplossing bieden voor kleine herstellingen op drukke wegen."

AANDACHTSPUNTEN

Standaardbestek

Anne Beeldens: “Het standaardbestek 250 is een goede basis voor de aanleg, het onderhoud en de herstelling van de weg. Hoewel het geen handboek is er staat niet in waarom bepaalde zaken uitgevoerd moeten worden geeft het alle basisoplossingen weer. Welk beton moet er gebruikt worden? Moeten er deuvels aangebracht worden? Ontwerpdetails zoals het voegenplan staan er niet in, maar dienen wel in overleg tussen het studiebureau en de aannemer bepaald te worden, rekening houdend met de fasering van de aanleg."

Betonsamenstelling

“Wegenbeton vraagt speciale aandacht. Het dient vrij consistent te zijn om aangelegd te kunnen worden met een glijbekistingsmachine en dient ook een zeer goede weerstand te hebben tegen afschilfering ten gevolge van dooizouten. Vaak wordt er echter juist op dit punt afgeweken van het SB 250 en wordt er overgegaan naar beton volgens de betonnorm NBN EN 206, dat niet altijd beantwoordt aan de strenge eisen die aan de betonverharding gesteld worden. Een luchtbelvormer bijvoorbeeld is bij het hedendaagse wegenbeton cruciaal om een goede weerstand tegen afschilfering te bekomen. Het meten van dit luchtgehalte op de betoncentrale of (bij voorkeur) op de werf zal onmiddellijk een idee geven van het risico dat het beton loopt op latere leeftijd."

CERTIFICATIE

Anne Beeldens: “Voor asfaltmengsels bestaat er al een systeem van registratie en certificatie. Dat is ook voor betonverhardingen op komst. De bedoeling is om de betonsamenstelling voorafgaandelijk aan de werf op punt te stellen in functie van de gewenste bouwklasse, de methode van aanbrengen en de oppervlaktebehandeling. Deze eigenschappen worden dan tijdens het productieproces systematisch gecontroleerd, om zo de zekerheid van kwaliteit te verhogen. De certificatie zal zeker voor de klassieke toepassingen van de wegen een meerwaarde bieden, maar ze mag geen beperking zijn op de vrijheid van de architect. Betonverhardingen komen meer en meer voor in een stedelijke omgeving, in verschillende kleuren, met verschillende accenten. Dit door toevoeging van speciale granulaten in combinatie met het uitwassen van het oppervlak. Hier kan er bijvoorbeeld overgestapt worden naar een opgelegde samenstelling, waarbij men afwijkt van de meer prestatiegerichte voorschriften in de typebestekken."

AB-ROADS

Een goed bestek ligt aan de basis van een goede uitvoering, zij het voor een nieuw aangelegde weg of voor een herstelling. Vaak ontbreken echter technische details, waardoor er discussies ontstaan en de kwaliteit in het gedrang komt. Net om die reden besloot prof. dr. ir. Anne Beeldens om in maart 2016 AB-Roads op te richten. Het adviesbureau wil een brug vormen tussen de bestaande studiebureaus, die de werven van het begin tot het einde opvolgen, de bouwheren en de uitvoering van de werkzaamheden. AB-Roads wil betonwegen en bestratingen optimaliseren door te helpen bij de detailuitwerking, zoals het opstellen van een voegenplan of door aandacht te besteden aan de uitzetvoegen en de materiaalkeuze bij speciale toepassingen, zoals industriële verhardingen.