Voegen in betonverhardingen (11)*doorDipl.?lngDr. techn. R. Sp r i ft gen s e h m i d (Wenen)Constructie van de sc:hijnvoegenOverdracht van verticale lasten Iverkeerslasten)De deuvels hebben tot taak om de verticale verkeerslasten bijde voegen zodanig van de ene op de andere plaat over tebrengen, dat de doorbuiging van de plaateinden zo gelijk mo-gelijk is.Inzake de werking van deuvels hebben L W. Teil eren H. D.Cas hel I zeer uitgebreide studies verricht, die gepubliceerdzijn onder de titel 'Performance of doweled joints under re-petitive loading' in Bulletin 217, Highway Research Board,Washington 1959, blz. 8 - 49. Bij hun proeven werden proef-platen in drie speciaal daarvoor gebouwde apparaten aan On-geveer 2 miljoen wisselende belastingen onderworpen (foto 7).Uit hun publikatie blijkt onder meer, dat de beste overdrachtvan de lasten wordt verkregen als de diameter van de deuvel-bij een onderlinge afstand van 30 ten minste 1/8 vande plaatdikteis. Voor 22 en 23 cm dikke betonplaten komen dusrondstalen deuvels resp. 28 en 30 mm in aanmerking.De gedeelten van de deuvels die ingebetonneerd worden, moe-ten bij dergelijke deuvels ongeveer 6 maal zo groot zijn als dediameter, zodat deuvels 30 mm ongeveer 36 cm lang dienente zijn. Hieruit blijkt, dat de thans in Duitsland toegepaste deu-vels (bijv. 60 -70 cm lang en 18 20 mm) de helft korter enbovendien dikker moeten worden.De natuurlijke vertanding van de beide breukvlakken verhoogthet effect van de werking van de deuvels en draagt bij wegenzonder uitzetvoegen, met 5 m lange platen, in hoge mate bijaan de overdracht van verticale verkeerslasten, mits de voegendat in de zomer het geval is-? slechts weinig open-staan. Deze overdracht zal vermoedelijk nog beter worden alsbijv. stroken asbest-cement golfplaat in het onderste gedeeltevan de voegen worden aangebracht, zoals in Zwitserland dik-wijls wordt gedaan (foto 8).Bij zeer lage temperaturen zullen de voegen iets meer openstaan, maar in dat geval is de ondergrond bevroren en ver-hindert daardoor een te sterke doorbuiging van de plaatein-den.Als een betonverharding op een met cement gestabiliseerdelaag wordt gelegd, zullen de plaateinden nauwelijks kunnendoorbuigen. Er zijn echter nog niet voldoende gegevens om te* Ontleend aan 'Strasse und Autobahn'J juni en Juli 1963. Vertaald en bewerktdoor ir, J. C. N. Ri ng e I ing. Het eerste gedeelte van dit arlikel is ge-publiceerd in Cement XVI (1964) Nr. I, blz. 23-26.U.D.c. 625.848voegen in betonwegenfoto 8. asbest-cement golfplaat in het onderste gedeelte van devoeg voor een betere vertanding van de voegvlakkenkunnen antwoorden op de vraag, of ook in dat geval de stro-ken asbest-cement en de deuvels nodig zijn.In Californi?, waar alle sterk belaste autosnelwegen in cement-beton worden uitgevoerd, stabiliseert men sinds 1945 altijdde onder de betonplaat liggende laag, terwijl geen deuvelsen dergelijke worden toegepast.(Hetzelfde is ook het geval in Fronkriik, op de autosnelwegPariis-Lyon, waar de betonverharding wordt aangebracht metbehulp van machines met gliidende bekisting (zgn. 'slip-formpavers' - Ringeling).Dit gebeurt ook op Californische autosnelwegen, die een ver-keer van ongeveer 200000 voertuigen per dag moeten opne-men. In 'Construetion Practiceson Cement-Treated Subgradesfor Concrete Pavements', Bulletin 265, Highway Rese?rchfoto 7beproevingsapparaat voor bepalingvan de duurzaamheid van gedeuvel.de betonplaten (B) op elastische on-dergrond (H)(ontleend aan L. W. Teller en H. D.CashelI, 'Performance of doweledioints under repetitive loading'. Bul-letin 217, Highway Research Board,Washington 7959, blz. 8-49.)Cement XVI (1964) Nr. 2 101fig. 9. door afkoeling of krimp veroorzoakte trekspanningen inverzwakte en niet-verzwakte betondoorsnedenmaximale spanningen tussen ingetrilde voegen op een afstand van 30 m,de spanningen in de betondoorsnede zijn constant.De voegvullingDe voegvulling moet de voeg waterdicht afsluiten. Om de voeg-spleet steeds geheel gevuld te houden, zou een materiaal nodigzijn, dat bij koude uitzet en bij warmte krimpt. Aangezien ergeen materiaal met deze eigenschappen voorkomt, maakt mengebruik van elastische materialen die zich -onder behoudvan een vrijwel constant volume- 's winters bij bredere voegenenigszins laten insnoeren en 's zomers laten samendrukken.Wanneer men smalle voegen tot op vrij grote diepte zou moe-ten ingieten, zou de gedwongen insnoering zulke grote spon-ningen veroorzaken, dat de voegvulling ?f scheurt ?f loslaatvan het beton.Door de volgende mootregelen kan dit euvel verholpen wor-den:1. Het zogen van de voegen tot een diepte van 2,5 - 3 cm inhet beton. Gezien de korte afstand Van de voegen zullendeze zich slechts in geringe mote verbreden en de vullingzol niet zo gemakkelijk van het beton losscheuren of zelfgaan scheuren.De in de stoot New York genomen proeven met verschil-lende voegdoorsneden hebben aangetoond (zie M. D.foto 10. 'Verspreid voorkomende afbrokkeling van voegkantenbij te vroeg gezaagde schijnvoegenzeer sterke nachtelijke afkoeling verwacht wordt, dient men,behalve met een af.dekking van jute of het aonbrengen van eencurinq-compound, de pas gestorte vakken nog extrc te baseher-men met droge stromatten of een 10 cm dik laogje zand. V??ralles moeten de schijnvoegen zo spoedig mogelijk getrild ofgezoogd worden. In Ameriko geschiedt dit nog dezelfde avondin een wegvak dat 's morgens gebetonneerd is, dat wil zeggenalleen iedere derde of vierde voeg.Onder de zaagsneden entsteen dan krimpscheuren waardoorhet tussenliggende ploatgedeelte doorven vrijblijft.(/n Nederland worden, zodra het beton dit toelaat -lJiteraardnog dezelfde dag- de 0 n e ven schijl)voegen 6 cm diep en4 - 5 mm breed ingetrild. Later worden deze voegen tot eendiepte van 2,5 - 3 cm en een breedte van 6 - 8 mm nagezaagd.De e ven (tweede, vierde, enz.) schijnvoegen worden ge-zaagd, 5 cm diep en 6 - 8 mm breed. Door het zo snel mogelijktrillen kunnen de krimpspanningen gering worden gehouden,zodat deze door het beton kunnen worden opgenomen (fig. 9).Het nazagen geschiedt eerst nadat het beton voldoende is ver-hard, aangezien in een te vroegtijdig stadium het gevaar be-staat van afbrokkelende voegkanten, omdat het gebruikte grindzeer hard is, waardoor de korrels uit het beton gerukt kunnenworden (foto 10).Gezien het feit, dat het trillen van voegen aanleiding kan geventot oneffenheden in het betonoppervlak nabij deze voegen(natuurlijk is dit niet het geval bij het zagen in verhard beton),verdient het aanbeveling om de afwerkmachine daarna nogeens over het betreffende gedeelte te laten lopen.In het midden van de plaat worden de schijnvoegen voorzienvan deuvels 30 rnm, 40- 45 cm lang en hart op hart 30 cm,die over co. 213 van de lengte met speciaal vet zijn bestreken.Dit vet heeft een sterke hechting aan het staal en kan in eenzeer dunne laag worden aangebracht. - Ringeling).kgf lcm 2kgflcm 2soortelijk gewicht beton = 2,4 kg/dm'Board, Washington 1960, blz. 1 - 7, deelt F. N. H vee mmede,dat ook bij deze autosnelwegen de schijnvoegen op een af-stond van 4,6 m liggen, het wegdek op een met cement ofbiturnen gestabiliseerde laag rust en dat men daar geen deu-vels of endere voorzieningen voor het overdrogen van de las-ten nodig acht.In Californi? past men (evenals in Frankrijk - Ringeling) dus geenstaal toe, behoudens in de middenvoeg in de varm van ankers.Voorzieningen aan de onderzijde van de sc:hijnvoegenIn Amerika (en ook in Frankrijk en Nederland - Ringeling) brengtmen in de schijnvoegen aan de onderzijde g??n houten lataan, zoals dit bij voorbeeld in Duitsland het geval is.Alleen al uit het feit, dat de horizontale krachten, ook wanneerde aan de onderzijde van de schijnvoeg aangebrachte voor-zieningen hebben gefaald, zelfs bij betonwegen zonder uitzet-voegen nooit tot opbarstingen of ernstige vernielingen heb-ben geleid, volgt, dat die latten en dergelijke niet nodig zijn.Ook theoretisch kan' bewezen worden, dat de excentriciteit bijdoorsneden zonder verdere voorzieningen bij de voegen eerstbij grotereschijnvoegafstanden een rol speelt.Zoals bekend vergaan de genoemde voeglatten op den duur.Deze latten hebben bovendien nog het nadeel, dat zij de voorde overdracht van de verticale krachten aanwezige betonvlak-ken verkleinen.In Zwitserland en sinds eniqe tijd ook wel in Duitsland is mener daarom toe overqeqoon om aan de onderkant van de voe-gen stroken asbest-cement golfplaat aan te brengen.Aangezien de elcsticiteitsmodulus van asbest-cement ongeveereven groot is als die van beton, wordt door deze strokende excentriciteit bij de overdracht Van krachten in de lengte-richting van de platen niet verminderd. Zoals te verwachtenwas, hebben deze stroken nooit moeilijkheden opgeleverd.Men is dikwijls van mening, dat onder g ez a a gd e schijn-voeqen verzwakkingen moeten worden aangebracht, opdat on-der de zaagsnede een verticale scheur ontstaat. Zoals uitAmerikaonse praktijkervaringen echter blijkt, zal ook in hetbeton woaronder deze verzwakkingen (houten latten aan deonderzijde en dergelijke - Ringeling) niet voorkomen, een on-geveer verticale scheur ontstaan, aangezien de scheur steedsde kortste weg kiest.Geringe afwijkingen uit de verticale stand blijken, dank zij degoede vertanding in het scheurvlak, niet storend te zijn.Sommigen zijn van mening, dat de aangebrachte verzwakkin-gen onder deschijnvoegen tot taak hebben de krimpscheurendie v??r het zagen van de voegen in het verse beton kunnenontstaan, zodanig te be?nvloeden, dat deze niet willekeurig inde betonplaat optreden, maar alleen ter ploatse ven de ver-zwakking. Deze opvotting is echter niet juist; scheuren dieonderin de voeg ontstoan, zullen naar boven toe een onregel-matig verloop te zien geven, woerdoor later geen voeg meerte zogen is. Doarbij komt nog, dat in betondoorsneden, diedoorlotten en dergelijke verzwakt zijn, grotere krimpspannin-gen optreden, els gevolg weerven het beton door reeds wilscheuren op een tijdstip dot de onverzwakte betondoorsnededeze sponningen nog had kunnen opnemen (fig. 9). Ook omdeze reden is het dus beter om van verzwakkingen onder deschijnvoeg of te zien.Het gevaar ven willekeurige krimp- en temperotuurscheurenwordt verminderd wonneer het verse beton niet alleen wordtbeschermd tegen uitdroging, maar ook tegen te sterke afkoe-ling gedurende de eerste nccht na het storten. Wanneer een102 Cement XVI (1964) Nr. 2fig. 11. voorgestelde schijnvoegconstructie vaor Duitse omstan-dighedenmoeten uitzetvoegen gemaakt worden. In dat geval dienen deaanliggende schijnvoegen over een weglengte van ca. 40 mverankerd te worden, opdat de uitzetvoegen openblijven.3. Bij het achterwege laten van de uitzetvoegen kan in hetwarme jaargetijde in lengterichting juist die voorspanningontstaan, welke in wegdekken van voorgespannen betonslechts moeizaam door wiggen, spankabels en dergelijke wordtopgewekt. Dat geldt in de eerste plaats voor wegdekken diegedurende het koude jaargetijde worden gebetonneerd. Hetgrootste gedeelte van het aantallastovergangen zal daardoorin de platen geen hoge buigtrekspanningen veroorzaken.4. De bij de AASHO-Road-Test beproefde betonplaten van4,60 m lengte, die dun en ongewapend waren, bleken vrij-wel dezelfde duurzaamheid te bezitten als even dikke, ge-wapende betonplaten van 12,20 mlengte. Voorts bleek dat bijgelijke voldoende dikte, kortere platen dezelfde rijkwaliteit be-zitten als langere platen; de kortere platen vertoonden echteraanzienlijk minder neiging tot scheurvorming.5. Door het achterwege laten van de uitzetvoegen en het aan-brengen van de schijnvoegen op korte afstanden (ca. 5 rn),gaan deze laatsten minder ver open staan. Daardoar wordt deverkeersbelasting ter plaatse van de voegen beter overqedro-gen en de voegvulling minder sterk beproefd.6. Verzwakkingen onderschijnvoegen kunnen worden weg-gelaten.7. Uit de in Californi? opgedane ervaringen met wegen dieeen verkeer van 200000 voertuigen per dag moeten opnemen,blijkt, dat deuvels in en voorzieningen onder de voegen, terverbetering van de lastoverdracht weggelaten kunnen worden,indien de betonverharding aangelegd is op een met cement ofbitumen gestabiliseerde laag. (m.i. beter wel deuvels - Ringe-ling).8. De voegvulling wordt minder sterk belast als de doorsnedevan de voeg ongeveer vierkant is.9. De meest eenvoudige, aan alle eisen voldoende schijnvoeg-constructie is die welke in Californi? toegepast wordt. Dezevoegspleet wordt zo smal mogelijk ingezaagd (ca. 2 rnm breed-te) en is alleen gevuld met een samendrukbare strook kunst-stof, zodat daarin geen steentjes, ijzer en dergelijke kunnenvallen.De gestabiliseerde onderlaag kan door het afdekken met eenfolie van kunststof beschermd worden tegen indringend vocht.In dit geval behoeft geen voegvulling te worden aangebracht.(Zie verder:R. Sp rin gen s ch m i d, 'Betonstrassen in Koli-fornien', Strassen und Tiefbau 16, (1962) Heft 12; K. Wa I z,'Nachbehandeln von Betonfahrbahndecken', Beton 10 (1960)Heft 4, blz. 170 en K. Eb e r I e, 'Eine neue Bauweise im Beton-strassenba u', Beton 11 (1961) Heft 3, blz. 163-167).G ra ham, W. C. B urn et t en J. G. F. H i s s: 'Seal de-sign for paured joints in partland cement concrete pave-ments', Proceedings 40, Highway Research Board, Washing-ton 1961, blz. 337- 370), dat bij een verhauding breedte totdiepte van de te vullen vaeg van 1 : 1 -1 : 1,5, dat wil zeg-gen bij vrijwel vierkante voegdoorsneden, de voegvullingbeter hecht dan in het geval de voegen diep ingesnedenzijn.2. Het frezen van de voegkanten geeft ook betere resultaten,aangezien de voegvulling, die in het warme jaargetijde uit-geperst wordt, zich boven de voeg zodanig verzamelt, datdeze, bij het opnieuw opengaan van de voeg weer wordtteruggetrokken.3. De in Amerika ontwikkelde voegvullingen op basis vanrubber-bitumen hechten zeer goed aan het beton.(Vooropgesteld, dat de voegen volkomen stofvrij zijn, vrijvan losse deeltjes, droog en zorgvuldig behandeld zijn meleen goede primer, alvorens de voegvulling wordt aange-bracht.Voegvullingen op basis van rubber-bitumen mogen niet totboven 190 oe verwarmd worden, zodat het smelten dient tegeschieden in een ketel voorzien van een aliemantel, ther-mometer en thermostaat.- Ringeling).In Amerika wordt aan de voegvulling de eis gesteld, dat dezebestand moet zijn tegen vijf maal openen en sluiten van devoegen bij een temperatuur van -17,8 ?C, zonder dat er scheu-ren ontstaan en de hechting minder wordt.In Californi? worden de voegen de laatste jaren helemaalniet meer gevuld. Het indringen van steentjes in de voegspleet,hetgeen beschadiging kan veroorzaken, wordt tegengegaandoor de voegen zo smal mogelijk te zagen. Met de tegen-woordige zagen kunnen voegen met een breedte van 2 mmverkregen worden. Dergelijke smalle voegen zijn bij het be-rijden van de weg niet te merken en evenmin te zien, waardoormen de indruk krijgt dat men een voegloze weg berijdt.Het afspringen van voegkanten doet zich praktisch alleen voorwanneer steentjes zich tussen de voegranden klemmen of wan-neer losrakende metaaldeeltjes van auto's in de voegspleetvallen.Open voegen zijn niet beschermd tegen het indringen vanwater. Dat is echter in Californi? niet bezwaarlijk vanwegehet klimaat en de aanwezigheid van een met cement of bitu-men gestabiliseerde onderlaag.De afdichting van de onderbouw tegen het binnendringen vanwater kan met goed gevolg verkregen worden door het aan-brengen van een folie van polyethyleen tussen de betonplaaten de stabilisatie. Dergelijke folies worden soms al in plaatsvan onderlegpapier gebruikt en dienen dan ter verminderingvan de wrijving tussen betonplaat en onderbouw. Voor eenbetrouwbare afdichting is een steviger formaat van deze foliegewenst.Wanneer de ondergrond gestabiliseerd wordt, kan men ver-moedelijk -zoals uit ervaringen in Californi? te concluderenis- alle voorzieningen voor de overdracht van de verticalekrachten weglaten, mits de afstand tussen de schijnvoegen 5 mis.(Hier te lande is men echter van mening, dat het juister is, in deschijnvoegen deuvels aan te brengen, ten einde een groterezekerheid te verkrijgen tegen ongelijke verzakking van debetonplaten aan weerszijden van de schijnvoegen. - Ringeling).Conclusies1. De in Amerika en Duitsland verrichte metingen hebben aan-getoond, dat in betonnen wegverhardingen met uitzet- enschijnvoegen, de platen zich in de richting van de uitzetvoegenverplaatsen, waardoor na verloop van tijd de schijnvoegen alsuitzetvoegen dienst gaan doen.2. Uitzetvoegen kunnen worden weggelaten wanneer deplaatdikte ten minste 16 cm bedraagt en de afstand tussen deschijnvoegen 4 10 m. Alleen aan weerszijden van bruggen,duikers en dergelijke, die in het vlak van de betonbaan liggen,EuEu2mm samendrukbare voegvul-ling van kunststofbetonwegfolieC.U.R. rapport no. Brandproeven op voorgespannen liggers, herdruktDaar bovengenoemd rapport reeds geruime tijd was uitverkochten de vraag bleef aanhouden is nu een tweede gewijzigdedruk verschenen.Cement XVI (1964) Nr. 2De eenvoudigste wijze om deze uitgave te verkrijgen is f 6,-te storten op girorekening nr. 35 1239 t.n.v. de Betonverenigingte 's-Gravenhage onder vermelding: verzoeke toezendingC.U.R.-rapport no. 13.103