C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWegenbouwcement 2000 2 51S l i j t l a a g v a na s f a l t b e t o nDe functies van een asfaltbetonslijtlaag zijn:? beschermen van het onderlig-gende beton tegen mogelijkeaantasting door dooizouten entegen mechanische beschadi-gingen;? realiseren van een acceptabelelangsonvlakheid met het oogop de verkeersveiligheid enhet rijcomfort. De slijtlaagcompenseert de opbuiging bijvoorgespannen rijdekken enoverbrugt andere onvlakhedenin het rijdek;? absorberen van het geluid(ZOAB) waardoor een reductievan de geluidemissie door hetverkeer wordt verkregen;? snel afvoeren (absorptie viaZOAB) van regenwater, waar-door `sproeiregens' doorverkeer worden beperkt.Wil de asfaltslijtlaag de bescher-mende functie van het betonkunnen waarmaken, dan moetdeze aan de volgende voorwaar-den voldoen:? kleeflaag aanbrengen van bitu-menemulsie;? dicht asfalt (DAB 0/16), mini-male dikte 50 mm;? percentage holle ruimte DABkleiner dan 4%;? aansluiting tegen de schamp-kanten naderhand realiserenmet een strook/goot van giet-asfalt (fig. 1).Bij nieuwe kunstwerken kiestRWS ervoor het betonnen rijdekinclusief schampkanten vooraf teimpregneren met een hydrofo-beermiddel [1].Nadeel van DAB is dat de techni-sche levensduur beperkt is tot 15? 20 jaar en die van ZOAB tot 8 ?10 jaar. Bovendien is vervangingkostbaar en gaat gepaard met ver-keershinder. Het asfalt kan defor-merendoortemperatuur-enwiel-belasting,waardoorspoorvormingkan optreden. Dit gebeurt vooralbij dikkere lagen. Een andernadeel is dat het asfalt geen ofslechts een geringe bijdrage kanleveren aan de draagkracht vande constructie, maar als `dood ge-wicht' gedragen moet worden.WelzorgtDABvoorspreidingvande wiellast en heeft een gunstigeinvloed op het vermoeiings-gedrag.De goot van gietasfalt blijkt in depraktijk niet altijd waterdicht teblijven aansluiten tegen het betonvan de schampkant en het DAB.In enkele gevallen is daardoorernstige aantasting van de wape-ning opgetreden.Gezien het voorgaande was er alleaanleiding om te kijken naar eenalternatief voor asfalt.S l i j t l a a g v a n b e t o nDe toepassing van beton als slijt-laagopkunstwerkenisnietnieuwin Nederland. Al op oudere brug-dekken in gewapend beton, meteen kleine overspanning, werd inde bovenste laag nat-in-nat eenlaag steenslagbeton toegepast ophet onderliggende grindbeton.Deze rijdekken werden dus directdoor het verkeer bereden. Meerrecent zijn betonnen slijtlagenaangebracht op de rijdekken vaneen aantal kunstwerken in de A1en de A73. Aanleiding was nietzozeer het opheffen van de ge-noemde nadelen van asfaltbeton,als wel de wens vanuit de ver-Alternatief voor asfaltbetonBetonnen `slijtlaag' opbetonnen kunstwerkening.D.Zijlstra, Bouwdienst Rijkswaterstaat, ZoetermeerOp betonnen kunstwerken wordt meestal een slijtlaag van dicht asfaltbeton(DAB) aangebracht. Bij wegvakken die zijn voorzien van zeer open asfaltbeton(ZOAB), wordt dit materiaal bij voorkeur ook toegepast op de daarin gelegenkunstwerken. Voorwaarde bij bestaande kunstwerken is dat het extragewicht van de ZOAB niet tot een verlaging van de verkeersklasse van hetkunstwerk leidt. Vandaar dat gezocht is naar het alternatief cementbeton.Maatregelen om zo'n duurzame laag te realiseren, komen aan de orde.1 | Slijtlaag van asfaltbeton op een betonnen kunstwerkC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWegenbouwcement 2000 252keersveiligheid dat er (optisch)voor de weggebruiker geen al tegroot (kleur)verschil tussen deverharding op de kunstwerken ende aansluitende wegen zou zijn.De aansluitende wegen warennamelijk aangelegd in ongewa-pend beton en liepen via eenbe?indigingsconstructie in gewa-pend beton, door tot op de land-hoofden van de kunstwerken.Het onlangs verschenen PIARC/AIPCR-rapport `Concrete pave-ments on bridges' [2] rapporteertover een enqu?te uitgevoerd in 14Europese landen, Canada, Japan,Thailand en de USA.Slijtlagen van asfalt worden daarhet meest toegepast, maar ookblijkt bij circa 290000 kunstwer-ken een slijtlaag in beton te zijnaangebracht, vooral op kortekunstwerken. Het betreft circa155000stuksmetL 50%)neemt de diffusiesnelheid snelaf en wordt de initiatieperiodelanger. De water-cementfactorheeft een kleinere invloed op dediffusiesnelheid dan het slakge-halte van het cement. In volgordevan afnemende invloed zijn vanbelang op de Cl-penetratie: decementsoort, de wcf en de wijzevan nabehandeling [2, 3].Uit Zwitsers onderzoek aan ge-boorde kernen uit betonnen slijt-lagen van 10 verschillende brug-2 | Betonnen slijt-laag op betonnenbrugdekC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWegenbouwcement 2000 2 53dekken (fig. 3b) blijkt dat na 20jaar een chloridegehalte van om-gerekend 0,4% (m/m), berekendop de cementmassa, een dieptevan 50 mm nog niet heeft bereikt.In Nederland wordt bij een chlo-ridegehalte van 2% (m/m) ofhoger, berekend op de cement-massa, de kans op wapeningscor-rosie groot geacht. Voor kunst-werken bedraagt een normalegebruikslevensduur circa 70 - 80jaar. Daarbij wordt voor adequatebescherming tegen wapenings-corrosie een minimumdikte van80 mm voor de betonnen slijtlaagaanbevolen.O v e r i g e a a n d a c h t s p u n t e nBij ontwerp en uitvoering van eenslijtlaag in beton dient met devolgende aspecten rekening teworden gehouden:1. DelaminatieDelaminatie tussen slijt- en on-derlaag door onder meer krimp,temperatuur en vocht, kan leidentot opkrullen van de slijtlaag. Ditfenomeen zal het eerst optredenlangs de randen. Om dit te ver-hinderen moeten rondom deplaatranden ankers ? 12 mmworden aangebracht, hart-op-hartcirca 500 mm. Bij nieuwbouwkunnen dit vooraf ingestorte stek-einden zijn. Bij reconstructies enup-grading van bestaande kunst-werken moeten ankers wordeningeboord. Deze ankers moetenook langs de randen bij dagvoe-gen worden aangebracht.Naast de randverankering moetook het tussenliggende gebiedworden voorzien van 1 of 2 ankersper m2rijdek om plotselinge dela-minatie tegen te gaan (fig. 4).Plaatselijk kunnen - volgend uiteen berekening - meer tussenan-kers nodig zijn.2. Chloride-indringingVoor bescherming tegen wape-ningscorrosie door chloride-indringing wordt in Nederlandgekozen voor milieuklasse 3,meestal in combinatie met eenbetondekking van ten minste 40mm (conform NEN 6720, artikel9.2) en een betonsterkteklasse B35 of hoger. De aanwezigheid vanscheuren kan de chloride-indrin-ging bespoedigen. Toevoegingvan kunststofvezels kan in hetnogjongebetonplastischekrimp-scheuren voorkomen. Een goedenabehandelingisvangrootbelang.3. CarbonatatieDoordat de slijtlaag afwisselendnat en droog wordt en er vol-doende CO2aanwezig is, zal car-bonatatie optreden. In de wegen-bouw blijft de carbonatatiedieptebij `goed' beton beperkt tot 1? 5mm. Bij een dekking groter dan40 mm bestaat geen gevaar voorwapeningscorrosie door carbona-tatie en vocht. Zelfs bij kleineredekking is er geen risico voorcarbonatatie-ge?nitieerde corrosie,omdat diverse andere mechanis-men een rol spelen.4. Alkali Silica Reactie (ASR)SchadelijkASRkanvolgensCUR-Aanbeveling 38 alleen optredenals ten minste aan de volgendevoorwaarden tegelijkertijd wordtvoldaan: de aanwezigheid vanvoldoende alkali?n en voldoendevocht en het toeslagmateriaalmoet reactief zijn.Het gevaar voor ASR is niet on-denkbeeldig: door de aanvoer vanalkali?n via dooizouten en vocht.ASRkanwordenvoorkomendoortoepassing van cement dat vol-doetaanCUR-Aanbeveling38art.4.3 (CEM III/B of CEM II/B-V).RWSisbovendienvanoordeeldathet toeslagmateriaal op reactivi-teit moet worden beoordeeld.3a | Initiatieperiode (in jaren) als functie vaneen drietal cementsoorten...... sulfaat bestand portlandcement (CEM I)-- -- normaal portlandcement (CEM I)-------- hoogovencement (CEM III)3b | Chlorideprofiel in betonnen slijtlagen van tien verschillendebrugdekken in Zwitserlandlijn a = Cl-grenswaarde in gewapend betonlijn b = Cl-grenswaarde in voorgespannen beton4 | Bovenaanzicht dek metpositie ankers(h.o.h. afstand ankers500 mm)C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWegenbouwcement 2000 254Vorst-dooizout-cycliIn de Nederlandse praktijk blijktdatbetonwegengoedbestandzijntegen de inwerking van dooizout-cycli. Dit gelt voor beton vervaar-digd met CEM I, CEM III of metCEM II/B-V. Zo blijken proefvak-ken met CEM I 9 jaar na aanleggeen afschilfering en vakken metCEM III een lichte afschilfering(1/4 ? 1/3 mm) te vertonen [5]. Bijrecente inspectie door INTRON(inopdrachtvanENCI)aaneen14jaar oude betonweg met CEMII/B-V is een zeer licht schade-beeld vastgesteld in de rijstrokenen geen schade in de vluchtstro-ken. Dit schadebeeld wordt beti-teld als `normaal voor een beton-weg met deze ouderdom' en isniet specifiek toe te schrijven aande inwerking van vorst-dooizout-cycli.Uit laboratoriumonderzoek doorTNO (in opdracht van de Bouw-dienst RWS), bij simulatie vanvorst-dooicycli, blijkt dat betonmet CEM II zonder luchtbelvor-mer minder goed scoort dan CEMI en CEM III. Met luchtbelvormerscoort CEM II hetzelfde als CEMIII. Voor de simulatie van vorst-dooizoutcycli bestaan in Europadiverse versnelde testmethoden.Vooralsnog hebben deze metho-den een zeer geringe voorspel-lende waarde.U i t v o e r i n g s w i j z eEssentieel voor de toepassing vanbeton als slijtlaag is het realiserenvan een goede hechting tussenslijtlaag en ondergrond [2]. Be-langrijk is dat het oppervlak vande ondergrond schoon en ruw is,dat bij nat-in-droog werken hetjuiste tijdstip van het storten vande slijtlaag wordt gekozen.Beschermen van het jonge betontegen uitdroging is misschienwel het belangrijkste. Voorkomuitdrogen door het beton af tedekken met een kunststoffolie ofisolatiedeken. Verkeerstrillingentijdens het verhardingsprocesmoeten vermeden worden. Even-tuele scheuren of delaminatiesinjecteren.T e c h n o l o g i s c h em a a t r e g e l e nDe belangrijkste te nemen maat-regelen zijn:? minimumdikte slijtlaag 80 mm;? sterkteklasse ten minste B 35;? milieuklasse 3;? grootste zeefmaat Dmax=16 mm;? grof toeslagmateriaalsteenslag;? portlandvliegascementCEM II/B-V;? aanbrengen van een hydro-fobeermiddel op het beton.C o n c l u s i e sToepassing van een betonnenslijtlaag in plaats van asfaltbetonheeft voordelen. Bij nieuwbouwzijn dat onder meer: geen spoor-vorming, een veel grotere duur-zaamheid van de slijtlaag zelf(onderhoudsarm), een beterebescherming van de draagcon-structie tegen dooizouten, be-sparing op wapening en voor-spanning door de bijdrage van deslijtlaag aan het draagvermogen.Bij versterking van bestaandebrugdekken de asfaltverhardingvervangen door een betonnenslijtlaag.Kunstwerken waarbij op de aan-sluitende wegen een ZOAB-deklaag is aangebracht, lenenzich ook voor een slijtlaag vanbeton.Deslijtlaagwordtdanvoor-zien van een epoxy-hechtlaag enafgestrooid met chroomertsslak.Uit onderzoek blijkt dat de akoe-stische eigenschappen van zo'nslijtlaag vergelijkbaar zijn metnieuw ZOAB. De stroefheid ishoogendetechnischelevensduuris naar verwachting circa 30 tot40 jaar [4].Als bij nieuwbouw de betonnenslijtlaag volledig wordt meegere-kend, zijn maatregelen nodig ombeschadiging te voorkomen, bij-voorbeeld een beschermlaag vanepoxychroomertsslak die tevensfungeert als signaleringslaag inverband met slijtage.De verwachting is dat slijtlagenvan cementbeton bij nieuwbouwvooral economisch interessantzijn bij kunstwerken in zwaarbelaste trac?'s, in tunnels, opgrote lange kunstwerken en op(korte) kunstwerken waar ook deaansluitende wegen in beton zijnuitgevoerd, alsmede bij verster-king van bestaande rijdekken. sL i t e r a t u u r1. Rapport Zeer open asfalt-beton op cementbetonnenkunstwerken. BouwdienstRijkswaterstaat, Zoetermeer,december1996.2. Wilk, W.,PIARC/AIPCR/C7/ SC8-technical Report `Concretepavements on bridges',December 1998.3. Volkwein, A., Penetration ofChlorides into Concrete,Proc of the Int. RILEMWorkshop, Abdruck inJahresmitteilungen desBaustoffinstitut der TUM?nchen 1996.4. CUR-rapport 94-11, Beton-verhardingen: verkeers-veiligheid en geluidsarm.oktober 1994.5. Bakker, R.F.M., Ch.F. Hen-driks en Th. C Merkuur,Vorst- en dooizoutschade aanbetonverhardingen, Wegen,maart 1982.T o e l i c h t i n g o p d e v o o r g e s t e l d ec e m e n t s o o r tDe drie belangrijkste aantastingsmechanismen van betonworden sterk be?nvloed door de cementsoort.Per mechanisme zijn ? in afnemende voorkeur ? de cement-soorten gerangschikt voor Nederlandse omstandigheden:1. Beperk schade door vorstdooizout-aantasting. In volgordevan afnemende voorkeur: CEM I > CEM II > CEM III.2. Beperk chloride-indringing: CEM III > CEM II > CEM ICEM III beschermt door de fijnere pori?nstructuur dewapening iets beter tegen chloride-indringing dan CEM II,maar de verschillen zijn in de praktijk zeer klein. CEM Igeeft de minste bescherming.3. Tegengaan ASR: CEM III of CEM II > CEM IHieruit kan worden afgeleid dat CEM II/B-V - voor dezetoepassing van beton - het beste compromis is om weerstandte bieden tegen de drie aantastingsmechanismen.