C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWegenbou wHet idee toegangswegen en cir-cuits in open beton aan te leggenom de voordelen van deze bouw-stof te benutten, werd op de Hock-enheimring (nabij Mannheim) alin 1994 gerealiseerd. Toen onder-steunde de exploitant van de Ringde aanleg van een 270 m langeZOB-verharding in het coureur-kwartier van het Motodrom [1].Vandaag de dag zijn deze verhar-dingen nog steeds schadevrij enfunctioneel. Voor de nieuwedwarsstraat (foto 1) werd gekozenna een fundamentele veranderingvan de betonrecepturen en techni-sche verbeteringen aan de spreid-machine. De verbeteringen makenhet mogelijk ZOB snel en groot-schalig met machines aan tebrengen.Na een kort ontwerptraject enenkele praktische voorbereidendeproeven op laboratoriumschaalwerd de 7,5 m brede en 700 mlange doorsteek in juli 2002 aange-legd. Dit traject loopt direct achterde nieuwe Mercedes-tribune inoost-westrichting. De verbindingdient als aanvoerweg naar detribune en ontsluit de parkeer-plaatsen in de buurt van de Spitz-bocht. De breedte van 7,50 m werdgekozen voor de coureurs om ophet betonparcours ook hoge snel-heden te kunnen bereiken. Dedwarsverbinding zorgt, samenmet de Parabolika- en Spitzbocht,voor een verkort circuit metextreem snelle rondetijden. Hetdoorgaande verkeer door het Mo-todrom kan hierdoor vervallen.De betonverharding met een openstructuur is mede vanwege andererijeigenschappen ook voor veilig-heidstrainingen, acceleratietestsen remproeven uiterst interessant.ZOB kan zelfs bij extreme neer-slag met hoge snelheden wordenbereden, omdat het water directwegsijpelt. Belangrijk bij ditproject was de bouwtijd: de wegmoest uiterlijk een week voor deGrote Prijs gereed zijn. Ondankshet slechte weer waren de uitvoe-cement 2004 4 33Zeer Open Beton op vernieuwde HockenheimringGeluidreducerendewegverhardingDipl.-Ing. Klaus Felsch, Heidelberger Zement AG ? BlaubeurenDipl.-Ing. Klaus B?hme, F. Kirchhoff Strassenbau GmbH - Leinfelden-EchterdingenDieter Schwenninger, Joseph V?gele AG - MannheimNederlandse bewerking: George Jurriaans (ECCRA - Dinxperlo)Waterdoorlatende deklagen van open beton hebben ook voor racewagensaanzienlijke voordelen boven dichte verhardingen. De snelle afvloeiing van hetregenwater voorkomt het gevaar van spatwater en aquaplaning. Bovendienheeft Zeer Open Beton een sterke geluidreducerende werking. Daarom werdop het bekende Duitse racecircuit de Hockenheimring in dit materiaal eendoorsteek gerealiseerd waardoor hulpdiensten en coureurs het circuit kunneninkorten. De 700 m lange en 7,5 m brede dwarsstraat is binnen het nieuwecircuit aangelegd. Het tweelaagse systeem bestaat uit een 0,12 m dikke dich-te betonnen onderlaag van Paver Compacted Concrete (PCC) en een 0,08 mdikke betonnen bovenlaag van ZOB. Tussen beide lagen werd een hechtlaagvan cementlijm met polymeren aangebracht, die direct voor het aanbrengenvan het ZOB op de onderlaag is ingeborsteld.1 | Dwarsstraat in beton-bouwwijzeaanlegbreedte 7,50 m(7,58 m)lengte ca. 700 moppervlak ca. 5000 m2C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWegenbou wrende bedrijven in staat de tweelagen verharding in pakweg driedagen aan te leggen. Met despreidmachine Super 1800 van defirma V?gele konden productie-snelheden tot 100 m/h worden ge-realiseerd, bij volledige verdich-ting van beide afzonderlijkaangelegde lagen.V e r h a r d i n g s o p b o u wDe ondergrond in de Hockenhei-mer regio bestaat uit een lossezandlaag. Voor de verhoging vande draagkracht van het trac?moest de bestaande ondergrondworden verstevigd door te frezenonder toevoeging van cementge-bonden mengbindmiddel. De ver-beterde ondergrond werd metwalsen verdicht en daarna elke5 m gekerfd. De opbouw van detweelagen betonverharding (fig. 2)bestaat uit een 0,12 m dikke on-derlaag van PCC en een 0,08 mdikke bovenlaag van ZOB. Detotale verhardingsconstructiekomt hiermee op 0,20 m. De aan-gegeven hoogten (vaste punten alsaansluiting aan het circuit)hadden ook een 0,04 m dikkerelaag mogelijk gemaakt. Bij degekozen bovenbouw gaat het nietom een gestandaardiseerde bouw-wijze volgens RstO 01 [2].Voor de verwachte belastingendoor snelrijdende personenwa-gens, motorfietsen of vrachtwa-gens (aanvoer voor de tribune)blijkt de gekozen constructiediktevoldoende te zijn. Metingen aande gekozen (hechtende) construc-tie voor de toevoeging aan de RstOlaat nog op zich wachten. De af-zonderlijke lagen werden met eenasfaltspreidmachine van de firmaV?gele over de totale 7,50 mbreedte op verschillende dagenaangebracht (foto 3).Tussen de aanleg van de onder-laag en het ZOB lagen circa tweerespectievelijk drie werkdagen. Dehechting tussen de lagen werd ge-realiseerd door het opborstelenvan een hechtlaag. Voegen werdenslechts in de 0,12 m dikke onder-laag gezaagd. De zaagsnede kwamovereen met de kerven in de ver-beterde ondergrond met eenafstand van 5 m. Voor de dieptevan de zaagsnede werd gekozenvoor 0,05 m, wat overeenkomt metcirca 40% van de dikte van de be-tonverharding (foto 4).Er is afgezien van het plaatsen vandeuvels. In de voegen werd eenelastische voegvulmassa geplaatst,zodat de later aan te brengenhechtlaag niet in de voeg kanvloeien. Het ZOB mag nietworden gezaagd, vanwege hetrisico van loskomende toeslagkor-rels aan de voegen. Het doorzettenvan de voegen in de ZOB-laag,onder vorming van fijne dwarsver-lopende scheuren, wordt nog ver-wacht. Maar de fijne scheuren zijnvoor de constructie en de gebruiks-omstandigheden niet problema-tisch.Het traject loopt over een lengtevan zo'n 600 m rechtdoor en gaatdan over in een lichte bocht. Deaansluitingen op het bestaandeGrand Prix-circuit zijn in asfaltuitgevoerd. Een verkanting vanminimaal 2,5% zorgt voor de af-watering van de betonverharding.De randen van de beide betonla-gen zijn afgeschuind. Het in hetZOB gesijpelde water kan af-vloeien in de berm aan de zijkant.cement 2004 4342 | Opbouw van de tweela-gen betonconstructie8 cm12 cmhechtlaagZOBPCC (Paver Compacted Concrete)gestabiliseerd zand3 | Aanleg van de betoncon-structie (betonplaat)C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWegenbou wS t a a l v e z e l p r o e fVoor de uitvoering op de Hocken-heimring was ook aan de toepas-sing van staalvezels in het onderbe-ton gedacht. Er werden proef-vakken met staalvezelversterkt PCC(circa 0,18 m dik) aangelegd endaarop werd een 0,08 m dikke laagZOB aangebracht. Er werd com-pleet afgezien van het aanbrengenvan voegen. Deze proeven latenzien dat vezelversterkt PCC zich inde menginstallatie in beginsel goedlaat produceren. Het hoge vezelge-halte (40 kg/m3beton) en de stijveconsistentie bemoeilijken echterhet mengproces, zodat de chargestot 0,5 m3moesten worden geredu-ceerd.De spreidmachine verwerkte hetmet staalvezel versterkt PCCzonder problemen; aan de handvan boorkernen kon de goede ver-deling van de staalvezels wordenaangetoond. Na circa driemaanden verkeersdruk zijn,ondanks intensieve belasting doorzware vrachtwagens en shovels,geen scheuren opgetreden. Ook deZOB-laag op de proefvakken ligter onbeschadigd bij.Van de aanleg van een met staal-vezel versterkt PCC werd op deHockenheimring uiteindelijk afge-zien om de volgende redenen:? de productie van een met staal-vezel versterkt PCC is op basisvan de geringe capaciteit van hetmengen te tijdsintensief;? ervaringen in het buitenlandgeven aan dat met staalvezelversterkte, niet-gezaagde beton-verhardingen in afstanden van30 m kunnen scheuren en der-halve grote scheurwijdten te ver-wachten zijn. Dit kan tot schadeaan de ZOB-laag leiden.N a b e h a n d e l i n gBeide betonlagen werden intensiefnabehandeld. De onderlaag vanPCC werd hierbij volgens ZTVBeton-StB, lid 2.5.4.2.1 [3] nat na-behandeld. Tevens werd de laagtot de overlaging met ZOB vochtiggehouden. Het ZOB daarentegenwerd volgens ZTV Beton-StB, lid2.5.4.2.4 met een watervasthou-dend vlies afgedekt. Deze afdek-king werd een aantal dagenvochtig gehouden.S p r e i d m a c h i n e t e c h n i e kDoor de uitvoering met een `drij-vende verdichtingsbalk' bezittenasfaltspreidmachines uitstekendevoorwaarden voor het economischaanleggen van elke soort verhar-ding. Reeds in de jaren zestigwerd de aanleg van betonverhar-dingen met asfaltspreidmachinesin de landbouwsector op deze een-voudige glijbekistingwijze gereali-seerd. Nadat hoogfrequente ver-dichtingsbalken met hogedruk-prestaties de weg voor de vervaar-diging van verhardingen tot enmet de eindverdichting mogelijkmaakten, ontstonden ook de voor-waarden voor de aanleg met betonals PCC en ZOB. In het bijzonderde verdichtingsbalk SB 250 (300)TVP2 verlicht in toenemendemate de verwerking van hoog-waardige betonsoorten. Deze balkheeft enkele speciaal voor deaanleg van beton ontworpen ele-menten:? stampmes;? ballast van de balk;? voorzijde van de balk;? standaardinstelling van de druk-lijsten en het stampmes.Deze elementen vormen de basisvoor de aanleg met de vereistekwaliteit. De optimaal kwalitatieveaanleg hangt ook samen met demateriaalsamenstelling en in hetbijzonder met de consistentie. Decement 2004 4 354 |De beide lagen PCC enZOBC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWegenbou wverdichtingseenheid en de consis-tentie moeten op elkaar zijn afge-stemd.De uitvoering op de Hockenheim-ring laat zien dat betonverhardin-gen met een breedte tot 7,50 mzonder problemen kunnenworden aangebracht.Het beton is met kippers aange-voerd. Gedurende de transporttijd? gemiddeld 20 minuten ? washet beton met zeilen afgedekt,zodat het materiaal niet kon uit-drogen of door regen kon verwate-ren.H e c h t l a a gEen toereikende hechting van debetonlagen wordt met een verbe-terde hechtlaag bereikt. Het wordtop het verharde onderbeton (PCC)vlak voor het aanbrengen van hetbovenbeton (ZOB) aangebracht. Dedoor Sika Addiment geproduceerdecementgebonden hechtlaag is doorkunststoftoevoegingen veredeld. Zemoet goede vloei-eigenschappenbezitten en een voldoende langeverwerkbaarheid hebben. Bij devervaardiging van de dwarsstraatop de Hockenheimring werd devloeibare hechtlaag gelijktijdig metde verwerking van het beton in eenhoge-toerenspeciaalmengergemengd en in een speciale toe-slagmiddelentank van de spreid-machine gebracht. Het transportop de spreidmachine geschiedde ineen omloopsysteem, dat uit eentank, een pomp en leidingenbestond. Een roterend borstelsys-teem borstelde de hechtlaag in hetonderbeton. Daarmee werd ge-waarborgd dat een voldoende gedo-seerde hoeveelheid werd aange-bracht en dat de hechtlaag zich aande onderlaag verankerde (foto 5).Deze werkwijze heeft zich tijdensde aanleg bewezen. Andere voorafgetoetste applicaties, bijvoorbeeldsproeien of verdelen over roosters,gaven geen of slechts geringe re-sultaten. Ofwel omdat de sproei-koppen dichtsloegen, ofwel omdateen onvoldoende hoeveelheidhechtlaag op het oppervlak werdaangebracht. De benodigde hoe-veelheid hechtlaag ligt bij2-3 kg/m2. Bij een snelheid vaneen spreidmachine van circa 60m/h moet ongeveer 1000 kghechtlaag klaarstaan en wordengeproduceerd. Om de aange-brachte hechtlaagfilm niet te be-schadigen, werd de spreidmachinevoorzien van rupsen met spikes.Verdere voorproeven hebben aan-getoond dat de hechtlaag ook ge-schikt is als verbinding tussenasfalt en ZOB. Dit maakt de over-laging van asfaltconstructies metZOB mogelijk.M a t e r i a a l e i g e n s c h a p p e nTabel 1 geeft de samenstelling vanonderlaag (PCC) en bovenlaag(ZOB). De dichte onderlaag, dievoor de verbetering van de buig-treksterkte met steenslag is ver-vaardigd, bereikt een sterkte vanB 35 (een Duitse B 35 betekenteen minimale druksterkte perkubus van 35 N/mm2en een ge-middelde van 40 N/mm2met ku-bussen 200x200x200 mm3). Detoevoeging van een luchtbelvor-mer verbetert de verwerkbaarheiden de vorstweerstand.Het ZOB heeft een cementgehaltevan 340 kg/m3en een extreemlage water-cementfactor; deze ligttussen 0,22 en 0,26. Als toeslagwerd slechts een steenslagfractie5/8 toegepast. Het ??nkorreligebeton heeft bij deze samenstellingeen toegankelijke holle ruimte vanzowat 25%. Over het totale opper-cement 2004 4366 |Sterkteontwikkeling vanhet ZOB in relatie tot deholle ruimte7 | Vorst-dooizoutbestand-heid van ZOB5 | Een roterend borstelsys-teem borstelde de hecht-laag in het onderbeton05101520253035012345615 20 25 3015 20 25 3001020304050600 20 40 60 80 100toegankelijke holle ruimte in %toegankelijke holle ruimte in %druksterkteinN/mm2buigtreksterkteN/mm2gewichtsverliesin%aantal vorst-dooicycliC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWegenbou wvlak kan de holle ruimte als gevolgvan de wisselingen van de consis-tentie ongeveer 3% vari?ren. Deholle ruimte be?nvloedt verschil-lende technische eigenschappenvan het ZOB. Zo verhoogt eengroter holle-ruimtepercentage degeluidabsorptie en de waterop-name, terwijl gelijktijdig de druk-en buigtreksterkte worden ver-laagd.De relatie tussen sterkte en holleruimte wordt in figuur 6 weerge-geven. De in de ZTV Beton StBgestelde eisen aan de druksterkte(bijvoorbeeld B 35 voor de bouw-klasse SV) wordt door ZOB(alleen) niet gehaald. In verbin-ding met PCC wordt de draag-kracht van de twee-lagenverhar-ding wel behaald. Uit de receptuurvan het ZOB blijkt dat als een po-lymeerhoudende plastificeerderwordt toegepast, de hechtingtussen de cementsteen en hetsteenslag verbetert. Het polymeerwordt in de hydratatieproducteningebouwd en verbetert de weer-stand tegen vorst- en dooizout-schade. Proeven bevestigen datZOB zonder deze veredeling nietvoldoende weerstand bezit en naenkele wisselingen uit elkaar valt(fig. 7).P r e s t a t i e s Z O BOpen beton heeft voor de racerijop de Hockenheimring evenalsvoor andere auto(snel)wegen dui-delijk voordelen boven dichte weg-dekoppervlakken, zoals het ge-noemde snelle afvloeien vanregenwater. Bij regen is het zichtdankzij ZOB beter, zodat hetrisico van ongevallen daalt. De ver-harding zelf is licht van kleur, vlaken zonder spoorvorming. Het op-pervlak is in droge en in natte toe-stand stroef en het bij hoge snel-heden dominerende band-rijdek-geluid wordt via de holle ruimtegeabsorbeerd.Oppervlaktexturen, die als plateaumet kloven kunnen worden gede-finieerd, verminderen het geluidoptimaal. In tegenstelling hiermeezijn texturen die toppen en dalenbezitten, luider. Voorwaarde voorde geluidreductie is een goedevlakheid van het oppervlak. On-vlakheid brengt de band in trillingen stimuleert de geluidproductie.Een waardeoordeel over de geluid-productie van verschillende weg-oppervlakken is uit tabel 2 af teleiden [5]. Maatgevend voor de toe-voeging van een DStro-waarde is hetgeluidtechnische gedrag van hetgegeven oppervlak ten opzichtevan het referentieoppervlak. Deonderzochte ZOB-vakken berei-ken waarden van circa ?5dB(A) [6].P r o e v e nDe aanleg van de verharding op deHockenheimring is betontechnolo-gisch gecontroleerd. Zo werden deconsistentie bij de productie en deaanleg (verdichtingsmaat) evenalsde water-cementfactor (Darren) enhet gehalte aan holle ruimte (lucht-vat) bepaald (tabel 3). De verdich-ting werd niet-destructief bepaaldmet een Troxler. Op basis van deopen structuur van ZOB werdenmet de Troxler iets te lage dichthe-den gevonden. Voor het kalibrerenvan dit meetapparaat werdendaarom bij het begin en later oponregelmatige afstanden, parallelaan de metingen met de Troxler,dichtheden bepaald met de Densi-tometer. Daaruit werd een correc-tiefactor voor de metingen met deTroxler afgeleid van 1,015.R e s u l t a t e nTabel 4 geeft de resultaten van deverdichtingsmetingen. Voor de be-paling van de sterkte, het gehaltecement 2004 4 37Tabel 1 | Betonsamenstellingen van PCC en ZOBPCC per m3betonCEM I 32,5R (Mainz) 330 kg0/2a Rijnzand 44 kg (vochtig)2/8 Rijngrind 517 kg (vochtig)8/16 edelsplit 786 kg (vochtig)staalvezels 40 kgluchtbelvormer (LPS-B-2000) 0,82 kg (0,25% v.h. cementgew.)wcf 0,41ZOB per m3betonCEM I 32,5R (Mainz) 340 kg5/8 Syenit edelsplit 1557 kg (vochtig)plastificeerder Addiment 6,12 kgwcf 0,22Tabel 2 | Resultaten van de geluidemissies van wegoppervlakkenwegoppervlak D in dB(A)>60 km/hasfalt 0/11splitmastiek 0/8 en 0/11(zonder afsplitten/afstrooien) -2,0beton volgens ZTV Beton-StB 01? super-smoother en nagesleepte jute -2,0? super-smoother en bezemstreek (dwars) +1,0zeer open asfaltbeton (holle ruimte 15%)? met korrelopbouw 0/11 -4,0? met korrelopbouw 0/8 -5,0Tabel 3 | Resultaten van de betoncontrolelocatie 0+250 0+400 0+495 0+550 0+700consistentie (verdichtingsmaat) 1,38 1,42 1,39 1,44 -wcf volgens Darren 0,33 0,31 - 0,35 0,30holle ruimte in % 18 19 - 18 20C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWegenbou waan holle ruimte (ZOB) en dehechting zijn na 28 dagen cilin-ders geboord. Van de resultatenwordt later verslag gedaan. Devlakheid van de verharding in delengterichting is met een (4 mlange) rolrij gemeten. De onvlak-heden 4 mm zijn in tabel 5 uit-gewerkt. De stroefheid van ZOBwordt met de gecombineerdemeetmethode "SST Ausflussmes-sung" vastgesteld. Deze gegevensworden ook later gepresenteerd.De door voertuigen tijdens hetrijden geproduceerde geluidemis-sies worden door de geluidmeting-aanhanger van de BASt gemeten.Als alternatief wordt de "voorbij-rijdmethode" (SPB) gekozen. Dewaarden worden nog bepaald. Deduurzaamheid van ZOB (scheu-ren, textuur, schades, functionali-teit van de drainage) wordt dekomende jaren gevolgd. Alle on-derzoeken en beproevingenworden door BASt begeleid.U i t z i c h tErvaringen met ZOB zijn tot opheden slechts opgedaan bij enkel-strooks aanleg tot 7,50 m. Voor deaanleg van meerdere stroken metde daaruit voortvloeiende proble-matiek bij de langsvoegen, moetenmeer proefvakken worden gereali-seerd om een betrouwbare aanleg-methode te krijgen. In zijn totali-teit is de bovenbouw uit PCC enZOB met het oog op de verkeers-veiligheid (stroefheid, waterafvoer)en geluidreductie een zinvolle aan-vulling op de tot nu toe gebruike-lijke methodes voor bovenbouw.Projectgegevensopdrachtgever:Hockenheim-Ring Besitz GmbHleverancier voor PCC en ZOB:Heidelberg Cementonderaannemers materieel:F. Kirchhoff Strassenbau GmbH & Co.KG en V?gele AGL i t e r a t u u r1. Strassenbau-Premiere auf demHockenheimring. Zementnach-richten 1995 nr. 7.2. Forschungsgesellschaft f?rStrassen- und Verkehrswesen:Richtlinien f?r die Standardi-sierung des Oberbaus von Ver-kehrsfl?chen (RstO 01).3. Forschungsgesellschaft f?rStrassen- und Verkehrswesen:Zus?tzliche Technische Ver-tragsbedingungen und Richtli-nien f?r den Bau von Fahr-decken aus Beton (ZTV Beton-StB 01).4. Eickschen, E., L?rmarme, dau-erhafte Betonfahrbahndecken.41. Forschungskolloquium desDafStB, 11. Juli 2002, FiZ.5. Krieger, B., K. Kunz, P. Sulten,Dauerhaft griffige undger?uscharme Betonfahrdec-ken ? Stand der Entwicklung.Strasse und Autobahn, 2000 nr.12.6. Bundesministerium f?r denL?rmschutz an Strassen (RLS90).cement 2004 438Tabel 4 | Verdichtingsgraad in %verdichtingsgraadlocatie links midden rechts0+200 97,6 101,6 100,40+250 97,6 101,6 100,50+300 99,9 100,6 99,30+350 98,3 101,2 100,20+400 98,4 102,7 99,50+450 98,4 100,9 101,60+495 96,7 100,7 100,30+560 94,8 98,1 98,70+610 97,3 102,7 102,10+655 97,5 103,0 101,40+700 92,7 99,4 95,0gemiddelde 97,2 101,1 99,9Tabel 5 | Langsvlakhedenlocatie aanlegdatum onvlakheid [mm] opmerkingen0+093 19-7-2002/22-7-2002 9 daglas (handwerk)0+137 19-7-2002 60+142 19-7-2002 40+537 18-7-2002/19-7-2002 6 daglas0+626 18-7-2002 40+685 18-7-2002 4