themaSVB in de wegenbouw3201140themaSVB inde wegenbouwStaalvezelbeton (SVB) wordt al geruime tijd gebuikt in tal van toepassingen. Te denken valtaan industri?le vloeren, voegconstructies, reparatiemortels etc. In de wegenbouw wordt hetmateriaal echter slechts sporadisch toegepast, en niet altijd met groot succes. Nadelen zijnroestvorming of lekke banden door opstaande vezels. Toch zien we de laatste tijd een opmarsvan vezelbeton in de wegenbouw. Het gaat daarbij vooral om toepassingen bij kleinere over-heden. Maar ook Rijkswaterstaat heeft reeds diverse rust-/parkeerplaatsen uitgevoerd in SVB.1Goed alternatief voor ongewapende en doorgaandgewapende betonverhardingenSVB in de wegenbouw 32011 41kunststofvezel gefreesde staalvezel staaldraadvezelopstijven jong beton verhardengelijkmatigeverhardingscheuroverbruggendhoge hechting100080060040020000 0.5 1.0 1.5 2.0uittrekkracht(N)uittreklengte (mm)draadvezels met eindhaken ? 1 mmgefreesde vezels1 Uitvoering met slipformpaver2 Werkingsprincipe van de diverse vezels3 Uittrekgedrag van verschillende staalvezels(testen uitgevoerd door TU Straatsburg)De betonwegenbouw kent twee constructievormen: de ongewa-pende betonverhardingen en de doorgaand gewapende beton-verhardingen (DGB).De ongewapende betonverharding wordt in een zo jong moge-lijk stadium `vers' ingezaagd, zodat een gelijkmatig platenpa-troon ontstaat. Deze platen zijn in principe gemaximaliseerdop een lengte van 5 m. De hierdoor ontstane krimpvoegenworden in de regel verdeuveld en verankerd. Deze voegenbehoeven onderhoud. Het reduceren van de voegafstand zouhet onderhoud aan voegen en daarmee de overlast reduceren.Bij DGB worden geen voegen aangebracht. Hier gedraagt dewapening, die zich in de neutrale lijn of iets daarboven bevindt,zich als een scheurregelend medium. Bij het juiste wapenings-percentage ? dit is afhankelijk van de treksterkte ? ontstaatscheurvorming om de 0,8 ? 1,5 m en blijft de scheurwijdteonder de voor de betonwegenbouw gestelde eis van 0,4 mm.Rijskwaterstaat is in het midden van de jaren 90 overgestaptvan ongewapende betonverhardingen naar DGB. Voegen inrijkswegen zijn immers niet wenselijk omdat ze reflectiescheu-ren kunnen veroorzaken in het aangebrachte Zeer Open AsfaltBeton (ZOAB). Hoewel nieuwe rijkswegen in de toekomststeeds minder worden aangelegd zijn aanpassingen aanbestaande wegen echter wel noodzakelijk. Dit vanwege hetsteeds grotere aanbod verkeer en de steeds zwaarder wordendeaslasten. Beton is uitermate geschikt deze belastingen (zeer)lange tijd te dragen. Betonconstructies kunnen worden aange-legd voor een levensduur van 60 jaar of meer.Het nadeel van DGB zit in de uitvoeringsfase. Vaak wordt denieuwe wegverbreding gebruikt voor het transport van debetonspecie. Wanneer hier wapening wordt gesteld is deze`werkweg' niet meer beschikbaar. In die situatie zou vezelbetonmet een gering aantal, nauwelijks werkende voegen uitkomstbieden.VezelbetonVoor een zo groot mogelijke voegafstand is het van belang eenvezelmix toe te passen, waarbij de vezels zorgen voor eengelijkmatig verhardingsproces (vochtregulerend en dus geenovermatige uitdroging toestaan, ook over de levensduur), eensterke hechting met de cementmatrix aangaan (tijdens hetbindingsproces) en een scheuroverbruggend vermogen hebben(verhardingsproces) [1]. In figuur 2 is het werkingsprincipe vande diverse vezels weergegeven en in figuur 3 het uittrekgedragvan verschillende staalvezels.Het optimaal samenstellen van de verhouding van de vezels zalertoe bijdragen dat de krimp en het scheurgedrag zodanig zijndat voegafstanden van een veelvoud van 5 m mogelijk zijn.Echter bij het toepassen van slechts ??n soort vezels of eenverkeerde cocktail van vezels, wordt de mogelijke maximalelengte zeer snel gereduceerd. Voordat mengsels in de praktijkworden toegepast, moeten praktijkproeven worden uitgevoerd.ErvaringenEerste ervaringen met een cocktail van vezels zijn opgedaan bijde ECO-fabriek in Apeldoorn. Hier is een betonverhardingaangebracht waarin een warmtewisselsysteem is toegepast. Hetingestorte buizensysteem mocht niet stuk gaan als gevolg vanscheurvorming in het `ongewapende' beton. Om scheurvor-ming zo veel mogelijk te beperken is vezelversterkt betontoegepast. De 200 m lange verharding bleek niet te scheuren.Met dit in het achterhoofd heeft een verdere innovatie plaatsge-vonden. Dit heeft tot diverse kleine projecten geleid. In 2008ing. George JurriaansECCRA23themaSVB in de wegenbouw424 Dosering vezels m.b.v. transportband5 Bevoorraden van doseerunit met drukluchttransport6 Uitvoering met rolling finisher7 Uitvoering in traditioneel handwerkC45/55), kan dan de invloed van de vezels worden meegeno-men. De lengte en breedte van de plaat worden vooralsnogechter empirisch bepaald.Op dit moment wordt op basis van de opgedane ervaringennaarstig gezocht naar een nieuwe rekenmethode. Er is al eenconcept rekenmodel ontwikkeld [2]. Hierin worden devolgende aspecten meegenomen:? Verhardend betonRelaxatie van verhardend beton en de belastingen als gevolgvan temperatuurvariatie door omgevingsinvloeden en hydra-tatiewarmte, temperatuurgradi?nt? Verhard betonBeton en ondergrond (interface bedding-verharding)? BelastingenGelijkmatige temperatuurverandering, krimp van beton,axiale vervormingsverandering, relaxatie? Restspanning uit de verhardingsfase.Uit het concept rekenmodel blijkt dat voegafstanden afhanke-lijk van aanlegomstandigheden tot 70 m mogelijk zouden zijn.Hierbij is nog geen rekening gehouden met verkeerslasten,maar dit aspect wordt nog aan het model toegevoegd. Uiteraardis het van belang de verharding aan het einde van een koudeperiode uit te voeren en dat de vrijkomende warmte niet ofwelzo min mogelijk wordt afgestaan aan de omgeving (koud enweinig temperatuurverschillen), zodat de eigen(trek)spannin-gen in de constructie tot een minimum worden beperkt. Devoorgenoemde 70 m lijkt dan ook te corresponderen met dereeds gerealiseerde lengten in de praktijk.Productie betonspecieDe productie van de betonspecie kan in iedere gewenste beton-centrale worden gerealiseerd. Het bijmengen van de vezels magechter niet worden onderschat. Omdat de verdeling van devezels van groot belang is, moeten zij uniform over het mengselzijn verspreid. Het gewoon achter in de truckmixer storten isniet de beste oplossing. Het gelijkmatig doseren van de vezelskan dan ook het beste geschieden met speciale doseerunits. Opfoto 4 is het bevoorraden van de transportband te zien en opfoto 5 is een speciaal ingerichte container voor de dosering vande vezels afgebeeld, waarbij druklucht zorgt voor het transportvan doseerunit naar de menginrichting.UitvoeringEr zijn tot op heden diverse projecten uitgevoerd, van fietspadtot opschaling van `autosnelwegbreedte'. Met name de groterezijn machinaal met behulp van een `rolling finisher' (speciaalafwerksysteem) of slipformpaver uitgevoerd (foto's 1 en 6). Bijde slipformpaver wordt geen gebruikgemaakt van mallen. Hetheeft de eerste fullscale test op verzorgingsplaats Hoogvon-deren (A73 nabij Roermond) plaatsgevonden. Hierbij is opvolle breedte (11 m) een vak van 86 m gerealiseerd. Het vak istot op heden scheurvrij. Relatief snel daarna is een opschalings-test van 202 m op de verzorgingsplaats Bosserhof (A2/A73)uitgevoerd. Hier zijn direct na aanleg twee wilde scheurenopgetreden. Hierdoor ontstond een vlakverdeling van 71,5 ?57,5 ? 73,0 m. Afgelopen jaar is nog een scheur ontstaan.Met de meest optimale vezelmix is weliswaar 86 m scheurvrijgerealiseerd, de praktijk geeft aan dat platen van 73 m toch nogkunnen scheuren. Mogelijk is een voorzichtige beperking tot 60m noodzakelijk (stand april 2011).DimensioneringBij gebrek aan de juiste rekenmethodiek is tot op heden gere-kend met het dimensioneringsprogramma VENCON 2.0. Ditprogramma is weliswaar niet geschikt voor vezelversterktebetonverhardingen, maar een berekening op basis van de lastop de dwarsvoeg en op een plaatrand kan redelijk wordenvoorspeld. Met een licht verhoogde (buig)treksterkte, door uitte gaan van een verhoogde sterkteklasse (C35/45 wordt dan een4SVB in de wegenbouw 32011 43benodigde weerstand tegen vorstdooicycli. Opgemerkt moetworden dat het verhogen van de wcf niet direct in een teverwachten hogere plasticiteit leidt. Dit komt doordat de toege-voegde vezels het vloeibare karakter (enigszins) tegenwerken.Tot slotGrotere plaatafmetingen blijken, mits een juiste vezelcocktailwordt toegepast, ook voor betonverhardingen in de buitenluchtmogelijk te zijn. Dat terwijl, in tegenstelling tot binnentoepas-singen, de temperatuursgradi?nt een grote belastingsfactorbovenop de verkeersbelastingen vormt. De dikte en lay-out vande platen moeten zorgvuldig worden ontworpen. De ingredi?n-ten voor een goede vezelversterkte betonverharding zijn zoalsbij ieder goed ontwerp een goede theoretische achtergrond,gezond boerenverstand en praktische ervaring. principe is gebaseerd op het systeem van een glijbekisting. Debetonspecie wordt in een trilbak verdicht en door de voort-gaande beweging wordt de specie als het ware door een `streng-pers' (glijkist) op de juiste hoogte en verkanting afgewerkt.De kleinere werken hebben traditioneel in handwerk plaatsge-vonden, waarbij gebruik wordt gemaakt van bekisting, trilnaal-den, trilbalk etc. (foto 7).Het spreekt voor zich dat de machinaal aangebrachte betonspe-cie een stijver karakter heeft dan de handmatig verwerktebetonspecie. Met name de door de slipformpaver verwerktebetonspecie heeft een zeer stijf karakter, hetgeen ook noodza-kelijk is voor voldoende groene sterkte, zodat geen afhangendekanten kunnen ontstaan. Het verhogen van de plasticiteit voorde rolling finisher en zeker voor het handwerk, mag nietgepaard gaan met een verhoging van de wcf in verband met de Literatuur1 Handleiding voor staalvezelbeton, Fibricon.2 Braam, C.R., Conceptrapport 7324-1-0Achtergronden, evaluatie van ervaringenen voorstel voor een rekenmethodiek.5 67