Vragen en Antwoordenbetreffende aanleg en onderhoud vanCEMENTBETONWEGEN* (I)door Ir. J. WeverHet ontwerp, de aanleg, enz. van de betonweg is tot opde huidige dag bij uitstek gebaseerd op gegevens uit depraktijk. In een serie artikelen zal een overzicht wor-den gegeven van hetgeen voor de lezers van belang is.Voor ge?nteresseerden wordt opgemerkt, dat zojuist detweede druk is verschenen van ,,Cem?ntbetonwegen"door Ir. J. C. N. Ringeling (Zie ook blz. 289). Red.(I). Inleiding - Fundering - Onderlegpapier - OntwerpWapening - Voegen - Bekisting - Be.ton - Verwerken en VerdichtenAfwerken en Nabehandeling - Contr?le - Onderhoud en HerstellingenI. INLEIDINGeis'en, keuze en definities1. Wat is de functie van, en zijn de te stelleneisen aan een betonweg?a. De constructie van een betonweg dient zodanig te zijn,dat de spanningen veroorzaakt door de verkeersbelasting,temperatuurs-, vochtigheids- en andere invloeden zondernadelige gevolgen door de betonplaat en de grondslagkunnen worden opgenomen.b. Het rijvlak moet zijn: licht van kleur, vlak, effen, stroef,sneldrogend, stofvrij, goed reinigbaar en bestand tegen deafslijtende werking van het verkeer.c Het dwarsprofiel moet zijn: zo vlak mogelijk met een dus-danige verkanting, dat het hemelwater op snelle wijze kanworden afgevoerd.d. De aanleg- en onderhoudskosten moeten zo gering moge-lijk zijn.2. Wanneer moet men een betonweg, in vergelijkingmet andere verhardingen, toepassen?Op deze vraag kan, zoals te verwachten is, geen rechtstreeksantwoord worden gegeven; elk geval dient apart te wordenbekeken.Veelal zullen beslissend zijn: de plaatselijk aanwezige mate-rialen, de grondgesteldheid, de verkeersdichtheid en alshoofdfactor de daaruit voortvloeiende kosten.Het toepassen van betonwegen wordt in het algemeen afge-raden:a. in steden, waar men met rioleringen en andere leidingente maken heeft enb. op plaatsen waar ernstige verzakkingen zijn te vrezen (inmijnstreken, bij aanwezigheid van diepe slappe lagen).3. Wat betekenen de belangrijkste bij de betonwegenbouwgebruikte Engelse uitdrukkingen?Voor de lezer, die al eens is gestruikeld over de vaak ver-warrende Engelse terminologie, worden enkele woorden inhet kort verklaard, zoals reeds in de 'British Standard Glossary'worden aangegeven.,,Subgrade" is de grondslag na verwijdering van de boven-laag, terwijl soms onder ,,subgrade" ook de aardebaan wordtverstaan.,,Subbase" is een tussenlaag voor bijzondere doeleinden(drainage, ondersteuning).,,Base" is eveneens een tussenlaag, nl. het deel van deconstructie, waardoor de belasting wordt overgedragen op de,,subbase" of ,,subgrade".,,Surfacing" is een tussenlaag boven de ,,base", meestal alseen sterke doorgaande laag met of zonder voegen uitgevoerd,teneinde de ,,base" te beschermen of de betonverharding teversterken.,,Pavement" is een algemene term voor verharding. InAmerika is dit de bovenste laag van de verharding. Onder,,concrete pavement" wordt dan de volledige constructie (be-tonplaat en fundering) verstaan.II. DE FUNDERINGfunctie, soort ondergrond, verdichtingswijzen1. Aan welke eisen dient een funderingonder een betonweg te voldoen?De fundering moet zijn:a. sterk en stabielteneinde de belasting goed naar de ondergrond te kunnen over-brengen, waardoor men op de dikte van de betonplaat kanbesparen;b. goed drainerend;c. bestand tegen opdooi of opvriezen;d. vlakteneinde een betonplaat van gelijke dikte te verkrijgen, terwijldan tevens de wrijving tussen de betonplaat en de ondergrond-gering is.2. Welke soorten funderingsmateriaal komen voorbetonwegen in aanmerking?Behoudens een enkele uitzondering (nl. voor vliegvelden)wordt in Nederland alleen zand als fundering voor een beton-weg toegepast.Op grond van opgedane ervaringen kan men in Nederlandmet goed gevolg een betonweg aanleggen op:a. een ondergrond van zand of zandig materiaal;b. een ondergrond van vaste kleimits een drainerende zandlaag van ca 0,80 m wordt aangebracht;c een matig vaste, vooral gelijkmatige ondergrond met eenbetrekkelijk gering draagvermogen,waarvan verwacht kan worden, dat de zettingen gelijkmatig zijn.Juist dan kan een betonverharding de meest geschikste zijn van-wege de grote pl aa tw er ki n g. De druk wordt daardoor sterkverdeeld en als gevolg hiervan is de druk per cm2op de onder-grond gering. Uiteraard moet ook een zandbed van 0,80--1,00 mworden aangebracht.3. Op welke wijzen kan het zandbed worden verdicht?Een allereerste vereiste is, dat de zandlagen goed verdichtworden; hiermede wordt nog veel te veel de hand gelicht.Dit wordt in de hand gewerkt door het feit, dat in Nederlandgeen voorschriften voor de verdichting van zandlagen zijngesteld.De verschillende verdichtingsmethoden zijn te onderscheidenin: walsen, trillen en stampen; met trillen worden veelal debeste resultaten bereikt.Na 3 of 4 keer verdichten met trilapparaten van 1 000-1 500kg met laagdikten van 0,30-0,40 m kan 92 tot 95% van demaximum te bereiken verdichting worden verkregen, zodatverder verdichten oneconomisch wordt.* Vrij bewerkt naar 'Questions and Answers on concrete road con-structions', Department of Scientific & Industrial Research, RoadResearch Laboratory; C.A.C.A., London.Cement 4 (1952) Nr 15-16 261III. HET ONDERLEGPAPIERdoel en eisen1. Waarom wordt onderlegpapieronder de betonplaat aangebracht?Onderlegpapier wordt aangebracht teneinde te vermijden,dat -- door de capillaire werking van de ondergrond -- wateraan het vers gestorte beton wordt onttrokken. Bovendien --en dat is zeker niet van minder belang -- wordt de wrijvingtussen de betonplaat en de ondergrond, welke bij contractieof dilatatie van de betonplaat ontstaat, verminderd.2. Welke eisen moeten aan hetonderlegpapier worden gesteld?Het papier moet vrij zijn van zichtbare defecten, moet sterkzijn en zonder te scheuren aan te brengen, terwijl het bijregenachtig weer niet week noch anderzins onbruikbaar magworden.In de ,,Eisen door de Rijkswaterstaat gesteld aan bouwstoffenvoor de wegenbouw" ? 3* worden de volgende voorwaardengesteld.1. De breuksterkte van het papier in droge toestand moetzowel in langs- als in dwarsrichting van de rol tenminste8 kg/m1bedragen.2. Het papier mag geen water doorlaten, als het gedurende72 uur wordt blootgesteld aan een waterdruk van 10 cm.3. Het papier mag tijdens het ontrollen bij een temperatuurvan 10-25 ?C niet scheuren, barsten of kleven.Wanneer het papier wordt aangebracht, moet er zorg voorworden gedragen, dat het vlak, en naar de buitenzijde af-waterend komt te liggen. Het moet tegen de bekistingworden opgeplooid.IV. HET ONTWERPberekening van betonplaatdikte, vereiste dikte van plaat en fundering,effect der belasting, verdikte randen1. Hoe kan de dikte van de betonplaat worden berekend??De spanningen, welke door verschillende factoren wordenveroorzaakt, kunnen niet exact worden berekend, doch weldusdanig dat de dikte van de plaat kan worden bepaald.Daarbij moet men rekenen met de superpositie van de on-gunstige trekspanningen.De trekspanningen worden veroorzaakt door:a. de verkeersbelasting.De Amerikaan Westergaard heeft in 1926 hiervoor ver-schillende formules afgeleid. Hij onderscheidt 3 gevallen(tek. 1) t.w.:Westergaard beschouwt de betonplaat als een homogeen,isotroop, elastisch lichaam. Hij neemt aan, dat de reactiesvan de ondergrond uitsluitend vertikaal werken en even-redig zijn aan de doorbuiging van de plaat. Hierbij voerthij een constante k in, de modulus van grondweerstandin kg/cm2per cm zakking van de plaat, dus in kg/cm3. Deoorspronkelijke formules zijn door Westergaard nog enigszinsgewijzigd of algemener gesteld (Public Roads Dec. 1933).Zij luiden:* Zie ook de K.V.B.B. 1940, hoofdstuk 5, par. 30 en 32.Alleen voor het midden van plaat kloppen de resultatenongeveer met de gemeten waarden; voor de hoeken enen randen moeten de door Westergaard gevonden resul-taten 10 tot 15% hoger worden genomen. Dit komt, omdatde plaat aldaar over het algemeen niet volledig door deondergrond wordt ondersteund. Westergaard heeft zijnformules later gecorrigeerd en meer in overeenstemmingmet de in de praktijk gevonden resultaten gebracht.Vele andere onderzoekers hebben formules opgesteld. Eeninteressant overzicht wordt hierover gegeven in ,,ConcreteRunways" van J. M. Mc Feeters, waarin behalve voor debelasting ook formules voor temperatuurs- en andere in-vloeden benevens gemeten resultaten worden behandeld.b. inwendige temperatuursverschillen.Wanneer de plaat vrij kan buigen, zullen de spanningenklein zijn, maar wanneer de buiging wordt tegengegaan,zoals dit gewoonlijk het geval is bij zeer kleine platen,kunnen de spanningen zeer aanzienlijk worden en zelfsgroter dan die, welke door de belasting worden veroor-zaakt.c.de wrijving tussende betonplaat en de ondergrond.Deze ontstaat tijdens de koudeperiode, wanneer de beton-plaat korter wordt; zij kan aanzienlijke trekspanningen inhet beton veroorzaken.De maximum waarden, waarmede men moet rekenen, ontstaandoor superpositie van de door de factoren a + b of a + cveroorzaakte trekspanningen.Vochtigheidsveranderingen zullen eveneens spanningen ver-oorzaken, doch deze zijn meestal tegengesteld aan die, welkedoor de temperatuur worden veroorzaakt.Opgemerkt moet nog worden, dat --door het op de juistewijze aanbrengen van kunstmatige scheuren t.w. de uitzet-,langs- en schijnvoegen -- de schadelijke gevolgen van detemperatuursspanningen voor een groot deel kunnen wordenvermeden.262 Cement 4 (1952) Nr 15-162. Wat is de vereiste dikte van de betonplaat en de fundering,zowel voor licht als voor zwaar verkeer?Op deze vraag is geen exact antwoord te geven. De conditieszijn voor geen twee plaatsen gelijk, terwijl bovendien hetjuiste effect van het al of niet toepassen van een funderingniet goed bekend is.We kunnen nu, met behulp van de formules van Wester-gaard, de dikte van de plaat trachten te berekenen. Nemenwe daarbij aan dat:de wiellast = 3 000 kg bedraagt, gelijkmatig verdeeldover een cirkelvormige oppervlakte meteen straal = 12,5 cm,de k-waarde = 1,5 -- 8 kg/cm3 = 0,15E = 350 000 kg/cm2stootco?fficient = 1,5en de grootste trekspanning, voordat breuk in de plaat op-treedt ongeveer:mam b--t = 40 kg/cm2dan blijken platen van 1,5 en 17,5 cm dikte voor de aan-genomen belasting onder bijna alle omstandigheden te zwakte zijn. Spanningen die door andere factoren worden ver-oorzaakt, zijn hierbij dan nog buiten beschouwing gelaten.In Nederland wordt slechts een gering gebruik gemaakt vandeze formules; de betonwegenbouw is uitsluitend op praktijk-gegevens gebaseerd.Voor zwaar verkeer past men hier platen met uniforme diktevan 21 en 23 cm toe (tek. 2a) envoor licht verkeer platen met een dikte van 18 cm metverzwaarde randen over 60 cm verlopend van 18 tot 23 cm(tek. 2b).3. Wat is het effect van steeds terugkerende belastingen?Bij een betonplaat van voldoende dikte, rustend op eengoed verdicht zandbed, zullen de steeds terugkerende be-lastingen weinig bezwaren met zich meebrengen. Door deplaatselijke zettingen van de ondergrond en de inklinkingvan het zandbed zullen echter steeds ongelijkheden in hetwegdek ontstaan. Bij een groot aantal snel achtereenvolgendeherhalingen van een belasting ontstaat kans op vermoeidheid,waardoor breuk kan ontstaan, hetgeen nog wordt verergerddoor de stootwerking. Ook is het mogelijk, dat het betonzich geleidelijk aanpast: het vertoont een plastische door-buiging zonder dat er breuk optreedt.4. Zijn aan het toepassen van platen metverdikte randen ook voordelen verbonden?Door het toepassen van verdikte randen tracht men te be-reiken, dat de trekspanningen, veroorzaakt door de belasting,aan de randen ongeveer gelijk zijn aan die in het midden.Bij uniforme plaatdikte zijn de spanningen aan de randhoger, doch dit wordt gecompenseerd door lagere tempe-ratuurspanningen, zodat het uiteindelijk voordeel gering isen niet opweegt tegen de duurdere uitvoering, die bovendienminder goed te verdichten is. (wordt voortgezet)Buitenlandse BronnenHET REGISTREREN VAN GEBREKEN IN BETONVERHARDINGENW. E. ]. A rm s t ro n g, M. Eng. A.,M.I.C.E. Road Research Laboratory,Department of Scientific and Industrial Research, beschrijft in hetDecembernummer 1951 van Roads and road construction een appa-raat met behulp waarvan alle in een betonverharding voorkomende,,gebreken" worden geregistreerd.Onder ,,gebreken" moeten daarbij worden verstaan: alle voegen,haarscheuren, middelsoortscheuren, wijde sche"ren, gevulde scheuren,met bitumen gevulde plekken, met mortel gevulde plekken, riool-deksels, enz.In het apparaat, dat over de verharding wordt voortbewogen, be-vindt zich een rol papier, waarop alle voegen, scheuren en anderegebreken worden aangetekend. Op deze wijze beschikt de wegbe-heerder over een volledig grafisch beeld van de toestand van debetonverharding op een bepaalde datum. Door na een zekere tijdhet apparaat wederom over de weg te bewegen, kan worden gecon-stateerd of de toestand van de verharding constant is geblevenof dat de gebreken zijn verergerd.Het artikel geeft blijk van een zorgvuldigheid van beheer en onder-houd van betonwegen, welke, voor zover bekend, in Nederlandniet wordt aangetroffen.Voor die wegbeheerders, die de cementbetonverhardlng na deaanleg aan zijn lot menen te mogen overlaten, betekent het artikeleen les, welke ter harte mag worden genomen. ? Ir. F. K.GEZAAGDE VOEGEN IN BETONWEGENIn Roads and Streets, October 1951, wijdt W. J. A r n d t Assistant-Engineer, State Highway Commission of Kansas, Topeka, een ge?llu-streerd artikel aan het zagen van voegen in betonwegen.De aandacht wordt er op gevestigd, dat, hoe zorgvuldig de voegentijdens de aanleg van betonwegen ook worden gemaakt, de effenheidvan het wegoppervlak er In de regel door achteruit gaat.De ingezaagde voeg daarentegen be?nvloedt de effenheid van deverharding in het geheel niet.Ook bij het doen van herstellingen, waarborgt een uitgezaagde ge-deelte van het wegdek een veel effener aanvulling.In Kansas werd in 1949 begonnen met het zagen van de voegen nade aanleg van het wegdek. Dit zagen mag niet geschieden binnen10 uur na het maken van het beton, noch later dan de dag, waaropde vochtig gehouden grondafdekklng van het nieuwe werk wordtverwijderd.De voegen werden 5 cm (2") diep en 3,2 mm (1/8") breed gezaagd.De voegvulllng moet zo vloeibaar zijn, dat deze smalle voegenbehoorlijk worden gevuld.Omtrent de kosten van de ingezaagde voegen worden geen positievemededelingen gedaan.Behalve ?n Kansas vindt het zagen van voegen ook in andere statenvan de U.S. toepassing, hoewel uit het artikel de Indruk wordt ver-kregen, dat de zaagmethode nog in het stadium der proefnemingenverkeert. Ir. F. K'.VERTIKAAL-HOUDER VOOR MIDDENVOEGIn het Novembernummer van Roads and StreetSj blz. 47, komt eenkorte mededeling voor, toegelicht door twee foto's betreffende eenop Highway U S 12 bij Lake Zurich, Illinois, toegepaste vertlkaalhoudervoor de middenvoeg-plaatvulllng van een betonverharding.De aannemer, Arcole-Mldwest Corporation, maakte een goed gebruikvan een op de a'beeldlngen duldelliV waar te nemen vertiiraa'houder,welke is gemonteerd aan de voorzijde van d? betonspreidmachine.Door deze vertlkaalhouder, welke door een handle in of uit bedrijfkan worden gesteld, wordt de vulplaat van de middenvoeg vertikaalen recht gehouden.In afwijking van de hier te lande gebruikelijke werkwijze wordt debetonverharding In Illinois, blijkens de foto's. Ineens over de volletweebaans verhardingsbreedte aangebracht. Ir. F. K.WEGVERHARDINGEN VAN VOORGESPANNEN BETONEen overzicht van voltooide wegverhardingen van voorgespannenbeton geeft W. P. A n d re w s , M.C., B.E., A.M.I.C.E. in Roads andRoad Construction van September 1951.Na er op te hebben gewezen, dat de toepassing van voorgespannenbeton bij bruggen, reservoirs en andere constructies in de beton-wereld reeds bekendheid heeft verworven, stelt de schrijver vast,dat deze toepassing voor wegverhardingen nog minder algemeenbekend is.Als voornaamste voordelen van voorgespannen beton voor wegver-hardingen worden genoemd:1) besparing van wapeningsstaal;2) practisch geheel voork?men van scheuren;3) grotere afstand van ultzetvoegen;4) groter draagvermogen van de betonplaten;5) betere geschiktheid op slechte ondergrond, welke niet kanworden verdicht of gestabiliseerd.De grotere draagkracht, de verminderde d?kte en de grotere lengtevan de platen worden in het bijzonder als economische voordelenvermeld.Enkele foto's illustreren betonstartbanen, aangelegd door F re y s s i -net in 1945/46 bij de luchthaven Orly bij Parijs. Eveneens wordt deaanleg beschreven van een verharding van voorgespannen beton opde oprit naar een brug over de Marne te Esbly.De door Freyssinet toegepaste kabels werden in 1950 eveneens ge-bruikt door de Crawly Development Corporation (Chief EngineerMr. A. "j. W. Mac Intosh) op een weg te Crawly. Ook deze voorge-spannen betonconstructle wordt met foto's toegelicht.Ir. F. KANSTEINCement 4 (1952) Nr 15-16 263