5.1.8 Enkelvoudige voegovergangen zonder randprofielen (concept 1.5)

Vanaf eind jaren 70 werden voegovergangen zonder randprofielen als alternatief voor rijroosters veelvuldig toegepast in zowel nieuwbouw als bij renovatie. Dit betrof in eerste instantie voegovergangen van epoxyhars. Later kwam daar als alternatief ook staalvezelbeton bij.

 

Concept 1.5: Enkelvoudige voegovergang zonder randprofielen (ACME-profiel)
Concept 1.5: Enkelvoudige voegovergang zonder randprofielen (ACME-profiel)
Concept 1.5: Enkelvoudige voegovergang zonder randprofielen (VA-profiel)
Concept 1.5: Enkelvoudige voegovergang zonder randprofielen (VA-profiel)
Concept 1.5: Enkelvoudige voegovergang zonder randprofielen (Jeene- of R-Joint profiel)
Concept 1.5: Enkelvoudige voegovergang zonder randprofielen (Jeene- of R-Joint profiel)

 

De krachtswerking is gebaseerd op direct krachtafdracht naar de ondergrond, waarbij het dilatatievullend rubberprofiel zijdelings steun bied aan de voegbalk doordat het rubberprofiel onder compressie wordt ingebracht en een opspankracht veroorzaakt.  De bedoeling is dat te allen tijde een blijvende voorspanning aanwezig blijft in het profiel zodat de voegovergang waterdicht blijft en de aangrenzende voegbalken zijdelings gesteund blijven om scheurvorming/afbrokkeling te voorkomen.
De voegbalken worden gewapend uitgevoerd om de schadelijke gevolgen van scheurvorming en onthechting door krimp zo veel en zolang mogelijk te beperken. Gebruikelijke wapening: haarspelden ⍉10-300 en langswapening 2⍉12.

 

Rubberprofiel

Voor het afdichtingsprofiel is er keuze uit ACME-profielen en VA-profielen in diverse afmetingen. VA-profielen zijn door Schrumpf ook in de markt gebracht onder de nam ESBE-WP. Er zijn ook rubber afdichtingprofielen verkrijgbaar die onder druk (opgeblazen) tegen de randbalken worden verlijmd (zoals de R-Joint van Smits Neuchatel Infrastructuur).

 

Type Capaciteit Δx

[mm]

Breedte rubber in sponning

[min/max, in mm]

Breedte profiel (onbelast)

[in mm]

Minimaal blijvende indrukking

[in mm]

Hoogte profiel

[in mm]

VA10 10 (+/- 5) 25-35 40 5 44
VA30 30 (+/- 15) 35-65 70 5 45
VA45 45 (+/- 22,5) 48-93 98 5 60
VA60 60 (+/- 30) 57-117 122 5 70
ACME20 10 (+/- 5) 20-45 54 9 53
ACME30 30 (+/- 15) 30-60 65 5 50
ACME35 35 (+/- 17,5) 35-70 78 8 87
ACME45 45 (+/- 22,5) 50-95 103 8 90
ACME60 60 (+/- 30) 55-115 130 10 100

 

 

Ervaringen met VA en ACME rubber afdichtingen

VA-profielen zijn vrij robuust (stevig/stijf) en daarmee slijtvast. Door de geometrische vormgeving is dit profiel zelfklemmend. Lijmen werd op die reden niet nodig geacht. Daarnaast wordt door de vormgeving voorkomen dat het profiel onder verkeer uitgereden wordt. Bij compressie als gevolg van verplaatsingen, knikt de onderzijde van het profiel naar beneden.  Vanwege de vorm en de robuustheid (dikke wanden) zullen VA-profielen bij veroudering minder verplaatsingen kunnen opnemen en bij beschadiging sneller door het profiel heen lekken.

ACME-profielen zijn flexibeler en makkelijker indrukbaar dan VA-profielen. Montage is door de flexibiliteit relatief eenvoudig. In tegenstelling tot VA-Profielen worden ACME-profielen gelijmd. Vanwege de gesloten cellen zullen beschadigde ACME-profielen niet snel door het profiel heen lekken.  Vanwege de dunne wanden en gesloten cellenstructuur zullen ACME-profielen bij veroudering minder snel stijf worden en gaan lekken door het voegprofiel heen. In tegenstelling tot VA-profielen draagt de verlijming wel bij aan de waterkering.

Uit inspecties is gebleken dat ACME-profielen beter presteren dan VA-profielen.

In het figuur hieronder zijn typische kracht-indrukkingsdiagram van AMCE- en VA-voegprofielen gegeven. De opspankracht bij maximale indrukking van een VA-profiel is ongeveer 6,5 à 7,0 kN/m. Bij VA-profielen loopt deze op tot 50 kN/m (!).

 

Kracht-indrukkingsdiagram rubberprofielen
Kracht-indrukkingsdiagram rubberprofielen
Kracht-indrukkingsdiagram rubberprofielen
Kracht-indrukkingsdiagram rubberprofielen

 

Voordelen van deze voegovergangen: snelle levering, snelle uitvoering en economisch aantrekkelijk in aanschaf.  Omdat de asfaltbeton eerst over de voegopening heen aangebracht en afgewalst wordt, ontstaat een goed verdicht pakket en vlak oppervlak. De voegbalken wordt in de asfaltsparing zodanig op hoogte aangebracht dat de bovenzijde precies wordt afgewerkt op de bovenzijde van de asfaltbeton. Hier door ontstaat een vlakke aansluiting. Er dient eventueel wel rekening gehouden te worden met spoorvorming.

 

Lekkage

Diverse mechanismen kunnen ten grondslag liggen aan lekkage:

  • VA-profielen staan niet of onder te geringe druk
  • De verlijming van ACME-voegprofielen faalt.
  • De voegprofielen zijn gefaseerd aangebracht waarbij vulkanisatie onjuist of niet heeft plaatsgevonden.
  • De voegprofielen zijn gescheurd.
  • Het voegprofiel is verouderd waardoor onvoldoende elastisch.
  • De kunstharsbalken zijn gescheurd en of liggen los. Hemelwater lekt via deze scheuren of openstaande naden

 

Kunsthars vs. vezelversterkt beton

Voor de overgangsbalken is er keuze tussen staalvezelbeton en kunstharsbeton (epoxy). Uit inspecties is gebleken dat staalvezelbeton beter blijft functioneren dan kunstharsbalken. Zowel bij kunsthars- als staalvezelbeton is sprake van verhinderde vervorming op het grensvlak van de ondergrond en het op te brengen materiaal. Vezelversterkt beton is daar minder gevoelig voor, omdat de materiaaleigenschappen van cementgebonden materialen elkaar benaderen. Van spanningen op het grensvlak zal als gevolg van verhinderde krimp altijd sprake zijn.

Scheuren ontstaan door temperatuurspanningen, uithardingskrimp, drogingskrimp en vochtvariaties. Afhankelijk van scheurwijdten en de kwaliteit van de uitvoering kan dit leiden tot afbrokkelen van het staalvezelbeton.

Kunstharsbalken hebben een andere uitzettingsgedrag (uitzettingscoefficient ligt een factor 1,5 tot 3 hoger dan cementbeton) waardoor na verloop van tijd scheurvorming optreedt. In de tijd treed ook krimp op (circa 0,5 mm/m) waardoor rond de wapening scheuren ontstaan en wapening daar corrodeert (geen alkalisch milieu).  Door verkeersbelasting, vaak in de rechterrijstrook, onthechten kunstharsbalken van de ondergrond en gaan klapperen waardoor zowel de kunstharsbalken als de betonnen ondergrond breekt. Onthechting en breuk kan ook mede geïnitieerd worden door te hoge of te lage opspankrachten vanuit het rubberprofiel. Op de naden tussen asfaltbeton en balken en voegprofiel en balken brokkelen de balken af bij intensief gebruik. Door afname van volume van de balken in de tijd kan op de onderliggende stortnaden scheuren als gevolg van verhinderde krimp ontstaan.

 

Scheurvorming en gevolgschade onder invloed van verkeersbelasting
Scheurvorming en gevolgschade onder invloed van verkeersbelasting
Scheurvorming en gevolgschade onder invloed van verkeersbelasting
Scheurvorming en gevolgschade onder invloed van verkeersbelasting

 

Op de naden tussen asfaltbeton en voegbalken kan rafeling/afbrokkeling van de randen optreden bij hoogteverschillen door spoorvorming. Ter plaatse van het voegprofiel zal afbrokkeling/rafeling meestal voorkomen kunnen worden door toepassing van vellingkantjes.

 

Rafeling en afbrokkeling van randen door intensief vrachtverkeer en spoorvorming
Rafeling en afbrokkeling van randen door intensief vrachtverkeer en spoorvorming
Rafeling en afbrokkeling van randen door intensief vrachtverkeer en spoorvorming
Rafeling en afbrokkeling van randen door intensief vrachtverkeer en spoorvorming

 

Het bezwijkgedrag van kunstharsbalken (epoxybalken) is sterk progressief. In de periode 2005 – 2006 heeft grootschalige inventarisatie van voegovergangen plaatsgevonden. Voegovergangen in Rijkswegen bleken beduidend slechter te presteren dan onder of over Rijkswegen. Hoge verkeersintensiteiten en verkeersbelasting leiden aantoonbaar tot versnelde toename van schade bij kunstharsvoegovergangen.  Geconstateerde scheurvorming dient i.v.m. het ontbreken van een alkalisch milieu zo snel mogelijk te worden hersteld om toename van schade met negatieve gevolgen voor de gebruiksveilighed en toename van onderhoudskosten te beperken.