4.4.2.3 Verificatie en validatie

Voordat een bitumineuze voegovergang mag worden aangebracht, moet een leverancier eerst de geschiktheid hiervan aantonen. Er zijn diverse methoden om de geschiktheid van flexibele voegovergangen aan te tonen. Onderzoek in het buitenland en de prijsvraag Stille Duurzame Voegovergangen hebben aangetoond, dat deze een voldoende voorspellend vermogen hebben voor het lange-termijn praktijkgedrag. Het is het beste om de geschiktheid van een flexibele voegovergang aan te tonen conform de regelgeving en de proeven genoemd in RTD1007-4 uit te voeren. De in de prijsvraag Stille Duurzame Voegovergangen toegepaste LINTRACK proef is helaas niet meer beschikbaar. Als de aanbieder de geschiktheid van een flexibele voegovergang op een andere wijze dan de RTD1007-4 wil aantonen, is het aan te bevelen om hierover eerst contact op te nemen met de opdrachtgever. Als er overeenstemming is over de uit te voeren proeven en eisen, is dit geen probleem.  Een andere wijze om de geschiktheid aan te tonen is middels monitoring in de praktijk.

 

Aantonen middels laboratoriumtesten

Niet alleen in Nederland waren er wisselende ervaringen met het presteren van bitumineuze voegovergangen, maar ook in o.a. Zwitserland, Duitsland en het Verenigd Koninkrijk werden er relatief vaak te korte levensduren behaald met bitumineuze voegovergangen. Met name in Zwitserland en Duitsland is uitgebreid onderzoek uitgevoerd naar de oorzaken van het vroegtijdig falen van bitumineuze voegovergangen. Op basis van analyses van de onderzoeksresultaten zijn nieuwe functionele proeven en bijbehorende eisen ontwikkeld, die in de laatste richtlijnen van de betreffende landen zijn opgenomen. Na de invoering van deze richtlijnen steeg de gemiddelde levensduur aanzienlijk en werd het vroegtijdig falen van bitumineuze voegovergangen enorm teruggedrongen. De EOTA werkgroep, die de ETAG 032 deel 3 en de latere EAD’s heeft opgesteld, heeft gretig gebruik gemaakt van de positieve ervaringen, die in Duitsland, Zwitserland en het Verenigd Koninkrijk zijn opgedaan met functionele proeven voor voegovergangen. Ook de Nederlandse werkgroep, bestaande uit opdrachtgevers, opdrachtnemers en leveranciers heeft dankbaar gebruik gemaakt van dezelfde ervaringen en heeft uit de ETAG 032 deel 3 een keuze gemaakt voor toepassing in de RTD 1007-4.

In 2013 is in Europees verband de ETAG richtlijn nr. 032 “Expansion joints for road bridges” uitgebracht. In de ETAG 032 deel 3 Flexible Plug Expension Joints is speciale aandacht besteed aan de initiële typeonderzoek van flexibele voegovergangen. Na de introductie in hoofdstuk 1 en de scoop in hoofdstuk 2 wordt in hoofdstuk 3 de terminologie behandeld. In hoofdstuk 4 wordt ingegaan op de eisen en in hoofdstuk 5 wordt ingegaan op de verificatie methoden. In hoofdstuk 6 is een tabel opgenomen, waarin de link wordt gelegd tussen de essentiële eisen naar producteisen. In hoofdstuk 7 wordt ingegaan op aanbevelingen voor het inbouwen en hoe het gedrag tijdens gebruik kan worden gemonitord. Tenslotte wordt in hoofdstuk 8 ingegaan hoe de initiële type testing moet worden gedocumenteerd. De ETAG032-3 is in 2020 geconverteerd naar twee EAD’s:

EAD 120011-00-0107 Flexible plug expansion joints with flexible filling based on a synthetic polymer as binder
EAD 120093-00-0107 Flexible plug asphaltic expansion Joints

Aangenomen is dat als de flexibele voegovergangen voldoen aan de eisen voor de proeven genoemd in hoofdstuk 5, dat een levensduur van 10 jaar mag worden verwacht. Voor Nederland geldt een aantal zaken waarmee aanvullend rekening gehouden dient te worden:

  • Voor grote delen van het Nederlandse hoofdwegennet is het in de ETAG 032 deel 3 / EAD aangehouden uitgangspunt van 500.000 motorvoertuigen per jaar onvoldoende. Op de drukst bereden wegen ligt dit een factor 4 à 5 hoger;
  • In Nederland worden in tegenstelling tot landen als Duitsland, Zwitserland en Oostenrijk op grote schaal bruggen en viaducten gemaakt van geprefabriceerde liggers en drijvende oplegsystemen. Dergelijke constructie kennen een ander vervormingsgedrag onder verkeersbelasting;
  • Op ruim 90% van het Nederlandse hoofdwegennet worden in tegenstelling tot landen als Duitsland en Zwitserland open deklagen toegepast. Dit heeft gevolgen voor het ontwerp van flexibele voegovergangen.

De RTD 1007-4 beoogt een bijdrage te leveren aan de toepassing van een nieuwe generatie duurzamere flexibele voegovergangsconstructies onder Nederlandse omstandigheden en vormt een handreiking voor aannemers om aan te tonen dat aan functionele eisen wordt voldaan, zoals gesteld in de Rijkswaterstaat richtlijn RTD 1007-2. Met behulp van de proeven uit de RTD 1007-4 kan de leverancier de geschiktheid van zijn aanbieding aantonen door het uitvoeren van een initiële typeonderzoek. Belangrijk voor de systeemproeven is dat het toegepaste materiaal en wijze van uitvoeren goed worden vastgelegd i.v.m reproduceerbaarheid. Zowel in de EAD’s als in de RTD1007-4 zijn daarom ook diverse componentproeven vastgelegd waarmee de afzonderlijke materialen dienen te worden gekarakteriseerd. Het gaat te ver om in dit handboek alle proeven uit de EAD’s te behandelen. Daarom zal alleen worden ingegaan op de  systeemproeven voor flexibele voegovergangsconstructies.

De systeemtesten bestaan in hoofdlijnen uit twee type testen, namelijk wielspoorproeven en rekproeven.

Wielspoorproeven

Het doel van de wielspoorproef is het onderzoeken van de weerstand tegen permanente vervorming onder herhaalde verkeersbelastingen. Een voegovergang of een representatief deel daarvan in de vorm van een proefstuk inclusief de aangrenzende overgangsbalk c.q. wegverharding wordt in een testbank onderworpen aan een gesimuleerde verkeersbelasting door middel van een herhaalde passage van een beladen luchtband op het proefstuk. Door een combinatie van hoge temperatuur en verhoogd wielcontactdruk zonder versporing van het wiel ontstaat een versnelde spoorvorming.

Belangrijke aspecten zijn:

    • Het aanbrengen van een preset voor de voegopening;
    • Proeftemperatuur;
    • Type wiel en wielbelasting (wieldruk);
    • Rijsnelheid;
    • Aantal lastcycli

Diverse landen hebben eigen proeven en bijbehorende opstelling ontwikkeld, waardoor de condities van oudsher niet overeenstemmen en het moeilijk is de resultaten te vergelijken. In de ETAG032 deel 3 is getracht dit te harmoniseren. De in §2.7.1.1.2 beschreven MMLS3-proef komt hiermee overeen.

In Nederland zijn geen geschikte Europese wielspoorproeven beschikbaar zijn.

Binnen Europa lijkt op dit moment alleen de MMLS3 in aanmerking te komen. Op dit moment worden in Duitsland op de TU van München en bij BAM Berlijn nieuwe wielspoorapparaten ontwikkeld (loopweg van 2 meter). Ervaring hiermee, in bijzonder met voegovergangen ontbreekt nog, maar wellicht is dit in de toekomst een andere mogelijkheid. Verder zijn in EN 12697-22 ook wielspoorproeven beschreven. Deze worden in sommige landen voor beproeving van asfalt toegepast maar zijn niet geschikt voor het beproeven van bitumineuze voegovergangsconstructies bij hoge temperaturen (45°C of hoger).

MMLS3

De Model Mobile Load Simulator (MMLS3) is uitgevoerd bij EMPA. De MMLS3 bestaat uit een stijf stalen frame (2400 mm x 600 mm x 1150 mm) en vier verstelbare voeten, die haaks op de te beproeven voegovergang wordt gepostioneerd. De belasting wordt overgebracht op 4 geprofileerde luchtbanden met een diameter van 300 mm en een breedte van 80 mm die zijn gemonteerd op draaistellen en in één richting worden bewogen door een roterende riem. De luchtbanden worden met een snelheid van 9 km/uur (1,0 m/s) voortbewogen en oefenen een constante contactdruk uit van 600 kPa. De proef bestaat uit 2000 belastingcycli bij 45°C ± 2°C.

figuur 4.4.2.3a: Testopstelling spoorvormingsproef

De proeftemperatuur wordt door middel van een thermokoppel gemeten op 20 mm onder het voegovergangoppervlak. Deze temperatuur kan d.m.v. toevoer van warm water of warme lucht worden gestuurd. De spoordiepte dient door middel van een Electronic Transverse Profilometer op drie plaatsen te worden gemeten: in het midden van de voegovergang en 5 cm voor en na de overgang met aangrenzende overgangsbalk/verharding. Het voordeel van deze proef is dat deze relatief snel kan worden uitgevoerd en ook in-situ ingezet kan worden, zie afbeelding 4.4.2.3b.

In het figuur 4.4.2.3c is te zien dat de testtemperatuur bij bitumineuze voegovergangen zeer kritisch is voor het resultaat. De in ETAG 032 deel 3/RTD1007-4 aangegeven proeftemperatuur van 45°C is dus zeer extreem, maar wel realistisch. Op een hete zomerse dag kan de temperatuur van de voegmassa wel oplopen tot 45°C.

 

Rek (-stuik) proeven

Doel van de rek-stuikproef is het onderzoeken van de door de leverancier verklaarde maximale bewegingscapaciteit van een flexibele voegovergang onder herhaalde opgelegde vervormingen ten gevolge van temperatuurveranderingen en verkeer en het valideren van het functioneren van de overgangsconstructie.

Een proefstuk wordt gemonteerd in de proefopstelling en onderworpen aan gesimuleerde brugbewegingen in het horizontale vlak door het veranderen van de relatieve positie van één zijde van de voegovergang naar de andere. Door het thermoplastische gedrag van flexibele voegovergangen zijn de temperatuur van het proefstuk en belastingsnelheid tijdens het uitvoeren van de bewegingen belangrijke factoren voor de prestaties. Hoe lager de temperatuur, hoe stijver het gedrag van de voegmassa , hoe groter de krachten die nodig zijn om de proefstukken uiteen te trekken. Voor het vrij bewegen van een kunstwerk moeten die krachten het liefst zo laag mogelijk zijn om de aanhechtspanningen te beperken.

Er dient onderscheid gemaakt te worden in laagfrequente en hoogfrequente voegbewegingen. De laagfrequente proef simuleert de jaarlijkse cyclus van de voegbeweging van een brugdek als gevolg van thermische belasting.

De hoogfrequente proef simuleert de snelle voegbewegingen die optreden bij verkeersbelasting op het brugdek als gevolg van buiging van het brugdek en daarmee gepaard gaande rotaties/translaties bij de voegovergangen. Het aantal cycli is afhankelijk van de beoogde verkeerscategorie en ontwerplevensduur. Omdat de proef bij lage temperatuur wordt uitgevoerd, hoeft slechts een beperkt percentage van het in de praktijk optredende belastingcycli te worden gehanteerd.

Voor wat betreft de laagfrequente proef zijn er op dit moment twee proeven mogelijk:

De hoogfrequente vermoeiingsproef is op dit moment op dit moment alleen mogelijk bij BAM Berlijn.

Bewegingssimulator EMPA

De bewegingssimulator bij EMPA is een rekproef bij een constante lage temperatuur. In Zwitserland is gekozen voor -20°C, maar vanwege het zeeklimaat is er voor gekozen om de proef voor Nederlandse omstandigheden bij -10°C uit te voeren.In deze proef wordt uitsluitend de verlenging van de voegovergangsconstructie gesimuleerd. Voor de opneembare verkorting (stuik) geldt op basis van ervaring een vaste verhouding ten opzichte van de opneembare verlenging (verkorting : verlenging = 35% : 65%). De snelheid van vervormen is 10 mm/uur. Omdat de temperatuur constant gehouden wordt tijdens het rekken van de voegovergangsconstructie, wordt de lagere temperatuur van -10°C voldoende geacht.

Testopstelling/proefstuk voegovergangs-constructie bewegingssimulator EMPA
Figuur 4.4.2.3d: Testopstelling/proefstuk voegovergangsconstructie bewegingssimulator EMPA

 

In figuur 4.4.2.3e is een voorbeeld van een testresultaat gegeven. Hieruit volgt dat de reactiekracht bij ieder volgende belastingcyclus afneemt, hetgeen duidt op laagcyclische vermoeiing; inwendige scheurvorming zal uiteindelijk leiden tot breuk en/of onthechting in de flanken.

Voorbeed testresultaat EMPA bewegingssimulator
Figuur 4.4.2.3e: Voorbeed testresultaat EMPA bewegingssimulator

Bewegingssimulator BAM (“Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung”)

De weerstand tegen optredende laagfrequente voegbewegingen kan ook worden onderzocht middels een temperatuurgestuurde rek-stuikproef. De beproevingssnelheid is dan 0,2 mm/uur. Tijdens de proef wordt gelijktijdig met het uitoefenen van de voegbwegingen de temperatuur aangepast, standaard in Duitsland is tussen -20 en +45°C. Volgens de RTD1007-4 2.0 mag dit worden aangepast naar -15 en +50°C.

Deze proef wordt uitgevoerd bij het “Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung” (http://www.bam.de). De afmetingen van het proefstuk beperkt zich tot de afmetingen van de voegmassa. De stalen flanken benaderen een aansluiting op gietasfaltbalken. Dit is dus een belangrijke randvoorwaarde voor de geldigheid van deze proef. Bij toepassing in open deklagen zijn de resultaten van deze proef niet geldig. 

De uitvoering van de proef schematisch in onderstaande figuur 2.4g weergegeven. De proefopstelling bevindt zich in een klimaatkamer. Het proefstuk wordt gemonteerd op een proefstukhouder, die bestaat uit een vast deel en een servohydraulisch gestuurd beweegbaar deel.

Testopstelling rek-stuikproef BAM Berlijn

Voorbeeld schematische weergave testprotocol rek/stuik-vermoeiingsproef .

De proefstukken met de afmetingen L ´ B ´ H = 500 ´ 235 ´ 70 mm worden door de opdrachtnemer/applicateur volgens de door hem opgestelde instructies vervaardigd. Een proefstuk wordt in een speciale proefstukhouder ingebouwd, Als voegbodem dienen twee betonplaten, ieder met de afmetingen L ´ B ´ H = 235 ´ 238 ´ 50 mm. De proefstukhouder wordt door het uitvoerend laboratorium ter beschikking gesteld. Na de afkoeling van de voegmassa worden de zijkanten van de proefstukhouder verwijderd, terwijl de kopse platen aan de voegflanken van het proefstuk op hun plaats blijven. De in het figuur hiervoor weergegeven belastingcyclus wordt herhaald totdat het geregistreerde kracht-voegbreedte-diagram niet meer verandert, of tot falen van het proefstuk.

Met hetzelfde apparaat en proefstuk wordt ook de hoogfrequente mechanische vermoeiingsproef  uitgevoerd. De rekgestuurde mechanische vermoeiingsproef wordt bij constante temperatuur uitgevoerd en simuleert de hoogfrequente bewegingen van het kunstwerk onder verkeersbelasting als gevolg van buiging van het brugdek en de rotatie ter plaatse van de oplegging.

Het proefstuk wordt aan vermoeiing blootgesteld door het te onderwerpen aan een wisselende
belasting., zoals schematisch is weergegeven in onderstaande figuur. De rek is sinusvormig. De minimumwaarde van de rek is gelijk aan nul. De frequentie is 1 Hz.

Voorbeeld belastingscyclus van de mechanische vermoeiingsproef (DL)

In Duitsland wordt altijd hetzelfde belastingprotocol doorlopen. De belastingcyclus wordt gevormd door 6 rekamplituden, waarbij ieder van deze 6 rekamplituden een vooraf vastgesteld aantal malen wordt opgelegd, zie bovenstaande figuur. Dit belastingpatroon bestaat uit in totaal 10.000 lastherhalingen. Deze belastingcyclus wordt 130 maal herhaald. Het totaal aantal opgelegde belastingherhalingen bedraagt dus 1,3 miljoen of zoveel als tot het falen van het proefstuk. Het proefstuk faalt als een deel hiervan onder ten minste 30 mm diepe, 10%-ige NaCl-oplossing ondicht wordt, of als de hechting in het inwendige van de voegmassa, of die tussen voegmassa en voegbodem/proefstukhouder verloren gaat.

In de RTD1007-4 2.0 zijn aanvullende en afwijkende bepalingen opgenomen om de voegovergang te testen op condities zoals die veelvuldig in het Nederlandse hoofdwegennet voorkomen. De levenancier is vrij om het aantal belastingcycli en de amplitude te kiezen, maar dient zich te realiseren dat dit gevolgen kan hebben voor de toepasbaarheid in de praktijk. De grootte van de amplitude, de aangehouden verkeerscategorie en ontwerplevensduur dient door de leverancier te worden gekozen en dient op de Prestieverklaring (DoP) zoals geëist in de RTD1007-2 te worden vermeld. De frequentie dient maximaal 1 Hz te zijn.

Het aantal belastingcycli is volgens de RTD1007-4 2.0 afhankelijk van de beproevingstemperatuur, het beoogde aantal zware voertuigen per jaar (N obs,a,ai ) en de beoogde ontwerplevensduur (minimaal 10 jaar).

Volgens de RTD1007-4 versie 2.0 zijn de in Duitsland aangehouden waarden, frequenties en amplituden een ondergrens voor Nederland. Deze waarde is gebaseerd optredende hoogfrequente voegbewegingen in voorgespannen plaatviaducten en kokerbruggen. Bij viaducten met (statisch bepaalde) geprefabriceerde liggers treden grotere hoogfrequente voegbewegingen op. Indien de voegovergangen ook geschikt moeten zijn voor toepassing in deze kunstwerken, dan geeft de RTD1007-4 versie 2.0 hiervoor bepalingen.

 

Aantonen geschiktheid op basis praktijkervaring/monitoring

 

Een andere wijze waarop de prestaties kunnen worden aangetoond is middels monitoring in de praktijk . De RTD1007-2 / RTD1007-4 geeft hierover het volgende aan:

Indien de ontwerplevensduur wordt aangetoond op basis van ervaring in de praktijk dienen de volgende verificaties te worden
uitgevoerd:

  • De belastingen, waaronder verkeers- en klimatologische belastingen op het referentie voegovergangsysteem moeten representatief zijn voor de beoogde toepassing;
  • De omstandigheden en voorwaarden waaronder het referentie voegovergangsysteem is aangebracht moeten representatief zijn voor de beoogde toepassing. Uitvoering van het
    voegovergangsysteem moet kunnen plaatsvinden onder gelijke omstandigheden als waarbij het referentie voegovergangsysteem is gerealiseerd;
  • De karakteristieken van de toegepaste materialen waaruit het referentie voegovergangssysteem is samengesteld, moeten bekend en vastgelegd (zie hoofdstuk 5);
  • Het voegovergangsysteem mag binnen de ontwerplevensduur niet zijn gefaald en ten minste 5 jaar in gebruik zijn geweest.

Een en ander moet zijn vastgelegd in een goed gedocumenteerd dossier met betrouwbare en toetsbare gegevens en registraties van het als referentie aan te merken voegovergangsysteem. Deze dient ten minste te bestaan uit:

1) Documentatie kunstwerk

  • Locatie/ligging;
  • eigenschappen hoofddraagconstructie (type, afmetingen, overspanningen, stijfheden);
  • oplegsysteem en specificaties van de opleggingen;
  • rijstrookindeling weg

2) Documentatie ingebouwde voegovergangen:

  • Identificatie en eigenschappen toegepaste materialen (conform hoofdstuk 5);
  • as-built geometrie van voegovergang;
  • gegevens van de opbouw van de aangrenzende verharding;
  • inbouwprotocol/keuringsrapportage.

3) Monitoringsgegevens:

  • aantal zware voertuigen per jaar (Nobs,a,ai)op basis van metingen;
  • bepaling laagfrequente voegbewegingen, aan de hand van voegmetingen en/of berekende bewegingen op basis van temperatuurmetingen;
  • bepaling hoogfrequente voegbewegingen (horizontaal en verticaal) aan de hand van metingen en/of berekeningen (berekende rotaties op basis van FLM4 of FLM5 van EN1991-2);
  • beschouwing degradatieverloop aan de hand van metingen van de spoorvorming en visuele inspecties.

4) Evaluatie:

  • Analyse prestaties op basis van de monitoringsgegevens met extrapolatie van het degradatieverloop op basis van bewegingshistorie en verkeershistotie naar de verwachte degradatie over de ontwerplevensduur.

Afhankelijk van de mate waarin sprake is van een volledig dossier, kn er na bestudering van de aangeleverde informatie nog extra beproevingen worden gevraagd en/of dat de flexibele voegovergang als proef wordt ingebouwd en enkele jaren wordt gemonitord, voordat deze kan worden geaccepteerd door RWS.

Voorbeeld 1

Een voorbeeld hiervan is de door het Zwitserse bedrijf RSAG ontwikkelde Silent Joint. Salverda Schagen wilde de Silent Joint in Nederland gaan toepassen op autosnelwegen. In Zwitserland was al goede ervaring opgedaan met de Silent Joint. In enkele autosnelwegen had de Silent Joint een levensduur van minimaal 10 jaar gehaald, zonder dat er onderhoud hoefde te worden uitgevoerd. Omdat er in Zwitserland minder verkeersbelasting is op de autosnelwegen, het klimaat anders is en er geen ZOAB als deklaag wordt toegepast heeft Salverda Schagen de gelegenheid gekregen om de Silent Joints als proef in te bouwen in de A18 en A58. Bovendien had Salverda Schagen nog e.e.a. aan het concept van RSAG veranderd, zo is als grof toeslagmateriaal geen groevemateriaal toegepast maar hoogovenslakken en is een ander bindmiddel toegepast.

De A18 nabij Doetinchem wordt gekozen omdat het kunstwerk over de Bielheimerbeek een zeer scheve kruisingshoek heeft. Er is een vergelijkend onderzoek gedaan: aan een kant van het kunstwerk zijn Silent Joint voegovergangen ingebouwd en aan de andere kant Thorma Joints. Op de A18 lag ZOAB.

De A58 nabij Breda is gekozen vanwege de zeer hoge verkeersbelasting. Op het kunstwerk Daesdonk zijn 4 Silent Joints 500 ingebouwd. Op 3 locaties is de Silent Joint 500 normaal tussen het ZOAB ingebouwd. Bij de vierde Silent Joint 500 is de holle ruimte van het ZOAB 2 m voor en 2 m na de voegovergang zoveel mogelijk gevuld met een cementslurry, om een soort combinatiedeklaag te creëren. Het idee hierachter was het volgende. Er was nog geen zekerheid hoe de Silent Joint zich t.o.v. ZOAB zou gaan gedragen. Het is bekend dat ZOAB zeer weinig trek kan opnemen en mogelijk zou de Silent Joint door trekkrachten het ZOAB t.p.v. de voegovergang beschadigen (scheurvorming). Mogelijk zou ook het bindmiddel van de Silent Joint in de holle ruimte van het ZOAB kunnen dringen. De Zwitsers waren ook bang voor waterindringing in de Silent Joint door het ZOAB, dat aan weerskanten lag. In Zwitserland was alleen ervaring met gietasfalt aan weerskanten van de Silent Joint. Ook worden voegovergangen soms beschadigd, omdat er spoorvorming in het asfalt ter plaatse van de voegovergang optreedt. Om gesteld te staan voor geschetste mogelijke problemen, is dus een soort “combinatiedeklaag” voor en na de Silent Joint aangelegd. Achteraf is gebleken dat dit niet nodig is.

Salverda Schagen heeft onder auspiciën van RSAG de eerste voegovergangen ingebouwd. Dit is gemonitord. Na het inbouwen is door het Zwitserse EMPA met de MMLS3 (zie figuur 13), een zgn. Accelerated Pavement Tester (APT), in situ de spoorvormingsweerstand volgens het EMPA voorschrift voor voegovergangen getest. Uit de resultaten bleek dat de spoorvormingsweerstand van de ingebouwde Silent Joints goed was. Daarnaast zijn de Silent Joints gedurende de periode 2006-2015 jaar gemonitord op de onderstaand wijze:

  • Visuele inspecties;
  • Uitvoeren geluidsmetingen;
  • Meten van temperaturen in Silent Joints en rijdekken (alleen eerste 2 jaar);
  • Meten van bewegingen in X, Y en Z richting van rijdek (alleen eerste 2 jaar);
  • Meten van de spoorvorming;
  • Meting stroefheid

Figuur 4.4.2.3g: Meten rijdek bewegingen (X, Y en Z) en inbouwen temperatuursensoren

In 2014, 8 jaar na het inbouwen functioneren de Silent Joints nog naar wens en is geen schade geconstateerd. In 2015, na bijna 9 jaar, werd voor het eerst beginnende schade geconstateerd. Deze schade kon worden gerelateerd aan spoorvorming door verkeersbelasting. De Silent Joints voldeden nog steeds aan de eisen voor de geluidsreductie conform de RTD 1007-3 en aan de eisen voor spoorvorming (<18 mm). Op basis van beschikbare verkeerscijfers bij RWS werd vastgesteld dat de Silent Joints in de hele periode reeds de verkeersbelasting volgens verkeerscategorie 1 van 10 jaar hebben ondervonden. Onderhoud in de vorm van vervanging van de toplaag wordt voor 2016 gepland. De Silent joints, zullen daarna tot einde levensduur worden gemonitord.

Voorbeeld 2: monitoring prijsvraag

Bij de prijsvraag stille duurzame voegovergangen werden, in aanvulling op de LINTRACK en EMPA bewegingssimulatorproeven, de vier prijswinnende ontwerpen in 2009 ingebouwd in twee viaducten (overspanning circa 20 meter) in de A50 bij Nistelrode en gedurende 9 jaar gemonitord. De verharding t.p.v. de viaducten bestond uit tweelaags ZOAB. De volgende metingen en inspecties werden in de monitoringperiode uitgevoerd:

  • Geluidmetingen (6x);
  • Spoordieptemetingen (5x);
  • 3D verplaatsingsmetingen (continu);
  • Temperatuurmetingen (continu);
  • Stroefheidsmetingen (3x);
  • Uitgebreide visuele inspecties (7x);
  • Globale visuele inspecties (5x).

Daarnaast wordt door RWS de hoeveelheid verkeer gemeten en geregistreerd in een systeem.

De aanlegomstandigheden en inbouw werden ook goed geregistreerd. De omstandigheden waren gunstig: geen neerslag en temperaturen van 9°C ’s nachts tot 22°C overdag. Bij deze temperaturen staan de betonnen dekken in hun neutrale stand.

Geluidmetingen

Op alle voegovergangen zijn geluidsmetingen conform de “Leidraad geluidseisen aan voegovergangen – Berekeningen, metingen en toetsingen” uitgevoerd. Het betreft SPB-metingen waarbij zowel boven als onder het viaduct is gemeten. Uit de resultaten blijkt dat op alle meetmomenten alle producten aan de eisen voldeden. Gezien het verloop van het SPB-niveau gedurende de tijd is er geen aanleiding om eraan te twijfelen dat de voegen binnen 10 jaar na aanleg niet meer aan de geluidseis zullen voldoen.

Spoordieptemetingen

Er zijn bij alle voegovergangen vijf spoordieptemetingen verricht. De nulmeting vond plaats kort na inbouw. De vier herhalingsmetingen werden vervolgens ieder half jaar uitgevoerd. Daarna zijn
spoordieptemetingen uitgevoerd na 5 en 9 jaar na inbouwen van de Silent Joint. Voor het uitvoeren van de spoordieptemetingen is gebruik gemaakt van zogenaamde terrestrische 3D-laserscanning. Het resultaat is een 3D puntenwolk van de gescande omgeving. Uit de puntenwolk is het nulvlak (best passende vlak) bepaald door de rijstrook rondom de voegovergang. Dit nulvlak is gebruikt om de spoorvorming per meting te visualiseren. Daarnaast zijn op enkele locaties op en rondom de voegovergangen dwarsprofielen loodrecht op de rijrichting bepaald. Vervolgens zijn de minima en maxima van de trendlijnen van de dwarsdoorsneden op de voegovergangen bepaald. De gehanteerde definitie voor spoorvorming is het verschil tussen deze minima en maxima. Naast de spoordieptemetingen met 3D-laserscanning zijn er traditionele spoordieptemetingen uitgevoerd met behulp van een stalen rei en wig.

3D verplaatsingsmetingen

Gedurende de eerste 2 jaar zijn permanent 3D verplaatsingsmetingen en temperatuurmetingen uitgevoerd met een tijdsinterval van een kwartier. Om de 3D verplaatsingen te kunnen bepalen, is op het kunstwerk bij beide voegovergangen een 3-D verplaatsingsopnemer geïnstalleerd. De opnemers zijn aangebracht aan de buitenkant bovenop het kunstwerk.

Temperatuurmetingen

Om de luchttemperatuur te meten werd bij alle voegovergangen een temperatuursensor aangebracht aan de binnenzijde van de vleugelwand, net onder het dek. Om de temperatuur in de voegovergangen te bepalen zijn er op drie locaties per voegovergang draadloze temperatuursensoren geïnstalleerd. Deze opnemers zijn aangebracht in het hart van rijstrook 1, rijstrook 2 en de vluchtstrook, waarbij de bovenkant van de sensor drie centimeter onder bovenkant voegovergang zit.

Stroefheidsmetingen

Tijdens de monitoringsperiode zijn bij alle voegovergangen stroefheidsmetingen uitgevoerd na inbouwen en na 1, 2, 7 en 9,5 jaar na inbouwen. De stroefheidsmetingen zijn uitgevoerd volgens de slingermethode conform NEN-EN 13036-4. Deze methode is ook wel bekend als Skid Resistance Test (SRT). Uit de metingen is gebleken dat de BrainJoint en de KLK bituvoeg na 9,5 jaar nog steeds aan de in de RTD 1007-4 versie 2 genoemde eis aan de PTV-waarde van minimaal 45 voldoen. Bij de Silent Joint en de Prismojoint neemt de stroefheid in het eerste jaar zeer snel af, blijft daarna een lange tijd redelijk constant maar voldoet bij beide na 9,5 jaar niet meer aan de eis.

Nadeel van de methode conform NEN-EN 13036-4 is dat er voor de uitvoering van deze proef op de weg een afzetting noodzakelijk is. Daarom zijn er ook metingen uitgevoerd conform proef 72 van de Standaard RAW Bepalingen 2015. De resultaten zijn hierbij gerapporteerd per 5 cm, waardoor het mogelijk is om de stroefheid van de voegovergangscontructies te detecteren. Uit de metingen over de periode 2014 t/m 2018 is gebleken dat uitsluitend de BrainJoint voldoet aan de eis van 0,42 voor open deklagen. De overige producten lagen in 2014 en de latere jaren alle beneden dit niveau. De toepasbaarheid van deze methode wordt de komende jaren verder geëvalueerd.

Visuele inspecties

Tijdens de monitoringsperiode is bij alle voegovergangen een groot aantal visuele inspecties uitgevoerd, te weten:

  • Gecombineerde uitgebreide inspectie en globale inspectie één week na inbouw van de voegovergangen;
  • Vier maal een globale inspectie (twee, vier, acht en zestien weken na inbouw). Deze inspecties waren bedoeld om enige zekerheid te krijgen over het functioneren van de voegovergangen, want hiermee was nog geen ervaring opgedaan op autosnelwegen. In geval van falend gedrag, zouden de voegovergangen snel vervangen moeten worden;
  • Vier maal een uitgebreide inspectie om het halfjaar na inbouw;
  • Uitgebreide visuele inspectie na 5 en 9 jaar.

De globale inspecties werden uitgevoerd vanuit de berm. Hierbij werd alleen de bovenzijde van de voegovergang op afstand visueel geïnspecteerd. Verder zijn aan de onderzijde de fundatiesloven en frontwanden onder de voegovergangen op afstand visueel geïnspecteerd. Bij de uitgebreide inspecties werden rijstrook 2 en de vluchtstrook afgezet. Vervolgens is de toestand van de voegovergangen ter plaatse van rijstrook 2 onder handbereik visueel geïnspecteerd en fotografisch vastgelegd. De naastgelegen delen (vluchtstrook, rijstrook 1 en de schampkanten) zijn ter referentie globaal geschouwd en gefotografeerd. Bij rijstrook 2 is om de 50 cm (in lengte- en breedterichting van de weg) de (on)vlakheid van de voegovergangen gemeten met behulp van een stalen rei en wig. De dwarsonvlakheid werd gemeten ter ondersteuning/vergelijking van de genoemde spoordieptemetingen.

Aan de onderzijde zijn de fundatiesloven en frontwanden onder de voegovergangen visueel geïnspecteerd, waarvan de toestand ook fotografisch is vastgelegd. Daarbij is de onderzijde van de voegovergangen met een endoscoop geïnspecteerd. De inspecties van de bovenzijde van de voegovergangen zijn deels overdag en deels in de avond/nacht uitgevoerd.

Uit visuele inspecties is gebleken dat er na 9 jaar wel enige schade is ontstaan in de vorm van beperkte flankschade (onthechting), scheurvorming of open naden. Slechts in enkele gevallen lijkt er enige lekkage te zijn opgetreden. Bij alle voegen bleef de spoorvorming onder de 10 mm. Aan BrainJoint voegen is tussen 2016 en 2018 onderhoud gepleegd waarbij de openstaande naden en de scheur gerepareerd is met bitumen en vervolgens is afgestrooid. De huidige BrainJoints worden, mede op basis van deze ervaringen, anders aangebracht. Ëen van de KLK-bituvoegen is verwijderd en vervangen door een verbeterd product. Dat product doorloopt nu een validatietraject. Aan de hand van de resultaten en analyses wordt de inschatting gemaakt dat voor de meeste voegovergangen de beoogde levensduur van tien jaar kon worden gehaald en dat de geluidsniveaus van de voegovergangen tien jaar na inbouw nog steeds voldoen aan de eisen. De voegovergangen worden na november 2018 niet meer gemonitord.