5.4.7.1.1 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 nagenoeg geen Europese wielspoorproeven beschikbaar zijn. Alleen de LINTRACK is geschikt, maar deze is i.v.m. ander onderzoek niet beschikbaar. Bovendien is onderzoek met LINTRACK zeer kostbaar. Omdat in de prijsvraag Stille Duurzame Voegovergangen van RWS de LINTRACK wel is toegepast en zeer geschikt is voor het beproeven van flexibele voegovergangen, wordt deze als mogelijkheid toch behandeld.

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 derde mogelijkheid. Verder zijn in EN 12697-22 ook wielspoorproeven beschreven. Deze worden voor 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).

LINTRACK

De LINTRACK (Linear Tracking Apparatus) is een installatie voor het versneld beproeven op vervormingsweerstand van full-scale verhardingsconstructies (semi-praktijkproef). Het apparaat bestaat uit een 20 meter lange stalen balk die aan weerszijden op rails is geplaatst. Daardoor kan de gehele installatie zijdelings naar andere proefvakken worden verplaatst. Langs de stalen balk kan een belastingswagen met vrachtwagenband over het proefvak heen en weer rijden. (zie onderstaand figuur).

Beproeving van voegovergang in de LINTRACK
Beproeving van voegovergang
in de LINTRACK

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bij de LINTRACK word de voegovergang belast met repeterend passage van een supersingle wiel. De temperatuur kan worden gekozen tot maximaal 40 °C. Dit ligt lager dan de ontwerpwaarde in de RTD1007-4 / ETAG 032 deel 3 (45°C). Dit wordt echter gecompenseerd met een veel hoger aantal lastpassages. Een wielbelasting tot 100 kN kan worden uitgeoefend. Tijdens de prijsvraag Stille Duurzame Voegovergangen zijn wielbelastingen van 35, 45 en 55 kN toegepast voor een realistische weergave van de meest voorkomende belastingen. Door de LINTRACK een lengte heeft van 20 meter kan over een lengte van 13 m een constante snelheid van 20 km/uur worden bereikt.

Aan de hand van de resultaten van de LINTRACK-proeven kan een indicatie worden gegeven van de te verwachten levensduur van de voegovergangen in de praktijk. Uit de praktijk van Rijkswaterstaat is bekend dat de gemiddelde levensduur van de referentie voegovergang in de praktijk zo’n drie jaar bedraagt. Het falen van de voegovergangen is veelal het gevolg van extreme spoorvorming. Hoewel de norm voor de spoorvorming in Nederland officieel 18 mm bedraagt wordt vaak pas overgegaan tot vervanging ver boven de 18 mm. In de TUD-rapportage wordt daarom aangenomen dat vervanging plaats vindt op twee maal de normdiepte van de spoorvorming. Dat is ook het punt waarop de lastherhalingen bij de referentie voegovergangen werden gestaakt vanwege te grote hoogteverschillen aan de oppervlakte. Op basis hiervan is de grafiek in onderstaande afbeelding samengesteld. Daar wordt voor de referentie voegovergang de ontwikkeling van de gemiddelde relatieve spoordiepte vergeleken met het verwachte aantal jaren functioneren.

Schatting van LINTRACK-gesimuleerde levensduur aan de hand van spoorvorming
Schatting van LINTRACK-gesimuleerde levensduur aan de hand van spoorvorming

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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.

Testopstelling spoorvormingsproef
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 onderstaande afbeelding.

130

 

 

 

 

 

 

 

 

 

In het volgende figuur 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 extreeem, maar wel realistisch. Op een hete zomerse dag kan de temperatuur van de voegmassa wel oplopen tot 45°C.

Voorbeelden van verloop spoorvorming met MMLS3
Voorbeelden van verloop spoorvorming met MMLS3