NL1022248C2

NL1022248C2 - Concrete road surface construction, comprises very open cement concrete top layer and metal fibre reinforced concrete bottom layer

Info

Publication number: NL1022248C2
Application number: NL1022248A
Authority: NL
Inventors: Willem Carolus Van Den Boom
Original assignee: Wegbouwkundig Buro Van Den Boo
Priority date: 2002-12-23
Filing date: 2002-12-23
Publication date: 2004-08-10
Also published as: NL1022248A1

Abstract

The road surface comprises a very open cement concrete top layer and a metal fibre reinforced road construction concrete material bottom layer. A road surface construction comprises a bottom layer comprising a suitable concrete material and a top layer. The bottom layer comprises a layer of road construction concrete containing metal fibres (preferably steel fibres) and the top layer comprises very open cement concrete.

Description

WegconstructieRoad construction

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een wegconstructie omvattende een betonnen onderlaag, en een hierop aangebrachte toplaag.The present invention relates to a road construction comprising a concrete bottom layer and a top layer applied thereto.

Als betonnen onderlaag wordt tegenwoordig vaak een doorgaandgewapende betonverharding toegepast met een dikte van ca. 250 mm, terwijl als toplaag zeer open 5 asfalt beton (zoab) wordt gebruikt met een dikte van 50 mm. Het zeer open asfalt beton heeft als voordelen een geluidsreductie (milieuaspect) en een vermindering of een vrijwel geheel ontbreken van spatwater (veiligheid). Het nadeel van zoab is de geringe levensduur van ongeveer 8 a 10 jaar.Nowadays, a continuous-reinforced concrete paving with a thickness of approximately 250 mm is often used as the concrete bottom layer, while very open asphalt concrete (zoab) with a thickness of 50 mm is used as the top layer. The very open asphalt concrete has the advantages of a noise reduction (environmental aspect) and a reduction or an almost complete lack of splashing water (safety). The disadvantage of zoab is the short lifespan of approximately 8 to 10 years.

Er zijn reeds proeven gedaan met een toplaag van zeer open cementbeton (zob), dat 10 een aanzienlijk langere levensduur heeft van 20 a 25 jaar en bovendien beter recyclebaar is. Deze proeven hebben echter niet tot de verwachte resultaten geleid. Spanningsverschillen in de verschillende betonlagen waren hier waarschijnlijk de oorzaak van De toplaag van zob ging kapot door het uitzetten en krimpen van de onderliggende betonlaag. Dit heeft tot gevolg dat zeer open cementbeton, ondanks de vele voordelen 15 hiervan, niet toegepast kan worden als toplaag in combinatie met een onderlaag van beton.Tests have already been done with a top layer of very open cement concrete (zob), which has a considerably longer lifespan of 20 to 25 years and, moreover, is more recyclable. However, these tests did not lead to the expected results. Voltage differences in the various concrete layers were probably the cause of this. The top layer of zob was destroyed by the expansion and contraction of the underlying concrete layer. As a result, very open cement concrete, despite its many advantages, cannot be used as a top layer in combination with a bottom layer of concrete.

Het krimpen en uitzetten van beton door respectievelijk temperatuurtoename en temperatuurafname veroorzaakt spanningen waardoor het beton gaat scheuren. Praktisch elk beton scheurt of het nu ongewapend beton is of gewapend beton.The shrinking and expansion of concrete due to respectively temperature increase and decrease in temperature causes stresses that cause the concrete to crack. Practically every concrete cracks, whether it is unreinforced concrete or reinforced concrete.

In Nederland worden rijkswegen, uitgevoerd in een betonconstructie, doorgaans 20 gemaakt met doorgaand gewapend beton en provinciale wegen, uitgevoerd in een betonconstructie, met ongewapend beton. Het feit dat rijkswegen met doorgaand gewapend beton worden gemaakt, komt door het beleid van Rijkswaterstaat, dat dwingend voorschrijft dat op rijkswegen alleen zoab als deklaag moet worden toegepast, o.a. vanwege het veiligheidsaspect, zoals het voorkomen of verminderen van stuif- en 25 spatwater. De provincies hebben dit beleid niet en kunnen volstaan met “goedkoper” beton, namelijk ongewapend beton. Over een ongewapend beton kan geen zoab worden toegepast, vandaar dat Rijkswaterstaat gedwongen is doorgaand gewapend beton aan te brengen.In the Netherlands, national roads, executed in a concrete structure, are usually made with continuous reinforced concrete and provincial roads, executed in a concrete construction, with unreinforced concrete. The fact that national roads are made with continuous reinforced concrete is a result of the policy of Rijkswaterstaat, which prescribes that only soab should be applied as a covering layer on national roads, inter alia because of the safety aspect, such as the prevention or reduction of dusting and spraying water. The provinces do not have this policy and can suffice with "cheaper" concrete, namely unreinforced concrete. No zoab can be applied to an unreinforced concrete, which is why Rijkswaterstaat is forced to install continuous reinforced concrete.

1022248 - 2 -1022248 - 2 -

In een ongewapend beton dienen om de 4 a 5 meter voegen te worden aangebracht om een gecontroleerde scheur te verkrijgen, die ontstaat door het uitzetten en krimpen van het beton. Door de scheurwijdte kan het beton zich vrijelijk bewegen tijdens het genoemde uitzetten en krimpen. Over deze voegen is het niet mogelijk een zoab-laag aan te brengen, 5 die anders ter plaatse van de voeg kapot gereden zou worden.In an unreinforced concrete, joints must be applied every 4 to 5 meters in order to obtain a controlled crack caused by the expansion and contraction of the concrete. Due to the crack width, the concrete can move freely during the said expansion and contraction. It is not possible to provide a zoab layer over these joints, which would otherwise be broken at the joint.

Door wapening in het beton toe te passen kan worden voorkomen, dat de scheuren te groot worden en door toepassing van een goede hoeveelheid wapening wordt een regelmatig scheurpatroon verkregen. Bij de uitvoering van een betonweg met doorgaande wapening heeft het beton een fijn scheurpatroon, dat afhankelijk van het 10 wapeningspercentage een scheurpatroon heeft van tussen 0,80 en 3,20 m loodrecht op de as van de weg. Op een dergelijke betonweg kan wel een zoab-laag worden aangebracht, en zoals reeds vermeld worden tegenwoordig de snelwegen op deze wijze opgebouwd. Het aanbrengen van de wapening is echter heel arbeidsintensief. Ook leidt de doorgaande wapening tot een verstoring van het verdichtingsproces, omdat de trilnaalden van de 15 slipformpaver niet tussen de wapening door kunnen.By applying reinforcement in the concrete it is possible to prevent the cracks from becoming too large and by using a good amount of reinforcement a regular crack pattern is obtained. In the implementation of a concrete road with continuous reinforcement, the concrete has a fine crack pattern which, depending on the reinforcement percentage, has a crack pattern of between 0.80 and 3.20 m perpendicular to the axis of the road. A zoab layer can be applied to such a concrete road, and as already mentioned, nowadays the motorways are constructed in this way. However, applying the reinforcement is very labor-intensive. Also, the continuous reinforcement leads to a disruption of the compacting process, because the vibrating needles of the slipform paver cannot pass between the reinforcement.

Het is hu een oogmerk van de uitvinding een wegconstructie te verschaffen, die geluidsarm is, en veilig is vanwege het gering opspatten van regenwater, waarbij geen spoorvorming optreedt en die een aanzienlijk langere levensduur heeft dan de tegenwoordig gebruikte wegconstructies.It is an object of the invention to provide a road construction which is low-noise and safe because of the limited splashing of rainwater, in which no spur formation occurs and which has a considerably longer service life than the road structures currently used.

20 Een volgend oogmerk van de uitvinding is het verschaffen van een wegconstructie die relatief goedkoop en snel kan worden aangelegd.A further object of the invention is to provide a road construction that can be constructed relatively inexpensively and quickly.

Deze en andere oogmerken worden volgens de uitvinding bereikt, doordat betonnen onderlaag bestaat uit een laag vezelwegenbouwbeton, dat metaalvezels, bij voorkeur staalvezels, bevat en de toplaag bestaat uit zeer open cementbeton. In feite wordt 25 de wapening in het wegenbouwbeton dus vervangen door staalvezels. Naast metaalvezels bevat het vezelbeton tevens kunststofvezels, bij voorkeur polyprolyleenvezels.These and other objects are achieved according to the invention in that concrete bottom layer consists of a layer of fiber-road construction concrete, which contains metal fibers, preferably steel fibers, and the top layer consists of very open cement concrete. In fact, the reinforcement in the road construction concrete is therefore replaced by steel fibers. In addition to metal fibers, the fiber concrete also contains plastic fibers, preferably polyprolylene fibers.

Dergelijk vezelbeton is op zich bekend en uitvoerig beschreven in het Nederlandse octrooischrift 1016105, ten name van Harex Nederland BV te Rotterdam. Een volgens dit octrooi samengesteld vezelbeton blijkt geen enkele uitzetting of krimp te vertonen 30 tengevolge van temperatuurveranderingen. Hierdoor is het mogelijk als toplaag zeer open betoncement te gebruiken, dat zelf door de open en steenrijke structuur eveneens niet uitzet of krimpt. Deze combinatie van vezelbeton met zeer open cementbeton verschaft 1022248 - 3 - zodoende een wegconstructie, waarvan de toplaag een aanzienlijk langere levensduur heeft dan de conventionele wegconstructie met zoab.Such fiber concrete is known per se and described in detail in Dutch patent 1016105, in the name of Harex Nederland BV in Rotterdam. A fiber concrete composed according to this patent appears not to exhibit any expansion or shrinkage due to temperature changes. This makes it possible to use very open concrete cement as a top layer, which itself also does not expand or shrink due to the open and brick-rich structure. This combination of fiber concrete with very open cement concrete thus provides a road construction, the top layer of which has a considerably longer service life than the conventional road construction with zoab.

Een proefweg van vezelbeton met een lengte van 80 m en een breedte van 7 m en een dikte van 0,21 m is aangelegd als toegangsweg naar een betoncentrale.A test route of fiber concrete with a length of 80 m and a width of 7 m and a thickness of 0.21 m has been laid as an access road to a concrete plant.

5 Het vezelbeton was vervaardigd uit wegenbouwbeton met een toevoeging van een mengsel van staal- en kunststofvezels. De staalvezels bestaan uit twee soorten vezels, te weten draadvezels met eindverankeringen en vezels, die zijn verkregen door het verspanen (frezen) van metalen voorwerpen, welke vezels in de handel worden gebracht onder de handelsnaam Harex. Als kunststofvezels zijn polypropyleenvezels toegepast van het merk 10 Eurofiber. De kunststofvezels zorgen voor een optimale controle van water in het beton, zodat wordt voorkomen dat er uitdroging ontstaat en tevens ontmenging wordt bemoeilijkt. Deze vezels werken voornamelijk in de plastische fase. Bovenstaande vezels worden in de handel gebracht door de firma Verwaard Handelsondememing B.V. te Rotterdam.The fiber concrete was made from road-building concrete with an addition of a mixture of steel and plastic fibers. The steel fibers consist of two types of fibers, namely thread fibers with final anchors and fibers, which are obtained by machining (milling) metal objects, which fibers are marketed under the trade name Harex. Polypropylene fibers of the 10 Eurofiber brand have been used as plastic fibers. The plastic fibers ensure optimum control of water in the concrete, so that dehydration is prevented and demixing is made more difficult. These fibers mainly work in the plastic phase. The above fibers are marketed by the company Verwaard Handelsondememing B.V. in Rotterdam.

15 Per m3 beton werd 40 kg staalvezelmix en 0,6 kg kunststofvezel toegevoegd40 kg steel fiber mix and 0.6 kg plastic fiber were added per m3 of concrete

Na een tijdsduur van 7 maanden na in gebruikneming van de toegangsweg bleek, dat visueel aan het oppervlak van het vezelbeton geen enkele scheur is waar te nemen, terwijl intensieve belasting is opgetreden van betonmengwagens met 15 m3 beton. Bij landmeetkundige metingen bleek dat er geen sprake is van krimp of uitzetten van het 20 betonvlak, zowel niet in de lengte als in de breedte, terwijl binnen dit tijdbestek temperaturen waren opgetreden van maximaal 30°C tot minimaal -8°C. Een aanvaardbare lengtevermeerdering zou 25,0 mm hebben mogen bedragen, maar de metingen gaven 0,0 mm aan.After a period of 7 months after the access road was put into use, it appeared that no cracks could be observed visually on the surface of the fiber concrete, while intensive loading of concrete mixers with 15 m3 of concrete occurred. Surveying measurements showed that there was no shrinking or expansion of the concrete surface, both lengthwise and in width, while within this time frame temperatures had occurred from a maximum of 30 ° C to a minimum of -8 ° C. An acceptable increase in length could have been 25.0 mm, but the measurements indicated 0.0 mm.

De constructie volgens de uitvinding verschaft tevens de mogelijkheid het zeer 25 open cementbeton direct op het nog natte vezelbeton aan te brengen (nat op nat), zodat een goede verankering van de beide lagen en een aanzienlijke tijdwinst wordt verkregen.The construction according to the invention also provides the possibility of applying the very open cement concrete directly to the still wet fiber concrete (wet on wet), so that a good anchoring of the two layers and a considerable time saving is obtained.

Bij het gebruik van zoab moet de onderliggende betonlaag eerste uitharden, waarna hierop eerst een bitumeuze kleeflaag wordt aangebracht voor een goede hechting van het zoab. Het is ook mogelijk het zob op het uitgeharde vezelbeton aan te brengen (nat op 30 droog), waartoe in dit geval eerst een epoxylijmlaag op het beton moet worden aangebracht.When using soab, the underlying concrete layer must first cure, after which a bituminous adhesive layer is first applied for proper adhesion of the zoab. It is also possible to apply the zob to the cured fiber concrete (wet on dry), for which purpose an epoxy glue layer must first be applied to the concrete in this case.

J 0222 4flJ 0222 4fl

Claims

Road construction comprising a concrete bottom layer consisting of a road building concrete and a top layer, characterized in that the bottom layer consists of a layer of fiber road building concrete, which contains metal fibers, preferably steel fibers, and the top layer consists of very open cement concrete ( zob).

2. Road construction as claimed in claim 1, characterized in that the fiber road building concrete also comprises plastic fibers, in particular polypropylene fibers.

3. Road construction according to claim 1, characterized in that the steel fibers consist of a mixture of steel fibers containing wire-shaped steel fibers and fibers, which have been obtained by machining metal objects, preferably by milling.

4. Road construction as claimed in one or more of the foregoing claims, characterized in that the fiber-road construction concrete contains 40 kg steel fibers and 0.6 kg plastic fibers per cubic meter. 1022248