Leidraad voor de beoordeling van de waterdichtheid van asfaltverhardingen op kunstwerken (beton en staal)

Transcriptie

1 IR-N Leidraad voor de beoordeling van de waterdichtheid van asfaltverhardingen op kunstwerken (beton en staal) 1 Onderwerp en toepassingsgebied Deze leidraad is bedoeld voor opdrachtgevers en opdrachtnemers van Rijkswaterstaat ter beoordeling van de waterdichtheid van asfaltverhardingen voor cementbetonnen en stalen kunstwerken. 2 Achtergrond Ter bescherming van het kunstwerk de betonwapening van een cemenbetonnen kunstwerk of het stalen rijdek van een stalen kunstwerk tegen aantasting door water en dooizouten, is het noodzakelijk dat de hierop aangebrachte asfaltverharding waterdicht is. Het is op dit moment niet mogelijk de waterdichtheid van asfaltverhardingen op kunstwerken door middel van proeven aan te tonen. Uit ervaring is bekend dat bepaalde asfaltverhardingen (voldoende) waterdicht zijn voor toepassing op kunstwerken. Een door een opdrachtnemer aangeboden verhardingsontwerp voor een kunstwerk wordt waterdicht beschouwd indien: het ontwerp overeenkomt met ontwerpen waarvan bekend is dat ze waterdicht zijn in het ontwerp één of meer waterafsluitende elementen op een juiste wijze zijn toegepast, zodat logischerwijs kan worden aangenomen dat het ontwerp waterdicht is. Deze leidraad geeft een overzicht van verhardingsconstructies op cementbetonnen kunstwerken en stalen kunstwerken, waarmee Rijkswaterstaat goede ervaringen heeft qua waterdichtheid en duurzaamheid. 3 Traditioneel verhardingsontwerp voor cementbetonnen kunstwerken Bestaand kunstwerk De traditionele asfaltverharding op een cementbetonnen kunstwerk bestaat uit een kleeflaag, een uitvulling van dicht asfaltbeton 0/11 en een laag van mm dicht asfaltbeton 0/16 (RAW Standaard 2005) met een holle ruimte na aanleg van maximaal 5,0%. Langs de schampkanten wordt een goot van gietasfalt (holle ruimte maximaal 1,0%) aangebracht. Voor details betreffende ontwerp en uitvoering wordt verwezen naar het rapport Zeer open asfaltbeton op cementbetonnen kunstwerken, september 1997, 2 e herziene druk, Bouwdienst Rijkswaterstaat. Voor de kleeflaag wordt een kationische bitumenemulsie type O (watergedragen) toegepast. Afhankelijk van de onvlakheid van het betondek kunnen één of meer uitvullagen dicht asfaltbeton 0/11 nodig zijn. Nieuw kunstwerk Van een nieuw kunstwerk wordt het rijdek gehydrofobeerd alvorens hierop de asfaltverharding te brengen. De aan te brengen asfaltverharding heeft verder dezelfde opbouw als die voor een bestaand kunstwerk. Ter bescherming van het milieu worden hydrofobeermiddelen zonder vluchtige oplosmiddelen voorgeschreven. Om dezelfde reden heeft bitumenemulsie als kleefmiddel de voorkeur boven warm kleefmiddel ( asfaltlak ). De opdrachtnemer kan eventueel voor asfaltlak kiezen in plaats van bitumenemulsie. 4 Alternatieve verhardingsontwerpen voor cementbetonnen kunstwerken Er zijn goede ervaringen met enkele alternatieve verhardingsconstructies.

2 Waterafsluitend membraan en verharding met verhoogde weerstand tegen spoorvorming Op kunstwerken in zwaar belaste hoofdverkeersaders kan het traditionele verhardingsontwerp onvoldoende weerstand tegen spoorvorming hebben. Dan kan een alternatieve constructie worden toegepast, bestaande uit een waterafsluitend membraan en een verharding met een verhoogde weerstand tegen spoorvorming. Waterafsluitend membraan Het waterafsluitend membraan dient zo diep mogelijk in de constructie te worden toegepast, bij voorkeur rechtstreeks op het betonnen rijdek. Er zijn drie mogelijkheden: Membraan op basis van bitumenemulsie (koud, watergedragen) Het membraan bestaat uit twee lagen. De onderlaag bestaat uit een laag bindmiddel (polymeergemodificeerde emulsie) van ca. 1,5 kg/m 2, ingestrooid met (vooromhulde) steenslag 2/6 of 4/8, 8 kg/m 2. De bovenlaag bestaat uit een laag bindmiddel (emulsie) van ca. 1,5 kg/m 2, ingestrooid met (vooromhulde) steenslag 2/6, 12 kg/m 2. Het membraan kan worden toegepast indien de temperatuur van de ondergrond niet lager is dan 10 en bij drogend weer. Membraan op basis van bitumenemulsie (warm, watergedragen) Als de weersomstandigheden niet geschikt zijn voor het koud aanbrengen van een membraan op basis van bitumenemulsie, kan de bitumenemulsie (half)warm (tot ca. 60) worden aangebracht, of kan een warm geplakt membraan ( dakleer ), zie onder, worden toegepast. Membraan op basis van bitumen (warm) Het membraan is een laag rubberbitumen of polymeergemodificeerd bitumen van ca. 2 kg/m 2, ingestrooid met een (vooromhulde) steenslag 2/6. Het membraan kan worden toegepast indien de temperatuur van de ondergrond niet lager is dan 10. De ondergrond dient droog te zijn. Warm geplakt membraan ( dakleer ) Het membraan bestaat uit twee met elastomeer gemodificeerde bitumineuze lagen van ongeveer 2 mm waartussen zich een polyester vlies bevindt. Het membraan is bestrooid met fijne steenslag of grof zand. De membranen dienen waterdicht te zijn. De waterdichtheid moet worden aangetoond op basis van laboratoriumonderzoek, bijv. conform NEN-EN 1928 (methode B), ISO/DIS 7031, of proeven hieraan gelijkwaardig. In deze methoden getest, dienen membranen waterdicht te zijn tot en met een druk van 4 bar (gedurende 24 uur). Verharding met verhoogde weerstand tegen spoorvorming Op het waterafsluitend membraan wordt een verharding met een verhoogde weerstand tegen spoorvorming aangebracht. Deze verharding kan uit één of uit twee lagen zijn opgebouwd. één laag (deklaag) een zgn. dunne deklaag met een dikte tot 25 mm; een laag asfalt van ten minste 50 mm met een holle ruimte van maximaal 6,0%; een laag polymeergemodificeerde dichte asfaltbeton van ten minste 50 mm met een holle ruimte van maximaal 6,0%. twee lagen De onderlaag dient te zijn een laag van 30 mm dichte asfaltbeton 0/11. De bovenlaag kan zijn: een dunne geluidreducerende deklaag;

3 een laag van 30 mm ZOAB 0/11 (RAW Standaard 2005); een laag steenmastiekasfalt 0/11 (RAW Standaard 2005); een laag dichte asfaltbeton van ten minste 50 mm met een holle ruimte van maximaal 6,0%; een laag van mm open asfaltbeton 0/11 (RAW 2005 met een holle ruimte van maximaal 6,0%); een laag van mm polymeergemodificeerde dichte asfaltbeton 0/11 met een holle ruimte van maximaal 6,0%; een laag van mm steenslagasfaltbeton 0/16 (RAW 2005) of open asfaltbeton 0/16 type 2 (RAW 2005 met een holle ruimte van maximaal 6,0%); een laag van mm polymeergemodificeerde dichte asfaltbeton 0/16 met een holle ruimte van maximaal 6,0%. Opmerkingen: 1) Bij een bestaand kunstwerk mag het gewicht van de nieuwe asfaltverharding (per m 2 ) nooit meer bedragen dan het gewicht van de oude verharding. 2) Bij toepassing van polymeergemodificeerd bitumen is voorgeschreven: Cariphalte DM-B of een bitumen hieraan gelijkwaardig (specificaties: Bijlage). 5 Traditioneel verhardingsontwerp voor stalen kunstwerken De traditionele asfaltverharding op een stalen kunstwerk (plaatdikte rijvloer meestal 10 mm) bestaat uit een laag goed hechtende primer (bitumineuze primer of epoxy-primer), een laag van 25 mm gietasfalt en een deklaag van 25 mm gietasfalt. Opmerkingen: 1) Het traditionele verhardingsontwerp is geschikt voor kunstwerken die niet zeer zwaar worden belast (spoorvorming), of waarbij de (horizontale) asfaltrekken niet te hoog worden. Welke kunstwerken het betreft is uit ervaring bekend. 2) Geschikte primers voor toepassing op stalen rijvloeren zijn bijvoorbeeld: primer Parafor vernis (meest toegepast), Esha Isotex primer, Bolidt primer E/M (epoxy). 6 Alternatieve verhardingsontwerpen voor stalen kunstwerken met dichte deklaag Het traditionele verhardingsontwerp is onvoldoende duurzaam op kunstwerken in zwaar belaste hoofdverkeersaders, vanwege de kans op spoorvorming of scheurvorming. Voor zwaar belaste stalen kunstwerken kan een keus worden gemaakt uit de volgende alternatieven. Op basis van ervaring is de verwachte levensduur minimaal 7 jaar. Alternatieve asfaltverhardingen met dichte deklaag op zwaar belaste stalen bruggen. voorbeeld: brug bij Ewijk (A50) voorbeeld: Merwedebrug bij Gorinchem (A27) gietasfalt, polymeergemodificeerd (25 mm) dicht asfaltbeton 0/16, polymeergemodificeerd (50 mm) of dicht asfaltbeton 0/11, polymeergemodificeerd (40 mm) membraan: Parafor Solo of gelijkwaardig membraan: Parafor Solo of gelijkwaardig gietasfalt, polymeergemodificeerd (25 mm) gietasfalt, polymeergemodificeerd (25 mm) membraan: Parafor Mistral C of gelijkwaardig membraan: Parafor Mistral C of gelijkwaardig primer primer stalen rijvloer stalen rijvloer Polymeergemodificeerd bitumen: Cariphalte DM-B of gelijkwaardig (specificaties: Bijlage). De membranen dienen waterdicht te zijn. De waterdichtheid moet worden aangetoond op basis van laboratoriumonderzoek, bijv. conform NEN-EN 1928 (methode B), ISO/DIS 7031, of proeven hieraan gelijkwaardig. In deze methoden getest, dienen membranen waterdicht te zijn tot en met een druk van 4 bar (gedurende 24 uur).

4 De aanleg dient plaats te vinden bij drogend weer. Opmerkingen: 1) Rijkswaterstaat is geïnteresseerd in alternatieven voor verhardingsconstructies met gietasfalt. De alternatieve constructie moet constructief ten minste gelijkwaardig of beter zijn in vergelijking met de hierboven gegeven voorbeeldconstructies. 2) Kunstwerken die vermoeiing in de stalen constructie tonen, worden voorzien van een verharding van hogesterktebeton. De kunstwerken welke het betreft zijn bekend bij de RWS/Bouwdienst. 7 Alternatieve verhardingsontwerpen voor stalen kunstwerken met zeer open deklaag Voor kunstwerken in zwaar belaste hoofdverkeersaders, waar een geluidsreducerende deklaag nodig is, is de volgende altconstructie een duurzaam alternatief voor de traditionele constructie. De verwachte levensduur is minimaal 5 jaar. Alternatieve asfaltverharding met zeer open deklaag op zwaar belaste stalen bruggen. voorbeeld: Van Brienenoordbrug Rotterdam (A16) zeer open asfalt 0/11, polymeergemodificeerd (25 35 mm) membraan: Parafor Solo of gelijkwaardig gietasfalt, polymeergemodificeerd (30 mm) membraan: Parafor Mistral C of gelijkwaardig Primer Stalen rijvloer Polymeergemodificeerd bitumen: Cariphalte DM-B of gelijkwaardig (specificaties: Bijlage). De membranen dienen waterdicht te zijn. De waterdichtheid moet worden aangetoond op basis van laboratoriumonderzoek, bijv. conform NEN-EN 1928 (methode B), ISO/DIS 7031, of proeven hieraan gelijkwaardig. In deze methoden getest, dienen membranen waterdicht te zijn tot en met een druk van 4 bar (gedurende 24 uur). De aanleg dient plaats te vinden bij drogend weer. Opmerking: Het membraan tussen de gietasfaltlaag en de ZOAB-deklaag heeft een spannings- en rekreducerende functie. Daardoor wordt de levensduur van de gietasfaltlaag verlengd (de kans op scheurvorming in deze laag beperkt) en wordt tevens de levensduur van de ZOAB-deklaag verlengd (kans op rafeling van deze deklaag beperkt). BIJLAGE: Bitumenspecificaties voor polymeergemodificeerd bitumen. eigenschap Eenheid Norm waarde Penetratie bij 25 Verwekingspunt Ring en Kogel Elastische terugvering bij 25 Breekpunt Fraass Ductiliteit bij 5 Dichtheid bij 25 Vlampunt (Cleveland OC) Oplosbaarheid Mengtemperatuur verdichtingstemperatuur dmm % cm kg/m 3 %m/m EN 1426 EN 1427 EN EN EN >90 >75 <-15 > >230 >99 185±5 175±5 De gelijkwaardigheid van andere bitumina dan Cariphalt DM-B wordt beoordeeld op basis van deze bitumenspecificaties.

5 BIJLAGE 2A: Materiaaleisen voor polymeergemodificeerd gietasfalt (informatief) Ter informatie worden hier vroegere materiaaleisen voor polymeer-gemodificeerd gietasfalt 2/8 gegeven. De aannemer kan een alternatief mengsel aanbieden. Dan moet hij de geschiktheid voor de toepassing aantonen. De geschiktheid van alternatieve mengsels wordt beoordeeld op de volgende eigenschappen: vervorming: DIN-proef (DIN ), triaxiaalproef, wielspoorproef; vermoeiing: vierpuntsbuigproef; scheurgroei/treksterkte: SCB-proef (statisch); Eisen volgens het BRIOS-advies 1989 Gemodificeerd gietasfalt voor de rijbanen van het stalen brugdek moet bestaan uit steenslag 4/8 en 2/6 in de verhouding 1:1, rivierzand en fijn zand in de verhouding 2:1, zeer zwakke kalksteenvulstof en bitumen Cariphalte DM-B. De samenstelling van het mengsel moet voldoen aan die volgens de onderstaande tabel. Samenstelling gietasfalt volgens het BRIOS-advies toeslagmateriaal Massapercentages door op C11,2 C8 C8 2 mm 2 mm 63 μm 63 μm (oplosbaar) bitumen (%m/m) op 100%m/m mineraal aggregaat gewenst 0 52,0 29,0 19,0 tolerantie + 2,0 ± 2,0 9,2 ± 0,5 De ervaring met dit mengsel op de Van Brienenoordbrug heeft aange-toond dat het niet gevoelig is voor spoorvorming. In 2006 is de spoor-vorming op de Van Brienenoordbrug minimaal met de gietasfaltlaag die in 1989 werd aangebracht. Eisen volgens bestek BDP/2647 (1997) Nader onderzoek (D.A. van Vliet, G.T.M. Boersema, G. Engbers: Gietasfalt op stalen brugdekken, een zorg of een zegen, Verslag van de Wegbouwkundige Werkdagen 2000, deel 1, ) heeft geleid tot de volgende eisen voor gietasfalt. Gemodificeerd gietasfalt voor de rijbanen van het stalen brugdek moet bestaan uit steenslag 4/8 en 2/6 in de verhouding 1:1, rivierzand en fijn zand in de verhouding 2:3, zeer zwakke kalksteenvulstof en bitumen Cariphalte DM-B. De samenstelling van het mengsel moet voldoen aan die volgens de onderstaande tabel. Samenstelling gietasfalt volgens bestek BDP/2647 (1997). toeslagmateriaal Massapercentages door op C11,2 C8 C8 2 mm 2 mm 63 μm 63 μm (oplosbaar) bitumen (%m/m) op 100%m/m mineraal aggregaat gewenst 0 52,0 26,0 22,0 Tolerantie + 2,0 ± 2,0 8,8 ± 0,5

6 Van dit mengsel is bekend dat het moeilijker verwerkwaar is dan het BRIOS-mengsel. Omdat het BRIOS-mengsel ongevoelig voor perma-nente vervorming (spoorvorming) is gebleken, wordt dit voor toepassing aanbevolen. BIJLAGE 2B: Gelijkwaardigheid polymeergemodificeerde bindmiddelen Voor polymeergemodificeerd asfalt op bruggen wordt het volgende bindmiddel (bitumen) voorgeschreven: Cariphalte DM-B. De aannemer kan een alternatief bindmiddel aanbieden. Hij moet dan de gelijkwaardigheid van dat bindmiddel ten opzichte van Cariphalte DM-B aantonen. De gelijkwaardigheid wordt beoordeeld op basis van de bitumenspecificaties in de volgende tabel. Specificaties voor polymeergemodificeerd bitumen. Eigenschap eenheid norm waarde gedragsgerelateerde beoordeling(voorlopige richtlijn) polymeergehalte Equivalente Fraasstemperatuur Equiv. Ring en Kogeltemperatuur %m/m Methode DWW methode DWW methode DWW (te bepalen) <-30 > 65 Niet-gedragsgerelateerde beoordeling (o.b.v. huidige bitumenspecificaties) penetratie bij 25 verwekingspunt Ring en Kogel elastische terugvering bij 25 breekpunt Fraass ductiliteit bij 5 dichtheid bij 25 vlampunt (Cleveland OC) oplosbaarheid mengtemperatuur verdichtingstemperatuur dmm % cm kg/m 3 %m/m EN 1426 EN 1427 EN EN EN BIJLAGE 2C: Materiaaleisen voor bitumineuze membranen (informatief) >90 >75 <-15 > >230 >99 185±5 175±5 Voor bitumineuze membranen in asfaltverhardingen voor stalen bruggen worden de volgende membranen voorgeschreven: tussen de ZOAB-deklaag en de gietasfaltlaag: Parafor Solo Ponts; onder de gietasfaltlaag: Parafor Mistral C. De aannemer kan een alternatief bitumineus membraan aanbieden. Hij moet dan de gelijkwaardigheid van dat membraan ten opzichte van de hierboven genoemde membranen aantonen. De gelijkwaardigheid wordt beoordeeld op de volgende eigenschappen: het membraan dient een versteviging van polyester te bevatten; afschuifstijfheid; vermoeiingssterkte.