Betonopstuiking: als wegen plots horizontaal bewegen

Betonwegen zijn robuust, slijtvast en onderhoudsarm en blijven vaak decennia onaangeroerd liggen. Tot er tijdens een periode van extreme hitte plots  en dat mag je vrij letterlijk nemen - lokaal dramatische scheuren en opstuwingen ontstaan dwars over de rijweg of het fietspad. “Het omhoog komen van de betonplaten gebeurt bruusk”, aldus Luc Rens. “Het doet zich voor in de lente of zomer op de eerste dagen met zeer hoge temperaturen, gewoonlijk in de namiddag na langdurige opwarming van het wegdek. Dergelijke opstuwing van de betonplaten levert dan ook steeds een acuut gevaar op voor ongevallen. Tot aan een voorlopige of definitieve herstelling zorgt het incident gegarandeerd ook voor problemen inzake de verkeersdoorstroming.”

Wat is de oorzaak?

“Verhard beton is onderhevig aan thermische bewegingen: het zet uit als de temperatuur stijgt en krimpt wanneer het kouder wordt. Een betonplaat van 10 m, die werd aangelegd bij een betontemperatuur van 10 °C, kan tijdens een hete zomerdag gemakkelijk 40 °C worden. Dat veroorzaakt al gauw een thermische uitzetting van 3 mm. En dat fenomeen doet zich ook voor in alle aaneengeschakelde platen. De verplaatsing die dat veroorzaakt gebeurt in geval van uitzetting ‘in blok’ maar als de temperatuur vervolgens weer gaat dalen, krimpen de platen afzonderlijk, waardoor het geheel zich niet altijd herstelt naar de oorspronkelijke situatie. Wanneer de voegen dan vervuild geraken, kan er nadien weer een verdere uitzetting plaatsvinden.”

Waarom veroorzaakt dat dan niet steevast scheuren?

“Dat zou sowieso het geval zijn mochten we een ongewapende betonplaat zonder voegen storten. Het beton zou dan onder invloed van de verschillende krimpverschijnselen ongecontroleerd en volgens een grillig patroon beginnen scheuren. Na verloop van tijd zouden de barsten breder worden door de dynamiek van opwarmen en afkoelen. De waterinsijpeling zou er bovendien voor zorgen dat er verzakkingen ontstaan wat tot nog meer schade zal leiden. Onder invloed van de belasting door het verkeer zal de degradatie snel toenemen.”

“Om dat te voorkomen zijn er twee belangrijke concepten ontwikkeld voor de aanleg van betonwegen: platenbeton en doorgaand gewapend beton. Beide oplossingen zorgen ervoor dat de natuurlijke werking van uitzetten en krimpen op een andere manier opgevangen wordt.”

Hoe gebeurt dat bij platenbeton?

“Wegen aangelegd met betonplaten worden gerealiseerd door stroken ongewapend beton te storten.  Door het zagen van dwarse voegen worden ze ingedeeld in platen van vier of vijf meter lang. Het zagen gebeurt tot minstens een derde van de dikte van de verharding. Door de krimp tijdens de eerste dagen scheurt de betonplaat vervolgens onder de zaagsnede gecontroleerd verder door. De scheurvorming wordt dus beheerst door die in de aangebrachte voegen, en nergens anders, te laten optreden. De voegen kunnen vervolgens gevuld worden. Voor wegen met veel zwaar verkeer worden er deuvels – gladde gecoate metalen staven – aangebracht in de voegen, om de lasten van het verkeer te verdelen over de platen.”

Wat is het verschil met doorgaand gewapend beton?

“Het grootste visuele verschil is dat er geen dwarse voegen meer worden aangebracht. De natuurlijke uitzetting en krimp worden immers opgevangen door een wapening die in de langsrichting wordt aangebracht. Het beton wordt in een continue baan gestort op de wapening die eerst werd aangebracht. Dat moet heel secuur gebeuren. Het aanbrengen van de wapening vergt meer tijd dan het aanbrengen van het beton zelf. Vooraleer de aannemer kan beginnen storten, moet de wapening over ten minste de lengte van een aantal dagproducties zijn aangebracht. De enige dwarse voegen in dit type verharding zijn dwarse werkvoegen waar de betonnering wordt onderbroken, meestal bij het einde van een dagproductie.”

“Dat wil niet zeggen dat er geen scheuren meer kunnen ontstaan; integendeel, dit type betonverharding wordt net gekenmerkt door de aanwezigheid van fijne dwarse scheuren. Door de wapening zijn ze verdeeld over heel het wegdek en blijven ze onder controle. Als de werken correct uitgevoerd worden blijft de opening beperkt tot een breedte van ongeveer 0,5 mm. Deze scheuren zijn daardoor niet voelbaar tijdens het overrijden.”

“In België passen we al sinds 2012 het principe van de actieve scheuraanzet toe. Dat betekent dat er korte zaagsneden worden aangebracht aan de rand van de betonplaat, om het verder doorscheuren op die plaatsen te triggeren en op die manier een meer homogene verdeling van de scheuren te bekomen.”

Als alles wordt gedaan om het ongecontroleerde barsten te voorkomen, waarom komt opstuiking dan toch nog voor?

“Beton is zeer goed bestand tegen druk, op voorwaarde dat de betonsamenstelling en de dikte van het gestort beton, ter hoogte van eindedagvoegen overal hetzelfde is. Wanneer dit niet het geval is, kunnen er excentrische drukkrachten ontstaan waardoor spanningsconcentraties ontstaan. Ze kunnen het beton verzwakken, wat uiteindelijk tot het uitknikken van de betonplaat kan leiden. Het zijn met andere woorden zwakke plekken in de betonverharding die aan de oorzaak liggen van de schade. Dat kan bijvoorbeeld omdat het eerste of laatste beton dat die dag wordt gestort onvoldoende wordt verdicht. Maar ook putdeksels of andere objecten die in het wegdek moeten ingewerkt worden, kunnen voor een verstoring zorgen.”

“Dat is vooral een aandachtspunt voor fietspaden, die worden aangelegd in platenbeton. Om het comfort voor de fietser te vrijwaren, worden doorgaans slechts fijne voegen zonder vulling voorzien. Bovendien moeten vaak riooldeksels ingewerkt worden, met een hoger risico voor opstuwen. Als dat niet kan vermeden worden, is het sowieso belangrijk om ervoor te zorgen dat ze niet worden voorzien op de plaats van de voeg. Bovendien speelt ook de beperkte dikte van een fietspadverharding een nadelige rol.”