Dilatatiecapaciteit en weerstand tegen oplegde vervormingen vanuit de constructie
Dilataties worden opgenomen door de matten. In principe zijn de weerstand in de matten en de brugdekopening bepalend voor de bewegingsvrijheid. Het opnemen van de voegbewegingen vind plaats volgens twee verschillende werkingsprincipes:
- De dilataties worden opgenomen door schuifvervorming (concept 3.1).
- De dilataties worden opgenomen door verlenging en verkorting (concept 3.2 en 3.3)
Bij alle types is getracht de verticale stijfheid en sterkte maximaal te houden en tegelijkertijd de horizontale stijfheid te reduceren zonder inbreuk te doen aan de horizontale sterkte van de voeg. Met name in dwarsrichting zijn de matten erg stijf. Dit resulteert in horizontale reactiekrachten die bij mattenvoegen voor de verankering bepalend kunnen zijn. Te hoge krachten in combinatie met teruglopen van de voorspanning in de ankers zal leiden tot los komen liggen en afwijkend gedrag van de mat (slippen, schuren over de ondergrond, klapperen) en tot de falen van de verankering. Dit betekent dat bewegingen niet meer opgenomen kunnen worden, schroefdraad van bouten beschadigt of bouten ombuigen, breken en/of in de mat getrokken worden. Dit betekent het einde van de levensduur.
Niet alle typen zijn geschikt om verticale verplaatsingen en hoogteverschillen tussen de aangrenzende hoofdconstructies op te nemen. Hierbij ontstaan vaak spleten onder verkeersbelasting leiden tot steeds herhaald aanslaan waardoor schade kan ontstaan.
Het voor-instellen van matten zou theoretisch mogelijk moeten zijn, maar wordt in de praktijk niet of nauwelijks gedaan. Er dient dus altijd extra bewegingscapaciteit ingecalculeerd te worden.
Mechanische weerstand tegen verkeersbelasting
Mattenvoegen zijn niet geschikt voor wegen met intensief vrachtverkeer (verkeerscategorie 1 en 2). De weerstand tegen verkeersbelasting is bij mattenvoegen middelmatig. Bij alle types speelt vermoeiing van de verankering een belangrijke rol. Dit wordt veroorzaakt door onvoldoende (behoud van) voorspanning in de ankers. De oorzaak moet gezocht worden in een combinatie van factoren zoals relaxatie van het rubber van de matten, relaxatie of afname van de dikte van de waterkerende folie tussen de matten en het beton, toepassing van andere dan door fabrikant voorgeschreven bouwstoffen, corrosie van boutringen als gevolg van hemelwater met dooizouten. Hergebruik van constructieve lijmankers is in die gevallen niet meer mogelijk. Zodra de voorspanning in de ankers afneemt zal de mat los komen te liggen met en grote verscheidenheid aan schadebeelden tot gevolg. Zo verdwijnt het waterkerend vermogen, zal de mat en zijn verankering beschadigen en neemt het risico van uitrijden toe. Onder losliggende klapperende matten kan een onderliggende betonnen uitvullaag scheuren en afbrokkelen. De matten gaan dan onder verkeer klapperen en scheuren. Dit heeft negatieve gevolgen voor alle functies en leidt tot risico’s voor de gebruiksveiligheid.
Gewapende mattenvoegen hebben daarnaast onvoldoende weerstand tegen wringende banden en in bochten slijt de rubber omhullingslaag. De ingevulcaniseerde stalen platen van gewapende matten (concept 3.1) worden dan vaak kaalgereden met negatieve gevolgen voor de stroefheid.
Geperforeerde matten (concept 3.2) zijn niet bestand tegen de invloed van harde/scherpe voorwerpen in combinatie met verkeer. Bij de bredere matten voor grote voegbewegingen en intensieve verkeersbelasting scheurt het rubber tussen de perforatiegaten. Falen van de verankering van de klemconstructie leidt zonder tijdig ingrijpen tot loskomen en uitrijden van klemprofielen. Uitrijden van de mat meestal niet mogelijk omdat deze uit één stuk bestaat over de volledige lengte van de voegovergang. Wel zal deze uitzakken met risico’s voor de gebruiksveiligheid. De mat moet als 1 geheel worden vervangen.
Bij gewelfde matten (concept 3.3) zijn de enkelvoudige varianten redelijk goed bestand tegen verkeersbelasting. De meervoudige matten zijn onderhevig aan slijtage door kleine schuifbewegingen met het middengedeelte bij iedere passage van vrachtauto.
Veiligheid en comfort
De voegspleet wordt volledig overbrugd. Oneffenheden bestaan van origine uit de profilering van de matten die nodig is voor het opnemen van bewegingen. Deze oneffenheden zijn als veilig te beschouwen. Groeven in de matten zijn dus te beschouwen als noodzakelijke oneffenheden.
Mattenvoegen worden in principe aangebracht na het aanbrengen van de verharding. Oneffenheden zijn derhalve na applicatie niet te verwachten. In gebruik kunnen randbalken breken en gewapende matten losraken en uitgereden worden omdat deze opgebouwd zijn uit elementen van circa 2 meter. De fundatie van gewapende matten kan breken waardoor deze matten plaatselijk kunnen verzakken. Geperforeerde matten zijn uit één stuk gefabriceerd en aangebracht. Losraken uit de klemprofielen is slechts plaatselijk mogelijk bij falen van de fixatie van klemprofielen.
De stroefheid van geperforeerde matten is nimmer in het geding door de groeven in het rubber en in de stalen klemprofielen in de lengterichting van de voegovergangen. In principe kan de stroefheid van gewapende matten in het geding komen door afname van de profilering van de matten, ware het niet dat ander schademechanismen bepalend zijn voor de levensduur van de gewapende matten. Uitzondering zijn situaties waarbij de voegovergangen in bochten zijn aangebracht. In die gevallen is het rubber van op de staalplaten in de matten vroegtijdig aan slijtage onderhevig. Dit heeft negatieve gevolgen voor de stroefheid.
Geluid
Mattenvoegen zijn in de rijbaan niet stil. Niet in de laatste plaats door het aantal raakvlakken tussen afzonderlijke onderdelen in het bereden oppervlak. De gewapende matten zijn door de V-vormige groeven niet als geluidsarm te kwalificeren. De geperforeerde matten hebben door de groeven/ribbels parallel aan de voegas een geluidverhogend effect waardoor dit de minst stille variant is. De gewelfde mattenvoegen zijn voorzien van ruitvormige groeven en daarmee het stilst.
Onder kunstwerken zijn mattenvoegen vaak erg lawaaierig. Klapperen bij voldoende fixatie door upswing en klapperen bij onvoldoende fixatie is daarvan de oorzaak, soms verzwakt door verloren bekisting in de brugdekopening of versterkt door een klankkasteffect.
Geluidprestaties volgens RTD1007-1 (Geluidlabelwaarde)
| Concept | 80 km/uur | 90 km/uur | 100 km/uur | 110 km/uur | 120 km/uur | 130 km/uur |
| 3.1 Gewapende mat (enkelvoudig) | 82,0 | 83,1 | 84,0 | 84,9 | 85,6 | 86,4 |
| 3.2 Geperforeerde mat | 84,7 | 85,9 | 87,0 | 88,0 | 88,9 | 89,7 |
| 3.3 Gewelfde mat | 81,2 | 82,4 | 83,4 | 84,4 | 85,2 | 86,0 |
Waterdichtheid
Uit ervaring blijkt dat de waterdichtheid van matten onvoldoende is. In de praktijk blijkt dat de klemming op het raakvlak met de ondergrond niet volledig afsluit. Achter en onder de voegen zal een matige waterdichtheid worden bereikt door de belastingwisselingen in het rubber die gepaard gaat met “achterloopsheid”. Deze kan alleen worden verbeterd door het toepassen van een kit die feitelijk als een lijmlaag werkt.
De stootvoegen tussen de elementen zijn meestal niet goed waterdicht. Daarnaast worden matten in de schampkanten in tegenstelling tot de voorschriften van de fabrikant niet in het dwarsprofiel van de schampkanten geprefabriceerd maar in het werk gezaagd en gelijmd. Deze scherpe knikken leiden per definitie tot lekkage.
Waterdichtheid moet worden bereikt met waterkerende folie (‘goten’) onder de matten. In afvoer van water wordt ontwerptechnisch niet voorzien, met name bij de kleinere kunstwerken/types. Ervaringen tonen aan dat deze situatie niet leidt tot het gewenste effect. De waterkerende folie is sterk aan slijtage onderhevig door het bewegen en klapperen van de matten.
Ontwerplevensduur
Mattenvoegen worden ontworpen als vervangbare onderdelen met een ontwerplevensduur van circa 10-25 jaar. De verkeerscategorie is bepalend voor de levensduur. Alle typen mattenvoegen bleken in de intens bereden Nederlandse autosnelwegen slechts een te lage levensduur te bezitten (kleiner dan 10 jaar). Toepassing ervan in het hoofdwegennet van Rijkswaterstaat is daarom uitgesloten volgende RTD1007-2. In secondaire minder intensief bereden wegen (verkeerscategorie 3 en 4) verschilt de levensduur in positieve zin met de mattenvoegen in autosnelwegen en kan deze de levensduur halen. De waterdichtheid is echter ook in die gevallen vaak problematisch. Hergebruik van constructieve ankers is bij vervanging niet aan te bevelen.
De ontwerplevensduur van een stalen onderbouw is meestal 40-50 jaar. Bij vervanging van de mat is aan te bevelen om de conservering van deze onderbouw te herstellen hetgeen levensduur verlengend werkt.
Van de drie mattenvoegconcepten is concept 3.3 de best presterende, zowel qua comfort, geluid als levensduur. Dit is tevens de meest kostbare.