4.4.4 Flexibele voegovergangen op basis van kunststof (concept 4.2)

Principe

Het principe is kort samengevat als volgt. De voegmassa bestaat uit een massa met kunststof. In tegenstelling tot een bitumineus bindmiddel zal de stijfheid van het bindmiddel over een aanzienlijk groter temperatuurbereik constant zijn waardoor er ook bij lage temperaturen nauwelijks vermoeiing zal optreden. In deze voegovergangconstructie zijn net als bij concept 4.1b spiraalveren of vergelijkbaar aangebracht. Hierdoor wordt voor een nog betere spreiding van de horizontale vervormingen gezorgd. Over de voegspleet wordt een staalplaat gelegd die de voegmassa ondersteunt bij de voertuigpassages. De voegmassa wordt direct op het betonnen dek aangebracht. In tegenstelling tot de traditionele bitumineuze voegovergang (concept 4.1a) wordt er tussen de voegmassa en het asfalt een gietasfalt overgangsbalk geplaatst. Dit voorkomt onder andere het toestromen van water uit open deklagen tijdens het aanbrengen van de voeg en zorgt voor een betere overgang van de deklaag naar de voeg. In aanvulling hierop wordt de voegmassa, door middel van op het brugdek en landhoofd geplaatste hoekprofielen, verankerd. Deze verankering ontlast de voegflanken bij het opnemen van de  rek- en drukspanningen in de voegmassa opnemen en overdragen aan het open asfalt.

Aansluitingen (beton/staal)

De bitumineuze voegvullingsmassa wordt rechtsreeks op het betonnen dek aangebracht. Er wordt in Nederland geen gebruik gemaakt van een waterdicht membraam. Vanwege de snelle bewegingen van een stalen dek worden deze voegovergangen niet toegepast op een stalen dek.

Varianten

Op dit moment zijn er twee flexibele voegovergangen op basis van kunststof bindmiddel beschikbaar. Dit zijn:

Silent Joint Flex® van RSAG (Zwitserland)

RSAG heeft een nieuw type Silent Joint ontwikkeld, de Silent Joint Flex®, ook wel Silent Joint Resa Flex genoemd, die een doorontwikkeling is van de Silent Joint. Om de duurzaamheid te verbeteren en de horizontale beweging te vergroten, wordt in plaats van een polymeerbitumen een hoogwaardig kunststof bindmiddel toegepast.

Silent-Joint resa Flex
Figuur 4.4.4a: Silent Joint Flex®

 

Polyflex Advanced PU van Mageba (Oostenrijk)

De Polyflex Advanced PU is een volledig elastische voegovergang bestaande uit een hooggevulde Polyurea voegmassa die is verankerd d.m.v. hoekprofielen. Bij subtypes met een grotere dilatatiecapaciteit worden stabilisatiestangen toepast die de neiging tot insnoeren/uitbuiken onderdrukken. De afdekplaat is aan de uiteinden voorzien van een rubber profiel, die ruimte geeft aan de afdekplaat om spanningsloos te verplaatsen. Bij de grotere types wordt glijfolie toegepast om de afdekplaat niet te laten hechten aan de voegmassa.

Visualisatie Polyflex Advanced PU
Figuur 4.4.4b: Visualisatie Polyflex Advanced PU

 

Doorsnede Polyflex Advanced PU
Figuur 4.4.4c: Doorsnede Polyflex Advanced PU

 

Silent Joint Flex® (RSAG)

Levensduurverwachting;

De levensduurverwachting van deze flexibele voegovergangen is zeer hoog. Op basis van testen en de reeds opgedane praktijkervaring in het buitenland zijn nog geen schademechanismen waargenomen waarmee het einde van de levensduur kan worden vastgesteld.

Dilatatiecapaciteit;
Type Δx (rijrichting) Δy (haaks op rijrichting) Δz (verticaal)
SJ 500s flex +33/-17,5mm +/-25mm +/- 3mm
SJ700s flex +46/-24mm +/-35mm +/- 3mm
SJ1000s flex +65/-35mm +/-50mm +/- 3mm

 

De dilatatiecapaciteit wordt begrensd door de optredende uitbuiking / insnoering als gevolg van contractie in relatie tot de comfort / veiligheidseis.
De dilatatiecapaciteit is getest bij EMPA d.m.v. bewegingssimulator met 10 cycli bij -20°C, zie figuur4.4.4d. Hieruit blijkt dat er geen sprake is van afname van de kracht en rek en dus geen sprake is van enige schade of laagcyclische vermoeiing.

EMPA Rektest
Figuur 4.4.4d: EMPA Rektest

 

Waterdichtheid;

Waterdichtheid gedurende de levensduur is verzekerd. Indien schade gaat ontstaan ter plaatse van de hoekprofielen, is de kans ook groot dat de waterdichtheid niet meer is gewaarborgd. De Silent Joint Resa Flex 500s heeft ook de hoogfrequente vermoeiingsproef bij de BAM doorlopen met een rekamplitude van 3 en 4 mm, zie par 2.7c. Beide proeven werden succesvol doorlopen. Er is geen afname van de stijfheid te zien, waaruit opgemaakt kan worden dat er geen vermoeiing optreedt in de voegovergang. De hoge amplitude maakt dat deze voegovergangen uitermate geschikt is voor alle voorkomende situaties en een hoge levensduurverwachting heeft.

Hoogfrequente vermoeiingsproef bij BAM berlijn
Figuur 4.4.4e: Hoogfrequente vermoeiingsproef bij BAM Berlijn

 


Weerstand tegen verkeersbelasting, veiligheid en comfort

De voegovergang heeft een zeer hoge weerstand tegen spoorvorming. De voegovergangen Silent Joint Flex® 500 en 1000 zijn d.m.v. de MMLS3 bij EMPA beproefd, zie figuur 4.4.4f.
De spoorvorming in de voegovergang is bij de Silent-Joint 500 Resa Flex aanzienlijk lager dan in het aangrenzende gietasfalt. Dit kan als consequentie hebben dat op de aansluiting zich schade kan ontwikkelen. In het ontwerp dient hier rekening mee gehouden te worden.
Vooralsnog is de stroefheid een kritisch punt dat nog extra aandacht verdient bij het ontwerp.

Spoorvormingsproef d.m.v. de MMLS3 bij EMPA
Figuur 4.4.4f: Spoorvormingsproef d.m.v. de MMLS3 bij EMPA

 

De Silent Joint Flex® doorloopt momenteel een validatietraject bij Rijkswaterstaat.

 

Polyflex Advanced PU Joint (Mageba)

Levensduurverwachting;

De levensduurverwachting van deze flexibele voegovergangen is naar verwachting hoog. Op basis van laboratorium proeven en de reeds opgedane praktijkervaring in het buitenland zijn nog geen schademechanismen waargenomen, waarmee het einde van de levensduur kan worden vastgesteld.

Dilatatiecapaciteit;
Type Breedte/dikte Max kruisingshoek Δx (rijrichting) Δy (haaks op rijrichting) Δz (verticaal)
PA15 280/40 0 +10/-5 +/-5mm
PA30 350/50 0 +20/-10 +/-15mm
PA50 450/60 60° +33/-17 +/-25mm
PA60 500/60 60° +40/-20 +/-30mm
PA75 600/60 60° +50/-25 +/-35mm
PA90 750/60 60° +60/-30 +/-45mm
PA135 1100/60 60° +90/45 +/-65mm

 

De dilatatiecapaciteit wordt begrensd door de optredende uitbuiking / insnoering als gevolg van contractie in relatie tot de comfort / veiligheidseis.
De dilatatiecapaciteit is getest bij BAM Berlijn d.m.v. rek-stuikproef met 1 cycli bij -20°C, zie onderstaande figuur 2.9c. Omdat slechts 1 cycli is doorlopen is er geen beoordeling mogelijk of sprake is van afname van de weerstand en eventuele laagcyclische vermoeiing. Naar verwachting is dit niet aan de orde, maar aangetoond is het in ieder geval niet.

Voorbeeld PA50 Rek-stuiktest bijBAM Berlijn
Figuur 4.4.4g: Voorbeeld PA50 Rek-stuiktest bij BAM Berlijn

 

De Polyflex Advantaged PU Joint heeft ook de hoogfrequente vermoeiingsproef bij BAM Berlijn met succes doorlopen met een rekamplitude van 1 mm, zie figuur 2.9d. Er is na een initiële afname waarin het systeem zich nog moet instellen, is geen significante afname van de stijfheid te zien, waaruit opgemaakt kan worden dat er geen vermoeiing optreedt in de voegovergang. De gekozen amplitude maakt dat voor deze voegovergangen nog niet aangetoond is of deze onder alle omstandigheden ingebouwd kan worden.

Hoogfrequente vermoeiingsproef bij BAM Berlijn
Figuur 4.4.4h: Hoogfrequente vermoeiingsproef bij BAM Berlijn

 

Comfort en weerstand tegen verkeersbelasting en veiligheid;

De voegovergang heeft een zeer hoge weerstand tegen spoorvorming. De voegovergangen zijn bij de Technische Universiteit te München beproefd conform de ETGAG 032 deel 3. Er werd geen blijvende spoorvorming gemeten. De spoorvorming van de aangrenzende verharding kan daarom wel eens als consequentie hebben dat zich t.p.v. de aansluiting schade kan ontwikkelen. In het ontwerp dient hier rekening mee gehouden te worden.
Vooralsnog is de stroefheid een belangrijk punt van aandacht voor het ontwerp.

Voor deze voeg loopt er nog geen validatietraject bij Rijkswaterstaat.

 

Bijlagen

pdf 2016 flexibel plug mageba IABSE-2016-congress-report
pdf 2016 FPEJ- benefits PU vs bituminous IABSE
pdf 2017 Polyurethane flexible plug expansion joints