Drainage

In paragraaf 7.1 is al benadrukt dat de waterhuishouding een van de voornaamste factoren in een wegontwerp is. Figuur 7.4 geeft een schematische weergave van de voornaamste vochtstromen in een wegconstructie.

Als de drainage van de wegconstructie onvoldoende is ten opzichte van de instroom van water, kunnen er verzadigde delen of verzadigde lagen in de wegconstructie ontstaan. Onder de belasting van voorbijrijdend verkeer komt dit water even onder druk te staan. Wanneer er lokaal delen in de constructie zijn die niet volledig verzadigd zijn, zal het water naar deze delen worden geperst. Dit wordt ook wel pompwerking genoemd. Het mechanisme leidt tot erosie van de (ongebonden) fundering met permanente vervorming (kuilen, sporen) als resultaat doordat het weggeperste water vaak de fijnere delen meevoert. Bovendien kan op gelijke wijze als bij de opdooi de korrelstapeling slechter worden. Als de waterdoorlatendheid in een materiaal laag is ten opzichte van de snelheid van de drukopbouw, kan de interne druk slecht worden afgebouwd. De korrels van het korrelskelet worden daardoor onvoldoende op elkaar gedrukt waardoor er minder lastspreiding is. Door de onvoldoende haakweerstand neemt de verweking toe en reageert de verharding slapper onder de belasting. Dit is het begin van bezwijken.

Het aandeel van vochttransport door neerslag door het wegdek heen, kan afhankelijk van de mate van doorlatendheid van het wegoppervlak 70 procent van het hele watertransport bedragen, waarbij de rest van het water over het wegoppervlak wordt afgevoerd. Naarmate de boven de fundering gelegen verhardingslagen meer doorlatend zijn, zoals bij elementenverhardingen met ongebonden voegen, is het absoluut noodzakelijk in het wegontwerpproces aandacht te besteden aan de vochthuishouding.

De drainagecapaciteit van een weglichaam is afhankelijk van:

• de waterdoorlaatbaarheid van iedere laag van de wegconstructie;
• de afvoercapaciteit van het materiaal rondom de wegconstructie uitgedrukt in dwars- en langsafschot en waterdoorlatendheid;
• de dikte van de verschillende lagen.

Waterindringing in de wegconstructie kan alleen plaatsvinden als het aanwezige materiaal waterdoorlatend is. De opname van water vindt vooral plaats onder invloed van de capillaire zuigkracht en de zwaartekracht. Voor een onbelaste constructie zijn dit de drijvende krachten die zorgen voor het vochttransport. De transportsnelheid hangt onder meer af van de gradiënt van de afwateringskrachten. Hoe groter deze is, hoe sneller het transport plaatsvindt. Deze gradiënt wordt bepaald door het stijghoogteverschil, de afstroomlengte en de waterdoorlatendheid. Dit betekent onder meer dat bij gelijke waterdoorlatendheid een dikkere constructie minder snel zijn water kwijt zal raken dan een dunnere. Uiteraard kan dit alleen als aan de onderzijde van de constructie de doorlatendheid groter is dan in de constructie zelf, anders zullen alle bovengelegen lagen langzaam verzadigd raken. De enige mogelijkheid voor afwatering is dan in horizontale richting. Ook hierbij is het stijghoogteverschil van belang. In dit geval wordt deze bepaald door de afstand tot het afwateringspunt.

De drainagecapaciteit van de fundering is goed als water vrij naar het laagste punt van de wegverharding aan de bermzijde kan afstromen en vervolgens kan worden afgevoerd via sloten of een afwateringssysteem. De verkeersbelasting heeft meestal geen bijkomend effect op de afwateringssnelheid van de fundering, omdat de snelrijdende wiellasten slechts een tijdelijke, kortdurende extra drijvende kracht leveren.