Schuimbeton
Schuimbeton kan als ophoogmateriaal en als funderingsmateriaal worden toegepast. Figuur 39 toont voor beide varianten de principeopbouw.
[ link ]
Figuur 39. Principeopbouw van een constructie met schuimbeton als ophoging (boven) en als fundering (onder)
Schuimbeton als ophoging/onderfundering
Wanneer schuimbeton als ophoogmateriaal in de onderfundering wordt toegepast, dan bevindt zich boven het schuimbeton een funderingslaag van ongebonden granulair materiaal, zoals straatzand of menggranulaat. De eisen aan het schuimbeton zijn in dit geval minder zwaar dan wanneer het materiaal als fundering wordt toegepast. Zo zijn de eisen aan de vlakheid lager en hoeft in het ontwerp geen rekening te worden gehouden met scheurreflectie.
Wanneer schuimbeton als ophoogmateriaal in de onderfundering wordt toegepast, dan bevindt zich boven het schuimbeton een funderingslaag van ongebonden granulair materiaal, zoals straatzand of menggranulaat. De eisen aan het schuimbeton zijn in dit geval minder zwaar dan wanneer het materiaal als fundering wordt toegepast. Zo zijn de eisen aan de vlakheid lager en hoeft in het ontwerp geen rekening te worden gehouden met scheurreflectie.
Schuimbeton als funderingsmateriaal
In een wegconstructie met schuimbeton als funderingsmateriaal bestaat de toplaag uit een asfalt- of betonverharding. Bij het ontwerp van de constructie moet aandacht worden geschonken aan krimpvoegen en scheurreflectie. In de toplaag van de fundering kan hoogwaardig schuimbeton als druklastverdelende laag worden toegepast. Dit is een schuimbeton met een volumieke massa van 1000-1200 kg/ m3, waaraan eventueel kunststof vezels worden toegevoegd. In paragraaf 6.3.2 wordt ingegaan op het aanbrengen van voegen en andere voorzieningen om scheurreflectie te voorkomen. De capillaire opstijging in schuimbeton is zeer beperkt en ook de doorlatendheid van het materiaal is beperkt. Per project moet worden afgewogen of het noodzakelijk is een drainagesysteem aan te brengen om indringend hemelwater uit de bovenliggende lagen af te voeren (zie ook paragraaf 6.4.1).
In een wegconstructie met schuimbeton als funderingsmateriaal bestaat de toplaag uit een asfalt- of betonverharding. Bij het ontwerp van de constructie moet aandacht worden geschonken aan krimpvoegen en scheurreflectie. In de toplaag van de fundering kan hoogwaardig schuimbeton als druklastverdelende laag worden toegepast. Dit is een schuimbeton met een volumieke massa van 1000-1200 kg/ m3, waaraan eventueel kunststof vezels worden toegevoegd. In paragraaf 6.3.2 wordt ingegaan op het aanbrengen van voegen en andere voorzieningen om scheurreflectie te voorkomen. De capillaire opstijging in schuimbeton is zeer beperkt en ook de doorlatendheid van het materiaal is beperkt. Per project moet worden afgewogen of het noodzakelijk is een drainagesysteem aan te brengen om indringend hemelwater uit de bovenliggende lagen af te voeren (zie ook paragraaf 6.4.1).
Voor het wegbouwkundig ontwerp moeten de volgende materiaaleigenschappen van schuimbeton bekend zijn:
Aansluitend op de gangbare ontwerpmethoden worden twee aanvullende ontwerpcriteria getoetst. Vanwege het gebonden karakter van schuimbeton moet dit materiaal op dezelfde wijze worden getoetst als gebonden funderingen. Daarom moet eveneens worden voldaan aan de ontwerpcriteria voor:
- stijfheidsmodulus;
- dwarscontractiecoëfficiënt;
- laagdikte.
Aansluitend op de gangbare ontwerpmethoden worden twee aanvullende ontwerpcriteria getoetst. Vanwege het gebonden karakter van schuimbeton moet dit materiaal op dezelfde wijze worden getoetst als gebonden funderingen. Daarom moet eveneens worden voldaan aan de ontwerpcriteria voor:
- de druksterkte bovenin het schuimbeton;
- de buigtreksterkte onderin het schuimbeton.
Voor toetsing van de constructie worden de in tabel 26 opgenomen partiële factoren (veiligheidsfactoren) gebruikt. Deze zijn in overeenstemming met NEN 1997-1 – Eurocode 7 [25].
Om de rekenwaarde van de verkeersbelasting te bepalen, moet worden ingeschat wat de zwaarste aslast zal zijn die gedurende de levensduur over het wegvak rijdt. De maximaal toelaatbare aslast bedraagt 11,5 ton voor wegverkeer. Door overbelading komen echter aslasten van 20 tot 25 ton voor. Per project moet voor zowel de bouwfase als de gebruiksfase de te verwachten maximale aslast worden ingeschat. Vervolgens wordt de spanning op het schuimbeton ten gevolge van de verkeersbelasting berekend.
Tabel 26. Overzicht partiële factoren voor toetsing van wegconstructies met schuimbeton
| RC 1 | RC 2 | RC 3 | |
| Permanente belasting | 1,215 | 1,35 | 1,485 |
| Cyclische verkeersbelasting | 1,35 | 1,50 | 1,65 |
| Materiaalsterkte | 1,20 | 1,20 | 1,20 |
Om de belastingen te weerstaan, moet het schuimbeton een minimale druksterkte hebben. Deze moet worden getoetst voor zowel de gebruiksfase als de bouwfase. De rekenwaarde voor de druksterkte is de druksterkte gedeeld door een materiaalfactor van 1,20. Bij overschrijding van de rekenwaarde zal de bovenzijde van het schuimbeton verbrijzelen.
Buigtreksterkte
Bij overschrijding van de maximaal toelaatbare trekspanningen in het schuimbeton zal het materiaal scheuren. Hierdoor zal de draagkracht van het schuimbeton afnemen.
Bij overschrijding van de maximaal toelaatbare trekspanningen in het schuimbeton zal het materiaal scheuren. Hierdoor zal de draagkracht van het schuimbeton afnemen.
De rekenwaarde voor de buigtreksterkte is de buigtreksterkte gedeeld door een materiaalfactor van 1,20 vermenigvuldigd met de vermoeiingsfactor (zie ook paragraaf 3.4.5).
Voorbeeldberekening sterkte schuimbeton
In de volgende voorbeeldberekening wordt uitgegaan van de volgende verhardingsopbouw op een ondergrond van veen:
In de volgende voorbeeldberekening wordt uitgegaan van de volgende verhardingsopbouw op een ondergrond van veen:
- 0,20 m asfalt;
- 0,30 m ongebonden fundering;
- 0,75 m schuimbeton (volumieke massa van 500 kg/m3).
De verkeersbelasting is gebaseerd op een asbelasting van 10 ton in de bouwfase. Voor de gebruiksfase wordt een asbelasting van 20 ton aangehouden. Deze belasting wordt vermenigvuldigd met een partiële factor van 1,35. Gedurende de levensduur is het aantal lastherhalingen ten gevolge van het verkeer groter dan 2·106. De vermoeiingsfactor bedraagt daarmee 1,40. Voor de bouwfase bedraagt de vermoeiingsfactor 1,0.
De constructie wordt getoetst op de twee toetsingscriteria in zowel de bouwfase als de gebruiksfase (zie tabellen 27 en 28). Voor schuimbetonconstructies is de aanlegfase vaak kritiek. In deze fase rijdt het bouwverkeer over een relatief dunne laag funderingsmateriaal, die direct op het schuimbeton is gelegen.
De rekenwaarde voor de druksterkte wordt als volgt berekend:
| Druksterkte conform tabel 10 | 1,0 N/mm 2 |
| Materiaalfactor | 1,2 |
| Buigtreksterkte conform tabel 10 | 0,1 N/mm 2 |
| Materiaalfactor | 1,2 |
| Vermoeiingsfactor conform tabel 9 | 1,0 |
De rekenwaarde voor de buigtreksterkte in de gebruiksfase wordt als volgt berekend:
| Buigtreksterkte conform tabel 10 | 0,1 N/mm 2 |
| Materiaalfactor | 1,2 |
| Vermoeiingsfactor conform tabel 9 | 1,4 |
Aandachtspunten
In het wegbouwkundig ontwerp moet rekening worden gehouden met de volgende aandachtspunten:
- Als schuimbeton wordt toegepast in de fundering, moet rekening worden gehouden met mogelijke scheurreflectie in de toplaag als gevolg van scheurvorming in het schuimbeton.
- De belastingen op het schuimbeton in de bouwfase moeten gecontroleerd worden.
- Vanwege het gesloten karakter van schuimbeton moet bij waterdoorlatende verhardingen drainage worden aangebracht.
Tabel 27. Toetsing schuimbetonconstructie in bouwfase (bouwverkeer op fundering)
| Ontwerpcriteria | Belasting [N/mm 2 ] | Ontwerpwaarde voor sterkte [N/mm 2 ] | Voldoet |
| Druksterkte bovenin schuimbeton | 0,22 3 1,35 = 0,3 | 0,83 | Ja |
| Buigtreksterkte onderin schuimbeton | 0,05 3 1,35 = 0,06 | 0,06 | Ja |
Tabel 28. Toetsing schuimbetonconstructie in gebruiksfase
| Ontwerpcriteria | Belasting [N/mm 2 ] | Ontwerpwaarde voor sterkte [N/mm 2 ] | Voldoet |
| Druksterkte bovenin schuimbeton | 0,08 3 1,35 = 0,11 | 0,83 | Ja |
| Buigtreksterkte onderin schuimbeton | 0,04 3 1,35 = 0,05 | 0,06 | Ja |