nieuws

Piepschuim ideaal materiaal voor gebruik in wegenbouw

bouwbreed

Een laag geexpandeerd polystyreen hardschuim (eps) bij wegaanleg in weinig draagkrachtige, samendrukbare grond levert duurzame wegverhardingen met uitstekende constructieve eigenschappen. De ontwerper moet zich bij gebruik van eps als licht ophoogmateriaal echter wel aan een aantal regels houden.

Dat blijkt uit het proefschrift ‘Eps as a light-weight sub-base material in pavement structures’ van ir. M. Duskov. Op basis van een uitgebreid promotieonderzoek vanaf juli 1989 verkreeg hij de graad van doctor aan de Technische Universiteit. Sinds vorig jaar juli is hij werkzaam als wegbouwkundig adviseur bij Ingenieursbureau Oranjewoud, District West, in Capelle aan den IJssel.

Het gebruik van eps in de grond-, wegen- en waterbouw in Nederland is tot nu toe beperkt. Wat Duskov betreft kan dat veranderen. Gebruik van eps als licht ophoogmateriaal kan zorgen voor een korte bouwtijd omdat maar beperkte zettingen optreden. Dat kan financieel aantrekkelijk zijn. Het zandlichaam voor de verbreding van Rijksweg A4 tussen Leidschendam en Leiden heeft er vier jaar gelegen. In die tijd is er 1,3 meter zetting opgetreden. Nu is er eps toegepast in de verbreding.

“Was eerder gebruik gemaakt van eps dan kon je meteen aan de slag”, zei Duskov tijdens een toelichting op het proefschrift met zijn promotoren en een van de sponsors van het onderzoek.

Rendement

Ook de onderhoudskosten van een weg waarin eps is toegepast zullen volgens Duskov lager zijn dan bij aanleg waarbij alleen zand wordt gebruikt. Het wegdek van de A13 van Den Haag naar Rotterdam vraagt veel onderhoud vanwege de steeds terugkerende ‘golven’ in het wegdek. De weg is op traditionele wijze aangelegd op een grondslag met beperkte draagkracht. Bovendien gaat veel onderhoud doorgaans gepaard met optreden van files. En dat brengt, maatschappelijk gezien, ook nog eens extra kosten met zich mee.

Volgens Duskov hebben de ontwerpers van wegen met de kennis die nu is opgedaan een goed wapen in handen. Er kan een optimaal rendement behaald worden uit de gelden die in gebieden met minder draagkrachtige grond aan wegbouw worden besteed. Het blijkt echter dat producenten en aannemers best willen innoveren maar dat opdrachtgevers daarin terughoudendheid zijn.

Een deel van die terughoudendheid is toe te schrijven aan onbekendheid en niet goed geinformeerd zijn. Volgens Duskov is belangrijk te bedenken dat niet traditioneel gewerkt moet worden met nieuwe materialen. “Je moet nieuwe constructies maken met nieuwe materialen.”

Wegverbredingen

Toepassen van eps in wegverbredingen van bestaande wegen is kansrijk. De (autosnel)wegen van voor de eerste Tweede Wereldoorlog zijn grotendeels aangelegd volgens de methode van het ‘doorpersen’. Daarbij wordt op een slappe ondergrond een zandlichaam gemaakt. Het gewicht van het zand zorgt ervoor dat het zandlichaam door de slappe lagen wordt geperst tot aan meer draagkrachtige lagen.

Bij verbreding van ‘doorgeperste’ wegen kan eps goed worden gebruikt. Daarmee kan de zetting van de verbreding klein worden houden. Ook de stabiliteit van de bestaande constructie is met gebruik van eps te waarborgen. Als naast een traditioneel doorgeperste baan op traditionele wijze een nieuwe baan wordt gemaakt, mag de oude niet worden beschadigd. Dat betekent dat tot diep in de ondergrond niet veel mag veranderen. Dat kan met gebruik van eps in de verbreding.

Eps kan wellicht ook bij aanleg van spoorwegen worden gebruikt. In Nederland is voor de HSL wel over eps gesproken. Het materiaal is bij deze toepassing echter nog onbekend. Professor Molenaar van de TU Delft en promotor van Duskov, denkt dat het bij de HSL best zou ke. Bij de Betuwelijn is dat anders. Daar gaat gewicht over. Bij HSL gaat het alleen snel.

Vervolgstudie

Het onderzoek van Duskov krijgt een vervolg. Twee afstudeerders bij Civiele Techniek van de TU Delft gaan concrete gevallen voor het toepassen van eps onderzoeken. Ze zullen specifiek kijken wat voor baten het toepassen van eps bij verbreding van delen van de A2 (Amsterdam – Maastricht) op kan leveren en welke complicaties zich ke voordoen. Voor de verbreding moet een nieuw baanlichaam naast het bestaande worden gelegd. Die kan eenzelfde opbouw krijgen als de al bestaande baan. Maar in de nieuwe kan ook eps als licht ophoogmateriaal worden gebruikt.

In het stuk tussen de baanlichamen kan ook eps worden gebruikt. Daarin moet dan wel het nodige wegmeubilair worden weggewerkt. Dat vraagt met eps om slimme oplossingen.

Geen nadelen

Tijdens de toelichting op het proefschrift konden de aanwezige deskundigen maar weinig nadelen van toepassen van eps noemen. De voordelen daarentegen waren er te over: recyclebaar, licht van gewicht, duurzaam.

Nadeel van toepassen van eps in de GWW zou de hoge prijs ervan ke zijn. Ir. Tepper van de Vereniging van Fabrikanten van eps-bouwproducten (Stybenex), een van de sponsoren van het promotie-onderzoek vindt dat het niet goedkoper kan. De prijs van eps is opgebouwd uit de prijs van de grondstof en die van fabriceren. En aan de prijs van het maken is volgens hem niets te doen.

Als nadeel zou nog ke gelden dat ontwerpers en aannemers deskundig moeten zijn bij toepassing van eps. Het is een nieuw materiaal. Als er onoordeelkundig gebruik van wordt gemaakt dan kan het nadelig uitpakken. Kennisoverdracht kan dat voorkomen.

Een brand vinden Duskov en zijn promotoren ook geen nadeel voor eps. Bijvoorbeeld een tankwagen die in brand raakt, en de brandweer kan er niet bijkomen. De temperatuur waarbij eps zijn karakteristieke eigenschappen verliest ligt bij een graad of 80 tot 100 Celsius (het zogenoemde glaspunt). De geleerde heren denken dat de warmte nooit zover in de grond komt dat die temperatuur in het eps wordt bereikt. Het eps ligt in wegconstructies tenminste een halve meter onder de bovenkant van het wegdek.

Voor het promotieonderzoek heeft Duskov het materiaal eps uitgebreid beproefd. Uit de resultaten heeft hij een aantal belangrijke conclusies over het materiaal eps ke trekken. Die zijn volgens hem goed als ontwerprichtlijn te gebruiken. Hieronder een aantal (samengevat):

– lage temperaturen, wateropname, vries/dooi cycli hebben afzonderlijk of gecombineerd geen negatieve invloed op het mechanisch gedrag van eps;

– eps absorbeert water in zeer beperkte mate (enkele procenten), mits de celstructuur niet is beschadigd door overbelasting;

– de kruip van eps 15 en eps 20 onder statische belasting bedraagt slechts enkele tienden van procenten. De verticale deformatie van verhardingsconstructies met eps door kruip van de eps is klein en van weinig praktische betekenis;

– de dynamische elasticiteitsmodulus van eps 20 onder representatieve belastingscondities in een laag eps bedraagt circa 9 MPa. De elasticiteitsmodulus van eps15 is gelijk aan 5,5 MPa;

– de optredende permanente deformatie in de laag eps in een wegconstructie is verwaarloosbaar mits de elastische rek in de eps-blokken ten gevolge van de cyclische (verkeers)belasting beperkt blijft tot hooguit 0,4%;

– voor de dwarscontractie-coefficient van eps kan een waarde van 0,1 worden aangehouden.

Het onderzoek is mede mogelijk gemaakt door Shell Nederland Chemie BV, de Dienst Weg- en Waterbouw van Rijkswaterstaat (DWW) en de Vereniging van Fabrikanten van eps-Bouwproducten (Stybenex)

Schematische opbouw weglichaam met eps.

Reageer op dit artikel
Lees voordat u gaat reageren de spelregels