7.1. Overzicht van de meest gebruikte types wegdekken Eigenschappen van het wegdek relevant voor lawaaiproductie...9

I NHOUDSTAFEL 7.1.

Overzicht van de meest gebruikte types wegdekken . . . . . . . . . . . . . . . .3 7.1.1. Inleiding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 7.1.2. Soorten wegdekken

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

7.1.3. Wegdekken gebruikt in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest . . . . . . . . . . . . . . . . .7

7.2.

Eigenschappen van het wegdek relevant voor lawaaiproductie . . . . . . .9 7.2.1. Onregelmatigheden van het wegdek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 7.2.2. Absorptie van geluid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 7.2.3. Stijfheid van het wegdek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15 7.2.4. Nat wegdek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16

7.3.

Fysische fenomenen bij het ontstaan van rolgeluid . . . . . . . . . . . . . . . .17 7.3.1. Bandentrillingen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 7.3.2. Pompen van lucht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 7.3.3. Plakken-en-slippen en Plakken-en-loslaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 7.3.4. Hoorneffect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 7.3.5. Wegslingeren van waterdruppeltjes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

7.4.

Relevante methoden om het lawaai te meten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18 7.4.1. Meting van het omgevingsgeluid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18 7.4.2. Meting van het totale voertuiglawaai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18 7.4.3. Meting van de lawaaierigheid van een wegdek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

7.5.

Stille wegdekken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24 7.5.1. Bestrijking met als bindmiddel kunsthars . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 7.5.2. Cementbeton met ontblote aggregaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 7.5.3. Cementbeton geschuurd met een cluster diamantschijven . . . . . . . . . . . . . . . . .26 7.5.4. Zeer Open Asfaltbeton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

7.5.6. Dunne asfaltlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28

W EGDEKKEN

7.5.5. Zeer Open Cementbeton (ZOCB) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27

1

7.5.7. “Eufonisch” wegdek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28 7.5.8. Geëxpandeerde klei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29

7.6.

Invloed van de slijtage op het geluidsniveau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29

7.7.

Reparaties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

7.8.

Kostenaspecten met betrekking tot de toepassing van stille wegdekken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31 7.8.1. Kosten van aanleg en onderhoud van wegdekken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31 7.8.2. Kosten-batenanalyse van verschillende geluidswerende maatregelen bij sanering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33

W EGDEKKEN

7.9.

2

Referenties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36

7.1. Overzicht van de meest gebruikte types wegdekken 7.1.1. Inleiding Een weg bestaat steeds uit een toplaag of wegdek en één of meer onderlagen. Het wegdek staat bloot aan slijtage, maar ook aan weer en wind. Daarom moet het regelmatig worden vervangen en/of hersteld. Het wegdek vervult meerdere functies: N de toplaag moet de onderlaag beschermen tegen vocht (behalve bij een poreuze toplaag) N de toplaag moet de wieldruk van de voertuigen spreiden over een groter oppervlak (behalve bij dunne toplagen) N de banden moeten voldoende grip hebben op het wegdek om op een veilige manier te kunnen remmen en bochten nemen N het wegdek moet de weggebruiker in staat stellen zich zo stil (zowel in zijn voertuig als in de straat) en comfortabel mogelijk te verplaatsen N uit zowel economische als milieuoverwegingen moet het verbruik van de voertuigen zo laag mogelijk worden gehouden Wegdekken bestaan meestal uit volgende bestanddelen: N

steentjes, waarvan de afmetingen binnen bepaalde grenzen liggen. Dit is het belangrijkste bestanddeel (minstens 40-50 % van het gewicht). De minimumgrootte van de steentjes is 2 mm. De steentjes noemt men ook het aggregaat.

N

zand. Het gewicht van het zand kan dat van de steentjes evenaren. De korrelgrootte van het zand varieert van 0,063 mm tot 2 mm.

N

vulmateriaal. Materiaal bestaande uit zeer kleine deeltjes, met afmetingen kleiner dan 0,063 mm.

N

bindmiddel. Veruit de meest gebruikte bindmiddelen zijn bitumen (asfalt) en cement, hoewel er ook andere bestaan zoals (kunst)hars. Het gehalte aan bindmiddel varieert van 4 tot 8 % van het gewicht. De functie van het bindmiddel is dubbel: enerzijds de ingrediënten van de toplaag onderling binden en anderzijds en goede binding verzekeren van de toplaag aan de grondlaag.

7.1.2. Soorten wegdekken De meeste wegen hebben een wegdek dat behoort tot één van de drie volgende hoofdtypes. Een vierde, aanvullende techniek bestaat erin een oppervlaktecoating aan te brengen op een bestaande grondslagverharding.

1. ASFALTBETONWEGDEK

W EGDEKKEN

Dit bestaat uit een mengsel van steentjes, zand, vulmateriaal en bindmiddel. In het geval er bitumen wordt gebruikt als bindmiddel spreekt men van “asfaltbeton”, ingeval cement deze functie vervult gebruikt men de term “cementbeton”(zie verder). Een wegdek van dit type is doorgaans vrij sterk en kan het gewicht van bijvoorbeeld vrachtwagens goed verdelen over de grondlaag. Asfaltbeton vertoont doorgaans wat meer elasticiteit dan cementbeton. In Figuur 1 (boven) is schematisch conventioneel asfaltbeton voorgesteld. Er zijn grotere en kleinere steentjes gebruikt. De kleinere steentjes vullen samen met het bindmiddel de meeste holtes op tussen de grotere steentjes Er zijn typisch 3 tot 5 % holtes, die niet met elkaar in verbinding staan. Een dergelijk asfaltbeton noemt men dicht asfaltbeton (DAB). De afbeelding eronder stelt zeer open asfaltbeton (ZOAB) voor: er zijn enkel “grotere” steentjes gebruikt en het gebruikte bitumen vult de ruimtes tussen de steentjes niet op. Er blijven veel holle ruimtes over (20 tot 25 %), die met elkaar in verbinding staan1. Afbeeldingen van DAB en ZOAB worden gegeven in respectievelijk Figuur 2 en Figuur 3.

3 1

Hoewel weinig toegepast, is het ook mogelijk om een open structuur te verkrijgen met cement als bindmiddel: het zogenaamde zeer open cementbeton (ZOCB) (zie verder).

Fig. 2

Fig. 1

Fig. 3

Men kan inzien dat om de open structuur van ZOAB te verkrijgen, er een aangepast mengsel van steentjes moet worden gebruikt, waarvan de afmetingen binnen nauwe grenzen liggen. Het is een wijd verspreide misvatting dat ZOAB minder sterk zou zijn dan DAB. Het is wel niet voldoende om aggregaat te gebruiken met de gepaste afmetingen, het ZOAB moet na het aanleggen nog worden gecompacteerd door trillen of rollen. Ook moet onder de toplaag die in ZOAB wordt uitgevoerd een ondoordringbare laag worden voorzien om de grondlagen van de weg te beschermen tegen waterindringing. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren door een ondoordringbare folie te gebruiken of met behulp van een laag DAB. Naast DAB en ZOAB zijn er nog tal van andere soorten asfaltbeton in gebruik. Enkele voorbeelden zijn: N

SMA2 vormt een compromis tussen DAB en ZOAB. Aggregaat en vulmiddel worden zodanig gekozen dat het materiaal niet poreus is, maar de toplaag ziet er van boven wel hetzelfde uit als ZOAB (zie Figuur 4 ). Er is veel ruimte rond de relatief grote steentjes aan het oppervlak, maar door de vrij grote hoeveelheid vulmiddel zijn er geen poriën. SMA is beter bestand tegen slijtage en sterker dan DAB, maar vereist meer zorg bij de aanleg.

Fig. 4

Warm Gerold Asfalt3 (WGA) is gewoon DAB waarover men in warme toestand steentjes strooit en inrolt (Figuur 5). Hierdoor verhoogt de slijtweerstand van het wegdek.

W EGDEKKEN

N

Fig. 5

4 2 3

Steenmastiekasfalt (Eng.: Stone Mastic Asphalt) Eng.: Hot Rolled Asphalt

N

Dunne asfaltlagen. Deze techniek wordt doorgaans gebruikt ter reparatie van een oud wegdek op bepaalde plekken of over het gehele oppervlak. Deze techniek is goedkoop en kan worden toegepast op wegen met niet al te grote verkeersintensiteit. Men gebruikt doorgaans steentjes van een kleiner kaliber om de dunne laag te kunnen realiseren. Zelfs poreuze dunne laagjes zijn mogelijk. Men onderscheidt drie subcategoriën: - Dunne laag (20 - 25 mm dik) - Ultra dunne laag (12 -18 mm) (Figuur 6) - Microlaag (6 –12 mm)

Fig. 6

2. CEMENTBETON Cementbeton vertoont veel gelijkenissen met asfaltbeton, met dien verstande dat in dit geval dus cement wordt gebruikt als bindmiddel in plaats van bitumen. Een ander verschil is dat bij cementbeton een groter aandeel aan zand wordt gebruikt. Hierdoor is het materiaal compacter en is het oppervlak gladder. Door een gebrek aan macrotextuur (zie fiche 4 maar ook verder in deze fiche) kan een dergelijk oppervlak bij regenweer bijzonder glad zijn. Om dit te verhelpen worden dikwijls speciale behandelingen toegepast: N N N

N

Borstelen van het nog natte betonoppervlak onmiddellijk na aanleg levert een vrij glad oppervlak met toch wat fijne macrotextuur op Het slepen van een juten stof over het versaangelegd betonoppervlak levert eveneens een oppervlak met een zekere textuur De macrotextuur kan in een versaangelegd betonoppervlak aangebracht worden met een soort metalen kam. De tanden zijn gelijkmatig of (beter) ongelijkmatig verdeeld4. De aldus aangebrachte groeven zijn typisch 2-5 mm breed, 3-5 mm diep en liggen 10-40 mm uit elkaar. Het kammen gebeurt vaak in combinatie met borstelen of het slepen van jute (Figuur 7). In uitgehard beton kan macrotextuur worden aangebracht door het aanbrengen van dwarse groeven met een diamantzaag (Figuur 8). De aldus aangebrachte groeven zijn doorgaans dieper en breder dan door het “kammen”.

Fig. 7

N

4

Een bestaand betonoppervlak wordt soms “geschuurd” door een reeks dicht bij elkaar geplaatste diamanten schijven. Deze techniek wordt dikwijls gebruikt om oneffenheden (ten gevolge van fouten bij de aanleg of slijtage) te verwijderen. De cluster diamantschijven laat een licht in de lengterichting gegroefd oppervlak achter (zie verder paragraaf “stille wegdekken”). Door een behandeling met een zogenaamde tandhamer, zoals met de Nederlandse “Klaruwmachine”, wordt het cementbetonoppervlak afgebeiteld. De zachtere bestanddelen van het oppervlak worden verwijderd en er blijft een oppervlak over waar de hardere bestanddelen (keitjes) uitsteken.

om tonaal rolgeluid te vermijden (zie verder)

W EGDEKKEN

N

Fig. 8

5

N

Textuur kan ook op een chemische manier worden aangebracht op een betonoppervlak. Hierbij wordt aan het oppervlak van vers beton het zand tussen de steentjes weggespoeld (Figuur 9). Het resultaat wordt ook fluisterbeton genoemd.

Fig. 9

Het aanbrengen van textuur door kammen of groeven wordt in Europa nog zelden toegepast en dit omwille van het lawaaiprobleem die zij met zich meebrengen. In Spanje worden longitudinale groeven aangebracht die echter om vermelde redenen niet recht zijn maar sinusoïdaal over het wegdek lopen. Tot voor enige tijd werd een cementbetonwegdek in tegenstelling tot een asfaltbetonwegdek aangebracht in afzonderlijke platen van elk 10 tot 20 m lang. Door temperatuuruitzettingen kan beton immers breken en dit ten gevolge van zijn gebrek aan buigzaamheid. De naden tussen de betonplaten zorgden voor het typische “poedoem”-geluid wanneer zij door een auto werden overreden. Door verbeterde wapeningstechnieken zijn deze uitzettingsvoegen tegenwoordig overbodig. Dit is het zogenaamde “continu gewapend beton”.

3. KASSEIEN Voor dit wegdek wordt gebruikgemaakt van kleine straatstenen die in verband zijn gelegd, zodat een homogeen en effen oppervlak ontstaat. Deze straatstenen zijn onderling verbonden door middel van voegen. Kasseien in natuurlijke steen Kasseien zijn graniet blokken die in kubusvorm werden gesneden (Figuur 10). Zij worden ook dikwijls in patronen aangelegd. Nieuwe wegdekken in kasseien worden bijna uitsluitend nog aangelegd om esthetische en cultuurhistorische redenen.

Fig. 10

Klinkers Een moderne variant van de kasseisteen is de zogenaamde klinker, die meestal wordt gemaakt uit cementbeton of gebakken aarde. In tegenstelling tot kasseien is de bovenzijde vlak. De bovenzijde kan een vierkante, rechthoekige (Figuur 11) of zeshoekige vorm hebben. Soms wordt een meer complexe vorm gebruikt, waarbij de klinkers in elkaar grijpen, wat leidt tot grotere stabiliteit. Op het oppervlak worden soms bij het fabricageproces steentjes aangebracht om het te voorzien van macrotextuur. Fig. 11

W EGDEKKEN

4. KASSEIEN

6

In dit geval spreidt men een laag bindmiddel uit over de onderliggende grondlaag, die vlak moet zijn en in goede conditie. In de laag bindmiddel, die als “lijm” fungeert, wordt vervolgens een laag steentjes aangebracht (Figuur 12). Dit noemt men een enkele bestrijking, die in de praktijk een dikte heeft van 5 tot 15 mm. Men kan op een bestrijking een tweede aanbrengen door opnieuw een laag bindmiddel uit te spreiden en hierin een tweede laag steentjes te fixeren. In dat geval spreekt men van een dubbele bestrijking. Het is perfect mogelijk om bestrijking te combineren met een ander wegdektype en bijvoorbeeld op een cementbetonoppervlak een bestrijking aan te brengen. Fig. 12

7.1.3. Wegdekken gebruikt in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest In 1998 gaf het B.I.M. aan de associatie van studiebureaus A-Tech/FIGE de opdracht om een akoestische studie te maken van de wegdekken die worden gebruikt op het grondgebied van het Brussels Hoofdstedelijk Gewest . Men onderzocht negen types wegdekken, die in tabel 1 worden opgesomd. De betrokken types wegdekken werden besproken in de voorgaande subparagraaf. Elk type wordt geïllustreerd met twee foto’s waarvan de referenties in de tabel worden weergegeven, samen met de locatie waar de foto’s werden genomen.

Tabel 1 :

Nummer

Type

Commentaar

Figuur

Locatie

1

cementbeton

Betonplaten met voegen

Figuur 13

Lorrainedreef, tussen Vosdreef en Korporaaldreef

2

SMA

Aggregaatmaat 0/14

Figuur 14

Rooseveltlaan, richting Watermael, tussen Victorialaan en Zoomlaan

3

ZOAB

Aggregaatmaat 0/14

Figuur 15

Leopold III-laan, zuidelijke richting, tussen de Square Hoedemakers en Vrije Tijdlaan

4

DAB

Aggregaatmaat 0/14

Figuur 16

Leopold III-laan, noordelijke richting, tussen Vrije Tijdlaan en de Square Hoedemakers

5

WGA

Figuur 17

Lambermontlaan, richting Laken, tussen Heliotropenlaan en Gilisquetlaan

6

DAB

Aggregaatmaat 0/10

Figuur 18

Tervurenlaan, richting Montgomery, tussen Madoux en Châtaignier

7

Kasseien

Kasseien (porfier)

Figuur 19

Paleizenplein

8

Klinkers

Rechthoekige klinkers

Figuur 20

Stallestraat, trambedding in het midden, tussen Globe en Gatti de Gamondlaan

9

Klinkers

In elkaar grijpende klinkers type “Victor”

Figuur 21

Reigersboslaan

W EGDEKKEN 7

Fig. 13

Fig. 14

Fig. 15

Fig. 16

Fig. 17

Fig. 18

Fig. 19

Fig. 20

Fig. 21

W EGDEKKEN

De akoestische kwaliteiten van deze oppervlakken worden besproken in paragraaf 7.4.

8

7.2. Eigenschappen van het wegdek relevant voor lawaaiproductie 7.2.1. Onregelmatigheden van het wegdek TEXTUUR EN TEXTUURSPECTRUM Oorspronkelijk deelde men de onregelmatigheden van het wegdek in in drie klassen: microtextuur, macrotextuur en onvlakheden. Toen de mechanismen bekend raakten die verantwoordelijk zijn voor het ontstaan van rolgeluiden, werd een vierde klasse toegevoegd: de megatextuur, die zich situeert tussen macrotextuur en onvlakheden (zie ook fiche 5). De grenzen van de vier klassen worden weergegeven in tabel 2 en in Figuur 22.

Fig. 22

Op een manier die analoog is aan de frequentieanalyse van een tijdsafhankelijk signaal (bijvoorbeeld de geluidsdruk), kan men een op een gegeven wegdekprofiel (zie Figuur 23) een spectrale analyse toepassen en aldus het textuur- of profielspectrum ervan bepaleniii.

Fig. 23

Langs de horizontale as wordt dan de ruimtelijke frequentie uitgezet (uitgedrukt in m-1) en langs de verticale as het profiel- of textuurniveau Lx (uitgedrukt in dB).

LTx = 20 log (ax/aref)

(vergelijking 1)

W EGDEKKEN

Het textuurniveau wordt gegeven door de uitdrukking:

9

Met: N x een index van een textuurgolflengte of een band van textuurgolflengtes (zie infra). N LTx het textuur- of profielniveau (t.o.v. 10-6 m) N

ax rms-waarde van het profiel in m

N

aref een referentiewaarde voor de rms-profiel (m), vastgelegd bij conventie op 10-6 m

Helemaal analoog aan een geluidsspectrum groepeert men de bijdragen van verschillende naburige ruimtelijke frequenties in octaaf of tertsbanden. Een voorbeeld van een dergelijk textuurspectrum is weergegeven in Figuur 24. Macrotextuurniveaus situeren zich doorgaans tussen de 20 en de 80 dB, wat in de praktijk een handige schaal is.

Fig. 24

W EGDEKKEN

Textuurspectra worden gemeten met een profilometer. Verschillende principes zijn mogelijk. Bij de laserprofilometer laat men een laserstraal over het te bemonsteren oppervlak glijden en kijkt men met een camera onder een bepaalde hoek naar de laserspot. Uit de hoek waaronder de camera de spot “ziet” kan het profiel van het wegdek worden gereconstrueerd (Figuur 25). In Figuur 26 wordt de laserprofilometer van het Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw (O.C.W.) afgebeeld. Nadere informatie over profilometers kan worden gevonden in de betreffende ISO standaardiv.

10

Fig. 25

Fig. 26

INVLOED VAN DE TEXTUUR OP DE LAWAAIPRODUCTIE oppervlak te beoordelen. Er kan a priori gesteld worden dat microtextuur en onvlakheden geen invloed hebben op de productie van rolgeluiden. Onvlakheden kunnen wel ladingen of laadbakken van vrachtwagens doen rammelen. Zij kunnen ook trillingen veroorzaken bij passages van zware voertuigen, waardoor in omliggende gebouwen secundair lawaai kan ontstaan door afstraling van trillende muren, vloeren,... e.d.. Begin van de jaren ’80 werd werd een link gelegd tussen het spectrum van het rolgeluid en het spectrum van het profiel van het wegoppervak (zie Figuur 27). Twee zeer significante gebieden van correlatie werden ontdekt: laagfrequent geluid (< 1 kHz) is positief gecorreleerd met de lange textuurgolflengten (> 10 mm). Hoge frequenties in het rolgeluidspectrum zijn negatief gecorreleerd met de korte textuurgolflengten . Gelijkaardige correlaties werden overigens gevonden tussen het rolgeluidspectrum en het profielspectrum van de bandenvi.

Fig. 27

Wanneer de punten (textuurgolflengte, geluidsniveau) worden bepaald bij de maximale positieve respectievelijk negatieve correlatie en uitgezet in een grafiek, vindt men een lineair verband zoals getoond in Figuur 28 en in Figuur 29.

Fig. 28

Fig. 29

De tegelijkertijd gunstige en ongunstige invloed (afhankelijk van de textuurgolflengte) van textuur op het geproduceerde geluidsniveau van het rolgeluid toont aan dat testmethodes die als maat voor de textuur één cijfer geven nooit kunnen gebruikt worden om de lawaaiproductie van een gegeven wegoppervlak te beoordelen.

ERNL = 60 + 0,39 LT80 – 0,13 LT5

W EGDEKKEN

Omdat het positieve en negatieve correlatiemaximum zich steeds dicht bij respectievelijk de textuurgolflengten 80 mm en 5 mm situeren, kan de lawaaierigheid van een gegeven wegoppervlak voorspeld worden aan de hand van de textuurniveaus bij deze twee textuurgolflengten LT80 en LT5. Volgende betrekking werd voorgesteld voor de “Estimated Road Noisiness Level” (ERNL)vii:

(vergelijking 2)

11

Deze grootheid wordt uitgedrukt in dB(A). De constante “60” werd arbitrair gekozen om waarden te verkrijgen die vergelijkbaar zijn met geluidsniveaus gemeten met de CPB-methode (zie verder). De formule weerspiegelt op een eenvoudige manier het feit dat hoe meer megatextuur een wegdek vertoont des te lawaaieriger het is. Precies het omgekeerde geldt voor macrotextuur: hoe meer macrotextuur, hoe stiller het oppervlak. Men merkt op dat de voorcoëfficient van de megatextuurterm in de uitdrukking driemaal zo groot is als de macrotextuurterm. Lawaai wordt dus veel efficiënter gegenereerd door megatextuur dan dat het wordt teniet gedaan door macrotextuur. Megatextuur dient dus zoveel mogelijk te worden vermeden bij de aanleg en het onderhoud van wegen.

MEGATEXTUUR IN DE PRAKTIJK Hoe ziet megatextuur eruit in de praktijk? N

Megatextuur kan een defect zijn veroorzaakt door een fout bij de aanleg van het wegdek. Een voorbeeld hiervan zijn de golvingen die soms kunnen waargenomen worden op het oppervlak van een betonnen wegdek (Figuur 30). Deze oneffenheden worden veroorzaakt door het trillen van de transversale balk die het vloeibare beton gladstrijkt (Figuur 31) . De balk wordt getrild om het beton te compacteren.

Fig. 30

N

Fig. 31

Megatextuur kan zich manifesteren na verloop van tijd ten gevolge van slijtage of vermoeidheidseffecten van de toplaag van de weg (Figuur 32).

Fig. 32

W EGDEKKEN

N

12

Fig. 33

Niet-homogene macrotextuur kan ook megatextuur met zich meebrengen. Een voorbeeld is de onregelmatige verdeling van grof aggregaat aan het oppervlak van een asfalt wegdek (Figuur 33).

N

Sommige types wegbekleding vertonen intrinsiek een megatextuur, dikwijls in combinatie met weinig of helemaal geen macrotextuur. Een voorbeeld van een wegdektype met intrinsieke megatextuur en weinig macrotextuur5 zijn klinkers. Porfiertegels vertonen eveneens intrinsieke megatextuur, maar helemaal geen macrotextuur, waardoor deze wegbekleding tegelijk lawaaierig en glad is.

MACROTEXTUUR Vaak wordt aangenomen dat macrotextuur enkel kan worden bekomen met aggregaat aan het oppervlak van de weg. Macrotextuur kan echter ook worden aangebracht door het wegdek (bijvoorbeeld cementbeton) te behandelen: borstelen, wrijven met jute of kammen van vers beton, inslijpen van groeven in of schuren van beton na uitharding, maar ook door bijvoorbeeld het indrukken van een patroon onmiddellijk na het leggen van beton of asfalt6,... Wanneer de macrotextuur een periodiek patroon vertoont, bijvoorbeeld bij groeven loodrect op de as van de weg, vertoont het spectrum van het rolgeluid één of meerdere zuivere tonen (tonaal geluid, zie Figuur 35). Dit typisch “jankend” lawaai wordt als extra hinderlijk ervaren. Om de hierdoor gegenereerde hinder uit te drukken, beschrijft men de geluidsomgeving aan de hand van een geluidsindicator, die wordt verhoogd met enkele dB(A) ten opzichte van degene die effectief wordt gemeten. Hetzelfde fenomeen doet zich voor bij een klinkerbestrating waarbij voegen tussen klinkers loodrecht op de rijrichting geöriënteerd zijn. Een oplossing van dit probleem is het leggen van de klinkers in een visgraatpatroon (Figuur 36).

Fig. 34 Fig. 36

Fig. 35

Wanneer er in het oppervlak putjes aanwezig zijn die tijdelijk helemaal afgesloten worden wanneer er een band over rolt (ook luchtzakken genoemd), krijgt men een versterking van het luchtpompeffect. Dit fenomeen doet zich normaliter alleen voor in de holtes van het profiel van de band. Een wegdek met luchtzakken is extra lawaaierig zonder dat dit aan de hand van het textuurspectrum kan voorspeld worden. Indien er geen andere oneffenheden aanwezig zijn, is de maat van de grootste steentjes aan het oppervlak bepalend voor het rolgeluid. Met eenzelfde maat voor de grootste steentjes is het echter perfect mogelijk geheel verschillende texturen te creëren. Zoals al vermeld kan megatextuur ontstaan door een onregelmatige verdeling van de steentjes aan het oppervlak of wanneer een deel van deze steentjes losgekomen zijn door slijtage.

7.2.2. Absorptie van geluid

N

dikte van het wegdek

N

percentage holtes

N

de verdeling van de afmetingen van de steentjes, zand en vulmiddel

N

aard en hoeveelheid van het bindmiddel

5

tenzij deze speciaal werd aangebracht.

6

In Duitsland wordt soms het zogenaamde “Gussasfalt” aangelegd. Hierin wordt met een roller een wafelpatroon macrotextuur in het asfalt gedrukt.

W EGDEKKEN

Het typische verloop van de geluidsabsorptiecoëfficiënt in functie van de frequentie wordt getoond in Figuur 37. De geluidsabsorptiecurve van een DAB en een ZOAB wordt getoond. De technologische variabelen waarvan a priori kan verwacht worden dat zij een van belang zijn voor de geluidsabsorberende eigenschappen van een wegdek zijn:

13

Fig. 37

Een Belgische studie toonde op basis van een reeks metingen bij poreuze oppervlakken met variërende dikte en percentage holtes aan dat voor poreuze wegdekken de geluidsabsorptie van rolgeluid, αL, kan uitgedrukt worden in functie van de laagdikte en van het percentage holtes v met de volgende uitdrukking: αL = 0,005 ev met αL in dB(A) en voor 20 mm < e < 40 mm en 15 % < v < 25%. Dit werd naderhand bevestigd door een Zweedse studie. Een Noorse studie met betrekking tot de geluidsabsorptie in functie van het percentage holtes en bij constante laagdikte stelt wat hogere waarden voorop dan voorspeld met de Belgische formule. De Noren vonden bij een verkeersstroom van 500 voertuigen per uur een toename van de reductie door absorptie van 2,8 dB(A) wanneer het percentage van de holtes toenam van 16 tot 21 % en dit bij een laagdikte van e = 50 mm. De bovenstaande formule voorspelt slechts een toename van 1,25 dB(A). Men kan stellen dat naarmate de laagdikte en het percentage aan holtes toeneemt, ook de akoestische absorptie door het wegdek toeneemt. Nadere studie om een betere quantificatie te verkrijgen is nodig. Geluidsabsorptie is één van de mogelijke verklaringen waarom zeer open asfaltbeton goed scoort op akoestisch gebied. Andere mogelijke verklaringen zijn de reductie van het luchtpompeffect, minder bandentrillingen door een betere oppervlaktextuur en andere. Hoewel de precieze rol van geluidsabsorptie nog onduidelijk is en dus verder onderzoek vereist, wordt toch getracht de geluidsabsorptie door poreuze wegdekken te optimaliseren. Hierbij tracht men een maximale absorptie te verkrijgen in relevante delen van het spectrum.

W EGDEKKEN

Absorptiecoëfficiënt

De absorptiecurve voor ZOAB in Figuur 38 toont de typische opeenvolging van absorptiepieken en –dalen voor een granulair materiaal. Bij de optimalisatie tracht men de eerste absorptiepiek “af te stemmen” op de gewenste plaats in het spectrum. Dit is dan vooral het laagfrequente gebied van het voertuiglawaaispectrum (rond 500 Hz). Tevens wenst men uiteraard een zo hoog en zo breed mogelijke absorptiepiek.

14

Fig. 38

Frequentie

De technologische parameters die de positie, hoogte en breedte van de eerste absorptiepiek bepalen zijn de al genoemde laagdikte, de poreusheid (_), de luchtstroomweerstand (R) en de vormfactor (K). Enkel de eerste twee parameters kan de wegenbouwer vooraf bepalen door het geschikte mengsel en procédé te kiezen. De poreusheid kan pas na het aanleggen van de weg in een labo worden gemeten en de vormfactor kan worden bepaald door een theoretische absorptiecurve te fitten aan de curve gemeten aan een monster van het wegdek. De theoretische kennis is momenteel dan ook onvoldoende om toe te laten om vóór de realisatie van de weg de absorptiekarakteristieken vast te leggen. Hier wordt wel verder onderzoek rond verricht. Er zijn wel empirische kennis voorhanden, waarmee de geluidsabsorptie vrij goed kan worden voorspeld. Optimalisatie van ZOAB leidt tot de aanbeveling om steentjes met kleinere afmetingen aan te wenden, wat het wegdek minder doordringbaar maakt en op termijn dus gevoeliger voor verstopping van de holtes. Als antwoord hierop werd het dubbellaags ZOAB ontwikkeld, waarbij beide lagen samengesteld worden uit steentjes met verschillende afmetingen. Het dubbellaags ZOAB werd intussen met succes toegepast. In Frankrijk experimenteert men met ZOAB met zeer grote laagdiktes voor de stedelijke omgeving en dit met een dubbel doel: optimale geluidsbestrijding in de stad en het voorzien van een tijdelijke buffer voor regenwater bij hevige regenbuien. Vergelijking van geluidsspectra van voorbijrijdende auto’s aan 120 km/uur op verschillende types wegdek (DAB 0/16 mm, enkellaags ZOAB 6/16 en 4/8 en dubbellaags ZOAB 4/8 op 6/16) toont aan dat het enkellaagse types ZOAB beide een bijna constante reductie vertonen in het hoogfrequente gebied (630-4000 Hz) ten opzichte van het DAB, met rond 1250-2000 Hz een lichte inzinking, vermoedelijk te wijten aan de aanwezigheid van de primaire absorptiepiek op die plaats. De beide types vertonen een hogere lawaaiproductie in het laagfrequente gebied (piek 600-800 Hz) ten gevolge van een toegenomen megatextuur t.o.v. het DAB. Bij het dubbellaags ZOAB wordt dit extra lawaai door de megatextuur efficiënt geannuleerd door de primaire absorptiepiek die zich bij een lagere frequentie situeert dan bij het enkellaags ZOAB. Dit betekent dat absorptie enkel een rol speelt indien de absorptiepiek goed gepositioneerd is (voldoende laagfrequent). Indien dit niet het geval is, speelt absorptie een marginale rol en kan de lawaaireductie door het ZOAB worden toegeschreven aan het voorkomen van het pompen van lucht door de banden. Bij een poreus wegdek kan de lucht immers verticaal zijn weg zoeken door de holtes zonder te worden samengedrukt en weer (lawaaierig) te ontsnappen. Bij een niet-poreus wegdek maar met voldoende macrotextuur kan de lucht horizontaal ontsnappen en treedt het pompen van lucht evenmin op.

7.2.3. Stijfheid van het wegdek De idee werd geopperdviii dat mogelijk ook de stijfheid (ook impedantie genoemd) van de weg een factor zou kunnen zijn die de lawaaierigheid van een wegdek beïnvloedt. De impedantie wordt gedefinieerd als de verhouding tussen de uitgeoefende kracht op de veroorzaakte snelheid van de verplaatsing. Onderzoekix toonde aan dat het verschil in impedantie tussen wegdekken in cementbeton en asfaltbeton niet leidt tot een significant verschil in lawaaiproductie, wanneer tenminste alle andere relevante factoren (waaronder textuur) worden in rekening gebracht. Proeven met experimentele soorten asfaltbeton waarbij een deel van de steentjes werd vervangen door rubberkorrels of waarin rubberpoeder werd gemengd, toonden geen significante lawaaireductie aanx. Bij wegdekken met rubber als belangrijkste bestanddeel, zoals de zogenaamde poro-elastische wegdekken, werd wel een aanzienlijke lawaaireductie gemetenxi. Deze types wegdekken zijn echter nog in een experimenteel stadium, en een reeks problemen moeten nog worden opgelost: brandweerstand, stroefheid bij regenweer, duurzaamheid, hechting aan de grondlaag,...

W EGDEKKEN 15

7.2.4. Nat wegdek De aanwezigheid van water op het wegdek kan een aanzienlijke invloed hebben op de lawaaiproductie. Een studiexii toont aan dat water op het wegdek een grotere toename van het lawaai bij lagere snelheden dan bij grotere. De hoeveelheid water op het niet-poreuze wegdek speelt minder een rol. Bij een poreus oppervlak vond men bij een andere studiexiii een verandering van de absorptiekarakristieken. De absorptiepiek verschuift naar de lage frequenties en wordt minder hoog bij een toenemende hoeveelheid water in de holtes. De invloed van het wegdek werd ook onderzocht door het Belgische Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw. Hieruit blijkt dat de invloed van water op het wegdek op de lawaaiproductie sterk afhankelijk is van de textuur van het wegdek. Bij gegroefd cementbeton of ZOAB blijkt water nauwelijks voor een verhoging van het geluidsniveau te zorgen. Dit in tegenstelling tot het DAB, dat een aanzienlijke verhoging van de lawaaiproductie vertoonde. Bij regenweer wordt DAB even lawaaierig als het (ook al onder droge omstandigheden) zeer lawaaierige gegroefde beton. Sandberg en Ejsmontxiv geven benaderend de invloed van vochtigheid op DAB in functie van de hoeveelheid water op het wegdek en de snelheid van het voertuig (Tabel 2).

W EGDEKKEN

Tabel 2 :

16

Hoeveel water op wegdek

0-60 km/uur

61-80 km/uur

81-130 km/uur

Droog

referentie

referentie

referentie

Vochtig (motregen)

+ 2 dB(A)

+ 1 dB(A)

+ 0 dB(A)

Nat (matige regen)

+ 4 dB(A)

+ 3 dB(A)

+ 2 dB(A)

Nat (Hevige regen)

+ 6 dB(A)

+ 4 dB(A)

+ 3 dB(A)

7.3. Fysische fenomenen bij het ontstaan van rolgeluid De diverse fysische fenomenen die lawaai produceren en/of versterken wanneer een band over een wegdek rolt werden reeds besproken in fiche 4. Hieronder worden zij nog eens kort op een rij gezet.

7.3.1. Bandentrillingen Bandentrillingen genereren lawaai in het laagfrequent gebied (500 tot 1000 Hz) en worden veroorzaakt door wegdekoneffenheden met golflengten die vergelijkbaar zijn met de afmetingen van de contactzone band-wegdek (50 -100 mm). Deze golflengten situeren zich in het eerder gedefinieerde megatextuurgebied. Hoe groter de amplitude van de megatextuur, des te hoger het geproduceerde geluidsniveau. Belangrijk is aan te stippen dat de bandentrillingen via de ophanging de wanden en het luchtvolume van het passagierscompartiment van het voertuig aan het trillen brengen. Het lawaai ín de auto wordt grotendeels bepaald door de aanwezigheid van megatextuur op het wegdekxv. Eén van de verklaringen waarom rijden over bijvoorbeeld ZOAB relatief weinig lawaai maakt, is de geringe aanwezigheid van megatextuur. Bij de aanleg, wanneer het asfaltmegsel nog warm is, kunnen de steentjes nog relatief gemakkelijk bewegen. Door het rollen over het hete oppervlak worden de steentjes aan het oppervlak met hun vlakste kant naar boven gepositioneerd, wat leidt tot een vlak oppervlak met weinig megatextuur.

7.3.2. Pompen van lucht Interactie van het loopvlak met het wegdek omvat een aantal complexe fenomenen zoals het samendrukken en vervolgens ontsnappen van lucht in holtes in het bandenpatroon. Dit is het eerder al besproken “pompen van lucht”. Dit fenomeen veroorzaakt lawaai met frequenties tussen de 1000 en 1500 Hz. Het kan worden tegengegaan door het aanbrengen van macrotextuur op het wegdek (horizontale evacuatie van de lucht die “dreigt” samengedrukt te worden) of door het aanwenden van een poreus wegdek (verticale evacuatie van de lucht, zoals bij ZOAB of ZOCB).

7.3.3. Plakken-en-slippen en Plakken-en-loslaten Deze twee fenomenen produceren eveneens lawaai in het frequentiegebied tussen 1000 en 1500 Hz. Beide fenomenen treden op aan de voor- en achterzijde van het contactvlak band-wegdek waar de blokjes van het bandenpatroon tangentieel aan het trillen worden gebracht. Het lawaai van het pompen van lucht, het plakken-en-slippen en het plakken-en-loslaten kunnen binnen in het voertuig worden waargenomen, maar beïnvloeden er het geluidsdrukniveau niet significant.

7.3.4. Hoorneffect De amplitude en de directiviteit van het hoogfrequent geluid worden beïnvloed door herhaalde reflecties in de luchtwig (of “hoorn”) gevormd door het wegdek en het loopvlak van de band. Het hoorneffect kan worden tegengegaan door een wegdek aan te brengen met een goede absorptie in het relevante frequentiegebied.

7.3.5. Wegslingeren van waterdruppeltjes W EGDEKKEN

Op een nat wegdek wordt bijkomend lawaai geproduceerd in het frequentiegebied boven de 1000 Hz, waarbij de toename van het geluidsdrukniveau onafhankelijk is van de hoeveelheid water. Het extra lawaai wordt veroorzaakt door het wegslingeren van waterdruppeltjes (zie ook “nat wegdek” in 7.2.1.).

17

7.4. Relevante methoden om het lawaai te meten Geluidshinder veroorzaakt door wegverkeer is een complex probleem. Het geluidsniveau wordt beïnvloed door twee belangrijke factoren (zie fiche 4): 1. geluidsvermogen van de voertuigen met zijn spectrum en directiviteit. Dit hangt op zijn beurt af van: N het voertuigtype N de rijomstandigheden N de eigenschappen van de weg 2. de voortplanting van de bron naar de ontvanger N afstand bron – ontvanger N aanwezigheid van obstakels N aard van het terrein N aanwezigheid van reflecterende oppervlakken N meteo-condities. Voor wat betreft de specifieke invloed van het wegdek op de vermelde fenomenen, moet het volgende in gedachten worden gehouden: N N N N

het verband tussen megatextuur en rolgeluid vermindering van rolgeluid door absorptie (vermindering hoorneffect) vermindering door absorptie van het geluidsniveau van andere lawaaibronnen aan het voertuig (uitlaat, luchtinlaat,...) meervoudige reflecties van geluid tussen de onderzijde van het voertuig en het wegdek

De verschillende methoden om diverse aspecten van voorgaande elementen te meten zijn de volgende:

7.4.1. Meting van het omgevingsgeluid Om de geluidshinder die omwonenden van verkeerswegen effectief ondervinden te kunnen beoordelen, kan men opteren om metingen uit te voeren op de immissieplaats7. Veel landen hebben hun eigen standaardmethode hoe deze metingen moeten worden uitgevoerd (bijvoorbeeld de Franse AFNOR Standard NF 31-085). Een internationale of Europese standaardmethode is echter nog niet voorhanden. Als beoordelingsgrootheid is het gebruik van de LAeq,T wel wijd verspreid. De referentieperiode (dagperiode, nachtperiode, week,...) en de meetplaats (binnen, aan de gevel, in het vrije veld) verschillen echter van methode tot methode. Bij het uitvoeren van dergelijke metingen is het van groot belang één standaard te volgen, teneinde de resultaten van de metingen te kunnen toetsen aan een bepaalde richtwaarde of norm.

7.4.2. Meting van het totale voertuiglawaai

W EGDEKKEN

De meest gebruikte methode is deze beschreven in de ISO-norm 362:1994. De beoordelingsparameter en dus ook het gemeten geluidsniveau is het A-gewogen maximumgeluidsniveau LAmax dat wordt gemeten bij de passage van een voertuig onder welbepaalde rijomstandigheden: er wordt gemeten met de voertuigen in maximale acceleratie en bij een versnelling die voorgeschreven is in functie van het type transmissie en het voertuigtype. Deze ISO-norm wordt gebruikt bij de typekeuring van motorvoertuigen in de E.U. en ligt aan de basis van gelijkaardige standaarden in de V.S. en Japan. De filosofie van de ISO-standaard is om de lawaaierigheid van het voertuig te meten; daarom tracht men de bijdrage van de rolgeluiden te minimaliseren. Hiertoe wordt voorgeschreven dat het testvoertuig moet rijden op een strook met welbepaalde karakteristieken (zoals vastgelegd in de ISO-standaard 10844-1994).

18 7

Dit is in de praktijk bij de dichtsbijgelegen woningen

7.4.3. Meting van de lawaaierigheid van een wegdek CONTROLLED PASS-BY (CPB)8 Bij deze methode wordt het A-gewogen maximumgeluidsdrukniveau (LAmax) gemeten bij de passage van een voertuig vóór de microfoon. De microfoon bevindt zich op 7,5 m van de as van de rijstrook waarop het voertuig rijdt en op een hoogte van 1,2 m hoogte (Figuur 39). Het typisch verloop van het geluidsdrukniveau dat door de microfoon wordt geregistreerd wordt getoond in Figuur 40.

Fig. 39

Fig. 40

Er wordt gebruik gemaakt van een voertuig waarvan de karakteristieken en gekend zijn en dat als referentievoertuig moet dienen, vandaar de benaming “gecontroleerd”. Afhankelijk van het doel van de metingen kunnen de testomstandigheden sterk variëren. Het voertuig kan met constante snelheid en draaiende motor voor de microfoon passeren (in het Engels aangeduid met “cruising by”), maar de motor kan ook worden uitgeschakeld net voor men langs de microfoon rijdt (“coasting by”). In dit laatste geval meet men uitsluitend het rolgeluid, in het eerste geval het totale geluid van het voertuig. Men kan het wegdek nat maken om de invloed hiervan te bestuderen e.d.. Men kan de voertuigsnelheid uitkiezen. Bij de vergelijking van CPB-meetresultaten van verschillende wegdekken uitgevoerd bij verschillende voertuigsnelheden dient men uiteraard te compenseren voor de eventuele snelheidsverschillen. Verschillende methodes werden voorgesteld, maar er is geen ISO-standaard die de CPB-methode vastlegt. Vergelijken van resultaten die werden bekomen volgens de CPB-methode moet dan ook steeds met de nodige omzichtigheid gebeuren, maar in de praktijk blijken CPB-waarden afkomstig van verschillende studies (en dus uitgevoerd met verschillende types voertuigen) zeer goed vergelijkbaar te zijn. Metingen van de wegdektypes van het BHG in het kader van vermelde studie gebeurden bij de snelheden 30, 50 en 70 km/uur. De resultaten worden weergegeven in Figuur 41.

W EGDEKKEN

Fig. 41 8

“gecontroleerde” passage; de Engelse afkorting CPB wordt steeds gebruikt om deze methode aan te duiden

19

Uit de metingen blijkt duidelijk dat de bestratingen (kasseien en klinkers) het lawaaierigst zijn ten gevolge de sterke megatextuur die bij deze types wegdekken prominent aanwezig zijn en die sterke bandentrillingen veroorzaken. Door de onregelmatige verdeling van de aggregaten aan het oppervlak van het warm gerold asfalt (WGA) ontstaat er eveneens een niet te verwaarlozen megatextuur. Dit verklaart het feit dat WGA nagenoeg even lawaaierig is als de beide klinkersoorten. Het cementbeton en de types DAB zijn iets minder lawaaierig maar door hun gebrek aan macrotextuur is het pompeffect belangrijk. Het ZOAB blijkt de stilste van de in het BHG onderzochte type wegdek te zijn. Figuur 42 geeft de resultaten van 255 CPB-metingen met personenwagens bij een snelheid van 90 km/uur, uitgevoerd op alle wegdektypes die in Frankrijk in gebruik zijnxviii. Men bemerkt dat ZOAB met kleine aggregaatmaten 0/6 en 0/10 hier de beste resultaten geven, terwijl cementbeton en asfaltbeton en dunne lagen met grote aggregaatmaten (0/14) de meest lawaaierige blijken te zijn.

Fig. 42

STATISTICAL PASS-BY (SPB)9

W EGDEKKEN

De meetopstelling bij de SPB-methode is dezelfde als bij de CPB-methode, maar in dit geval wordt het maximumgeluidsdrukniveau gemeten van toevallig voorbijrijdende voertuigen die deel uitmaken van een ongestoorde verkeersstroom. De snelheid van de bemonsterde voertuigen wordt gemeten met een radartachometer. Er worden voldoende voertuigen bemonsterd om een aanvaardbare statistische nauwkeurigheid te bereiken. De gemeten koppels (log(vi),Lmax,i)10 worden uitgezet in een grafiek (Figuur 43). Een regressielijn levert dan voor iedere snelheid de gemiddelde LAmax.

Fig. 43

20 9 10

“statistische” passage, steeds aangeduid met de Engelse afkorting “SPB” vi is de snelheid van het i-de bemonsterde voertuig en LAmax,i is het maximumgeluidsdrukniveau van het i-de voertuig

Deze methode werd vastgelegd in een ISO-standaard . Hierbij deelt men de te bemonsteren voertuigen in in drie categoriën: auto’s, zware voertuigen met 2 assen en zware voertuigen met meer dan 2 assen. Voor elk van deze drie categoriën wordt een minimum aantal te bemonsteren voertuigen voorzien en wordt een (log(vi),LAmax,i)-grafiek opgesteld. Er wordt dan een gewogen gemiddelde berekend van drie gemiddelde LAmax-waarden die werden bekomen bij referentiesnelheden die typisch zijn voor de voertuigcategorie op de beschouwde weg. Men bekomt aldus een globale SPBI-waarde11 voor de weg. Deze SPBI-waarden kunnen dan worden gebruikt om de akoestische kwaliteit van verschillende wegdekken met elkaar te vergelijken.

CLOSE PROXIMITY (CPX)12 Bij deze methode stelt men microfoons op dicht bij de band van een wiel dat men over het te testen oppervlak laat rijden. In tegenstelling tot de hierboven beschreven methodes CPB en SPB, waarbij gemeten wordt in het “verre veld”, wordt hier gemeten in het “nabije veld”. Dit wiel kan ofwel verwerkt zitten in een speciaal voor dit doel ontworpen aanhangwagen (Figuur 44), ofwel gewoon deel uitmaken van het testvoertuig. De microfoons worden typisch op een twintigtal cm van de zijkant van de band geplaatst. Bij deze methode moet men de allergrootste zorg besteden om te vermijden dat de meting wordt verstoord door lawaai afkomstig van luchtturbulenties, de trailer, de motor of uitlaat van het testvoertuig enz.

Fig. 44

Specificaties omtrent deze methode werden eveneens vastgelegd in een ISO-standaardxx, in het bijzonder ook de microfoonposities. Deze blijken immers een grote invloed uit te oefenen op de meetresultaten.

W EGDEKKEN

Nogal wat CPX-aanhangwagens werden ontwikkeld in de loop der jaren (zie voor een overzichtxxi). Een voorbeeld van een methode waarbij de bemonsterde band deel uitmaakt van het testvoertuig is deze voorgesteld door Hametxxii (Figuur 45). Deze methode werd aangewend in het kader van het Europese SI.R.U.US-project en het Franse project PREDIT.

Fig. 45 11 12

Statistical Pass-By Index dichte nabijheid

21

De resultaten van de CPX-metingen met de aanhangwagen van FIGE (het studiebureau dat zijn medewerking verleende aan de geluidsstudie van de wegverhardingen in het BHG i) worden voorgesteld in Figuur 46. Op elk wegdektype werd er gemeten bij de voertuigsnelheden 30, 40, 50, 60 en 70 km/uur.

Fig. 46

Men merkt op dat de absolute waarden van de CPX-metingen niet vergeleken kunnen worden met de absolute waarden van de CPB-metingen. De CPX-metingen omvatten enkel het lawaai afkomstig van de band-wegdekinteractie, terwijl de CPB-metingen het volledige voertuiglawaai in rekening brengen. De resultaten van beide metingen geven wel dezelfde hiërarchie weer, wat aantoont dat het totale voertuiggeluid gedomineerd wordt door het rolgeluid.

TROMMEL-METHODE Een testband wordt gemonteerd zodat hij rolt op de binnenof buitenzijde van een draaiende trommel die opgesteld staat in het laboratorium (Figuur 47). De gekozen zijde wordt dan bekleed met het te bestuderen type wegbekleding. Er worden in de onmiddellijke nabijheid van de band microfoons opgesteld zoals bij de CPX-methode. De trommel-methode is dus ook een nabije-veldmethode. Men dient er bij deze methode voor te zorgen dat de meting niet beïnvloed wordt door stoorgeluiden afkomstig van de installatie of van galmgeluiden.

Fig. 47

W EGDEKKEN

VERGELIJKING VAN DE NABIJE-VELD- EN DE VERRE-VELDMETHODES

22

De nabije veldmethodes hebben onmiskenbaar een aantal voordelen in vergelijking met de verre veldmethodes. Nabije veldmethodes kunnen worden aangwend in een stedelijke omgeving, in tegenstelling tot de verre veldmethodes (wegens de aanwezigheid van reflecterende oppervlakken zoals gevels e.d.). Met nabije veldmethodes kan ook een weg over een grotere lengte worden bemonsterd, dit in tegenstelling tot de verre veldmethodes waarbij per meetpunt slechts lawaai afkomstig van een korte stukje weg (vóór de microfoon) wordt gemeten.

Anderzijds dient opgemerkt dat de verre veldmethodes het lawaai meten waar het ook waargenomen wordt door de personen die eraan worden blootgesteld. In tegenstelling tot de nabije veldmethodes wordt het totale voertuiggeluid gemeten (en niet enkel rolgeluid) en ook eventuele absorptie en reflectie door het wegdek wordt bij een verre veldmeting in rekening gebracht. Een belangrijk nadeel van de nabije veldmethodes (de mogelijke inhomogeniteit van het geluidsveld op korte afstand van de bron) heeft men niet bij de verre veldmethodes. Deze inhomogeniteit maakt nabije veldmetingen aan vrachtwagenbanden extra moeilijk. De meeste CPX-aanhangwagens werden dan ook ontworpen voor gebruik met autobanden. De bovenstaande verschillen tussen beide benaderingen maken het moeilijk om uit de resultaten van een nabije veldmethode waarden voor het verre veld af te leiden en vice versa. Uit experimenten blijkt dat het verschil tussen nabije veld- en verre veldmethoden afhankelijk zijn van de voertuigsnelheid en het bandentype. De verschillen zijn ook sterk frequentieafhankelijkxxiv.

METING VAN DE ABSORPTIE VAN EEN WEGDEK Naast de supra beschreven methodes om het rolgeluid of het totaal geluid van een voertuig dat rijdt over een bepaald wegdek te meten, bestaan er ook methodes om na te gaan in welke mate een bepaald wegdek het invallend geluid absorbeert. Men meet met andere woorden de absorptiecoëfficiënt in functie van de frequentie. Drie methodes zijn voorhanden: N

De “buis”-methode

Dit is een veelgebruikte methode in de akoestiek. Men maakt gebruik van ronde monsters van het wegdek (typische diameter ca. 10 cm) die men ofwel uitboort uit een bestaande wegdek ofwel aanmaakt in het labo. Men plaatst loodrecht op het monster een zogenaamde “buis van Kundt” (Figuur 48) en laat loodrecht geluidsgolven invallen op het monster. Men werkt ofwel met staande golven, waarbij de absorptiecoëfficiënt kan bepaald worden uit de verhouding van de amplitudes in de buiken en de knopen op met de “geluidpuls-“techniek. Bij deze laatste is de absorptiecoëfficiënt afhankelijk van de verhouding van de amplitude van de invallende en gereflecteerde golven.

Fig. 48

Het toepassen van deze techniek in situ is in principe mogelijk, maar er moet voor gezorgd worden dat er geen geluidslekken bestaan tussen het uiteinde van de buis en het wegdek, wat niet altijd eenvoudig is.

N

De “uitgebreide oppervlakte”-methode

Bij deze methode maakt men ook gebruik van geluidspulsen afkomstig van bijvoorbeeld een alarmpistool. Dergelijke pulsen vertonen een breed spectrum en zijn omnidirectioneel. Uit het verschil tussen de amplitude van de directe golf en de golf die na loodrechte inval door het wegdek werd teruggekaatst, is het mogelijk de absorptiecoëfficiënt van het oppervlak te bepalen. Deze methode werd in Frankrijk als norm vastgelegdxxv. Een ander voorbeeld van de toepassing van deze techniek is het Italiaanse RIMA-systeem (Figuur 49).

W EGDEKKEN

Fig. 49

23

N

De galmkamermethode

Wanneer men een geluid produceert in een gesloten ruimte en het vervolgens abrupt laat ophouden, hoort een waarnemer in de kamer in sommige gevallen ook na het uitschakelen van de geluidsbron nog een zekere tijd geluid. Het (na-)galmen van een ruimte wordt veroorzaakt door het weerkaatsen van geluid tussen de wanden van de kamer. Men definieert de galmtijd T60 van een kamer als de tijd die verstrijkt tussen het tijdstip dat de bron wordt uitgeschakeld en het moment dat het geluidsdrukniveau 60 dB is gedaald in de bewuste ruimte. De galmtijd kan benaderd worden met de formule van Sabine: T60 = 0,161 V/Akamer Met V het volume van de kamer en Akamer = αkamer Skamer de totale hoeveelheid absorptie aanwezig in de kamer. Uiteraard kan de galmtijd variëren met de frequentie omdat ook Akamer en αkamer variëren met de frequentie. Door in een speciaal daartoe ontworpen ruimte (een zogenaamde “galmkamer”) eerst de galmtijd te meten in functie van de frequentie van het brongeluid en vervolgens deze metingen te herhalen nadat in de galmkamer een stuk van het te onderzoeken wegdek is aangebracht, kan men uit het verschil in galmtijd met behulp van bovenstaande formule de absorptiecoëfficiënt αmonster. bepalen. Na het aanbrengen van het monster geldt immers de formule: T’60 = 0,161 V/(Akamer + αmonster Smonster)

7.5. Stille wegdekken Sandberg en Ejsmont geven in hun standaardwerk volgende definitie aan een “stil wegdek”: “Een stil wegdek is een wegdek dat bij het erover rollen van een band minstens 3 dB(A) minder geluid produceert in vergelijking met algemeen gebruikte types wegdektypes”. Uit voorgaande paragrafen kunnen drie basisregels worden afgeleid om een stil oppervlak te realiseren: 1. het oppervlak moet voorzien zijn van voldoende diepe macrotextuur (minimum textuurdiepte 0,5 mm). Aggregaten moeten in een willekeurig geordend, dichtgepakt, homogeen rooster zitten en moeten klein tot middelgroot zijn (maximum 10 mm) 2. in plaats van het te voorzien van macrotextuur kan een oppervlak ook poreus (= “zeer open” genoemd) gemaakt worden door gaten te voorzien aan het oppervlak die in verbinding staan met de holtes in de wegdekstructuur (minimum 15 % holtes). Indien de laag dik genoeg is (minimum 40 mm), vertoont een zeer open oppervlak bovendien een goede geluidsabsorptie. 3. Megatextuur moet minimaal gehouden worden door ervoor te zorgen dat de macrotextuur homogeen is. Bij de aanleg van beton moet een longitudinale balk worden gebruikt om het mengsel glad te strijken in plaats van een transversale.

W EGDEKKEN

Macrotextuur heeft als bijkomend voordeel dat de slipweerstand bij nat weer verbetert. Bij een perfect glad wegdek dat nat is bouwt zich bij toenemende snelheid een steeds dikkere laag water op tussen band en wegdek (Figuur 50), waardoor de grip van de band aanzienlijk kan afnemen of zelfs tot nul kan herleid worden (het zogenaamde “aquaplaning”). Door macrotextuur kan het water tussen band en wegdek worden afgevoerd. De zichtbaarheid bij regenweer wordt aanzienlijk verbeterd door de hoeveelheid opspattend water te verminderen (Figuur 51).

24

Fig. 50

Fig. 51

In de rest van deze paragraaf worden een reeks praktische realisaties van bovenvermelde principes opgesomd. Er wordt telkens een definitie gegeven, de geluidsreducerende eigenschappen en de eventuele nadelen van het type wegdek. De gerealiseerde geluidsreductie wordt – zoals in de definitie van een stil wegdek reeds vermeld – uitgedrukt relatief ten opzichte van een referentie-oppervlak. Als referentieoppervlak wordt ofwel “klassiek” zeer open wegdek (vooral voor snel- of hoofdwegen), ofwel het klassieke DAB (vooral in stedelijke omgeving) gebruikt. Bestaande stille wegdektypes zijn de volgende:

7.5.1. Bestrijking met als bindmiddel kunsthars Omschrijving : bestrijking bestaande uit een laag harsachtig bindmiddel, bedekt met aggregaat met zeer kleine afmetingen (typisch maat 2/4). Eigenschappen : zeer resistent materiaal dat soms gebruikt wordt op kritische punten (scherpe bochten, kruisingen,...). Hoge, duurzame slipweerstand. Eén van de stilste oppervlakken tot dusver gerealiseerd. Geluidsreducties van 7.8 tot 8.4 dB(A) werden gemeten. Nadelen : duur procédé en relatief nieuwe techniek (gebrek aan ervaring en aan aangepaste bouwplaatsmachines).

7.5.2. Cementbeton met ontblote aggregaten Omschrijving : deze techniek bestaat eruit om op het versaangelegd beton een vertragend bestanddeel (in de praktijk suiker) te sproeien en na één tot twee dagen het nog niet uitgeharde bovenste laagje mortel weg te borstelen. Er wordt een zekere oppervlaktextuur gecreëerd door de steentjes die gedeeltelijk boven het oppervlak uitsteken (Figuur 52). Fig. 52

Nadeel : vrij duur.

Fig. 53

W EGDEKKEN

Eigenschappen : indien de aanleg gebeurt met de nodige zorg kunnen zeer goede resultaten worden geboekt met deze techniek: gebruik van fijn en homogeen aggregaat is noodzakelijk en er dient gebruik gemaakt van een longitudinale balk voor het gladstrijken van de betonspecie (Figuur 53). Onder deze voorwaarden kunnen vergelijkbare akoestische eigenschappen worden bekomen als ZOAB. Zeer goede duurzaamheid.

25

7.5.3. Cementbeton geschuurd met een cluster diamantschijven Omschrijving : bestaand cementbetonoppervlak wordt afgefreesd met een aantal dicht naast elkaar geplaatste diamantslijpschijven (zie ook 7.1.2.) met als resultaat een longitudinaal gegroefd oppervlak (Figuur 54). Eigenschappen : werd in België onder andere gebruikt om zeer lawaaierig transversaal gegroefd cementbeton wegdek stiller te maken. Metingen vóór en ná de behandeling leverde een geluidsreductie op van ca. 5 dB(A).

Fig. 54

Nadelen : Vrij duur procédé (ca. 1 € per m en per mm diepte). 2

7.5.4. Zeer Open Asfaltbeton Omschrijving : hoog steengehalte (81-85%) met maten 0/14 met uitsluiting van de maten 2/7, wat leidt tot een hoog volume aan holtes (ca. 20%). De dikte van de oppervlaklaag moet minimum 4 cm bedragen (Figuur 55). Eigenschappen : levert gemiddeld een reductie van 3 dB(A) ten opzichte van DAB, maar de reductie kan sterk variëren van plaats tot plaats. Op sommige plaatsen werd een reductie tot 9 dB(A) gemeten, terwijl op andere plaatsen een toename tot 3 dB(A) werd vastgesteld. Deze resultaten werden bekomen met “coast-by” CPB metingen op ZOAB wegdekken in goede staat.

Fig. 55

Een ander voordeel is dat bij regenweer de toename van het lawaai (door wegslingeren van waterdruppels, zie ...) beperkt blijft tot 1 dB(A). Bij DAB loopt deze toename op tot 4 dB(A). Om tenminste 3 dB(A) reductie te verkrijgen dient ZOAB aan volgende eigenschappen te voldoen: N

Totaal gehalte aan holtes: minstens 20 %

N

Maximale aggregaatmaat: tussen 10 en 16 mm

N

Dikte: tenminste 40 mm

Andere voordelen van ZOAB zijn: N

Vermindering van het verblindend effect door de koplampen van tegenliggers bij nacht en regenweer

N

Vermindering van het opspattend water bij regenweer

N

Hoge weerstand aan spoorvorming

W EGDEKKEN

Nadelen : de poriën hebben de neiging om verstopt te raken met modder, stof, olie enz., wat de prestaties die afhangen van de poreusheid en het drainerend vermogen zouden kunnen aantasten.Daarnaast is er de grotere kans op vorst : het water in de poriën maakt de wegverharding glibberiger.

26

Op basis van de kennis die momenteel voorhanden is kan worden gesteld dat: N

Indien het ZOAB werd aangelegd met inachtname van bovenvermelde voorschriften en zonder een al te aggresief gebruik kan een maximaal verlies van ca. 2 dB(A) worden verwacht na 3 tot 4 jaar gebruik.

N

Het geleidelijk dichtslibben van de poriën gaat niet noodzakelijk gepaard met een dramatische achteruitgang van de akoestische prestaties van het ZOAB.

In Nederland wordt in een aantal steden geëxperimenteerd met dubbellaags ZOAB. Hierbij brengt men een laag ZOAB met kleine aggregaatmaten aan op een laag ZOAB met grotere aggregaatmaat (Figuur 56).

Fig. 56

De fijnere textuur van de toplaag brengt een minimum aan bandentrillingen met zich mee. Dit type zou verder als bezwaar bieden dat grof vuil op het oppervlak blijft liggen en fijn vuil gemakkelijk zou weggespoeld worden naar de onderste laag. Zoals reeds aangehaald kan met een dikke laag ZOAB een goede geluidsabsorptie worden verkregen. Een probleem met dubbellaags ZOAB is de moeilijke hechting tussen beide lagen. Het aanbrengen van de toplaag vereist veel vakkennis van de uitvoerders. Reinigen van gewoon ZOAB lijkt is vrij duur, omdat dit relatief frequent moet gebeuren (ca. tweemaal per jaar) en vanaf een vroeg stadium. Het dubbellaags ZOAB zou blijkens Nederlandse ervaringen beter te onderhouden zijn. Een reinigingsbeurt met water onder hoge druk zou de oorspronkelijke akoestische kwaliteiten bewaren. Winteronderhoud van ZOAB verdient ook een bijzondere aandacht, omdat het andere karakteristieken zou vertonen onder vries- of dooiweer dan DAB. Een aan het specifieke wegdek aangepaste strategie zou moeten worden gevolgd bij het gebruik van dooizouten.

7.5.5. Zeer Open Cementbeton (ZOCB) Omschrijving : ZOCB heeft een poreuze structuur, gelijkaardig aan ZOAB maar met cement als bindmiddel (Figuur 57). Eigenschappen : er werden diverse studies verricht omtrent de geluidsreducerende werking van ZOCB, waaronder een Belgische studie over een testsectie te Herne. Men vond daar met de SPB methode bij een voertuigssnelheid van 70 km/uur een geluidsreductie ten opzichte van DAB van 6 dB(A), 5 dB(A) en 3,5 dB(A) voor respectievelijk voor auto’s, zware voertuigen met twee assen en zware voertuigen met meer dan twee assen. Andere studies geven gelijkaardige waarden. CPX-metingen leverden lagere reducties op omdat deze methode de absorptie van het totale voertuiggeluid onvoldoende in rekening brengt.

Fig. 57

Nadelen : in bepaalde gevallen werd gerapporteerd dat het oppervlak korte tijd na de aanleg vrij glad was en dit ten gevolge van de producten (b.v. polymeren) toegevoegd aan de betonspecie om optimale mechanische eigenschappen te krijgen. Dit type wegdek is ook vrij duur: een laag poreus beton van 4 cm op een laag gewoon beton van 18 cm dik betekent een meerprijs van ca. 40% ten opzichte van een laag gewoon

W EGDEKKEN

Een uitgebreide studie in verband met de noodzakelijke additieven aan de betonspecie werd verricht in het kader van het EURAM/BRITE project BE 3415.

27

beton van 22 cm. De problemen die men ondervindt bij ZOAB in verband met de verstopping van de holtes kunnen ook met dit type wegdek verwacht worden.

7.5.6. Dunne asfaltlagen Omschrijving : naast de klassieke, niet-poreuze dunne asfaltlagen die dus kunnen worden gebruikt voor het geheel of gedeeltelijk herstellen van het wegdek, bestaan er ook een aantal varianten met bijzondere akoestische eigenschappen. Voorbeelden zijn: N

de zogenaamde “slurry seal” laag (koud gegoten asfalt) wordt verkregen door een vloeibaar mengsel van aggregaten, water, bitumen in emulsie met eventueel enkele additieven uit te gieten. Men kan er één of twee lagen mee aanleggen en het wordt gecompacteerd met een roller. De korrelmaten zijn 0/7 of 0/10, maar 0/4 is ook mogelijk;

N

bestrijking;

N

een discontinue dunne laag is een laag van 2 tot 3 cm met een vrij hoog gehalte aan steentjes (68-72%) dat in warme toestand wordt aangebracht en gerold. De steenmaat is 0/10 met afwezigheid van de maten 2/7 (vandaar de benaming “discontinu”). Het bindmiddel kan worden versterkt met elastomeren of cellulosevezels. Het resultaat is een vrij open textuur, maar wel minder open dan ZOAB;

N

dunne laag met open textuur is een laag van 2 tot 3 cm met een hoog gehalte aan stenen (81-87%) dat in warme toestand wordt aangebracht en gerold. De steenmaat is 0/10 met afwezigheid van de maten 2/7. Het bindmiddel wordt versterkt met elastomeren. De oppervlaktetextuur is gelijkaardig aan die van ZOAB.

Eigenschappen : de akoestische eigenschappen van dunne lagen variëren sterk ten gevolge van de grote verschillen inzake aanbrengtechnieken en materialen. Ruwweg kan worden gesteld dat de bereikte reducties tussen deze van DAB en ZOAB vallen. Door hun hoog steengehalte zijn ze doorgaans goed bestand tegen spoorvorming. Nadelen : dunne lagen zijn minder goed bestand tegen tangentiële krachten en worden daarom best niet toegepast op kruispunten, ronde punten, scherpe bochten e.d.. Dunne lagen worden dikwijls aangebracht als voorlopige wegbekleding in afwachting van een meer duurzaam wegdek.

7.5.7 “Eufonisch” wegdek Omschrijving : de zogenaamde “eufonische” structuur bestaat uit een toplaag van 40-60 mm bovenop een laag continu gewapend cementbeton, waarin resonatoren verwerkt zitten met elk een inhoud van ongeveer 500 cm_ (Figuur 58). Eigenschappen : dit is een extrapolatie van het concept van dubbellaags ZOAB dat moet voorzien in een “ideale” absorptiecoëfficiënt over het gehele relevante frequentiegebied. Fig. 58

W EGDEKKEN

Nadelen : zeer duur en vereist veel zorg bij de aanleg. Zo moet erover worden gewaakt dat de resonatoren niet worden verstopt met betonspecie tijdens de aanleg van de grondlaag.

28

7.5.8. Geëxpandeerde klei Omschrijving : geëxpandeerde klei is een lichtgewicht aggregaat (300 – 700 kg/m_), dat wordt bekomen door klei te bakken in een roterende oven bij een temperatuur van ongeveer 1100 °C. Het bekomen aggregaat is een steenachtig, onrotbaar en onbrandbaar materiaal. Naast een hele reeks andere toepassingen (huizenbouw, tuinaanleg,...) wordt het ook gebruikt in de wegenbouw, met name als bestanddeel van asfaltbeton (oppervlakbehandeling, warme en koude asfaltlagen,...) Vanwege zijn thermisch isolerende eigenschappen wordt het gebruikt om grond- of toplagen te beschermen tegen vorst. In andere gevallen wordt het aangewend om een asfaltmengsel te bekomen met een laag soortelijk gewicht (bijvoorbeeld voor toepassing op bruggen en viaducten).

Eigenschappen : het geëxpandeerde klei wordt doorgaans gebruikt onder de vorm van ronde korrels met een ruw en microporeus oppervlak dat een bruine kleur heeft. De binnenzijde van de korrels is zwart en heeft een celachtige textuur (Figuur 59). Het materiaal is echter ook verkrijgbaar in “gemalen” vorm. Het bestaat in verschillende korrelgrootten. Voor een meer gedetailleerd overzicht van de gebruikte maten en hun eigenschappen wordt verwezen naar xxviii. Een belangrijk voordeel is de goede slipweerstand die dergelijke wegdekken ook na verloop van tijd behouden. Ook goede geluidsabsorberende eigenschappen werden toegeschreven aan het materiaal. Fig. 59

Nadelen : sommige soorten geëxpandeerde klei vertonen een minder goede drukweersand. Het gebruik van dit soort geëxpandeerde klei is niet aan te raden op wegdekken met druk en zwaar verkeer. De akoestische eigenschappen zijn tot op heden onvoldoende getest.

7.6. Invloed van de slijtage op het geluidsniveau Over het algemeen veranderen de akoestische kwaliteiten van een wegdek met toenemende levensduur. Deze veranderingen zijn soms drastisch, maar soms ook zeer beperkt. Bepalend voor deze evolutie is het type wegdek. Algemeen kan de invloed van slijtage als volgt worden samengevat: Voor DAB met weinig tot geen oppervlaktextuur: de lawaaierigheid neemt de eerste 1 tot 2 jaren wat toe en stabiliseert dan tot het einde van de levensduur, wanneer het wegdek finaal begint kapot te gaan door het loskomen van stukken asfalt, het ontstaan van scheuren e.d.

N

Bestrijkingen met grove textuur (bijvoorbeeld met aggregaatmaat 10/16 mm) worden de eerste jaren van de levensduur stiller (1 tot 2 dBA) omdat de aanvankelijk aanwezige megatextuur door de voertuigen wordt genivelleerd. Vervolgens stabiliseert de lawaaierigheid, om dan naar het einde van de levensduur weer toe te nemen door weer een toename van megatextuur, ten gevolge van steentjes aan het oppervlak die loskomen e.d.

N

ZOAB en ZOCB verliezen geleidelijk hun akoestische kwaliteiten door verstopping van de holtes (vermindering van de absorptie) en het loskomen van steentjes uit de toplaag (toename van megatextuur). De slijtage gaat in bepaalde gevallen zeer snel, in andere gevallen eerder traag. Men mag uitgaan van een verlies aan geluidsreductie van maximum 3 dB(A) gedurende de vier jaar na de aanleg.

N

De lawaaierigheid van CB met weinig textuur vertoont weinig evolutie gedurende de levensloop

N

De groeven in gegroefd of gekamd beton worden na verloop van tijd wat minder uitgesproken, wat een gunstig effect heeft op de lawaaiproductie. De randen van de groeven brokkelen echter ook af, waardoor bredere groeven ontstaan wat dan weer ongunstig is (opschuiving naar het megatextuurgebied).

Voor een uitgebreid overzicht van de meest courante types wegdek en hun lawaaierigheid in functie van hun leeftijd, de samenstelling van het verkeer (auto’s - vrachtwagens) en de voertuigsnelheid, wordt verwezen naar het standaardwerk van Sandberg en Ejsmontxxix.

W EGDEKKEN

N

29

7.7. Reparaties Een wegdek in asfaltbeton heeft als groot voordeel dat plaatselijke beschadigingen hersteld kunnen worden zonder het gehele wegdek te vervangen. Vanuit akoestisch oogpunt is het van het grootste belang dat een dergelijke reparatie volgens de regels van de kunst wordt uitgevoerd. Bij slordige herstellingen vertoont het wegdek putten of bulten (Figuur 60), wat een bijdrage levert aan de megatextuur van het wegdek en het wegdek dus lawaaierig maakt.

Bedekking van kasseien met een laagje DAB geeft een weinig duurzaam resultaat. Na korte tijd scheurt en erodeert het asfaltlaagje, wat aanleiding geeft tot een wegdek met veel megatextuur (en dus veel lawaai) en een weinig esthetisch uitzicht (Figuur 61).

Fig. 60

Fig. 61

In de praktijk bestaan er twee herstelmethodes voor asfaltbeton: het “koude” procédé voor voorlopige herstellingen en het “warme” procédé voor duurzame reparaties. Een duurzame herstelling volgens de regels van de kunst wordt uitgevoerd in acht stappen (zie ook het standaardbestek van het LINxxx): de reparatieplek afbakenen verticaal insnijden en verwijderen (Figuur 62) schoonmaken en drogen (Figuur 63) een kleefmiddel aanbrengen voorgevormde voegband aanbrengen (Figuur 64)

6. het gat vullen met warm gietasfalt 7. de vulspecie verdichten 8. het oppervlak afstrooien Figuur 65 toont het resultaat na één jaar van dit procédé.

Fig. 62

Fig. 63

Fig. 64

Fig. 65

W EGDEKKEN

1. 2. 3. 4. 5.

30

7.8. Kostenaspecten met betrekking tot de toepassing van stille wegdekken In deze paragraaf wordt het kostenaspect bekeken vanuit twee invalshoeken: 1. Welke zijn de kosten voor de aanleg van een bepaald wegdek? Hoe met andere woorden een financiële keuze maken wanneer er een wegdek moet aangelegd (vernieuwd) worden? Welke zijn de financiële consequenties om bijvoorbeeld een ZOAB-wegdek te kiezen in plaats van een traditioneel DAB-wegdek? 2. Veronderstellen een probleemsituatie met lawaaihinder bij een aantal omwonenden van een verkeersweg. Hoe een ook financieel verantwoorde keuze te maken tussen de verschillende mogelijke saneringsmaatregelen?

7.8.1. Kosten van aanleg en onderhoud van wegdekken In de kostprijs van een wegdek zijn in feite drie componenten vervat: de aanlegkosten, de kosten voor een klein onderhoud (bijvoorbeeld reinigen van ZOAB) en de kosten voor een groot onderhoud. Niet enkel het gekozen materiaal en de hoeveelheid bepaalt de prijs van een wegdek, maar ook de gekozen onderhoudsstrategie. De kostprijs van de toekomstige jaarlijkse kleine onderhoudsbeurten kunnen naar hun actuele waarde worden omgerekend met de formule van de “netto contante waarden” (NCW)xxxi: NCW = K/(1 + i)1 + K/(1 + i)2 + K/(1 + i)3 + … met K

de jaarlijkse onderhoudskost (constant in de tijd verondersteld)

i

de interestvoet die kan bekomen worden op een uitgezet kapitaal

Om het jaarlijks onderhoud tot in het oneindige te bekostigen is het volgende bedrag nodig: NCW∞ = K/i Om ook in het groot onderhoud te kunnen blijven voorzien gelden analoge formules. Stel dat het groot onderhoud wordt uitgevoerd in cycli van n jaar. Voor één cyclus van n jaar geldt: NCWn = Kt1/(1 + i)t1 + Kt2/(1 + i)t2 +…+ Ktn/(1 + i)tn Met Ktj de kost die na tj jaar moet worden uitgevoerd. Het bedrag dat op het moment van de aanleg nodig is om voor eeuwig het onderhoud te kunnen blijven uitvoeren wordt dan gegeven door de formule: NCW∞ = (1 + i)n/ ((1 + i)n – 1) * NCWn

In tabel 3 worden de kosten voor de aanleg, het groot en het klein onderhoud en de totale kostprijs, alle berekend volgens het principe van de netto constante waarde met oneindige horizon weergegeven voor een aantal wegtypes, deklagen en funderingenxxxii.

W EGDEKKEN

Het gebruik van de NCW∞ (de “netto constante waarde met oneindige horizon” genaamd) laat toe toekomstige onderhoudskosten (en opbrengsten) in rekening te brengen door de kosten om te rekenen naar de waarde ervan op het moment van de investering. Op die manier kunnen de kostprijzen van systemen met verschillende plaatsingskosten, onderhoudskosten en levensduren objectief met elkaar vergeleken worden.

31

Tabel 3 :

Wegtype

Verharding/ deklaag

Autosnelweg

gewap. beton gewap. beton + ZOAB ongew. beton ongew. beton + ZOAB

Autosnelweg

ZOAB

Autosnelweg

Autosnelweg

Provinciale weg

Provinciale weg

Provinciale weg

Provinciale weg

Plattelandsweg

Plattelandsweg

Fundering

Groot Aanleg onderhoud

Klein onderhoud

Totaal

schraal beton

272,48 303,01 197,31 227,85

76,36 155,73 51,63 94,85

1,17 9,11 18,77 26,71

350,01 467,86 267,68 349,40

agrac betongranulaat menggranulaat

178,94 201,96 208,56

114,13

8,17

301,23 324,27 330,85

agrac betongranulaat menggranulaat

174,57 201,70 206,49

48,27

6,25

229,12 256,22 261,01

agrac betongranulaat menggranulaat

175,25 200,08 204,24

66,78

6,72

248,73 273,58 277,74

schraal beton

192,61

48,79

18,77

260,17

agrac betongranulaat

180,87 159,73

agrac betongranulaat menggranulaat

144,60 160,39 168,18

99,85

8,17

252,60 268,41 276,21

agrac betongranulaat menggranulaat

143,54 157,38 173,35

28,30

6,25

178,12 191,93 207,90

agrac betongranulaat menggranulaat

139,48 153,36 169,33

46,39

6,72

192,57 206,45 222,42

agrac menggranulaat

164,43 157,38

50,20

18,77

233,39 226,34

agrac h.o. slakken menggranulaat

107,49 101,85 100,51

29,13

6,72

143,33 137,67 136,36

agrac h.o. slakken menggranulaat

110,82 106,29 103,92

31,24

6,34

148,41 143,87 141,50

hydr.mengran. menggranulaat

146,27 135,23

37,49

23,49

207,25 196,21

agrac hydr.mengran. menggranulaat

176,17 171,47 169,12

50,20

18,77

245,13 240,44 238,09

SMA

agrac betongranulaat menggranulaat

103,33 90,41 105,73

18,23

6,25

127,81 114,89 130,20

dab

agrac betongranulaat menggranulaat

100,84 87,90 103,73

26,94

6,72

134,48 121,56 137,37

elementen

hydr.mengran. menggranulaat

146,27 135,23

37,49

23,49

207,25 196,21

SMA

dab

ongew. beton

248,42 227,28

ZOAB

SMA

dab

ongew. beton

dab

Plattelandsweg gab + opp. beh.

Plattelandsweg

elementen

Wijkontsluitingsweg ongew. beton

W EGDEKKEN

Wijkontsluitingsweg

32

Wijkontsluitingsweg

Wijkontsluitingsweg

7.8.2. Kosten-batenanalyse van verschillende geluidswerende maatregelen bij sanering Door de grote verscheidenheid aan kostenbepalende factoren en aan factoren die de geluidsreductie bepalen is het moeilijk een algemene beschrijving te geven van een dergelijke kostenberekening. Wanneer een probleem van verkeerslawaai wordt vastgesteld, moeten echter steeds dezelfde vragen worden gesteld en beantwoord: N

Welke geluidsreducerende maatregelen zijn in de gegeven omstandigheden mogelijk?

N

Welke zijn de bijkomende, niet-akoestische voor- en nadelen (bijvoorbeeld de blokkering van het gezichtsveld door geluidsschermen) van de mogelijke maatregelen?

N

Welke maatregel is de meest efficiënte, met andere woorden: welke maatregel levert de grootste geluidsreductie (in dBA) op, onverschillig de kostprijs?

N

Welke maatregel is het meest kostenefficiënt, met andere woorden, welke levert de grootste geluidsreductie per uitgegeven €?

Uiteraard dienen deze vragen te worden beantwoord rekening houdend met alle factoren die in voorkomend geval een rol kunnen spelen, zoals: N

Snelheid van het verkeer

N

Samenstelling van het verkeer

N

Aantal en type van de te beschermen woningen

N

Inplanting van de woningen ten opzichte van de verkeersweg (hoogte, afstand, langs één of langs beide zijden van de verkeersweg)

N

Kostprijs per m2 geluidswerend wegdek (bijvoorbeeld dubbellaags ZOAB)

N

Kostprijs per m2 scherm

N

...

In tabel 3 hierboven worden de richtprijzen per m2 weergegeven voor een aantal courante types wegdek. De richtprijzen voor schermen kan gevonden worden in fiche 11. Eénmaal al deze relevante gegevens bekend, kan men voor het specifieke geval een antwoord zoeken op bovenvermelde vragen. Hoe een dergelijke kosten-batenanalyse kan worden uitgevoerd, wordt duidelijk gemaakt aan de hand van een Deens type-voorbeeld , waarbij men de kostprijs berekende voor de sanering van één kilometer straat in het centrum van de stad (50 km/uur), één kilometer ringweg (70 km/uur) en één kilometer snelweg in een voorstad (110 km/uur). De specificaties die men aanneemt zijn samengevat in tabel 4.

Tabel 4 :

Ringweg

Snelweg

50

70

110

2x1

2x2

2x3

15

32

30

12 000

30 000

60 000

% zwaar verkeer

10

10

10

Geluidsniveau bij eerste verdiep (LAeq,24uur in dBA)

68

73

77

Aaneengesloten appartementsblokken, 6 verdiepingen met op gelijkvloers winkels

Aaneengesloten appartementsblokken, 3 verdiepingen

Eengezinswoningen

665

399

435

Richtsnelheid (km/uur) Aantal rijstroken afstand tussen de gebouwde gevels aan weerszijden van de straat (m) Aantal voertuigen/dag

Woningen, type

Woningen, aantallen

W EGDEKKEN

Straat in stad

33

Men overweegt drie types saneringen: N

het plaatsen van geluidsisolerend glas van het type 6-12-4-9-4 (6 mm glas, 12 mm lucht, 4 mm glas, 9 mm lucht en 4 mm glas) in plaats van het conventionele type 4-12-4. Met het gewone glas heeft men binnen een reductie van 26 dB(A) ten opzichte van buiten. Een goede geluidsisolerende beglazing kan het geluidsniveau met tot 34 dB(A) drukken. Nadeel is dat deze maatregel enkel bescherming biedt voor personen die zich binnenshuis bevinden terwijl de ramen gesloten zijn.

N

het vervangen van het wegdek door dubbellaags ZOAB (toplaag 25 mm ZOAB met max. aggregaatmaat 8 mm en grondlaag 45 mm ZOAB met max. aggregaatmaat 16 mm). Hiermee bereikt men een geluidsreductie van 5 dB(A) bij 50 km/uur. Bij hogere snelheden zijn reducties van 6-7 dB(A) haalbaar. Er wordt verondersteld dat het ZOAB zijn akoestische eigenschappen kan behouden gedurende zijn gehele levensduur, mits tweemaal per jaar een reiniging met water onder hoge druk.

N

het plaatsen van een geluidsscherm van 2,5 m hoog levert een reductie van 12 dB(A) op het gelijkvloers, maar 0 dB(A) op de eerste verdieping en hoger (het effect van een geluidwerend scherm is immers het grootst in zijn geluidsschaduwzone). Een hoger geluidsscherm levert een grotere reductie, maar is uiteraard duurder en geeft meer schaduw en visuele hinder. Het plaatsen van een geluidsscherm in een straat in de stad is meestal onmogelijk om esthetische en praktische redenen. Deze oplossing van het probleem wordt hier dan ook niet weerhouden.

De kosten worden berekend in € over 30 jaar; dit is de levensduur van de schermen de geluidswerende ramen. De onderlaag van de geluidswerende wegbekleding moet om de 15 jaar worden vervangen en de toplaag elke 7-8 jaar. In tabel 5 worden de kosten/besparingen samengevat per post voor de drie geluidsreducerende maatregelen.

Tabel 5 :

Uitgavepost

Kostprijs

Dubbellaags ZOAB Toplaag 25 mm ZOAB (8mm)

5,4 €/m2

Grondlaag 45 mm ZOAB (16 mm)

9,7 €/m2

Dicht asfalt dat dunner is dan poreus asfalt (30 mm is overbodig omwille van de grotere draagkracht van ZOAB)

-4,7 €/m2

Verwijdering toplaag

3,4 €/m2

Drainagebuizen (nodig bij gebruik ZOAB)

53,6 €/lopende meter

Reiniging poriën ZOAB per beurt

0,07 €/m2

Reiniging drainagebuizen

1,34 €/lopende meter

Meerkost winteronderhoud ZOAB

1610 €

Isolerend glas Gemiddelde kost isolatie appartement

4030 €

Gemiddelde kost isolatie huis

6640 €

W EGDEKKEN

Geluidsscherm

34

Hoge kwaliteit geluidsscherm 2,5 m hoog

255 €/m2

Onderhoudskosten scherm

2,2 €/lopende meter/jaar

Rekening houdend met bovenstaande gegevens, bekomt men volgende kostprijzen voor de verschillende opties op de verschillende locaties (Tabel 6).

De berekende kostprijzen zijn de NCW-waarden voor een periode van 30 jaar en een interestvoet van 7%, berekend met de formulexxxiv: NCW = A + K1/(1 + i)1 + K2/(1 + i)2 + K3/(1 + i)3 + … + KN/(1 + i)N met A

de som van de materiaal- en aanschafkosten

Kn

de onderhoudskost in het n-de jaar

i

de interestvoet die kan bekomen worden op een uitgezet kapitaal

N

de levensduur

Tabel 6 : raming van de kosten in euro van de verschillende geluidwerende maatregelen voor 1 km weg

ZOAB

Scherm

Isolatie

Straat in stad

Ringweg

Snelweg

296.000

360.000

477.000

Lawaaireductie in dB(A)

5

6

7

Kost/dB(A)/woning

89

150

157

Kostprijs over 30 jaar

-

1.335.000

1.590.000

Lawaaireductie in dB(A)

-

0-12 (gemiddeld: 3,9)

4-13 (gemiddeld: 8,5)

Kost/dB(A)/woning

-

851

430

2.685.000

1.607.000

578.000

9

9

9

449

448

148

Kostprijs over 30 jaar

Kostprijs over 30 jaar Lawaaireductie in dB(A) Kost/dB(A)/woning

De kostprijs in totaal (NCW) en NCW per dB(A) en per woning valt in deze voorbeelden opvallend gunstig uit voor het ZOAB. De totale geluidsreductie is weliswaar lager bij ZOAB dan bij de andere twee oplossingen, maar deze laatste bieden nadelen die het ZOAB niet heeft (scherm: visuele hinder, schaduw,... en geluidsisolatie ramen: enkel bescherming binnen met ramen gesloten). Uit enquêtes bij de omwonenden vóór en na de ingrepen blijken de hindergevoelens sterker af te nemen bij het aanwenden van een stil wegdek dan bij geluidsschermen. De vermelde secundaire nadelen van schermen kunnen hiervoor een verklaring zijn. De combinatie van verschillende maatregelen (concreet het aanbrengen van ZOAB én het plaatsen van schermen) wordt toegelicht in fiche 12 van volume I. Welke oplossing uiteindelijk gekozen wordt, is ook deels een politieke beslissing: welke financiële inspanning wenst men te leveren om het lawaaiprobleem te verminderen? Wenst men een oplossing met de gunstigste kosten-baten verhouding of wil men een maximale geluidsreductie en wil men hiervoor een extra finaciële inspannig leveren? Welk belang hecht men aan de secundaire nadelen en/of voordelen van de verschillende mogelijke oplossingen?

W EGDEKKEN 35

7.9. Referenties i ii iii iv v vi

vii viii ix x xi

xii xiii xiv xv xvi xvii xviii xix xx xxi xxii xxiii xxiv xxv xxvi xxvii xxviii xxix xxx xxxi xxxii xxxiii

W EGDEKKEN

xxxiv

36

A-Tech/FIGE,”Prescriptions administratives et techniques pour la préparation d’éléments de planification en matiére de lutte contre le bruit”, IBGE/BIM, Brussel (1998) ISO/DIS 13473-1 ISO/DIS 13473-2 ISO 13473-3 (1999) Sandberg U., Descornet G., Road surface influence on tyre/road noise Part I, INTERNOISE – The international conference on noise control engineering, Miami, Florida USA, 1980 Clapp T.G., Correlation of pavement texture to tyre noise and skid resistance, North Carolina State University, School of Engineering (1985); Eberhardt A.C., Investigation of the tyre/pavement interaction. Mechanism Phase I and II – Final Report, Dept. of Mechanical & Aerospace Engineering, DOT/OST/P-34/86-036 (1985); Noda E. e.a., First Experience of noise-reducing exposed small aggregate concrete surfaces in Japan, 8th International Symposium on Concrete Roads, Lisbon, Theme V, pp. 179-190 (1998) Descornet G. in niet-gepubliceerde werkdocumenten voor werkgroep ISO/TC43/SC1/WG27 Bennerhult O., “Acoustical and mechanical impedances of road surfaces and the influence on tyre noise”, International Tyre Noise Conference, Stockholm, pp. 185-198 (1979) Sandberg U., doctoraatsthesis (1987) Sandberg U., Low noise road surfaces – State-of-the-art, Eurosymposium “The mitigation of traffic noise in urban areas”, Reference book, Nantes, pp. 139-184 (mei 1992) Zetterling T., Nilson N.A., “Implementation of the poro-elastic road surface, International tyre/road noise conference, Gothenburg pp. 315-326 (augustus 1990) en Storeheier S.A., Arnevik A., “Traffic noise reduction through the optimisation of void distribution in road binder layer and wearing course”, International tyre/road noise conference, Gothenburg, pp 327-344 (augustus 1990) Liedl,… Shima e.a., “The effect of rain on the noise reduction of porous asphalt pavement”, INTERNOISE, Yokohama (1994) Sandberg U., Ejsmont J.A., “Tyre/road reference book”, INFORMEX, Kisa, Zweden (2002) Descornet G.,”A criterion for optimising surface characteristics”, Transportation Research Board, Washington DC, 1215 (1989) Bergmann M., “Geräuschentstehung beim rollen ober benetzten oberflächen”, Technische Universität Berlin (1979) A-Tech/FIGE,”Prescriptions administratives et techniques pour la préparation d’éléments de planification en matiére de lutte contre le bruit”, IBGE/BIM, Brussel (1998) Gautier J.-L., persoonlijke mededeling ISO 11819-1 (1997) ISO/CD 11819-2 Dietrich K., Essers U., Huschek S., Köster H., Pohle G., Prickartz R., Springborn M., Schwarz R., Zur Bewertung des Einflusses der Fahrbahnen auf das Reifengeräusch, Strasse und Autobahn, heft 9, 1988 Hamet J.-F., Bruit et nuisances sonores – Relation entre la texture de la chaussée et le bruit rayonné par le pneumatique, Second Carrefour PREDIT, Livre des Communications, pp. 131-135, 23-25 maart 1999 zie bijvoorbeeld Steven H., “Investigations on a measuring method for tyre/road noise of passenger cars” Sandberg U., Ejsmond J.A., “Development of three methods for measurement of tyre/road noise emission: coast-by, trailer and laboratory drum, Noise Control Engineering Journal, Vol. 23, N° 3 (1986) AFNOR standard S 31-089 OECD (1995) Sandberg U., Ejsmont J.A., “Tyre/road reference book”, INFORMEX, Kisa, Zweden (2002) Descornet G. e.a., “Traffic Noise and Road Surfaces: State of the Art”, SI.R.U.US PROJECT, uitgave van het Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw, Brussel (2000) Sandberg U., Ejsmont J.A., “Tyre/road reference book”, INFORMEX, Kisa, Zweden (2002), tabel 19.8, p. 413 SB250, hoofdstuk XII “Kosten en kwaliteit van wegverhardingen”, Vereniging tot Bevordering van Werken in Asfalt, PB 68, 3620 AB Breukelen, zie http:// www.vbwasfalt.org idem Larsen Lars Ellebjerg en Berndtsen, Hans, “Costs and perceived noise reduction of porous asphalt pavements”, Proceedings Internoise 2001 (Den Haag) “Kosten en kwaliteit van wegverhardingen”, Vereniging tot Bevordering van Werken in Asfalt, PB 68, 3620 AB Breukelen, zie http:// www.vbwasfalt.org