kenniscentrum voor verkeer, vervoer en infrastructuur
Optimalisatie van uitgeborsteld beton en bepaling van de Cwegdek Rapport 03-09
CROW is het nationale kenniscentrum voor verkeer, vervoer en infrastructuur. In deze non-profit organisatie werken Rijk, provincies, gemeenten, waterschappen, aannemersorganisaties, producenten, adviesbureaus, openbaarvervoerorganisaties en onderwijsinstellingen samen vanuit hun gemeenschappelijke belangen bij ontwerp, aanleg en beheer van wegen en verkeersen vervoersvoorzieningen. Actief in onderzoek op het gebied van grond-, wegenbouw, verkeer en vervoer, en regelgeving in de grond-, water- en wegenbouw, ontwikkelt CROW breed gedragen kennisproducten. Daarbij richt CROW zich op een ruime verspreiding onder alle doelgroepen.
Disclaimer CROW is een onafhankelijke organisatie die kennis wil verspreiden over verkeer, vervoer en infrastructuur. CROW heeft geen mening of doet geen aanbevelingen over producten of leveranciers. Merknamen of de namen van leveranciers komen alleen voor in dit rapport omdat het noodzakelijk is voor de duidelijkheid en volledigheid. Aan de vermelding mogen geen rechten, voor- of nadelig, worden ontleend.
Auteursrecht CROW en diegenen die aan deze rapportage hebben meegewerkt, hebben de hierin opgenomen gegevens zorgvuldig verzameld naar de laatste stand van wetenschap en techniek. Desondanks kunnen er onjuistheden in deze rapportage voorkomen. Gebruikers aanvaarden het risico daarvan. CROW sluit mede ten behoeve van diegenen die aan deze rapportage hebben meegewerkt, iedere aansprakelijkheid uit voor schade die mocht voortvloeien uit het gebruik van de gegevens. De inhoud van deze rapportage valt onder bescherming van de auteurswet. De auteursrechten berusten bij CROW. CROW Galvanistraat 1, 6716 AE Ede Postbus 37, 6710 BA Ede Telefoon (0318) 69 53 00 Fax (0318) 62 11 12 E-mail
[email protected] Website www.crow.nl
Woord vooraf Uit indicatieve metingen, in 1993 door de Vereniging Nederlandse Cementindustrie (VNC) verricht aan een drietal nieuwe typen betonwegdekken, blijkt dat uitgeborsteld beton verder geoptimaliseerd kan worden met betrekking tot geluidsemissie. In 1996 is door CROW een uitgebreid onderzoek geïnitieerd om de kennis van akoestische en constructieve eigenschappen van betonnen wegdekken te actualiseren. Het onderzoek bestaat uit het uitvoeren en analyseren van de nodige geluids- en stroefheidsmetingen. Het optimaliseren van het zogenaamde uitgeborstelde beton betreft de geluidstechnische eigenschappen onder de voorwaarde dat de stroefheid voldoet aan de regels. Uitgangspunt was een fijn discontinu betonmengsel, in de vorm van een dunne bovenlaag van een betonconstructie. Diverse andere landen hebben goede resultaten bereikt met dit soort wegdekken. In Nederland zijn diverse proefvakken aangelegd met fijn (4/7 of 5/8) en grof (10/14 of 11/16) uitgeborsteld beton. Hoe de ervaringen waren bij aanleg en welke constructieve eigenschappen zijn verkregen, wordt beschreven in dit rapport. Het onderzoek is onderverdeeld in een vijftal fasen. De werkzaamheden ten behoeve van Fase III (optimalisatie van uitgeborsteld beton) van dit onderzoek zijn ondergebracht in een subgroep ‘Optimalisatie uitgeborsteld beton’ van de CROW-werkgroep ‘Wegoppervlakeigenschappen’. De taak van deze subgroep was het optimaliseren van de oppervlaktetextuur van uitgeborsteld beton, ten aanzien van zowel de samenstelling als de wijze van uitvoering. De optimalisatie betreft de eigenschappen geluidsreductie en stroefheid onder gegeven randvoorwaarden van met name duurzaamheid en kosten van dit type wegdek. De werkgroep heeft kennis genomen van uitgewassen betonprojecten in Engeland op de A13 bij Wennington - Mardyke, op de Middenpeelweg (Odiliapeel) en op de N255 tussen Edingen en Ninove in België en vervolgens specificaties opgesteld voor proefvakken op een busbaan in Eindhoven en een speciale baan in de Zuidtangent, een busbaan van Haarlem naar Schiphol. Tevens heeft de werkgroep na aanleg van deze proefvakken textuurmetingen, geluidsmetingen en stroefheidsmetingen laten uitvoeren. In deze begeleidende subgroep zaten gedurende (een deel van) de werkzaamheden: - ing. R. Albers ENCI, voorzitter - ing. B.R.M. van Doorn Provincie Noord-Brabant - ing. W. Gerritsen KOAC•WMD (vertegenwoordiger werkgroep Wegoppervlakeigenschappen); - ing. A.A.M.M. de Graaf RWS, Directie Noord-Brabant - ir. Th.S. Grob RWS, Directie Noord-Brabant - ir. M.J. Kok Bruil Ede - ir. C.J. Padmos RWS-DWW - dhr. C. Veenendaal Reef Infra, namens VCW - ing. J.S. van der Vloedt Provincie Noord-Brabant De begeleiding vanuit CROW is verzorgd door ir. J.J.M. van der Vring en bij afronding van het rapport door ir. A.J. van Leest. De notulen van de werkgroepvergaderingen zijn verzorgd door ir. W. van Keulen van bureau M+P. Hij heeft tevens de rapportage, in samenspraak met de subwerkgroep, opgezet en uitgewerkt. Zonder het enthousiasme en de grote inzet van bovengenoemde personen zou het voorliggende product niet tot stand zijn gekomen. Wij wensen alle gebruikers van deze rapportage veel succes toe bij het toepassen van de aangereikte informatie. CROW dr. ir. I.W. Koster, directeur
Inhoud Samenvatting 6 1
Inleiding 7
2
Fasen I en II 8
3
Fasen III, IV en V 9
4
Literatuuronderzoek 10 4.1 Middenpeelweg bij Odiliapeel (1987) 10 4.2 N255 Edingen - Ninove (Herne) in België (1996) 10 4.3 Autosnelweg A13 Wennington-MarDyke in Engeland (1999) 10
5
Optimalisatie uitgeborsteld beton 12
6
Betontechnologische eisen 13 6.1 Het discontinue betonmengsel 13 6.2 Luchtgehalte 13 6.3 Fijn toeslagmateriaal 13 6.4 Grof toeslagmateriaal 13 6.5 Aanleg en uitvoering 14 6.6 Uitborstelen van het beton 14 6.6.1 Vertrager 14 6.6.2 Uitborsteldiepte 14
7
Proefvakken Eindhoven en Zuidtangent 15 7.1 HOV (Hoogwaardige Openbare Vervoer) Eindhoven 15 7.1.1 Constructie 15 7.1.2 Betonsamenstelling 15 7.1.3 Vooronderzoek betonsamenstelling 15 7.1.4 Uitvoering en materieel 15 7.1.5 Uitborstelen 15 7.2 Zuidtangent (HOV-busbaan) nabij Schiphol 15 7.2.1 Constructie 15 7.2.2 Vooronderzoek betonmengsel 16 7.2.3 Uitvoering en materieel 16 7.2.4 Uitborstelen 16
8
Proefvakken op de PW205 17 8.1 Betonmengsel 17 8.2 Aanleg 17 8.3 Proefvakken 17
9
Meetresultaten 18 9.1 SPB-metingen 18 9.1.1 Resultaten alle proefvakken 18 9.1.2 Bussen proefvakken Schiphol 19 9.2 CPX-metingen 20 9.2.1 Proefvakken Schiphol 20 9.3 Proefvak Eindhoven 20 9.4 Proefvakken PW205 21 9.4.1 Invloed super-smoother 21
9.5 9.6
Lasertextuurmetingen 22 Stroefheidsmetingen 22 9.6.1 Proefvakken Eindhoven 23 9.6.2 Proefvakken Zuidtangent 23 9.6.3 Proefvakken PW205 24
10
Analyse meetresultaten 27 10.1 SPB-metingen 27 10.2 Vergelijking SPB- en CPX-metingen 29 10.3 Vergelijking SPB- en textuurmetingen 30 10.3.1 Lichte motorvoertuigen 30 10.3.2 Zware motorvoertuigen 31 10.3.3 Gemengde verkeersstromen 32
11
De Cwegdek van geoptimaliseerd uitgeborsteld beton 4/7 33
12
Conclusies 35
Literatuur 36 Bijlagen I Proefvakken Schiphol en Eindhoven 37 II Meetmethoden 39 III SPB-meetresultaten 43 IV Proefvakken PW205 47 V Resultaten lasertextuurmetingen 48 VI Het wettelijk kader 49
Samenvatting In het Reken- en Meetvoorschrift Verkeerslawaai uit 1981 werd tot 2002 voor betonwegen een Cwegdek aangehouden van +3 dB(A). Deze waarde is gebaseerd op geluidsmetingen aan wegdekken van meer dan 20 jaar geleden. Om deze waarde up-to-date te brengen is in opdracht van de CROWcoördinatiecommissie ‘Betonverhardingen’ in 1996 een uitgebreid onderzoek geïnitieerd om de kennis van akoestische en constructieve eigenschappen van betonnen wegdekken te actualiseren. Het onderzoek bestaat uit het uitvoeren en analyseren van de nodige geluids- en stroefheidsmetingen. Het optimaliseren van het zogenaamde uitgeborstelde beton betreft de geluidstechnische eigenschappen onder de voorwaarde dat de stroefheid voldoet aan de regels. Uitgangspunt was een fijn discontinu betonmengsel, in de vorm van een dunne bovenlaag van een betonconstructie. Er zijn diverse proefvakken aangelegd met fijn (4/7 of 5/8) en grof (10/14 of 11/16) uitgeborsteld beton. Hoe de ervaringen waren bij aanleg en welke constructieve eigenschappen zijn verkregen, wordt beschreven in dit rapport. De werkzaamheden ten behoeve van Fase III van dit onderzoek zijn uitgevoerd onder begeleiding van een subgroep ‘Optimalisatie uitgeborsteld beton’ van de CROW-werkgroep ‘Wegoppervlakeigenschappen’. Het doel van deze subgroep was het optimaliseren van de geluidstechnische eigenschappen van uitgeborsteld beton onder gegeven randvoorwaarden van met name stroefheid, duurzaamheid en kosten. Het onderzoek is afgerond met de voorliggende rapportage waarin de volgende zaken zijn opgenomen: - de resultaten van een beknopte literatuurstudie; - de betontechnologische samenstelling en de eigenschappen wat betreft textuur en stroefheid van de geoptimaliseerde mengsels; - een inschatting van het te bereiken effect op de geluidsemissie; - de opzet van de proefvakken en de daarbij te behorende meetresultaten; - de aanleg van de proefvakken; - het meten van geluids- en materiaaltechnische eigenschappen van de proefvakken; - vaststellen Cwegdek van het geoptimaliseerde uitgeborsteld beton. Op basis van het in dit rapport beschreven onderzoek kunnen de volgende conclusies met betrekking tot uitgeborsteld beton worden getrokken: - bij de aanleg van uitgeborsteld beton dient de super-smoother te worden toegepast; - de uitborsteldiepte dient meer dan 1/4-deel en minder dan 1/3-deel van de kleinste korrel van de grofste fractie te bedragen; - het fijne mengsel is voor lichte motorvoertuigen geluidstechnisch vergelijkbaar met dab; - het fijne mengsel is voor zware motorvoertuigen 2 dB(A) stiller dan dab; - het grove mengsel is voor lichte motorvoertuigen 2 dB(A) luider dan dab; - het grove mengsel is voor zware motorvoertuigen 1 dB(A) stiller dan dab. Door de duurzaamheid van beton zal de relatieve geluidsreductie ten opzichte van asfalt in de loop der tijd verder toenemen.
6
1
Inleiding
In het Reken- en Meetvoorschrift Verkeerslawaai uit 1981 werd tot 2002 voor betonwegen een Cwegdek aangehouden van +3 dB(A). Deze waarde is gebaseerd op geluidsmetingen aan wegdekken van meer dan 20 jaar geleden. Om deze waarde up-to-date te brengen is in opdracht van de CROWcoördinatiecommissie ‘Betonverhardingen’ een grootschalig onderzoek uitgevoerd naar de geluidstechnische eigenschappen van nieuwe typen betonwegen. Uit metingen, in 1993 verricht aan een drietal nieuwe typen betonwegdekken (gebezemd beton, beton met een epoxy oppervlakbehandeling, uitgeborsteld beton 0/22) blijkt uitgeborsteld beton de stilste variant te zijn. Dit geldt met name voor hogere snelheden (>50 km/h). Tevens werd duidelijk dat uitgeborsteld beton verder geoptimaliseerd kan worden met betrekking tot geluidsemissie. Een van de belangrijkste structurele eigenschappen van een geoptimaliseerd uitgeborsteld betonnen wegdek is de stroefheid, die aan de geldende regels moet voldoen. Om die redenen is in opdracht van CROW een onderzoek ingesteld naar: - het ontwerp van betonmengsels en de relatie hiervan met structurele eigenschappen van de verschillende mengsels, zoals textuur en stroefheid; - de invloeden van het optimaliseren van oppervlakte-eigenschappen van uitgeborsteld beton op de geluidsreductie van het wegdek; - het voorbereiden, uitvoeren en meten van een aantal proefvakken. Dit onderzoek is onderverdeeld in een vijftal fasen: - Fase I: verzamelen van een gestructureerde set van gegevens met betrekking tot geluid van: • fijngebezemd beton; • beton met epoxy oppervlaktebehandeling; • uitgeborsteld beton 0/22. - Fase II: vaststellen van de Cwegdek voor deze typen betonwegen; - Fase III: optimalisatie van uitgeborsteld beton; - Fase IV: praktijktest met geoptimaliseerd uitgeborsteld beton; - Fase V: vaststellen van de Cwegdek voor geoptimaliseerd uitgeborsteld beton.
7
2
Fasen I en II
In Fase I zijn de gegevens met betrekking tot betonwegen verstrekt aan de CROW-werkgroep ‘Akoestische eigenschappen van wegdekken’. Deze werkgroep had als doel een methode te ontwikkelen waarmee op een eenduidige wijze de akoestische eigenschappen van wegdekken worden vastgesteld. De werkzaamheden van deze werkgroep heeft geleid tot CROW-publicatie 133 [7]. Op grond van de verkregen resultaten in Fase I en Fase II is een inschatting gemaakt van het geluidsreductiepotentieel wat met optimalisatie van geluid en stroefheid op uitgeborsteld beton te realiseren is [1, 2]. De belangrijkste conclusies van de genoemde fasen van het onderzoek zijn: - uit de metingen verricht aan een drietal typen betonwegdekken (gebezemd beton, beton met een epoxy oppervlakbehandeling, uitgeborsteld beton 0/22) blijkt uitgeborsteld beton de stilste variant te zijn. Dit geldt met name voor hogere snelheden (>50 km/h); - de gemeten geluidsniveaus van een aantal wegdekken met uitgeborsteld beton benaderen die van het referentiewegdek volgens CROW-publicatie 133 [7]; - uit metingen verricht aan uitgeborsteld beton (‘fijn beton 4/7’) op de N255 te België blijkt dat de geluidsniveaus zelfs lager zijn dan voor het referentiewegdek; - de hoge correlatie in een belangrijk frequentiebereik (500 - 1500 Hz) tussen de textuur en het geluidsniveau duidt erop dat er bij uitgeborsteld beton nog verdere optimalisatie mogelijk is. Met name de laatste twee conclusies geven aan dat uitgeborsteld beton mogelijk nog verder geoptimaliseerd kan worden met betrekking tot geluid. Hierbij zijn met name discontinue mengsel te prefereren. Dit is dan ook uitgevoerd in fasen III, IV en V.
8
3
Fasen III, IV en V
De werkzaamheden ten behoeve van Fase III zijn ondergebracht in een subgroep ‘Optimalisatie uitgeborsteld beton’ van de CROW-werkgroep ‘Wegoppervlakeigenschappen’. Deze groep is voor een groot deel ook betrokken geweest bij het informele overleg wat plaatsvond ten behoeve van de eerder genoemde Fase I. Het doel van deze subgroep was het optimaliseren van de geluidstechnische eigenschappen van uitgeborsteld beton onder gegeven randvoorwaarden van met name stroefheid, duurzaamheid en kosten. Fasen III, IV en V zijn afgerond met de voorliggende rapportage waarin de volgende zaken vermeld zijn: - beknopte literatuurstudie; - de betontechnologische samenstelling en de eigenschappen wat betreft textuur en stroefheid van de geoptimaliseerde mengsels; - een inschatting van het te bereiken effect op de geluidsemissie; - de opzet van de proefvakken en de daarbij te behorende meetresultaten; - de aanleg van de proefvakken; - het meten van geluids- en materiaaltechnische eigenschappen van de proefvakken; - vaststellen Cwegdek van het geoptimaliseerde uitgeborsteld beton. De in deze rapportage gebruikte notatie voor de mengsels is als volgt: mengsel n/m bestaat uit een discontinu mengsel met als grofste toeslagmateriaal n/m. (Een continu mengsel wordt dus weergeven met 0/m) Voor het Belgische vak Herne wordt de betere notatie 4/7 in plaats van 0/7 aangehouden. In tabel 1 staat een overzicht van alle proefvakken die in dit deel van het onderzoek zijn meegenomen. Tabel 1.
Overzicht van alle proefvakken met geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een discontinu mengsel
Nummer
Locatie
Mengsel
Vertrager
1
Herne (B)
fijn beton 4/7
onbekend
2
Eindhoven Brabantlaan
11/16
Verbotop
3
5/8
Schiphol Zuidtangent
4
11/16
Whispertard
5
C
11/16 Grauwkwartsiet
Verbotop
6
D
5/8 Grauwkwartsiet
Verbotop
7
E
5/8 Grauwkwartsiet
Verbotop
8
F
4/8 Nederlandse steenslag
Verbotop
9
G
4/8 Nederlandse steenslag
Whispertard
PW205 Veghel-Boerdonk
In dit onderzoek wordt tevens de wegdekcorrectieterm (Cwegdek) bepaald in het kader van het Reken- en Meetvoorschrift Wegverkeerslawaai 2002 [6] zoals bedoeld in de Wet geluidhinder. Hierbij is gebruik gemaakt van de Cwegdek-methode waarmee voor een willekeurig wegdektype een correctieterm bepaald kan worden. Op alle proefvakken zijn Statistical Pass-By (SPB)-, Close-Proximity (CPX)-, textuur- en stroefheidsmetingen uitgevoerd.
9
4
Literatuuronderzoek
In het verleden is reeds veel onderzoek uitgevoerd naar uitgeborsteld beton en is een aantal praktijkproeven uitgevoerd. Deze ervaringen vormen de basis voor het onderhavige project ‘Optimalisatie uitgeborsteld beton’. De eerder genoemde projectgroep heeft de beschikbare literatuur verzameld en geïnterpreteerd. Het betreft hoofdzakelijk de betonsamenstelling, uitborsteldiepte en methode en aanleg van de volgende proefvakken: - Middenpeelweg (Odilliapeel); - N 255 Edingen - Ninove (Herne ) in België; - autosnelweg A 13 Wennington-MarDyke in Engeland. Daarnaast heeft een beperkt literatuuronderzoek plaatsgevonden van het werk van CUR-commissie ‘Geluidsarm beton’. 4.1 Middenpeelweg bij Odiliapeel (1987) Bij proefvakken op de Middenpeelweg (Odiliapeel) welke zijn aangelegd in één laagssysteem zijn verschillende grove steenslagsoorten toegepast. De hoofdrijbaan bestaat uit een ongewapende betonverharding met een dikte van 0,25 m op een zandcement stabilisatie van 0,15 m. Het oppervlak is met behulp van een vertrager uitgeborsteld. De uitborsteldiepte bleek 1 mm te zijn. Er zijn drie proefvakken aangelegd met elk een lengte van 150 m: - dubbel gebroken porfier 4/8 mm; - gebroken Maasgrind 4/8 mm; - Nederlandse steenslag 4/22 mm met een verhoogd aandeel 4/8 (4% extra). De meetresultaten zijn vastgelegd in het Intronrapport 90510. Uit de geluidsmetingen blijkt dat voor personenauto’s alle toegepaste typen uitgeborsteld beton vergelijkbaar zijn met het destijds gemeten dab 0/16. Beide wegdektypen zijn, afhankelijk van de rijsnelheid, 2 tot 4 dB(A) stiller dan fijn gebezemd beton. Bij vrachtverkeer wordt geen verschil in geluidsniveau geconstateerd tussen uitgeborsteld beton en fijn gebezemd beton. Als waarschijnlijke oorzaak wordt in het genoemde rapport aangegeven de omvang van de banden, waardoor air-pumping gemakkelijker kan optreden. Voor vrachtautobanden is waarschijnlijk de textuurdiepte (1 mm) te gering om air-pumping te voorkomen. Bij een percentage vrachtverkeer van 20% is er geen significante reductie meer van uitgeborsteld beton ten opzichte van fijn gebezemd beton. Op basis van de proefvakken in Odiliapeel is destijds besloten de aansluiting van de weg Helmond-Deurne en de weg Helmond-Bakel uit te voeren in een éénlaagssysteem van uitgeborsteld beton met Nederlandse steenslag 4/22 mm. 4.2 N255 Edingen - Ninove (Herne) in België (1996) Op de N255 tussen Edingen en Ninove zijn in 1999 over een lengte van meer dan 3 km vier verschillende proefvakken aangelegd. Op een 18 cm dikke doorgaand gewapende betonverharding zijn 4 verschillende toplagen van telkens 4 cm dikte aangebracht. Over een lengte van ca. 800 m is, nat in nat, een toplaag van fijn beton 0/7 mm (continue korrelgradering) aangebracht. Het oppervlak is met behulp van een vertrager uitgeborsteld. De gemiddelde gemeten uitborsteldiepte is 1,2 mm [3, 4]. Uit de geluidsmetingen blijkt het proefvak 1 dB(A) geluidsarmer te zijn dan het referentie wegdek KWS II (geluidstechnisch vergelijkbaar met dab 0/16). 4.3 Autosnelweg A13 Wennington-MarDyke in Engeland (1999) In Engeland is de A13 Wennington-MarDyke uitgevoerd in een éénlaagssysteem uitgeborsteld beton in een discontinue gradering 10/14 mm. Oorspronkelijk was hiervoor een tweelaagssysteem met een 4/7 mm toplaag bedacht. Echter het was niet mogelijk binnen de korte uitvoeringstermijn te beschikken over twee slipformpavers. Het wegvak is uitgevoerd in doorgaand gewapend beton. De gerealiseerde uitborsteldiepte is 1,5 ± 0,3 mm. Een aantal conclusies van dit project zijn: 10
-
het gebruikte mengsel had de neiging te ontmengen; de platte stukken van het toeslagmateriaal komen plat aan het oppervlak te liggen. Dit heeft een nadelige invloed op de stroefheid en de geluidsreductie; het uitgeborsteld beton is 4 dB(A) stiller dan het zogenaamde Hot Rolled Asphalt (HRA) of SMA 0/14. Na analyse met de nodige aannames volgt hieruit dat het uitgeborsteld beton akoestisch vergelijkbaar met dab 0/16 in Nederland; in GB mogen nu auto(snel)wegen uitgevoerd worden in uitgeborsteld beton 10/14 of SMA 0/14; de belangrijkste conclusie is dat een discontinu betonmengsel gelijkmatig en grootschalig kan worden verwerkt.
Opvallend is dat de vertrager met halve banen overlap op de verse betonspecie werd aangebracht. De indruk is dat dit leidt tot een homogene verdeling van de vertrager. De toegepaste vertrager (Whispertard) combineert de functie van vertrager en curing-compound.
11
5
Optimalisatie uitgeborsteld beton
Op basis van alle uitgevoerde proeven en de verzamelde kennis zijn drie discontinue betonmengsels voorgesteld: - een grof gebroken toeslagmateriaal 10/14 mm (en ook 11/16 mm) en zand 0/2 mm; - een grof gebroken toeslagmateriaal 4/7 mm (5/8) en zand 0/1 mm of een zand 0/2 mm; - een grof gebroken toeslagmateriaal 7/10 mm (8/11) en zand 0/1 mm of een zand 0/2 mm. In het kader van de werkgroep ‘Wegoppervlakeigenschappen’ is gekozen voor de optimalisatie van de eerste twee mogelijkheden. In hoofdstuk 6 worden de belangrijkste facetten van de optimalisatie uitgeborsteld beton weergegeven.
12
6
Betontechnologische eisen
6.1 Het discontinue betonmengsel Een discontinu betonmengsel is een mengsel waarbij in de korrelgradering ten opzichte van normaal beton een aantal fracties van het toeslagmateriaal niet aanwezig is. Voor geoptimaliseerd uitgeborsteld beton wordt gewerkt met twee fracties toeslagmateriaal. De gemiddelde korrelafmeting van het fijne toeslagmateriaal (zand) is ongeveer 1/7-deel van de gemiddelde korrel afmeting van het grove toeslagmateriaal. Zowel het fijne als het grove toeslagmateriaal moeten zo veel mogelijk éénkorrelig (steile korrelverdeling) zijn. Het doel is om de grove toeslagkorrels zo dicht mogelijk bij elkaar te krijgen. Hierbij moeten de puntjes van het grove toeslagmateriaal ongeveer 1 cm uit elkaar liggen. Een autoband rolt uiteindelijk alleen over toppen van de grove korrels. Door het zandgehalte zodanig te verlagen dat het mengsel nog net door de slipformpaver verwerkt kan worden, wordt de dichtste pakking van het grove toeslagmateriaal verkregen. In het eindrapport van Fase I wordt geconcludeerd op basis van metingen dat de optimale korrelafmeting voor dichte wegdekken rond de 6 mm ligt. Fijnere graderingen leiden tot hogere geluidsniveaus. Grovere graderingen leiden ook tot hogere geluidsniveaus omdat de megatextuur ongunstiger wordt (bandentrillingen). De vorm van de steenslag dient kubisch te zijn. Het wegdek dient verder vlak te zijn. Op dit moment wordt er gewerkt aan modellen waarmee fysische analyses uitgevoerd kunnen worden. 6.2 Luchtgehalte In verband met vorstbestendigheid is de toepassing van een luchtbelvormer gewenst1). De luchtbellen werken als een expansievat voor bevriezend water dat zich in de capillairen tussen de luchtbellen bevindt. Daarnaast zijn de ingebrachte luchtbellen nodig voor de verwerkbaarheid. Naast een watercementfactor lager dan 0,45 is het gewenste maximum luchtgehalte afhankelijk van de maximale korrelafmeting van het grove toeslagmateriaal: - maximale korrel 14 mm luchtgehalte van ≤ 4%; - maximale korrel 7 mm luchtgehalte van ≤ 5%. 6.3 Fijn toeslagmateriaal In aanvulling op de NEN 5905 ‘Toeslagmaterialen voor beton; materialen met een volumieke massa van tenminste 2000 kg/m3’ worden onderstaande eisen gesteld aan de korrelverdeling: - zand 0/2 mm zeefrest op de 2 mm zeef 0 - 5 %; - zand 0/1 mm geen aanvullende eisen. 6.4 Grof toeslagmateriaal In aanvulling op de NEN 5905 worden onderstaande aanvullende eisen gesteld: Een hoge, in de tijd constante, polijstwaarde conform RAW 31.36.01 lid 06. De vorm moet kubisch zijn of te wel een veelhoekig materiaal met geen of weinig rondingen. Er moeten weinig tot geen platte kanten voorkomen; Zeefresten voor toeslagmateriaal 10/14 mm: - 20 mm 0% - 14 mm 0 - 3% - 10 mm 85 - 95% - 5 mm 95 - 100%
1)
Een luchtbelvormer dient pas toegepast te worden bij een WC > 0,45.
13
Zeefresten voor toeslagmateriaal 11/16 mm: - 22,4 mm 0% - 16 mm 0 - 3% - 11,2 mm 85 - 95% - 8 mm 95 - 100% Zeefresten voor toeslagmateriaal 4/7 mm: - 7 mm 0 - 3% - 4 mm 90 - 100% Zeefresten voor toeslagmateriaal 5/8 mm: - 8 mm 0 - 3% - 5,6 mm 90 - 100% 6.5 Aanleg en uitvoering Uitgeborsteld beton kan in een één- of een tweelaagssysteem worden uitgevoerd. Bij een tweelaagssysteem kan de onderlaag in normaal wegenbouw beton worden uitgevoerd. De sterkteklasse van de onder- en bovenlaag kan B35 en B45 zijn. Het toepassen van luchtbelvormer in de bovenlaag wordt aanbevolen (zie paragraaf 6.2). De toepassing van gerecycled beton in de onderlaag behoort tot de mogelijkheden. Op de proefvakken op de PW205 in de praktijk getoetst wat het effect is van toepassing van de super-smoother op de geluidsemissie. Hieruit blijkt dat toepassing van de supersmoother met betrekking tot het geluid wenselijk is2). 6.6
Uitborstelen van het beton
6.6.1 Vertrager Gebruikt kan worden een normale vertrager. Hierbij dient na aanbrengen de constructie wel te worden afgedekt met folie. Een andere optie is het gebruik van een vertrager en curing-compound inéén. Indien de dampdichtheid meer dan 70% conform de RWS-test bedraagt, behoeft hierbij geen folie te worden gebruikt zoals vermeld in RAW 31.36.04, lid 1. Wat als voordeel heeft dat de gebruikte folie niet afgevoerd hoeft te worden. 6.6.2 Uitborsteldiepte Het uitborstelen is van grote invloed op het uiteindelijke resultaat met betrekking tot de geluidsemissie. Uitborstelen wordt gedaan met een stalen- of nylonborstel in de langsrichting. De uitborsteldiepte kan hiermee beïnvloed worden. De uitborsteldiepte dient om akoestische redenen maximaal te zijn. De maximaal gemiddelde uitborsteldiepte is 1/3-deel van de kleinste korrel van het grove toeslagmateriaal. Gemiddeld wordt er een uitborsteldiepte van minimaal 1/4 nagestreefd. Als er dieper dan 1/3 wordt uitgeborsteld, kan de hechting van het grof toeslagmateriaal in het beton in het geding komen. De uitborsteldiepte wordt gemeten met de zandvlekproef. Deze proef wordt direct na het uitborstelen als controle op de uitborsteldiepte uitgevoerd. Ook is het raadzaam direct na het uitborstelen met een veeg/zuigwagen het uitgeborstelde betonoppervlak schoon te maken. Een praktisch punt hierbij is dat het toepassen van een veeg/zuigwagen moeilijk lijkt doordat er weer met een bezem over een goed uitgeborsteld oppervlak gegaan wordt. Mogelijk zijn er betere methoden.
2)
Vóór deze resultaten was het idee dat bij het aanleggen met een slipformpaver bij voorkeur geen gebruik te maken van de super-smoother. Het effect van de super-smoother zou zijn dat met name de mortel uitgesmeerd wordt over het oppervlak. Deze mortel wordt bij het uitborstelen weer verwijderd. De super-smoother zou eventuele vlakke stukken van het toeslagmateriaal naar boven draaien wat een ongunstig effect zou hebben. De afrijbalk moet zou principe genoeg moeten zijn. De cementpasta hoeft niet te worden ingewreven. Dit zou nadelig kunnen werken omdat de grove toeslagkorrels uit elkaar gedrukt kunnen worden. De super-smoother beïnvloedt wellicht wel de megatextuur. Bij toepassing wordt de vlakheid van het wegoppervlak bij gebezemde oppervlakken beter.
14
7
Proefvakken Eindhoven en Zuidtangent
7.1 HOV (Hoogwaardige Openbaar Vervoer) Eindhoven Rondom Eindhoven wordt een Hoogwaardig Openbaar Vervoer - busbaan aangelegd. Deze loopt vanaf Veldhoven tot in het centrum van Eindhoven. In dit tracé, op de Noord-Brabantlaan, is ruimte geboden om een proefvak in uitgeborsteld beton aan te leggen. 7.1.1 Constructie De constructie bestaat uit een ongewapend, gedeuveld en gekoppeld éénlaagssysteem. 7.1.2 Betonsamenstelling Het discontinue betonmengsel is vervaardigd met een grof toeslagmateriaal 10/14 mm en een zand 0/2 mm. 7.1.3 Vooronderzoek betonsamenstelling In het vooronderzoek zijn de gevolgen van het verlagen van het zandgehalte op de verwerkbaarheid beproefd. Daarnaast is de sterkteontwikkeling gemeten. Keuze grof toeslagmateriaal Er moest een keuze voor het grove toeslagmateriaal worden gemaakt. Beschikbaar waren: Grauwkwartsiet; porfier; basalt en dubbelgebroken Nederlands grind. Op basis van technische- en economische redenen is gekozen voor porfier. Ondanks het feit dat bekend is dat de polijsting van porfier in de tijd optreedt, is voor dit materiaal gekozen op basis van zijn hoekige vorm en het feit dat de intensiteit van het verkeer laag is op deze HOV-baan. Uit het vooronderzoek is gebleken dat de drie mengsels goed verwerkbaar leken ondanks het lage zandgehalte. Het luchtgehalte van 4% is moeilijk te bereiken. Uit Engeland was al bekend dat bij discontinue mengsels een hogere dosering luchtbelvormer nodig is. 7.1.4 Uitvoering en materieel Bij de uitvoering is in verband met het warme weer een plastificeerder toegevoegd. Tijdens de uitvoering is een mengsel A1 gedraaid met een zandgehalte van 27,5%. Dit mengsel blijkt in de praktijk goed verwerkbaar. De voorbereiding, het vervaardigen en het verwerken van de betonspecie is goed verlopen. 7.1.5 Uitborstelen Direct na het aanbrengen van het beton is de verharding voorzien van een vertrager op basis van glucose (Verbotop) waarna het gehele oppervlak met een folie is afgedekt. Het proefvak Eindhoven toont een wisselend beeld. Aan het begin (ter hoogte van het Evoluon) is de uitborsteldiepte te gering. De gemiddelde uitborsteldiepte is daar minder dan de vereiste 1,8 mm. Tevens lijken de korrels te veel plat te liggen. Verderop (richting A2) wordt het beter. Sommige stukken zijn zeer fraai: voldoende uitgeborsteld en het grof toeslagmateriaal is niet georiënteerd. 7.2 Zuidtangent (HOV-busbaan) nabij Schiphol De Zuidtangent, een HOV-busbaan van totaal 45 km, verbindt een groot aantal plaatsen rondom Schiphol met de luchthaven. In de Zuidtangent is ruimte voor proefvakken met geluidsarme wegdekken. Twee van de vier proefvakken zijn uitgevoerd in uitgeborsteld beton. 7.2.1 Constructie Er zijn twee proefvakken in beton aangelegd. Eén met een grof toeslagmateriaal 11/16 en de ander met een fijn toeslagmateriaal van 5/8 mm. Beide vakken zijn in een doorgaand gewapend éénlaagssysteem met een dikte van 0,25 m aangelegd.
15
7.2.2 Vooronderzoek betonmengsel Als uitgangpunt voor deze vakken worden de mengsels gebruikt die ook in Eindhoven zijn ingezet. In het onderzoek is gekeken of de mengsels goed verwerkbaar zijn en wat de sterkteontwikkeling is. Keuze grof toeslagmateriaal Voor het grove toeslagmateriaal was er de keuze uit 5 soorten. In tabel 16 in hoofdstuk 9 worden de verschillen aangegeven. De Belgische zandsteen Grès Concassé en het Duitse kwartsiet komen hier gelijkwaardig uit. Er is gekozen voor het Duitse kwartsiet omdat deze ten tijde van de proeven reeds voorhanden was. De Duitse zeefmaten kennen geen 4/7 echter wel een 5/8. Daarom is deze maat gekozen. Bij controle bleek het materiaal dicht bij een 4/7 te liggen. Hetzelfde geldt voor een 10/14. Deze is geleverd als 11/16. De mengsels zijn als goed verwerkbaar beoordeeld en de sterkteontwikkeling is voldoende. 7.2.3 Uitvoering en materieel Bij de uitvoering van de proefvakken bleek het 5/8 mengsel zeer goed verwerkbaar. Het mengsel 11/16 gaf iets meer problemen. Dit had te maken met het feit dat de slipformpaver niet uitgerust was om zandarme mengsels te verwerken. Tevens functioneerde één van de hydraulisch aangedreven trilnaalden niet optimaal waardoor besloten is het beton af te werken met gladijzers. Om te voorkomen dat het toeslagmateriaal met de vlakke kant boven komt te liggen, is de super-smoother en de vlakpan van de slipformpaver verwijderd. 7.2.4 Uitborstelen Vanwege de genoemde redenen bij proefvak Eindhoven is op dit proefvak voor een ander type vertrager gekozen. Direct na het aanbrengen van de beton is deze bespoten met een vertrager en curing-compound in één (Whispertard). Er is om deze reden geen folie aangebracht. Het uitborstelen is na iedere overgang van de borstelwagen gecontroleerd op de juiste textuurdiepte. De eis voor de gemiddelde textuurdiepte is voor het mengsel 5/8 1,0 mm en 1,8 mm voor het mengsel 11/16. De textuurdiepte is gemeten met de standaard zandvlekmethode zoals die onder andere in ISO 10844 is beschreven. Uit de metingen blijkt dat de gemiddelde textuurdiepte voor beton 5/8 1,1 mm is en voor beton 11/16 1,8 mm is. Daarmee voldoen beide wegvakken aan de gestelde eisen voor de textuurdiepte. In figuur 1en figuur 2 staan foto’s van de textuur.
Figuur 1. Foto van het beton 11/16
Figuur 2. Foto van het beton 5/8 16
8
Proefvakken op de PW205
Voor een uitgebreide beschrijving van de proefvakken met het bijbehorende vooronderzoek wordt verwezen naar de rapportage van de provincie Noord-Brabant met betrekking tot de PW205 [9]. 8.1 Betonmengsel Op de provinciale weg PW205 tussen Veghel en Boerdonk zijn twee discontinue, geoptimaliseerd uitgeborstelde betonmengsels zoals genoemd in [8] toegepast: - éénlaagssysteem met een grof veelhoekig toeslagmateriaal 10 - 14 mm en zand 0 - 2 mm; - tweelaagssysteem met grof veelhoekig toeslagmateriaal 4 - 7 mm en waarbij zand 0 - 1 mm de voorkeur heeft boven zand 0 - 2 mm. 8.2 Aanleg Tijdens het vooronderzoek werd aangenomen dat de toepassing van een super-smoother niet nodig is indien de slipformpaver goed is (zie paragraaf 6.5). Op de proefvakken op de PW205 is in de richting van Veghel (landzijde) wel een super-smoother toegepast, in de richting van Beek en Donk (kanaalzijde) niet. De CPX-metingen zijn daar in beide richtingen uitgevoerd om het eventuele effect van de super-smoother te kunnen meten. 8.3
Proefvakken
Tabel 2.
Overzicht van de proefvakken op de PW205
Nummer
Code
Gradering
Vertrager
5
Vak C
Grauwkwartsiet 11/16
Verbotop
6
Vak D
Grauwkwartsiet 5/8
Verbotop
7
Vak E
Grauwkwartsiet 5/8
Verbotop
8
Vak F
Ned. Steenslag 4/8
Verbotop
9
Vak G
Ned. Steenslag 4/8
Whispertard
Op de PW025 zijn de SPB-, en textuurmetingen in de richting Veghel en de CPX-metingen in beide richtingen uitgevoerd. Materieel PW 205 Voor het machinaal verwerken van de betonspecie van de onderlaag beton op een breedte van 8,0 m is een slipformpaver merk CMI ingezet. Deze slipformpaver is voorzien van een automatische deuvel- en koppelstaafintrilunit. Voor de machinale verwerking van de betonspecie van de bovenlaag op een breedte van 8,0 m is een slipformpaver merk SGME, type SP850 ingezet. De SP850 is voorzien van een super-smoother en een floatingpan zodat een optimale vlakheid kan worden bereikt. Beide slipformpavers zijn voorzien van elektrische trilnaalden. Op de slipformpaver voor de onderlaag zijn deze conventioneel geplaatst en voor de bovenlaag zijn deze haaks op de rijrichting geplaatst. Dit betekent dat ze dwars op de rijrichting staan en derhalve minder energie in de betonspecie brengen, maar toch ruimschoots voldoende om de 90 mm dikke bovenlaag te verdichten.
17
9
Meetresultaten
9.1
SPB-metingen
9.1.1 Resultaten alle proefvakken In tabel 3 staat een overzicht van de meetlocaties, waar SPB-metingen aan proefvakken met geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een discontinu mengsel zijn verricht met het aantal bemeten lichte en zware motorvoertuigen. Op het proefvak Eindhoven zijn geen SPB-metingen uitgevoerd vanwege de langdurige reconstructie van een kruispunt. Uiteindelijk is besloten om in Eindhoven te volstaan met CPX-metingen. Tabel 3. Nummer
Overzicht van de meetlocaties met geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een discontinu mengsel en het aantal bemeten motorvoertuigen Locatie
Aantal motorvoertuigen licht
middelzwaar
zwaar
1
Herne, fijn
100
16
26
3
Schiphol, grof
91
0
0
4
Schiphol, fijn
92
0
0
5
PW205, Vak C
91
15
71
6
PW205, Vak D
91
15
72
7
PW205, Vak E
101
17
51
8
PW205, Vak F
104
17
53
9
PW205, Vak G
112
6
30
De resultaten van de regressie-analyses van de afzonderlijke metingen aan lichte motorvoertuigen zijn in de vorm van scatterdiagrammen weergegeven in bijlage I. In tabel 4 en tabel 5 staan de gemeten geluidsniveaus voor respectievelijk lichte en zware motorvoertuigen op de meetlocaties afzonderlijk. De SPB-waarden zijn gecorrigeerd voor de temperatuur. Tevens zijn de waarden voor het referentiewegdek nogmaals gegeven. Er zijn alleen waarden gepresenteerd waarvan het 95% betrouwbaarheidsinterval kleiner of gelijk is dan 0,3 dB(A) en 0,8 dB(A) voor respectievelijk lichte en zware motorvoertuigen, één en ander volgens de regels van de Cwegdek-methode.
18
Tabel 4.
SPB-waarden voor geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een discontinu mengsel en het referentiewegdek voor lichte motorvoertuigen
Nummer
Locatie
SPB-waarde dB(A) 70 km/h
80 km/h
1
Herne
72,0
73,9
3
Schiphol grof
75,8
-
4
Schiphol fijn
73,1
-
5
PW205, Vak C grof
74,9
76,6
6
PW205, Vak D fijn
72,9
74,8
7
PW205, Vak E fijn
73,4
75,1
8
PW205, Vak F fijn
73,1
74,5
9
PW205, Vak G fijn
73,7
75,6
Referentie
72,9
74,8
Tabel 5.
SPB-waarden voor geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een discontinu mengsel en het referentiewegdek voor zware motorvoertuigen
Nummer
Locatie
SPB-waarde dB(A) 70 km/h
80 km/h
1
Herne
81,5
81,9
5
PW205, Vak C grof
82,4
83,6
6
PW205, Vak D fijn
81,0
82,9
7
PW205, Vak E fijn
81,8
82,7
8
PW205, Vak F fijn
81,3
82,3
9
PW205, Vak G fijn
81,6
82,8
Referentiewegdek
83,5
84,8
9.1.2 Bussen proefvakken Schiphol Op het proefvak zijn SPB-metingen uitgevoerd aan voornamelijk bussen en enkele personenauto’s. De resultaten van de SPB-metingen zijn vergeleken met die van een aanliggend vak met dab 0/16. In tabel 6 staat een overzicht van de meetresultaten. Tabel 6.
Gemiddelde SPB-niveaus en reducties voor bussen in dB(A)
SPB-niveau Reductie
Dab 0/16
Beton 5/8
Beton 11/16
75,4
74,9
75,8
-
0,5
-0,4
19
Uit tabel 6 blijkt dat voor bussen het fijne beton een reductie van 0,5 dB(A) heeft en het grove beton een toename van 0,4 dB(A). Met name de resultaten voor bussen op grof beton vallen enigszins tegen. 9.2
CPX-metingen
9.2.1 Proefvakken Schiphol Op deze vakken zijn tevens Close Proximity-metingen verricht volgens ISO/DIS 11819-2. In tabel 7 staan de resultaten voor 50 km/h en in tabel 8 voor 80 km/h voor de verschillende banden. De waarde van CPXABC is representatief voor lichte motorvoertuigen en de waarde van CPXABCD voor gemengd verkeer. Tabel 7. Nummer
CPX-resultaten bij 50 km/h Vak
CPXABC
CPXABCD
aanwezig dab
88,9
88,0
aanwezig dab
89,0
88,1
2
beton 5/8
86,6
86,0
3
beton 11/16
88,1
87,0
Tabel 8. Nummer
CPX-resultaten bij 80 km/h Vak
CPXABC
CPXABCD
aanwezig dab
95,5
95,0
aanwezig dab
95,6
95,1
2
beton 5/8
93,4
93,2
3
beton 11/16
95,2
94,3
Uit tabel 7 volgt voor lichte motorvoertuigen op beton 5/8 een reductie bij 50 km/h van 2,4 dB(A). Bij 80 km/h bedraagt de reductie 2,2 dB(A). Uit tabel 8 volgt voor lichte motorvoertuigen op beton 11/16 een reductie bij 50 km/h 0,9 dB(A). Bij 80 km/h bedraagt de reductie 0,4 dB(A). Indien als referentie dab 0/16 van 1 á 2 jaar oud wordt gehanteerd zoals dat is vastgelegd in CROWpublicatie 133 [7], dient er ongeveer 1,5 dB(A) afgetrokken te worden van de bovengenoemde reducties. Dit is vanwege de leeftijd en de daarmee samenhangende kwaliteit van het hier gemeten dab. De reductie van lichte motorvoertuigen bij 50 km/h op beton 5/8 bedraagt daarmee ongeveer 1 dB(A) en op beton 11/16 ongeveer 0 dB(A). 9.3 Proefvak Eindhoven De metingen zijn uitgevoerd bij een nominale snelheid van 80 km/h en met de outer positions. Tabel 9. Nummer 3
CPX-waarden (outer positions) in dB(A) voor de proefvakken met geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een discontinu mengsel te Eindhoven Richting
CPXcars
CPXtrucks
CPXI
centrum
87,3
85,1
86,4
A2
87,4
85,2
86,5
20
9.4 Proefvakken PW205 De metingen zijn uitgevoerd bij een nominale snelheid van 80 km/h en met de inner positions. In beide richtingen is de homogeniteit laag. Dit wijst op een niet-constante uitborsteldiepte hetgeen door visuele inspectie wordt bevestigd. In tabel 10 staan de resultaten van de CPX-metingen richting Veghel. Tabel 10. CPX-waarden (inner positions) in dB(A) voor de proefvakken met geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een discontinu mengsel met super-smoother in de richting Veghel Nummer
Locatie
CPXcars
CPXtrucks
CPXI
5
vak C grof
96,1
94,5
95,8
6
vak D fijn
94,5
93,6
94,3
7
vak E fijn
94,6
93,8
94,5
8
vak F fijn
93,9
93,2
93,8
9
vak G fijn
93,6
93,1
93,5
In tabel 11 staat een overzicht van de resultaten van de CPX-metingen richting Beek en Donk. Tabel 11. CPX-waarden in dB(A) voor de proefvakken met geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een discontinu mengsel zonder super-smoother in de richting Beek en Donk Nummer
Locatie
CPXcars
CPXtrucks
CPXI
5
vak C grof
97,4
95,5
97,0
6
vak D fijn
95,8
94,2
95,4
7
vak E fijn
95,1
93,8
94,8
8
vak F fijn
94,7
93,2
94,4
9
vak G fijn
93,4
93,0
93,4
9.4.1 Invloed super-smoother De invloed van de super-smoother (zie paragraaf 6.5) is berekend door de gemiddelde CPX-niveaus in de richting Beek en Donk (zonder super-smoother) en in de richting Veghel (met super-smoother) te vergelijken. De verschillen staan in tabel 12 weergegeven. De nauwkeurigheid van de resultaten is ongeveer 0,1 dB(A) omdat alle vakken vlak na elkaar in één meetsessie zijn gemeten. Tabel 12. CPX-waarden in dB(A) van de proefvakken zonder ten opzichte van de proefvakken met super-smoother Nummer
Locatie
∆CPXcars
∆CPXtrucks
∆CPXI
5
vak C
-1,3
-1,0
-1,2
6
vak D
-1,3
-0,6
-1,1
7
vak E
-0,5
0,0
-0,3
8
vak F
-0,8
0,0
-0,6
21
Het effect van de super-smoother op de PW205 houdt een afname van het geluid in van ongeveer 1 dB(A) voor lichte motorvoertuigen. Voor zware motorvoertuigen is er een effect, echter de spreiding is te groot om er een getalswaarde aan te verbinden. 9.5 Lasertextuurmetingen Op ieder proefvak op de PW205 zijn 4 metingen (volgens ISO13473) in het rechter rijspoor en 4 in het hart van de rijstrook, dus tussen de rijsporen gemeten. De resultaten zijn opgenomen in de bijlagen. Beoordeling meetresultaten In tabel 13 staat een overzicht van de beoordeling van de gemeten textuur. Hierbij is uitgegaan dat de Mean Profile Depth (MPD) voor het fijne mengsel minimaal 1,1 mm (>1/4 van de fijnste korrel van de grofste toeslag) en voor het grove mengsel minimaal 1,8 mm dient te bedragen. Tabel 13. Beoordeling van de gemeten MPD van de proefvakken op de PW205 Proefvak C
D
E
F
G
Positie
Beoordeling MPD
hart
onvoldoende
rechter rijspoor hart
onvoldoende
rechter rijspoor
voldoende
hart
onvoldoende
rechter rijspoor
bijna voldoende
hart
voldoende
rechter rijspoor hart
onvoldoende
rechter rijspoor
bijna voldoende
De gemeten profieldiepte voor vak C met een grof mengsel is zeer laag. Dit geldt met name voor het hart van de rijstrook. De Extimated Texture Depth (ETD) zou in de ordegrootte van 1,5 mm moet liggen in plaats van 0,7 à 0,9 mm. Dit wijst erop dat dit vak niet diep genoeg is uitgeborsteld. Hierdoor wordt de textuur voornamelijk bepaald door de cement en niet door de korrels. Uit het textuurspectrum voor de meeste vakken met het fijne mengsel blijkt dat er maximale textuuramplitude optreedt bij een golflengte van rond de 13 mm. Alleen voor vak G blijkt dat de maximale textuuramplitude optreedt bij een golflengte van rond de 8 mm. Over het algemeen kan gesteld worden dat de textuur in de rechter rijsporen beter is dan tussen de rijsporen. Dit is waarschijnlijk niet het gevolg van het verkeer maar wel van de methode van uitborstelen welke in stroken geschiedde. 9.6 Stroefheidsmetingen De stroefheidmetingen [5] zijn uitgevoerd met een 86% vertraagd wiel volgens proef 150 van de Standaard RAW Bepalingen 2000 [13]. Er wordt getoetst aan de stroefheideis, namelijk: groter dan 0,52.
22
9.6.1 Proefvakken Eindhoven De metingen zijn uitgevoerd in het buitenste wielspoor en tussen de wielsporen. De resultaten zijn weergegeven in tabel 14. Tabel 14. Gemiddelde stroefheid in het buitenste wielspoor en tussen de wielsporen. Tussen haakjes het aantal secties van 10 m met een stroefheid onder 0,45 (waarschuwingsgrens) Strook
Betonmengsel
Totale lengte (m)
Buitenste wielspoor
Tussen de sporen gemiddelde stroefheid
Noord
grof
420
0,49 (3)
0,54 (2)
Zuid
grof
420
0,47 (12)
0,51 (0)
De meetresultaten tonen dat de waarden voor de stroefheid tussen de wielsporen nagenoeg gelijk zijn aan de waarde van de eis van 0,52 die er in het bestek aan gesteld wordt. Maar in het buitenste wielspoor is de stroefheid aanzienlijk lager. Er zijn zelfs 10 m-secties waar de stroefheid net onder de waarschuwingsgrens van 0,45 ligt. De metingen zijn uitgevoerd kort na het uitborstelen, reden waarom de curing-compound nog steeds niet verdwenen was ten tijde van de metingen. Volgens artikel 31.36.04.03 uit de Standaard RAW Bepalingen 2000 [13] moet de stroefheid (gemeten met proef 75: stroefheidsmeter SRT geplaatst op een betonoppervlak) van een met nabehandelingsmiddel behandeld oppervlak ten minste 80% van de stroefheid van een onbehandeld betonoppervlak zijn. 9.6.2 Proefvakken Zuidtangent De metingen zijn uitgevoerd in het buitenste wielspoor en tussen de wielsporen. In tabel 15 staan de meetresultaten. Tabel 15. Gemeten stroefheden in het rechter rijspoor en het midden met de bijbehorende gemiddelden Nummer
3
4
Mengsel
grof
fijn
Positie
Rechter rijspoor
(m)
stroefheid
130
0,63
0,67
140
0,64
0,65
150
0,64
160
0,65
170
0,64
0,67
180
0,64
0,66
190
0,64
0,66
200
0,62
0,65
210
0,61
220
0,61
230
0,60
0,63
240
0,61
0,63
23
gemiddeld
Tussen de rijsporen
0,64
0,62
stroefheid
0,64 0,66
0,64 0,63
gemiddeld
0,66
0,63
In figuur 3 en figuur 4 staan de resultaten uit tabel 15 grafisch weergegeven. 0.8 0.7 stroefheid []
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 240
230
220
210
200
190
180
170
160
150
140
130
0 positie [m]
Figuur 3. Stroefheid in het buitenste rijspoor van de twee proefvakken met hun gemiddelden. De vakken bestaan uit uitgeborsteld beton (grof: 130 - 180 m en fijn: 180 - 240 m). De rode of donkere balken geven de gemiddelden weer. 0.8 0.7 stroefheid []
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 240
230
220
210
200
190
180
170
160
150
140
130
0 positie [m]
Figuur 4. Stroefheid tussen de rijsporen van de twee proefvakken met hun gemiddelden. De vakken bestaan uit uitgeborsteld beton (grof: 130 - 180 m en fijn: 180 - 240 m). De rode of donkere balken geven de gemiddelden weer. Uit de stroefheidmetingen blijkt dat de gevonden waarden voor de stroefheden van beide proefvakken ruim hoger dan de bestekseis van 0,52 zijn. 9.6.3 Proefvakken PW205 De stroefheidmetingen op de PW205 zijn uitgevoerd in het rechter wielspoor bij een snelheid van 50 km/h met een 86% vertraagd wiel, conform proef 150 van de Standaard RAW Bepalingen 2000 [13]. De resultaten zijn weergegeven in figuur 5 voor de meting in de richting Veghel en in figuur 6 voor de meting richting Beek en Donk.
24
Figuur 5. Stroefheid bij 50 km/h van alle proefvakken richting Veghel
Figuur 6. Stroefheid bij 50 km/h van alle proefvakken richting Beek en Donk In tabel 16 staan de gemiddelde stroefheden op de proefvakken gemeten in beide richtingen (circa een half jaar na aanleg). Tabel 16. Gemiddelde stroefheid van de vijf proefvakken op de PW205 in beide richtingen Nummer
Vakcode
Gemiddelde stroefheid
5
C
0,510
6
D
0,520
7
E
0,525
8
F
0,525
9
G
0,530
25
Uit de stroefheidmetingen blijkt dat niet alle waarden voldoen aan de bestekseis van > 0,52. Ze zijn uiteraard hoger dan de waarschuwingsgrens (0,45) en onderhoudsgrens (0,38) uit Wegbeheer. De metingen zijn uitgevoerd vlak na het uitborstelen, dus er was nog curing-compound aanwezig. Zoals eerder vermeld, moet volgens artikel 31.36.04.03 uit de Standaard RAW Bepalingen 2000 [13] de stroefheid van een behandeld oppervlak ten minste 80% van de stroefheid van een onbehandeld betonoppervlak zijn.
26
10
Analyse meetresultaten
10.1 SPB-metingen Zoals eerder is vermeld, worden bij de presentatie van de individuele metingen alleen die SPBwaarden weergegeven waarbij het 95% betrouwbaarheidsinterval 0,3 dB(A) of kleiner is. Bij het bepalen van de gemiddelde waarden worden echter de resultaten bij alle snelheden meegenomen. Deze gemiddelde waarden worden berekend door voor alle snelheden de afzonderlijke meetdata, gewogen met de bijbehorende confidentie-intervallen, te middelen. Het confidentie-interval is immers een maat voor het aantal passages bij een snelheid. Hierdoor worden per relevante snelheid (in geval van geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een discontinu mengsel 60, 70, 80 en 90 km/h) voldoende voertuigpassages meegenomen. In tabel 17 en tabel 18 staan de gemiddelde SPB-waarden voor respectievelijk lichte en zware motorvoertuigen op geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een discontinu mengsel. Tabel 17. Gemiddelde SPB-waarden voor lichte motorvoertuigen op geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een discontinu mengsel Mengsel
SPB-waarden dB(A) 60 km/h
70 km/h
80 km/h
90 km/h
Fijn
70,9
73,1
74,7
76,4
Grof
72,4
74,8
76,8
78,5
Referentie
70,7
72,9
74,8
76,5
Tabel 18. Gemiddelde SPB-waarden voor zware motorvoertuigen op geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een discontinu mengsel Mengsel
SPB-waarden dB(A) 70 km/h
80 km/h
90 km/h
Fijn
81,5
82,6
83,6
Grof
82,4
83,6
84,6
Referentie
83,5
84,8
85,9
Tevens zijn het gemiddelde spectrum van fijn en grof geoptimaliseerd uitgeborsteld beton en het spectrum van het referentiewegdek voor lichte en zware motorvoertuigen weergegeven in figuur 7 tot en met figuur 10.
27
75
geluidsniveau [dB(A)]
70 65 60 55
norm gem.
50 45 250
referentie
500
1000
2000
4000
8000
frequentie [Hz]
Figuur 7. De gemiddelde spectra van lichte motorvoertuigen op geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een fijn discontinu mengsel (‘norm gem.’) en van het referentiewegdek bij de referentiesnelheid (v0 = 80 km/h) voor lichte motorvoertuigen 80
geluidsniveau [dB(A)]
75 70 65 60
norm gem.
55
referentie
50 250
500
1000
2000
4000
8000
frequentie [Hz]
Figuur 8. De gemiddelde spectra van lichte motorvoertuigen op geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een grof discontinu mengsel (‘norm gem.’) en van het referentiewegdek bij de referentiesnelheid (v0 = 80 km/h) voor lichte motorvoertuigen
28
85
niveau [dB(A)]
80 75 70 65 norm gem. 60 55 250
referentie
500
1000
2000
4000
8000
frequentie [Hz]
Figuur 9. De gemiddelde spectra van zware motorvoertuigen op geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een fijn discontinu mengsel (‘norm gem.’) en van het referentiewegdek bij de referentiesnelheid (v0 = 70 km/h) voor zware motorvoertuigen 85
niveau [dB(A)]
80 75 70 65 norm gem.
60 55 250
referentie 500
1000
2000
4000
8000
frequentie [Hz]
Figuur 10. De gemiddelde spectra van zware motorvoertuigen op geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een grof discontinu mengsel (‘norm gem.’) en van het referentiewegdek bij de referentiesnelheid (v0 = 70 km/h) voor zware motorvoertuigen 10.2 Vergelijking SPB- en CPX-metingen In tabel 19 staan de eerder gemeten SPB-waarden voor lichte motorvoertuigen bij 80 km/h en het verschil met de gemeten waarden voor CPXcars.
29
Tabel 19. SPB-waarden voor lichte motorvoertuigen in dB(A) voor de proefvakken met geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een discontinu mengsel vergeleken met de CPX-waarden Nummer
Locatie
SPB
Verschil CPX - SPB
5
vak C grof
76,6
19,5
6
vak D fijn
74,8
19,7
7
vak E fijn
75,1
19,5
8
vak F fijn
74,5
19,4
9
vak G fijn
75,6
18,0
Voor de afwijkende waarde van het verschil tussen de CPX- en SPB-waarde voor vak G kan geen verklaring gevonden worden. Het gemiddelde van het verschil tussen de CPX- en SPB-waarden, exclusief vak G, wordt 19,5 dB(A). Met deze waarde kunnen alle CPX-metingen aan geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een discontinu mengsel omgerekend worden in een SPB-waarde voor lichte motorvoertuigen. In tabel 20 staan de eerder gemeten SPB-waarden voor zware motorvoertuigen bij 80 km/h en het verschil met de gemeten waarden voor CPXtrucks. Tabel 20. SPB-waarden voor zware motorvoertuigen in dB(A) voor de proefvakken met geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een discontinu mengsel vergeleken met de CPX-waarden Nummer
Locatie
SPB
Verschil CPX - SPB
5
vak C
83,6
10,9
6
vak D
82,9
10,7
7
vak E
82,7
11,1
8
vak F
82,3
10,9
9
vak G
82,8
10,3
Het gemiddelde van het verschil tussen de CPX- en SPB-waarden wordt 10,8 dB(A). Met deze waarde kunnen alle CPX-metingen aan geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een discontinu mengsel omgerekend worden in een SPB-waarde voor zware motorvoertuigen. Uit de berekende SPB-waarden kan de reductie ten opzichte van het referentiewegdek berekend worden. Deze reductie geldt ook voor middelzware motorvoertuigen. 10.3
Vergelijking SPB- en textuurmetingen
10.3.1 Lichte motorvoertuigen In figuur 11 staan de gemeten MPD-waarden uitgezet tegen de eerder gemeten SPB-niveaus voor lichte motorvoertuigen op de vakken met het fijne mengsel. De correlatie tussen MPD-waarden en SPB-niveaus bedraagt 0,89.
30
1.3
MPD [mm]
1.2
1.1
1.0
0.9 74.4
74.6
74.8
75.0
75.2
75.4
75.6
75.8
SPB-niveau [dB(A)]
Figuur 11. MPD als functie van de SPB-niveaus voor lichte motorvoertuigen op de proefvakken met het fijne mengsel op de PW 205 Uit deze resultaten volgt dat de MPD een voorspelling kan doen van het SPB-niveau en de Cwegdek voor lichte motorvoertuigen op geoptimaliseerd uitgeborsteld beton volgens: SPB = −4 ,4 ⋅ MPD + 80 10.1 en C wegdek = −4 ,4 ⋅ MPD + 5 10.2 10.3.2 Zware motorvoertuigen In figuur 12 staan de gemeten MPD-waarden uitgezet tegen de eerder gemeten SPB-niveaus voor zware motorvoertuigen. De correlatie tussen MPD-waarden en SPB-niveaus bedraagt respectievelijk en 0,91. 1.3
MPD [mm]
1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 82.0
82.5
83.0
83.5
84.0
SPB-niveau [dB(A)]
Figuur 12. MPD als functie van de SPB-niveaus voor zware motorvoertuigen op alle proefvakken met het fijne mengsel op de PW 205 Uit deze resultaten volgt dat de MPD een voorspelling kan doen van het SPB-niveau en de Cwegdek voor zware motorvoertuigen op geoptimaliseerd uitgeborsteld beton volgens: SPB = −2,9 ⋅ MPD + 85,8 10.3 en C wegdek = −2,9 ⋅ MPD + 1 10.4
31
10.3.3 Gemengde verkeersstromen Met behulp van de MPD kan de gemiddelde geluidsreductie ∆L van gemengde verkeersstromen op het fijne mengsel als functie van het aandeel zwaar verkeer q afgeschat worden volgens: ∆L = −1, 2 + 3 ⋅ MPD + 1,1 ⋅ log( q ) 10.5 De correlatie van deze benadering bedraagt 0,94. In figuur 13 staan de met behulp van formule 10.5 berekende geluidsreducties uit tegen de gemeten geluidsreducties.
geschatte reductie [dB(A)]
3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 -0.5 -1.0 -1.0
-0.5
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 gemeten reductie [dB(A)]
2.5
3.0
Figuur 13. Geschatte geluidsreductie vs. de gemeten geluidsreductie van gemengde verkeersstromen Zoals uit formule 10.5 volgt, leidt een hogere aandeel vrachtverkeer tot een hogere geluidsreductie. In figuur 14 is dit grafisch weergegeven.
2.5
geluidreductie [dB(A)]
2.0 1.5 1.0 0.5 1.00
0.0
0.50
-0.5
0.25
-1.0
0.10 0.05
-1.5
0.01
-2.0 Vak C
Vak D
Vak E
Vak F
aandeel vrachtverkeer
Vak G
Figuur 14. Geluidsreductie als functie van het aandeel vrachtverkeer in gemengde verkeersstromen
32
11
De Cwegdek van geoptimaliseerd uitgeborsteld beton 4/7
Voor het bepalen van de Cwegdek van een geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een fijn discontinu mengsel is gebruik gemaakt van de methode zoals beschreven in het Reken- en Meetvoorschrift Wegverkeerslawaai 2002 (RMW2002). Voor het bepalen van de wegdekcorrectie is de meetdata gebruikt van alle fijne mengsels: Herne, Schiphol fijn, PW205 vakken D, E, F en G. Omdat de spreiding tussen de meetdata van deze vakken groter is dan 2 dB(A) (zoals beschreven in het RMW 2002) zijn de meetresultaten van het fijne vak op Schiphol in de bepaling van de Cwegdek buiten beschouwing gelaten. De wegdekcorrectieterm Cwegdek voor toepassing in de Standaard Rekenmethoden I en II van het Rekenvoorschrift vastgelegd met behulp van de volgende formules: SRM I: v C wegdek , m = ∆L m + b m ⋅ lg 11.1 v0 SRM II: v C wegdek , m ,i = ∆L m ,i + b m ⋅ lg 11.2 v0 met: Cwegdek : ∆L : b: v: v0 :
de wegdekcorrectieterm in dB(A); de geluidsreductie bij de referentiesnelheid in dB(A); de snelheidsafhankelijke term in dB(A); de snelheid in km/h; de referentiesnelheid in km/h (v0 is 80 km/h voor lichte en 70 km/h voor zware motorvoertuigen).
De coëfficiënten ∆Lm,i en bm in de bovenstaande formules zijn gegeven in tabel 21 en tabel 22 voor respectievelijk SRM I en SRM II. Tabel 21. Coëfficiënten in de formule voor de Cwegdek voor SRM I voor lichte (m=lv) motorvoertuigen en het snelheidsinterval waarin de waarden betrouwbaar zijn Voertuigcategorie
∆Lm
bm
Snelheidsinterval
Licht
-0,07
-1,63
60 - 90 km/h
Zwaar
-1,97
-4,01
70 - 80 km/h
33
Tabel 22. Coëfficiënten voor geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een fijn discontinu mengsel in de formule voor Cwegdek voor lichte en (middel)zware motorvoertuigen
∆Lm,i=1..8 63
bm
125
250
500
1000
2000
4000
8000
lichte motorvoertuigen -0.70
-4.82
-4.13
-0.30
0.92
-1.29
-1.32
-0.22
-1.63
(middel)zware motorvoertuigen
-6.20
-7.30
-1.78
-1.18
-2.40
-2.04
-2.29
-4.01
-4.74
Met behulp van de coëfficiënten uit de voorgaande tabellen kan de feitelijke geluidsreductie als functie van de snelheid berekend worden. Een negatieve Cwegdek houdt een geluidsreductie ten opzichte van het referentiewegdek van dab 0/16 in. De resultaten hiervan staan in tabel 23. Vergeleken met een geluidsreductie van gebezemd beton van + 3 dB(A) bij aanvang van het onderzoek, is dit een significant positief effect. Tabel 23. De Cwegdek van geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een fijn discontinu mengsel als functie van de snelheid Voertuigcategorie
Cwegdek [dB(A)] 60 km/h
70 km/h
80 km/h
90 km/h
Licht
0,2
0,0
-0,1
-0,2
Zwaar
-
-1,9
-2,2
-
34
12
Conclusies
Op basis van het in dit rapport beschreven onderzoek kunnen de volgende conclusies met betrekking tot uitgeborsteld beton worden getrokken: - Bij de aanleg van uitgeborsteld beton dient de super-smoother te worden toegepast. - De uitborsteldiepte dient meer dan 1/4-deel en minder dan 1/3-deel van de kleinste korrel van de grofste fractie te bedragen. - Het fijne mengsel is voor lichte motorvoertuigen geluidstechnisch vergelijkbaar met dab. - Het fijne mengsel is voor zware motorvoertuigen 2 dB(A) stiller dan dab. - Het grove mengsel is voor lichte motorvoertuigen 2 dB(A) luider dan dab. - Het grove mengsel is voor zware motorvoertuigen 1 dB(A) stiller dan dab. - In situaties waar vrachtverkeer bepalend is voor berekening van de geluidsbelasting, leidt toepassing van geoptimaliseerd uitgeborsteld beton tot een vermindering van het geluidsniveau op een ontvangerpunt langs de weg met geluidsgevoelige bestemmingen. - Op basis van lasertextuurmetingen is nauwkeurig de geluidsemissie te bepalen. - Door de duurzaamheid van beton zal de relatieve geluidsreductie ten opzichte van asfalt in de loop der tijd verder toenemen.
35
Literatuur 1
Wegdekcorrectieterm en optimalisatie betonwegdekken; fase I: verzamelen gestructureerde set gegevens. M+P-rapport CC.95.1.2, 1997
2
Geluidsmetingen ten behoeve van de wegdekcorrectieterm voor drie typen betonwegdekken eindrapport van fase I. M+P-rapport CC.95.1.3, 1998
3
Betonwegdekken met een verminderde geluidsemissie. Intron rapport nr. 90510 deel 3135-151
4
Zachter rijden met cementbetonverhardingen. Het Ingenieursblad 1-2/1999, Beeldens, Van Gemert en Caestecker, 1999
5
Stroefheidsmetingen op een proefvak op de busbaan (zuidtangent) nabij de Luchthaven Schiphol. KOAC•WMD-rapport e99390, 2000
6
Reken- en Meetvoorschrift Wegverkeerslawaai 2002, http://www.stillerverkeer.nl/rmvweg/
7
Het wegdek gecorrigeerd op akoestische eigenschappen. CROW-publicatie nr. 133, CROW, Ede, 1999
8
Optimalisatie van uitgewassen beton; Stand van zaken, M+P.CC.95.1.4, 2000
9
Grootschalige proefvakken uitgewassen beton PW205 gedeelte Helmond - Veghel (N279). Bestek 31CT-1998, in concept
10
Method for measuring the influence of road surfaces on traffic noise- part 2: ‘The Close Proximity method’, ISO/DIS-11819-2
11
Characterization of pavement texture by using surface profiles, ISO-13473-1/2/3/4: part 1: ‘determination of mean profile depth’, (standard in 1997); part 2: ‘terminology related to pavement texture profile analysis’, (DIS-stage)
12
KOAC•WMD-rapporten 00390.001.a en 00390.002.a
13
Standaard RAW Bepalingen 2000. CROW, Ede, 2000
36
Bijlage I
Proefvakken Schiphol en Eindhoven
Schiphol Tabel 24. Mengselsamenstelling Mengsel
Eenheid
A1
A2
A3
kg
375
375
375
Zand 0/2
kg % (m/m)
490 27
540 30
590 32,5
Porfier 10/14
kg % (m/m)
1320 73
1270 70
1220 67,5
Watercementfactor
-
0,4
0,4
0,4
Plastificeerder
-
geen
geen
geen
Luchtbelvormer
gr
600
600
600
CEM II/B-V 32,5R
Tabel 25. Resultaten vooronderzoek Mengsel
Eenheid
A1
A2
A3
Walsmaat
-
1,27
1,31
1,32
Luchtgehalte
%
1,6
2
3
Specie temperatuur
o
C
18
19
19
Omgevingstemperatuur
o
C
20
17
20
Splijttreksterkte na 7 dagen
N/mm2
3,3
4,7
5,6
Druksterkte na 1 dag
N/mm2
25,1
24,6
22,5
Druksterkte na 7 dagen
N/mm2
48,5
49,3
45,7
Druksterkte na 28 dagen
N/mm2
60,3
62,5
60,0
37
Eindhoven Tabel 26. Overzicht van de toeslagmaterialen Toeslagmateriaal
Land van herkomst
Polijstwaarde
Visuele beoordeling
België
55
platte stukken aanwezig
Frankrijk
63
veel platte stukken; afgeronde randen
Noorwegen
<55
veel platte stukken
Duits kwartsiet
Duitsland
57/58
weinig platte stukken; hoekig
Grès Concassé
België
61
weinig platte stukken; hoekig
Grès Yvoir Grès Arkosique Noors graniet
Tabel 27. Mengselsamenstelling Mengsel
Eenheid
4/7
10/14
CEM II/B-V 32,5R
kg
425
375
Zand 0/2
kg
600
490
Duits kwartsiet 5/8
kg
1100
0
Duits kwartsiet 11/16
kg
0
1320
0,4
0,4
geen
geen
gr
600
600
Mengsel
Eenheid
4/7
10/14
Walsmaat
-
1,14
1,29
Luchtgehalte
%
2,0
1,3
Specie temperatuur
o
22,0
22,6
Omgevingstemperatuur
o
C
20,3
20,3
Splijttreksterkte na 7 dagen
N/mm2
5,4
5,2
Druksterkte na 1 dag
N/mm2
16,9
21,3
Druksterkte na 7 dagen
N/mm2
46,2
46,2
Druksterkte na 28 dagen
N/mm2
60,4
60,0
Watercementfactor Plastificeerder Luchtbelvormer
Tabel 28. Resultaten vooronderzoek
C
38
Bijlage II
Meetmethoden
SPB-metingen Meetopzet De geluidsniveaumetingen zijn uitgevoerd volgens de Statistical Pass-By (SPB) methode. Dit is een standaard meetmethode waarbij een microfoon op 7,5 m uit het hart van de rijbaan en op 5 m hoogte is geplaatst (zie figuur 15).
spectrumanalyse
5,0m
rijsnelheid
geluidniveau LA,max
7,5m
statistische verwerking
Figuur 15. Meetopstelling ter bepaling van het geluidsniveau volgens de SPB-methode Bij iedere voertuigpassage worden het maximale A-gewogen geluidsniveau en de voertuigsnelheid geregistreerd. Deze resultaten worden verwerkt in een scatterdiagram waarin het maximale geluidsniveau van een passage als functie van de logaritme van de snelheid staat weergegeven. Uit dit scatterdiagram wordt de bestpassende lineaire functie bepaald. In minimaal 10% van de passages is de spectrale verdeling in 1/3-octaafbanden gemeten. Uit de regressie-analyse volgt het totale geluidsniveau behorend bij de snelheid. Voertuigen Bij de metingen is onderscheid gemaakt tussen lichte, middelzware en zware motorvoertuigen. Bij deze categorisering worden bestelwagens met een gewicht lager dan 3,5 ton en touringcars/bussen niet meegenomen, daar de spreiding binnen de gehanteerde categorieën hierdoor onaanvaardbaar toeneemt, zonder dat hier betere inzichten ten aanzien van de eigenschappen van wegdekken tegenover staan. Voertuigen met mankementen, alsmede voertuigen met een niet representatief rijgedrag zoals optrekken of remmen, zijn buiten beschouwing gelaten. Ook passages waarbij sprake was van stoorgeluid zijn niet meegenomen. Voor de regressielijn in het scatterdiagram geldt: v L A , max = a + b ⋅ lg 15.1 v0 met: LA,max: het maximale geluidsniveau in dB(A) tijdens een voertuigpassage; a, b: de regressieconstanten in dB(A); v: de snelheid in km/h; 39
v0:
de referentiesnelheid in km/h (v0 is 80 km/h voor lichte en 70 km/h voor zware motorvoertuigen).
De in het scatterdiagram aangegeven zone rondom de regressielijn markeert het gebied, waarbinnen met een betrouwbaarheid van 95% de werkelijke waarde voor de regressielijn ligt. Voor de wegdekken is een temperatuurcorrectie Ctemp toegepast op de gemeten geluidsniveaus volgens: Ctemp = 0,05 ⋅ (T − 20°C) voor lichte motorvoertuigen en
C temp = 0,03 ⋅ (T − 20°C) voor (middel)zware motorvoertuigen met: Ctemp: T:
15.2
correctie in dB(A); luchttemperatuur in °C tijdens de metingen.
CPX-metingen Met de Close-Proximity (CPX) methode volgens ISO/DIS 11819-2 [10] wordt het geluidsniveau dichtbij een band gemeten met twee microfoons over de lengte van een wegvak. Hierdoor wordt alleen het rolgeluid gemeten. Tegelijkertijd wordt de voertuigsnelheid gemeten. De standaard banden en de microfoons zijn in een trailer gemonteerd. In figuur 16 en figuur 17 staat een schematisch overzicht respectievelijk een foto van de M+P/Müller-BBM trailer. Lichtoog voor positiebepaling
Microfoons outer position
Microfoons inner position
Figuur 16. Opzet ter bepaling van het geluidsniveau volgens de CPX-methode
40
Figuur 17. Foto van de M+P/Müller-BBM-trailer De metingen zijn uitgevoerd met vier verschillende in de ISO-norm voorschreven standaardbanden: - band A: Avon ZV1; - band B: Avon Enviro CR322; - band C: Avon Turbogrip CR65 (winterband); - band D: Dunlop SP Artic ( winterband). De meetresultaten worden gecorrigeerd voor de werkelijk gereden snelheden met Cv volgens: v C v = −b ⋅ log 15.3 v ref met: Cv : b: v: vref :
snelheidscorrectie in (dB(A)) de snelheidsexponent (dB(A)) de werkelijk gereden snelheid in (km/h) de referentiesnelheid (km/h)
Volgens de ISO-norm dient de waarde voor b 35 te bedragen. De temperatuurcoëfficiënt die aangehouden is, is identiek aan die bij de SPB-metingen. Textuurmetingen Meetopzet De textuur wordt gemeten met een stationaire opstelling volgens ISO 13473 [11], door met behulp van een laser het wegdek af te tasten (zie figuur 18). Hiermee worden langsprofielen van het wegdek gemeten.
41
signal analyses
laser
optical sensor
road surface
Figuur 18. Laserprofilometer ter bepaling van de oppervlaktetextuur van een wegdek Van belang voor de geluidsemissie is de textuur in het golflengtegebied van circa 5 mm tot 200 mm. In de gangbare terminologie wordt dit aangeduid met het micro/macro tot het macro/mega textuurbereik. De met de laserprofilometer gemeten profielen worden spectraal geanalyseerd resulterend in een tertsbandspectrum van de oppervlaktetextuur. Daarnaast worden de standaard kentallen Mean Profile Depth (MPD), Estimated Texture Depth (ETD) en effectieve waarde (RMS) bepaald. Stroefheidmetingen De stroefheidmetingen zijn uitgevoerd door de KOAC•WMD in het rechter wielspoor bij een snelheid van 50 km/h met een 86% vertraagd wiel, conform proef 150 van de Standaard RAW Bepalingen 2000 [13].
42
Bijlage III
SPB-meetresultaten
In figuur 19 tot en met figuur 22 staan de waarden uit tabel 4 en tabel 5 grafisch weergegeven met de bijbehorende 95% betrouwbaarheidsintervallen.
geluidsniveau [dB(A)]
80
75 vak D vak E vak F vak G Herne Schiphol referentie
70
65 60
70
80
90
100
snelheid [km/h]
Figuur 19. Overzicht van de SPB-waarden voor lichte motorvoertuigen op geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een fijn discontinu mengsel met de bijbehorende 95% betrouwbaarheidsintervallen en het referentiewegdek
geluidsniveau [dB(A)]
85
80
75
vak C Schiphol referentie
70 60
70
80
90
100
snelheid [km/h]
Figuur 20. Overzicht van de SPB-waarden voor lichte motorvoertuigen op geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een grof discontinu mengsel met de bijbehorende 95% betrouwbaarheidsintervallen en het referentiewegdek
43
vak D vak E vak F vak G Herne referentie
geluidsniveau [dB(A)]
90
85
80
75 60
70
80
90
snelheid [km/h]
Figuur 21. Overzicht van de SPB-waarden voor zware motorvoertuigen op geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een fijn discontinu mengsel met de bijbehorende 95% betrouwbaarheidsintervallen en het referentiewegdek
geluidsniveau [dB(A)]
85
80
vak C
75
referentie
70 60
70
80
90
100
snelheid [km/h]
Figuur 22. Overzicht van de SPB-waarden voor zware motorvoertuigen op geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een grof discontinu mengsel met de bijbehorende 95% betrouwbaarheidsintervallen en het referentiewegdek Spectrumanalyse In minimaal 10% van de passages is naast de bepaling van het maximale geluidsniveau tijdens de voertuigpassage tevens de spectrale verdeling in 1/3-octaafbaden bepaald. De spectra zijn rekenkundig gemiddeld en de aldus gevonden spectra zijn weergegeven in figuur 23 tot en met figuur 26. Bij de analyse van de spectra zijn die spectra meegenomen waarbij de voertuigsnelheid tussen 70 en 90 km/h ligt.
44
75
geluidsniveau [dB(A)]
70 65 60
vak D vak E vak F vak G Herne Schiphol
55 50 45 250
500
1000 2000 frequentie [Hz]
4000
8000
Figuur 23. Spectra voor lichte motorvoertuigen op geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een fijn discontinu mengsel 80
geluidsniveau [dB(A)]
75 70 65 60 55 50 250
vak C 500
1000 2000 frequentie [Hz]
4000
8000
Figuur 24. Spectrum voor lichte motorvoertuigen op geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een grof discontinu mengsel 80
geluidsniveau [dB(A)]
75 70 65 vak D vak E vak F vak G Herne
60 55 50 250
500
1000
2000
4000
8000
frequentie [Hz]
Figuur 25. Spectra voor zware motorvoertuigen op geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een fijn discontinu mengsel
45
geluidsniveau [dB(A)]
85 80 75 70 65 60 55 250
vak C
500
1000
2000
4000
8000
frequentie [Hz]
Figuur 26. Spectrum voor zware motorvoertuigen op geoptimaliseerd uitgeborsteld beton met een grof discontinu mengsel
46
Bijlage IV
Proefvakken PW205
In figuur 27 staan de globale meetresultaten voor één band van het gehele wegvak richting Veghel (landzijde) en in figuur 28 de globale meetresultaten voor één band van het gehele wegvak richting Boerdonk (kanaalzijde). 100
8 0 km/ h CPX(band A)
96
kruisin g
geluidniveau
98
94
92
90
9 5 .0
9 5 .5
9 6 .0
9 6 .5
9 7 .0
9 7 .5
9 8 .0
9 8 .5
9 9 .0
9 9 .5
1 0 0 .0
1 0 0 .5
1 0 1 .0
1 0 1 .5
1 0 2 .0
Posit ie [km] (volgens hectometerpaalt jes)
Figuur 27. CPX-resultaten voor het gehele wegvak richting Veghel (landzijde)
103.0
kruising
geluidniveau
80 km/ h CPX(band A)
102.5
102.0
101.5
101.0
100.5
100.0
99.5
99.0
98.5
98.0
Positie [km] (volgens hectometerpaaltjes)
97.5
97.0
96.5
96.0
Figuur 28. CPX-resultaten voor het gehele wegvak richting Boerdonk (kanaalzijde) In figuur 27 en figuur 28 zijn duidelijk de vakken met het fijne mengsel te herkennen: deze vertonen significante lagere meetwaarden dan de rest van het wegvak.
47
Bijlage V
Resultaten lasertextuurmetingen
De gemiddelde resultaten voor de MPD, ETD en RMS staan in tabel 29. Tabel 29. Resultaten van de laser textuurmeting Nummer
Proefvak
Positie
hart 5
C rechter rijspoor
hart 6
D rechter rijspoor
hart 7
E rechter rijspoor
hart 8
F rechter rijspoor
hart 9
G rechter rijspoor
48
Grootheid
Gemiddelde (mm)
MPD
0,7
ETD
0,7
RMS
0,4
MPD
0,8
ETD
0,9
RMS
0,5
MPD
0,9
ETD
0,9
RMS
0,5
MPD
1,1
ETD
1,1
RMS
0,6
MPD
0,9
ETD
0,9
RMS
0,6
MPD
1,0
ETD
1,0
RMS
0,6
MPD
1,1
ETD
1,1
RMS
0,7
MPD
1,2
ETD
1,2
RMS
0,7
MPD
0,9
ETD
0,9
RMS
0,6
MPD
1,0
ETD
1,0
RMS
0,6
Bijlage VI
Het wettelijk kader
In een akoestisch onderzoek dient, bij de bepaling van de geluidsniveaus op geluidsgevoelige bestemmingen rond wegen, gebruik gemaakt te worden van het Reken- en Meetvoorschrift Wegverkeerslawaai 2002 (RMW2002) [6]. In een dergelijk onderzoek worden verschillende parameters van de bron en omgeving meegenomen. Hierbij wordt onderscheid gemaakt tussen drie deelgebieden: - de bron (bijvoorbeeld het verkeer op een weg); - het overdrachtsgebied (bijvoorbeeld schermen, bodemdemping); - de geluidsgevoelige bestemming (bijvoorbeeld woning, school). De rekenmethodiek is als volgt opgebouwd: Limmissie = Lemissie − Doverdracht 19.1 met: Limmissie: Lemissie: Doverdracht:
equivalente geluidsniveau op een ontvangerpunt langs de weg; bronsterkte van het geluid van de motorvoertuigen; demping ten gevolge van de overdracht van het geluid vanaf de weg tot het ontvangerpunt (afhankelijk van de geometrie van bron en ontvanger, de bodemimpedantie van het overdrachtsgebied, afscherming door objecten en dergelijke).
De invloed van een wegdek (de bron) wordt in het Rekenvoorschrift meegenomen met een term (de wegdekcorrectie of Cwegdek) waarmee de geluidsproductie van het verkeer op de betreffende weg verhoogd (of bij een stil wegdek, verlaagd) dient te worden. De Cwegdek van een wegdektype wordt bepaald ten opzichte van een referentiewegdek, zoals dat is vastgelegd in bijlage V van het RMW2002. In ‘Het referentiewegdek’ wordt hierop nader ingegaan. De totale geluidsemissie van verkeer op een weg wordt gegeven door:
Lemissie = ∑ ( Le ,m + C wegdek ,m ) 19.2 m
met: Le,m: m: Cwegdek,m:
geluidsproductie van motorvoertuigen van type m op het referentiewegdek (afhankelijk van snelheid en intensiteit); m = lv: lichte motorvoertuigen, m = mv: middelzware motorvoertuigen en m = zv: zware motorvoertuigen; invloed van een wegdek op de geluidsproductie van voertuigcategorie m relatief ten opzichte van het referentiewegdek.
Bij de berekening wordt onderscheid gemaakt tussen de eenvoudige Standaard Reken Methode I en de uitgebreidere Standaard Reken Methode II. De Standaard Reken Methode I (SRM I) rekent op basis van totale A-gewogen niveaus en kan toegepast worden in eenvoudige situaties, zoals bij rechte wegen zonder geluidsschermen. De Standaard Reken Methode II (SRM II) houdt rekening met de frequentieafhankelijkheid in de emissie en de overdrachtstermen. Daarom worden de berekeningen per octaafband uitgevoerd. De middenfrequenties van deze octaafbanden zijn: 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 en 8000 Hz. Het referentiewegdek De geluidsreducerende eigenschap van een wegdek wordt bepaald ten opzichte van het referentiewegdek zoals dat in bijlage V van het RMW2002 is vastgelegd. In tabel 30 staat een overzicht van de referentiewaarden voor lichte en zware motorvoertuigen bij verschillende snelheden.
49
Tabel 30. referentiewaarden voor het referentiewegdek voor lichte en zware motorvoertuigen voor verschillende snelheden Voertuigcategorie
SPB-waarde (dB(A)) 60 km/h
70 km/h
80 km/h
90 km/h
Lichte
70,7
72,9
74,8
76,5
Zware
82,0
83,5
84,8
85,9
De wegdekcorrectie Cwegdek is in achtereenvolgens SRM I en SRM II beschreven met de volgende formules: voor SRM I: v C wegdek , m = ∆L m + b m ⋅ lg v0
19.3
voor SRM II: v C wegdek , m ,i = ∆L m ,i + b m ⋅ lg 19.4 v0 waarin Cwegdek,m Cwegdek,m,i ∆Lm ∆Lm,i bm v v0
wegdekcorrectie per voertuigcategorie, in dB(A) wegdekcorrectie per voertuigcategorie en per frequentieband, in dB(A) geluidreductie per voertuigcategorie, bij de referentiesnelheid, in dB(A) geluidreductie per voertuigcategorie en per frequentieband, bij de referentiesnelheid, in dB(A) snelheidsindex in dB(A) per decade snelheidstoename snelheid in km/h referentiesnelheid in km/h (v0 is 80 km/h voor lichte motorvoertuigen en 70 km/h voor (middel)zware motorvoertuigen)
50
Colofon Uitgave: Editie: Productie:
CROW, Ede november 2003 CROW, afdeling Communicatie
CROW-rapport 03-09 ‘Optimalisatie van uitgeborsteld beton en bepaling van de Cwegdek’ is als pdfbestand kosteloos te downloaden vanaf de website van CROW www.crow.nl (menu ‘Producten en diensten’). Een papieren versie kost € 44,- (incl. verzendkosten binnen Nederland). Bij CROW te bestellen onder vermelding van het artikelnummer: 03-09 - via de website: www.crow.nl/shop - per post: Postbus 37, 6710 BA Ede - per fax: (0318) 62 11 12
51
