Geleideconstructies van beton: wegafscheidingen, middengeleiders, schampkanten en afzetblokken

Geleideconstructies zijn voertuigkeringen langs of tussen rijbanen die een voertuig dat van de weg raakt opvangen en terugleiden naar de rijbaan. Een betonnen geleideconstructie is een doorgaande wand met een New Jersey- of stepprofiel, gemaakt van prefab betonelementen of ter plaatse gestort met een glijbekisting. Betonnen wegafscheiding is de bredere verzamelnaam: daaronder vallen ook lagere elementen die verkeer scheiden of geleiden zonder als voertuigkering te zijn beproefd, zoals middengeleiders, verkeerseilanden, schampkanten en afzetblokken.

Dit artikel zet alle typen naast elkaar: soorten en profielen, prefab of ter plaatse gestort, het normkader en wat vezels in deze elementen opleveren. Dutch Fiber Trading levert vezels voor het beton, geen geleideconstructies.

Wat is een geleideconstructie?

Een geleideconstructie, ook voertuigkering genoemd, voorkomt dat een voertuig de weg zijdelings verlaat of op de rijbaan van het tegenliggende verkeer terechtkomt. Een wegbeheerder plaatst een kering waar van de weg raken gevaarlijker is dan een aanrijding met de kering zelf: bij obstakels dicht langs de rijbaan, zoals brugpijlers en portalen, bij hoogteverschillen en in de middenberm als tegenliggend verkeer beschermd moet worden. In een brede grasmiddenberm is een kering niet altijd nodig.

Er zijn twee hoofdgroepen. De stalen geleiderail, in de volksmond vangrail, is in Nederland het bekendste beeld; de gangbare Nederlandse geleiderail is 75 cm hoog. Daarnaast bestaat de betonnen geleideconstructie: een doorlopende wand die met vorm en massa werkt. Lang lag in Nederland de nadruk op staal. Een nota van Rijkswaterstaat over middenbermbeveiliging uit 1992 vergeleek beide op veiligheid, kosten en beheer en onderhoud, en concludeerde dat beton meer aandacht verdient dan voorheen. Tegenwoordig staan in de middenberm van veel autosnelwegen betonnen keringen met een stepprofiel.

Geleiderail of betonnen geleideconstructie: het verschil

Het verschil zit in de manier waarop de kering een aanrijding opvangt. Een stalen geleiderail vervormt: rail en palen buigen mee en hebben daarvoor ruimte achter de kering nodig, de werkingsbreedte. Een betonnen geleideconstructie vervormt nauwelijks. Een RWS-publicatie uit 1986 vat het principe samen: of een constructie bij een aanrijding wordt doorbroken, verplaatst of kantelt, hangt af van de massa, de vorm en de verbinding met de weg.

Gekoppelde prefab elementen kunnen bij een zware aanrijding plaatselijk kantelen en daarna terugkantelen; een wand die niet in de ondergrond is verankerd, schuift een stukje op. Volgens een Duitse studie van de Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) bleken stalen en betonnen keringen in botsproeven gelijkwaardig veilig. Het grootste praktische verschil zit in het beheer: een stalen rail moet na een aanrijding worden hersteld, bij beton wordt een beschadigd element uitgewisseld of plaatselijk gerepareerd.

Soorten betonnen geleideconstructies en wegafscheidingen

Onder de verzamelnaam betonnen wegafscheiding vallen twee groepen die u goed uit elkaar moet houden. De eerste groep zijn de hoge, doorgaande voertuigkeringen: geleideconstructies die als systeem zijn beproefd volgens NEN-EN 1317. De tweede groep zijn lagere wegafscheidingen die verkeer scheiden of geleiden, maar geen beproefd kerend vermogen hebben: de middengeleider in het onderliggend wegennet, het verkeerseiland, de schampkant, de schamppaal en het afzetblok.

Dat onderscheid bepaalt welke eisen gelden, wie over de betonsamenstelling beslist en hoe vrij de ontwerper is in de keuze van wapening en vezels. Bij een beproefd systeem ligt het ontwerp vast; bij een gestort verkeerseiland of een afzetblok kiezen de ontwerper en de producent zelf.

New Jersey-profiel en stepprofiel

Het New Jersey-profiel komt uit de Verenigde Staten en dankt zijn naam aan de staat New Jersey, waar de huidige vorm eind jaren vijftig ontstond. Het is afgeleid van het eerdere GM-profiel: een schuine voet die overgaat in een steile bovenzijde, zodat het wiel oploopt en het voertuig wordt teruggestuurd. In Nederland bepaalde Rijkswaterstaat in 1986 dat voor betonnen geleideconstructies voortaan het New Jersey-profiel moest worden toegepast. Het standaardelement uit die publicatie was 6 m lang, 6 ton zwaar en ongeveer 0,80 m hoog. Met stijlen en een geleidebuis werd het verhoogd tot ongeveer 1,30 m, zodat een vrachtwagen of bus minder snel over de constructie kantelt.

Dat besluit is inmiddels historie. Bij hoge snelheden bleek het New Jersey-profiel een voertuig over de kop te kunnen laten slaan. In de jaren negentig ontwikkelde Rijkswaterstaat daarom het stepprofiel: een wand met één doorgaande, licht hellende voorzijde (zoals de Amerikaanse single-slope barrier) en onderaan een kleine verbreding, de step, die schade bij lichte aanrijdingen beperkt. Het stepprofiel werd de standaard voor permanente betonnen geleideconstructies in Nederland. Voor tijdelijke situaties worden beide profielen gebruikt.

Tijdelijke betonnen geleideconstructie bij wegwerkzaamheden

Bij wegwerkzaamheden schermen tijdelijke betonnen keringen, in de praktijk vaak barriers genoemd, het werkvak af van het verkeer. Het zijn prefab elementen, vaak tot ongeveer 12 m lang, met snelkoppelingen, die na het werk worden opgeladen en elders opnieuw geplaatst. De RWS-publicatie uit 1986 noemde al het tijdelijk verplaatsen van elementen om bij reconstructiewerk een veilige werkomgeving te maken. NEN-EN 1317 kent lagere klassen die voor tijdelijke keringen bedoeld zijn (T1 tot en met T3); tijdelijke keringen langs snelle wegen worden daarnaast vaak in een N- of H-klasse beproefd. Welk kerend vermogen op een werkvak nodig is, bepaalt de wegbeheerder.

Voor het beton betekent dit een zwaar leven, ook als er nooit een voertuig tegenaan rijdt: elementen worden telkens gehesen, vervoerd, gestapeld en opnieuw gekoppeld. Kanten en koppelzones raken daarbij beschadigd. Daar komen vezels in beeld; zie het deel over vezels verderop.

Prefab of ter plaatse gestort

Een betonnen geleideconstructie komt op twee manieren op de weg. Prefab elementen worden in de fabriek gemaakt. Volgens de RWS-publicatie uit 1986 werden ze 'onderste boven' in een stalen mal gestort. Dat gaf een exacte maatvoering, een hoge betonkwaliteit en een dicht, glad oppervlak, en de betonsamenstelling kon worden aangepast tegen aantasting door dooizouten. De elementen staan los op de verharding, volgen het zettingspatroon van de weg en zijn na schade eenvoudig te vervangen. Hoe vezels in fabrieksbeton worden ingezet, staat in het artikel over prefab betonelementen.

Ter plaatse gestorte geleideconstructies worden met een glijbekisting gemaakt: een machine die de wand als één doorgaande streng op een voorbereide ondergrond vormt, zonder koppelingen. Zo'n wand verschuift bij een aanrijding nauwelijks. Het beton wordt wel op de bouwplaats verwerkt, met de aandachtspunten die daarbij horen: krimp en temperatuurwisselingen vragen om voegen of zaagsneden, en de verse wand moet goed worden nabehandeld tegen uitdrogen. Vezels voor zo'n werk gaan meestal mee vanuit de centrale of worden in de truckmixer toegevoegd; zie vezels in de betoncentrale.

Normen en eisen: NEN-EN 1317 en milieuklassen voor dooizout

NEN-EN 1317 is de Europese normreeks voor voertuigkeringen. Deel 1 geeft de terminologie en de algemene criteria voor de beproeving, deel 2 de prestatieklassen en de acceptatiecriteria van botsproeven voor geleideconstructies (inclusief brugleuningen), deel 3 gaat over obstakelbeveiligers en deel 5 over productkenmerken, duurzaamheid en de CE-markering.

Een geleideconstructie wordt beoordeeld met botsproeven op ware schaal. Daaruit volgen drie kenmerken: het kerend vermogen (welk voertuig bij welke snelheid en hoek wordt opgevangen), de werkingsbreedte (hoeveel ruimte de kering met het voertuig bij een aanrijding inneemt) en de heftigheid van de botsing voor de inzittenden, uitgedrukt in de ASI-klasse. De wegbeheerder bepaalt per locatie welke combinatie nodig is.

De prestatie geldt voor het geteste systeem als geheel: vorm, massa, wapening, koppelingen en verankering samen. Wat dat voor vezels betekent, staat verderop bij de vezels.

Voor het beton zelf gelden de milieuklassen uit NEN-EN 206, in Nederland samen met NEN 8005. Beton langs gestrooide wegen valt in de klassen voor vorst met dooizout (XF2 voor verticale vlakken in de sproeizone, XF4 voor horizontale vlakken en plekken met directe sproeinevel) en in de klassen voor chloride uit dooizout (XD1 tot en met XD3). Welke klasse precies geldt, staat in het bestek.

Betonnen afzetting: afzetblokken en stapelblokken

Een betonnen afzetting bestaat uit losse, zware blokken of elementen die een terrein, inrit of rijstrook afsluiten: rond een bouwplaats, als terreinafsluiting of bij een tijdelijke omleiding. Bij afzetblokken is het gewicht de functie. Een blok blijft staan omdat het te zwaar is om zomaar te verschuiven; net als bij een geleideconstructie gaat het om massa, vorm en contact met de ondergrond.

Een los afzetblok is wel iets anders dan een geleideconstructie. Het heeft geen kerend vermogen volgens NEN-EN 1317 en is niet bedoeld als voertuigkering langs een rijbaan waar met snelheid wordt gereden. Blokken die moeten voorkomen dat een voertuig opzettelijk ergens inrijdt, worden apart getest en vallen buiten dit artikel.

Veel afzet- en stapelblokken worden gemaakt van restbeton. Betoncentrales storten wat overblijft in stalen mallen tot blokken die in elkaar grijpen, de bekende 'legoblokken', voor vrijstaande wanden, keerelementen en boxen voor bulkgoed. Dat voorkomt dure afvoer van restbeton en spaart grondstof. Soorten, toepassingen en de rol van vezels in deze blokken staan uitgewerkt bij stapelblokken en prefab betonblokken en bij betonnen keerwanden.

Middengeleider en verkeerseiland van beton

Het woord middengeleider heeft twee betekenissen. Op autosnelwegen is het de kering in de middenberm die tegenliggend verkeer beschermt: een geleideconstructie zoals hierboven beschreven, van staal of beton. In het onderliggend wegennet van gemeenten en provincies is een middengeleider een smal verhoogd eiland tussen de rijrichtingen, bijvoorbeeld bij een kruispunt of in de aanloop naar een rotonde.

Een verkeerseiland is een verhoogd eiland bij een kruispunt of oversteekplaats dat verkeer geleidt en voetgangers of fietsers een tussenstop geeft. Middengeleiders en verkeerseilanden van beton worden als prefab elementen geplaatst of ter plaatse gestort op asfalt of een fundering, vaak met een gekleurde of bewerkte toplaag. Ze krijgen het zwaar te verduren: wielen van vrachtwagens en bussen rijden over de randen, sneeuwschuivers raken de kanten, er komt dooizout op, en een relatief dunne gestorte laag is gevoelig voor krimp. Hoe deze elementen passen in het bredere beheer van de openbare ruimte, staat in het artikel over gemeentelijk wegbeheer.

Verkeerseiland van beton: prefab of gestort

Prefab elementen hebben vaste vormen, zijn snel geplaatst en geven weinig verkeershinder; sommige systemen zijn demontabel. Een gestort verkeerseiland kent geen vormbeperkingen: druppelvormige eilanden, rotondeharten en lange, gebogen middengeleiders worden in één stuk en naadloos gemaakt. Daar staat tegenover dat gestort beton gevoelig is voor krimpscheuren en kantschade als de nabehandeling of de wapening tekortschiet.

Hier ligt de meest directe rol voor vezels. Een kunststof macrovezel zoals TwistR kan in gestorte verhardingen en elementen zoals eilanden en banden een licht net vervangen waar de constructeur dat toelaat, en houdt kanten en hoeken beter bij elkaar. Een microvezel zoals Promicro beperkt plastische krimpscheuren in de eerste uren na het storten, als het oppervlak sneller uitdroogt dan het jonge beton aankan. Beide vezels corroderen niet, wat in de dooizoutzone een voordeel is.

Schampkant en schamppaal

Een schampkant is een verhoogde rand langs de rijbaan op een brug, in een tunnel of langs een kunstwerk. Hij houdt de wielen op afstand van de leuning, de wand of de rand van het dek, en vaak staat er een leuning of geleideconstructie op of achter. Op de meeste verkeersbruggen hoort een schampkant bij het dek. Ook houten voetgangers- en fietsbruggen hebben er vaak een, dan meestal van hout; meer over de schampkant op een brug staat in het artikel over het vervangen van een houten brugdek.

Let op het taalverschil met Vlaanderen: daar betekent schampwand een betonnen geleideconstructie, zoals de wand in de middenberm, en dus geen verhoogde rand. Een schamppaal is weer iets anders: een korte paal van beton, staal of natuursteen die een hoek, poort of doorgang beschermt tegen aanrijden.

Voor het beton is de schampkant een lastige plek. Hij ligt in de spatzone van dooizout en vangt wielstoten op de rand op. Corrosie van de wapening en afbrokkelende kanten zijn bekende schadebeelden aan de randen van kunstwerken; in een vergevorderd stadium spreekt men van betonrot. Een niet-corroderende vezel van kunststof of basalt roest in die zone niet. Dat lost de corrosie van de wapening in een schampkant niet op: daarvoor blijven dekking en betonsamenstelling (XD/XF) bepalend. Vezels helpen doordat ze scheuren smal houden en kanten bij elkaar houden. Basalt Wave wordt onder meer toegepast in prefab betonelementen en in randbalken in hybride uitvoering, dus samen met wapeningsstaal.

Vezels in betonnen geleideconstructies en wegafscheidingen: wat wel en wat niet

Vezels beperken de schade die betonnen wegafscheidingen buiten een aanrijding oplopen, en daar zit voor wegbeheerders en producenten de winst. Het gaat om drie dingen:

• Kantschade bij ontkisten, hijsen, transport en verplaatsen: vezels door het hele volume houden kanten en hoeken bij elkaar, ook waar geen wapening ligt.

• Krimpscheuren in gestorte eilanden, banden en wanden: microvezels beperken plastische krimpscheuren in de eerste uren, macrovezels houden later ontstane scheuren bij elkaar.

• Scheuren in de dooizoutzone: kunststof- en basaltvezels roesten zelf niet, ook niet als er chloride uit dooizout in het beton dringt, en houden scheuren smal.

Dat vezels in deze elementen serieus worden onderzocht, blijkt onder meer uit de masterproef 'Vezelversterkt beton in schampwanden' (UHasselt en KU Leuven, academiejaar 2016-2017). Daarin werd onderzocht of vezels het loskomen van betonstukken bij een aanrijding beperken en of ze de energieopname vergroten. Hoe vezels in het algemeen werken, staat in het artikel over vezelwapening tegenover traditionele wapening.

Wat vezels in een geteste kering niet doen

Vezels verbeteren geen kerend vermogen, werkingsbreedte of ASI-klasse. In een gecertificeerd systeem vervangen ze de langswapening, de koppelingen en de hijsvoorzieningen niet, en elke wijziging aan het beton van zo'n systeem gaat via de producent of systeemhouder. Ook bij prefab elementen die niet als kering zijn beproefd, blijft de hijswapening gewoon staan.

Bij staalvezels in de dooizoutzone hoort één kanttekening: losse staalvezels aan het oppervlak kunnen roesten en roestvlekjes geven, bijvoorbeeld na slijtage van de toplaag. Waar het uiterlijk telt, zoals bij zichtbare randen en eilanden, ligt een kunststof- of basaltvezel meer voor de hand.

Welke vezel past bij welk betonnen element?

De keuze tussen staalvezels of kunststof macrovezels hangt af van het element en de plek. Voor zwaardere prefab elementen is een staalvezel zoals MPZG HT 35/0.55 gangbaar, met 10 tot 35 kg/m³ afhankelijk van de constructieve berekening; bij grote, zwaar belaste elementen is de langere MPWG HT+ 50/0.90 een alternatief. TwistR wordt gedoseerd met 2,0 tot 6,0 kg/m³, Promicro met 0,6 tot 1,0 kg/m³.

Staal- en polymeervezels vallen onder EN 14889 (deel 1 staal, deel 2 polymeer). Voor basaltvezels geldt die norm niet; daar zijn datasheet en prestatieverklaring het uitgangspunt. Rekent de constructeur met de reststerkte van het vezelbeton, dan wordt die bepaald volgens EN 14651. Een wegbeheerder die vezels wil voorschrijven, kan vezels in het bestek opnemen.

De technische gegevens en prestatieverklaringen per vezel staan bij de datasheets, en de vezelkosten per m³ rekent u uit met de calculator. Voor een concreet element of bestek kunt u een offerte of advies aanvragen. Meer toepassingen voor overheden en wegbeheerders vindt u bij toepassingen en doelgroepen.