Dichtheid toplaagelementen - Technische eigenschappen van de steenzetting

Definitie

De dichtheid van toplaagelementen ρ_t wordt uitgedrukt in kg/m³. In de berekeningen is overigens de relatieve dichtheid Δ van belang. Behalve dichtheid worden ook wel de termen soortelijke dichtheid of soortelijke massa gebruikt.

Rol

De dichtheid heeft invloed op toplaaginstabiliteit en afschuiving: een grote dichtheid is gunstig voor zowel stabiliteit als weerstand tegen afschuiving.

De dichtheid van de toplaagelementen speelt een rol in de volgende toetsingen:

• Toplaaginstabiliteit (onder golfaanval én stroming): alle niveaus;

• Afschuiving: gedetailleerd.

Voor alle toetsingen geldt: hoe groter de dichtheid, hoe gunstiger.

Wijze van bepaling

Meetgegevens uit het archief kunnen volstaan voor de toetsing, ook als ze enkele jaren oud zijn (bijvoorbeeld uit een vorige toetsingsronde), omdat de dichtheid niet of nauwelijks verandert. Indien meetgegevens niet beschikbaar zijn, wordt voor elementen van natuursteen of restproducten in eerste instantie altijd uitgegaan van de kleinste (meest conservatieve) waarden uit tabel 16-1. Voor betonelementen wordt in eerste instantie uitgegaan van de ontwerpwaarden.

In sommige gevallen is het zinvol te verifiëren of de standaardwaarden geldig zijn voor de betreffende bekleding: als wordt ingeschat dat de standaardwaarden of de ontwerpwaarden geen veilige benadering geven en als een kleine verandering van de waarde invloed kan hebben op het toetsresultaat. De dichtheid van toplaagelementen kan worden geverifieerd met laboratoriumonderzoek, bijvoorbeeld van orde tien elementen per toplaagtype. Specifiek voor koperslakblokken geldt dat bij steekproeven de dichtheid van volledige toplaagelementen moet worden bepaald, dus niet van een boorkern: de dichtheid kan binnen één element significant variëren.

Tabel 16-1 Dichtheid toplaagelementen (de laagste waarde is een conservatieve

schatting)

Representatieve waarden en nauwkeurigheid

De standaardwaarden uit tabel 16-1 zijn bedoeld als conservatieve waarden die kunnen worden gebruikt bij de toetsing. Ontwerpwaarden van betonelementen kunnen rechtstreeks worden gebruikt voor de toetsing, dus zonder veiligheidsfactoren.

Als de dichtheid met laboratoriumproeven wordt bepaald, kunnen de gemeten waarden rechtstreeks worden gebruikt voor de toetsing, dus zonder veiligheidsfactoren. Wel moet zorgvuldig worden omgegaan met de ruimtelijke samenvoeging van meetpunten in relatie tot de vakindeling (zie paragraaf 7.4).

Bij betonelementen (nieuw én hergebruik) wordt de dichtheid in het fabricageproces gestuurd, waardoor die tamelijk constant is binnen één partij. Volgens de NEN 7024: bij zetsteen van beton moet de dichtheid van een individueel element tussen -50 kg/m3 en +150 kg/m3 van de opgegeven waarde liggen en moet de gemiddelde dichtheid groter dan of gelijk aan de opgegeven waarde zijn. De spreiding is zo klein dat in de berekeningen kan worden uitgegaan van de gemiddelde waarde. Wel moet rekening worden gehouden met het verschil tussen droge en natte dichtheid. Bij het produceren van nieuwe betonelementen wordt, conform de normen, uitgegaan van de 'natte dichtheid': de dichtheid van het beton als dat verzadigd is met water.

Daarentegen is bij het bepalen van de rekenmethodieken uitgegaan van de 'droge dichtheid' en die kan tot orde 5% lager zijn. In de praktijk kan hiermee rekening worden gehouden door voor de dichtheid van nieuwe betonelementen een rekenwaarde te kiezen die lager is dan de ontwerpwaarde.

De rekenmethodes zijn gebaseerd op rechthoekige elementen, maar er worden ook betonelementen toegepast met afwijkende vormen. Het bekendste voorbeeld is het type Haringmanblokken: dit zijn betonblokken met een inkassing aan de bovenkant, bedoeld om de golfoploop te beperken. Het steengewicht per oppervlakte-eenheid is kleiner als gevolg van de inkassing en daarmee moet rekening worden gehouden. Dit kan het beste worden gedaan via een omweg, door te rekenen met een fictieve (lagere) dichtheid (afhankelijk van de elementafmetingen 5 à 10%). Bij Vilvoordse steen speelt een vergelijkbare kwestie: de toplaagelementen zijn niet blokvormig maar sterk afgerond, waardoor het elementgewicht orde 40% lager is dan wanneer het blokvormig zou zijn. Daarom moet voor Vilvoordse steen de Dn₅₀ van de stenen in STEENTOETS ingevuld worden in plaats van de toplaagdikte. Dit geldt ook voor Noorse steen.

Bij elementen van natuursteen varieert de dichtheid (net als de elementhoogte) sterker dan bij betonelementen. Het is mogelijk hiervoor een veilige standaardwaarde te gebruiken (zie tabel 16-1). Als wordt besloten steekproeven te verrichten, is het verstandig niet alleen naar de dichtheid, maar juist naar de combinatie van dichtheid en elementhoogte te bekijken. Zoals besproken in paragraaf 16.2 is het beter te werken met de lage karakteristieke waarde van de parameter  ΔD in plaats van ondergrenzen voor zowel de dichtheid als de elementhoogte.

In het algemeen wordt bij de toetsing en ontwerp van steenzettingen gewerkt met een dichtheid die op 50 kg/m³ nauwkeurig is afgerond.