Toplaag steenzetting van aanverwante bekledingstypen

Soms heeft een steenzetting van standaardelementen niet de voorkeur. In deze paragraaf worden vijf alternatieven behandeld (zie Figuur 1): blokkenmatten (onderling verbonden), doorgroeistenen (elementen met gaten), ingegoten steenzettingen, breuksteenoverlagingen en steenzettingen met ruwheidselementen.

Blokkenmatten bestaan uit betonblokken die onderling verbonden zijn door kabels of een geokunststof. Een steenzetting met onderling verbonden elementen wordt een geschakelde steenzetting genoemd. De onderlinge verbinding biedt circa 10% extra stabiliteit. In de praktijk blijkt echter dat de hoekelementen onder golfbelasting kunnen bewegen en daardoor voor schade zorgen. Het aan elkaar koppelen van aansluitende matten vermindert dit probleem. Bij uitvoering en beheer moet hiermee rekening worden gehouden. Een belangrijk voordeel kan zijn dat blokkenmatten onder water kunnen worden aangebracht.

Doorgroeistenen (ook wel grasbetonstenen genoemd) zijn betonblokken met gaten die begroeiing mogelijk maken. De elementen hebben een open oppervlak van 20 tot 30% en worden meestal rechtstreeks op een ondergrond van klei geplaatst. De open ruimte in de blokken wordt gevuld met grond en vervolgens ingezaaid. Het resultaat is een harde bekleding die er op enige afstand uitziet als gras. Op dijken worden ze toegepast op de overgang van de harde bekleding (van weg of taludbekleding) naar de grasbekleding. Doorgroeistenen voorkomen onder meer schade door verkeer en het ontstaan van zogenaamde schapenpaadjes. Doorgroeistenen hebben dezelfde sterkte als een grasbekleding.

Een ingegoten steenzetting kan soms worden overwogen om hergebruik van te lichte toplaagelementen mogelijk te maken. Vooral als het een smalle strook betreft.

Penetratie dient ter voorkoming van uitspoeling en om de samenhang tussen de toplaagelementen te vergroten. Vaak wordt penetratie toegepast om een te lichte steenzetting te kunnen handhaven op dezelfde plaats, maar daarbij moet de steenzetting niet worden ingegoten zonder herzetten, omdat voegvulling en ander materiaal tussen de toplaagelementen verhinderen dat de penetratie goed kan doordringen. Het is daarom in principe altijd nodig om de elementen te herzetten (zonder voegvulling) en vervolgens te penetreren. In zo’n geval kan ook worden overwogen om de granulaire laag te verwijderen: dat is gunstiger voor de stabiliteit, maar kan problemen opleveren met de overgang naar aansluitende bekledingen. Overigens is penetratie vaak ook een onderdeel van overgangsconstructies. Penetratie is mogelijk bij alle genoemde toplaagtypen, behalve bij tegen elkaar geplaatste betonblokken en koperslakblokken vanwege de te kleine spleten. Het penetratiemateriaal is meestal mastiek, maar ook penetratie met beton is mogelijk. Gietasfalt (mastiek met grind) is meestal te grof voor de penetratie van steenzettingen.

Voor de constructieve eigenschappen is het van belang dat de toplaag niet slechts overgoten wordt, maar dat de penetratie “vol en zat” is: de spleten moeten van boven af tot meer dan de helft van de toplaagdikte zijn gevuld met asfalt of beton (zie Figuur 2). Alleen in dat geval kan worden aangenomen dat de toplaagelementen zodanig met elkaar verbonden zijn dat het geheel fungeert als een plaatbekleding. Bij overgoten steenzettingen is de interactie tussen de toplaagelementen door de penetratie wel verbeterd, maar tijdens zware golfaanval kan het penetratiemateriaal na enkele uren plaatselijk losraken, waarna plotseling bezwijken kan optreden. Het is dus niet zinnig om een ontwerp te maken voor een oppervlakkig gepenetreerde (overgoten) toplaag, zoals in de rechterhelft van Figuur 2: bij zo’n constructie moet rekening worden gehouden met de faalmechanismen van een ingegoten steenzetting, maar ook met die van een ongunstige standaardsteenzetting.

Als een steenzetting na toetsing als 'onvoldoende' wordt beoordeeld, dan wordt in de regel een nieuwe bekleding ontworpen. Soms kan echter worden overwogen om de bekleding niet te vervangen, maar te versterken. In dat geval komt het overlagen met breuksteen in aanmerking.

Overlagen met breuksteen is een maatregel waarbij op een bestaande steenzetting een pakket breuksteen wordt aangebracht, in het algemeen steunend op de teenbestorting. Het breuksteenpakket fungeert als voorbelasting op de toplaag, en voorkomt daardoor dat de toplaagelementen uit de toplaag worden gedrukt.

Overlagen is vooral een goede keuze als de onderste strook van een steenzetting moet worden verbeterd, terwijl de steenzettingen erboven nog 'goed' zijn. Bij vervanging van de ondergelegen ‘onvoldoende’ steenzetting zou de bovengelegen ‘goede’ steenzetting er namelijk ook uit moeten, omdat die tijdens de uitvoering niet meer wordt ondersteund.

Bij het overlagen met breuksteen zijn drie varianten mogelijk:

• Losse breuksteen (zie Figuur 3)
• Patroon-gepenetreerde breuksteen (ook wel gedeeltelijk gepenetreerde breuksteen genoemd)
• 'Vol en zat' gepenetreerde breuksteen.

Om de golfoploophoogte te verkleinen kunnen steenzettingen met ruwheidselementen worden toegepast (zie Figuur 4). Steenzettingen met ruwheidselementen hebben meestal een toplaag van rechthoekige, plat geplaatste blokken. Als de bedekkingsgraad niet te groot is en als de ruwheidselementen niet te ver uitsteken, gelden voor de stabiliteit van de steenzetting in principe dezelfde regels als voor standaardsteenzettingen. Buiten die grenzen gelden andere regels. De krachten van het water op de uitsteeksels zorgen voor een bijzondere belastingsituatie die niet wordt behandeld: het kantelen en wrikken van de elementen.