De meeste mensen beschouwen beton als ondoordringbaar – het wordt immers gebruikt om zwembaden en gootstenen te maken. En het meeste beton is, inderdaad, bijna waterdicht. Maar een nieuw soort beton dat het mogelijk maakt water te laten stromen door vrijwel ongehinderd wint aan populariteit. Doorlatend beton wordt vooral gebruikt bij de aanleg van parkeerplaatsen, maar ook voor trottoirs, fietspaden, speelplaatsen en erosiebestrijding. Doorlaatbare betonverharding is echter niet geschikt voor gebieden met een hoge verkeersintensiteit of snelheid.

De mix is alles

Doorlaatbaar beton is een vrij eenvoudig materiaal-typisch erwtengrind, portlandcement, en water (zwaar op het cement, licht op het water, en geen fijn toeslagmateriaal). Een typische kubieke meter pervasief beton zou bestaan uit 2650 pond #89 grind, 600 pond portland cement, en een water-cement verhouding van ongeveer 0,30. Deze mix geeft een druksterkte van ongeveer 2500 psi en een effectieve holle ruimte verhouding van 20%. Daardoor kan het water in de funderingslaag weglopen met een snelheid van 2 tot 18 gallon per minuut per vierkante voet – 275 tot 400 inches regen per uur – veel meer dan u waarschijnlijk ooit zult meemaken.

Op een bouwplaats is het echter zelden zo eenvoudig. Er worden verschillende hulpstoffen gebruikt, afhankelijk van het aggregaat en de omgevingsomstandigheden. “We gebruiken luchtinlaatmiddelen, waterreductoren, enkele vertragers en soms een viscositeitmodificator”, zegt Dale Fisher, PCI Systems, Alpharetta, Ga, een aannemer die gespecialiseerd is in doorlaatbare betonverhardingen. “Het mengselontwerp is alles. Vaak moeten we het in het veld een beetje bijstellen. We specificeren het beton op basis van het gewicht per eenheid, wat ons de holle ruimte-structuur vertelt. We gebruiken 15% tot 20% lege ruimte voor parkeerplaatsen. Maar bij een recente bushalte, met zwaardere lasten, gingen we naar een hoger eenheidsgewicht en ongeveer 12% vides voor hogere sterkte.” Het gebruik van een kleine hoeveelheid fijnstof is een gebruikelijke manier om de druksterkte te verhogen, maar hierdoor zal de drainagesnelheid afnemen. Vaak bestaat het fijnstof uit vliegas of slakkencement. “Fisher: “We voeren een gewichtsbepaling uit omdat die ons vertelt wat er met het mengsel aan de hand is. “Als het zwaar is, kan dat betekenen dat er meer fijne deeltjes zijn, dus veranderen we het mengsel om het wat droger te houden. Als het licht is, dan kunnen we het iets natter gieten.”

Pervieus beton wordt meestal geproduceerd in een ready-mix fabriek en geleverd met mixertrucks, maar het is niet verpompbaar. Ohio Concrete, uitgegeven door de Ohio Ready Mixed Concrete Association, sponsorde onlangs een demonstratie van doorlaatbare bestrating die werd aangelegd door Ball Brothers Foundations, Monroe, Ohio. Moraine Materials leverde het beton. Ohio Concrete rapporteert dat, “voor het batching van een maximum lading van 8 kubieke meter, zij lucht-entrainerende hulpstoffen vooraf toevoegden met de helft van het water, dan het grove aggregaat, dan het cement, en dan de rest van het water”. Dit leverde een succesvol mengsel op.

Een doorlatende verharding is echter niet alleen de verharding, maar veeleer een systeem van bodem, ondergrond, en verharding (zie zijbalk). Elk onderdeel van het systeem is essentieel voor succes.

Ontwerp en aanleg

Een voorbeeldspecificatie is te vinden op de website van Charger Enterprises, een betonaannemer in Seminole, Fla. (www.chargerconcrete.com). Pervente verhardingen worden in Florida al vele jaren toegepast, en Charger heeft veel ervaring opgedaan. Hij merkte op dat een belangrijke eerste overweging de bodem onder de fundering is – sommige kunnen ongeschikt zijn omdat de bodem de fundering, de bestrating en de belastingen die zullen worden aangebracht moet kunnen dragen. Laat een geotechnisch ingenieur de bodem beoordelen.

De eerste laag tegen de bodem is meestal een niet-geweven geotextielweefsel (een weefsel dat gemakkelijk draineert). Dit wordt bekleed met een ondergrond gebouwd met een minimum van 6 inches van nr. 57 steen, goed verdicht, zodat het “zal niet worden spoorvorming door een volledig geladen ready-mix vrachtwagen,” volgens de website van Charger’s.

De dikte van de verharding zal variëren afhankelijk van de ontwerpbelasting en hoeveel water de verharding en de ondergrond worden verwacht op te slaan, maar 6 inches is een typische parkeerterrein dikte. De aannemer stelt de afwerkbalk of zijvormen in, vaak door ze tijdens het afwerken ½ tot ¾ inch hoger dan de uiteindelijke hoogte van het oppervlak af te schuinen, om later verdichting met walsen mogelijk te maken.

Tijdens een recent PCI-project voor de aanleg van een Safeway-parkeerplaats in Denver (zie zijbalk) richtte een arbeider de storttrechter en duwde hij met zijn hand het bijna stortvrije beton naar beneden. Anderen brachten het beton op zijn plaats met schietlansen. Wanneer een nieuwe vrachtwagen arriveerde, besproeiden de arbeiders de 15 minuten durende koude voeg met water. Toen het beton eenmaal op zijn plaats zat en ruw was afgeslagen, werd het oppervlak verdicht en afgewerkt met een spantafwerkmachine gevolgd door een met de hand bediende stalen buiswals die regelmatig werd besproeid met vormlossingsolie om vastkleven te voorkomen. Tenslotte staken de arbeiders krijtlijnen en sneden ze krimpvoegen op een standaardafstand met behulp van een wals met een vin van 1½ inch. De randen werden vervolgens bewerkt en het troffelen werd voltooid.

Vibratie is niet effectief voor doorlatend beton. “Als de trilling normaal beton raakt, ‘smelt’ het, of zinkt het in een geconsolideerde massa veroorzaakt door zowel duw als trek van de trillingsenergie,” zegt David Mitchell met Bunyan. “Bij perv heeft de trillingsenergie alleen duwkracht en bouwt het een afbrokkelende massa op in plaats van het te consolideren. Een afwerkspaan met rollen* maakt gebruik van afschuiving op het oppervlak vanaf de voorkant van een ronddraaiende buis. Hierdoor wordt het materiaal samengedrukt en geconsolideerd terwijl het over het oppervlak wordt voortbewogen. De draaiende buis verplaatst zich gemakkelijk in beide richtingen, zodat de operator meer materiaal op het oppervlak kan zaaien en het opnieuw kan aanslaan.”

* Fisher gebruikt een Bunyan Striker.

Het profiel van het oppervlak is niet kritisch bij perifeer beton – je krijgt geen vogelbaden – en een typische specificatie vraagt om een maximale afwijking van 3/8 inch in 10 voet. “Vlakheid is belangrijker voor de onderkant van de ondergrond dan voor de bestrating,” wijst Fisher erop. “Hoe vlakker de bodem is, hoe meer water de bestrating en de onderlaag kunnen vasthouden. Zelfs een helling van 2% zorgt ervoor dat het water er vrij snel uitloopt, waardoor een deel van het doel teniet wordt gedaan.” Op hellende terreinen wordt het grondoppervlak soms in terrasvorm aangelegd om het systeem te helpen water vast te houden. Bij een recent parkeerterreinproject in Atlanta voor de stadsbibliotheek installeerde PCI een “vijver” van 4000 kubieke voet in de onderlaag (een systeem van PVC-buizen met sleuven en massieve buizen). Het water dat in dit systeem wordt opgeslagen, zal worden gebruikt voor de irrigatie van de landschapsarchitectuur van de bibliotheek.

Omwille van de zeer lage water-cement verhouding en de open matrix die luchtbeweging door de betonnen matrix toelaat, kan pervious beton zeer snel uitdrogen. Uitharding is daarom van cruciaal belang. “Ik heb slecht uitgehard perifeer beton gezien dat je er met je handen uit kon graven,” zegt Fisher. Onjuiste uitharding is misschien wel de meest voorkomende oorzaak van het falen van perifeer beton. Charger raadt aan om binnen 20 minuten na het storten van beton te beginnen met uitharden. Standaard natte uitharding, zoals met sproeiers, is echter geen optie, omdat overtollig water door de verharding zou weglopen, waardoor de pasta naar de bodem van de verharding zou spoelen en de waterdoorlatendheid verloren zou gaan. Daarom wordt de verharding gewoon afgedekt met 6-mil polyethyleenfolie die goed wordt afgedicht, soms voorafgegaan door een lichte nevel in droge omstandigheden.

Duurzaamheid in bedrijf

Er zijn doorlaatbare installaties geweest die niet presteerden zoals verwacht door gebrek aan ervaring in het ontwerp, de materialen, of de constructie. Als er te veel fijne deeltjes en te veel water zijn, kan de pasta bezinken en een ondoordringbare laag op de bodem van de verharding vormen. Als het mengsel te droog is, kan het onwerkbaar worden. Als de aannemer het oppervlak te veel afwerkt, kan er een ondoordringbare laag ontstaan. Als het beton niet goed uithardt, wordt het niet sterker. Maar al deze problemen zijn met ervaring gemakkelijk op te lossen.

Eigenlijke bezwaren tegen doorlatend beton in gebruik zijn dat het door vorst/dooi vernietigd zal worden of dat het zal dichtslibben met vuil. De National Ready Mixed Concrete Association (www.nrmca.org) heeft een uitstekende brochure over doorlaatbaar beton uitgebracht waarin op deze beschuldigingen wordt gereageerd. Waar het op neerkomt bij vorst/dooi is dat er vele succesvolle perifere verhardingen zijn aangelegd in koude klimaten. NRMCA stelt dat deze bestratingen “twee gemeenschappelijke ontwerpkenmerken hebben – de cementpasta is luchtinlatend en het doorlaatbare beton wordt geplaatst op 6 tot 12 inch draineerbare aggregaatbasis.”

Pluggen is ook niet echt een probleem, zolang de grond niet daadwerkelijk erodeert op het bestratingsoppervlak. “Verstoppingen zouden geen probleem moeten zijn met een goede perifere bestrating,” zegt Fisher. “Je kunt de bestrating zo nodig schoonspuiten en stofzuigen, en dat zal 90% van de oorspronkelijke afwatering herstellen. Als het niet draineert, is het waarschijnlijker dat het een slechte bestrating is dan dat het is verstopt.”

Pervatieve betonverharding is op weg naar een parkeerplaats bij u in de buurt. “Er zijn niet al te veel goede perifere aannemers die er nu zijn,” zegt Fisher, “gewoon omdat ze niet de ervaring hebben. Dat komt wel als er meer geplaatst worden. NRMCA is bezig met het creëren van een ambachtelijke certificering voor pervious dat veel zou moeten helpen.”

Voor informatie over PCI Systems, ga naar www.pervious.com; voor informatie over Bunyan, ga naar www.bunyanusa.com.

Voordelen van doorlaatbaar beton

• Blijft stormwater vasthouden zodat retentievijvers niet nodig zijn voor parkeerterreinen.
• Maakt het mogelijk dat stormwater in de grond infiltreert om grondwatervoerende lagen aan te vullen.
• Houdt bestrating droog, zelfs in natte situaties zoals kassen.
• Maakt parkeerplaatsen ijsvrij in vries- en dooigebieden, omdat sneeuwsmelt onmiddellijk van het oppervlak wordt afgevoerd.
• Hiermee kunnen water en lucht bij de wortels van bomen binnen een parkeerterrein komen.
• Aerobe bacteriën die zich in de bestratingsmatrix ontwikkelen, kunnen olie afbreken en andere verontreinigende stoffen verwijderen uit water dat van het oppervlak spoelt.
• Het reflectievermogen van licht dat hoger is dan bij asfaltoppervlakken, vermindert het hitte-eilandeffect en bespaart op verlichtingskosten.
• Hiermee kan een project aanspraak maken op LEED-punten.
• Kan water opvangen en vasthouden dat voor irrigatie kan worden gebruikt.

Pervieuse parkeerplaats

In december 2004 installeerde PCI Systems een opvallende parkeerplaats van perifeer beton bij een Denver Safeway-winkel. “De parkeerplaats werd vervangen en op aandringen van de stad werd gebruik gemaakt van perifeer beton om de behoefte aan een systeem voor het vasthouden van regenwater te compenseren,” aldus Dan Huffman, expert op het gebied van perifeer beton bij NRMCA. Vanwege het koude weer werd de uitharding gevolgd door isolatiedekens. Dit terrein zal de ultieme test zijn voor de duurzaamheid bij vorst en dooi, aangezien het in Denver met zijn zonnige dagen en koude nachten vaak zal worden blootgesteld aan vochtige omstandigheden. Een van de eerste belangrijke tests van dit wegdek was een sneeuwstorm eind april. De volgende middag waren de voordelen van doorlaatbaar beton duidelijk.

Ontwerp van doorlaatbare bestrating

• Helling van de grond mag meestal niet meer dan 5% bedragen.
• Niet gebruiken in gebieden met mogelijke verontreiniging (bijvoorbeeld benzinestations).
• De grondwaterspiegel moet zich minimaal 3 voet onder de fundering bevinden.
• Bodemsteen moet zich minimaal 2 voet onder de fundering bevinden.

Bodem

• Bodem moet niet verdicht en vlak zijn.
• De doorlatendheid van de onderliggende grond moet worden getest en aanvaardbaar worden bevonden.
• Er mag geen organisch materiaal aanwezig zijn dat kan afbreken en zetting kan veroorzaken.
• Verdichte klei is niet geschikt.
• Bij slecht doorlatende bodems kan het systeem zo worden ontworpen dat al het regenwater wordt vastgehouden.
• Bij zeer zandige bodems kan het doorlatende beton direct op het zand worden geplaatst.

Geotextielweefsel

• De ondergrond en de zijkanten van de uitgraving moeten worden bedekt met een niet-geweven geotextielweefsel; de Pennsylvania Stormwater Management Manual noemt Mirafi 140N, Amoco 4547, en Geotex 451 als acceptabele typen.

Aggregate subbase

• De diepte van de subbase hangt af van runoff volume dat moet worden vastgehouden.
• Zorg voor een lege ruimte van 40%.
• Suggestie steen is 6 tot 12 inches van #57 steen.

Pervieus beton

• Meng met #89 gewassen steen, 600 pond portland cement per kubieke yard, 0,30 w/c verhouding, maar geen zand.
• Heeft gewoonlijk 20% tot 25% lege ruimte.
• Gebouwd om een waterinfiltratiesnelheid van 20 inches per uur mogelijk te maken.
• Is zes duim of meer diep.
• Afgereden met een trilbalk en gewalst met een stalen buiswals, of ruw afgereden en verdicht met een walsbalk.
• Met kunststof afgedekt en minimaal zeven dagen uitgehard.