Levensduur van rubber opleggingen

Ingebouwde rubber oplegmaterialen kunnen niet of moeilijk worden vervangen. Een terechte vraag is wat de levensduur van deze bouwstoffen is. Helaas is een eenduidig antwoord niet mogelijk.  De meeste rubbermengsels zijn niet lang genoeg in productie om te beschikken over ervaringscijfers.  Bovendien bepalen de omstandigheden waaraan de bouwstof wordt blootgesteld  in grote mate de levensduur.

Veroudering van een materiaal kan worden omschreven als ‘verandering van de eigenschappen in verloop van de tijd’. Voorbeelden zijn krimp, brosheid, scheurvorming, maar ook materiaalmoeheid.  Een rubber bouwstof wordt toegepast om zijn elastische eigenschappen. Veroudering van rubber manifesteert zich als verlies aan veerkracht. Leg een elastiekje enkele dagen of weken achter het raam in de zon en het zal breken bij belasting.  Oplegmateriaal moet beduidend langer meegaan. Hoe wordt dat bewerkstelligd?

Een elastomeer  is een polymeer met rubberachtige eigenschappen. De materiaalkenmerken worden bepaald door de keuze van de soort rubber en de vulkanisatiemethode.  De ene soort rubber is beter bestand tegen veroudering dan de andere. Naast rubber – natuurrubber of synthetisch rubber – worden nog zo’n tien tot twintig bestanddelen toegevoegd die de gewenste eigenschappen van het eindproduct bepalen.  Anti-verouderingsmiddelen of antidegradanten zijn relatief dure bestanddelen die bescherming bieden tegen de invloeden van zuurstof, ozon en UV.  Om de prijs te drukken wordt vaak bespaard op deze ingrediënten.

Natuurrubber, SBR (Styrol-butadien rubber), CR(chloropreenrubber), en EPDM (Ethyleen-Propyleen-Terpolymere rubber) zijn de elastomeren die het meest worden toegepast als oplegmateriaal.  Natuurrubber is zonder toevoegingen slechts in geringe mate bestand tegen veroudering en ozon. Een goede kwaliteit SBR behoudt zijn elastische eigenschappen iets langer dan onbeschermd natuurrubber. CR heeft met behulp van de juiste ingrediënten een zeer goede bestendigheid tegen veroudering en EPDM is ‘van nature’ goed bestand tegen omstandigheden die van invloed zijn op verval door oxidatie.

Wat zijn nu die invloeden? Onderscheid kan worden gemaakt  in een aantal verouderingsprocessen. Als aantasting door chemische belasting buiten beschouwing wordt gelaten zijn de voornaamste oorzaken van veroudering:

• Hoge en lage luchttemperaturen
• Atmosferische invloeden als ozon, temperatuurswisselingen, vocht en UV-licht
• Statische en dynamische belastingen

Om iets te kunnen zeggen over de te verwachten levensduur worden rubber bouwstoffen in omstandigheden gebracht waarmee een versnelde veroudering wordt bewerkstelligd. Voor en na de simulatie worden de mechanische eigenschappen als treksterkte, rek-bij-breuk en hardheid  gemeten. De testuitslag is geen garantie voor een bepaalde levensduur, maar geeft een indicatie.

Bij oplegmaterialen kunnen we een onderscheid maken in producten voor de B&U-bouw en die voor de GWW-sector (brugopleggingen). De eerstgenoemden worden vaak toegepast op locaties waar ze niet kunnen worden gecontroleerd of vervangen. Het milieu is echter meestal niet agressief.  Brugopleggingen daarentegen worden blootgesteld aan de elementen. Ze kunnen goed worden geïnspecteerd en indien nodig worden vervangen door de brug op te vijzelen.

In Duitsland krijgt een oplegmateriaal voor de B&U-sector een ‘Algemeines Bauaufsichtliches Prüfzeugnis’ als mag worden aangenomen dat de te verwachten levensduur tenminste gelijk is aan die van het bouwwerk waarin het wordt toegepast. Om het attest te verkrijgen worden proefstukken gedurende 168 uur blootgesteld aan lucht van 70 °C.  De verandering van hardheid, treksterkte en rek bij breuk mag na deze beproeving niet groter zijn dan een bepaald percentage. Daarnaast mag het proefmateriaal geen zichtbare scheuren vertonen na, onder mechanische belasting, te zijn onderworpen aan een verhoogde concentratie ozon.

De Europese norm EN 1337-3:2005 voor gewapende rubber brugopleggingen stelt eisen aan de maximale verandering van de glijdingsmodulus na kunstmatige veroudering door blootstelling aan lucht van 70 °C gedurende 72 uur. Daarnaast worden  proefstukken onderworpen aan een ozontest die vergelijkbaar is met die van de Prüfzeugnis. Tenslotte wordt een vermoeiingstest uitgevoerd door een proefstuk twee  miljoen maal wisselend  te belasten.

Niet elk zichtbaar defect hoeft te leiden tot onmiddellijke vervanging. Uit onderzoek van Rijkwaterstaat blijkt dat een brugoplegging na reparatie ter plekke soms nog tot vijftien jaar mee kan gaan.