Oplegjargon

Op tekeningen en in bestekken van bouwkundige projecten worden termen als ‘oplegvilt’, ’neopreen’ en ‘glijfolie’ gebruikt om aan te duiden dat een oplegging moet worden toegepast. ‘Oplegvilt’ staat doorgaans voor ‘oplegmateriaal’. ‘Neopreen’ betekent meestal dat het om rubber gaat en met ‘glijfolie’ wordt bedoeld dat de oplegging een verplaatsing van het opgelegde bouwdeel moet kunnen opnemen.

Soms is aan de hand van de toepassing te achterhalen wat de bedoeling is, maar vaak ook niet. Gaat het simpelweg om egalisatiemateriaal of worden ook zwaardere eisen gesteld aan de oplegging zoals hoge belastingen en regelmatig terugkerende vervormingen? Vragen waar de aannemer vaak geen antwoord op heeft. Bij voorkeur ontvangen we een overzicht van de eisen, maar het gebruik van de juiste benamingen zou enorm helpen. In dit artikel wordt uitleg gegeven over termen in het vakgebied oplegtechniek.

Elastomeer is een polymeer met rubberachtige eigenschappen. Het wordt samengesteld uit tien tot twintig ingrediënten. De keuze van het soort (synthetisch) rubber en de vulkanisatiemethode zijn bepalend voor de materiaaleigenschappen. Het recept van het mengsel beïnvloedt de kwaliteit.

De maximale belasting van elastomeer kan oplopen tot zo’n 25 N/mm² maar is wel afhankelijk van de dikte/breedteverhouding. Hoe kleiner en hoe dikker het oplegmateriaal, hoe groter de indrukking. Het betreft hier een vrijwel elastische indrukking. Deze eigenschap maakt elastomeer uitermate geschikt voor het opnemen van wisselende belastingen en vervormingen.

Gewapend rubber: een ‘Big Mac’ van lagen elastomeer en stalen wapeningsplaten. In België spreekt men van “gefretteerd rubber” en “inrijgplaten”. Een wat verouderde variant is textielgewapend rubber. De wapening is bedoeld om de indrukking van het oplegmateriaal te beperken. Staalgewapend rubber wordt hoofdzakelijk gebruikt in brugopleggingen. In kunstwerken heeft men dikke blokken nodig om vervormingen op te vangen. Bij B&U-projecten kan doorgaans worden volstaan met opleggingen tot 20 mm. De kwaliteit van de moderne ongewapende oplegrubbers maakt wapening dan veelal overbodig.

Glijfolie: lijnoplegging met een kern van twee lagen gladde folie waartussen een vet is aangebracht op basis van minerale olie. Glijfolie kan aan één of twee zijden worden voorzien van een drukverdelende en egaliserende laag. Glijfolies hebben een lage wrijvingscoëfficiënt maar kunnen nauwelijks hoekverdraaiingen opnemen.

Glijoplegging: Meestal wordt gewapend rubber met een PTFE glijlaag en losse glijplaat bedoeld. De ongewapende gelimiteerde lijn-glijoplegging valt echter ook onder deze noemer. Glijopleggingen hebben een lage wrijvingscoëfficiënt en kunnen wisselende hoekverdraaiingen aan.

Glijvilt is haarvilt dat door middel van een teflon- of grafietcoating glad wordt gemaakt. Het materiaal wordt meestal toegepast in combinatie met een glijplaat. De wrijvingscoëfficiënt is hoger dan die van glijfolie of een glijoplegging. Net als gewoon bouwvilt is glijvilt niet geschikt voor de opname van variërende hoekverdraaiingen.

Neopreen: Handelsnaam van DuPont™ voor polychloropreenrubber (CR). Met name in Vlaanderen is ‘neopreen’ het synoniem voor alles wat zwart en enigszins elastisch is. Neopreen of chloropreen is net als EPDM of SBR beslist geen kwaliteitsaanduiding. Kwaliteit is afhankelijk van de receptuur. Meer daarover in het artikel ‘Neopreen als toverwoord, kwaliteit van elastomeer‘.

Oplegvilt of bouwvilt:  Oplegmateriaal gemaakt van vezels. Vroeger was dit altijd haar van rundvee, tegenwoordig zijn ook synthetische alternatieven op de markt. Hoe meer vezels per volume, hoe hoger de maximale belasting. Afhankelijk van deze zogenoemde areïeke massa bedraagt de maximale drukspanning 1 tot 5 N/mm². De blijvende indrukking is soms wel 50% van de oorspronkelijke dikte. Vilt is daarom alleen geschikt voor toepassing in constructies waar nauwelijks horizontale verplaatsingen en variaties in hoekverdraaiingen voorkomen.

Rubber In feite de naamgevende component van elastomeer, maar ook gebruikt als synoniem. Er bestaat maar één natuurrubber en wel veertig synthetische rubbers.

Staalvilt Met was- of vetmengsel geïmpregneerd vilt. Door impregnatie wordt de draagkracht verhoogd. Staalvilt vervormt net als bouwvilt voornamelijk plastisch en kan dus geen wisselende vervormingen opnemen.

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.

Lijnopleggingen: vilt of rubber?

Lijnopleggingen zijn bouwstoffen die de opgelegde elementen over hun gehele breedte ondersteunen. Ze worden toegepast om spanningsconcentraties in draagwanden te vermijden. Tevens worden vervormingen van de opgelegde elementen mogelijk gemaakt. In Nederland worden vilt, elastomeer (natuurlijk en synthetisch rubber), glijfolies en combinaties van deze materialen gebruikt  als lijnoplegging. Elk van deze bouwstoffen heeft zijn specifieke eigenschappen. Wat zijn de mogelijkheden van vilt en rubber? Wanneer kiest u voor vilt? Waarom kunt u soms beter een rubber lijnoplegging toepassen?

Vilt
In Nederland bestaat een lange traditie om vilt te gebruiken als oplegmateriaal. Omliggende landen kennen het materiaal daarentegen niet of nauwelijks als constructieve bouwstof. In het verleden werd alle bouwvilt gemaakt van het haar van vee, vooral van runderen. De laatste vijftien jaar zijn veel leveranciers overgestapt naar synthetische vezels van bijvoorbeeld PP (polypropyleen) of PES (polyethersulfon). Alhoewel deze kunststoffen van origine licht van kleur of transparant zijn, wordt vaak een bruin gekleurde vezel gebruikt om het product op haarvilt te laten lijken. De samenhang van vilt wordt verkregen door het vervilten van het haar of – in geval van synthetische vezels – naaldprikken (het maken van ophalen).

Sterk bepalend voor de belastbaarheid van een bouwvilt is de zogenaamde areïeke dichtheid van het product ofwel de massa vezels per volume. Hoe meer vezels, hoe hoger het vilt belast kan worden. Door het vilt te impregneren met een vet- of wasmengsel wordt de maximale belastbaarheid verhoogd. Geïmpregneerd vilt staat bekend als ‘staalvilt’.
De geadviseerde maximale oplegdruk van constructief vilt bedraagt 1 tot 5 N/mm². Bij de maximale belasting wordt het vilt soms tot 50% ingedrukt. Dit is een hoofdzakelijk plastische vervorming. Dat wil zeggen dat vormveranderingen onder druk grotendeels blijvend zijn. Vilt is daarom alleen geschikt voor toepassing in constructies waar nauwelijks horizontale verplaatsingen en variaties in hoekverdraaiingen voorkomen.

Elastomeer
Een elastomeer is een polymeer met rubberachtige eigenschappen en wordt samengesteld uit tien tot twintig ingrediënten. De eigenschappen worden bepaald door de keuze van het soort rubber en de vulkanisatiemethode. De kwaliteit van het oplegmateriaal is afhankelijk van het recept van het rubbermengsel.

De belastbaarheid van een rubber lijnoplegging is hoger dan die van vilt. Voor elastomeer dat niet is getest als oplegging wordt doorgaans een maximum oplegdruk van ca. 5 N/mm² aangehouden. Dit om de indrukking onder permanente belasting beperkt te houden en andere bewegingen mogelijk te maken. De dikte/breedteverhouding is bepalend voor de indrukking. De indrukking van een lijnoplegging van 5 mm dik en 50 mm breed is minder dan 10% van de oorspronkelijke dikte. Anders dan bij vilt is deze vervorming nagenoeg volledig elastisch. Dat betekent dat het materiaal, na het wegnemen van de belasting, vrijwel volledig terugkeert in de oorspronkelijke vorm. De snelheid waarmee dat gebeurt, is afhankelijk van de kwaliteit van het oplegmateriaal. Hoe zuiverder het elastomeer, des te hoger de snelheid van terugveren. Elastomeer is om reden van de elastische eigenschappen zeer geschikt voor het opnemen van wisselende belastingen.

Ook de toelaatbare maximale hoekverdraaiing is afhankelijk van de dikte/breedteverhouding. Een lijnoplegging van bijvoorbeeld 5 x 50 mm kan 20‰ hoekverdraaiing opnemen, een exemplaar van 10 x 50 mm zelfs 40‰. Een rubber lijnoplegging is daarnaast in staat om horizontale verschuivingen van de bouwdelen op te nemen. De van oorsprong rechthoekige doorsnede verandert dan in een ruit. Het maximum wordt bepaald door de dikte van het materiaal. Een 5 mm dikke lijnoplegging kan ca. ± 2 mm verschuiving opnemen, een exemplaar van 10 mm ca. ± 5 mm. Vaste lijnopleggingen kunnen dus in beperkte mate lengteveranderingen van het opgelegde vloerelement opnemen. Bij grote lengteveranderingen dient te worden gekozen voor een glijoplegging. Daarover meer in een volgend artikel.

Wanneer gebruikte u vilt en/of rubber lijnopleggingen? Wat is uw ervaring daarmee?

Neopreen als toverwoord 3; kwaliteit van elastomeer

Onlangs kregen wij een aanvraag voor ‘SBR o.g.’ Het materiaal moest dienen als oplegging van een negentig meter lange brug op acht steunpunten. De toevoeging ‘o.g.’  moest worden gelezen als ‘of goedkoper’ terwijl SBR al het goedkoopste elastomeer is. Nu is geen enkele kwaliteit SBR geschikt voor deze toepassing, maar werd hier een hoog- of een laagwaardige kwaliteit bedoeld? In dit laatste artikel over ‘rubber in de bouw’ zal worden ingegaan op de kwaliteit van elastomeren.

Bezuinigen op bestanddelen
Rubber, roet en weekmakers zijn de voornaamste bestanddelen van een elastomeer. Bij goedkopere soorten wordt bezuinigd op deze ingrediënten. Wordt een deel van het rubber bijvoorbeeld vervangen door vulstof dan heeft dit invloed op de eigenschappen. Met name de treksterkte en de rek bij breuk verminderen sterk. Ook op vulstof valt te bezuinigen. Traditioneel wordt roet gebruikt. Roet is een stof die ontstaat bij een onvolledige verbranding van koolstofhoudende brandstoffen. Wordt het vervangen door andere goedkopere vulstoffen, dan heeft dit vanzelfsprekend weer invloed op de kwaliteit. Minerale oliën (weekmakers) tenslotte worden soms vervangen door afgewerkte olie of bitumen. Los van de gezondheidsrisico’s heeft ook dit uiteraard invloed op de eigenschappen.

Herkennen van kwaliteit
Om de ingrediënten van een elastomeer te achterhalen heeft men zeer specifieke kennis nodig. Een teerlucht verraadt  de aanwezigheid van bitumen, maar voor de precieze samenstelling moet een laboratorium worden ingeschakeld. Hoe krijgt u nu toch het gewenste product voor uw bouwwerk?

Van belang is dat u in zee gaat met een leverancier die u vertrouwt. Deze zal u niet zijn recept geven, maar hij staat wel in voor de geschiktheid voor het beoogde doel. Waarschijnlijk bent u als bouwer ook niet echt geïnteresseerd in de chemische samenstelling. U wilt echter wel weten of  het materiaal kan worden toegepast als bijvoorbeeld een hoogwaardige oplegging of als een trillingsdemper. Een betrouwbare leverancier kan u de specificaties opgeven van zijn product. Een maximale belasting of de treksterkte na veroudering zijn voor u interessante gegevens. Deze zeggen veel meer over de kwaliteit van het product dan ‘SBR’ of ‘Neopreen’.

Neopreen als toverwoord 2; soorten elastomeer en hun toepassingen

Natuurrubber en synthetische rubbers zijn de basis voor de productie van  elastomeer. Momenteel kennen we ruim veertig soorten chemisch verschillende vulkaniseerbare rubbers terwijl er maar één soort natuurrubber bestaat. De meeste soorten zijn ontwikkeld voor speciale toepassingen. In de bouw wordt normaliter gebruik gemaakt van algemeen inzetbare soorten als zelfstandige bouwstof. Dit zijn SBR, chloropreenrubber (CR), EPDM en natuurrubber (NR). In dit artikel wordt ingegaan op de eigenschappen van deze verschillende soorten elastomeren en hun toepassingen.

Natuurrubber (NR) is een op latex (het sap van de rubberboom) gebaseerd materiaal. Qua combinatie van eigenschappen is natuurrubber een ideaal product en staat model voor alle synthetische rubbers. Het kan worden toegepast tussen -40 en + 70 °C. Zonder toevoegingen is het slechts in geringe mate  bestand tegen veroudering en ozon. Natuurrubber is niet bestand tegen minerale oliën en vetten. Toepassingen zijn onder meer trillingdempers en technische artikelen als afdichtingen en slangen.

Styrol-butadien rubber (SBR) is de oudste en meest toegepaste synthetische rubbersoort. Een goede kwaliteit SBR is iets beter dan NR bestand tegen hitte en veroudering. De elasticiteit en koudeflexibiliteit zijn echter geringer. SBR kan gezien worden als goedkoop alternatief van NR. Van SBR worden onder meer instortvoegenbanden en laag belastbare oplegmaterialen gemaakt.

Ethyleen-Propyleen-Terpolymere rubber (EPDM) is in hoge mate bestand tegen zuurstof, ozon en extreme temperaturen. Het materiaal is slecht te verlijmen. EPDM wordt door zijn goede bestendigheid tegen weersinvloeden veel gebruikt als afdichtingsprofiel in buitentoepassingen.

Chloropreenrubber (CR) heeft qua eigenschappen een gemiddeld beeld. Met behulp van toevoegingen kan een zeer goede bestendigheid tegen ozon, veroudering en minerale olie worden verkregen. Vanwege het hoge chloorgehalte is CR vlamdovend. CR wordt onder meer toegepast in brugopleggingen  en stootbuffers.

Bekende elastomeren als butylrubber (IIR) en nitrilrubber (NBR) komen vrijwel alleen voor in samengestelde producten en worden hier daarom niet besproken.

In het laatste deel van dit drieluik zal worden ingegaan op de kwaliteit van elastomeer.

Hoogwaardig oplegmateriaal uit chloropreenrubber

Neopreen als toverwoord 1; ingrediënten van elastomeer

In de bouwsector wordt ‘neopreen’ vaak gebruikt als toverwoord voor alles wat enigszins buigzaam en zwart is. Neoprene is de handelsnaam van Du Pont voor een chloropreenrubber. Dit elastomeer heeft een mooie combinatie van eigenschappen, maar is het wel de beste keuze voor het beoogde doel?  Bij de keuze van elastomeer als zelfstandige bouwstof  is enige materiaalkennis van belang. In drie korte artikelen zal ik ingaan op de fabricage van elastomeer, de verschillende soorten die in de bouw worden gebruikt, hun eigenschappen en de verschillen in kwaliteit.

Elastomeer als bouwstof
Meestal is een elastomeer – een polymeer met rubberachtige eigenschappen – een onderdeel van een samengestelde bouwstof en wordt het niet apart benoemd. De voorschrijver of inkoper gaat er immers terecht van uit dat bijvoorbeeld het tussenrubber van een dilatatievoegprofiel geschikt is voor zijn taak. Anders is het als een elastomeer ‘sec’ wordt ingezet als bijvoorbeeld afdichting of oplegging. Dan dient duidelijk te worden aangegeven  wat men wil hebben. Is bijvoorbeeld weerbestendigheid van belang of zoekt u een materiaal met een geringe drukvervormingsrest? Moet het materiaal lang meegaan of kan worden volstaan met een goedkopere en dus vaak mindere kwaliteit?

Ingrediënten bepalen eigenschappen
De eigenschappen van elastomeer worden bepaald door de keuze van de soort rubber en de vulkanisatiemethode. Naast rubber – natuurrubber of synthetisch rubber  – worden nog zo’n tien tot dertig bestanddelen toegevoegd die de gewenste eigenschappen van het eindproduct bepalen. Deze ingrediënten zijn onder meer vulstoffen, weekmakers, anti-verouderingsmiddelen, pigmenten en allerlei hulpstoffen ten behoeve van het vulkanisatieproces.

Eigenschappen als weerstand tegen veroudering, koudeflexibiliteit en chemische bestendigheid zijn hoofdzakelijk afhankelijk van de gebruikte rubbersoort. Mechanische eigenschappen zoals hardheid en elasticiteit worden mede bepaald door de toegepaste vulstoffen. Van belang is uiteraard ook in welke onderlinge verhouding deze stoffen zijn toegevoegd. In het loopvlak van een autoband zit bijvoorbeeld zo’n 40% rubber en 35% vulstoffen. Voor bouwproducten zullen andere verhoudingen gelden.

In deel 2 worden verschillende soorten elastomeren en hun toepassingen besproken.

rubber lijnoplegging