- ^ \. " * ; - " ^T;.; O* a*.-:*«v. echnische. aterkeringen w\ ^ V*i

.

-

•

•

^

\

.

"

*

^T;.;

..,•***"

echnische

aterkeringen

w\

V*i

^

* •a*.-:*«v

O *

•

;

-

"

P 87.01 WATERBOUWASF:U.TBETON Ontwerp en eigenschappen (laboratorium- en praktijkresultaten tot en met 1986)

Werkgroep 4 "Dijkbekledingen" van de Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen Januari 1987 Adres: Dienst Weg- en Waterbouwkunde Hoofdafdeling Waterbouw van der Burghweg l/Postbus 5044 2600 GA Delft

INHOUD:

Blz.

1.

INLEIDING

1

2.

CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN

3

2.1

Conclusies

3

2.2

Aanbevelingen

4

3.

HISTORIE

6

4.

WATERBOUWASFALTBETON

9

5.

MENGSELONTWERP

5.1

11

• Algemeen

11

5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4

De componenten De steenslag of grind Zand Vulstof Bitumen

5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3

Ontwerpmethode Achtergronden Beschouwing van het waterbouwasfaltbetonmengsel Mengselontwerpprocedure

14 14 15 16

6.

FYSISCH-MECHANISCHE EIGENSCHAPPEN

18

6.1

Algemeen

18

6.2

De stijfheidsmodulus

18

6.3

De bezwijksterkte

19

6.4

Toepassing van nomogrammen

20

6.5

Niet-destructief onderzoek

25

7.

VERDICHTING

7.1

Algemeen

27

7.2 7.2.1 7.2.2

De ondergrond Verweking van de ondergrond Verdichting

27 27 28

7.3 7.3.1 7.3.2 7.3.3 7.3.4 7.3.5 7.3.6

Verdichting van het asfaltbeton Onderzoek Commissie Verdichting Asfaltdijktaluds Onderzoek Emmapolderzeedijk Onderzoek zeedijk "het Flaauwe Werk" • Onderzoek drinkwaterreservoir "De Gij ster" Onderzoek "Rak van Scheelhoekdam" Onderzoek "Dollarddijk"

28 28 29 31 33 35 36

8.

DUURZAAMHEID

38

8.1

Algemeen

38

8.2

Scheurvorming

39

LITERATUUR

41

•

.

'

11 11 12 13 13

27

APPENDIX I APPENDIX

.JPPENDIX APPENDIX APPENDIX APPENDIX APPENDIX APPENDIX

: Berekening bitumengehalte waterbouwasfaltbeton (ontwerpprocedure) II : Overzicht van proefnemingen naar de mechanische eigenschappen van waterbouwasfaltbeton verzameld door Montauban III : Uitgangspunten en resultaten verdichtingsonderzoek Emmapolderzeedijk IV : Achtergrondinformatie verdichtingsonderzoek van het Flaauwe Werk V : Onderzoek proefvakken drinkwaterreservoir "De Gij ster" VI : Onderzoek proefvakken waterbouwasfaltbeton Rak van Scheelhoekdam VII : Toepassing van grindasfaltbeton bij de verzwaring van de Dollarddijk VIII: Gehalte aan poriën (holle ruimte) van zandvulstofmengsels bij standaardverdichting volgens Engelsmann

1.1

II.1 III.1 IV.1 V.1 VI.1 VII.1

VIII.1

1.

INLEIDING

Het materiaal asfalt vindt al geruime tijd en op grote schaal toepassing in de Nederlandse waterbouw. Dateert het eerste werk, de afdichting van het Julianakanaal, al uit de dertiger jaren van deze eeuw, de grote stimulans voor het gebruik van asfalt in de waterbouw was de stormvloedramp in 1953. Toen moesten namelijk in zeer korte tijd een groot aantal zeeweringen worden hersteld waarbij als dijkbekledingsmateriaal vaak asfaltbeton is toegepast gezien de snelle en minder arbeidsintensieve verwerking ten opzichte van de toen gebruikelijke materialen. Tevens is asfaltbeton beter waterdicht dan het, toen al schaarse, klei en bevat het, behalve bitumen, geen uitheemse grondstoffen. Momenteel zijn een groot aantal werken met waterbouwasfaltbeton uitgevoerd en zijn de kennis en ervaring op dit gebied zodanig ontwikkeld dat goede bekledingen kunnen worden gerealiseerd. In 1984 is door de Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen de "Leidraad voor de Toepassing van Asfalt in de Waterbouw" uitgegeven (1). In deze leidraad worden het ontwerp, de mengseltechnologie, de uitvoering en het beheer en onderhoud van waterbouwkundige asfaltproducten, waaronder asfaltbeton, behandeld. Na twee jaar gebruik van de leidraad geven signalen uit de "praktijk" aan dat voor sommige aspecten meer achtergrondinformatie is gewenst. Tevens hebben inmiddels nieuwe inzichten vorm gekregen en zijn resultaten uit onderzoek' beschikbaar gekomen. Daarom heeft werkgroep 4 "Dijkbekledingen" van de Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen, welke zich onder meer met deze materie bezig houdt, 'gemeend dat het zinvol is voor het materiaal waterbouwasfaltbeton een aanvulling te maken op genoemde leidraad. Dit heeft vorm gekregen in het voor u liggende rapport. Aspecten die hierin aan de orde komen zijn: - het mengselontwerp; - de fysisch-mechanische eigenschappen; - de verdichting; - de duurzaamheid. Het rapport moet niet worden gezien als een op zichzelf staand geheel maar ter aanvulling op en ondersteuning van de leidraad en dient zodoende altijd in combinatie hiermee te worden gebruikt. Voor eisen en voorschriften op dit gebied wordt verwezen naar de Standaard R.A.W. Bepalingen (21).

-2-

Het rapport is samengesteld door ir. J.A. van Herpen (Ingenieursbureau "Oranjewoud") en bevat een verzameling van resultaten van, meestal recent, onderzoek, waarvan het meerendeel is uitgevoerd bij de Dienst Weg- en Waterbouwkunde (Montauban, Gruis). Medewerking werd verleend door een projectgroep, resorterend onder de genoemde werkgroep "Dijkbekledingen", de zogenaamde "Asfaltbegeleidingsgroep" welke bestaat uit de volgende leden: Prof. drs. W. van Dijk (Technische Universiteit, Delft) Ir. È.H. Ebbens (Dienst Weg- en Waterbouwkunde) H.J.A.J. Gruis (Dienst Weg- en Waterbouwkunde) Ir. J.A. van Herpen (Ingenieursbureau "Oranjewoud") Ing. C.C. Montauban (Dienst Weg- en Waterbouwkunde) Ir. G.L.M. Mulders (Bitumarin B.V.) Ir. H. Roos (Bitumarin B.V.)

-3-

2.

CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN

De belangrijkste conclusies en aanbevelingen van deze rapportage staan hieronder vermeld. Voor meer gedetailleerde informatie wordt verwezen naar de betreffende hoofdstukken. 2. 1

Conclusies - Met de beschikbare kennis en ervaring is het mogelijk een goede en duurzame bekleding van waterbouwasfaltbeton te realiseren. - Met de aangegeven ontwerpmethode kan een waterbouwasfaltbetonmengsel met de gewenste holle ruimte worden verkregen dat tevens voldoende stabiliteit bezit. - Toepassing van te grove steen ten opzichte van de aan te leggen laagdikte kan tot problemen leiden tijdens de verwerking van het asfalt. - Het gebruik van grind in waterbouwasfaltbeton, i.p.v. de gebruikelijke steenslag, is in principe goed mogelijk. - In beginsel kan als bouwstof iedere zandsoort worden gebruikt. Een meer regelmatig gegradeerd zand, zand A (4), is echter gewenst. - Vervanging van een gedeelte van het natuurlijke zand door brekerzand geeft mengsels met een lagere holle ruimte die tevens een betere stabiliteit bezitten tijdens de verwerking. - Gebleken is dat toepassing van "zwakke" in plaats van de gebruikelijke "zeer zwakke" vulstof de verwerkbaarheid van het mengsel vergroot zonder een significant nadelig effect op de holle ruimte. - Tegenwoordig wordt een bitumengehalte van 6,5% (m/m) in plaats van de vroeger gebruikelijke 7% (m/m) op 100% mineraal toegepast, aangezien dit een betere verwerkbaarheid geeft waardoor het bereikbare holle ruimtepercentage niet verandert en de kans op initiële scheurvorming wordt verminderd. - Toepassing van de gebruikelijke nomogrammen ter bepaling van de mechanische eigenschappen van waterbouwasfaltbeton, met name de stijfheidsmodulus, vermoeidheidsbreukrekken en de dwarscontractiecoëfficient, geeft bruikbare resultaten. Een en ander dient overigens wel te worden gerelateerd aan de gebruikelijke nauwkeurigheid van de nomogrammen. - Een goed verdichte ondergrond (minimale proctordichtheid 95 a 97%) is van groot belang voor het verkrijgen van een goede waterbouwas^ faltbetonbekleding. Om verweking van een met water verzadigd zandbed ten gevolge van stootbelastingen te voorkomen dient de relatieve dichtheid van het zand tenminste 60% te zijn (relatieve proctordichtheid 97%) tot een diepte van één a twee meter onder de bekleding. Tevens geeft een goed verdichte or "lergrond betere resultaten bij verdichting van het asfaltbeton.

-4-

- De volgende aspecten zijn van invloed op de verdichting: . Naarmate de taludhelling flauwer is zijn de bereikte holle ruimten lager. Dit aspect speelt nauwelijks een rol bij taluds van 1:4 en flauwer maar is duidelijk aanwezig bij steilere taluds; . De temperatuur waarbij met verdichten moet worden aangevangen dient zo hoog mogelijk te zijn. Zwaarder en langer verdichten bij lagere temperaturen biedt hiervoor geen alternatief; . Naarmate het bitumengehalte hoger is wordt de holle ruimte geringer, echter de verwerkbaarheid van het asfalt neemt af. Mengsels met een bitumengehalte groter dan 7,5% (m/m) op 100% mineraal zijn over het algemeen onverwerkbaar. Aanbevolen wordt een bitumengehalte van ca. 6,5% (m/m); . Onnodig lang en zwaar verdichten moet worden vermeden. Dit kan (initiële) scheurvorming geven terwijl het effect op de holle ruimte zelfs negatief kan zijn. Aanbevolen wordt met walsen te stoppen zodra de walssporen zijn verdwenen; • Verdichten met een rol heeft een minder goede "dieptewerking" dan met een trilwals. Na vijf overgangen (heen en weer) met de rol neemt de dichtheid van het asfalt niet meer toe. Een overgang met een tandemtrilwals geeft hetzelfde resultaat als vier a vijf rolovergangen; . Een indicatie voor de toe te passen walsmethodiek is: of voorverdichting met 2 rolovergangen en naverdichting met 4 a 5 tandemtrilwalsovergangen; of verdichting met 5 a 6 tandemtrilwalsovergangen. - Bij werken waar zeer hoge eisen aan de verdichting worden gesteld of waar dikke lagen (dikker dan 35 cm) moeten worden gerealiseerd hebben meer-laagsystemen de voorkeur. Hierbij dient wel de onderlinge hechting van de lagen verzekerd te zijn. - Het verdient de voorkeur tijdens het vooronderzoek de meest optimale verdichtingsmethodiek te bepalen. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren in het kader van een "eerste dag" productie. - De duurzaamheid van waterbouwasfaltbeton wordt sterk beïnvloed door het holle ruimtepercentage. De normaal toegepaste eis van maximaal 6% is in dit verband over het algemeen voldoende. - Het verschijnsel scheurvorming in asfaltbetonbekledingen, dat nadelig is voor de sterkte en duurzaamheid, kan aanzienlijk worden beperkt door: . een goed mengselontwerp . een goede uitvoering en toezicht hierop, met name van overgangen en lassen . een goede opbouw van de ondergrond . een correcte wijze van walsen . toepassing van meer-laagsystemen. 2.2

Aanbevelingen - Uniforme richtlijnen met betrekking tot de optimale verdichtingstechniek zijn nog niet volledig beschikbaar. Aanvullend onderzoek, onder andere ter verifiëring van bestaande informatie, is hiervoor noodzakelijk.

-5-

De duurzaamheid van asfaltbeton is een aspect dat zeker in de toekomst steeds belangrijker wordt, doch waarover echter nog onvoldoende kennis bestaat. Nader onderzoek is ten sterkste aan te bevelen. Hierbij speelt ook het onderzoek naar niet-destructieve methoden ter bepaling van de eigenschappen van asfaltbeton. Het verdien*- aanbeveling aandacht te besteden aan de toepassing van grind in plaats van steenslag en "zwakke" in plaats van "zeer zwakke" vulstof in waterbouwasfaltbeton. Aanvullend onderzoek ter vergroting van de kennis met betrekking tot de mechanische eigenschappen in de zin van statische en dynamische laboratoriumproeven is aan te bevelen. Ter toetsing van de diverse aspecten is het wenselijk een volledig "pakket van eisen" te formuleren.

-6-

3.

HISTORIE

Waterbouwasfaltbeton heeft, voordat het in haar huidige vorm (1986) resulteerde, sinds de eerste toepassingen een aanzienlijke ontwikkeling doorgemaakt. Om een beter inzicht met betrekking tot de huidige mengselsamenstelling te verkrijgen is enige achtergrondkennis onontbeerlijk. Reden waarom hieronder een beknopt historisch overzicht wordt gegeven (22). Over het algemeen zijn alle ontwikkelingen in mengselsamenstelling in de loop der tijd gebaseerd geweest op eisen ter verbetering van de verwerkbaarheid en verdichtbaarheid. In de periode van 1934 tot omstreeks 1950 werden mengsels gebruikt, die als "bitumenrijk" zandasfalt kunnen worden omschreven. Bij het eerste werk met waterbouwasfalt in Nederland, de bodemafdichting van een gedeelte van het Julianakanaal in 1934, werd op een onderlaag van 2,5 cm cementmortel een 5 cm dikke laag zandasfalt aangebracht met de volgende samenstelling: 75 % goed gegradeerd zand 12,5% vulstof 12,5% bitumen 60/70 De laatste grote toepassing van zandasfalt in deze vorm was de bekleding van de havendammen van Harlingen (1949). De laagdikte bedroeg 0,25 a 0,40 m en de samenstelling was: 82% zand 10% zwakke vulstof 8% bitumen 50/60 Gezien de minder goede ervaringen met deze relatief poreuze mengsels, onder andere stukgroeien van de bekleding,vindt er een ontwikkeling plaats naar de toepassing van een toplaag van het meer dichte asfaltbeton. Voorbeelden hierbij zijn de dijk van de marinehaven in Den Helder (1949-1951) waarbij asfaltbeton op zandasfalt, en de dijken van Oostelijk Flevoland waar grindasfaltbeton op zandasfalt werd aangelegd. De jaren 1950 tot en met 1961 beslaan de periode waarin de zogenaamde "Werkgroep Gesloten Dijkbekledingen" werkzaam was, die in 1961 het bekende "Voorlopig Rapport 1961" uitgaf (25). In deze periode worden de volgende combinaties van bekledingstypen aangetroffen: Laagdiktevariatie (m)

Mengseltype

toplaag onderlaag gab wab za gza

= = = =

gab

gab

wab

wab

wab

0,05-0,10

za

gza

za

gza

gab

0,10-0,20

grindasfaltbeton waterbouwasfaltbeton zandasfalt grindzandasfalt

-7-

De toegepaste gewenste mengselsamenstellingen waren:

zandasfalt steenslag grind zand zwakke vulstof bitumen "in"

grindzandasfalt

grindasfaltbeton

28-30 55-58

37-44 42-48

waterbouwasfaltbeton 40-48

— 75-90 5-15 6-10

8

— 37-44 7-10

5-9 5-8

6,5-7

7-8

De bitumensoort werd in de loop der tijd zachter: van pen. 50/60 via pen. 60/70 naar het nog steeds gebruikelijke pen. 80/100. De periode van 1961 tot en met 1971 kenmerkt zich door de toepassing van één-laag systemen en meer stabielere mengsels. Zo vindt tussen 1961 en 1965, onder invloed van de "Eisen 1962", waarin voor het eerst de kwalificatie "zeer zwakke vulstof" is opgenomen, een overgang plaats van "zwakke" naar "zeer zwakke" vulstofAls mengsel wordt voornamelijk waterbouwasfaltbeton (steenslag) gebruikt. Enige mengselsamenstellingen uit deze periode zijn:

steenslag 5/15 zand A zeer zwakke vulstof

Lauwerszee (1965)

Dirksland (1965)

(1965)

(%) (%)

45 48

40,5 43

48 45

48 43

48 43,5

(%)

7

7,5

7

9

8,5

8 0,20-0,30

7,5 0,20-0,50

bitumen 80/100 "op" (%) laagdikte (m)

7,5

Brouwersdam (1970) (1971)

7,2 0,15-0,20

7,0

In de periode van 1972 tot en met 1980 wordt de toepassing van asfaltbeton sterk beïnvloed door de bevindingen van de zogenaamde Commissie Verdichting Asfaltdijktaluds (3). Door deze commissie werd een mengselsamenstelling aanbevolen die later ook in de "Eisen 1978" is opgenomen: steenslag 5/15 (> 2 mm) zand (2 mm-63 um) zeer zwakke vulstof (< 63 um) bitumen 80/100 "op"

50% 42% 8% 7%

(m/m) (m/m) (m/m) (m/m)

-8-

Tevens stelde de commissie dat toepassing in meer-laag systemen, door mogelijke slechte onderlinge hechting, af te raden is en dat de mate van verdichting van de ondergrona 2 e e n significante invloed heeft op de verdichtingsresultaten van het asfalt. In de periode 1980 tot en met 1985 vonden de werkzaamheden plaats van de subwerkgroep 4a "Asfaltbekledingen" van de Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen (later "Asfaltbegeleidingsgroep") die tussen 1981 en 1984 de "Leidraad voor de Toepassing van Asfalt in de Waterbouw" (1) samenstelde. Een verlaging van het bitumengehalte van 7%, zoals aangegeven in de Eisen 1978 (4), naar 6,5% bleek betere verwerkingsresultaten op te leveren. Deze wijziging in mengselsamenstelling is opgenomen in de in 1985 uitgegeven "Standaard RAW" (21). Tevens bleek dat de kwaliteit van de ondergrond zeker van invloed is op de verdichtingsresultaten van het asfalt en dat hieraan de nodige zorg dient te worden besteed. De toepassing van grind in plaats van steenslag en "zwakke" in plaats van "zeer zwakke" vulstof wordt opnieuw overwogen.

-9-

4.

WATERBOUWASFALTBETON

Waterbouwasfaltbeton is een mengsel van steenslag of grind, zand, vulstof en bitumen. Gezien de gewenste flexibiliteit bij toepassing als dijkbekleding is het in vergelijking met wegenbouwasfaltbeton een "vet" materiaal; dat wil zeggen het bitumenpercentage is hoger. De momenteel gebruikelijke samenstelling is (21): Steenslag (> 2 mm) Zand (2 mm - 63 yin) Vulstof (< 63 pm)

: : :

50% (m/m) 42% (m/m) 8% (m/m)

Bitumen 80/100 op 100% mineraal: 6,5% (m/m) Sinds 1980 heeft er een ontwikkeling plaatsgevonden waarbij het bitumengehalte is gereduceerd van 7 naar 6,5% (zie hfd. 5 ) . Tevens staat het gebruik van grind in waterbouwasfaltbeton, waarin sedert de zestiger jaren uitsluitend steenslag is toegepast, weer in de belangstelling (zie hfd. 5 en 7 ) . Na verdichting kan waterbouwasfaltbeton, met een holle ruimtepercentage kleiner dan 8%, als voldoende waterdicht voor gebruik als dijkbekledingsmateriaal worden beschouwd. Voor toepassing als taludbekleding voor waterkeringen wordt mede met het oog op de duurzaamheid een holle ruimtepercentage geëist van maximaal 6% op hellingen steiler dan 1:4 en maximaal 5% op hellingen van 1:4 en flauwer. Bij gebruik van het materiaal als afdichting van bijvoorbeeld reservoirs en stuwdammen wordt, in verband met de waterdichtheid, een strengere eis aan de holle ruimte gesteld: nl. 2 a 3%. Doordat het materiaal moet worden verdicht kan het niet worden aangebracht onder water of, tenzij speciale voorzieningen worden getroffen (bijv. hulpkaden), bij zeedijken niet beneden de gemiddelde hoogwaterlijn. Het mengsel wordt in warme toestand in het werk gebracht en gespreid. Dit gebeurt meestal met een hydraulische kraan maar ook spreidmachines worden gebruikt. Verdichten geschiedt over het algemeen met een rol en/of trilwals. Voor meer informatie met betrekking tot de uitvoering van waterbouwasfaltbeton wordt verwezen haar de "Leidraad voor de Toepassing van Asfalt in de Waterbouw" (1). Waterbouwasfaltbeton wordt gebruikt voor bekleding van dijken, dammen, oevers en voor afdichting van reservoirs, kanalen, etc. Het kan dan de volgende functies vervullen: 1. Als bescherming van de ondergrond tegen de eroderende invloed van golven en stroom; 2. Als afdichting tegen waterbeweging; 3. Ter reductie van waterbeweging en -standen in het dijklichaam; Tevens kan het, mits hiervoor ontworpen, enige secundaire functies, zoals verkeersdrager, vervullen. In Nederland wordt sinds het verschijnen van het rapport van de "Commissie Verdichting Asfaltdijktaluds (3) de bekleding in één-laag aangebracht. Als reden hiervoor werd aangevoerd dat de hechting tus-

-10-

sen de lagen bij meer-laagsystemen problemen ondervindt, bijvoorbeeld door de invloed van stuifzand. Echter, de verdichting geeft over het algemeen bij dunnere lagen betere resultaten. Daarom wordt aanbevolen, daar waar een gering holle ruimtepercentage van groot belang is, zoals bij stuwdambekledingen en daar waar het hechtingsprobleem minder essentieel is of waar de laagdikte zeer groot is (meer dan 35 a 40 cm) de bekleding in meerdere lagen uit te voeren. Er kan daarbij worden gedacht aan lagen bestaande uit asfaltbeton met dezelfde samenstelling maar ook aan verschillende, op elkaar afgestemde, mengsels. Voor dit laatste wordt verwezen naar toepassingen op buitenlandse stuwdammen of de wegenbouw.

Aanbrengen van een asfaltbetonbekleding met behulp van een hydraulische kraan.

-11-

5.

MENGSELONTWERP

5.1

Algemeen In het algemeen moet het ontwerp van een asfaltmengsel, dit is de verhouding waarin en de wijze waarop de afzonderlijke componenten Worden samengevoegd, worden gebaseerd op de functionele eisen die aan het mengsel worden gesteld. Deze eisen hebben bij waterbouwkundige toepassingen voornamelijk betrekking op: -

de de de de de

doorlatendheid; fysisch-mechanische eigenschappen; stabiliteit; duurzaamheid; verwerkbaarheid.

Asfaltbeton wordt in de waterbouw hoofdzakelijk gebruikt als taludbekleding. Zodoende zal het mengselontwerp zich in hoofdzaak dienen te richten op het realiseren van een stabiel mengsel dat tevens goed verwerkbaar c.q. verdichtbaar is. Uit oogpunt van doorlatendheid en duurzaamheid wordt hierbij een v grens gesteld aan de holle ruimte in het mengsel. Voor de gebruikelijke toepassing als dijkbekleding wordt in dit verband een holle ruimtepercentage van maximaal 6% geaccepteerd. Bij toepassing op dammen en reservoirs, waar vaak strengere eisen ten aanzien van de doorlatendheid bestaan, worden wel holleruimtepercentages van 2 of 3% worden nagestreefd. Uit oogpunt van verwerkbaarheid en stabiliteit is een holle ruimte van 2% echter wel het minimum (2). 5.2

De componenten Asfaltbeton bestaat uit de volgende componenten: - steenslag of grind - zand - vulstof - bitumen. De gradering van het mineraalaggregaat wordt zodanig gekozen dat er een geringe "gap" ontstaat op de grens tussen steenslag en zand (ontbreken van de steenfractie 2/5 m m ) , hetgeen een gunstig effect op de verwerkbaarheid heeft (3).

5.2.1

Steenslag of grind Steenslag of grind kan zijn van Nederlandse of buitenlandse herkomst. De toepassing van grind is indertijd vanwege de slechte verdichtingsresultaten, de lage inwendige stabiliteit en de mogelijk minder goede hechting verlaten (3). De lage stabiliteit en de slechte hechting zijn echter nooit voldoende aangetoond. Tevens blijken de verdichtingsresultaten niet significant minder te zijn. Er bestaat dan ook vooralsnog geen reden grind niet toe te passen (1). De afmetingen van de steenslag worden voornamelijk bepaald door de aan te leggen laagdikte: bij laagdikten kleiner of gelijk aan 0,15 ra, steenslag 6/16 en bij laagdikten groter dan 0,15 m, steenslag 6/22 (4)

-12-

Als vuistregel kan dienen: een verhouding tussen laagdikte en maximale korreldiameter van 3 met een maximum voor de korreldiameter van 22 mm. Toepassing van te grove steenslag vooral als deze eenzijdig is gegradeerd in verhouding tot de laagdikte kan sneller aanleiding geven tot een grovere oppervlaktetextuur. Dit kan nadelig zijn voor de duurzaamheid (minder dicht mengsel). Tevens kunnen er problemen tijdens de verdichting ontstaan doordat het contact tussen wals en asfaltoppervlak minder is. Bijvoorbeeld: tijdens een onderzoek van Rijkswaterstaat (1975) bleek dat bij toepassing van kalksteen 20/40 mm in een laag van 0,2 m dik op een talud 1:4 glijverschijnselen optraden tijdens het afwalsen. Toepassing van dit mengsel op een berm met laagdikten van 35 a 50 cm voldeed wel (5). 5.2.2

Zand In principe kan iedere zandsoort worden gebruikt. Wel is een meer regelmatig gegradeerd zand gewenst aangezien anders hoge vulstofpercentages moeten worden toegepast ter vermindering van de holle ruimte. Dit kan dure en moeilijk verwerkbare mengsels geven. Zand A, dit is zand waarvan het zandpunt in het gearceerde gebied van de zanddriehoek ligt, voldoet aan de gestelde eisen (fig. 1).

De kromme lijn in de zanddriehoek is de globale grens van de natuurlijke Nederlandse zanden 1 II III IV V

door percentogp

op

ieel • fee!

brekerzand zeer fijn zand matig fijn zand matig grof zand zeer grol zand

'80 urn 63 urn

Figuur 1: De zanddriehoek. Ligt het zandpunt in gebied II van de driehoek dan bestaat het zand uit fijnere, eenzijdig gegradeerde fracties met een grote holle ruimte. Relatief hoge vulstof- en bitumenpercentages zijn dan nodig. Met zanden uit gebied III van de driehoek zijn wel goede resultaten te bereiken mits het vulstofpercentage wordt aangepast. Goed verwerkbare mengsels met lage holle ruimten zijn mogelijk. Zanden in gebied V van de driehoek geven eveneens goed verwerkbare mengsels. Dit zand is echter relatief kostbaar (3).

-13-

Vervanging van een gedeelte van het natuurlijke zand door brekerzand geeft mengsels met een lage holle ruimte die tevens tijdens de verwerkingsfase een betere stabiliteit bezitten. Anderzijds kan de verwerkbaarheid verminderen (5). 5.2.3

Vulstof De normaal toegepaste vulstof is van het type "zeer zwak" (4). Dit is vulstof met een zeer geringe holle ruimte (laag "bitumengetal") waardoor weinig bitumen wordt gebonden en vervormbare mengsels ontstaan. Bij voorkeur wordt kalksteenmeel gebruikt aangezien dit in een waterig milieu een goede hechting geeft (3). Uit recente ervaringen is echter gebleken dat door toepassing van "zwakke" in plaats van "zeer zwakke vulstof" de verwerkbaarheid van het mengsel aanzienlijk toeneemt terwijl het nadelig effect op de holle ruimte nauwelijks aanwezig is.

5.2.4

Bitumen Het normaal toegepaste bitumen is van het type 80/100 (4). Dit is voor Nederlands gebruik het meeste geschikt gebleken mede in verband met de gewenste flexibiliteit van de bekleding (3). Ook uit oogpunt van resistentie tegen botsingskrachten van door water meegevoerde objecten moet bij voorkeur geen hardere soort worden benut.

1

Aanbrengen van een asfaltbetonbekleding met behulp van een wegenbouwspreidmachine.

-14-

5.3

Ontwerpmethode

5.3.1

Achtergronden Het mengselontwerp moet er in principe op zijn gericht om een asfaltbeton te verkrijgen dat een voldoende lage holle ruimte bezit (tussen 2 en 6%) en dat tevens goed kan worden verwerkt c.q. verdicht. Het onderzoek naar de gewenste holle ruimte kan gebeuren in een vooronderzoek in het laboratorium met behulp van een serie gestandariseerde proeven. In het werk kunnen aansluitend, bijvoorbeeld tijdens een eerste dagproductie, de verwerkbaarheid en verdichtingsmethodiek worden vastgesteld waarbij zonodig de mengselsamenstelling kan worden aangepast. In het ontwerp dat wil zeggen hét vullen van staat namelijk wenst (2).

moet worden voorkomen dat het mengsel overvuld raakt: dat er meer bitumen wordt toegevoegd dan nodig is voor de holle ruimte in het mineraalaggregaat. Hierdoor onteen instabiel mengsel. Enige rest holle ruimte is ge-

Als uitgangspunt voor het ontwerp kan worden aangenomen dat het mengsel is opgebouwd uit een grover mineraal (steenslag, grind) en een hoeveelheid mastiek (mengsel van zand, vulstof en bitumen). De eigenschappen van het mineraal en het mastiek bepalen zodoende die van het mengsel. Indien wordt gesteld dat de holle ruimte in het steenskelet volledig is gevuld met mastiek zal de gewenste holle ruimte in het mengsel moeten worden geleverd door de mastiek. De mastiek zal dus zodanig moeten worden ontworpen dat een zekere mate van ondervulling aanwezig is. De holle ruimte van verdichte steenslag of grind bedraagt ca. 40%. Het percentage steen in het steen-mastiekmengsel waarbij deze holle ruimte juist gevuld is met mastiek ligt dus in de orde van 65% (m/m) (3). Om eventuele spreiding in de mengselsamenstelling i.c. het steenpercentage op te vangen en dus te voorkomen dat het mengsel ondervuld (te weinig mastiek) raakt wordt meestal een percentage van ca. 50% (m/m) aangehouden (3). Het mastiek bestaat uit een mengsel van zand, vulstof en bitumen. In het zand-vulstofmengsel bevindt zich na verdichten holle ruimte. Deze holle ruimte wordt slechts gedeeltelijk gevuld met bitumen om de eerder genoemde "ondervulling" te bereiken. In principe wordt gestreefd naar een minimale holle ruimte in het zandvulstofmengsel. Om dit te bepalen kan gebruik worden gemaakt van de verdichtingsmethode van Engelsmann (zie Appendix VIII). In figuur 2 wordt het verband tussen de holle ruimte in een zandvulstofmengsel, bepaald met Engelsmann, en het gewichtspercentage van het vulstof hierin gegeven. Het optimum ligt tussen 25 en 30%. In de praktijk werd vaak uit economische overwegingen een 5 tot 10% lager vulstofgehalte gekozen aangezien in de omgeving van het minimum wijzigingen hierin slecht geringe veranderingen in de holle ruimte veroorzaken. Tevens kan zodoende een spreiding in het vulstofgehalte, hetgeen bij overschrijding van het minimum een ongewenst "opruimend" effect veroorzaakt, worden opgevangen.

-15-

INCEWOGEN VULSTOF

(•*>

Figuur 2: Zand-vulstof verdichting volgens Engelsmann. Bij een betere gradering van het zand (zand A) neemt de holle ruimte in het zandvulstof-mengsel sterk af en wordt de minimum holle ruimte bij een lager vulstofgehalte bereikt (6). 5.3.2

Beschouwing van het waterbouwasfaltbetonmengsel De samenstelling van waterbouwasfaltbeton zoals deze momenteel wordt gehanteerd is tevens opgenomen in de Standaard-RAW 1985 (21). Tabel 1: Mengselsamenstelling waterbouwasfaltbeton uit Standaard-RAW 1985

Massapercentage Door zeef

Op zeef Gewenst

Steenslag Zand Vulstof Bltumen 80/100 ap 100% mineraal

2 mm 0,063 mm

2 mm 0,063 mm

50 42 8

6,5

Min.

Max.

48 37 7

55 45 10

6,0

7,0

Opmerkingen: - In de praktijk is gebleken dat door een verlaging van het bitumenpercentage van 7, zoals voorgeschreven in de Eisen 1978 (4), naar 6,5% (m/m) een betere verwerkbaarheid (stabiliteit in warme toestand) wordt verkregen zonder dat de "kwaliteit" van het mengsel wordt aangetast.

-16-

- Tevens wordt een vooronderzoek vereist waarbij na verdichten volgens de z.g. Marshallproef het holle ruimtepercentage maximaal 4% mag bedragen. Het bitumengehalte voor waterbouwasfaltbeton met de samenstelling gegeven in tabel 1 kan worden berekend zoals aangegeven in Appendix I. Hieruit volgt dat: - Bij een "optimale verdichting, waarbij een rest holle ruimte van 4% (v/v) in het mengsel blijft bestaan, bedraagt het gewenste bitumengehalte 6,3% (m/m) "op". - De aanpassing van de Eisen 1978 terecht is. - Bij toepassing van meer bitumen het punt van "overvullen" steeds meer zal worden benaderd. Hierdoor vermindert de "stabiliteit" van het mengsel in warme toestand (verwerking!) sterk en kan zelfs in koude toestand "instabiliteit" (vloei) optreden. 5.3.3

Mengselontwerpprocedure Voor het mengselontwerp kan de volgende procedure dienen (zie Appendix I ) : 1. Keur de bouwstoffen en bepaal de dichtheden overeenkomstig de van kracht zijnde eisen en voorschriften. 2. Bepaal de holle ruimte volgens Engelsmann (HR ) voor mengsels van de te gebruiken vulstof en zand(en). 3. Kies de minerale samenstelling hetzij op basis van de van kracht zijnde eisen hetzij op basis van een gewenst steengehalte (max. 65% m/m) en een zand-vulstofinengsel met een "gunstige" holle ruimte Engelsmann. 4. Bereken de dichtheid van het mineraalaggregaat van het gekozen minerale mengsel. 5. Bereken het volumedeel van het zand + de vulstof in het mengsel (Z + V ) . 6. Bepaal de holle ruimte in het mineraalaggregaat (HR1) als:

HR

' • ïööVx * 1OOZ

7. Kies de gewenste rest holle ruimte (HR) in het mengsel. 8. Bereken het volumedeel bitumen benodigd voor het bereiken van deze gewenste HR als B = HR' - HR.

-17-

9. Bereken het bitumengehalte in massa procenten "in" het mengsel als b x 100% m + b waarin: b =

100

x dichtheid bitumen

volumedeel mineraal (= 100 - HR') m

~

ïoo

x dichtheid mineraal (uit 4)

1.0. Bereken eventueel het bitumengehalte in massa procenten berekend als "op" 100% mineraalaggregaat volgens 100 - bit % "in" x (bit % "in") 100

'^Si-

n van een asfaltbetonbekleding met behulp van een aange paste spreidmachine.

-18-

6.

FYSISCH-MECHANISCHE EIGENSCHAPPEN

6.1

Algemeen In de "Leidraad voor de Toepassing van Asfalt in de Waterbouw" (1) worden een aantal rekenmodellen gegeven ten behoeve van de dimensionering van een asfaltbekleding. Hiervoor is het onder meer nodig een aantal relevante mechanische eigenschappen van het materiaal te kennen. De kennis op het gebied van deze eigenschappen, in het geval van de waterbouwkundige toepassing, is nog gering. In dit hoofdstuk wordt een verzameling gegeven van diverse onderzoekingen die de laatste tijd op dit gebied zijn verricht met de bedoeling het inzicht zodanig te vergroten dat een verantwoorde dimensionering kan plaatsvinden. Toch zal in de toekomst aanvullend onderzoek noodzakelijk zijn. In de volgende paragrafen komen de van belang zijnde eigenschappen, namelijk de stijfheidsmodulus, de bezwijksterkte en de dwarscontractiecoëfficiënt, aan de orde. Overigens verdient het aanbeveling de proefmethode bij onderzoek naar de mechanische eigenschappen te relateren aan de in de praktijk optredende belastingcondities. Aangezien de golfklapbelastingen op een asfaltbekleding vaak buiging en dus trek- en drukspanningen veroorzaken is een dynamische buigproef een geschikte beproeving.

6.2

De stijfheidsmodulus Een belangrijke parameter ter beschrijving van het mechanisch gedrag van bitumen en asfalt is de stijfheidsmodulus S(t,T) die de verhouding aangeeft tussen de opgebrachte spanning en de rek. Deze parameter is te vergelijken met de elasticiteitsmodulus uit de elasticiteitsleer maar is, door het visko-elastische gedrag van asfalt, belastingduur en temperatuur afhankelijk. In formulevorm: S(t,T) = | waarin: S = stijfheidsmodulus (N/m2) a = spanning (N/m2) e = rek (-) t = tijd (sec) T = temperatuur (°C) Door Montauban (7) is een verzameling gemaakt van de resultaten van diverse proefnemingen naar de mechanische eigenschappen van waterbouwasfaltbeton. In appendix II wordt een overzicht gegeven van de onderzochte mengsels en de typen proeven, alsmede van de resultaten van de diverse proefnemingen. Een overzicht van de gevonden waarden wordt gegeven in fig. 3, waarin de mengselstijfheidsmodulus is uitgezet tegen de stijfheidsmodulus van het bitumen (de z.g. Mastercurve).

-19-

,10

1010 A

1OS

"

^ mix (N/m2)

. 109 DRUK

W''

:

'

.'

10" .

. 10c

10' .

- 10' kruip |;

i ^L -/" /' rek s

106 _

bif ( /m2) N

i

1

3

10

10'

1

1

. 10 e

1

e

10

107

10E

10'

Figuur 3: Stijfheidsmodulus van waterbouwasfaltbeton als functie van de stijfheidsmodulus van het bitumen bepaald uit verschillende metingen (7). De waarden voor zowel het hoge als het lage stijfheidsgebied liggen redelijk, binnen een band. De stijfheden bepaald op basis van trekspanningen liggen zoals verwacht op een lager niveau dan op basis van drukspanningen, een verschil dat bij druk- en trekproeven duidelijker is dan bij kruip- en trekproeven. Bij wisselende buigbelastingen (druk-trek) is dit effect niet te onderscheiden.

6.3

De bezwijksterkte Een belangrijke eigenschap van asfalt is de vermoeiingsgevoeligheid; de bezwijksterkte neemt af naarmate het materiaal langduriger wordt belast. In het onderzoek van Montauban (7) zijn de bezwijksterkten bepaald uit splijtproeven, uniaxiale druk- en trekproeven en vierpuntsbuigproeven. De resultaten zijn vermeld in tabel 2; voor de mengselsamenstelling wordt verwezen naar Appendix II.

-20-

Tabel 2: Sterkteresultaten van waterbouwasfaltbeton uit diverse proefnemingen (7). Bezwijkspanning f 10 Meng-

sel

Temp. °r

SplijtProef e=50*

A B

C D

10 20 30 10 20 30 10 20 30 10 20 30

N/m 2 ) Drukproef

Trekproef

e=5*

e=50*

e=5*

e=50*

1,54 0,26 1,83 0,33 2,15 0,72 0,35 1,47

2,20

3,80

4,50

9,00

0,27

0,22

0,54

0,93

1,70

*e = Vervormingssnelheid

1

(mm/min.)

Duidelijk is de invloed van vervormingssnelheid en temperatuur op de sterkte te zien. Tijdens de vierpuntsbuigvermoeiingsproeven is de spanningsamplitude constant gehouden en de deformatie (rek) in verloop van de tijd gemeten. In figuur 4 is voor een tweetal mengsels (normaal en geregeneerd) het aantal belastingherhalingen tot het vermoeiingscriterium (e = 2*e ) , uitgezet tegen de spanningsamplitude o (7). Hierin stelt z de initiële rek, dit is de rek optredende bij aanvang van de proet, voor. De afwijkingen tussen de verschillende mengsels en temperaturen die in de figuur kunnen worden geconstateerd en die vooral bij lagere temperatuur het grootste zijn vallen echter weg indien het aantal belastingherhalingen tot vermoeiing wordt uitgezet tegen de opgenomen energie (fig. 5 ) . Meer informatie over het energieconcept wordt gegeven in de literatuur (23). 6. 4

Toepassing van nomogrammen Voor het bepalen van de mechanische eigenschappen bestaan nomogrammen die door diverse onderzoekers zijn samengesteld aan de hand van een groot aantal proefresultaten. Door Van de Poel (8) is een nomogram ontwikkeld voor het vaststellen van de bitumenstijfheidsmodulus gebaseerd op de penetratie-index van het bitumen, de temperatuur ten opzichte van het verwekingspunt ring en kogel en de belastingtijd. Dit nomogram is onder meer opgenomen in de "Leidraad voor de Toepassing van Asfalt in de Waterbouw" (1). Ter bepaling van de mengselstijfheidsmodulus is een nomogram beschikbaar waarbij de invoerparameters het volumepercentage van bitumen en mineraalaggregaat en de bitumenstijfheid zijn (zie Bonnaure 9 ) . Dit nomogram is van toepassing voor de hogere stijfheidsgebieden, te weten bitumenstijfheidsmodulus S, . > 5 * 10 N/m 2 en mengselstijfheidsmodulus S . > 10 N/m2 (fig. 6 ) . Tevens is er een nomogram ontwikkeld voor de1 initiële bezwijkrek van asfaltmengsels onder vermoeiing (fig. 7 ) . Invoer parameters zijn het volume-percentage van het bitumen, de penetratie-index en de stijfheidsmodulus van het mengsel (10). Wel dient hierbij nog een keuze te worden bepaald of het materiaal wordt belast bij z.g. constante spanning of constante deformatie,

-21-

10°

10"

10"

20°C

1.0

0.4

1.5

Figuur 4: De spanningsamplitude o uitgezet tegen het aantal lastherhalingen tot vermoeiing 0 (N ). L 3.t

10 z -

(MJ/m3)

mengsel 1

10

TEMP.

A

,

10«C

0

l

•

20°C

A

i

•

C

101

f al-

10G

10° 5

10

6

10

Figuur 5: Het aantal lastherhalingen tot vermoeiing (N tie tot de opgenomen energie (W ).

) in rela-

• 1

.?

10'

'_, -O 20 jO 'CC

Figuur 6: Nomogram ter bepaling van de stijfheidsmodulus van asfaltmengsels (Bonnaure, e.a.) (9). : ! i i ! '

vA ««GSUSTUFKIIOSMOOUIUS

IN/A1)

A

" ^

1

CONS;»NT( BIX

11

13

IS

^£< tOKSI«Nlt SPANNWO

' | ' •

1

17

1 I -.O"'

!

l

l

I !»•'

vooaBttia SÏUFKEIOSnOOUlUS V*M Ktl ntHGSEt; 3 3 i « ' Vb. VOlUntvlCHOUOiNG BITUrUN

voiuntvtimouawG BiiuniN

u •/.

MNtlRAtlt HOCX: -9 7 WltKlC HCK BIJ UK UVCHSDUUn VAK IJ" B t l « S I W « T C l l SU tONSIAKTt iPuaata 10' BtlASIWOCYCU BIJ CONSIANIC BIK:

Figuur 7: Nomogram ter bepaling van de vermoeidheidsbreukrek van asfalt (Bonnaure, e.a.) (10).

-23-

Enige voorzichtigheid bij de interpretatie van de waarden van de levensduurverwachting is geboden gezien de grote invloed van een afwijking van de diverse parameters hierop. In de algemeen toegepaste vermoeidheidsrelatie N = k.e , waarin N het aantal lastherhalingen tot breuk voorstelt, e de optredende rek en de k en a constanten zijn voor een bepaald mengseltype met een zekere stijfheidsmodulus, kan a variëren tussen 3 en 7. Door Montauban zijn de resultaten van onderzoek naar de mechanische eigenschappen van waterbouwasfaltbeton getoetst aan deze nomogrammen. In figuur 8 zijn gemeten en berekende waarden van de stijfheidsmoduli tegen elkaar uitgezet. Hieruit blijkt dat de stijfheidsmodulus bepaald op basis van het nomogram gemiddeld ca. 30% hoger ligt dan de gemeten waarde; een spreiding die ruim valt binnen de mogelijke afwijking van 1,5 a 2 die voor het nomogram geldt.

1011 S o ( nom)) (N/m 2 )

2

*

v

1010

s

10s

1010

o (meting)( N m 2 )

1011

Figuur 8: Gemeten en berekende waarden voor de stijfheidsmodulus (bij 30HZ) van waterbouwasfaltbeton (7). Tevens zijn van een tweetal mengsels uit vermoeiingsonderzoeken de gemeten waarden voor de initiële bezwijkrek vergeleken met die welke uit het nomogram van fig. 7 kunnen worden afgeleid. Dit is weergegeven in fig. 9.

-24-

i

* o ( nom ) ( m /m)

• • I

o

'

/o

A

/ X5

0

/

•

4

6

A

10"C

O

'

•

20°C

10" !_ 9 8 7 /

mengsel , c

TEMP.

£o (meting) (m/m) .

1

.

7 8 9 10"

i

u

;

Figuur 9: Gemeten en berekende waarden voor de initiële bezwijkrek van waterbouwasfaltbeton ( 7 ) . Het blijkt dat vrijwel alle voorspelde waarden liggen binnen een spreidingsgebied v a n + 3 0 % tot - 1 0 % v a n de gemeten waarde, hetgeen ruim binnen de gestelde afwijking v a n ± 5 0 % van het nomogram ligt. Geconcludeerd kan worden dat toepassing v a n genoemde nomogrammen ter bepaling v a n de stijfheidsmodulus en de initiële bezwijkrek voor het hogere stijfheidsgebied goed mogelijk is. Voor het lagere stijfheidsgebied blijft onderzoek geboden. Overigens wordt aanbevolen alle onderzoek onder meervoudige spanningscondities uit te voeren. Ter bepaling v a n de initiële "strain-ratio" (de dwarscontractiecoëfficiënt ofwel constante v a n Poisson) voor asfaltmengsels is door Heukelom (11) een nomogram opgesteld. Deze parameter geeft de verhouding tussen de zijdelingse rek en de rek in de richting van de belasting. In formulevorm:

R

= o

e,

waarin: R = initiële dwarscontractiecoëfficiënt e„ = zijdelingse rek longitidunale rek '1

(initial strain-ratio)

Het nomogram is weergegeven in fig. 10. Invoerparameters zijn de stij fheidsmodulus v a n het bitutnen en de holle ruimte in het asfaltmengsel.

-25-

1.0

08

O.i

\-

0.1 0.08

0.06

6

8

holle ruimte

10

20

percentage

Figuur 10: De constante van Poisson (initiële "strain-ratio" R ) als functie van de holle ruimte in het asfaltmengsel en de bitumenstijfheid S, . 6.5

Niet-destructief onderzoek Door de Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen wordt momenteel onderzoek verricht naar het gebruik van niet-destructieve meetmethoden ter bepaling van de eigenschappen van een waterbouwasfaltbetonbekleding en het dijklichaam. Zo zijn ondermeer op een proeflocatie aan de Ommelander Zeedijk trillingsmetingen met de "Goodman-Vibrator", de Road Vibration Machine, seismograaf en valgewicht-deflector (12) en op een locatie bij de zeedijk het Flaauwe Werk metingen met behulp van een lichte slagsonde, de grondradar en de Dynatest-valgewicht deflectiemeter uitgevoerd (13) In het laboratorium en in de praktijk kunnen bepaalde eigenschappen worden gemeten. De relevantie van deze eigenschappen is echter nog onvoldoende vast gelegd bij gebrek aan kennis met betrekking tot de maatgevende belastingen en de te hanteren gedragsmodellen voor de constructie. Voorlopige resultaten lijken wel op mogelijkheden te wijzen ten aanzien van de bepaling van asfalt- en ondergrondeigenschappen met behulp van niet destructief onderzoek. Een groot voordeel hiervan is dat op deze wijze het verloop in de tijd van de "kwaliteit" van een waterbouwasfaltbetonbekleding kan worden gevolgd zonder enige schade aan te brengen, hetgeen nieuwe perspectieven biedt ten aanzien van beheer en onderhoud (rationeel dijkbeheer).

-26-

Aanbrengen van een asfaltbetonbekleding op een stuwdam met behulp van een speciale spreidmachine.

-27-

7.

VERDICHTING

7.1

Algemeen Waterbouwasfaltbeton moet na spreiding mechanisch worden verdicht om tot de vereiste holle ruimte te geraken. Hoewel de steen-mastiek verhouding (zie hfd. 5) zodanig is dat verdichting door eigen gewicht op kan treden is de mastiek door zijn ondervulling zodanig stijf dat dit niet gebeurt. De extra benodigde verdichting (toegevoegde energie) kan, mits bij voldoende hoge temperatuur uitgevoerd, gering zijn (2). In het verleden is gebleken dat door een "onjuiste" verdichting nogal eens problemen zijn ontstaan met betrekking tot de kwaliteit van de bekleding. Reden waarom in dit rapport de nodige aandacht aan dit onderwerp wordt besteed. Allereerst zal worden stilgestaan bij het belang van een goede ondergrond, vervolgens zal de verdichtingsmethodiek aan de orde komen. De verdichtingsproblematiek wordt in onderstaande paragrafen toegelicht aan de hand van onderzoekingen en ervaringen bij concrete projecten. De resultaten zijn namelijk niet zodanig dat uniforme uitrspraken kunnen worden gedaan. Hiervoor is aanvullend onderzoek nodig. Toch geeft de verstrekte informatie een substantieel inzicht in de factoren die een rol spelen bij de verdichting.

7.2

De ondergrond Een goed opgebouwde en verdichte ondergrond is van groot belang voor een kwalitatief goede asfaltbetonbekleding. De volgende aspecten komen hierbij naar voren: 1. De uitvoering van de asfaltbekleding kan beter gebeuren: o.a. spoorvorming door materieel wordt verminderd. 2. Onregelmatige zettingen van het dijklichaam en dus de kans op vervormingen van de bekleding, worden gereduceerd. 3. Een reductie van de asfaltlaagdikte bij de dimensionering op golfbebelastingen wordt verkregen. 4. Verweking van de ondergrond kan worden voorkomen. 5. De verdichtingsresultaten van het asfalt zijn beter. In het onderstaande wordt nader ingegaan op de laatste twee aspecten.

7.2.1

Verweking van de ondergrond Een met water verzadigde grondslag onder een bekleding van waterbouwasf altbeton kan, onder invloed van een stootbelasting, verweken - de waterspanningen nemen toe ten koste van de korrelspanningen - waardoor de stabiliteit en draagkracht verminderen. Door Grondmechanica Delft is laboratoriumonderzoek uitgevoerd naar de invloed van een golfklap op een asfaltbekleding liggende op een met water verzadigd zandbed (14). Hieruit blijkt dat om verweking van het zandbed te voorkomen, de relatieve dichtheid van het zand, dat bij voorkeur een laag slibgehalte moet hebben, tot een diepte van 1 a 2 m onder de bekleding minimaal 60% moet bedragen. Dit komt ongeveer overeen met een relatieve proctordichtheid van 97%.

-28-

Verweking kan vooral optreden indien op het niveau waar de grootste golfklappen kunnen aangrijpen een natte ondergrond aanwezig is, zelfs als de toplaag droog ib. Bij Nederlandse zeedijken ligt dit niveau op ca. N.A.P. +3 a 4 m in geval van een "open" bekleding ter plaatse van de getijzone - hoge buitenwaterstanden kunnen relatief gemakkelijk in het dijklichaam "doordringen" - en op ca. N.A.P. +2 m voor een dichte bekleding. 7.2.2

Verdichting In het verleden was het in sommige delen van Nederland de gewoonte het zandbed alleen met een bulldozer vlak af te werken. Hiermee wordt slechts een geringe verbetering van de oorspronkelijke dichtheid bereikt. Uit proefnemingen aldaar is gebleken dat in verschillende dijkvakken de dichtheid van het zand - zelfs tot aanmerkelijke diepte - zeer laag was. In het rapport van de Commissie Verdichting Asfaltdijktaluds wordt gesteld dat geen significante verschillen worden geconstateerd in de holle ruimte van goed verwerkbare asfaltmengsels bij uiteenlopende stijfheden van de ondergrond en dat het daarom geen zin heeft de ondergrond extra te verdichten buiten het normaal afwerken met een bulldozer (3). Reden voor deze uitspraak was waarschijnlijk de zeer grote spreiding in meetresultaten. Recente ervaringen hebben echter, in tegenstelling tot de conclusie van genoemde Commissie, het belang aangetoond van een goed verdichte ondergrond op de verdichtingsresultaten. Hiervoor is vlak afwerken met de bulldozer niet voldoende; een laagsgewijze opbouw waarbij met een trilrol wordt verdicht is aan te bevelen (zie ook (1)).

7. 3

Verdichting van het asfaltbeton

7.3.1

Onderzoek Commissie Verdichting Asfaltdijktaluds Zoals in hfd. 5 reeds is gesteld moet het asfaltmengsei zodanig worden ontworpen dat het goed verwerkbaar, c.q. verdichtbaar is. Van grote invloed op de verdichtingsresultaten is de taludhelling. Het is gebleken dat naarmate deze steiler is, de holle ruimte in het asfalt groter is. De oorzaak is dat pas met walsen kan worden aangevangen zodra de interne stabiliteit van het asfalt dit toelaat, hetgeen pas bij een lagere temperatuur het geval is. Mede hierom kan het tevens nodig zijn het bitumengehalte te reduceren. Taluds flauwer dan 1:4 geven weinig spreiding te zien in de holle ruimte. Bij taluds van 1:3 en steiler is wel een tendens tot hogere holle ruimtepercentages aanwezig. Bij hellingen steiler dan 1:4 dienen voorzieningen te worden getroffen om de component van het gewicht van de wals evenwijdig aan het talud op te vangen. Dit is mogelijk door de walsen met behulp van kabels te bevestigen aan lieren op de kruin (3). Naarmate de temperatuur van het asfalt waarbij verdicht wordt hoger is, en dus de viscositeit laag, zijn de resultaten beter. Daarom wordt aanbevolen te beginnen met verdichten zodra de stabiliteit van het asfalt met betrekking tot de wals dit toelaat. Verdichten bij een lagere temperatuur kan niet worden gecompenseerd door zwaarder of langer walsen. Bij hogere temperaturen blijkt ook de invloed van de verdichtingstechniek van minder invloed (3).

-29-

Verhoging van het bitumengehalte geeft eveneens een verlaging van de viscositeit van het mengsel. Hoewel dit een gunstig effect op de holle ruimte kan hebben wordt de verwerkbaarheid echter nadelig beïnvloedt. Een compromis hiertussen is gevonden in de huidige mengselsamenstelling gegeven door de R.A.W. (21). Mengsels met een bitumengehalte groter dan 7,5% op 100% mineraal zijn over het algemeen onverwerkbaar. Het blijkt overigens in de praktijk dat vaak onnodig lang wordt doorgewalst om een zekere mate van vlakheid te verkrijgen, terwijl de vereiste holle ruimte al is bereikt. Het effect op de holle ruimte kan zelfs negatief zijn. Tevens kunnen (initiële) scheuren ontstaan door het zogenaamde sandwich-effect (de buitenzijden van de asfaltlaag zijn meer afgekoeld dan de kern), dat groter is naarmate de laag dikker is. Aanbevolen wordt te stoppen met verdichten zodra de walssporen zijn verdwenen.

Verdichten van een asfaltbetonbekleding met een rol. 7.3.2

Onderzoek Emmapolderzeedijk Ter verkrijging van meer inzicht in de vereiste verdichtingsmethodiek is door de Dienst Weg- en Waterbouwkunde onderzoek uitgevoerd tijdens de aanleg van een waterbouwasfaltbetonbekleding op de Emmapolderzeedijk (15) gelegen langs de Waddenzee in de provincie Groningen.

-30-

Het asfaltbeton had de volgende gemiddelde samenstelling:

Massapercentage

Steen > 2 mm Zand 2 mm - 63 um Vulstof <, 63 um Biturnen op L00% mineraal

Gein.

Grenzen

51,3 40,1 8,6

47,1-54,8 36,8-43,4 7,8- 9,5

6,4

6,0- 6,7

De aan te brengen laagdikte bedroeg 20 cm. Onderzocht werden de taludhellingen 1:3,7 en 1:4,7 en 1:6 (fig. 11).

ASFALTBETON

Figuur 11: Dwarsdoorsnede Emmapolderzeediik De normale verdichtingsprocedure tijdens het werk bestond uit het direct voorrollen met een lichte landbouwrol (ca. 5 overgangen) waarna met een tandemtrilwals werd afgewalst. Tussen het rollen en walsen diende ca. een half uur te worden gewacht tot het asfalt voldoende was afgekoeld. De proeven werden in twee series uitgevoerd waarbij de volgende variaties zijn aangebracht:

Proefvak 1: verdichting met 5 rolovergangen (op en neer). Proefvak 2: verdichting met 4 Bomag tandemtrilwals-overgangen (op en neer).

Proefvak 1: verdichting met Proefvak 2: verdichting met gangen. Proefvak 3: voorverdichting resp. 1, 2 en 3

resp. 1, 2, 3, 4 en 5 rolovergangen. resp. 1, 2, 3 en 4 tandemtrilwalsovermet 2 rolovergangen en vervolgens met tandemtrilwalsovergangen.

-31-

Hoewel de temperatuur en mengselsamenstelling naar verhouding sterk varieerden en dus niet de invloed van deze belangrijke factoren kon worden vastgesteld zijn uit het onderzoek de volgende conclusies getrokken: - Na ca. 4 tot 5 rolovergangen neemt de dichtheid van het asfalt niet meer toe. - Eén overgang met de tandemtrilwals geeft hetzelfde resultaat als 4 tot 5 rolovergangen. - De toename van de verdichtingsgraad bij gebruik van de tandemtrilwals na één overgang bedraagt 5%, na 4 overgangen 2%. - Met de tandemtrilwals wordt meer diepteverdichting verkregen dan met de rol. Bij verdichting met de rol bleek de holle ruimte boven in de laag geringer dan onderin. Bij toepassing van alleen de tandemtrilwals werden geen significante verschillen ontdekt. Verdichting met zowel de rol en de trilwals gaven wel verschillen te zien die echter minder waren dan bij verdichting met de rol alleen. - Geen indicatie is verkregen of bij flauwere taluds lagere holle ruimten worden bereikt. Vaak was het resultaat zelfs omgekeerd. - De gemiddelde bereikte holle ruimten zijn: serie I : proefvak 1: H.R. = 5,4% (talud 1:4,7) H.R. = 4,4% (talud 1:3,7) proefvak 2: H.R. = 4,3% (talud 1:4,7) H.R. = 4,0% (talud 1:3,7) serie II: proefvak 1: verloop H.R. van 8,1 naar 5,9% proefvak 2: verloop H.R. van 5,7 naar 5,2% proefvak 3: verloop H.R. van 6,2 naar 5,3% Waarschijnlijk waren de resultaten beter geweest voor de proefvakken 2 en 3 indien de temperatuur waarbij verdicht werd hoger was. - Bij een temperatuur van 150°C kan met verdichten met behulp van de rol worden aangevangen. Het was niet mogelijk de maximale aanvangstemperaturen voor de tandemtrilwals te bepalen. Meer informatie over de uitgangspunten en resultaten van dit onderzoek is te vinden in appendix III. 7.3.3

Onderzoek zeedijk "het Flaauwe Werk" Om de invloed van de temperatuur te bepalen is vervolgens onderzoek uitgevoerd tijdens de aanleg van een waterbouwasfaltbekleding op de zeedijk "het Flaauwe Werk" gelegen aan de Noord-West kust van Goeree in de provincie
-32-

-GEPENETREEROE BREUKSTEEN WATERBOUWASFALTBETON

WATERBOUWASFALTBETON

OPEN STEENASFALT (DICHTE STEENASFALT) Figuur 12: Zeedijk het Flaauwe Werk Wel is bij aanvang van het werk door de aannemer de verdichtingsmethodiek onderzocht. Hierbij zijn de volgende variaties aangebracht:

Voorverdlchting (loodrecht op kruin) Aantal overgangen Proefvak 1 Proefvak 2 Proefvak 3

2 2 2

Temp. (°C) 110-130 120-140 130-140

Tussenverdichting (evenwijdig aan kruin) Aantal overgangen 5 3 1

Temp. (°C> 100-120 100-120 100-120

Naverdichting (evenwijdig aan kruin) Aantal overgangen 7 5 3

Temp. (°C) 100-120 100-120 100-120

Voorverdichting : met dubbelassige rol Tussenverdichting: met Vibromax-trilwals Naverdichting : met zware Bomag-trilwals De bereikte Proefvak 1: Proefvak 2: Proefvak 3:

gemiddelde holle ruimte bedraagt: H.R. = 3,4% H.R. = 4 % H.R. = 4,5%

Met alle drie de verdichtingsvarianten wordt dus een acceptabel holle ruimtepercentage verkregen. In Appendix IV is enige achtergrondinformatie met betrekking tot dit onderzoek opgenomen.

-33-

Verdichten van een asfaltbetonbekleding met een tandemtrilwals. 7.3.4

Onderzoek drinkwaterreservoir "De Gij ster" Indertijd is op het talud van het drinkwaterbekken "de Gij ster" gelegen in de "Biesbosch" (figuur 13) scheurvorming geconstateerd in de aangebrachte waterbouwasfaltbetonbekleding. Teneinde de mogelijke oorzaak hiervan te achterhalen, zijn proefvakken aangelegd (18). Zowel één-laag (dik 150 mm) als twee-laagsysternen (dikte onderlaag 90 mm, dikte bovenlaag 50 mm) en diverse mengseltypen zijn onderzocht. Tevens is de invloed bepaald van de dichtheid van het zandbed onder de asfaltbekleding. De taludhelling bedroeg 1:3,6. Over het algemeen ligt de verdichtingsgraad van het zandbed relatief laag, hetgeen waarschijnlijk is te wijten aan het niet optimale vochtpercentage. Een groot aantal verdichtingsmethoden is toegepast (Appendix V ) . Aan de hand van nucleaire dichtheidsmetingen in vergelijking met boorkernonderzoek zijn de benodigde tijd, het aantal walsovergangen en de begin- en eindtemperatuur berekend om tot een holle ruimte van 4% te geraken.

r

-34-

Dit is weergegeven in tabel 3.

12.10

1.15

i

r-

. 3 0' .

• ' t 1

5.00

1

6.40

17.10

1

ASfALTBETOH \

• i.SO

Figuur 13: Doorsnede ringdijk "De Gij ster" Tabel 3: Aantal walsovergangen benodigd voor het bereiken van 4% holle ruimte per laagdikte met begin- en eindtemperatuur (18). I = een-laagsysteem dik 150 mm. II = twee-laagsysteem ( H a = onderlaag dik 90 mm, Ilb = bovenlaag dik 50 m m ) .

Laag

Meet-

punt

Theoretische verdichtingsgraad bij k% H.R. (%)

Tijdsduur

Sleeprol

Bomagwals

I

1 2 3 4 5 15 16 17

98,5 98,3 98,0 98,6 99,5 98,1 98,8 98,3

4 8 20 20 29 43 31 39

12 17 4 13 20 14 1 6

2 0 1 1 0 2 6 6

150-135 160-135 135-110 130-100 140- 95 145-110 150-125 125-100

Ha

6 7 8 10 11 12 13 14

98,4 98,4 98,0 98,0 97,6 98,5 98,8 98,9

53 59 13 19 20 20 20 -

3 9 10 14 11 6 7 2

1 4 4 2 0 5 1 0

130- 75 125- 80 150-125 140-100 170-125 165-135 160-130 155-150

6 7 13 14 9 10 11

99,4 98,8 98,8 98,5 99,2 97,5 98,2

26 35 12 23 27 23

0 1 0 8 7

8 6 6 4 2

170-140 115- 70 135-120 140-105

Ilb

Aantal walsovergangen

Temp. traject

Cm in 1 V 1111.11. /

-

130- 80

-35-

Het blijkt dat bij het twee laagsysteem in de dunne bovenlaag de verdichting te wensen over laat en achterblijft t.o.v. de dikkere lagen. Dit wordt waarschijnlijk veroorzaakt doordat vaak lang op de eerste walsgang moest worden gewacht en daardoor de tijd voor naverdichten onvoldoende was. Uit de resultaten kan worden afgeleid dat er niet veel verschil bestaat tussen zwaardere en lichtere verdichting en de verschillende constructievarianten. 7.3.5

Onderzoek "Rak van Scheelhoekdam" Proefvakken zijn aangelegd op de Rak van Scheelhoekdam in het Haringvliet (figuur 14), waarbij de invloed is onderzocht van diverse zanden steensoorten op de verdichting (5).

nt-tn ASfM

Figuur 14: Doorsnede Rak van Scheelhoekdam De volgende mengsels zijn toegepast (zie ook Appendix VI): Mengsel A: Nederlandse steenslag 5/15, plaatzand, vulstof en bitumen 80/100 Mengsel B: Nederlandse steenslag 5/15, plaatzand, brekerzand, vulstof en bitumen 80/100 Mengsel C: Kalksteen 20/40, Ned. steenslag 5/15, plaatzand, brekerzand, vulstof, bitumen 80/100 Mengsel D: Kalksteen 20/40, Ned. steenslag 5/15, plaatzand, vulstof en asfaltbitumen 80/100. De aangebrachte laagdikte is 0,20 m op een taludhelling van 1:4 en 0,35 tot 0,50 m op een berm met helling 1:30. De resultaten van boorkernonderzoek staan weergegeven in appendix VI. Conclusies van het onderzoek zijn: - De tendens is aanwezig dat de verdichting op de berm betere resultaten geeft dan op het talud. - De verwerkbaarheid en verdichtbaarheid van de mengsels A en B bleken goed. Mengsel B was stabieler terwijl er minder vulstof is toegepast. - Verdichting van de mengsels G en D op het talud gaf problemen. De wals had de neiging over de grovere steenslag af te glijden. - Toepassing van mengsels C en D op de berm, waar dikkere lagen werden aangebracht, was goed mogelijk.

-36-

Kortom: - Vervanging van een gedeelte van het natuurlijk zand door brekerzand verhoogt de stabiliteit van het mengsel in warme toestand (zie ook (3)). - De afmetingen van de toegepaste steenslag dienen gerelateerd te zijn aan de laagdikte. 7.3.6

Onderzoek "Dollarddijk" In het verleden is om diverse redenen (zie hfd. 5) het gebruik van grind in waterbouwasfaltbeton afgeraden. Aangezien de waarde van deze redenen nooit voldoende is aangetoond wordt het momenteel zinvol geacht deze toepassing opnieuw te beschouwen. Zo is bij de reconstructie van de Dollarddijk gelegen in de provincie Groningen in 1984 (figuur 15) een proefvak aangelegd waarbij het steenslag in de asfaltbeton voor de bekleding is vervangen door grind (19). Hierbij werd tijdens de verwerking aandacht besteed aan de walsmethodiek, de temperatuur en het gedrag van het asfalt (zie Appendix VII). De taludhelling bedroeg 1:10. Uit onderzoek van boorkernen bleek dat een mengsel met een bitumengehalte van 6% (m/m) op 100% mineraal de beste holle-ruimteresultaten gaf. Een mengsel met 5,5% bitumen was echter beter verwerkbaar (tabel 4 ) . Mogelijk dat het verschil in het aantal walsgangen hier mede van invloed was. Tabel 4: Gemiddelde resultaten van de proefvakken met grindasfaltbeton bij de Dollarddijk (referentiemengsel is waterbouw asfaltbeton met steenslag zoals omschreven in het bestek).

Bitumengehalte •op" (% m/m) folie ruimte (%)

Proefvak. 1

Proefvak 2

Referentievak

5,5 4,8

6,0 2,8

6,5 3,8

•9.25

3m 3m

•2.85

16.50

Figuur 15: Dwarsdoorsnede Dollarddijk

2S.00

WATERBOUW -_ ASFALTBETON

-37-

De wals is met behulp van een kabel aan een op een voertuig geplaatste lier bevestigd.

-38-

8.

DUURZAAMHEID

8.1

Algemeen De duurzaamheid van waterbouwasfaltbeton is een belangrijk aspect, zeker voor het latere beheer en onderhoud van de bekleding. Onder duurzaamheid kan worden verstaan de mate waarin de kenmerkende eigenschappen van de waterbouwasfaltbetonbekleding veranderen c.q. verslechteren. De bekleding dient ook na verloop van tijd nog aan haar primaire functie, dit is het beschermen van het dijklichaam tegen erosie, te blijven voldoen. Het nodige is bekend over de factoren die de duurzaamheid kunnen beinvloeden; echter met betrekking tot de mate waarin zowel in grootte als in de tijd bestaat nog weinig informatie. De wel beschikbare kennis is voornamelijk afkomstig uit ervaring; fundamenteel onderzoek is nauwelijks verricht. De duurzaamheid kan, in het algemeen, worden beïnvloed door een tweetal factoren: - Chemisch-fysische aantasting Hierbij wordt onderscheid gemaakt in veroudering en stripping. Stripping houdt in het verlies van hechting in het asfalt doordat water tussen het bitumen en het mineraal dringt. Hierdoor kan de samenhang van het materiaal verloren gaan. Onder veroudering wordt verstaan de verharding van het bitumen onder invloed van lucht en licht. Met andere woorden: het asfalt wordt brosser. Dit aspect is groter naarmate de temperatuur en het holle ruimtepercentage hoger zijn. Tijdens de menging en verwerking van het asfalt treedt al een aanzienlijke verharding op. Afhankelijk van het type menginstallatie kan de teruggang in penetratiewaarde van het bitumen ca. 10 tot 25% bedragen. Over de mate van verharding in de gebruiksfase van de bekleding bestaat nog weinig informatie. Bij een in 1980 uitgevoerd onderzoek naar de kwaliteit van de in 1953 aangelegde bekleding van grindzandasfalt van de zeewering het Flaauwe Werk (24) zijn onder meer de holle ruimte en het penetratiegetal van de bitumen bepaald. De samenstelling van het asfalt zoals dat in 1953 is vastgesteld bedroeg: grind : 28% zand : 57,5% zwakke vulstof: 8% bitumen 60-70 : 6,5% holle ruimte : 12,4% Bij het onderzoek in 1980 werden een duidelijk slechter, lager gelegen gedeelte en een beter hoger gelegen gedeelte van de bekleding aangetroffen.

-39-

De volgende gemiddelde analyseresultaten werden gevonden. holle ruimte % slecht gedeelte goed gedeelte

penetratie bitumen

18,2 16,0

13 19

Het blijkt dat de penetratie duidelijk is afgenomen. - Mechanische aantasting Door de belastingen treedt vermoeiing op waardoor de mechanische eigenschappen van het asfalt teruglopen. Ook temperatuursinvloeden (thermogene spanningen) kunnen hierop van invloed zijn. Naar dit aspect wordt momenteel onderzoek verricht. Belastingen veroorzaakt door planten, dieren e t c , kunnen de asfaltbekleding aantasten en de kwaliteit verminderen. Een overzicht van deze belastingen wordt gegeven in lit 1.

Zoals reeds gesteld is de kennis met betrekking tot de duurzaamheid van asfaltbetonbekledingen gering. Het verdient zeker aanbeveling onderzoek te verrichten naar de kenmerken die bepalend zijn voor de duurzaamheid en meetmethoden hiervoor. In eerste instantie kan dit onderzoek bestaan uit een praktijk gerichte en vergelijkende beschouwing van bestaande bekledingen. Hieruit kunnen vervolgens aanwijzigingen volgen voor meer fundamenteel onderzoek. Plannen voor een dergelijk onderzoek bestaan momenteel bij de Dienst Weg- en Waterbouwkunde. Gesteld wordt dat, dankzij de in het verleden, vaak door schade en schande, opgebouwde kennis en ervaring het momenteel mogelijk is een kwalitatief goede waterbouwasfaltbetonbekleding te realiseren. In de voorgaande hoofdstukken wordt de wijze waarop aangegeven. Voor verdere informatie, ondermeer met betrekking tot de dimensionering, wordt verwezen naar (1). In de eerste plaats zijn het mengselontwerp, de dimensipnering en de uitvoering in grote mate bepalend voor een duurzame bekleding. Dit houdt onder meer in dat een asfaltbeton moet worden verkregen met een voldoende lage holle ruimte. De holle ruimte wordt vaak gezien als een indicatie voor de duurzaamheid. Immers, naarmate deze gering is, is het asfalt "ontoegankelijker" voor kwaliteitsverminderende invloeden als licht, lucht en water. Echter een minimale holle-ruimtepercentage kan nadelige invloed hebben op het vermoeidheidsgedrag. 8.2

Scheurvorming Een voorkomend verschijnsel in bekledingen van waterbouwasfaltbeton zijn scheuren. Door een hiertoe ingestelde werkgroep is in 1982 een inventarisatie gepleegd van scheurvorming in asfaltbetonbekledingen waarbij tevens is gepoogd de oorzaak hiervan te achterhalen (20).

-40-

Onderzocht zijn een dertigtal projecten waarbij werd vastgesteld dat vrijwel overal incidenteel scheurvorming voorkomt. Vaak bedekt de aanwezige oppervlakbehandeling nog mogelijk aanwezige scheuren. Drie oorzaken van scheurvorming zijn onderkend, te weten: - Verdichtingsproces: de afschuifspanningen uitgeoefend door de wals op het asfalt zijn te groot. Het kan hier om scheuren handelen die door de wals zijn geïnitieerd en later pas zichtbaar worden; - Zettingen van de ondergrond; - Afschuivingen van de asfaltlaag. Overgangen en lassen in de bekleding zijn eveneens plaatsen die relatief veel scheurvorming vertonen. Conclusies van het rapport zijn: - bij werken waar een juiste uitvoering en goed toezicht hebben plaatsgevonden zijn minder of zelfs geen scheuren ontdekt. Ook de aandacht die aan de ondergrond is besteed (verdichting) speelt hierbij een rol. Dit laatste is waarschijnlijk de oorzaak waarom er in het noorden van Nederland minder scheuren aanwezig zijn dan in het Deltagebied; - een goede uitvoering van overgangen en lassen beperkt scheurvorming; - de wijze van walsen (temperatuur, walstype en duur) is van grote betekenis voor het ontstaan van scheuren; - bij meer-laagsystemen is de kans op scheurvorming geringer; - taluds van 1:3 vertonen meer scheuren dan taluds van 1:4. Zo ook taluds gelegen op het zuiden waarop de invloed van directe zonbestraling groter is ten opzichte van die op het noorden; - "vettere" mengsels (bitumengehalte 7%) geven meer scheurvorming te zien dan minder vette mengsels (bitumengehalte 6,5%); - walsen in de lengterichting van het talud (evenwijdig aan de as van de dijk) geeft meer kans op scheuren dan bij walsen op en neer. Overigens hoeven scheuren, mits niet doorgaand en liggende ruim boven de gemiddelde waterstand, niet direct een kwaliteitsverminderende invloed op de bekleding te hebben. Wel dient ervoor te worden gezorgd dat de scheuren zich niet kunnen uitbreiden, bijvoorbeeld door deze te dichten (zie ook (1)). Het aanbrengen van een oppervlakbehandeling bedekt en dicht de kleinere scheuren.

-41-

LITERATUUR 1. Technische Adviesconnnissie voor de Waterkeringen, "Leidraad voor de Toepassing van Asfalt in de Waterbouw", Staatsuitgeverij, 's-Gravenhage, 1984. 2. Gruis, H.J.A.J., "Samenstelling en ontwerpmethoden van asfaltmengsels voor waterbouwkundige toepassingen" Concept-notitie, Dienst Weg- en Waterbouwkunde, Rijkswaterstaat, Delft, dec. 1984. 3. Commissie Verdichting Asfaltdijktaluds "Asfaltbekleding van dijktaluds" Eindverslag, maart 1975. 4. Rijkswaterstaat "Eisen 1978 voor bouwstoffen in de wegenbouw" Staatsuitgeverij, 's-Gravenhage. 5. Montauban, C C , "Onderzoek waterbouwasfaltbeton Rak van Scheelhoekdam" M.A.W.-R-85052, Dienst Weg- en Waterbouwkunde, Rijkswaterstaat, Delft, augustus 1975. 6. Montauban, C . C , "Oriënterend verdichtingsonderzoek waterbouwasfaltbeton" M.A.W.-R-82084, Dienst Weg- en Waterbouwkunde, Rijkswaterstaat, Delft, maart 1982. 7. Bandsma, W. en Montauban, C.C. "Some properties of asphaltic concrete for use in hydraulic engineering", Eurobitume Symposium, Den Haag, sept. 1985. 8. Poel, C van der, "A general system describing the visco-elastic properties of bitumens and its relation to routine test data" Journal of Applied Chemistry, Vol. 4, part. 5, May 1954. 9. Bonnaure, F., e.a. "A new method of predicting the stiffness of asphalt paving mixes". Association of Asphalt Paving Technologists, San Antonio, Februari 1977. 10. Bonnaure, F., e.a. "A new method for predicting the fatigue life of bituminous mixes" Proceedings Association of Asphalt Paving Technologists, Louisville, 1980. 11. Hills, J.F. en Heukelom, W. "The Modulus and Poisson's Ratio of Asphalt Mixes" Journal of the Institute of Petroleum, Vol. 55, no. 541, januari 1969. 12. Laboratorium voor Grondmechanica "Onderzoek op een proeflocatie aan de Ommelander-zeedijk", Rapport CO-210069/3, Delft, juli 1984. 13. Laboratorium voor Grondmechanica "Resultaten van het onderzoek betreffende het TAW proefvak op het "Flaauwe Werk"", Rapport CO-276070/17, Delft, september 1985. 14. Ebbens, E.H. "Laboratoriumonderzoek effect drukstootbelasting door golfklappen op asfaltdijktaluds" S-71.066-b, Dienst Weg- en Waterbouwkunde, Rijkswaterstaat, Den Haag, december 1985.

-42-

15. Montauban, C.C. "Verdichtingsonderzoek waterbouwasfaltbeton Emmapolder-zeedijk" MAW-R-83072, Dienst Weg- en Waterbouwkunde, Rijkswaterstaat, Delft, december 1983. 16. Montauban, C.C. "Verdichtingsonderzoek waterbouwasfaltbeton Flaauwe Werk" MAW-R-85057, Dienst Weg- en Waterbouwkunde, Rijkswaterstaat, Delft, september 1985. 17. Montauban, C.C. "Proefvak regeneratie-asfaltbeton Flaauwe Werk" MAW-R-84046, Dienst Weg- en Waterbouwkunde, Rijkswaterstaat, Delft, augustus 1984. 18. Wilms, K.P. en Puik, R.A. "Verslag inzake de resultaten van metingen verricht op en de aanleg van proefvakken op het talud van het waterbekken de Gij ster in de Biesbosch" Volker Stevin Wegen en Asfalt, augustus 1979. 19. Neut, C. van der, "Kwaliteitscontrole Bestek 16/1983 Verzwaring Dollarddijk (2e gedeelte)", MAW-R-85059, Wegbouwkundige Dienst, Rijkswaterstaat, Westerschouwen. 20. Gruis, H.J.A.J., "Inventarisatie scheurvorming in asfaltdijkbekledingen", ONty-:R-82220, Deltadienst, Rijkswaterstaat. 21. Stichting Rationalisatie en Automatisering Grond-, Water- en Wegenbouw, "Sfandaard RAW-bepalingen" 1985. 22. Montauban, C.C. "Historie asfalt(beton)bekledingen". Aantekeningen t.b.v. het rapport waterbouwasfaltbeton, Dienst Weg- en Waterbouwkunde, afd. MAÓ-B, Delft, 1 juli 1986. 23. Dijk, W. van and Visser, W., "The Energy approach to fatigue for pavement design"', Association of Asphalt Paving Technologists, San Antonio, febr. 1977. 24. Montauban, C. "Onderzoek bekleding van grindzandasfalt van de zeewering het Fiaauwe Werk" MAW-R-81051, Wegbouwkundige Dienst, Rijkswaterstaat, Delft juni 1981. 25. Werkgroep Gesloten Dijkbekledingen, "Voorlopig Rapport 1961", Staatsuitgeverij, Den Haag.

APPENDICES

-1.1-

APPENDIX I BEREKENING BITUMENGEHALTE WATERBOUWASFALTBETON (ontwerpprocedure)

Samenstelling

massa procenten

Steenfractie > 2 mm Zandfractie 2 mm - 63 ym Vulstoffractie < 63 pm

50 42 8

B

Bitumen

Berekening volume delen mineraal in mengsel Dichtheid steen 2650 kg/m 3 Dichtheid zand 2630 kg/m 3 Dichtheid vulstof 2700 kg/m 3 Dichtheid mineraal mengsel: 100 = 2645 kg/m 3 50 2650

42 2630

8 2700

Samenstelling volume procenten 50 x 2645 = 49,9 2650

S (Steen)

Z (Zand)

42 x 2645 = 42,3 2630

8

V (Vulstof)

2700

x 2645 =

7,8

Holle ruimte mineraalaggregaat: H.R.' =

X

100 + X

x 100%

„ aarln x

V

>

100 - HR

(z +

V)

Engelsmann

Stel: HR_ , van het zand-vulstofmengsel varieert tussen Engelsmann en 36%. Gemiddeld bedraagt deze HR_ 32% Engelsmann 100 x 50,1 _ = X 50>1 100 - 32

28

-1.2-

X = 73,7 - 50,1 - 23,6 3 6

236 *

100

Bij een optimale verdichting mag de rest-holleruimte (H.R.) maximaal 4% bedragen bij vooronderzoek volgens de Eisen (4). De met bitumen te vullen holle ruimte bedraagt dus 19,1 - 4,0 = 15,1% Berekening bitumengehalte in massaprocenten: dichtheid bitumen 1030 kg/m 3

F ^ ^ 100

x 2645= 214 x 1030 =

° 156 2296

Bitumengehalte = y^ff- x 100 = 6,8% "in Berekend "op" mineraalaggregaat: Bitumengehalte 'B = ||^p x 6,8 = 6,3% "op

De "praktijk" holle ruimte ligt op ca. 3,5%. De te vullen holle ruimte bedraagt dan 19,1 - 3,5 = 15,1 De berekening van het bitumengehalte is dan als volgt:

TUT

x 2645

- ^ 100

x 1030 = _161 2301

=

Bitumengehalte = -^ff x 100 = 7,0% ("in") Berekend "op" het mineraalaggregaat: Bitumengehalte B = - ~ x 7,0 = 6^5%

-II.1-

APPENDIX II OVERZICHT VAN PROEFNEMINGEN NAAR DE MECHANISCHE EIGENSCHAPPEN VAN WATERBOUWASFALTBETON VERZAMELD DOOR MONTAUBAN (7)

II. 1

Mengsels

Mengsel

Steen O 2 ram) % Zand (2 mm-63 um) % Vulstof (< 63 um) %

Bitumen % Holle ruimte % Vol % bitumen Vol % mineraal

A

B

C

D

E

Eisen '78

53,0 39,2 7,8

49,3 42,3 8,4

51,6 41,7 6,7

50,0 42,8 7,2

50,2 42,3 7,5

50±5 42±5 8±1

100 6,1

100 6,4

100 6,5

100 6,6

100 6,9

6,5±0,5

5,0 12,7 82,3

6,0 13,3 80,7

3,6 14,3 82,1

5,7 13,8 80,5

*,7 14,5 80,8

100 Bitumen - penetratie T

• r&k

- P.I

100

100

100

6

100

77 48,7

40 54,7

63 49,5

67 49,0

65 53,5

-0,5

-0,5

-0,8

-0,8

+0,3

De toegepaste bitumen is in alle gevallen 80/100. Door verharding tijdens productie en verwerking is het penetratiegetal vermindert. In Mengsel A is 25% oud asfalt toegepast. (Voor de verklaring van de gebruikte parameters onder bitumen wordt verwezen naar lit 1 ) . II.2

Overzicht van toegepaste onderzoeksmethoden

Mengsel

Onderzoeks-

Afmeting

methode

proefstukken (mm)

CC )

ABCDE E E E ABCDE ACD**

kruip (uniaxiaal) rek (uniaxiaal) druk (uniaxiaal) trek (uniaxiaal) splijt(diametriaal) vermoeiing* (4 p-buig)

100x100 (0xh) 100x100 (0xh) 100x100 (0xh) lOOx 60 (0xh) lOOx 60 (0xh) 50x50x450 (bxhxl)

10; 30 10; 20 ;30 10; 30 10; 30 10; 20 ;30 0;10;20

•

Temp.

ö(max) Tijd (sec) (N/m* x 10^) 3,5;10 2-20

60-3600 60-1800

-

-

30-170

30Hz

* Vierpuntsbuigproef: o = constant ** Mengsel D: Alleen S Bepaald bij 0 en 10 en 20 °C met de initiële rek e constant. omax

£ (mm/min)

5;50 5;5O 20; 50

-

-II.2-

II.3

Resultaten De resultaten van de diverse proefnemingen worden weergegeven in de onderstaande figuren waarin de stijfheidsmodulus van het asfaltmengsel (S . ) is uitgezet tegen de stijfheidsmodulus van het bitumen (S, . ) . Deze laatste parameter is, aan de hand van de gemeten bitumenelgenschappen bepaald m.b.v. de methode van V.d. Poel (8).

II.3.1

Kruipproef

10H

107

10' 6.1% 6.t% C : 6.5% 0 : 6.6% E : 6.9%

B

BITUMEN BITUMEN BITUMEN BITUMEN BITUMEN

Sbit (N/m 2 ) 105

10'

10'

10"

10'

Figuur II.1: Stijfheidsmodulus van waterbouwasfaltbeton gevonden uit de kruipproeven uitgezet tegen de bitumenstijfheidsmodulus. De geconstateerde variatie van de mengselstijfheidsmodulus in het lagere stijfheidsgebied (30°C) wordt het best verklaard door de variatie in het bitumengehalte.

-II.3-

II.3.2

Rekproeven

10E

108 .

(N/m2) 107

106

106 S bit (N/m2) 10:

10'

10'

10

Figuur II.2: De stijfheidsmodulus van waterbouwasfaltbeton gevonden uit de rekproeven uitgezet tegen de bitumenstijfheidsmodulus. De grotere variatie dan in de resultaten van de kruipproeven wordt waarschijnlijk veroorzaakt door "zwakke" plekken zoals haarscheuren die bij trekvervorming een grotere rol zullen spelen dan bij drukvorming. II.3.3

Uni-axiale druk- en trekproeven -. 10'

10' .

S mix2 (N/m )

108

108

107

103

10*

105

106

10'

Figuur II.3: De mengselstij fheidsmodulus van waterbouwasfaltbeton afgeleid uit de uni-axiale druk- en trekproeven uitgezet tegen de bitumenstijfheidsmodulus.

-II.4-

Dè mèngselstijfheidsmodulus bij drukbelasting blijkt hoger te zijn dan bij trekbelasting. Dit wordt mogelijk veroorzaakt door de grotere rol van het grovere mineraal bij drukbelasting. II.3.4

Viefpuntsbuigproëven Dë resultaten van de vierpuntsbuigproèven uitgevoerd bij een frequentie van 30 Hz zijn weergegeven in onderstaande tabel.

A

Mengsel Temperatuur (°C) Bezwijkspanning (N/m*)

B

C

10

20

10

10

20

7,4 x 10 6

7,3 x 10 6

7,3 x 10 6

9,0 x 10 6

7,3 x 10 6

Opmerking: De bezwijkspanning is geëxtrapoleerd uit de proefresultaten naar eèn eenmalige belasting.

-III.1-

APPENDIX III UITGANGSPUNTEN EN RESULTATEN VERDICHTINGSONDERZOEK EMMAPOLDERZEEDIJK (15) Tabel: Onderzoek, boorkernen proefvakken (juli 1982)

Talud Hons ternutamer

125-130

10-120

1 :4.7

1:3.7

C :4,7

1 :3,7

L-2

L-5

8-2

B-5

C

A

50 7

52 0

42 1

40 2

7 7

7 _2

7 8

100 0

100 0

100 0

6 1

6 3

6 4

53 1

52 5

39 2

39 8

7 7

Steen > 2 ina Zand 2am - 63 vm

Bitucen

140-150

A

A (3)

Vulstof < 63 pm

140-145

C (0)

Deelkern

Zandpunt

4 K Bomag

5 x Kol

Verdichting Aanvangstemp.

B (M)

B

B

3

Geen

C

A

C

51 .2

50 9

52 3

52 ,3

51 ,9

50 ,0

41 ,2

40 1

40 ,0

40 .5

42 ,0

7 ,6

41 3 7 3

7 6

7 ,7

7 ,6

8 ,0

100 0

100 .0

100 0

100 ,0

100 ,0

100 ,0

100 ,0

6 3

6 ,4

6 4

6 2

6 ,3c

6 ,3

6 .5

2 o n - 500 p o

12 8

12 8

1) 3

13 4

14 ,1

15 5

13 , 5

12 ,3

13 ,5

500 - 130 um

45 4

43 7

43 2

43 8

43 ,4

40 4

43 ,9

45 ,7

43 ,7

130 -

41 8

43 5

43 5

42 8

42 .5

1

42 .6

42 ,0

42 ,8

2230

2344

2297

2336

2652

2643

2651

2647

2422

2412

2419

2422

7 9

2,9

5 ,0

3 .6

Dichtheid

63 vm

proefstuk

23 0

Dichtheid m i n . aggr.

2652

Dichtheid mengsel

2429

2311

(2425)

3 7

Holle ruimte

4,7

2330

(2414) 3,5

2254

2345

2643

26 49

2415

24 18

6 .7

3 ,0

2 299

(2419)

5.0

2312

2326

2646 (2420) 4.5"

2413

3 ,8

Dichtheid pc.stuk na herverd.

2338

(2337)

2385

2377

(2378)

2379

2330

(2379)

2377

2335

(2337)

2339

Verdichtingsjraad

93 0

96,8

93 ,5

98 ,6

98,0

94 ,7

93 ,5

96.6

96 ,6

97 ,9

96,9

97 ,4

Bitumen

Penetratie

eigensch.

Verw.punc P.I.

-

Eis

56

67

62

51,0

49,5

49,5

0,7

- 0,6

-

0,8

59 51 ,0 - 0.6

2333

-III.2-

Tabel: Onderzoek boorkernen proefvakken (augustus 1982) Verdicht ing A.ir.van^scemp . Tilud

1 X

rol

2 x 138 1:3 , 7

132 1:6

52, 4 39, 8 7, 8

100,0 6,5

100, 0 6. J

zand 2 rvn-500 un punc 500- IftO urn 130- 63 um

16, 1 38,9 45,0

14, 8 35. 4 49. 8

Dichtheid proefstuk

2254

2227

2252 2204

2223

(O

2225 2273 2262

genj.

2255

2237

2201

bitusen

(A) (B)

dichtheid nengsel

2417 - i d

holle ruinite

214

2421

(A) (3)

5.8

6,7 6,8

8, 8,

(O

6,4

8,8

11,

gen.

6.7

7.4

Dichcheid

7,9

(A)

2379

verdicht ings-(A) graad (B)

1 i4 1:3. 7

136 1:6

1:3 , 7

IC) 54 8 36, 8 3. 4

(C)

(A)

8.1

(A ) 52 . 6 39 , 0 8 ,4

49,4 41,9 8.7

50 2 41 , 1 8 f7

45,S '1.5 8.7

100,0 6,2

100 , 0 6 .3

100, 0 6, 0

100,0 6.7

100 , 0 6 ,7

100.0 6.5

15.6 3S.8 45.6

15 , 9 36 . 9 47 .2

15, 5 35. 3 49. 2

15,0 36.0 49,0

15,4 36,2 43,4

16 , 1 31 , 1 50 .8

2178 2233 2203

2302 2273 2234

2289 2269 2200

2308 2279 2223

2250 22 3 3 2168

2310 22£7 2210

2281 2292 2269

22S4

2230 225 4 2254

2? 59

2265

2260 2253

2243 2263

2282 227: 2239

2303

2273 2237

2205

2270

2253

2270

2219

2269

2281

2256

2263

22 72

2257

2264

22 57

2412 •

:d

24 03

- id

2423

- id

24 24

0 0 3

10,0 7,3 9,0

5,2 6,4 8,0

5,7 6,5 9,4

4 ,8 6 ,0 8 ,3

9. 1

8.9

6,5

7.2

6 ,4

238 4 236 238 '-

2379 •= 2379

herverdichten(C)

a

4 x roï

3 x 134 1 :6

136 1:3 ,7

(C) 53,5 38,4

(C)

50.1 40.9 9,0

sceen >2 mn zand 2 cza- 63 uro Vulscof < 63 Jn

ol

14 7 1 :6

2374 2350

. id

243 4

2416 = id

- id

7 ,2 7 ,7 10 ,6

5, 1 6. 0 9. 2

6.3

5,3 6,8

5,3 5,6 7.3

5, 5 6, 6 6,6

4 5 6, 1 6 ,2

5,9 6.9 6,0

5,5 6.0 7,3

4 7 •i 9

,5

6, 8

6,3

6.1

6. 2

5 ,6

6.3

6.3

6 ,2

8

23 59

2 380 8*

gc3.

- id

22 73 ; - 1U

2395

2331

2330 gen.

gen.

2 380 2376 • E* 2372

2373 - gen

2373

7

2376

53.5 95,8 95,1

94,8 92,6

93, 4 93, 5 90. 1

91.4 93,7 92,4

97,0 95,4 93,5

96,1 95.3 92,4

56 , 6 95 , 6 93 , 4

94 93 90

,3 ,8 ,9

97, 1 95, 8 92, 3

95,5 56,0 95,0

96,0 95,8 54, 1

95, S

(C)

94, 8 94, 8

96 9 . 95 2 9S , 0

95,4 94,4 95,3

95,9 95,6 94.4

9' 9 95 7 9 ) (,

gen.

94,8

94,0

92, 3

92,5

95,3

94,6

95 , 2

93

,0

95, 1

95.5

95,3

95, 1

95 , 7

95,0

95,3

95

Tabel: Onderzoek boorkernen proefvakken (augustus 1982) Verdichcing Aanvar.jscea:». TJlud Mons cernur3r.ec

5 x rol 12

5-1 (A)

sceen >2 :r.:i zand 2 im-63 '„ n v j l s c o E < 63 L--"

1 ',0

5 1 :6

i

1:3 5-2

5),0 33.8 8.2

100.0 b i turner. zand 2 cnn-500 punc 500-130 180- 6)

UQ

Dichcheid proefscuk

(A) (B)

UVl

(r.) gen. dichcheid tnengsel holU r-jinice

(O 50,1 41,7

47,1 43,4

8,2

9,5 100,0 6.7 15,2 35,7 49,1

16.1 37.2 46,7

35.8 43,9

15,3

2292

(A) (3)

4.9

(O

5.5

5.6

'.? 5,7 6,1

g im.

dichcheid (A) proefscuk na (3) herverdichcen ( O

2385 2)90 • gen. 2395

Verdichcings- ( A ) graad (3)

96.6 95,8 95,7 96,0

96.7 95.7 95.3 95,9

(O

100.0

17,3 33,8 43,9 2312 2237 2277

1 X Bonag 124 1:3 7 6-2 6-4 6-3

52,1 39,2 3.7 100,0 6,2

6.3

2305 2239 2292 2295

1 !9 1:6 6-1 (A)

6,3

2425 - id

CO

5-3

7 5-4

2293 2 264 2247 2263

2285 2275 2244 2268

2425 = i d

5,4 6,6

5,3 6,2

2237 2237

2292 2287 2234 2233

2259 2261 2412

• id

5.0

5.2 7.3

5,2 5,3 5,2

-H -H -H 2331 2331 - gem. 2332 96.3 95.0 94,3 95.2

95,9 9S.5 94,2 95,2

2371 2371

•

gen.

2371 96,5 94,3 95.3 95.4

96,7 95.5 95,3 96,5

2303 2295 2274 2291 2426

2 x Bociag

7-1 (A)

i 13 1:3 7-2

51,1 40,8

2 304 2307 2257 2239 - id

3 x B jenag

* 30 1 :6 7-3 (C)

7 7-4

130 1 :ó 8-1

3-2

50,0 41 ,2 S _3

8.1

3,6

100.0

100,0

6,3

6.2

100,0 6.3

50,5 40,6 8,9 100,0 6,4

15.0 3'..3 50.7

15,5 33,4 45,1

14.3 35,7 49.5

15,8 39,6 4-., 6

2237 2237 2299 2291

2277 2265 2266 2269

2300 2291 2300 2297

2424 -

id

2424 » id

5.0 '.9

5.7

7.0

5.2

2303 2294 2276 2291

2323 2293 2279 2 300 2425

2301 2289 2283 2291 j • id

5.6

6.1 6,6 6,5 6,4

2 333 2391 - geen. 2394

2372 2379 " geen. 2335

2 390 2 389 - geen. 2333

239i

95,4 96,1 96,4 9673

96,2 95.9 96.3 96,1

95.4 96.0 95.3 95.9

97.0 95,4 95,0

96.5 96,0

5575

967T

5.1 5,4

-Ï7f

96.4 96,0

96.4

95,0 95.8

94.4 95.8

95,5

ï 35 1 •37 8-4

(O

(.O

51.3 40,1

3-3

5.7

95.7 95,2 95,3 95,4

5.1

5.5 5.1 5.2

5,0 5.4 6,1

4,! 5.2 6,0

5.' 5.6 5.9

~TJ 2)35 • gen. 2)75

95,7

2 303 2237 2294 2296 2424

M

5,7 5,4 5.3

2313 2313 2292 2)03 - id

4,4 4.5 5,4 4.3

2335 2333 - g e n . 2390 96.8 95.8 96.0 96,2

97,1

96.9 95,0 96.7

-III.3-

Tabel: Onderzoek boorkernen proefvakken (augustus 1982) 4x5

Verdichting Aanvangscemp. Talud Mjnscernunmer

1 1 :6 9-1

9-2

1Ü57Ö 6.4

53,5 38,0 8,5 100,0 6,1

zand 2 m-50C ua punt 500-180 tfn 130- 63 lm

14,5 36,1 49,4

15,0 38,9 46,1

tlichth«iJ proefieuk

73 19 2311 2295

steen * 2 ir.2
(«)

(O gen. dichcheid mengsel holle rutmte

49,7 41,3

' 134 1:3 7 9-4 9-3

9,0

7531

2305 2315 TJTT

2423 - id (A)

4,3

4.0

(3) (O gen.

"475

dichcheid (A) proerscuk na (B) herverdichcen (C)

2384 2384 • gen. 2334

graad

- (A) (B)

(O ge».

V2S3 2247 2296 2271

97 5

9ó,7

51.3 40,0 8,2 100,0

2257 2245 2269 72T7

7.1

2246 2274 2268 2279

2 300 2235 2251 2T79

2427 - id

2381 2381 • g e m . 2331

93 7 94,0

96 4 95,5

96,6 96,0

AA 100,0 6,6

11,1 37,0 48,9 2)10 2275 2251 2279

2424 « i d

-H -H

2336 2391 - goa. 2395

m

Tf5ï

49,1 41,6

8,2 100,0 6,0

'

5,4 6,6 6.1

94 4 93,9 94,9 9T74

2232 2270 2235

2 x rol • 2 x Bona$ 103 1 13 1-6 1:3,7 11-1 11-3 11-4 11-2 53,4 33,4

15,8 34,7 49,5

3s!7 49,9

5,5

96.9

' • ) . !

51,7 39.5 8,3 100.0 6.2

2430 - id 6,0

2 x r o l • 1 x Borug 1 1 1 1 1 :6 10-3 10-4 10-2 10-1

7,1 6,0

2292 2296 2275 Ï283

11,9 36,1 49,0 2307 2301 2290 2299

2435 - id 5,3

5,3

-H

6.0

6,7

95,8 95,2 93,7

95,9 96,2

m

Ï234"

96,7 96,4 96,0

12-3

50.5 40,0 9,5 100,0 6.2

53,6 38,1 8.3 100,0 6,1

14,7 37.5 47.8

16,3 35,4 43,3

2314 2302 2293 2305

2J33 2 303 2302

2300 2263 2294

23Ï3

TfsT

2430 • id 4.8

2373 2378 - gem. 2377 96,1 91,7

x Bon.1 123

4,0

97,2 95,4 95,5

5, 2 2332 2330 • gem. 237a 97.1 96.7 96,6

98,0 96,8 96,7

9ó"fs"

977T

7 12-4

2 308 2301 2297 T5Ö2

2429 - id 5,3

5.0 5,3

"579

5,2

5,9 5.4

2389 2 386 - gem. 2382

96,9

231 1 2268 2272

2111 - id

5.9

2383 2384 - gem. 2335

95,4 94,4

2235 2251 2252 2263

2 x rol • 113 1:6 12-1 12-2

2386 2339 - gen. 2392 96,4 91,7 95,9 957T

96.6 96,3

-III.4-

Tabfcl: Gemiddelde resultaten boorkernen (augustus 1982) 1 x Rol

2xBomag

2 x Rol 1 3 x Rol & x Rol 5 x Rol IxSomag

3xBo-ag 1 4x3onag

1 Vak Steen > 2 na Zand 2cja - 63 Ua Vulstot < 63 U3i

2 nra - 500 pn 500 - 180 urn 180 - 63 ura

Dichtheid proefstuk

(A) (E) (C) gen

Dichtheid mengsel

4

5

6

7

8

50,0 41.3 8.7 100,0 6,6

51,540.3 3,2 100.0 6,3

49,6 41 ,3 9.1 100,0 6.5

51.2 40.4 8.4 100,0 6.3

50.2 40,9 3,9 100.0 6.4

100,0 6.3

51 .7 39,8 8.5 100.0 6.2

3

53 0 ' 52,1 3S]7 ' 39,3 6.6 8.3 . 100,0 100,0 6,4 6,3

51 ,2 40.4 8.4 100.0 6,4

Bitu=en Zandpunt

2

1

51 .6 33.6

S.S

|

'

1 1

12

51 .2 40.0 !'O,fl 6.3

52.0 39.1 3.9 100.0 6, 2

?.8

15,8 34,6 49,6

16,3 34,8 43,9

15,7 36.4 47,9

15,3 36,3 48.4

15.3 37,7 47,0

37,5 47.7

15.1 35,2 49,7

14,5 36,6 48.9

15,5 36,5 48,0

2221 2248 2204 2225

2287 2265 2206 225Ï

2289 2278 2243 2Ï7Ö

2237 2262 2246 2265

2299 2279 2265

ÏTsT

2297 2282 2269 228T

2292 2284 2285 2287

2313 2257 2237 2299

2296 2277 2294 22S9

2297 2276 2251 2275

2299 2279 2272 2233

2314 2292 2293 2301

2426

2423

2412

2425

2419

2424

2425'

2427 "

2426

2425

2430

5,6 6,0 7 4 6,3

5,2 6,2 6,9 6,1

5.2 6,0 6,6 5.9

5,1

5,7 6.2 5,7

5.5 5,8 5,7 5,7

4.6 5,3 5.7

5,3 6,2 7,2

5.2

'5,4 6,2 5,5 5,7

5.2 6.0 6.3 5.8

4.S 5,7 5,4 5,3

2377 2376 2374

2383 2386 2389

2380 2381 2383

23SI 2364 2387

2390 2387 2383

2385 2388 2390

2382 2383 2383

2334 2382 2? 80

2384 :-3S5 2335

96,3 95,2 94.6 95,4

96,4 95,5 94,9 55.6

1 96,5 1 95,8

96,9 96,3 95,9 9674

96,2 95,4 96,1 95.9

96.4 95,5

96.5 95,7

Srtf

9579

97,0 56,1 96,4 9675

8,2 7,1 8 9

gem

87T

5 7

;

9,1

Dichtheid proef- (A) •tuk ra her(B) verdichten (C)

2332 2382 2382

Verdichtingsgraad

93,3 ' 96,0 94,4 I 95,0 Ï1A i 92,6 93.4

!

10

15,3 35.6 49,1

(B) (C)

(A) (B) (C) gea

9

15,8 37,8 . 46.4 \

2419 (A)

1

15,5 37.1 47,4

1

Holle ruimte

2 x Rol 12 x Rol 2 x Rol IxSonag , 2.x5onas 3^1cr.ig

2382 2334 ! 2386

2380 2384 2357 96,1 95,6 9T73-

1

1 • ;

1

«il 95,9

96,2 95,8 95,8 95,9

!

*7ï

Tabel: Vergelijking resultaten (juli-augustus) x rol

Verd ichc ing T»lud Met ingen Aanvangste:np.

1:4.7 juli 140-145

steen > 2 twa zand 2 r-*a- 63 gra vulstof < 63 um

52.8 39.5

!:3.7 juli 140-150

1:6 auS. •-125 53,0 33,8

_L2

!

f aug. ^•140

7.5

50.1 41,7 8.2

51.3 41.2

« t

! :4,7 juli 125-130

4 x aug. -124

B

"J5 i:1.7 juli aug. 110-:20 M34

51.0 41.3 7,7

41.7 Uj.3 9.0

52.3 40.0 7.7

53.5 3S.0 -A-5

6.2

6.3

6.4

6.3

6.4

6.4

6.3

6.1

zand 2 mm - 500 tra punt 500 - 180 urn 130 - 63 un

12.3 44,5 42,7

17.3 33,8 43,9

13.4 43.5 43.1

15.3 35.8 43.9

14,8 41.9 43,3

14.5 3i.l 49.4

12.9 44.3 42.3

15.0 33.9 45,1

(A) (B) (C)

2340 231 1 2230 2294

2309 2233 2235 1794

2344 2330 2254 2309

2289 2270 2246 2268

234 5 2299 2297 23T4-

2322 2 303 2305 2312

2335 2312 2325

2 2 70 2246 2231 22SÓ

2425

2425

2414

2425

2419

2423

2420

2430

4,8 5,7 5,8

5,6 6.4 7 .4 6.5

3,0 5,0 5,0 4.3

4.2 4.9 4 9 1.6

3.6 4.) 3,9 4.0

6.6 ',6 6.1

"677

3 itumcn

dichtheid proefstuk

getn. dichtheid mengsel holle ruinte

(A) (B) gem.

3.7 4,7 7 ,9 5.1

•5-,4

2.9 3,5 6.7 4,4

dichtheid proefstuk na verd Lchten

(A) (B) (O

2339 2 337 2385

2335 2390 2395

2377 2?78 2379

2331 2332 2332

2 330 2379 2377

2334 2334 2334

2335 2337 2339

2 336 2391 2135

verdicht ingsgraad

(A) (B) (C) gea.

93,0 96,8 93,5

96,7 95,8 95.5

93,6 93,0 94.7

98.5 96.6 95,6

9175

977T

96,1 95,3 94,3 9577

97.4 96,8 96.7 97.0

97.9 96.9 9'.4 9774

95,1 94,0 95,4 94,3

(O

977?

'

-IV.1-

APPENDIX IV ACHTERGRONDINFORMATIE VERDICHTINGSONDERZOEK VAN HET FLAAUWE WERK (17)

Analyse speciemonsters

U3D

V ik 1 He Ljnans

Vak

Va * 2 UBD

•Heljmans

3

Toca al

(ct-15)

V30

He Ijmans

s

X

Hsl J.nans s

Sjaenscelling: op zeef 2 cm door zeec

2 ma

47,5

47,7

47,7

4-8,8

43,6

'7,7

47.9

2,0

43,1

3,3

63 tin

44,8

44,4

44,7

43,4

44,0

44j

44,5

1 ,7

41,1

2,9

63 Hm

7,7

7,9

7.6

7.8

7,4

7,6

7.6

0,3

7,8

0,5

6,6

6,6

6,5

6,6

6,4

6,5

6.5

0,2

6,6

0,4

bicuaen

Zandgunc: 2 mm - 500 pra

14

15

13

1 1

14

13

14

0,8

13

2,5

500 pm - 180 ptn

52

52

51

55

51

53

51

0,7

54

2,2

180 pm -

34

33

36

34

35

34

35

1,2

31

1 .5

-

2130

63 pro

Dichcheid

B

2324

2332

231 1

2324

2316

2123

2317

groeCstuk

M

2334

2347

2319

2319

2315

2325

2323

0

2117

2327

2303

2303

2297

2305

2306

2313

gera

2325

2335

2311

2317

2308

2320

2315

2324

2403

2413

2410

2413

2418

2418

2412

2413

Dichcheid

2323

-

-

mengsel

Kolle ruimte

Laagdikce

B

3.5

3,6

4,1

3,9

4,2

3.7

3.9

3,7

M

3,1

2,9

3,8

4,1

4,6

3,8

3,8

3,6

0

3.8

3,3

4,4

4,6

5,0

4.7

4,4

gem

3,4

3,4

4,1

4.2

4.6

4,1

4.0

263

250

246

244

206

198

-

-

4,4

-

3,9

-

-

-

OSDERZQEK PRQEFVAKKEN DRINKWATERRESERVOIR "DE GIJSTER" (18)

Indeling proéfyakkeh

mengseltype één-laagsysteem dik 150 mm Proe fvak

Meetpunten

I ii III IV V VI

1 t/m 5 6, 7 8 9 t/m il 12 t/m 14 15 t/m i7

twee-laagsys teem Onderlaag dik 90 mm

Bovenlaag dik 50 mm

B B B C

D B A D

B

A

Mengselsamenstelling

Massapercentage fengseltype <ëd. St. si; 6/22 led; St. si. 6/16 led. St. si. 2/6 ïrekerzand üiesboschzand •/igro vulstof ïitumen 80/100

A

B

46,7

47,0

37,6 9,2 6,5

38,4 8,5 6,1

C

D

65

23,0 6,5 5,5

28,1 18,7 24.3 13,1 9,3 6,5

-V.2-

Dichtheidsmetingen zandbed

Meet?un t

Droge dichtheid (kg/ra3)

Verdichtingsgraad (%)

Vocht % in "op"

Steekring

Nucleair

Steekring

Nucleair

Steekring

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1636 1592 1565 1639 1620 1636 1631 1606 1635 1595 1655

1699 1653 1659 1668 1714 1667 1654 1668 1664 1771 -

89,9 87,5 86,0 90,1 89,0 89,9 89,6 89,8 89,8 87,6 90,0

93,4 90,8 91,1 91,6 94,2 91,6 90,9 91,6 91,4 97,3

8,5 7,3 8,9 8,4 7,5 9,0 7,6 7,1 9,9 7,1 6,7

6,5 5,3 7,0 7,9 6,3 7,1 6,7 9,1 5,3 3,2

12 13 14 15 16 17

1552 1579 1696 1622 1681 1549

1675 1670 1760 1724 1674 1690

88,2 89,7 96,4 92,2 95,5 88,0

95,2 94,9 100,0 98,0 95,1 96,0

7,2 7,6 9,9 7,5 7,0 7,9

5,0 6,1 ^,3 4,8 5,5 5,6

1-1

Nucleair

De scheiding van twee opgespoten zandsoorten ligt waarschijnlijk, tussen de vakken IV en V.

-V.3-

VgrdjLcfat Ingsvarlanten

temperatuur asfaltbeton °C 1 laag ISOmm meetpunt

onderlaag 90mm meetpunt

bovenlaag SOmm meetpunt

170 1 2 3 4 5 15 16 17 6 7 8 9 10 11 12 13 14

160

«0

140

O 12S

n

17S

120

130

• 2B • *

110

18S . 4B 17S . 2B 4S . 1B m 13S . 1B

n

20S 14S .28

A

. n

1S • 5B

. 8S .1B 6S . 5B

Q.

n

n

1

11S 6S*5B /\ o n 7S * 1B o 2St . 6S A

4B

*

100

>2B

3S >1B 9S . 4B 19S • 1B

14S . 3 S + 3B 8S.2B 7S+2B

70

1.8 2.6 2.4

_,

.1Su •4S.2B i

6B *1S 9S 28

2S

7Sj_2B

2.a

i

4S

a

holle ruimte boorkern % 2.1 2.5 2.2 2.9

8B

9 10 11 12 13 14 OP DIKTE BEGIN WALSEN SLEEPROL BOMAGWALS

80

8S . 2B .8S.1B, 23S 10Si4B

7

A o S B

90

2.4 3.3 2.0 1.6 1.5 2.6 1.4 1.3 2.1 4.4 3.7 4.3 4.4 7.6 4.1

5S.5B 4S 8S.4B

6B THEORETISCH 4 % H.R. EINDE WALSEN

.1S,

3.6 3.8

-VI.1-

APPENDIX VI ONDERZOEK PROEFVAKKEN WATERBOUWASFALTBETON RAK VAN SCHEELHOEKDAM (5)

Mengselsamenstelling

Samenstelling -in massapercentage Mengseltype Kalksteen 20/40 Ned. St. si. 5/15 Plaatzand Brekerzand Vliegas-vulstof Bitumen 80/100 "op"

A

B

C

D

48,0 40,5

43,5 21,5 14,0 14,0 7,0

43,5 21,5 28,0

11,5

47,5 21,0 21,0 10,5

7,0

6,7-7,1

5,5-6,0

5,5-5,7

7,0

Resultaten boorkernonderzoek

Mengseltype

A Plaats

Xalud

B Berm

Talud

C Berm

Talud

D Berm

Talud

Bt .n

Holle ruimte % Min.-max. Gemiddeld Stand. afw. 95% betr. gr.

1,8-6,4 3,6 1,3 3,0-4,2

1,7-5,2 3,1 1,1 2,2-3,9

1,6-2,9 2,3 0,3 2,1-2,4

0,6-2,1 1,3 0,5 1,0-1,7

1,0-5,9 2,6 1,6 1,7-3,5

0,7-2,9 1,8 0,6 1,5-2,1

0,7-3,0 1,5 0,6 1,2-1,9

0,5-5,1 1,9 1,2 1,2-2,5

Bitumen % Min.-max. Gemiddeld Stand. afw. 95% betr. gr.

6,1-7,3 6,6 0,3 6,5-6,8

6,5-7,2 0,9 0,2 6,7-7,0

6,6-7,1 6,9 0,2 6,8-7,0

6,6-7,1 6,8 0,2 6,7-6,9

5,2-6,4 5,8 0,3 5,6-6,0

5,3-6,6 5,8 0,3 5,6-5,9

5,4-6,5 6,0 0,3 5,8-6,2

5,5-6,7 5,9 0,3 5,7-6,1

Vulstof % Min.-max. Gemiddeld Stand. afw. 95% betr. gr.

10,5-12,6 11,6 0,6 11,4-11,9

11,3-13,7 12,0 0,7 11,6-12,5

9,3-11,4 10,7 0,6 10,4-11,0

10,2-11,0 10,5 0,3 10,3-10,7

6,9-8,9 8,1 0,5 7,8-8,3

6,5-9,2 8,1 0,6 7,8-8,4

6,9-9,0 7,8 0,6 7,5-8,2

7,0-8,9 7,8 0,6 7,5-8,1

-VII. 1-

APPENDIX VII TOEPASSING VAN GRINDASFALTBETON BIJ DE VERZWARING VAN DE DOLLARDDIJK (19)

Verdichtingsmethodiek

Aantal walsgangen Bitumengehalte % (m/m) Proefvak 1 Proefvak 2

BOMAG

DA-WALS

DA-WALS + werkend trillingsmechanisme

6 4

3 1

2

5,5 6,0

Bomag: gewicht 950 kg, wielbreedte 0,75 m, wieldoorsnede 0,47 m DA-Wals: gewicht 3000 kg, wielbreedte 1 m, wieldoorsnede 0,76 m

Gemiddelde mengselsamenstelling

Proefvak 1 Gewenst Steen > 2 mm Zand 2 mm-63 um Vulstof < 63 um Bitumen "op" HR % (v/v) Laagdikte (mm)

50,0 42,0 8,0 5,5 5,0

Gemid. 51,5 41,7 6,9 5,7 4,8 252,8

Referentievak

Proefvak 2

Sd. 1,82 1,94 0,19 0,13 0,54 38,74

Gewenst 50,0 42,0 8,0 6,0 5,0

Gemid. 52,7 40,4 6,9 6,1 2,8 265,2

Sd. 1,18 1,40 0,28 0,08 0,55 54,82

Gewenst 50,0 42,0 8,0 6,5 5,0

Gemid. 47,9 44,2 7,8 6,3 3,8 259,4

Referentievak is besteksmengsel waterbouwasfaltbeton met steenslag.

Sd. 1,76 1,76 0,45 0,32 1,28 19,39

-VIII.1-

APPENDIX VIII GEHALTE AAN PORIËN (HOLLE RUIMTE) VAN ZAND-VULSTOFMENGSELS BIJ STANDAARDVERDICHTING VOLGENS ENGELSMANN Benodigdheden Stampvolumeter van Engelsmann, waarmee een maatcilinder over een hoogte van 3,0 ± 1 mm vrij kan vallen met een frequentie van 4,0 Hz (± 3 % ) . Glazen maatcilinder, inhoud 250 ml. inwendige diameter circa 37 mm, passend met een schroefring op de stampvolumeter. Trechter van roestvrijstaal, bovendiameter inwendig 120 mm, trechterhoek 60°, uitstroomopening 10,0 ± 0 , 1 mm. Glazenbuis, diameter inwendig 10,0 ± 0,1 mm, bevestigd aan de trechteropening, met onderkant welke reikt tot op de bodem van de maatcilinder. Stempel, passend in de maatcilinder, bestaande uit een cirkelvormig messing bakje met vlakke onderzijde, diameter circa 35 mm, bevestigd aan een messing staaf, diameter 4 mm, lengte circa 200 mm, met een cirkelvormige schijf aan het bovengedeelte van de staaf als centreermogelij kheid in de maatcilinder. De totale massa van de stempel bedraagt 100,0 ± 0 , 1 gram. Rondbodemschaal, diameter inwendig circa 120 mm. Metalen spatel met ronde punt of lepel exsiccator. Droogstoof 110 + 5°C. Balans, nauwkeurigheid 0,1 gram. Uitvoering Bepaal van de te onderzoeken materialen de dichtheid (proef 60, Eisen 1978) en de korrelverdeling (proef 6.0, Eisen 1978). Droog de materialen in de droogstoof tot constante massa. Laat ze afkoelen in de exsiccator. Weeg voor iedere bepaling een hoeveelheid zand en vulstof af met een totale massa van 300,0 ± 0 , 1 gram. Meng het materiaal gedurende circa 1 minuut intensief met de spatel of lepel in het rondbodemschaaltje tot een homogeen mengsel is verkregen. Plaats de trechter met glazen buis in de maatcilinder. Breng het mengsel over in de trechter en voorkom hierbij ontmenging. Hef de trechter met glazen buis langzaam omhoog waarbij zacht wordt getikt, zodat het materiaal langzaam naar beneden vloeit en in een zeer losse stapeling, zonder ontmenging, de maatcilinder vult. Hiertoe dient tijdens deze bewerking de glazen buis gevuld te blijven. Plaats de stempel voorzichtig op het materiaal en verdicht het met 2.000 slagen. Egaliseer het oppervlak van het verdichte zand-vulstofmengsel voorzichtig met de onderkant van de stempel en lees het volume af met een nauwkeurigheid van 0,5 ml. Voer de bepaling in duplo uit. Indien de afgelezen volumina met meer dan 1,0 ml verschillen, herhaal dan de proef. Berekening Bereken de dichtheid van het onverdichte mengsel met een nauwkeurigheid van 1 kg/m 3 , als: \

57TT V + _Z_

D V

D Z

<*'••>

-VIII.2-

waarin: M = massapercentage van de vulstof M = massapercentage van het zand D = dichtheid van de vulstof in kg/m 3 D = dichtheid van het zand in kg/m 3 Bereken de holle ruimte in het verdichte zand-vulstofmengsel met een nauwkeurigheid van 0,1% als: D-

3

Hm = (—

*

1()5

g-ï

) x 100 (%)

m waarin: v = afgelezen volume in ml (evt. gecorrigeerd met ijktabel) Toelichting 1. In het algemeen kan worden volstaan met het beproeven van mengsels zand en vulstof in de verhoudingen 90/10, 80/20, 75/25, 70/30, 65/35 en 60/40. 2. De holle ruimte cijfers dienen grafisch te worden uiteengezet tegen het het percentage materiaal door zeef 63 ym (1% HR = 20 mm op y-as; 1% vulstof = 4 mm op x-as). 3. Iedere maatcilinder dient te worden geijkt met behulp van gedestilleerd water bij 25°C. Bij afwijkingen van het volume, welke groter of gelijk zijn dan 0,5 ml, dient een ijktabel te worden vervaardigd. De afgelezen volumina van het verdichte zand-vulstofmengsel dienen aldus met de ijktabel te worden gecorrigeerd.

De Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen werd door de Minister van Verkeer en Waterstaat ingesteld. De commissie adviseert de minister omtrent alle technischwetenschappelijke aspecten die van belang kunnen zijn voor een doelmatige constructie en het onderhoud van waterkeringen, dan wel voor de veiligheid van door waterkeringen beschermde gebieden. Met vragen omtrent het werk van de TAW kan men zich wenden tot het werkorgaan van de commissie, ondergebracht bij de Dienst Weg- en Waterbouwkunde van de Rij ks waterstaat. Postbus 5044,2600 GA Delft, tel. 015-699440.

*<< ••'

' fl •