Gekleurde asfaltmengsels: kleur en invloed van de specifieke bestanddelen Dr. Nathalie Piérard Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw Benelux Bitumen Day - March 25th, 2014
Context In stedelijke gebieden worden steeds vaker gekleurde bitumineuze verhardingen toegepast.
Rol
Veiligheid
Esthetiek
Gewenste kenmerken • een specifieke, egale en duurzame kleur • mechanische prestaties vergelijkbaar met die van “klassieke” bitumineuze verhardingen Toepassing van specifieke bestanddelen: pigmenteerbaar bindmiddel, pigmenten, gekleurde granulaten
Vragen 1. Hoe de kleur van deze verhardingen objectief bepalen? 2. Wat is de invloed van de specifieke bestanddelen: o op het ontwerp van het asfaltmengsel? o op de mechanische prestaties van deze verhardingen? o op de duurzaamheid van de kleur? o op de controles? OCW-onderzoek in het kader van het project: “Ontwikkelen van prestatieproeven voor en bepalen van de prestaties van gekleurde bitumineuze verhardingen” Team:
N. Piérard (projectleider), K. Denolf, A. Destrée, J. De Visscher, S. Vansteenkiste, A. Vanelstraete
Objectieve kleurmeting
Kleurperceptie Is afhankelijk van: – de waarnemer – de lichtbron – de afstand tussen object en waarnemer – de waarnemingshoek – de toestand van het object (droog, nat, schoon, vuil, enz.) –
…
Î Behoefte aan een objectieve methode
Ontwikkelen van een methode Objectieve methode = niet afhankelijk van die verschillende parameters
Î Een spectrofotometer gebruiken
ÎKleur bepaald door de 3 coördinaten L*a*b* ¾ L*: helderheid ¾ a*: groen(-a*) Î rood (+a*) ¾ b* : blauw(-b*) Î geel (+b*)
Objectieve kleurmeting?
OK! L* = 53,8 a* = 3,1 b* = 13,7
Grijs?
Bruin?
L* = 53,3 a* = 3,5
Het toestel geeft op een objectieve manier de kleur van het asfalt aan.
b* = 14,3
Werkwijze voor de meting Twee praktijkgevallen: 1. In het laboratorium: op boorkernen 2. In situ: op wegen, fiets- en wandelpaden Metingen in situ
Metingen op boorkernen o 1 L*a*b*-meting per kwadrant
1
2
3
4
o 1 L*a*b*-meting in elke hoek van een vierkant van 20 cm x 20 cm
Resultaten: gemiddelden van 4 L*-, a*- en b*-metingen
o Verschillende metingen over de lengte van de werf Belangrijk: het oppervlak waarop gemeten wordt, moet schoon en droog zijn!
Herhaalbaarheid en reproduceerbaarheid Voor metingen op boorkernen: bepaald op basis van een interlaboratoriumproef o 7 deelnemers: 11 spectrofotometers (2 soorten, verschillende meetvensters) o 2 referenties + 2 asfaltsoorten: 1 beige, 1 rood (telkens 3 monsters) o 4 metingen/monster
Resultaten o Herhaalbaarheid ≤ 3 % o Reproduceerbaarheid ≤ 9 % o Meetvenster ≥ 8 mm nodig
Invloed van de specifieke bestanddelen op • • • •
Mengselontwerp Mechanische prestaties Kleurduurzaamheid Controles
Mengselontwerp Materiaalkeuze 1. Bindmiddel Î Pigmenteerbaar
Pigmenteerbaar bitumen (bordeaux / bruin asfalt) Synthetisch bindmiddel Vegetaal bindmiddel
Keuze: afhankelijk van de gewenste kleur en de toepassing Aandachtspunten: • Reologische kenmerken bij lage en hoge T° G* (kPa) Kritische T (ºC) 1,6 HZ – 50 ºC S(60 s) = 300 MPa Bitumen 50/70 13,0 ± 1,5 -16,6 ± 0,2 Synthetisch bindmiddel 70/100 3,0 ± 0,2 -17,5±0,0 Vegetaal bindmiddel 100/150 5,6 ± 3,1 -18,0 ± 0,5 Pigmenteerbaar bitumen 50/70 8,1 ± 0,4 -12,9 ± 0,1 Gemodificeerd synthetisch bindmiddel 50/70 10,0 ± 0,8 -18,1 ± 0,1
• Gedrag tijdens de verwerking van het asfaltmengsel (RTFOT 150 ºC): geen veroudering van de beproefde synthetische bindmiddelen
Mengselontwerp Materiaalkeuze 2.
Granulaten: gekleurd
•
Rol: de kleur van het asfalt ondersteunen (belangrijk voor de kleurduurzaamheid)
• Andere aandachtspunten o Voldoen aan de Belgische bestekken, dus aan NBN EN 13043 o Zorgen voor goede hechting tussen bindmiddel en granulaat: adhesieverbeteraars gebruiken
Mengselontwerp Materiaalkeuze 3.
Vulstof
•
Samenstelling: pigmenten (enkele %) + aanvoervulstof met een lichte kleur
Aanbeveling om synthetische minerale pigmenten te gebruiken •
Andere aandachtspunten bij pigmenten o Kleurend vermogen o Thermische stabiliteit: onstabiliteit van ijzeroxide 2 α-FeO(OH) → Fe2O3 + H2O Ê (omzetting vanaf 180 ºC)
Mengselontwerp Invloed van vervanging van vulstof door pigment Pigmenten hebben: • een hogere dichtheid (±4) • een andere korrelverdeling (beproefde gele en witte pigmenten gaan voor 100 % door zeef van 63 µm) • een groter verstijvend vermogen dan kalksteenvulstof: Volumeverhouding vulstof/bitumen (f/b) Geel pigment Wit pigment Rood pigment Kalksteenvulstof Witte kalksteenvulstof
0,11 0,54
Delta R&K (ºC) 13,8 8,2 10,1 12,2 13,6
Î Hiermee rekening houden in het ontwerp van het gekleurde asfaltmengsel
Invloed van de specifieke bestanddelen op • • • •
Mengselontwerp Mechanische prestaties Kleurduurzaamheid Controles
