STUDIE NAAR HET GEBRUIK VAN DE DYNAMIC SHEAR RHEOMETER VOOR VERMOEIING- EN HEALINGSTESTEN OP BITUMINEUZE MORTEL dr. Ing. WIM VAN DEN BERGH ARTESIS HOGESCHOOL ANTWERPEN Dr.ir. ANDRE A.A. MOLENAAR Ir. MARTIN F.C. VAN DE VEN TU DELFT Ir. TONY C.A. DE JONGHE
Abstract Cette contribution, présente une méthode d'essai pour étudier les propriétés de fatigue et d’autoréparation des mortiers bitumineux à l’aide du Rhéomètre de Cisaillement Dynamique. Les éprouvettes cylindriques sont soumises à des torsions continues (fatigue) et discontinues (autoréparation). L'étude a démontré que le mortier vieilli avait un facteur d’autoréparation plus élevé et présentait une amélioration des propriétés de fatigue. De même, un mortier contenant du bitume de granulats bitumineux, possède un facteur d’autoréparation moins élevé par rapport à un mortier non vieilli. Dans la présente contribution, l’objectif de l'étude, la configuration de l'essai et les résultats sont présentés afin d’ouvrir la discussion sur l'applicabilité de cet essai en Belgique, en tant qu’alternative aux essais de fatigue et d’autoréparation de longue durée sur les enrobés.
In deze bijdrage wordt een proefmethode voorgesteld voor het uitvoeren van vermoeiing- en healing-onderzoek op bitumineuze mortel door middel van de Dynamic Shear Rheometer (DSR). Hierbij worden cilindrische proefstukken onderworpen aan continue (vermoeiing) en discontinue (healing) torsieproeven. De studie toonde aan dat de verouderde mortel een hogere healingfactor heeft en een verbetering inhield van de vermoeiingseigenschappen ten opzichte van de niet-verouderde mortel; maar ook dat een mortel, die bitumen uit asfaltgranulaat bevat, een lagere healingfactor heeft bij een gelijke vermoeiingscurve. In deze bijdrage wordt de opzet van het onderzoek, de proefopstelling en de resultaten voorgesteld tot discussie omtrent de toepasbaarheid van deze test in België als alternatieve proef voor de langdurige vermoeiings- en healingtesten op asfalt.
1
1. Situering van het onderzoek De vermoeiingscurve van een asfaltmengsel, bepaald met cyclische vermoeiingsproeven in het laboratorium, is een belangrijke ontwerpparameter in het structurele ontwerp van asfaltverhardingen. Voorbeelden van gekende vermoeiingsproeven zijn cyclische twee-of vierpuntsbuigproeven met continue belastingspuls. Echter, onder reële verkeersomstandigheden wordt de verharding doorgaans niet continu belast maar zijn er rustperiodes, bijvoorbeeld de tijd tussen twee rijdende assen of tussen twee voertuigen. Er wordt aangenomen dat tijdens deze rustperioden een helend mechanisme de (micro) schade in het asfaltmengsel kan herstellen. Deze (zelf)herstellende eigenschap, ook wel “healing” genoemd, geeft samen met de versporing van het verkeer, een verlenging van de structurele levensduur van het asfalt in situ ten opzichte van de vermoeiingslevensduur bepaald in het laboratorium. Het herstellend vermogen wordt kwantitatief verrekend als een shift-factor van de vermoeiingslevensduur. Het belang van deze healingfactor is duidelijk: een hogere factor leidt tot een langere levensduur dan ingeschat louter via de vermoeiingscurve; of binnen het structureel ontwerp resulteert dit doorgaans in een dunnere asfaltverharding. De waarde van de factor wordt meestal bepaald in het laboratorium als de verhouding van de testresultaten van vermoeiingsproeven met en zonder rusttijden. Gezien de vermoeiingscurve testafhankelijk is (temperatuur, frequentie, belastingsconditie), is deze factor ook test-afhankelijk. In België wordt een factor van 7,1 genomen voor standaard asfaltmengsels(ref1). De waarde van deze factor werd bepaald op standaard asfaltmengsels voor onderlagen in de jaren 1970-80 van de vorige eeuw. Er werd hiervoor gebruik gemaakt van de tweepuntsbuigproef (constante spanning tijdens proefduur). Ondertussen zijn echter de samenstelling en grondstoffen van asfaltmengsels gewijzigd; denk maar aan het gebruik van asfalt met verhoogde stijfheid (AVS), het hoog percentage hergebruik van asfaltgranulaat in asfaltmengsels voor onderlagen, asfaltmengsels voor onderlagen met prestatie-eisen (APO) etc. In Nederland woedt de discussie reeds jaren over de waarde van de healingfactor. Deze is standaard 4 wanneer de vierpuntsbuigvermoeiingsproef met constante vervorming wordt uitgevoerd. Huurman en Hopman(ref2) toonden aan dat de factor 4 verkleint tot 1,4 bij 60 % hergebruik in het asfaltmengsel. Hierdoor dient de asfaltververharding, waarbij gebruik gemaakt wordt van asfaltgranulaat, dikker aangelegd te worden wanneer bij het structureel ontwerp gebruik gemaakt wordt van dezelfde standaard vermoeiingscurve. De winst in materiaalkost zal hierdoor verkleinen, tenzij aangetoond wordt dat het gebruik van asfaltgranulaat verbeterde vermoeiingseigenschappen heeft.
(ref1)
COST333 (1999), Transport Research, Cost 333: Development of New Bituminous Pavement Design Method, Final Report, ISBN 92-828-6796-X, Brussels.
(ref2)
Huurman, M., Hopman P. (2003), The influence of RAP on healing and fatigue in StAC , report of NPC (in Dutch), Utrecht, The Netherlands.
2
Er zijn verschillende methoden om het zelfherstellend vermogen aan te tonen bij asfalt (ref3) maar een beschreven EN-standaard test is niet beschikbaar. Bovendien duren vermoeiingsproeven op asfaltmengsels, zoals die heden worden uitgevoerd, zeer lang en zijn aldus duur. Het uitvoeren van deze klassieke vermoeiingsproef met rustperioden en het effect van healing in surplus, zou leiden tot langlopende en dure proeven. Voor de asfaltproducent, die de healingfactor wil koppelen aan het mengselontwerp, is zo’n test economisch niet haalbaar. Er is aldus behoefte aan een eenvoudige procedure om op een voldoende maar snelle manier de healingfactor te bepalen op asfaltmengsels, of een deel ervan. Voor dit laatste wordt gedacht aan bitumen, mastiek of mortel wanneer verondersteld wordt dat de scheurvorming en de herstelling gebeurt in de respectieve zone. Deze bijdrage geeft een overzicht van de belangrijkste resultaten van het vermoeiings- en healingsonderzoek uitgevoerd binnen het kader van het doctoraatsonderzoek aan de Artesis Hogeschool Antwerpen en de Technische Universiteit Delft. In dit onderzoek werd de invloed van het bindmiddel van asfaltgranulaat op de vermoeiings- en healingeigenschappen geëvalueerd. In dit doctoraatsonderzoek werd ook het gebruik van de FTIR-spectrometer voor het bepalen van verouderingseigenschappen van bitumen diepgaand geëvalueerd en een methode voorgesteld voor het verouderen van asfalt in het laboratorium. Voor een gedetailleerde beschrijving wordt voor alle topics verwezen naar Van den bergh (2011)(ref4).
2. Methodologie en aanpak In asfaltmengsels worden de aggregaten zoals stenen, zand en vulstof, omhuld en gebonden met bitumen. Het bitumen zal een dunne film met variabele dikte vormen rond de aggregaten. Little en Jones(ref5) (2003) rapporteerden dat verschillende types van scheurschade (cohesieve of adhesieve scheur) in asfaltmengsels gerelateerd zijn met bitumenfilmdikte en de mastiek: asfaltmengsels met dunne filmdikte zullen eerder adhesief falen en asfaltmengsels met dikkere filmdikte zullen eerder cohesieve scheurvorming vertonen. Als proefmethode werd gezocht naar een standaard proefopstelling dat een dynamische test kan uitvoeren en waarbij rustperioden konden geïmplementeerd worden. Asfalttesten zijn langlopend. De Dynamic Shear Rheometer werd geselecteerd. Er is al veel ervaring met dit toestel binnen Europa en binnen de onderzoeksgroep Wegenbouwkunde van de Artesis Hogeschool Antwerpen. In de studie van Van den bergh (2011)(ref4) worden vermoeiing en healing geëvalueerd op niveau van mortel. Het asfaltmengsel wordt hierbij beschouwd als een mengsel van het aggregaat, met dimensie groter dan of gelijk aan 0,5 mm omhuld met (ref3)
Qiu, J. (2008), Self-healing of asphalt mixes: Literature Review, Report 7-08-183-1, Delft University of Technology.
(ref4)
Van den bergh, W (2011), The Effect of Ageing on the fatigue and Healing Properties of bituminous mortars, Phd thesis, Delft University of Technology, Delft, The Netherlands, ISBN 978-90-8570-784-4. (ref5) Little, D., Jones, D. (2003), Chemical and Mechanical Processes of Moisture Damage in Hot-Mix Asphalt Pavement. TRB report Moisture Sensitivity of Asphalt Pavements: A National Seminar, San Diego, CA, Transportation Research Board.
3
5 µm bitumen, dat gebonden wordt door een bitumineuze mortel. Deze bitumineuze mortel is een samenstelling van het aggregaat met dimensies kleiner of gelijk aan 0,5 mm en bindmiddel. De bindmiddelhoeveelheid in de mortel is het verschil van het totale volume van het bindmiddel in het asfalt verminderd met het volume bindmiddel dat het aggregaat groter of gelijk aan 0,5 mm omhuld met een filmdikte van 5 µm. Er werden verscheidene mortels aangemaakt met verschillende verouderingsfase (virgin en lange termijn verouderd) en samenstelling (standaard en verhoogd bitumengehalte). Met deze mortels werden vervolgens cilindrische proefstukken gemaakt in een speciale mal, zoals eerder ontwikkeld en geëvalueerd door Huurman (2007)(ref6). Ondanks mogelijke verschillen in het verouderingsproces tussen laboratorium-verouderde bindmiddelen en bindmiddelen uit asfaltgranulaat, werd de mortel verouderd door middel van Rotating Cylinder Ageing Test – RCAT gedurende 168 uur in plaats van 140 uur zoals beschreven in de EN15323 en gerapporteerd door Verhasselt (2002)(ref7). Deze verlengde verouderingsconditie werd gekozen om het bindmiddel in de mortel een vergelijkbaar verouderingsstadium te geven met een bindmiddel uit asfaltgranulaat. Deze vergelijking werd gemaakt op basis van een aftoetsing van gelijkwaardige rheologische eigenschappen en chemische verouderingsparameters (C=O en S=O-groepen), bepaald met FTIR. Voor het virgin bitumen werd gebruik gemaakt van een regulier bitumen voor asfaltbeton voor onderlagen (35/50; penetratie: 44 dmm; verwekingspnunt 51,2 °C). De mortelproefstukken werden beproefd met vermoeiing- en healingtest bij constante spanning met de AR2000 Dynamic Shear Rheometer in oscillatie mode bij 15 °C en 10 Hz. Omdat er geen standaard healing test voorhanden is, werd een nieuwe procedure gedefinieerd namelijk een repetitieve proef met telkens een interval van 12 seconden waarbinnen twee subintervallen worden onderscheiden: 30 cycli met constante krachtsturing (10Hz) gevolgd door 9 seconden van rust (90 cycli). Dit interval wordt herhaald tot het proefstuk stuk is. De verhouding van de vermoeiingslevensduur van proefuitvoeringen met en zonder rustperioden leidden tot het kwantificeren van de healingfactor.
3. Aanmaak van de proefstukken en materiaalgebruik De mortelsamenstelling is gedefinieerd als het bitumineus mengsel van droog aggregaat met doorval 0,5 mm (a), de vulstof (f) en het gereduceerd bitumen gehalte (bR). Het gereduceerde bitumengehalte is het totaal bitumenvolume per eenheid dat aanwezig is in het mengsel verminderd met het bitumen dat het aggregaat, groter of gelijk aan dan 0,5 mm omhult. De bitumenfilm wordt berekend als 5 µm dikte op alle oppervlakken van vulstof en
(ref6)
Huurman, M. (2007), Lifetime Optimisation Tool – Main Report, Laboratory of Road and Railway Engineering. Report 7-07-170-1. Delft: Delft University of Technology.
(ref7)
Verhasselt , A. (2002), Long term ageing – simulation by RCAT ageing test, 9th ISAP congress 2002, Denmark:Copenhagen.
4
aggregaat. De oppervlakte van het aggregaat wordt geraamd aan de hand de methode dat ontwikkeld werd door Hveem(ref8). Deze methode hanteert factoren die gebaseerd zijn op de dimensies van het aggregaat, equivalent aan de opening van de zeef; hierbij gaat men uit van sferische volumes. Voor de korrelverdeling en samenstelling werd een AB-3A gekozen. Twee mortelsamenstellingen werden geselecteerd: i) de samenstelling zoals hierboven gedefinieerd- een mortel zoals aanwezig in het asfaltmengsel en ii) een samenstelling met een dubbel massapercentage bindmiddel. De mortel werd aangemaakt door het mengen van gedroogd en opgewarmd aggregaat (180 °C), de vulstof (100 °C) met bindmiddel (165 °C) gedurende drie minuten bij maximum 180°C. Nadien werd geen additionele korte termijn veroudering uitgevoerd, vandaar ‘virgin’ mortel. Om een verouderde mortel te verkrijgen, werd mortel aangemaakt en verouderd door middel van de RCAT volgens EN 15323, behoudens de duur: na de korte termijn veroudering werd de lange termijn verlengd tot 168 uur i.p.v. 140 uur. Deze verlenging wordt verantwoord naar aanleiding van een vooronderzoek dat uitwees dat voor het gebruikte bitumen, een lange termijn veroudering van 168 uur een betere benadering gaf op gebied van rheologische karakteristieken en chemische C=O en S-O groepen met een reeks bitumina uit asfaltgranulaat. Telkens werd 500 ml aangemaakt en verouderd. Eén morteltype werd samengesteld hetzelfde aggregaat maar met een teruggewonnen binder uit asfaltgranulaat (AG) (penetratie 18 dmm. Op deze manier kan het effect van laboratorium-verouderd bitumen en teruggewonnen bitumen uit asfaltgranulaat aangetoond worden. De vijf samenstellingen worden gegeven in Tabel 1. Mortel
Mortel samenstelling
Virgin/verouderd
m/m%
Bitumen uit AG
Type Vulstof f
Aggregaat < 0,5 mm a
Bitumen bR
(f+a)/ bR m/m
MO02/03 MO04
16,4 16,4
51,6 51,6
32 32
2,13 2,13
MO05
20,1
64,4
15,5
5,45
Virgin
MO06 MO07
20,1 20,1
64,4 64,4
15,5 15,5
5,45 5,45
Verouderd Bitumen uit AG
Virgin Verouderd
Tabel 1: Overzicht van de mortel types voor de vermoeiing- en healing testen
In plaats van de standaard plaat-plaat, werden cilindrische proefstukken met holle ringen aan de uiteinden (Figuur 1-a) aangemaakt in een teflon mal (Figuur 1-b). Het gebruik van deze proefstukken werd eerder gevalideerd door Mo (2009)(ref9). Een mortelproefstuk heeft in de uniforme zone een diameter van 6 mm en een hoogte van 10 mm (in surplus 2 x 1 mm afrondingsboog naar ring).
(ref8)
Hveem, F.N. (1974), Mix design method for asphalt concrete MS-2, The Asphalt Institute, College Park, Md., USA.
(ref9)
Mo, L. (2009). Damage development in the adhesive zone and mortar of porous asphalt concrete, Phd thesis, Delft University of Technology, Delft, The Netherlands.
5
Figuur 1: (a) Voorbeeld van een cilindrisch proefstuk en (b) teflon mal Het proefstuk wordt vastgeklemd aan de ringen met een bovenklem en een onderklem. De bovenklem wordt gestuurd door de DSR-as. De onderklem is vastgemaakt op de nietbeweegbare voetplaat van de DSR. In Figuur 2 wordt deze speciale test opstelling getoond, met geopende deur van de Environmental Test Chamber (ETC), die tijdens tests dicht is.
Figuur 2: (a) Beeld van de DSR opstelling en (b) positionering van het proefstuk.
4. Testprogramma 4.1. Vooronderzoek naar de werking van de Dynamic Shear Rheometer Vooraleer het proevenprogramma op de mortels te starten, werd de werking van de DSR en de software diepgaand bestudeerd. Door middel van de analyse van signaaluitlezing, werd de sturing en de response vergeleken met de input parameters van de software. De studie toonde aan dat de DSR accurater werkt bij stress-gestuurde proeven en bovendien dat rekgestuurde proeven bij hoge krachtniveaus een over-shoot vertoonden waardoor het monster sneller en onopgemerkt schade ondervindt zonder dat dit via de software getraceerd kan worden. Verder behoeft de DSR een minimale reactieperiode waardoor een test onder de vorm van één belastingcyclus gevolgd door drie rustcycli, zoals een gebruikelijke
6
healingtest op asfalt, niet mogelijk is. Voor een samenvatting van deze bevindingen wordt verwezen naar Van den bergh en van de Ven (2012)(ref10).
4.2. Mortelonderzoek door middel van de Dynamic Shear Rheometer Naar aanleiding van de observaties uit de voorstudie, werd de spanningsgestuurde proef met continue (“fatigue”) en discontinue (“healing”) belastingduur geselecteerd. De proeven werden uitgevoerd bij 15°C en 10 Hz voor verschillende spanningsniveaus buiten de lineair visco-elastische zone. Voor de vermoeiingsproeven wordt een oscillerende kracht, met constante maximum amplitude, toegepast op de bovenklem waardoor het proefstuk een sinusoïdale hoekrotatie en een schuifspanning ondervindt. Zowel de hoekverdraaiing als de toegepaste kracht worden bepaald. De software berekent de gemiddelde waarde en de faseverschuiving. De data werden om de 10 seconden vastgelegd waarbij het resultaat het gemiddelde is van de waarden gemeten tijdens drie laatste cycli.. De maximale amplitude van de kracht werd constant gehouden doorheen de test totdat het proefstuk bezweek. De vermoeiingslevensduur is gedefinieerd als het maximum in de curve van het product van de vervormingsmodulus G* met het aantal cycli, zoals gegeven in Figuur 3 en verder genoteerd als Nf,G*xC.
1.00E+12
0.80
8.00E+11
0.60
6.00E+11
0.40
4.00E+11
0.20 0.00 0
2000 4000 6000 8000 Number of loading cycles normalized G*
2.00E+11 0.00E+00 10000
G* x number of cycles
1.00
Nf, G*x cycles
G*t/G*initial
DSR Shear Fatigue test (torque controlled)
G* x number of cycles
Figuur 3: Bepaling van de vermoeiingslevensduur Voor de procedure van de healingtests werd een probleem ondervonden om de belastingcycli af te wisselen met rustperioden. Gezien het niet mogelijk was om AR2000 aan te sturen om één enkele belastingcyclus uit te voeren gevolgd door een rustperiode en een omdat een minimum periode nodig is voor de dataverwerking, werd de belastingperiode op 30 cycli (3 seconden) vastgelegd, gevolgd door 90 cycli van rust. Elke 12 seconden werden (ref10)
Van den bergh, W. & van de Ven, M. (2012), The Influence of ageing on the fatigue and healing properties of bituminous mortars, Original Research Article, Procedia - Social and Behavioral Sciences, Volume 53.3 October 2012, Pages 256-265.
7
data verwerkt. De proefstukken werden beproefd tot breuk, doch voor de bepaling van de levensduur werd de definitie van hierboven toegepast, maar dan enkel op de belastingcycli. Het effect van rustperioden wordt berekend door vergelijking 1. Een waarde groter dan 1 houdt dan een positieve invloed in van de rustperioden (levensduurverlenging door het implementeren van rustperioden tussen intervallen van belasting).
H=
N discontinuebelasting
(1)
N continuebelasting
Van alle morteltypes werden de vermoeiings- en healingeigenschappen bepaald, zoals gegeven in Figuur 4 voor MO-02/03 (virgin) en MO-04 (verouderde mortel).
MO02/03 and MO04 1000000
Nf,G*xC
100000
aged mortar
effect of rest periods
10000
y = 39084x-6.424 y = 121191x-5.02
virgin mortar effect of rest periods
y = 2263.7x-4.843 y = 6919x-4.795
1000
effect of ageing
100 0.1
1
10
Sample stress [MPa] Fat. MO02/03
Hea. MO02/03
Fat. MO04
Hea. MO04
Figuur 4: Vermoeiings- en healingcurven voor MO-03 en MO-04 De healingcurve is voor beide morteltypes boven de continue vermoeiingslijn gelegen, hetgeen duidt op een levensduurverlenging bij een zelfde spanning in het monster. De resultaten tonen een goede correlatie op een log-log schaal tussen de shear stress en de levensduur Nf,G*xC. De beschrijving van de vermoeiings- en healingcurven in functie van de toegepaste schuifspanning in het monster (sample shear stress) (in MPa), samen met R², zijn samengevat in Tabel 2. Morteltype
vermoeiingscurve Nf,G*xC R² -4.843
MO-02 /03
Nf=2263,7 τ
MO-04 MO-05
Nf=39084 τ -5.07 Nf=15031 τ
MO-06 MO-07
Nf=627132 τ -6.366 Nf= 482991 τ
-6.424
-6.678
Healing curve Nf, G*xC
R² —4,795
0,90
Nf= 6919 τ
0,96 0,95
Nf= 121191 τ -5,649 Nf=57906 τ
0,93 0,93
Nf =3218257 τ -5,43 Nf = 468872 τ
-5,02
-7,06
0,90 0,94 0,998 0,87 0,92
Tabel 2: Beschrijving van de vermoeiing- en healing curven per morteltype in functie van shear stress T
8
Om het effect van rustperioden kwantitatief uit te drukken, worden de curven van de vermoeiingsproeven en de healingproeven met elkaar vergeleken. Deze vergelijking dient gedaan te worden bij gelijke belastingcondities m.n. een gelijk spanningsniveau of aantal belastingcycli. In Tabel 3 worden de healingfactoren gegeven voor een zelfde vermoeiingslevensduur (7000 cycli, bovenaan), en voor een zelfde spanningsniveau (1,18 en 1,96). Mortar
Type
Loading
Nf,G*xC
MO02/03
Virgin
Continuous
7000
0,79
Discontinuous
21157
0,79
Continuous
7000
1,31
Discontinuous
31608
1,31
Condition
MO04
Verouderd
Sample stress
Factor
[MPa]
H
MO05
Virgin
Continuous Discontinuous
7000 24713
1,16 1,16
MO06
Verouderd
Continuous
7000
1,96
Discontinuous
27777
1,96
Continuous
7000
1,94
Discontinuous
12706
1,94
Continuous
1000
1,18
Discontinuous
3081
1,18
MO07 MO02/03
Met AG-binder Virgin
3,0 4,5 3,5 4,0 1,8 3,1
MO04
Verouderd
Continuous Discontinuous
13500 52807
1,18 1,18
3,9
MO05
Virgin
Continuous Discontinuous
500 1305
1,96 1,96
2,6
MO06
Verouderd
Continuous
7000
1,96
Discontinuous
27777
1,96
Continuous
6700
1,96
Discontinuous
12241
1,96
MO07
Met AG-binder
4,0 1,8
Tabel 3: Samenvatting van de healing factoren van de morteltypes in functie van een gelijke Nf,G*xC (tabel bovenaan) of een constante stress (tabel onderaan)
Voor de virgin en de laboratorium-verouderde mortels is het duidelijk dat veroudering leidt tot een hogere healingfactor (MO-02 t.o.v. MO-04 en MO-05 t.o.v. MO-06). Wanneer de mortel is samengesteld uit een hoger bindmiddelgehalte, zal het effect van rustperioden vergroten (respectievelijk van 3,0 naar 4,5 t.o.v. 3,5 naar 4,0). Voor de niet-verouderde mortel MO-05, dat een typische mortel is die men verwacht in een dicht asfaltbeton voor onderlagen, is de healingfactor 3,5. Veroudering verhoogt in beperkte mate deze healingfactor (van 3,5 naar 4,0); doch het wordt benadrukt dat deze mortel in het laboratorium verouderd werd. Het effect van rustperioden op MO-07, is in vergelijking met alle andere mortels, kleiner (healingfactor 1,8). De resultaten geven aan dat mortel, die werd verouderd in het laboratorium, een verschillende healingeigenschap heeft dan de mortel met bitumen uit het asfaltgranulaat, hoewel de vermoeiingseigenschappen gelijkaardig zijn. Een laboratorium-verouderde mortel
9
zou dus mogelijk een te gunstige healingeigenschap vertonen. Meer onderzoek moet uitsluitsel geven.
5. Conclusies Healingfactoren worden gebruikt in structureel ontwerp van een weg. De huidige healingfactor van 7,1 werd bepaald op asfaltmengsels van de jaren 1970-80. Een nieuwe bepaling dringt zich op omwille van o.a. nieuwe mengsels zoals APO-mengsel en hergebruik. Er is dringend onderzoek nodig naar de evolutie van deze factor in functie van het asfaltmengsel. Doch de healingtest op asfalt heeft een lange testduur waardoor enkel de vermoeiing wordt bepaald. Voor wegontwerp wordt echter telkens dezelfde healingfactor gebruikt. In dit werk werd een nieuwe healing testprocedure geëvalueerd op cilindrische proefstukken waarbij de Dynamic Shear Rheometer wordt gebruikt. Een voorstudie toonde aan dat deze DSR accurater werkt wanneer de belasting in stress gestuurde conditie wordt toegepast. Spanningsgestuurde, continue en discontinue tests bij 15 °C en 10 Hz, bij verschillende spanningsniveaus, werden uitgevoerd op vijf morteltypes. Hiervoor werden niet-verouderde en verouderde mortels in rekening gebracht, alsook mortels met verschillend bindmiddelgehalte en één mortel met een bitumen uit asfaltgranulaat. Uit de proefresultaten blijkt dat veroudering van mortel in het laboratorium, de vermoeiing en de healing positief beïnvloedt. De mortels vertoonden healingfactoren tussen 1,8 en 4,5 (zelfde spanningsniveau bij continue en discontinue test). Voor een niet-verouderde mortel, aanwezig in een standaard dichtasfaltbeton voor onderlagen, is de healingfactor 3,5. Het verouderen van deze mortel in het laboratorium leidt tot een verhoging tot 4,0. Bij een gelijk spanningsniveau, vertonen de mortels MO-06 (laboratorium verouderde mortel) en MO-07 (mortel met AG-bitumen) gelijkaardige vermoeiingcurves. De healingfactor van MO-07 is echter significant lager (1,8 i.p.v. 4,0). Deze bevinding toont aan dat wanneer asfaltgranulaat wordt gebruikt in een asfaltmengsel, men met een lagere healingfactor dient rekening te houden. Een vergelijking met een laboratorium-verouderde mortel leert dat de hoge healingfactor een overschatting is ten opzichte van een mortel uit asfaltgranulaat. De vermoeiing- en healingtesten volgens deze proefmethode zijn minder langlopend dan testen op asfaltmengsels. De healingfactoren van de verscheidene mortels zijn meetbaar en onderscheidbaar. Deze testopstelling is aldus beloftevol en een verificatie met een asfalttest is aangewezen. Dankwoord De auteurs willen graag de onderzoekers en technici van het Laboratorium Weg- en Railbouwkunde van de TU Delft en van de onderzoeksgroep Wegenbouwkunde van de Artesis Hogeschool Antwerpen danken voor hun bijdrage aan dit onderzoek.
10
