Hergebruik van ifer Open AsfaltBeton door middel van De REMIX èn de REPAVE techniek
""•iï,
eelrapporten van de ussen rapportage
= Ministerie van Verkeer en Waterstaat
Dienst Weg- en Waterbouwkunde^ Directoraat-Generaal Rijkswaterstaat
Hergebruik van Zeer Open AsfaltBeton door middel van De REMIX èn de REPAVE techniek
Deelrapporten van de Tussenrapportage
Hergebruik van Zeer Open AsfaltBeton door middel van
De REMIX èn de REPAVE techniek Deelrapporten van de Tussenrapportage
Deze bundel van vier deelrapporten vormt één geheel met de tussenrapportage.
Deel 1
Technische, milieuhygiënische en economische aspecten
Deel 2
Laboratoriumonderzoek, proefvakresultaten, mening wegbeheerder, vervolgtraject
Deel 3
Mengselontwerpmethode Remix ZOAB
Deel 4
Menging van nieuw bitumen met verouderd bitumen tijdens warm hergebruik van zeer open asfaltbetongranulaat
Colofon: Auteurs: J. van der Kooij/DWW ing. F. van Leeuwen/DWW drs. HA. Verburg/DWW ing. J. Sterringa/NFM ing. K.F.M. Ganzeveld/KOAC-Twello ing. H. Siedenburg/KOAC-Twello Opmaak: H. Schuuring Rijkswaterstaat Dienst Weg- en Waterbouwkunde Rapport: W-DWW-95-552 december 1995
Aan de totstandkoming van dit rapport hebben bijdragen: Medewerkers van de Dienst Weg- en Waterbouwkunde, in het bijzonder de leden van de werkgroep Hergebruik ZOAB; Medewerkers van KOAC-Twello vanwege het vele laboratoriumonderzoek; Medewerkers van de Nederlandse Frees Mij die hebben meegewerkt aan de totstandkoming van de Remix proefvakken A7 en A28; Medewerkers van Unihoorn door hun aandeel in de bedrijfscontrole op de A7. Medewerkers van TNO, Caleb Brett, Tauw Infra Consult, KOAC-Vught, NPC, Aveco en OCW/Brussel vanwege hun onderzoeksbijdragen. De CROW werkgroep W M 11, Duurzaamheid ZOAB, vanwege de kennis over het onderzoek naar het fenomeen "rafeling/stripping/veroudering" en over de (experimentele) testmethoden. De CROW werkgroep B13, Onderhoud ZOAB, vanwege de mogelijkheid tot inzage en de toestemming voor het citeren uit enkele werkgroepverslagen.
Dankwoord Speciale dank gaat uit naar de medewerkers van de Rijkswaterstaat, directie Noord Holland, in het bijzonder van de Dienstkring Alkmaar vanwege hun bijdrage aan de proefvakken A7, en naar de medewerkers van de directie Oost Nederland, met name van de Dienstkring DAS Noord Gelderland vanwege hun medewerking aan de proefvakken A28.
Dit werkdocument wordt uitgegeven om geïnteresseerden de gelegenheid te bieden om de voortgang van het desbetreffend onderzoek kennis te nemen. Benadrukt wordt dat de gezichtspunten in dit werkdocument niet noodzakelijk overeen behoeven te komen met de officiële gezichtspunten of het beleid van de directeur-generaal van Rijkswaterstaat. Met de in dit werkdocument gegeven informatie dient derhalve met de nodige voorzichtigheid te worden omgegaan, aangezien de hierin vermelde conclusies in de loop van verder onderzoek of anderszins mogelijk herzien dienen te worden. Het Rijk sluit iedere aansprakelijkheid uit voor schade die uit het gebruik van de in dit werkdocument opgenomen gegevens mocht voortvloeien.
DeeM
Technische, milieuhygiënische en economische aspecten
J. van der Kooij ing. J. Sterringa
Inhoudsopgave
1 Opstellen van EISEN 9 1.1 Hypothese 9 1.2 Toelichting doelstelling 9 1.3 Eindprodukt 10 1.4 Testmethoden mechanische eigenschappen 10 1.5 Langsvlakheid 70 1.6 Bouwstoffen 77 1.7 Hechting 77 2 Effecten op beïnvloede eigenschappen 13 2.1 Waterbergend vermogen 13 2.2 Wintergedrag 73 2.3 Zomergedrag 14 2.4 Geluidsemissie 14 2.5 Sterkte 74 2.6 Arbowetgeving, Afvalstoffenwetgeving en Bouwstoffenbesluit 75 3 Toepassingsgebied 17 4 Prijsstelling en Technisch- Economische afweging 79 4.1 Prijsoverwegingen 79 4.2 Technisch - economische overwegingen 20 5 Ervaringen in het buitenland en in Nederland 23 6 Materiaalgebruik, frezen, transport, energiebalans 25 7 Literatuur 27
Bijlagen 1 2
Overzicht ligging proefvakken ZOAB met variabele laagdikten Bekend materieel met korte, beschrijving
1 Opstellen van EISEN
Voor de Remix techniek zijn de gangbare eisen niet zonder meer van toepassing. Het uitgangspunt voor de nader te formuleren eisen blijft echter dat hergebruik van ZOAB een gelijkwaardig resultaat geeft t.a.v. GEBRUIKSEIGENSCHAPPEN, MILIEUEISEN en HERBRUIKBAARHEID als van nieuw ZOAB en STAB (hypothese). In deel 2 wordt hier uitgebreid op ingegaan en de resultaten gerapporteerd. Zoveel mogelijk is aangesloten aan de bestaande, beproefde eisen. Slechts waar nodig zijn aanpassingen gepleegd. Als uitgangspunt voor het onderzoek is gekozen de rijbaanbrede benadering.
Mogelijke
1. ZOAB granulaat in ZOAB (remix)
oplossingen
2. ZOAB granulaat in ZOAB, met een afwerklaag ZOAB (remix-plus)
zijn:
3. ZOAB granulaat in STAB (remix), met een standaardlaag ZOAB (afwerkmachine)
1.1 Hypothese ZOAB Hergebruik In SITU levert een gelijkwaardig resultaat t.a.v. gebruikseigenschappen (inclusief duurzaamheid voor levensduur), milieueisen en herbruikbaarheid als nieuw ZOAB (deklaag) en STAB (tussenlaag).
1.2 Toelichting doelstelling Doelstelling van het onderzoek is om -uitgaand van een zo hoog mogelijk percentage hergebruikdezelfde functionele eigenschappen GELUID en DRAINEREND VERMOGEN te krijgen als conventioneel ZOAB. Bij hergebruik naar STAB zijn geluid en drainerend vermogen niet van toepassing. Een hoog percentage hergebruik (ca 70%) vergt ten behoeve van de duurzaamheid de toevoeging van zeer zachte bitumen, maar zeker bij oud ZOAB kan daar niet mee worden volstaan. Om bij hergebruikt ZOAB aan de functionele eisen geluid en drainerend vermogen te kunnen voldoen, moet de (werkzame) holle ruimte in stand worden gehouden. Toevoeging van bitumen geeft immers vermindering van de holle ruimte; door jarenlange vervuiling is deze al verminderd, zodat ook toevoeging van mineraal aggregaat nodig is. In de rijbaanbrede benadering van de Remix techniek betekent dit dat de bestaande laagdikte geheel wordt hergebruikt en iets wordt vergroot (ca 0,02 m). Ook bij STAB wordt de laagdikte vergroot teneinde het verlangde dichte karakter te verkrijgen.
1.3 Eindprodukt Het eindprodukt mag qua samenstelling iets afwijken van conventioneel ZOAB, mits de eigenschappen gelijkwaardig zijn. Zo wordt bijvoorbeeld -vanwege de grotere laagdikte- de holle ruimte "vertaald " naar een waterdoorlatendheidscriterium (afgeleid uit proeven op conventioneel ZOAB) en mag de holle ruimte eis van 20% desnoods iets minder streng zijn. Nagegaan moet worden wat de effecten zijn op geluidemissie, waterbergend vermogen, spoorvorming, wintergladheid en de sterkte van het mengsel. De eisen m.b.t. de stroefheid van het wegdek daarentegen zijn niet anders dan aan conventioneel ZOAB worden gesteld. De bitumeneigenschappen mochten anders zijn dan die van nieuw bitumen 80/100, omdat deze eis minder relevant werd geacht dan die van de retained asfalteigenschappen (beproeving van geforceerd bevochtigde en verwarmde proefstukken). Aan het mengsel zijn dus hogere eisen gesteld dan aan de individuele bouwstenen (in dit stadium van het onderzoek). Ook het mengproces is anders dan in de Standaard 1990 is beschreven; dit is afgestemd op het remix proces.
1.4 Testmethoden mechanische eigenschappen Om de mechanische eigenschappen van een ZOAB deklaag vast te stellen zijn testmethoden nodig. Deze worden in Nederland normaliter niet gehanteerd (ontwerp op holle ruimte d.m.v. marshallproefstukken; mengselreceptuur), noch zijn richtwaarden vastgesteld. Extra aandacht moest dus besteed worden aan hetgeen in ontwikkeling is. Hiervoor is gebruik gemaakt van de kennis van de DWW werkgroep Duurzoab en van de CROW werkgroep WM11. De duurzaamheid is beoordeeld op hechting/samenhang en stripping/verouderingsgevoeligheid, van extra belang vanwege het aanwezige vuil. Een en ander betekent dat een uitgebreid pakket testmethoden is ingezet. Omdat het bij deze testmethoden om vrij recent opgebouwde kennis gaat -gebaseerd op een beperkt aantal onderzoeksresultaten- moet het onderzoeksresultaat en het (concept)eisenpakket met de nodige voorzichtigheid geïnterpreteerd worden. Ook voor STAB is op vergelijkbare wijze een onderzoek verricht, zij het dat hier gebruik is gemaakt van testmethoden als (retained) marshall-, statische kruip-, vermoeïings- en stijfheidsonderzoek.
1.5 Langsvlakheid Aan de langsvlakheid van een Remixproject kan niet dezelfde eis worden gesteld als in de Standaard RAW Bepalingen is vermeld. "Oppervlak" technieken als Remix geven alleen goede kwaliteit door de machine in te stellen op een vaste laagdikte; profileerlagen vooraf zijn uitgesloten, hoogstens over relatief korte lengte. Als uitgangspunt voor de te remixen verharding betekent dit dat deze voldoend vlak moet zijn. Een richtwaarde hiervoor dient nog vastgesteld te worden (t.b.v. het verkennend onderzoek). Voor het bestek (uitvoering Remix) is een aangepaste eis geformuleerd: "de langsvlakheid van een Remixproject dient minimaal gelijk te zijn aan de bestaande situatie".
10
1.6 Bouwstoffen Voor het onderzoek is warm gefreesd granulaat gebruikt, in overeenstemming met de gangbare Remixpraktijk (warm opnemen en hergebruiken). Het voordeel van warm frezen boven koud frezen is dat het mineraal in het aggregaat minder verfijnt en daardoor de werkelijkheid dichter benadert. Alleen in de Standaard RAW Bepalingen voorgeschreven bouwstoffen worden gebruikt. Er is een uitzondering, namelijk het in de ZOAB aanwezige wegvuil. Dit vuil is als stof in het mengsel meegenomen (en getest op milieukundige en technologische effecten).
1.7 Hechting Bij het regenereren van ZOAB granulaat in dichte asfaltbeton mengsels (bijv. STAB) moet tot in het scheidingsvlak van de onderliggende dichte laag worden gewoeld en gemengd. Dit is nodig om zoveel mogelijk te voorkomen dat resten ZOAB in het scheidingsvlak achterblijven die tot vochtinsluiting kunnen leiden en hechting negatief zouden beïnvloeden. Om de kans op veranderende verhoudingen tussen oud en nieuw materiaal klein te houden moet echter minimaal in de onderliggende laag gewoeld worden. Bij regeneratie van ZOAB granulaat in ZOAB moet daarentegen zomin mogelijk gewoeld en gemengd worden in de onderliggende laag, teneinde vermenging van de ZOAB te voorkomen. Voorwaarde is dat hechting tussen de oorspronkelijke ZOAB en de onderliggende laag verzekerd is; dit moet in de fase van bestek schrijven reeds vastgesteld zijn. Aldus ontworpen Remixmengsels beogen functioneel gelijkwaardig te zijn aan nieuw conventioneel ZOAB, bereid in een vaste asfaltinstallatie, volgens de Standaard RAW 1990 (nu Standaard 1995). Omdat het een ontwikkeltraject betreft en in autosnelwegen wordt beproefd, moet het ontwikkelde eisenpakket voldoende kans van slagen bieden, op zijn minst om mislukkingen te voorkomen. Weliswaar is getoetst aan referentiemengsels ZOAB en STAB, maar vanwege het experimentele karakter van veel testmethoden en de (concept)richtwaarden zal het enige tijd (en inspanning) vergen alvorens alle kennis en ervaring is uitgekristalliseerd.
11
2 Effecten op beïnvloedde eigenschappen
2.1 Waterbergend vermogen Het Remix ontwerp voor Hergebruik ZOAB berust op het principe dat vergroting van laagdikte van 0,05 m naar 0,07 m mag leiden tot vermindering van de (toegankelijke) holle ruimte (HR), mits de hoofdeisen voor milieu c.q. geluidsemissie, waterdoorlatendheid en duurzaamheid gewaarborgd blijven. Op laboratorium schaal is daartoe een eis geformuleerd voor de horizontale en verticale waterdoorlatendheid (min. 1,0 x 10'3 m/s). Deze eis is ontleend aan metingen op marshall proefstukken van standaard ZOAB. De grotere laagdikte is verdisconteerd. De ontwerpeis voor het holle ruimte percentage kon hierdoor voor Remix ZOAB verruimd worden tot min. 19% (i.p.v. min. 20%). Dit lijkt weinig, maar blijkens de toelichting in 2.2. heeft deze verruiming toch betekenis. Voor de onderlaag van Remix-plus blijkt verruiming mogelijk tot 17%; dankzij de bovenlaag (0,02 m standaard ZOAB, min. 20%) wordt ook in dit geval voldaan aan de waterdoorlatendheidseis.
2.2 Wintergedrag Zout dat op het oppervlak wordt gestrooid, komt uiteindelijk onderin terecht. Op dit moment is nog niet duidelijk of de zoutreserves die zich onderin het ZOAB bevinden nog worden "opgepompt" door het verkeer tijdens de wiellast-passage. Onderzoek heeft in ieder geval de invloed van verkeer tot op 0,02 m onder het oppervlak aangetoond. Dit is bij 0,05 m ZOAB (standaarddikte) eigenlijk al te laag om adequaat door verkeer naar het wegoppervlak gereden te worden. Vergroting van de laagdikte van 0,05 m naar ca 0,07 m door Remix zou dus net teveel kunnen zijn, omdat met name ingeval van extreme weercondities zoals ijzel, de aandrijvende kracht vervalt. Vanwege het onder 2.1 genoemde principe zou echter ook een andere argumentatie kunnen gelden, namelijk dat dankzij de iets kleinere ontwerp holle ruimte (zie de specificaties in deel 3) en dientengevolge de kleinere poriën er juist geen verhoogd afbreukrisico hoeft te bestaan en dat mogelijk zelfs een gunstige uitgangssituatie is gecreëerd. Hoewel 1 % lagere ontwerp holle ruimte (19% in plaats van 20%) nauwelijks verschillend lijkt moet worden opgemerkt dat dit wel degelijk grote invloed heeft, met name op de poriëngrootte (toegankelijke holle ruimte) als bedacht wordt dat het doorlatende vermogen drastisch afneemt als HR kleiner is dan 17%. Holle ruimte is namelijk een beperkt begrip, hetgeen op andere wijze geïllustreerd kan worden door te wijzen op het ondoorlatende karakter van mengsels als zand asfalt en emulsieasfaltbeton met HR van ca 20%. Dit verklaart wellicht dat de Remix proefvakken A 7 geen last van ijzel hebben gehad in de winter 1994/1995, terwijl de aanliggende standaard ZOAB weggedeelten hier wel last van hebben ondervonden (melding dienstkring Alkmaar, zie ook appendix E). NB Een soortgelijke ervaring is ook op een dubbellaag in de gemeente Breda opgedaan, zij het dat het concept hier juist andersom is, namelijk veel holle ruimte onderin en minder holle ruimte en een fijnere korrelverdeling bovenin.
13
Remix-plus met zijn onderste 0,05 m op 17% ontwerp HR waarop 0,02 m Standaard ZOAB met 20% ontwerp HR lijkt in dit verband zelfs een aantrekkelijk meerlagensysteem. Voor andere eigenschappen, zoals bijvoorbeeld vervuiling in de tijd kan alleen gemeld worden dat de waterdoorlatendheid na 2 jaar in alle vakken is teruggelopen (zie deelrapport 2 appendix I, waterdoorlatendheidsmetingen); proefvak 2 onderscheidt zich in deze terugloop niet wezenlijk. De hypothese voor wintergladheid zou dus kunnen worden: "Vergroting van de laagdikte onder gelijktijdige verkleining van de (toegankelijke) holle ruimte c.q. van de poriëngrootte leidt niet tot een vergroot afbreukrisico voor wintergladheid en mogelijk zelfs tot een gunstig effect". Een voorbehoud is op zijn plaats, eerst is nader onderzoek nodig. Validatie van de hypothese kan plaats vinden door middel van monitoring van de Remix proefvakken èn van andere proefvakken (enkelvoudige en meervoudige laagsystemen met laagdikten tussen 0,05 en 0,10 m. Dit kan plaatsvinden door het inbouwen van sensoren op diverse diepten in de ZOAB laag om de zoutbuffer te meten en daarmee de oppompende werking onder verkeer, ondersteund door visuele inspecties tijdens de winterperiode. Ten behoeve hiervan is aan de DWW afdeling IS/Gladheidmeldsystemen informatie verstrekt over locatie, leeftijd, opbouw en samenstelling van een groot aantal ZOAB proefvakken (enkel- en meervoudige laagsystemen, zie bijlage 1).
2.3 Zomergedrag ZOAB heeft een isolerende werking met daardoor een verminderde kans op vervorming van de onderliggende lagen. Een vergroting van de laagdikte -ondanks een iets lagere ontwerp holle ruimte- zal niet ongunstig zijn.
2.4 Geluidsemissie Verondersteld wordt dat vergroting van de laagdikte de eventueel kleinere kanaaltjes compenseert die het gevolg zijn van de toename van het bitumengehalte en de afname van de holle ruimte. Er hoeft dus geen nadeel te kleven aan vergroting van de laagdikte (uitgaand van een zelfde ZOAB textuur). Inmiddels blijkt uit de metingen van de proefvakken A7 geen significant verschil met het referentievak ZOAB. Nader onderzoek zal dit moeten bevestigen.
2.5 Sterkte Vergroting van de laagdikte zou kunnen leiden tot enige vermindering van sterkte (samenhang), gegeven de minerale korrelverdeling 0/16 mm. Uit de testresultaten zijn echter geen aanwijzingen gekomen die hierop duiden.
14
2.6 Arbowetgeving, Afvalstoffenwetgeving en Bouwstoffenbesluit Het emissieprobleem van installaties zal waarschijnlijk afnemen. Over enkele jaren kunnen naverbranders op recyclingapparatuur voor een belangrijke reductie van de emissie zorgen. Onlangs is een convenant gesloten tussen bedrijfsleven en de rijksoverheid om de emissieuitstoot van asfaltinstallaties te reduceren (CO2). Nagegaan is wat de invloed is van PAK's in verjongingsoliën. In dit onderzoek is alleen het gehalte aan polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK) bepaald (zie onderstaande tabel). A
34 mg/kg
B
22 mg/kg
C
55 mg/kg
D
153 mg/kg
PAK-gehalte van 4 verschillende verjongingsoliën (Calebb Brett te Rotterdam) Het PAK-gehalte in deze verjongingsoliën laat onderling grote verschillen zien en wijkt bovendien sterk af van het PAK-gehalte in bitumen (PAK-gehalte bitumen < 50 mg/kg). Tot welke grens het PAK-gehalte toelaatbaar is, is afhankelijk van het nu geldende IPO-Interimbeleid "Werken met Secundaire Grondstoffen" en van het Bouwstoffenbesluit Bodem en Oppervlaktewaterverontreiniging dat in 1998 volledig in werking treedt en van de ARBO wetgeving. Mede gezien de onzekerheid omtrent het effect van verjongingsoliën op de duurzaamheid en de milieu-effecten is voor het project Hergebruik ZOAB niet gekozen voor hergebruik met behulp van verjongingsoliën maar van bitumen. Een veel gestelde vraag is of oud ZOAB niet teveel is verontreinigd met zware metalen en PAK, veroorzaakt door emissie van het wegverkeer. Daarom is onderzoek verricht (TAUW Infra Consult te Deventer) door nieuw ZOAB te vergelijken met ZOAB proefstukken uit een 15 jaar oude .verharding en met een ZOAB proefstuk bestaande uit ca 70% oud granulaat van 15 jaar oud en 30% nieuw (in het laboratorium vervaardigd). De resultaten zien er gunstig uit (analysepakket As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn, 16 PAK's en minerale olie): Uit het samenstellingsonderzoek is gebleken dat een proefstuk uit de rechterrijstrook dezelfde samenstelling bezit als van de vluchtstrook. Ook is gebleken dat hergebruikt ZOAB eenzelfde samenstelling bezit als nieuw ZOAB waarbij kan worden opgemerkt dat ten opzichte van ZOAB granulaten chroom en nikkel in mindere mate aanwezig zijn. Het uitloogonderzoek is verricht aan nieuw ZOAB en aan hergebruikt ZOAB en bestond uit een volledige standtest. De hieruit verkregen 8 batches zijn onderzocht op het zelfde analysepakket als gehanteerd bij het samenstellingsonderzoek. Het blijkt dat het cumulatief percentage uitgeloogde vrachten en de fluksen van hergebruikt ZOAB vergelijkbaar zijn met schoon ZOAB. CONCLUSIE Op basis van deze onderzoeken zijn er milieuhygiënisch gezien geen bezwaren tegen hergebruik van ZOAB. 15
Momenteel wordt door TAUW Milieu Adviesbureau nagegaan of er wellicht schadelijke emissies ontstaan tijdens de verwerking van ZOAB granulaat bij hoge temperaturen. Rapportage vindt plaats eind 1996. Uit een tussenrapportage van CROW/WM 14 is gebleken dat teer bij hergebruik van ZOAB niet of nauwelijks aan de orde komt. Uit de onderzoeksresultaten van een proefreiniging van ZOAB op verschillende lokaties in Nederland is uit de gemeten gehalten aan verontreiniging in het opgezogen slib en het slibwater de vuillast in het ZOAB indicatief berekend. Hieruit blijkt dat geen bijzondere afwijkingen in gehalten optreden ten opzichte van de eerder genoemde onderzoeken. CONCLUSIE:
De eigenschappen 2.1 tot en met 2.6 zijn niet zodanig beïnvloed dat aanleiding bestaat om dit onderdeel van de hypothese te verwerpen. Voor wintergladheid wordt enig voorbehoud gemaakt.
16
3 Toepassingsgebied
Hoe groot het toepassingsgebied voor de Remix techniek is blijkt uit tabel 1, gebaseerd op een DWW analyse van voornamelijk primaire wegen. Hierin is afgeleid dat de omvang van de schade aan wegverhardingen (zonder ZOAB) als volgt verdeeld is: Schadekenmerk primaire wegennet
verdeling
Structureel (draagvermogen) Samenhang (scheuren bovenin de verharding) Rafeling (aantasting) Langsonvlakheid Dwarsonvlakheid (rijsporen) Gladheid Wateroverlast Anderszins
ca ca ca ca ca ca ca ca
15% 35% 30% 5% 10% 1% 1% 3%
Tabel 1 Omvang van de schade
Hiermee samenhangende maatregelen zijn in tabel 2 weergegeven: Maatgevend schadeverschijnsel Structureel Samenhang Rafeling Langsonvlakheid Dwarsonvlakheid Gladheid Wateroverlast
Deklaag conserveren
Deklaag regenereren
Deklaag vervangen
XXX
XXX
XXX
XXX
XXX
XXX
XXX
XXX
XXX
XXX
XXX
XXX
XXX
XXX
Overlagen
Sporen vullen
Langsprofiel corrigeren
Dwars helling corrigeren
XXX
XXX XXX
XXX
XXX XXX XXX
XXX
Tabel 2 Globale relatie tussen maatgevend schadeverschijnsel en type maatregel Uit het overzicht blijkt dat een voldoend sterke en redelijk vlakke verharding bij uitstek geschikt is voor "oppervlaktechnieken". In dit geval levert de Remix techniek nauwelijks een bijdrage aan het draagvermogen van de verharding maar draagt wel bij aan de verbetering van de functionele eigenschappen van het wegoppervlak. Het toepassingsgebied van de Remix techniek bevindt zich met name in het segment "deklaag regenereren", goed voor ca 75% van het wegoppervlak. Ook ingeval van uitstel van groot onderhoud liggen er mogelijkheden in de Remix techniek. De Remixer kan -binnen bepaalde grenzen en afhankelijk van het type- ook mengsels verbeteren c.q. wijzigen in (dichte) tussenlagen, zodat ook het segment "structureel" binnen bereik komt, in combinatie met een overlaging. Ook deze variant is binnen het project onderzocht. Het toekomstige plaatje is ca 80 km2 ZOAB op het primaire wegennet. Dit oppervlak kan groter worden, afhankelijk van het beleid van de andere overheden. Vanaf 1995 komt ZOAB granulaat beschikbaar, oplopend tot ca 1 miljoen ton in ca 2015.
17
Stel dat elke 10 jaar een tussenslag nodig is om de ZOAB deklaag te verbeteren; dan zullen de omvangspercentages van de schade vanaf 2000 ongetwijfeld veranderen, mogelijk als volgt: Motivatie: a: structureel b: samenhang c: rafeling d: vlakheid e: spoordiepte f: stroefheid g: afwatering h: anderszins
van van van van van van van van
15% 35% 30% 5% 10% 1% 1% 3%
naar blijft naar blijft naar blijft blijft blijft
10% 35% 40% 5% 5% 1% 1% 3%
extra sterkte in 10' jaar » aslasten » breedbanden inherent aan open mengsel ZOAB landelijk toegepast gunstige invloed ZOAB aanname PSV-eis min. 53 zie*) zie*)
*) Indien functionele eisen voor afwatering en geluid t.z.t. ter beschikking komen kunnen de percentages g en h aanzienlijk hoger worden. Hogere percentages voor g en h zullen tot lagere percentages van a t/m e leiden. Voor hergebruik in situ van ZOAB naar ZOAB komen a, b en d niet in aanmerking. Dit betekent dat ca 50% voor remix van zoab naar zoab in aanmerking komt. Voor hergebruik in situ van ZOAB naar een "STAB" tussenlaag komt in principe alles in aanmerking (100%), uitgaand van voldoend repareren vooraf en van voldoend dik overlagen en profileren na de ombouw van het ZOAB-mengsel in het dichte STAB mengsel. Voorzichtigheidshalve ware te hanteren 75%. Hoe de uiteindelijke percentages voor hergebruik in situ zullen uitvallen is mede afhankelijk van de ontwikkeling van andere onderhoudstechnieken, zoals het overlagen van ZOAB met ZOAB, het hergebruik via vaste asfaltinstallaties en van de ontwikkeling van cement/bitumenemulsie in funderingen. CONCLUSIE Het potentiële toepassingsgebied voor de Remix techniek is voldoende groot, nu en in de toekomst, waarbij het kennelijk niet uitmaakt welk deklaagbeleid gevoerd wordt (zeer open of dichte deklagen).
18
4 Prijsstelling en Technisch- Economische afweging
4.1 Prijsoverwegingen Uitgangspunt in deze studie is dat de geleverde kwaliteit door Remixers en andere (systemen) aan elkaar gelijk is. Met een hogere of lagere economische waarde van het eindprodukt is rekening gehouden door de onderhoudsperiode over een lange periode (20 jaar) door te rekenen (zie 3.2 opmerking c. Natuurlijk is de bezettingsgraad een uitermate belangrijke factor. Hier wordt bij de technische economische afwegingen op in gegaan (3.2). Vergelijken we de remix methode met conventionele methodes, dan vallen bij de technische uitvoering de volgende zaken op die van invloed zijn op prijsvorming. a. Bij remixen verhoogt het wegdekniveau nauwelijks (ca 0,02 m, overlaymethode). Mogelijk kan de vluchtstrook zelfs onbehandeld blijven. Ook kan volstaan worden met een minimaal laagje wegfrezen en dan remixen (inlay methode), zodat de uiteindelijke hoogte niet verandert. Het grote voordeel is dat de totale breedte met deze methode niet behandeld wordt. b. De toe te voegen hoeveelheid materiaal is minder dan bij conventionele methodes, zowel per m2 als per m1 wegbreedte gemeten. Hierdoor ontstaat een aanmerkelijk voordeel. Zowel in prijs als in milieutechnische zin. Denk aan minder aanvoer, minder verkeer, ontgrondingenbeleid, hergebruikseis van N.M.P +. c. Produktiesnelheid van de remixer. Deze is sterk afhankelijk van de te behandelen weg- en strookbreedte. Bij bepaalde weersomstandigheden en temperatuur komt de remixer tot een voortgangssnelheid. Afhankelijk van de variabele werkbreedte geeft dit een uurproduktie. Tevens wordt de voortgangssnelheid beïnvloed door de te behandelen laagdikte die in de dwangmenger de remixbehandeling ondergaat. Bovenstaande beschrijft één rijstrookbehandeling, wanneer twee aaneengesloten rijstroken geremixed worden, ontstaat een tijdelijk hoogteverschil tussen de wel en nog niet geremixte laag. Is dit hoogteverschil verkeerstechnisch niet acceptabel, dan zal het werk "vierkant dicht" moeten zijn. Dan kunnen aanzienlijke produktievertragingen optreden door omstel- en afkoeltijden. d. Bij remixen van ZOAB naar een dicht mengsel (STAB) kan niet volstaan worden met een gedeeltelijke wegbreedtebehandeling omdat de drainerende functie van ZOAB niet onderbroken mag worden.
19
4.2 Technisch - economische overwegingen Als remixen technisch realiseerbaar is, komen financiële vragen direct naar voren. Vanwege de hoge aanschafprijs van het materieel (ongeveer vier miljoen gulden) is een tweetal factoren doorslaggevend: afschrijvingsperiode en bezettingsgraad. De opgedane ervaring met repave leert dat door het veelvuldig verwarmen en afkoelen van de apparatuur relatief snelle verouderingsverschijnselen optreden die slechts voor een deel door goed en veelvuldig onderhoud aan het materieel kunnen worden opgevangen. Een redelijk snelle afschrijvingstermijn is geboden. Daardoor komt er extra druk te liggen op de bezettingsgraad. Het theoretisch aantal werkdagen per jaar ligt bij ca. 120. De maanden april tot en met oktober min de bouwvakvakantie. Bij gemiddelde dagprodukties van ca. 5.000 m2 geeft dat een theoretische jaarproduktie van 600.000 m2. Weersinvloeden en continuïteit zijn natuurlijk belangrijke factoren maar worden hier buiten beschouwing gelaten. Deze grote theoretische jaarprodukties en het (voorlopig) kleine marktaanbod dwingen remixbedrijven zich internationaal te oriënteren, danwei zich meer te richten op regeneratie van dicht asfaltbeton deklagen. Uit tabel 3 is een vergelijking te maken van eenheidsprijzen voor diverse technieken.
afzetting strepen frezen vegen/afvoeren bakjes frezen vegen/afvoeren bakfrezen vegen/afvoeren stortgeld *) kleef**) asfalteren asfaltbeton split remix uitvoering AK risico
overlagen
bakfrezen
remix inlay
remix overiay
totale wegbreedte
per rijstrook
rijstrook x 1,5 t
totale breedte
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
-
f2,50/m 2 f 1,00/m2 f 10,00/ton
f2,50/m 2 f 0,50/m2 f 10,00/ton f 90/ton f 5,00/m2 -
-
f 10/ton f 70/ton -
f 10/ton f 70/ton -
Tabel 3 Globale eenheidsprijzen *) Stortkosten worden ongetwijfeld hoger **) Niet bedoeld een waarschijnlijk benodigde dichtingslaag
20
-
f 90/ton f 5,OO/m2 -
Tabel 4 bevat een indicatie van de prijsverschillen voor verschillende oppervlakgrootte.
bakfrezen vegen/afvoeren stortgeld *) kleef**) asfalteren asfalt
split remix
prijs/m2
overlagen
bakfrezen
remix inlay
remix overlay
20.000 mV5 cm
5.000/m2/4 cm
5.000/m2
20.000 m2
5.000 m2 f 6.000,00 f 15.000,00 f 175.000,00
f 12.500,00 f 5.000,00 f2.500,00 f 1.500,00 f 5.000,00 f 35.000,00
_ -
-
-
f 196.000,00/ 20.000 m2
f 56.500,00/ 5.000 m2
f 4.000,00 f 1.000,00 f 11.250,00 125 ton a f 90,00 f 25.000,00 f41.250,00/ 5.000 m2
f72.000,00 800 ton a f 90,00 f 100.000,00 f 172.000,00/ 20.000 m2
f 9,80/m2
f 11,30/m2
f 8,25/m2
f 8,60/m2
Tabel 4 Globale prijzen per oppervlakte eenheid *) Stortkosten worden ongetwijfeld hoger **) Niet bedoeld een waarschijnlijk benodigde dichtingslaag
A) Het voordeel voor Remix ligt in bovenstaande tabel op ca 10 a 20%. B) In de rapportage van het proefproject Remix A 76 is voor een dicht asfaltbeton deklaag het volgende berekend: 0,02 m Remix overlay: 0,04 m Overlaging: 0,04 m Inlay: *) Citaat
f15,30/W *) f 12,90/W f 15,50/m2
"Gezien de slechte weersomstandigheden is de Remixprijs hier ongunstig beïnvloed; normaal gesproken zou de Remixprijs aantrekkelijker kunnen zijn ten opzichte van de andere twee technieken".
C) De raming van de kosten van de ZOAB Remixproefvakken A7 komt (globaal) ca 20% lager uit t.o.v. de vervanging van het ZOAB door frezen, afvoeren en aanbrengen van nieuw ZOAB (excl. extra onderzoekskosten en excl. wachttijden a.g.v. veelvuldige neerslag). D) Door de DWW zijn in het verleden een aantal technisch-economische situaties doorgerekend, op basis van een kapitalisering van het in de toekomst te verwachten onderhoud over de zogenaamde "oneindige horizon". Geconcludeerd wordt dat de Remix- èn de Repavetechniek financieel-economisch gunstig scoren. NB Uiteraard onder voorbehoud dat aan technische en kwalitatieve voorwaarden is voldaan.
21
De gekapitaliseerde onderhoudskosten - gerekend over 20 jaar met de contante waarde methode - zijn voor een viertal technieken: ZOAB ZOAB ZOAB ZOAB
vervangen, frezen: f overlagen met ZOAB: f Repave: f Remixen: f 39,37/m 2 a f
47,35/m 2 48,83/m 2 46,03/m 2 42,42/m 2
Remix blijkt in deze berekening ca 20% goedkoper dan frezen of overlagen. Op enige afstand gevolgd door de Repave techniek, frezen/vervangen en overlagen. Deze drie methoden liggen in dezelfde rangorde. Zou de levensduur voor de Remixtechniek korter uitvallen, dan zal het voordeel navenant reduceren. E) Een verslag van dhr. H. Visser (RWS/directie Gelderland) van een bezoek aan een ZOAB remix werk in Zweden (juli 1991) meldt 10% lagere kosten t.o.v. bakfrezen (0,04 m uit/in), indien omgerekend naar Nederlandse omstandigheden. Aanbevolen wordt om nader onderzoek te doen naar deze toepassing in Nederland. F) In een NCHRP rapportage worden besparingen gemeld tot 35% op de directe aanlegkosten. Een economische berekening over lange termijn ontbreekt (het opstellen hiervan is één van de aanbevelingen). G) In een verslag van een bezoek aan een Remix project in Frankrijk (NFM/DWW) melden de Fransen een besparing van 30% (baanbrede aanpak) tot zelfs 50% (rijstrookbrede aanpak) op dichte deklagen.
CONCLUSIE: Bij Remix mag rekening gehouden worden met een besparing in de orde van 10 a 20% (gerekend over 20 jaar), ten opzichte van ZOAB vervangen (frezen) respectievelijk de ZOAB handhaven en overlagen met ZOAB, mits de levensduur gelijk is aan conventioneel ZOAB.
22
5 Ervaringen in het buitenland en in Nederland
Een verslag van ing. Bus (Directie Limburg) en J. van der Kooij (DWW) van een bezoek aan Denemarken en Zweden (RWS en Seal en Remix, ZOAB, oktober 1990) meldt dat de holle ruimte van 17% is teruggebracht naar 12% (i.v.m. schade door spijkerbanden dichter gemaakt). Men is optimistisch over Remix ZOAB, ook naar dichte mengsels; problemen met onthechting door vervuiling verwacht men niet. Men neemt "alles" mee en corrigeert met grove steenslag. In de rapportage van het proefproject "Remix DAB op rijksweg 76" wordt melding gemaakt van wisselend kwaliteitsniveau, ongunstige weersomstandigheden en het leggen van een te grote nadruk op het bereiken van een goede langsvlakheid. De aanbevelingen zijn meegenomen in het onderzoek van de voorliggende rapportage. Een verslag van dhr. H. Visser over Remix ZOAB in Zweden (RWS/directie Gelderland, juli 1991) meldt redelijke resultaten op een ZOAB vak (16% holle ruimte na afloop in plaats van 20%), met de aanbeveling voor nader onderzoek naar deze toepassing in Nederland (o.a. vanwege de lagere kosten). In bijlage 2 zijn in het kort diverse technieken besproken zoals in het buitenland toegepast. Op basis van deze notitie is indertijd afgesproken de eerste oriëntatie uit te voeren op Wirtgen, maar ook de Soave techniek te bekijken; de laatste techniek is namelijk in een project met hergebruik van ZOAB toegepast, in en wegvak van de autosnelweg Parijs-Lille (reden: holle ruimte verminderd door vervuiling; gemodificeerde bitumen/rubber). Beide technieken zijn door DWW en NFM in mei 1993 bekeken (Frankrijk/Marseille, dicht asfaltbeton, mei 1993). Duidelijk werd dat de Soave techniek beperkter is (geen Remix+) mogelijk, menging lijkt visueel minder dan de Wirtgen techniek met dwangmenger (remix+ wel mogelijk). NB Het viel op dat de Fransen (autoroute péage) in een veel vroeger stadium groot onderhoud pleegden dan de Rijkswaterstaat zou laten uitvoeren. Gegeven het feit dat ZOAB veel slechtere bitumeneigenschappen heeft dan DAB is het verklaarbaar dat de moeilijkheidsgraad van het hergebruik van ZOAB in hoge percentages zeer hoog wordt geacht. In 1994 is de Marini trommelmenger bekeken (Polen, dicht asfaltbeton, DWW en Janssen en de Jong). Een fraai In Situ systeem, eigenlijk niet meer een Remixer te noemen maar een geheel van losse units, waarbij de verharding koud gefreesd wordt. De overbodige fractie kan door zeven ter plaatse verwijderd worden. De verwarming/menging met nieuwe grondstoffen vindt plaats in een trommel. De rapportage van dit bezoek is gunstig. Overigens een systeem voor alleen grote werken. Ir. J. Junker (STUAG/Remix AG, Zwitserland, Wirtgen) meldt te streven naar grote seizoenbenutting, door 's zomers de noordelijker gelegen landen en in het voor- en najaar de zuidelijker gelegen landen te (willen) bestrijken. Of dit komt door een te groot remix-machinepark (5 machines in Zwitserland waarvan 1 werkeloos in 1992) is niet bekend. In 1993 meldde hij een mislukking met Remix van ZOAB in Zwitserland. Ook H. Dahl (Inreco, Denemarken) werkt met zijn remixmachines (Wirtgen) in grote delen van Europa. De vraag of er overcapaciteit in het buitenland is, is niet goed te beantwoorden. 23
In Nederland zijn twee ZOAB wegvakken met redelijk succes repaved (1979 en 1992). Conclusie was dat Remix (verbetering van het mengsel) een duidelijke meerwaarde zou geven. In 1988 is op de A12 nabij Veenendaal een Remix proef op ZOAB nog zelfde nacht mislukt. Redenen zijn volgens het verslag van de CROW werkgroep B13: - teveel vocht door regenval vooraf, in combinatie met dichtgeslibde vluchtstrook, - opwarmen ZOAB kritisch en onvoldoende door o.a. teveel vocht en isolatie van holle ruimte in ZOAB, - onvoldoende menging oud en nieuw materiaal, - geen kleeflaag, mogelijk daardoor onvoldoende hechting, NB de korrelverdeling is goed to.v. het vooronderzoek; het vulstofgehalte ligt 2% hoger en de Pen bitumen is aanzienlijk teruggelopen. De werkgroep B13 heeft twijfels over Remix en Repave van ZOAB naar ZOAB, maar voorziet in het remixen van ZOAB deklaag in een STAB tussenlaag waarover een nieuwe laag ZOAB meer mogelijkheden In het eindrapport van B13 wordt dringend aanbevolen door te gaan met onderzoek van de Remixtechniek. Op de A 7 heeft NFM in het voorjaar van 1993 met een Wirtgen 4500 Remixer een drietal proefvakken aangelegd met een zeer bevredigend resultaat (dit rapport). Op de A28 is een vergelijkbare proevenserie opgezet; de aanleg (door NFM) is echter gestaakt, vanwege te ongunstige weersomstandigheden (lage temperatuur, wind en vocht). Vanwege het aflopende seizoen (eind oktober) moest noodgedwongen de oude ZOAB deklaag (1977) worden vervangen door inlays met nieuw ZOAB. In dit rapport wordt hier niet verder op ingegaan. In de literatuuropgave van deel 2 wordt naar de onderzoeksrapporten verwezen. In de conclusies en aanbevelingen is de verkregen informatie verwerkt. Vermeldenswaard is overigens dat in het vooronderzoek Remix Plus niet haalbaar bleek in een situatie dat Remix met volledige doormenging wèl aan de eisen voor duurzaamheid voldeed (Retained Splijtproef).
24
6 Materiaalgebruik, frezen, transport, energiebalans
De geringe laagdikte die met Remix bereikt kan worden, leidt tot een zuinig omgaan met grondstoffen (Ontgrondingenbeleid). Ook de geringe hoeveelheid freeswerk en het beperkte transport hebben een gunstig effect op het energieverbruik (Nationaal Milieubeleidsplan*) zoals uit tabel 5 blijkt. Werkzaamheden
Remix
Overlagen met 0,04 m (MJ/m2)
(MJ/m2)
0,04 m uit/in (MJ/m2)
Verwarmen Uitfrezen Afvoeren freesmateriaal Produktie en nieuw asfalt Verjongingsolie Transport Verwerking
40,2 0,4 10,8 0,5 2,5 1,2
53,9
3,6 15,0 53,9
12,3 1,2
12,3 1,2
Totaal
55,6
67,4
86,0
Tabel 5 Energiebehoefte van enkele onderhoudsmaatregelen
Vanzelfsprekend heeft de grootte van de transportafstand invloed op het totaal. In deze berekening echter blijkt dat de transportafstand geen wezenlijke invloed uitoefent op de conclusie dat Remix een energiebesparende methode is. Het eerder genoemde convenant om tot een lagere emissie uitstoot bij asfaltproductie te komen kan te zijner tijd wellicht leiden tot een geringer verschil in energiebehoefte t.o.v. de Remix "techniek, tenzij ook in deze techniek verbeteringen bereikt worden. Het Amerikaanse NCHRP rapport meldt eveneens besparingen op het gebied van grondstoffen en energiegebruik. Men noemt een project met een energiebesparing van 32% (werk van 100.000 m2). Dergelijke voordelen komen in vrijwel alle verslagen van de werkbezoeken terug.
25
7 LITERATUUR
Projectplan Hergebruik ZOAB, RWS/Dienst Weg- en Waterbouwkunde, MAA-N-94001 Oriënterend onderzoek duurzaamheid ZOAB, DWW/MAE-S-91068, juni 1991; Onderhoud ZOAB/CROW werkgroep B13, november 1993 Bezoek Zweden en Denemarken, remixed ZOAB in OAB en remixed ZOAB in DAB, oktober 1990, Seal en Remix, Inreco, RWS Limburg, DWW, verslag WXI 90.287, 14 november 1990 Bezoek Marinisysteem van Tarco te Polen, MAA-V-94122, oktober 1994 Remixsystemen Soave en Wirtgen/Reisverslag Marseille, MAA-V-94091, mei 1993 Oriënterend onderzoek duurzaamheid ZOAB, DWW/MAE-S-91068, juni 1991; Onderzoek proefvakken A10, OCW te Brussel Meer onderzoek nodig naar duurzaamheid van ZOAB, CROW-werkgroep WM11, ir. F. Tolman, Wegen nr. 2, februari 1994, blz. 28 - 31. Onderhoud ZOAB/CROW werkgroep B13, november 1993 Swart, J.H. DWW systematiseert onderhoudsplanning, Schadekenmerken bij asfaltverhardingen van het rijkswegennet. Wegen, nr. 10, Jaargang 65, 1991, pp. 16-21. Begeleiding van de aanleg van ZOAB op de A 50 nabij Ravenstein volgens de Repave-techniek, rapport MAA-R-92038, DWW Toepassing van Repave of Remix techniek op ZOAB, H.A.H. Beekman/CROW werkgroep B13, Wegbouwkundige werkdagen 1998 CROW werkgroep B13, Onderhoud ZOAB, eindrapportage, 1994 CROW, Standaard RAW Bepalingen 1990 Remix, proefproject op rijksweg 76, MAA-S-90142, Rijkswaterstaat en Seal Remix B.V., augustus 1991 Technisch-economische berekeningen, op basis van kapitalisering van te verwachten onderhoud over de zogenaamde "oneindige horizon", ing. R. van der Horst, rapport DWW/WXO-N-8908, in 1993 aangevuld met notitie WXO-N-93-06 Hot in place recycling of asphalt concrete, a synthesis of highway practice, NCHRP synthesis 1993, TRB, National Research Council Re-optimierung der Oberflacheneigenschaften von Asphaltstraften durch das Remix-Verfahren, Strafte und Autobahn, Volker Potschka, Heft 1/1989 Procédé innovant de thermorecyclage en place d'enrobés drainants agés de six ans, Beugnet, WMA-93-08 Onderzoek naar de functionele eigenschappen van "oud" en "nieuw" ZOAB, Hergebruik ZOAB In Situ, KOAC-Twello, 5 januari 1993 Proefreiniging van ZOAB op verschillende lokaties in Nederland, rapport MI-OW-92-02/TAUW Infra Consult bv, maart 1992 Milieu-hygiënische kwaliteit van primaire en secundaire bouwmaterialen in relatie tot hergebruik van bodem- en oppervlaktewaterenbescherming, RIVM, 771402006, 93.042, december 1993 Milieuhygiënisch onderzoek aan Zeer Open Asfalt Beton, TAUW Infra Consult B.V., rapportnummer 3254763, Deventer, september 1993 PAK in de wegenbouw, hergebruik asfalt met teer, CROW/WM 12, W M 14, Aanzet voor strategische keuzen inzake maximaal hergebruik van oud asfalt, VBW/Asfalt, DWW, R 91445, maart 1992 Kansen voor het hergebruik van asfalt- en ZOAB granulaat, Zeilmaker J., Dorhout Mees P., van der Kooij J., van der Zwan J.Th., Rijkswaterstaat, juli 1995, W-DWW-95.542
27
Bijlage 1 Overzicht ligging proefvakken ZOAB met variabele laagdikten Rijkswaterstaat Dienst Weg- en Waterbouwkunde aan van datum projekt betreft
Afdeling Realisatie en Onderhoud infrastructuur
: ir. J.A. Hernandez (afdeling IS), cc. ir. DJ. Verburg : J. van der Kooij, R.J. van Gent : 24 juli 1996 : hergebruik ZOAB : Overzicht ligging proefvakken ZOAB met variabele laagdikten
Proefvakken REMIX RW07 Wognum/Abbekerk, oostbaan aanleg 1993 RW007, HRR 38.400 38.745 50 mm ZOAB 0/16 (rijstroken) [referentie] RW007, HRR 38.400 38.745 100 mm ZOAB 0/16 (vluchtstrook) overlagen met 0.6 kg/m 2 bitumen-emulsie als tussenlaag, (50 mm + 50 mm) RW007, HRR 38.745 39.800 70 mm ZOAB 0/16 REMIX-PLUS RW007, HRR 39.800 40.400 70 mm ZOAB 0/16 REMIX Proefvakken overlagen RW 28 Huis ter Heide, oostbaan aanleg 1995 RW028, HRR 3.793 4.100 100 mm 50 mm ZOAB 0/16 overlaagd met 50 mm ZOAB met 10 kg/m 2 emulsieasfaltbeton als tussenlaag RW028, HRR 4.100 4.379 100 mm 50 mm ZOAB 0/16 overlaagd met 50 mm ZOAB met 1.0 kg/m 2 bitumen-emulsie als tussenlaag RW028, HRR 4.399 4.700 80 mm 50 mm ZOAB 0/16 overlaagd met 30 mm ZOAB met 1.0 kg/m 2 bitumen-emulsie als tussenlaag RW028, HRR 4.700 4.900 80 mm 50 mm ZOAB 0/16 overlaagd met 30 mm ZOAB met 0.5 kg/m 2 bitumen-emulsie als tussenlaag RW028, HRR 4.900 5.100 80 mm 50 mm ZOAB 0/16 overlaagd met 30 mm ZOAB met 0.5 kg/m 2 bitumen-emulsie als tussenlaag RW028, HRR 5.100 8.200 50mm ZOAB 0/16, referentie RW028, HRR 8.200 8.530 50mm ZOAB 0/16, 5,0% bit. 45/60 en verlaagde produktietemperatuur
0/16 0/16 0/11 0/11 0/11
Proefvakken ZOAB RW17 Roosendaal/Borchwerf (richting noord --> zuid) aanleg 1994 RW017, HRL 21.025 21.400 50 mm . ZOAB 0/16, moraine RW017, HRL 20.955 21.025 50 mm ZOAB 4/8 (hetzelfde als toplaag twinlay) RW017, HRL 20.885 20.955 70 mm TWINLAY, (zoab 11/16 + zoab 4/8, beide met rubberbitumen) RW017, HRL 20.755 20.885 50 mm ZOAB 0/16 met 5,5% rubberbitumen RW017, HR L 20.625 20.755 50 mm ZOAB 0/16 met 5,5% bit. 80/100 + glasvezel RW017, HRL 20.500 20.625 50 mm ZOAB 8/11 met rubberbit, en extra H.R. De bovengenoemde proefvakken zijn gemaakt met porfier. TWINLAY en CITYFALT gemeente Breda (dhr. B. Veldkamp, 076-5294786) Op de voormalige rijksweg 67 ligt ca. 50.000 m2 dubbellaags ZOAB. Er zijn 3 verschillende soorten aangebracht. Claudius Prinsenlaan/Baronie-ziekenhuis, Graaf Hendrik de Derdelaan/afslag Rijsbergen. Voor de juiste ligging van het asfalt voor het uitvoeren van de metingen contact opnemen met dhr. B. Veldkamp. Tijdig contact opnemen is gewenst.
Proefvakken geluid RW07 Noord-Holland, westbaan
RW007, HRL 40.250 40.450 40 mm ZOAB RW007, HRL 40.450 40.700 60 mm ZOAB RW007, HRL 40.700 40.950 60 mm ZOAB RW007, HRL 40.950 41.200 40 mm ZOAB De beide vakken 8/11 zijn met PEAB-gradatie.
8/11 8/11 6/16 6/16
Proefvakken RW50 Noord-Brabant, noordbaan
RW059.HR 138.200 138.000 40 mm RW059.HR 138.000 137.800 60 mm
PEAB8/11 PEAB8/11
Volgens de huidige planning worden deze vakken in juni/juli 1996 overlaagd volgens het Twinlay-concept.
Proefvakken REMIX RW27 Lexmond, westbaan
50.778 50.698 107 mm 50 mm ZOAB 0/16f8D + 0,6 kg/m 2 b.e., 57 mm ZOAB 0/16C88) RW027, HRL 50.698 50.618 107 mm 50 mm ZOAB 0/16('8D + 1,0 kg/m 2 b.e., 57 mm ZOAB 0/16C88) RW027, HRL 50.618 50.530 107 mm 50 mm ZOAB 0/16(81) + 3,0 kg/m 2 SAMi, 57 mm ZOAB 0/16(88) Tot begin '93 geen verschil in mate van rafeling aangetroffen in vergelijking met andere ZOABdeklagen. RW027, HRL
Bijlage 2 Bekend materieel met korte beschrijving AKoud Vooral in Amerika wordt CRIP toegepast. Men freest de weg kapot en voegt cement en/of bitumen (emulsie) toe. Men krijgt een funderingslaag. Bomag - Caterpillar - CMI - Roadtec. BWarm In Italië en Denemarken wordt WRIP toegepast. Men freest met achterlader, brengt het frees aggregaat in een meerijdende drummixer - al of niet vooraf gegaan door een breker en zeef waarna het warme asfalt in de hopper van een afwerkmachine komt. Men behandelt voornamelijk dikke lagen asfalt (10-15 cm) MARINI. C Warm Bij de overige methodes wordt het te recyclen asfalt in de weg verwarmd. De technieken zijn vrij gelijk! Men verwarmt met "infra rood" stralen of in ieder geval met een dichtbij gelegen golflengte. Meestal is dit 1 (of 2) aparte units. Hierna wordt het verwarmde asfalt losgemaakt - meestal gefreesd - en m.b.v. wormen op een smalle (1 m1) ril gebracht. Tijdens deze handeling kan al materiaal (verjongingsolie, bitumen, emulsie) toegevoegd worden. De ingebrachte hoeveelheid warmte bepaalt de voortgangssnelheid en de te behandelen laagdikte. Pyrotec neemt als enige twee lagen asfalt na elkaar op en kan goed 6-7 cm laagdikte behandelen. Het bij elkaar gebrachte asfalt wordt nu gemengd al of niet onder toevoeging van nieuw materiaal. De menging gebeurt op drie verschillende wijzen: I
Pyrotec en Cutler m.b.v. horizontale wormen wordt het materiaal heen en weer bewogen terwijl het op de bodem ligt.
II Scholkopf en Soave m.b.v. deegkloppers aan verticale assen wordt het materiaal op de bodem gemengd. III Wirtgen m.b.v. een dwangmenger wordt het asfalt los van de bodem gemengd. Na de menging wordt het materiaal gespreid. I Soave en Scholkopf d.m.v. een hark constructie die dwars op de rijrichting beweegt. II overige d.m.v. wormen.
Bij nieuwere machines van alle typen wordt het materiaal verdicht d.m.v. een lichte trilbak. Hierna is de mogelijkheid om een laagje nieuw asfalt aan te brengen d.m.v. wormen en een spreidbalk (stamp + tril).
Inzet Remix materieel in de diverse landen:
Scandinavië Duitsland Nederland België Frankrijk Zwitserland Italië Canada Amerika Japan
Z
W
X
X
X
X
So
X
p
Sc
X
Div X
X
X X
c
X X
X
X X
X X
X
X
X
X
X
(ZOAB, Wirtgen, SOAVE, Cutler, Pyrotec, Scholkopf, Diverse) Bekende aannemers met SOAVE Beugnet - Innoroute (Frankrijk) _ _ (Scholkopf) 3R Frankrijk (Thermogriff) Scholkopf - Kirchhof Duitsland Wirtgen SAT (Deutac) Duitsland Cutler Duitsland Inreco (50% Wirtgen) Scandinavië (World wide) Remix AG Zwitserland Remix Amerika
Beoordeling Verwarming Maximaal haalbare diepte Afhankelijk van snelheid en interval verwarming. Bij alle systemen gelijk. Behalve Pyrotec die na verwarming de laag opneemt en onderliggende laag opnieuw verwarmd! Voch tverwijdering Er is geen zekerheid en afhankelijk van de tijdsduur van de hoge temperatuur (vocht moet verdampen!). Lengte van de trein Hoe langer de trein, des te hoger kan de temperatuur zijn, des te harder wordt de bitumen. Soort verwarming Open vlam gecombineerd met infra rood en alleen infra rood. Er is geen echter voorkeur voor een systeem. Losmaken Marineren Systeem I = losmaken d.m.v. stilstaande beitels. Verbrijzeling vindt niet plaats. Systeem II = warm frezen d.m.v. roterende beitels. Waarschijnlijk vindt er nauwelijks tot geen verbrijzeling plaats.
Mengen Mengtijd Hangt altijd vast aan de voortgangssnelheid. Verder wordt alleen nog maar de lengte van de mengunit gehanteerd. Men gwijze Systeem I - deegkloppers in variërende grootte lengte ca 1 m1 en aantal al of niet haaks op de rijrichting bewegend (zie polaroid) Systeem II - d.m.v. wormen. Lengte ca 0,30 m1 Systeem III - d.m.v. dwangmenger. Lengte ca 1,20 m1 Systeem I en II mengen op de ondergrond Systeem III mengt los van de ondergrond Mengende massa Mengkwaliteit Beperkingen t.a.v. toevoeging
Remixer, Wirtgen 4500
Deel 2
Laboratoriumonderzoek Aanleg proefvakken Metingen Mening wegbeheerder Aanbevelingen vervolgtraject
ing. F. van Leeuwen J. van der Kooij
Inhoudsopgave
1 Inleiding 7 2
Haalbaarheidsonderzoek 9 2.1 Opzet haalbaarheidsonderzoek 9 2.2 Uitgangspunten 9 2.3 Resultaten haalbaarheidsonderzoek 10 2.3.1 Algemene constateringen 10 2.3.2 Steenslagasfaltbeton 70 2.3.3 Zeer open asfaltbeton 10 2.4 Conclusies haalbaarheidsonderzoek 12
3
voorbereiding proefvakcluster RW 7 73 3.1 Rijksweg 7 13 3.2 Verkennend onderzoek deklaag rijksweg 7 13 3.2.1 Onderzoeksprogramma 13 3.2.2 Resultaten onderzoeken 73 3.2.3 Conclusies verkennend onderzoek A 7 14 3.3 Bestekvoorbereiding 14
4
Vooronderzoeken 75 4.1 Vooronderzoeken 75 4.2 Uitvoering vooronderzoeken 75 4.3 Resultaten vooronderzoeken 75 4.3.1 Steenslagasfaltbeton (remix) 75 4.3.2 Zeer open asfaltbeton (remix-plus) 16 4.3.3 Zeer open asfaltbeton (remix) 16 4.4 Conclusies vooronderzoeken 16
5
Proefvakken rijksweg 7: algemeen 77 5.1 Algemeen 77 5.2 Functie bedrijfscontrole 77 5.3 Overeenkomende uitvoeringsaspecten 77 5.3.1 Temperatuur 18 5.3.2 Bitumendosering 18 5.3.3 Verdichtingsproces 18 5.4 Oppervlakeigenschappen deklaag na remix 20 5.5 Conclusies 20
6
Proefvak 1: van ZOAB naar STAB, remix 23 6.1 Uitvoering 23 6.2 Bedrijfscontrole 23 6.2.1 Toegevoegde bouwstoffen 23 6.2.2 Onderzoek cilinders en specie 24 6.2.3 Conclusies bedrijfscontrole 24 6.3 Kwaliteitsbepaling 24 6.3.1 Referentie ZOAB 24 6.3.2 STAB met 70% asfaltgranulaat 26 6.4 Conclusies 26
7
Proefvak 2: van ZOAB naar ZOAB, remix-plus 29 7.1 Uitvoering 29 7.2 Bedrijfscontrole 29 7.2.1 Onderzoek bitumen 270/330 en conventioneel zoab (plus-laag) 29 7.2.2 Onderzoek specie 29 7.2.3 Onderzoek cilinders 30 7.2.4 Conclusies bedrijfscontrole 31 7.3 Kwaliteitsbepaling 31 7.4 Conclusies 32
8
Proefvak 3: van ZOAB naar ZOAB, remix 35 8.1 Uitvoering 35 8.2 Consequenties keuze 70/30 35 8.3 Bedrijfscontrole 35 8.3.1 Toegevoegde bouwstoffen 35 8.3.2 Speciemonsters 36 8.3.3 Cilinders 36 8.3.4 Conclusies 37 8.4 Kwaliteitsbepaling 37 8.5 Eindconclusies 38
9
Resumé onderzoeksresultaten en eindconclusies 39 9.1 Resumé onderzoeksresultaten 39 9.2 Resumé eindconclusies 39
10 Verrichtingen 1994 43 10.1 Evaluatie verkregen onderzoeksresultaten 43 10.2 Ontwikkelde procedures 43 10.3 Bitumenonderzoek 43 10.4 Optimalisering remix-machine 44 10.5 Nazorg proefvakken rijksweg 7 44 10.6 Publikaties 44 11 Verrichtingen 1995 47 12 Eindbeoordeling traject januari 1993 - december 1994 49 13 Aanbevelingen traject 1996 57 14 Literatuurlijst 53
Bijlage 1
Uittreksel uit het rapport Studie REMIX ZOAB 1993, KOAC-Twello, juli 1994
Appendix A. B. C. D. E. F. G. H. I.
Verschil bepaalde en berekende penetratie Invloed veroudering bitumen 270/330 op kwaliteit mengbitumen Gewenste en verwachte verjonging mengbitumen Onderzoek naar statische splijtsterkte Ervaringen dienstkring Alkmaar, april 1994 Reactie Les Milton/TRL Onderzoeksresultaten jaar 0, 1 en 2 Geluidsmetingen Waterdoorlatendheidsmetingen
1 INLEIDING
In het deelproject "Hergebruik ZOAB in situ" wordt de mogelijkheid onderzocht om Zeer Open Asfaltbeton te hergebruiken door middel van de Remix-techniek [1]. Op enkele kleinschalige proefprojecten na is met deze regeneratietechniek van ZOAB deklagen nog geen ervaring op gedaan in Nederland. Dit deelrapport geeft op chronologische wijze een samenvatting van alle activiteiten en onderzoeksresultaten, uitgevoerd door de diverse participanten. Ingegaan wordt op alle onderzoeksresultaten, die al voor een belangrijk deel gebundeld zijn door KOAC-Twello in haar rapport STUDIE REMIX ZOAB, uitgave juli 1994 [2]. Deze studie gaat in op het haalbaarheidsonderzoek, het verkennend onderzoek, de vooronderzoeken, de bedrijfscontrole en de kwaliteitsbepaling (oplevering) van de proefvakken, o.a. de (verkregen) oppervlakeigenschappen van de proefvakken rijksweg 7. Tevens zijn conclusies en aanbevelingen geformuleerd en als bijlage vermeld. In dit deelrapport worden de KOAC resultaten in het kort besproken, alsmede de door DWW verrichte waarnemingen als proefvakbegeleiding, visuele beoordelingen, waterdoorlatendheid, geluidsemissie, evaluatie dienstkring Alkmaar en de eigenschappen in jaar 0, 1 en 2. Het deelrapport beslaat mét de KOAC studie de uitwerking van het in 1992/1993 opgestelde onderzoeksprogramma, teneinde de opgestelde hypothese te kunnen accepteren danwei te moeten verwerpen. Achtereenvolgens wordt ingegaan op de uitgevoerde onderzoeken, te beginnen met het haalbaarheidsonderzoek, waarin op laboratoriumschaal de kwaliteit van zoab mengsels met zoab-granulaat is vastgesteld die bereid zijn volgens het remix-procédé, De resultaten van dit onderzoek waren dermate positief dat voldoende aanleiding bestond om nog in 1993 proefvakken aan te leggen. Ook tijdens het vervolgtraject (keuze locatie proefvakken, verkennend onderzoek, vooronderzoek, uitvoering, bedrijfscontrole en een jaarlijkse kwaliteitsbepaling) heeft begeleiding en onderzoek plaatsgevonden; vrijwel alle resultaten zijn vermeld in aparte rapporten en in enkele publicaties (zie de literatuurlijst). Conclusies worden getrokken over de mengselresultaten voor, tijdens en na aanleg (gedrag in de jaren 0 t/m 2), over de Remixmachine, over de procedures in de verschillende stadia van onderzoek, de mening van de wegbeheerder en van L. Milton/TRL, UK. Aanbevelingen worden gedaan, onder andere voor een vervolg in 1996.
2 Haalbaarheidsonderzoek
2.1 Opzet haalbaarheidsonderzoek In opdracht van de DWW is in 1993 door KOAC Twello een haalbaarheidsonderzoek uitgevoerd naar de mogelijkheid tot hergebruik van ZOAB granulaat in asfaltbeton mengsels door middel van de Remix-techniek [3]. Dit haalbaarheidsonderzoek behelsde het op laboratoriumschaal vervaardigen van proefstukken en het bepalen van diverse mengseleigenschappen. Doordat de proefstukken representatief dienden te zijn voor de Remix praktijk, zijn de proefstukken overeenkomstig het remix-principe vervaardigd. Het granulaat wordt eerst gemengd met een hoeveelheid bitumen (eerste mengcyclus) waarna aan het "opgepept" granulaat een -apart gemengd- correctiemengsel (nieuw mineraal en bitumen) wordt toegevoegd (tweede mengcyclus). Van de aldus verkregen asfaltbeton mengsels (hierna genoemd "geregenereerde") zijn vervolgens, conform proef 57 [5], proefstukken bereid. Het hergebruik volgens remix-plus principe is niet in het haalbaarheidsonderzoek onderzocht. De mogelijkheden tot hergebruik van zoab-granulaat in steenslagasfaltbeton (stab), dicht asfaltbeton (dab) en zeer open asfaltbeton (zoab) werden beoordeeld door de resultaten van de diverse onderzoeken te vergelijken met parallel onderzochte referentiemengsels (ontwerp en vervaardiging conform de voorschriften [5]) en door het bepalen van de invloed van kunstmatige veroudering (retainen en klimaatkast) op diverse eigenschappen.
2.2 Uitgangspunten In het haalbaarheidsonderzoek is gebruik gemaakt van zoab-granulaat, afkomstig van een weggedeelte van rijksweg 28 (Hattemerbroek, aanleg 1978) waarvan de penetratiewaarde van het bitumen 5 x 0,1 mm bedroeg. Ten tijde van het project bevond zich op dit weggedeelte de oudste nog aanwezige deklaag van zeer open asfaltbeton. Indien met dit granulaat het haalbaarheidsonderzoek succesvol kon worden doorlopen dan, zo was de verwachting, moest het ook mogelijk zijn zoab deklagen van een jongere leeftijd (< 16 jaar) te regenereren. Ter verbetering van de bitumeneigenschappen werd gekozen uit bitumina (80/100, 160/210 en 270/330) in plaats van verjongingsolie vanwege onder ander milieu-aspecten en een betere compensatie in bestanddelen door bitumen. Daarnaast werden Nederlandse steenslag 6/11 en 11/16, brekerzand en een middelsoort kalksteenhoudende vulstof met hydroxide ter vervaardiging van de correctiemengsels toegepast. De mengsels werden, voor zover mogelijk, getoetst aan de bestaande eisen [5] waarbij voor de mengsels stab uitgegaan is van verkeersklasse 3. Uitgangspunt:
Mengsels met zoab-granulaat dienen minimaal hetzelfde kwaliteitsniveau te bezitten als mengsels zonder zoab-granulaat (hypothese).
2.3 Resultaten haalbaarheidsonderzoek 2.3.1 Algemene constateringen Voor alle onderzochte mengsels kan in het algemeen worden geconstateerd: -
-
-
de mengtemperatuur van de proefstukken met zoab-granulaat bedroeg 134 CC voor de mengsels waaraan een bitumen 270/330 toegevoegd werd en 155 °C indien gebruik werd gemaakt van een bitumen 80/100. In de bestaande voorschriften [4, 5] wordt de mengtemperatuur echter afhankelijk gesteld van de uiteindelijk (d.w.z. oud èn nieuw bitumen) gewenste bitumensoort (45/60 of 80/100, mengtemperatuur resp. 160 en 155 °C). Hiervan is bewust afgeweken daar deze temperaturen in de praktijk niet toepasbaar worden geacht. Of echter bij de gehanteerde mengtemperatuur daadwerkelijk sprake is van menging tussen het oude en het nieuwe bitumen is langdurig betwijfeld (mengtemperatuur oude bitumen 187 °C bij pen = 5 x 0,1 mm en verwekingstemperatuur van 76,0 °C [5]). In deelrapport 4 wordt specifiek ingegaan op menging/diffusie. ondanks de toevoeging van een bitumensoort 270/330 en een verhoging van het bitumengehalte worden de bitumeneigenschappen van de mengsels met zoab-granulaat slechts beperkt verbeterd. Dit wordt veroorzaakt door de aanzienlijke veroudering van het in het granulaat aanwezige bitumen en het hoge percentage hergebruik (70%). het verschil tussen de berekende en bepaalde penetratiewaarden van het teruggewonnen bitumen van de mengsels zoab met zoab-granulaat blijkt 11 a 14 x 0,1 mm. Onduidelijk is waardoor dit verschil wordt veroorzaakt. vanwege het benodigde hoge bitumengehalte in het correctiemengsel en de daardoor mogelijke problemen met verwerking is het onderzoek van hergebruik in dicht asfaltbeton niet vervolgd.
2.3.2 Steenslagasfaltbeton Specifiek voor de mengsels steenslagasfaltbeton blijkt:
-
de korrelverdeling van het geregenereerd en het referentiemengsel komen overeen, met uitzondering van het zandpunt; indien getoetst aan de eisen voor verkeersklasse 3 bedraagt het gewenst bitumengehalte voor het regeneratiemengsel 5,0%; het kwaliteitsniveau van het geregenereerde mengsel met 5,5% bitumen is redelijk tot goed vergelijkbaar, met uitzondering van de bitumeneigenschappen, met het niveau van het referentiemengsel met 5,0% bitumen; de eigenschappen van het referentiemengsel ondervinden de meeste invloed van de ondergane veroudering: mogelijk wordt dit veroorzaakt door de relatief zachte bitumen.
2.3.3 Zeer open asfaltbeton Specifiek voor de mengsels zeer open asfaltbeton blijkt: -
de korrelverdeling van het geregenereerd en het referentiemengsel komen overeen; het geregenereerd mengsel bevat 5,5% bitumen waarvan de penetratie na terugwinning 22 x 0,1 mm bedraagt terwijl het conventioneel mengsel 4,5% bitumen 80/100 bevat. de holle ruimte en de verticale waterdoorlatendheid (k-waarde) van de onderzochte mengsels bevinden zich op een gelijk niveau; 10
-
het verouderen blijkt geen invloed te hebben op de bitumeneigenschappen van het geregenereerde mengsel; het Cantabro massaverlies van de geregenereerde mengsels is ca. 2 x zo hoog (30 tot 39%) als het referentiemengsel (17%); zowel de (dynamische) treksterkte als de (statische) splijtsterkte bij 0 en 30 °C zijn van het geregenereerde mengsel hoger dan van het conventioneel mengsel.
Bij beschouwing van de splijtsterkten van de proefstukken vóór en na veroudering (tabel 1) blijkt de zgn. verouderingsindex R2x607D (retained/direct) voor de splijtsterkte bij 0 °C te liggen tussen 0,63 en 0,86 respectievelijk bij 30 °C tussen 0,80 en 1,00. Opvallend is dat de proefstukken, vervaardigd uit conventioneel zoab, afwijkende verouderingsindices geven bij zowel 0 als 30 CC.
statische splijtsterkte bij 0 °C en 30 °C
splijtsterkte van diverse mengsels in log MPa direct D
index
retained R
R J »6O- / D
2x24h/60" water
klimaatkast K
index K/D
Statische splijt 0 °C - conventioneel ZOAB - geregenereerd ZOAB - conventioneel STAB - geregenereerd STAB
4,5% 5,5% 5,0% 5,5%
bit. bit. bit. bit.
1,36 2,13 3,90 3,77
2,16 1,84 2,54 2,36
1,59 0,86 0,65 0,63
2,10 1,83
1,54 0,86
Statische splijt 30 °C - conventioneel ZOAB - geregenereerd ZOAB - conventioneel STAB - geregenereerd STAB
4,5% 5,5% 5,0% 5,5%
bit. bit. bit. bit.
0,19 0,44 0,84 0,88
0,26 0,44 0,67 0,83
1,37 1,00 0,80 0,94
0,37 0,59
1,95 1,34
Tabel 1 Haalbaarheidsonderzoek remix, resultaten splijtsterkte
10000 i==
1
h S
^
r. 1000 :
> 100
10 Nf(-) —- ZOAB W M 1 1
Figuur 7
- lab conv. ZOAB
100 -m- lab ZOAB 70/30
Resultaten dynamische trekproef haalbaarheidsonderzoek
11
Met behulp van de karakteristieken Nf en dEps/dt, bepaald in de dynamische trekproeven, kunnen de twee zoabmengsels grafisch (figuur 1) worden weergegeven. Vergeleken met door de CROW werkgroep W M 11 gepubliceerde resultaten [6] blijken de in het haalbaarheidsonderzoek onderzochte zoab mengsels (zowel conventioneel als met zoab granulaat) brosser te zijn dan het door W M 11 onderzochte conventioneel zoab mengsel.
2.4 Conclusies haalbaarheidsonderzoek Het haalbaarheidsonderzoek heeft aangetoond dat het hergebruik van zoab-granulaat in een mengsel stab mogelijk is. Ter compensatie van de mindere kwaliteit van het bitumen in het ZOAB granulaat dient dit mengsel meer bitumen te bevatten (5,5%) dan het referentiemengsel (4,5%); afhankelijk van de mate van veroudering is een zachte bitumensoort noodzakelijk (160/210, 270/330). Daar echter zoab-granulaat een hoog steenpercentage (fractie > 2 mm) bevat zal het percentage hergebruik in een stab mengsel beperkt blijven tot max. 70%. Gezien de resultaten van de diverse onderzoeken wordt verwacht dat het zoab-mengsel met zoabgranulaat bij 5,5% bitumen qua functionele eigenschappen (waterdoorlatendheid en geluidsreducerend vermogen) overeen zal komen met conventioneel zoab (4,5% bitumen). De mate van massaverlies, zoals bepaald met de Cantabro-proef, is afhankelijk van de dichtheid van het proefstuk en de kwaliteit c.q.. kwantiteit van het in het proefstuk aanwezige bitumen. Vermoedelijk is het bitumen de maatgevende factor hierin. Vanwege de in het laboratorium gehanteerde mengtemperatuur is getwijfeld aan de menging van het oude met het nieuwe bitumen. Onderzoek hiernaar wordt in deel 4 gerapporteerd. De resultaten van het haalbaarheidsonderzoek tonen aan dat het mogelijk is op laboratoriumschaal, door middel van het remix(plus) procédé, zoab-granulaat te verwerken in de mengsels STAB en ZOAB. De onderzochte mengsels hebben een percentage hergebruik van 70%. Of van de mengsels met zoab granulaat eenzelfde levensduur, ondanks de hogere bitumengehalten ter compensatie van de mindere bitumenkwaliteit, mag worden verwacht als van de referentiemengsels kan niet worden vastgesteld; hiervoor is praktijkonderzoek noodzakelijk. Op basis van deze resultaten is door DWW besloten het onderzoek voort te zetten door middel van het aanleggen van proefvakken om praktijkervaring op te doen.
12
3 Voorbereiding proefvakcluster RW 7
3.1 Rijksweg 7 De dienstkring Alkmaar van de directie Noord-Holland toonde zich bereid haar medewerking te verlenen aan de aanleg van de proefvakken. Na een globale inventarisatie werd, rekening houdend met het verticaal alignement en de aanwezigheid van een proefvak, een wegvak geselecteerd op de oostbaan van rijksweg 7 ter hoogte van Wognum. Gezien de randvoorwaarden betreffende financiën, risico, minimale lengte (voldoende "speelruimte") is, in overleg tussen DWW en de dienstkring Alkmaar, het weggedeelte tussen km 38,4 en 40,4 gekozen als locatie voor het proefvakcluster. De deklaag op dit weggedeelte betrof een in 1987 aangebrachte zeer open asfaltbeton, destijds aangebracht in het kader van bestek NH 4039.
3.2 Verkennend onderzoek deklaag rijksweg 7 3.2.1 Onderzoeksprogramma Alvorens de remix-werkzaamheden op het betreffende weggedeelte van rijks-weg 7 konden plaatsvinden, diende de kwaliteit van de aanwezige deklaag van zoab te worden vastgesteld. Hiertoe zijn de volgende metingen en onderzoeken uitgevoerd:
-
visuele inspectie; vlakheid- en waterdoorlatendheidsmetingen; fysische en mechanische onderzoeken van monsters (cilinders en warm gefreesd materiaal) uit het wegdek.
Er is gebruik gemaakt van beschikbare én van nieuwe informatie omtrent de oppervlak- en materiaaleigenschappen van het wegdek, vanwege de vereiste nauwkeurigheid welke ten behoeve van het project wordt gehanteerd. 3.2.2 Resultaten onderzoeken De kwaliteitsbepaling van het wegdek heeft plaatsgevonden in mei en juni en is uitgevoerd door verschillende instanties:
-
-
in mei 1993 werd het wegvak globaal visueel geïnspecteerd door een medewerker van de DWW. Het wegvak verkeerde in goede staat en was op slechts twee lokaties sprake van geringe herstelwerkzaamheden (gevulde dwarsscheuren). de langsvlakheidsmetingen [7] toonden aan dat tussen km 38,4 en 40,4, ter plaatse van twee duikers, het wegdek (C5 > 15) ernstig onvlak is. Daarnaast vertonen de rechterrij- en vluchtstrook tussen km 38,4 en km 39,5 enige onvlakheden (C5 <. 10). de gemiddelde doorstroomsnelheid (gemeten met drain-o-meter) bedroeg 18 seconden over de drie stroken en duidt op een vrij hoog holle ruimte percentage. Hierbij dient opgemerkt te worden dat de vluchtstrook voor de metingen was gereinigd. de mengseleigenschappen zijn bepaald per proefvak van zowel cilinders als van warm gefreesd materiaal [8].
13
Het gemiddelde bitumengehalte van de cilinders bedraagt 4,15% met een penetratie van ca. 14 x 0,1 mm. Het gefreesde materiaal heeft echter lager bitumengehalte (3,94%) met een lagere penetratie (11 x 0,1 mm). De korrelverdeling van het zoab blijkt over de gehele lengte van het wegvak vrij constant te zijn. Opvallend is echter het verschil in korrelverdeling op de grovere zeven tussen de cilinders en het gefreesd granulaat welke mogelijk wordt veroorzaakt door verfijning tgv. zagen/boren en door het warm frezen. Het hoge holle ruimte percentage (gem. 22,4%) is in tegenspraak met de lage k-waarde (0,88 x 10 m/s) [3], doch is wel in overeenstemming met de doorstroomsnelheid, gemeten met de drain-o-meter. Het Cantabro-massaverlies is hoog (92% !) doch niet verrassend gezien de sterke veroudering van het bitumen. Een andere (belangrijke) oorzaak ligt in de afwijkende hoogtediameter verhouding van de cilinders t.o.v. marshallproefstukken.
3.2.3 Conclusies verkennend onderzoek A 7 Op basis van de resultaten van de kwaliteitsbepalingen werd het mogelijk geacht de ZOAB deklaag op het betreffende wegvak met behulp van de remix-(plus) techniek te hergebruiken. In nader overleg tussen de DWW en de dienstkring Alkmaar werd het weggedeelte tussen km 38,4 en km 40,4 geselecteerd voor aanleg van het proefvakcluster.
3.3 Bestekvoorbereiding Gezien de mogelijkheden van de remix-machine, om zowel volgens het remix als het remix-plus principe deklagen te regenereren, is gekozen voor de volgende wijzen van regenereren van de bestaande laag zoab: van zoab naar stab volgens het remix principe van zoab naar zoab volgens het remix-plus principe waarbij als nieuwe dunne deklaag een op een conventioneel wijze geproduceerde zoab 0/16 zal worden aangebracht van zoab naar zoab volgens het remix principe De proefvakken worden over de gehele breedte van de rijbaan over een lengte van resp. 700, 700 en 600 m aangebracht. Uitvoering vond plaats in het kader van bestek NHF 5175, opgesteld door de dienstkring Alkmaar in samenwerking met DWW, in juli 1993.
14
4 Vooronderzoeken
4.1 Vooronderzoeken Alvorens werd begonnen met de remix-werkzaamheden werd door middel van vooronderzoeken bepaald welk kwaliteitsniveau met de geregenereerde asfalt-mengsels haalbaar was. Daarnaast worden in de vooronderzoeken de noodzakelijk gegevens vastgesteld omtrent samenstelling en korrelverdeling van het correctiemengsel en de door de remix-machine toe te voegen hoeveelheid bitumen.
4.2 Uitvoering vooronderzoeken Voor de uitvoering van de vooronderzoeken werd gebruik gemaakt van de in de haalbaarheidsstudie opgedane kennis. Per proefvak is door KOAC Twello een vooronderzoek uitgevoerd, op basis van de gegevens zoals verkregen uit het verkennend onderzoek, waarbij de proefstukken werden vervaardigd overeenkomstig het remix-proces. Ter vergelijking zijn tevens referentiemengsels onderzocht [9]. Naast de Marshall-eigenschappen zijn ook andere mechanische eigenschappen bepaald (Cantabromassaverlies, statische kruip en splijt, bindmiddeleigenschappen). Een aantal eigenschappen is tevens bepaald van kunstmatig verouderde (retained) proefstukken. In afwijking van de bestaande voorschriften [3] is voor de verdichtings- en mengtemperatuur niet uitgegaan van het mengbitumen (oud + nieuw) maar van het nieuw toegevoegde bitumen 270/330.
4.3 Resultaten vooronderzoeken Voor de uitvoering van de vooronderzoeken werd gebruik gemaakt van de gegevens (en materiaal), afkomstig van de vroegere opleveringsresultaten (kwaliteitsbepaling A 7, zie hfdst. 3); hierbij is rekening gehouden met de specifieke lokaties van de verschillende proefvakken. Voor de mengselberekeningen is uitgegaan van de korrelverdeling van het gefreesde zoabgranulaat daar deze het meest representatief is voor de wijze waarop de remix-machine appliceert.
4.3.7 Steenslagasfaltbeton (remix) Het mengsel steenslagasfaltbeton is opgebouwd uit 70% zoab-granulaat en 30% nieuw materiaal (mineraal + bitumen 270/330). Bij toetsing van de resultaten aan verkeersklasse 3, conform het bestek, bedraagt het gewenste bitumengehalte 4,5%. Hiertoe is aan het zoab-granulaat in de eerste mengcyclus 1,4% bitumen toegevoegd en bevat het correctiemengsel 4,3% bitumen. Het correctiemengsel is verder opgebouwd uit 6,4% Wigras 40K, 81,4% wadzand en 11,2% graniet (fractie 16-11,2 mm). De geregenereerde stab is qua kwaliteitsniveau vergelijkbaar met het referentiemengsel welke echter alleen is onderzocht op Marshall-eigenschappen. Het kunstmatig verouderen heeft nagenoeg geen invloed op de eigenschappen van het geregenereerde stab doch wel op het referentiemengsel hetgeen mogelijk wordt veroorzaakt door het hardere bitumen in het geregenereerd mengsel.
15 §
4.3.2 Zeer open asfaltbeton (remix-plus) Vanwege technische beperkingen kan in het vooronderzoek voor het remixplus procédé slechts het geregenereerd gedeelte van de totale zoab laag worden nagebootst en onderzocht. Hiertoe is aan het zoab-granulaat, overeenkomstig de praktijk, uitsluitend bitumen 270/330 toegevoegd. Op basis van de onderzoeksresultaten (kwaliteitsniveau vergelijkbaar met referentiemengsel) is gekozen voor een gewenst bitumengehalte van 5,5%. Verwacht wordt dat de mindere waterdoorlatendheid van het regeneratiemengsel gecompenseerd zal worden door de hierop aan te brengen dunne zoab laag. Opvallend is de grote mate van verbrijzeling welke is opgetreden.
4.3.3 Zeer open asfaltbeton (remix) Het onderzochte remix mengsel zeer open asfaltbeton bestaat uit 80% zoab-granulaat en 20% nieuw materiaal (mineraal + bitumen 270/330). De eigenschappen van dit mengsel werden echter als "te risicovol" beoordeeld. Derhalve is gekozen voor een mengsel met 70% i.p.v. 80% zoabgranulaat en een gewenst bitumengehalte van 5,5% (keuze uit 5,0 of 5,5%) waarmee een betere bitumenkwaliteit wordt bereikt. Er was echter geen gelegenheid qua tijd om dit mengsel nog te onderzoeken doch verwacht mag worden dat een betere bitumenkwaliteit de mengseleigenschappen positief beïnvloedt. In de eerste mengcyclus dient 1,8% bitumen 270/330 te worden gedoseerd terwijl het correctiemengsel 2,7% bitumen bevat. Het correctiemengsel is daarnaast samengesteld uit 2,8% Wigro 60K, 7,9% brekerzand en 89,3% morenesteenslag (fractie 16-5,6 mm).
4.4 Conclusies vooronderzoeken Uit de vooronderzoeken is gebleken dat het technisch mogelijk is het zeer open asfaltbeton ter plaatse van de proefvakken op rijksweg 7 door middel van het remixO-procédé te regenereren. De kwaliteitsniveau van de verkregen regeneratiemengsels komt overeen met het niveau van de onderzochte referentiemengsels. Op basis van de verkregen resultaten zijn de in tabel 2 vermelde gewenste bitumengehalten vastgesteld.
gewenst bitumengehalte (oud/nieuw)
oud bitumen
nieuw bitumen 270/330
granulaat
correctiemengsel
vak 1 remix-STAB
4,5 (62/38)
2,8
1,3
0,4
vak 2 remix-plus ZOAB
5,5 (67/33)
3,7
0,0
1,8
vak 3 remix-ZOAB
5,5(51/49)
2,8
0,8
1,9
remix-machine
Tabel 2 Gewenste bitumengehalte vooronderzoek % (m/m)
Bij alle onderzochte mengsels met zoab-granulaat kan een opvallend verschil worden geconstateerd tussen de berekende en de bepaalde penetratiewaarde. Naar de mogelijke oorzaken hiervoor wordt in appendix A nader ingegaan.
16
5 Proefvakken rijksweg 7: algemeen
5.1 Algemeen De remix-werkzaamheden hebben plaatsgevonden in juli 1993 (week 28 t/m 30) en zijn uitgevoerd door de Nederlandse Freesmaatschappij (NFM). De dienstkring Alkmaar voerde de directie over het werk, geadviseerd door DWW. Daar de betrokken aannemer niet in staat is de bedrijfscontrole in eigen beheer uit te voeren zijn door KOAC Twello, en later ook Unihorn BV. te Avenhorn, diverse activiteiten verricht ten behoeve van de bedrijfscontrole. De toegevoegde correctiemengsels alsmede het conventioneel zoab werden geproduceerd door de asfaltinstallatie te Schagen van Aannemings- en Wegenbouwbedrijf Ooms en Zonen. Er was veel belangstelling van vertegenwoordigers van opdrachtgevers/wegbeheerders, aannemers en onderzoeksinstanties. Teneinde de gerealiseerde kwaliteit van de aangebrachte geregenereerde mengsels te kunnen beoordelen zijn in opdracht van DWW diverse onderzoeken verricht door R & E Consult te Utrecht. Hiertoe zijn op twee lokaties (A en B) per proefvak monsters uit het wegdek genomen waarvan zowel fysische als mechanische eigenschappen zijn bepaald. Daarnaast zijn de oppervlakeigenschappen van de proefvakken vastgesteld door diverse bureaus en instanties (waterdoorlatendheid, geluidsmetingen, vlak- en stroefheidsmetingen).
5.2 Functie bedrijfscontrole In het gangbare asfaltproces (produktie, transport, applicatie en verdichtingsproces) vervult de bedrijfscontrole een ondersteunende en zonodig een sturende functie: al naar gelang de afwijkingen, die eventueel in de bedrijfscontrole worden geconstateerd, vinden correcties plaats op de diverse fasen van het proces. Daar echter bij het remix-procédé een aantal fasen van het gangbare asfaltproces geschiedt in een beknopte tijdsperiode worden de mogelijkheden tot het verrichten van een bedrijfscontrole geminimaliseerd. De resultaten van de bedrijfscontrole konden derhalve slechts door middel van extrapolatie, naar de naderhand uit te voeren werkzaamheden, nog enigszins dienst doen als sturingsmechanisme. Voor de bedrijfscontrole is gebruik gemaakt van de diensten van KOAC-Twello en van Unihorn BV. te Avenhorn [10].
5.3 Overeenkomende uitvoeringsaspecten De weersomstandigheden gedurende de aanleg kunnen worden omschreven als winderig, meermalen gepaard gaande met een regenbui. De buitentemperatuur bedroeg ca. 17 °C. Er heeft geen uitvoering plaats gevonden op 5 juli 1994 vanwege verslechterende weersomstandigheden. Een aantal aspecten kunnen in het algemeen worden beoordeeld:
17
5.3.7 Temperatuur Het verwarmen van het wegdek geschiedde door twee, incidenteel door drie verwarmingsunits. Daarnaast werd het na het loswoelen vrijkomend oppervlak verwarmd door de verwarmingselementen, aanwezig op de remix-machine. Steekproefsgewijs zijn diverse temperatuurmetingen tussen de verschillende activiteiten (verwarmen, remixen, verdichten) verricht op ca. 20 mm diepte vanaf het oppervlak. Indien uit wordt gegaan van gemiddelden waarden kan grafisch het verloop van de temperatuur ten opzichte van de tijd worden weergegeven (figuur 2). Uit de figuur blijkt dat: 200 [*
verdiditingsproces
- het wegdek in ca. 20 minuten opgewarmd kan worden tot ca. 180 °C - door het loswoelen een aanzienlijke temperatuurdaling plaatsvindt; - het mengen van het losgewoelde materiaal met het correctiemengsel en/of bitumen zorgt voor een beperkte temperatuurverhoging.
b165*C begin kswoHot
0 Figuur 2
20
40 Tijd in minuten
60
80
Uiteraard wijzigt het afkoelingsproces zich naarmate de temperatuur dieper in de laag wordt beschouwd.
Temperatuursverloop remix procédé
Opgemerkt wordt dat door het herhaaldelijk opwarmen van de oude deklaag, waarbij de temperatuur kon oplopen tot boven 250 °C, regelmatig verbranding van bitumen plaatsvond. Daarnaast werd, bij het aanbrengen van een strook, de naastliggende (reeds geregenereerde) strook eveneens verwarmd, t.b.v. een goede naadhechting, over een breedte van 0,3 tot 0,5 m, hetgeen echter ook heeft geleid tot extra veroudering van het bitumen over deze breedte (verwarmingsbreedte te groot).
5.3.2 Bitumendosering Gedurende de uitvoering is meerdere malen waargenomen dat de dosering van het bitumen niet continue en gelijkmatig geschiedde hetgeen wordt bevestigd door de resultaten van de bedrijfscontrole en kwaliteitsbepaling (hoofdstukken 6 t/m 8 waarin tevens wordt ingegaan op de invloed hiervan op de mengseleigenschappen).
5.3.3 Verdichtingsproces Bij beoordeling van het verdichtingsproces blijkt dat nog te weinig ervaring is opgedaan met het verdichten van door middel van het remix-proces geregenereerde asfaltbetonlagen. Op basis van nucleaire dichtheidsmetingen en waterdoorlatendheidsmetingen (drain-o-meter) werd het verdichtingsproces ondersteund.
18
Uit de diverse onderzoeksresultaten blijkt echter de dichtheid van het aangebracht produkt sterk te variëren, zowel in afzonderlijke dwarsraaien als over het gehele vak (zie tabel 3), welke mogelijk veroorzaakt kan zijn door: -
de specifieke warmteopbouw in de aangebrachte constructie; de variabele temperatuur van het mengsel; - het sterk variërend bitumengehalte in het geregenereerd mengsel; de constructie van de remix-machine (mengkamer, toevoergoot pluslaag). Steekproefsgewijs heeft registratie plaatsgevonden van het verdichtingsproces in relatie met het afkoelingsproces. Uit deze registraties (tabel 4) blijkt duidelijk de lage aanvangstemperatuur (d.i. de temperatuur van het geregenereerd produkt direct na de afwerkbalk) en de lange afkoeltijd van het aangebracht geregenereerd mengsel.
cilinder nucleair
strook
dichtheid strook (rijr chting) midden
links
rechts
vak 1 STAB remix
rechter rechter
c n
2259,0 2378,0
2298,1 2387,6
2301,9 2377,3
vak 2 ZOAB remix-plus
linker rechter linker
c c n
1974,2 1938,4 2017,7
2038,8 2002,4 2088,2
2053,8 1980,0 2096,5
vak 3 ZOAB remix
linker rechter vlucht rechter linker
c c n n n
1905,0 1975,6 1952,8 1929,3 1974,9
1959,5 2012,6 2003,7 1953,8 2059,5
1966,8 2010,3 1969,0 1951,8 2051,3
Tabel 3 Dichtheid asfaltbeton remix-proefvakken
temperatuur in °C aanvang
eind
proefvak 1
115
72
proefvak 2
117
proefvak 3
103
aantal walsovergangen
afkoelingstijd in minuten
tandem
driewiel
totaal
50
7
24
31
59
60
5
13
18
62
60
7
12
19
Tabel 4 Verdichtings- en afkoelingsproces
19
5.4 Oppervlakeigenschappen deklaag na remix De proefvakken 1 en 2 hebben een conventioneel zoab mengsel als (dunne) deklaag terwijl de deklaag van proefvak 3 een geregenereerd mengsel zoab is. Uit de resultaten van de onderzoeken naar de oppervlakeigenschappen blijkt het volgende: -
-
-
de vlakheidsmetingen [11] tonen aan dat de vlakheid, uitgedrukt in de waarde, na uitvoering van het bestek grotendeels (ruim 85%) gelijk is gebleven of verbeterd ten opzichte van de oude situatie. de stroefheidswaarden, gemeten volgens de methode "vertraagd wiel" met 86% slip bij 50 km/uur, bevinden zich in de categorie "stroef" [12]. De categorie-indeling is echter gebaseerd op asfaltlagen met een dichte oppervlaktextuur waardoor de bepaalde waarden slechts beperkt inzicht geven in de werkelijke stroefheid van het aangebrachte zeer open asfalt-beton. Het stroefheidsniveau is voor de drie proefvakken gelijk. er kan op basis van de waterdoorlatendheidsmetingen, uitgevoerd met de drain-o-meter geen verschil worden geconstateerd tussen de diverse ZOAB-deklagen (conventioneel, remix-plus, remix) van de proefvakken (appendix I). Opvallend zijn de sterk uiteenlopende resultaten van het remix-plus proefvak (gemiddelde doorstroomtijd 15 sec, variërend van 7 tot 48 seconden). de geluidsemissies van het wegoppervlak zijn gemeten ter plaatse van de overgangen van (tussen) de proefvakken [13] en variëren van ca. 72 tot 75 Db(A); er zijn grote verschillen geconstateerd tussen het begin en het einde van een proefvak (met name vakken 1 en 2). Overigens speelt hier de meetopstelling een belangrijke rol. Op basis van deze gegevens kunnen geen harde conclusies worden getrokken omtrent de geluidsemissies (zie ook appendix H).
5.5 Conclusies Vanuit een theoretisch concept is gewerkt naar een haalbaarheidsstudie op laboratoriumschaal. Deze is gunstig verlopen en heeft onder andere geresulteerd in een mengselontwerpprocedure Remix ZOAB [14], opgenomen in deelrapport 3. Vanuit deze procedure is via verkennend onderzoek een vooronderzoek gestart. Op basis hiervan konden de mengsels in de proefvakken worden gerealiseerd en tijdens en na afloop worden getoetst aan de in het vooronderzoek vastgelegde samenstelling en eigenschappen. Afgezien van de kwaliteit van de gerealiseerde mengsels (zowel fysische als mechanische eigenschappen) wordt geconcludeerd dat het proefproject haar doel bereikt: duidelijk is gebleken waar het remix-proces voor verbetering vatbaar is en nader onderzoek gewenst is (optimaliseren temperatuursbeheersing en verdichtingsproces, materieel- en technische aanpassingen ed.). In de hoofdstukken 6 t/m 8 wordt per proefvak ingegaan op met name de specifieke materiaaleigenschappen zoals bepaald in de bedrijfscontrole [2, 10] en de kwaliteitsbepaling van het aangebrachte asfaltbeton [2, 15]. Ten aanzien van de oppervlak eigenschappen wordt geconcludeerd dat sprake is van een gelijk kwaliteitsniveau tussen de verschillende aangebrachte zoabmengsels (referentie, plus-laag, geremixed); ten opzichte van de oude situatie (voor Remix) zijn de oppervlakeigenschappen gelijk gebleven dan wel verbeterd. 20
21
PROJEKT HERGEBRUIK ZOAB: Remix proefvakken oostbaan rijksweg 7 38.5
3S.«
38 6
38.7
18.8
38.9 •Mifflprook I
r vcritc p ii|iti 004
proefvak 1: km 38.4 • 38.745 linker- en rechterrijstrook rernh loab n u i stab vhichtstrook overiagen ZOAB met ZOAB
f
ƒ
ƒ
ƒ
richting Den Oev< rijrichting 1 richting Zaandai
1
i
i 1 1
*
^-
1 1
"
proefvak 2: km 38.745 - 39.80 gehete breedte verharding remix-ptus: remix zoab naar zoab en gelijktijdig 20 mm nieuw zoab aanbrengen
1
39a
39.9
40.0
40.1
40.4 6nk«t1ptrook
;
i
nctttertijatook f
/
vfexhtitrook
; proefvaV 3: km 39.8 • 40.4 gehele breedte verharding remi» zoab naar zoab
22
f
6 Proefvak 1: van ZOAB naar STAB, remix
6.1 Uitvoering Het proefvak werd op 19 juli 1993 op het wegvak van km 38,4 t/m km 38,75 op de linker- en vervolgens de rechterrijstrook aangebracht. De oude deklaag van zoab werd met behulp van de remix-techniek geregenereerd naar een mengsel stab onder toevoeging van bitumen en een correctiemengsel; voor de verwarming van de aanwezige deklaag werd gebruik gemaakt van twee verwarmingseenheden. Aanvankelijk waren een lengte van 600 m en de totale breedte van de rijbaan gereserveerd voor het proefvak; vanwege het uitgangspunt om zo diep mogelijk de oude zoab-laag los te woelen (tot op scheidingslaag met onderliggende laag) werd echter veel hinder ondervonden van het hierin zich bevindende vocht. Hierop werd besloten zowel de lengte als de breedte van het wegvak in te korten. Op de linkerrijstrook werd eerst begonnen met 4,7% bitumen. Omdat visueel werd waargenomen dat het losgewoelde materiaal erg schraal was, werd het bitumengehalte na ca. 100 m verhoogd naar 5,3%. Ter hoogte van km 36,67 (na 185 m) werd het bitumengehalte teruggebracht naar 5,0%. Voor de rechterrijstrook werd een bitumengehalte nagestreefd van 4,7%. Opgemerkt wordt dat in het vooronderzoek het gewenste bitumengehalte was vastgesteld. Het gehele wegvak werd vervolgens overlaagd, inclusief het oude zoab op de vluchtstrook vanwege tijdgebrek, met het standaard zoab mengsel welke op de conventionele wijze werd aangebracht. Hiertoe werd op de oude deklaag van zeer open asfaltbeton op de vluchtstrook 0,5 kg/m i.p.v. de gebruikelijke 0,3 kg/m bitumenemulsie aangebracht.
6.2 Bedrijfscontrole 6.2.7 Toegevoegde bouwstoffen Het aangevoerde correctiemengsel blijkt niet te zijn samengesteld overeenkomstig het vooronderzoek. Afwijkingen kunnen worden geconstateerd in alle onderzochte eigenschappen (korrelverdeling, zandpunt en bitumengehalte). De korrelverdeling van het correctiemengsel blijkt echter wel homogeen te zijn. Het bitumen 270/330, dat door de remix-machine aan het losgewoelde zoab werd toegevoegd, heeft een sterke veroudering ondergaan, mogelijk veroorzaakt door het herhaaldelijk verwarmen van de opslagtank. Het onderzochte monster bitumen bezit een penetratiewaarde van 242 x 0,1 mm. De eigenschappen van het bitumen van het geregenereerde zoab zullen hierdoor niet of nauwelijks worden beïnvloed mits het aandeel nieuw bitumen kleiner is dan ca. 35% (appendix B). Er zijn geen resultaten bekend van de bedrijfscontrole van het conventionele zoab.
23
6.2.2 Onderzoek cilinders en specie Van diverse monsters stab, zowel speciemonsters als cilinders genomen op verschillende lokaties, zijn een aantal eigenschappen bepaald (korrelverdeling, zandpunt, bitumengehalte, holle ruimte, bindmiddeleigenschappen). De resultaten van deze onderzoeken tonen aan dat:
-
de korrelverdeling van de verschillende monsters redelijk constant is (zowel per dwarsraai als over het gehele vak); het bitumengehalte en daardoor tevens, doch in minder mate de penetratiewaarde, een grote spreiding vertoont (4,7 tot 5,9%); een hoger bitumengehalte (groter aandeel nieuw bitumen) niet in alle gevallen heeft geleid tot een hogere penetratie; de gerealiseerde dichtheid (en dus tevens de holle ruimte) van het mengsel fluctueert.
In appendix A "Verschil berekende en bepaalde penetratie" wordt een verschil geconstateerd tussen de bepaalde en de berekende penetratie bij het gerealiseerd bitumengehalte, waarbij voor de berekende penetratie is uitgegaan van de opgegeven mengverhouding oud/nieuw bitumen en de penetratiewaarden zoals vermeld in het vooronderzoek.
6.2.3 Conclusies bedrijfscontrole De afwijkende toegevoegde materialen en het ingestelde hoger bitumengehalte hebben ertoe geleid dat het verkregen produkt dermate verschilt van het in het vooronderzoek vastgestelde mengsel dat een vergelijking van eigenschappen tussen de resultaten van het vooronderzoek en van de bedrijfscontrole niet reëel is. De fluctuatie in dichtheid wordt vermoedelijk veroorzaakt door een sterk wisselend verdichtingsproces en de constructie van de remix-machine (zie paragraaf 5.3.2). Daarnaast is de gewenste c.q. verwachte verjonging van het bitumen in het geregenereerde stab niet gerealiseerd hetgeen vermoedelijk wordt veroorzaakt door gewijzigde mengverhouding oud/nieuw (tgv. bijv. onjuiste loswoeldiepte, dosering bitumen 270/330 niet correct, veroudering bitumen 270/330 ed.). Misschien biedt de kwaliteitsbepaling, waarin ook andere eigenschappen zijn bepaald, wel mogelijkheden om een toetsing aan de verwachte kwaliteit uit te voeren.
6.3 Kwaliteitsbepaling 6.3.7 Referentie ZOAB Voor het referentie zoab is hetzelfde onderzoeksprogramma doorlopen als voor de remix-(plus) proefvakken om het praktijkgedrag van deze mengsels onder gelijke omstandigheden te kunnen beoordelen. Opvallend (en verrassend) zijn de verschillen in resultaten tussen de twee lokaties van het onderzoek naar fysische eigenschappen: dichtheid proefstuk (en dus ook holle ruimte); korrelverdeling (zandpunt, fractie op C 11,2); bitumengehalte en bindmiddeleigenschappen.
24
De resultaten van het statische splijtonderzoek bij 0 °C corresponderen met de door DWW aan getoonde relatie tussen leeftijd, penetratie en statische splijt [16]. In appendix D wordt hier nader op ingegaan. Doordat de condities van retained gewijzigd zijn en de bindmiddeleigenschappen na retaining niet zijn bepaald, zijn deze resultaten niet te vergelijken met het vooronderzoek. Vergeleken met de in het laboratorium vervaardigde proefstukken van het vooronderzoek blijken de cilinders van het proefvak (locatie A) een beduidend hoger Cantabro-massaverlies te vertonen (zie tabel). Opvallend is dat ook in andere onderzoeken dergelijke grote verschillen in Cantabromassaverlies zijn geconstateerd tussen laboratoriumproefstukken en cilinders uit de weg.
vooronderzoek
bitumeneigenschappen penetratie bitumen dichtheid proefstuk holle ruimte Cantabro massaverlies Dynamische treksterkte -Nf - dEps/dt
proefvak 1, referentie ZOAB
eenheid
locatie A
locatie B
4,5 niet onderzocht 1899 19,0 25,5
4,5 71 1920 22,2 84,0
4,8 61 1849 25,1 niet onderzocht
%(m/m) x 0,1 mm kg/m 3 %(m/m) %(m/m)
738 32,3
niet onderzocht niet onderzocht
733 105,95
-x106/sec
Tabel 5 Eigenschappen conventioneel zoab referentievak RW 7; Lokaties A en B zijn geselecteerde doorsneden in een rijstrook
De dynamische treksterkte van het aangebrachte zoab wijkt duidelijk af van zowel het vooronderzoek als elders vastgestelde treksterkte (figuur 3). Hier kan geen eenduidige verklaring voor gegeven worden.
10000 1=
1 '—1 — s
Het verschil in fysische eigenschappen tussen de twee lokaties heeft vrijwel zeker geleid tot verschil in mechanische eigenschappen tussen beide lokaties doch dit kan aan de hand van de uitgevoerde onderzoeken niet worden aangetoond.
s
1 1000 :
Vi
v 100 10
1000
100
Nf(-) - • - Z O A B WM11
Figuur 3
- lab conv. ZOAB
-m- A7 conv. ZOAB
resultaten dynamische trekproef referentiemengsel proefvak 7
25
6.3.2 STAB met 70% asfaltgranulaat Het stab met 70% zoab-granulaat -vervaardigd overeenkomstig het remix-principe- blijkt eveneens niet homogeen van eigenschappen te zijn. De twee lokaties verschillen in korrelverdeling, dichtheid (en dus holle ruimte en verdichtingsgraad) en eigenschappen bindmiddel. Dit wordt veroorzaakt door het sterk variërend verdichtingsproces, de afwijkende korrelverdeling (en samenstelling ?) van het correctiemengsel en de discontinue en, soms bewuste, variabele toevoeging van bitumen door de remix-machine. Daarnaast kan worden geconstateerd dat: -
de korrelverdeling van cilinders, welke afkomstig zijn van dezelfde dwarsraai, blijkt constant te zijn. Dit duidt op een homogene menging en verdeling door de remix-machine. het gemiddelde bitumengehalten van A en B overeen komen doch locatie vertoont een grote spreiding in resultaten.
De statische stijfheidsmodulus (kruiponderzoek) van het geregenereerde stab (1,11 log Mpa) is beduidend lager dan de in het vooronderzoek vastgestelde waarde (1,63 log Mpa) doch is hoger dan de minimumwaarde van mengsels grindasfaltbeton (0,92 log Mpa) [..]. De splijtsterkte bij 30 °C komt redelijk goed overeen met het vooronderzoek terwijl de splijtsterkte bij 0 °C een duidelijk verschil toont hetgeen duidt op een mindere hechting tussen mineraal en bitumen. Doordat de proefomstandigheden (72h/40 °C) bij het retainen afwijken met die welke in het vooronderzoek zijn gehanteerd (48h/60 °C) worden geen conclusies verbonden aan de bepaalde retained *) eigenschappen.
0 30 Retained statische splijt 0 30 Statische kruip Sstat
Statische splijt
Tabel 6:
°C °C °C °C
vooronderzoek
proefvak A 7
eenheid
4,33 1,04 3,58 0,84 1,63
3,62 1,17 3,95 0,70 1,11
MPa Mpa MPa MPa log MPa
mechanische eigenschappen proefvak 1, RW 7 *) proefomstandigheden vooronderzoek 48 uur in waterbad van 60 cilinders proefvak 72 uur in waterbad van 40
6.4 Conclusies Op basis van het geconstateerde in de voorgaande paragrafen kan voor het geregenereerde stab, het volgende geconcludeerd worden: 1. het aangevoerde correctiemengsel wijkt qua korrelverdeling af van het in het vooronderzoek vastgestelde korrelverdeling. 2. het herhaaldelijk opwarmen van het bitumen in de opslagtank heeft een negatieve invloed gehad op de bitumenkwaliteit doch dit heeft slechts een beperkte invloed op de eigenschappen van het bitumen in het eindprodukt. 3. de wijze van bitumendosering en toevoeging, zoals aanwezig op de remix-machine, kan geen garantie geven voor een constante en continue bitumendosering in het mengsel. 4. de remix-machine is in staat het geproduceerd mengsel in dwarsrichting homogeen te verdelen.
26
5. wegens de geringe ervaringen met het remixen van deklagen van zoab is het verdichtingsproces sterk variërend verlopen; het temperatuurtraject verloopt anders dan conventioneel op een "koude" onderlaag, zodat er extra aandacht voor het verdichtingsproces nodig is. 6. het zich in de zoab-laag bevindende vocht bepaalt in belangrijke mate, naast de weersomstandigheden, het tijdstip van uitvoering. Er dient rekening gehouden te worden dat voor de uitvoering een periode van droogte noodzakelijk is. Geheel droog zal ZOAB echter niet worden; hiervoor zullen de preheaters nodig zijn. Op basis van het voorgaande wordt voor het conventionele zoab (referentie) geconcludeerd dat deze voldoende representatief is voor de in Nederland aangebrachte zoab mengsels. De verschillen in eigenschappen tussen de beide lokaties duiden echter op een sterk wisselend kwaliteitsniveau.
27
7 Proefvak 2: van ZOAB naar ZOAB, d.m.v. de remix-plus methode
7.1 Uitvoering De uitvoering van het bestek is begonnen met de aanleg van proefvak 2 in de periode van 6 juli tot met 12 juli 1994 op het wegvak van km 38,75 t/m km 39,80. Hierbij werd over de gehele verhardingsbreedte de bestaande zoab deklaag d.m.v. van het remix-plus procédé geregenereerd waarbij een gewenst bitumengehalte van 5,5% (vooronderzoek) werd nagestreefd. Als plus-laag werd een conventioneel zoabmengsel (4,5% bitumen 80/100) aangebracht. Om "verontreiniging" vanuit de onderliggende laag te voorkomen werd de loswoeldiepte dusdanig gekozen dat deze zich boven of net op het scheidingsvlak van de lagen bevond. Voor de verwarming van de zoab is gebruik gemaakt van twee (en incidenteel van drie) verwarmingseenheden. Daar enige twijfel bestond omtrent de hechting is, vóór aanvang van de werkzaamheden, in verband met het aanwezige vocht in de laag, op de vluchtstrook tussen km 38,75 en 39,1 de verharding tot verschillende diepten (30, 35 en 40 mm) losgewoeld. De uit dit wegvak genomen monsters toonden aan dat sprake was van voldoende hechting. Vervolgens werd doorgegaan met het remixen van het overig gedeelte van het wegvak. Vanwege technische problemen met de asfaltinstallatie te Schagen is op de linkerrijstrook tussen km 39,35 en 39,40 conventioneel zoab van de ACA (plus-laag) verwerkt hetgeen visueel duidelijk waarneembaar is (zwarter dan het zoab van Ooms bv).
7.2 Bedrijfscontrole 7.2.1 Onderzoek bitumen 270/330 en conventioneel zoab (plus-laag) Er zijn geen onderzoeksgegevens bekend van het aangevoerde conventionele zoab mengsel. De resultaten van de onderzoeken (penetratie, Tr&k, PI), uitgevoerd op de genomen monsters van het bitumen 270/330, geven sterk afnemende waarden voor de penetratie (347, 271 en 246 x 0,1 mm in chronologische volgorde). Bij de opgegeven mengverhouding zal echter de penetratie van het bitumen van het geregenereerde zoab niet of nauwelijks worden beïnvloed (appendix B). 7.2.2 Onderzoek specie Van de genomen monsters (onverdicht geregenereerd zoab) zijn een aantal eigenschappen bepaald (korrelverdeling, zandpunt, bitumengehalte en bindmiddeleigenschappen). De korrelverdeling, inclusief zandpunt, van de speciemonsters is redelijk constant en komt goed overeen met de korrelverdeling van de cilinders zoals onderzocht t.b.v.. de kwaliteitsbepaling (zie paragraaf 3.2.2.).
vooronderzoek speciemonsters A 7 vlucht- en rechterrijstrook linkerrijstrook
bitumengehalte % (m/m)
penetratie bitumen (x 0,1 mm)
5,5
17 (bepaald), 35 (berekend)
4,0 - 5,0 5,5
15-20 30
Tabel 7 kwantiteit en kwaliteit bitumen van onderzochte speciemonsters
29
Omdat de oude zoab-laag een constant bitumengehalte heeft (zie paragraaf 3.2.2) wordt geconcludeerd dat -vanwege grote fluctuatie in het gerealiseerde bitumengehalte- de toevoeging van het bitumen 270/330 met name in de vlucht- en rechterrijstrook discontinue geschiedde. In de linkerrijstrook is het niveau van het bitumengehalte wel gelijkmatig en wordt het gewenste bitumengehalte van 5,5% gerealiseerd (zie tabel 7). Uit appendix C blijkt duidelijk dat de mate van verjonging van het mengbitumen evenredig is aan het bitumengehalte en dat verjonging heeft plaatsgevonden overeenkomstig de verwachting.
7.2.3 Onderzoek cilinders De laag zoab van de uit het wegdek genomen cilinders kan worden onderverdeeld in drie sublagen: een laag conventioneel zoab (plus-gedeelte), een laag geregenereerd zoab en mogelijk een laagje niet geregenereerd zoab (d.L de oude verharding). De scheiding tussen de diverse sub-lagen is, door de specifieke wijze van aanbrengen, nagenoeg niet traceerbaar hetgeen de vergelijking van de eigenschappen van de cilinders met het vooronderzoek bemoeilijkt.
Plus-gedeelte (nieuw zoab) Van het plus-gedeelte is uitsluitend de dichtheid proefstuk bepaald welke gemiddeld 1923 kg/m 3 bedraagt en vrij constant (s=22,4) is. Dit resulteert in een gemiddelde holle ruimte percentage, uitgaande van een dichtheid mengsel van ca. 2450 kg/m 3 , van 21,5%.
Geregenereerd zoab-gedeelte De korrelverdeling van het geregenereerde zoab blijkt redelijk goed overeen te komen met de cilinders van het verkennend onderzoek doch niet met de in het vooronderzoek vastgestelde korrelverdeling. Wellicht dat door de specifieke constructie van de zoab-laag het geregenereerde gedeelte niet of nauwelijks onderhevig is aan verfijning ten gevolge van het verdichtingsproces. De grote variatie in bitumengehalte, zoals eerder in het onderzoek van de speciemonsters werd vastgesteld, komt eveneens voor in de cilinders (4,6 tot 6,2%). Dientengevolge zullen eveneens de eigenschappen van dit bitumen fluctueren. Het holle ruimte percentage van het geregenereerd gedeelte bedraagt gem. 14% hetgeen voor een zoab mengsel laag is. Doordat echter de spreiding in onderzoeksresultaten aanzienlijk is, is sprake van wisselend open en dichte structuren (van 9 tot 20% !).
Totale laag Van de totale laag zoab heeft slechts de bovenste 20 mm een hoog holle ruimte percentage (21 tot 23%) terwijl daaronder zich een, althans voor een zoab-mengsel, vrij dichte laag bevindt. Daar de dichte laag in belangrijke mate de holle ruimte van de totale laag bepaalt, zal deze vermoedelijk maximaal 16 a 17% bedragen. De dichtheid van de diverse monsters uit eenzelfde dwarsraai en werkgang is aan een grote variatie onderhevig, zo blijkt uit de gemeten dichtheden. Er kunnen verschillen worden geconstateerd tot zelfs 240 kg/m 3 ; het valt op dat met name in het centrum van de werkgang regelmatig de hoogste en direct links daarvan (in rijrichting bezien) de laagste dichtheid wordt bereikt. Wellicht wordt dit verschijnsel veroorzaakt door de specifieke constructie en wijze van appliceren van de remixmachine. De gemeten waterdoorlatendheid (k-waarde) van de onderzochte cilinders, gemiddeld 1,78 x 10"3 m/s, benadert het streefniveau van 1,96 x 10"3 m/s (vooronderzoek). Deze cilinders hebben overigens een beduidend lagere dichtheid proefstuk (holle ruimte ca. 20%). 30
Voor de beoordeling van de resultaten van de Cantabro-proef is geen reële vergelijkingswaarde beschikbaar, het vooronderzoek heeft namelijk alleen betrekking op het geregenereerde gedeelte van de laag. Ten opzichte van de vroegere situatie heeft een duidelijke verbetering plaatsgevonden doch of het gerealiseerd niveau representatief is voor volgens het remix-plus procédé geregenereerde lagen kan niet worden beoordeeld. In alle onderzochte eigenschappen (bitumengehalte en -eigenschappen, holle ruimte, waterdoorlatendheid, Cantabro) worden zeer uiteenlopende resultaten geconstateerd. 7.2.4 Conclusies bedrijfscontrole Uit de diverse onderzoeken is sprake van een kwalitatief inhomogeen produkt (qua onderzochte eigenschappen). Met uitzondering van de korrelverdeling van het geregenereerde gedeelte van de laag zoab blijken dermate grote variaties in eigenschappen op te treden dat een eenduidige beoordeling van het gerealiseerd produkt niet goed mogelijk is.
7.3 Kwaliteitsbepaling/opleveringscontrole In het laboratorium zijn de onderlaag en de bovenlaag (plus laag) gescheiden. Uit de korrelverdeling van de plus-laag blijkt dat minder verbrijzeling is opgetreden dan aanvankelijk verwacht werd (extractie vooronderzoek). De korrelverdeling is constant doch het zandpunt (47-26-27) is enigszins afwijkend van het zandpunt voor het toegevoegde brekerzand (61 -33-6). Ervan uitgaand dat de juiste bitumensoort (80/100) is toegevoegd aan het mengsel is de zeer lage waarde (30 x 0,1 mm) van de penetratie van het bitumen in het nieuwe ZOAB verrassend. Verontreiniging van de laag met bitumen van de daaronder gelegen laag geregenereerd zoab kan nagenoeg worden uitgesloten, gezien het feit dat een dergelijke lage waarde zowel bij een hoog (5,3%) als laag (4,2%) bitumengehalte is vastgesteld èn de mate van achteruitgang in penetratie (zie tabel 8). Veronder-, steld wordt dat de bovenste 0,02 m veel sneller veroudert dan het onderste deel. proefvak 2, remix-plus zoab soort laag locatie
plus-laag A
B
remix-laag
totale laag
A
A
B
B
eigenschappen
eenheid
bitumengehalte penetratie teruggew. bitumen
6,9
4,8
5,3
4,2
-
39
27
30
31
-
-
x 0,1 mm
dichtheid proefstuk holle ruimte Cantabro massaverlies statische splijt 0 °C 30 °C dyn. Treksterkte lastherhalingen Nf d(Eps)/d(t)
2244 6,6 -
2022 17,3
2084 23,9 -
2011
1981 -
-
-
1958 20,1 -
55,3 -
1,76 0,39
kg/m 3 % (m/m) % (m/m) log Mpa log Mpa
-
-
-
-
9671 2,75
-
% (m/m)
Tabel 8 resultaten kwaliteitsbepaling proefvak remix-plus zoab
31
stuks 10Vs
De holle ruimte van locatie A komt overeen met de resultaten van de bedrijfscontrole: de bovenste 20 mm (nieuw zoab) heeft een open en het onderste gedeelte een dichte structuur (holle ruimte resp. 20 en 7% !). Op locatie B is het holle ruimte percentage van het onderste gedeelte aanzienlijk hoger, ca. 17%. Het gemiddeld Cantabro massaverlies van de cilinders komt overeen met het gemiddelde van de bedrijfscontrole, in beide gevallen (bedrijfs- en kwaliteitscontrole) zijn de afzonderlijke waarden echter sterk uiteenlopend. De splijtsterkte bij 0 °C suggereert een gepasseerde leeftijd van 2 a 3 jaar, zoals in appendix D wordt afgeleid (onder voorbehoud dat de d.m.v. het remix-procédé aangebrachte constructie vergelijkbaar is met een standaard zoab mengsel). Daar noch in het haalbaarheidsonderzoek noch in het vooronderzoek onderzoek is verricht naar de dynamische treksterkte van een remix-plus mengsel worden de uit het remix-plus proefvak verkregen waarden vergeleken met de resultaten van het referentiemengsel (figuur 4). Uit figuur 4 blijkt dat treksterkte van het remix-plus zoab redelijk overeen komt met de in het haalbaarheidsonderzoek onderzocht conventioneel zoab, maar afwijkt van het op de A 7 aangebracht conventioneel zoab. Een verklaring hiervoor kan vooralsnog niet worden gegeven.
100000 11
111
ll|l
I
10000
••4'
|
1
#
t
ill
1
K
1000 Q. UJ "O
i
i
1 |
i
i
1
100 10
1000
100
Nf(-) | — ZOAB WM11 —- lab conv. ZOAB • * • A7 conv. ZOAB - » - A7 remix+ 2OAB|
Figuur 4
resultaten dynamische trekproef remix-plus ZOAB proefvak 2
De geconstateerde onderlinge verschillen in nagenoeg alle eigenschappen worden veroorzaakt door de specifieke opbouw van de constructie (sub-lagen van verschillende mengsels) en de variatie in zowel bitumenkwantiteit als bitumenkwaliteit.
7.4 Conclusies Op basis van het voorgaande wordt het volgende geconcludeerd: 1. de bitumeneigenschap Pen van het conventionele ZOAB 0/16, die als plus-laag is aangebracht, is verrassend laag; het gedoseerde bitumengehalte komt op lokaties niet overeen met het gewenste percentage van 4,5%. Daarbij lijkt de toegevoegde zandsoort niet geheel juist. 2. het herhaaldelijk opwarmen van het bitumen 270/330 in de opslagtank heeft een negatieve invloed gehad op de kwaliteit ervan. 3. het scheidingsvlak tussen het plus-gedeelte en het geregenereerde gedeelte is visueel nagenoeg niet waarneembaar. 4. doordat twee lagen als een geheel bereid en verwerkt worden is het niet goed mogelijk om vooraf op laboratoriumschaal het te bereiken kwaliteitsniveau vast te stellen voor een asfaltbeton verharding die volgens het remix-plus principe zal worden bewerkt. Slechts bij benadering kunnen enkele eigenschappen op basis van "engineeringsjudgement" worden vastgesteld. 32
5. wegens de geringe ervaringen met het remixen van deklagen van zoab is het verdichtingsproces sterk variërend verlopen en is de variatie groter dan bij conventioneel aangebrachte ZOAB deklagen. 6. de specifieke constructie van de remix-machine (meng"kamer", toevoeging pluslaag) zorgt vermoedelijk voor een aanzienlijke voorverdichting. 7. de wijze van bitumendosering en -toevoeging, zoals aanwezig op de remix-machine, dient voor een constante en continue bitumendosering in het mengsel nader beschouwd te worden. 8. de remix-machine blijkt het mengsel in dwarsrichting homogeen te kunnen verdelen. De geconstateerde bovenmatige discrepanties in kwaliteitsniveau van de diverse mengseleigenschappen worden veroorzaakt door een sterk variërende dichtheid van de aangebrachte constructie, en/of een deel daarvan, en de sterk aan wisseling onderhevige bitumenkwaliteit en kwantiteit. Deze oorzaken kunnen vertaald worden naar uitvoerings- en materieelaspecten zoals nader omschreven in hierboven de genoemde conclusies omtrent verdichtingsproces, constructie van de remix-machine en bitumendosering. De kwaliteit van de aangebrachte constructie is niet eenduidig vast te stellen. Globaal kan gesteld worden dat -uitgaande van de gemiddelde resultaten van de diverse onderzoeken naar de mengseleigenschappen ongeacht de fluctuaties- de aangebrachte zoab-constructie vergelijkbaar is met een standaard zoab-constructie met een leeftijd van ca. 2 a 3 jaar.
33
8 Proefvak 3: van ZOAB naar ZOAB, remix
8.1 Uitvoering Het derde proefvak, het remixen van de bestaande laag zoab met een nieuw bitumen 270/330 en een correctiemengsel (verhouding 70/30) naar een zoab mengsel, is tussen km 38,801 en 40,400 aangebracht over de gehele breedte van de rijbaan in de tijdsperiode 13 tot 19 juli 1994. Het gewenst bitumengehalte, dat voor het mengsel 80/20 in het vooronderzoek is vastgesteld, bedraagt 5,5% (3,1 % granulaat, 0,6% correctiemengsel en 1,8% remix-machine). Dit percentage is eveneens aangehouden voor de mengverhouding 70/30. In de linkerrijstrook werd bewust met het bitumengehalte gevarieerd (4,9 5,2 en 5,5% met elk een vaklengte 200 m). Eventuele onderzoeksresultaten van deze rijstrook zijn niet meegenomen in de verder beschouwingen. Om "verontreiniging" vanuit de onderliggende laag te voorkomen werd de loswoeldiepte dusdanig gekozen dat deze zich boven of net op het scheidingsvlak van de lagen bevond. Voor de verwarming van de zoab is gebruik gemaakt van twee (en incidenteel van drie) verwarmingseenheden.
8.2 Consequenties keuze 70/30 De onderbouwing van de keuze voor de mengverhouding 70/30 is toegelicht in paragraaf 4.2.3. In het vooronderzoek wordt het te behalen kwaliteitsniveau van het te realiseren produkt min of meer vastgelegd met als doel een vergelijking met het gereed produkt mogelijk te maken. Ondanks dat de uiteindelijk gekozen mengverhouding 70/30 niet is onderzocht, worden de resultaten van de diverse onderzoeken (bedrijfscontrole en kwaliteitsbepaling) vergeleken met de in het vooronderzoek bepaalde referentiewaarden. De vergelijkingswaarden t.b.v. de korrelverdeling, zowel bij inweging als na extractie, van het mengsel 70/30 zijn berekend, en deels geëxtrapoleerd, aan de hand van de gegevens, zoals opgegeven in het vooronderzoek.
8.3 Bedrijfscontrole 8.3.1 Toegevoegde bouwstoffen Steekproefsgewijs zijn van het aangevoerde correctiemengsel de korrelverdeling, het zandpunt en het bitumengehalte bepaald. Met name in het zandpunt, en in mindere mate het bitumengehalte, kunnen verschillen met het vooronderzoek worden geconstateerd (tabel 9). De korrelverdeling vertoont op de zeven C 11,2 en C 8 mm een duidelijke inhomogeniteit. Van 2 monsters, afkomstig van het op het werk aanwezige bitumen 270/330, zijn de penetratie, temperatuur R & K, en penetratie-index vastgesteld. Beide monsters voldoen niet aan de minimale toegestane penetratiewaarde voor een bitumen 270/330. De eigenschappen van het bitumen van het geregenereerde zoab (oud + nieuw) zullen hierdoor echter niet of nauwelijks worden beïnvloed (appendix B).
35
8.3.2 Speciemonsters De speciemonsters hebben een constante korrelverdeling waarvan de steenfractie (>2 mm) beduidend grover is dan in het vooronderzoek is ingewogen. Ook het zandpunt is enigszins afwijkend. Deze verschillen worden deels veroorzaakt door de onjuiste korrelverdeling van het correctiemengsel. Andere mogelijke oorzaken zijn het niet mengen in de gegeven verhouding 70/30 en het vergelijken met een berekende ingewogen korrelverdeling (tabel 9). Het bitumengehalte van de monsters uit de vlucht- en rechterrijstrook bedraagt gemiddeld 4,54% (variërend van 4,2 tot 4,9%) en is dus bijna 1,0% lager dan het gewenste bitumenpercentage van 5,5%. Misschien is sprake van een incorrecte dosering van de benodigde hoeveelheid bitumen door de remix-machine. gereed aroduct
correctiemengsel vo.
specie
s
X
C11.2 C8
2 mm - 500 um 500 um - 180 um 180 um - 63 um bitumengehalte penetratie
s
cilinders X
s
0,98 7.87 5,27 2,02 0,77 0,19
23,8 56,8 75,3 85,0 95,4
1,54 27,71 65,06 80,57 86,52 95,46
1,37 3,63 3,24 2,14 1,27 0,49
14,5 46,0 67,8 82,5 94,4
1,00 25,56 60,27 77,22 85,13 94,90
0,78 2,32 2,33 1.49 0,93 0,41
5,4
44,41 36.64 18,94
7,38 5,45 2,95
53,0 26,2 20,8
45,69 30,01 24,30
2,70 2,03 1,65
53,0 26,2 20,8
48,53 27,40 24,13
1,85 1,76 1,19
2,7
2,86
0,22
5.5 46°»
4,54°' 34,8
0,26
5,5
4,7C)
0,23
32,5 75.0 89,3 90,0 97,3
C5,6 2 mm 63 um
vo.'" extra.
specie X
1,04 29,54 75,26 86,93 89,76 97,23
0,0
C16
vo.<" ingew.
64,7 29,9
0.6
0,0
1,5
Tabel 9 bedrijfscontrole, korrelverdeling speciemonsters en cilinders 01 <2) (3)
berekend adh. Mengsel 80/20 (vo. = vooronderzoek, ingew. = ingewogen, extra. = extractie) monsters vlucht- en rechterrijstrook berekende waarde
8.3.3 Cilinders De korrelverdeling en het bitumengehalte van de cilinders (gem. 4,72%) komen redelijk overeen met die van de speciemonsters, zij het dat m.b.t. de korrelverdeling een geringe verfijning heeft plaatsgevonden hetgeen niet verwonderlijk is (invloed verdichtingsproces). Geconstateerd wordt dat het bitumengehalte (en dus ook de kwaliteit ervan) afwijkt van het vooronderzoek. Dat hierdoor de dichtheid (en holle ruimte), waterdoorlatendheid en cantabromassaverlies zijn beïnvloed blijkt duidelijk uit onderstaande tabel 10. Eigenschappen bitumengehalte penetratie teruggewonnen bit. dichtheid proefstuk dichtheid mengsel holle ruimte Cantabro-massaverlies waterdoorlatendheid (k-waarde)
Tabel 10
vooronderzoek
proefvak A 7
eenheid
5,5 46
4,7 35
%m/m x 0,1 mm
2437 982 18,6 21,8 1,3
2468 1952 21,1 50,7 2,1
kg/m 3 kg/m 3 %m/m %m/m x io3m/s
vooronderzoek vs. bedrijfscontrole
36
Onderzoek op enkele select genomen monsters (twijfel omtrent waterdoorlatend vermogen) toont daarnaast aan dat incidenteel het bitumen qua hoeveelheid inhomogeen is verdeeld door de constructie. Deze inhomogeniteit wordt vermoedelijk veroorzaakt door: -
de wijze van dosering van het bitumen 270/330 door de remix-machine onvoldoende menging tussen het losgewoelde zoab en het bitumen het uitzakken van het bitumen 270/330 na menging.
Er is sprake van een matig constante dichtheid proefstuk van het produkt, zowel in de afzonderlijke dwarsraaien als het gehele proefvak. Het verschil in dichtheid in een enkele dwarsraai bedraagt maximaal 74 kg/m 3 terwijl de gemiddelde dichtheid van het totale proefvak een standaardafwijking van ±3%) heeft.
8.3.4 Conclusies De in het laboratorium vastgelegde kwaliteitsniveau (vooronderzoek) wordt grotendeels gerealiseerd in het proefvak. Met uitzondering van het bitumengehalte en het Cantabro-massaverlies heeft het aangebrachte mengsel een hoger niveau bereikt dan werd nagestreefd. Deze indicatieve conclusie kan aan de hand van de resultaten van de kwaliteitsbepaling nader worden onderbouwd.
8.4 Kwaliteitsbepaling/Opleveringscontrole De in de voorgaande paragraaf vermelde conclusies worden bevestigd door de resultaten van de kwaliteitsbepaling: overeenkomsten met de bed rijfscontrole kunnen worden geconstateerd in de fysische eigenschappen. Positionering van de gegevens, bepaald in het onderzoek naar de statische splijt bij 0 °C (zie appendix D) toont aan dat het op rijksweg 7 aangebrachte geregenereerde zoab overeenkomt met een conventionele zoab met een gepasseerde leeftijd van 2 jaar. In orde van grootte zijn de resultaten van de dynamische trekproef van het referentievak en het 70/30 mengsel vergelijkbaar (figuur 5). 10000 qj
—i
LU.
N
-
u
s VD JJ
f
i \
1000 :
y-f—
— —-
-o
\
-
\
100 -
10
1000
100
Nf (-) | -•-ZOAB WM11 -«-lab conv. ZOAB - » - A7 conv. ZOAB - « - A7 remix ZOAB 70/30
Figuur 5
resultaten dynamische trekproef remix ZOAB (70/30) proefvak 3
37
8.5 Eindconclusies Op basis van het geconstateerde in de voorgaande paragrafen kunnen de volgende conclusies worden getrokken: 1. De penetratie van het bitumen 270/330 is door het herhaaldelijk opwarmen gedaald tot 244 x 0,1 mm (90% van de oorspronkelijke waarde). 2. Als referentiewaarden zijn de onderzoeksresultaten gehanteerd welke voor een mengsel 80/20 in het vooronderzoek zijn vastgesteld. 3. De dichtheid van het aangebrachte mengsel is niet beïnvloed door de specifieke wijze van applicatie van de remix-machine. 4. De korrelverdeling van de cilinders wijkt af, met name de grovere zeven, van de berekende korrelverdeling. 5. De bitumenkwaliteit, uitgedrukt in penetratie, correspondeert met het bitumengehalte. 6. Het remix-zoab bevat ca. 1,0% minder bitumen dan gewenst hetgeen -voor zover getraceerdwordt veroorzaakt door het niet toevoegen van de juiste (zoals in het vooronderzoek is vastgesteld) hoeveelheid bitumen door de remix-machine. 7. Incidenteel is het bitumen inhomogeen verdeeld in de laag. 8. De remix-machine is in staat het geproduceerd mengsel in dwarsrichting homogeen te verdelen. 9. De eigenschappen van het remix-zoab komen overeen met het vooronderzoek en/of het aangebrachte referentiemengsel. Globaal kan gesteld worden dat, uitgaande van de gemiddelde resultaten van de diverse onderzoeken naar de mengseleigenschappen ongeacht de fluctuaties, de aangebrachte zoab-constructie vergelijkbaar is met een standaard zoab-constructie met een gepasseerde leeftijd van ca. 2 jaar. Als de nagestreefde bitumenkwantiteit (5,5%) en kwaliteit (penetratie ca. 45 x 0,1 mm) gerealiseerd zou zijn, had het remix-zoab vergelijkbaar kunnen zijn met een standaard zoab mengsel van 1 tot 2 jaar oud.
38
9 Resumé onderzoeksresultaten en eindconclusies
9.1 Resumé onderzoeksresultaten In dit hoofdstuk worden de diverse onderzoeksresultaten, verricht in de diverse stadia van het project "Hergebruik ZOAB in situ" samengevat weergegeven. Bij interpretatie van de verschillende gegevens dient echter rekening gehouden te worden met: de grote fluctuatie in onderzoeksresultaten zoals in de voorgaande hoofdstukken is geconstateerd; het feit dat enerzijds sprake is van onderzoek op laboratoriumproefstukken en anderzijds op proefstukken, afkomstig van proefvakken.
9.2 Resumé eindconclusies Van de hoofdstukken 3 en 4 worden de conclusies afzonderlijk samengevat weergegeven, van de hoofdstukken 5 t/m 8 zijn de conclusies geclusterd in diverse aspecten. 1. Hfdst. 2: haalbaarheidsonderzoek Het onderzoek heeft aangetoond dat het hergebruik middels het remix-procédé van zoab-granulaat in stab en zoab op laboratoriumschaal mogelijk is. Qua kwaliteitsniveau zijn deze mengsels vergelijkbaar met conventionele (m.b.t. proefstukvervaardiging) mengsels stab en zoab, beide zonder asfaltgranulaat. De gehanteerde wijze van bereiding van de proefstukken met zoabgranulaat is specifiek gericht op het remix-procédé en de in de praktijk verwachte mengtemperatuur (130 tot 140 °C). Gezien echter de eigenschappen van het bitumen in het granulaat is getwijfeld aan de mate van menging tussen het oude en nieuwe bitumen; in deel 4 wordt uitgebreid op menging ingegaan. 2. Hfdst. 3: verkennend onderzoek Er kunnen betrekkelijk grote verschillen worden geconstateerd in zowel korrelverdeling als bitumengehalte tussen het onderzoek van cilinders en warm gefreesd materiaal. Het wegvak is homogeen qua eigenschappen hetgeen een van de randvoorwaarden is voor toepassing van het remix-proces. In het verkennend onderzoek zijn enkele eigenschappen vastgesteld welke voor het verdere proces niet relevant blijken te zijn. 3. Hfdst. 4: vooronderzoeken Ondanks de geconstateerde verschillen in onderzoeksresultaten tussen cilinders en gefreesd granulaat zijn, voor de vooronderzoeken, uitsluitend de gegevens van het gefreesde granulaat gebruikt. De bepaalde bitumenkwaliteit van de diverse mengsels komt niet overeen met de berekende bitumenkwaliteit.
39
Het is niet mogelijk de remix-plus constructie, zoals in de praktijk wordt gerealiseerd, in het laboratorium te imiteren. Derhalve biedt het uitgevoerd remix-plus vooronderzoek slechts beperkte informatie omtrent de te verwachten kwaliteit van het eindprodukt. 4. Hfdst. 5 t/m 8: proefvakken 4.1
Correctiemengsel en bitumen 270/330 Er is onvoldoende aandacht besteed aan de controle van het correctiemengsel en het op het werk opgeslagen bitumen 270/330. Een deel van deze gegevens was pas ruim na verwerking beschikbaar. In proefvakken 1 en 3 is een correctiemengsel verwerkt dat qua korrelverdeling afwijkt van het vooronderzoek. De gemeten veroudering van het bitumen 270/330 blijkt slechts een beperkte invloed te hebben op de kwaliteit van het bitumen in het eindmengsel mits hierbij het aandeel nieuwe bitumen maximaal 30% bedraagt.
4.2
Applicatieproces Het op temperatuur brengen van het bestaande wegdek heeft veel hinder ondervonden van de weersomstandigheden en van het in het zoab aanwezige vocht waardoor een intensieve verwarming, afhankelijk van de gewenste loswoeldiepte, noodzakelijk was. Dit had lokaal verbranding van het aanwezige bitumen tot gevolg. Met name bij Remix ZOAB tot STAB bleek extra veel droogtijd nodig. De temperatuur van het aangebracht produkt is zeer laag ondanks de hoge temperatuur van het materiaal vóór loswoelen. Vanwege het trage afkoelingstraject blijft voldoende tijd beschikbaar voor verdichting van het wegdek. Er is nog onvoldoende ervaring met het verdichten van een door de remixmachine aangebrachte laag asfaltbeton (geldt eveneens voor remix-plus). Het doorgaand verkeer heeft nagenoeg geen hinder ondervonden van het werkverkeer doch de geplande benodigde uitvoeringstijd (1 week) werd in ruime mate (3 weken) overschreden.
4.3
Bedrijfscontrole Het adequaat sturen van het remix-proces aan de hand van de resultaten van onderzoeken op speciemonsters en cilinders blijkt niet mogelijk. De verkregen gegevens hebben wel een wezenlijke bijdrage geleverd in het kunnen beoordelen van het gerealiseerd produkt en het verklaren van geconstateerde afwijkingen.
4.4
Remix-machine De diverse onderzoeken tonen aan dat in dwarsrichting het geproduceerde mengsel homogeen is verdeeld. De bitumendosering was daarentegen discontinue en niet constant. In het verlengde van de mengkamer vindt een dusdanige mate van voorverdichting plaats dat in dwarsrichting de dichtheid sterk varieert. Indien een zoab remix-plus constructie wordt aangebracht, dient rekening gehouden te worden met de mogelijkheid dat het geregenereerd gedeelte van deze constructie een dichte tot zeer dichte structuur kan hebben. 40
4.5
Kwaliteit gerealiseerd produkt Alle geregenereerde mengsels hebben een sterk variërend kwaliteitsniveau waardoor het niet mogelijk is een eenduidige beoordeling te geven omtrent de gerealiseerde kwaliteit van de aangebrachte remix-(plus) mengsels. De fluctuatie in kwaliteitsniveau wordt veroorzaakt door een aantal factoren welke kunnen worden geclusterd in de aspecten te weten verdichtingsproces, toegevoegde bouwstoffen en remix-machine. De resultaten van de uitgevoerde onderzoeken tonen aan dat het mogelijk is remix-(plus) mengsels van ZOAB te ontwerpen en te produceren. De op het proefvak aangebrachte mengsels met zoab-granulaat hebben hoogstwaarschijnlijk een kortere technische levensduur (2 tot 3 jaar) in vergelijking met conventioneel ZOAB. Verwacht wordt dat ook de functionele levensduur in dezelfde mate is verminderd.
41
10 Verrichtingen 1994
10.1 Evaluatie verkregen onderzoeksresultaten In 1992 en 1993 zijn in de doorlopen fasen van het project "Hergebruik ZOAB in situ" diverse onderzoeken verricht naar de kwaliteit van door middel van het remix-procédé vervaardigde asfaltbetonmengsels. Deze onderzoeken hebben geresulteerd in een grote verscheidenheid aan rapporten die in 1994, in opdracht van DWW, door derden zijn gerelateerd. Zo zijn door Netherlands Pavements Consultants bv. (NPC) de vooronderzoeken, uitgevoerd voor de proefvakken op RW 7 en RW 28, geïnterpreteerd waarbij met name ingegaan is op de relaties tussen de verschillende eigenschappen [17]. Geconcludeerd werd dat, op basis van de beschikbaar gestelde gegevens, geen aanwijzingen zijn dat remix-zoab een kortere levensduur zou hebben dan standaard zoab. Opgemerkt wordt dat deze conclusie is gebaseerd op onderzoek op in laboratoria vervaardigde proefstukken. In de eerder aangehaalde studie REMIX ZOAB 1993 wordt door KOAC Twello geconcludeerd dat "regeneratie naar een ZOAB 70/30 beter haalbaar lijkt dan de remix-plus" en wordt het door NPC gestelde onderschreven.
10.2 Ontwikkelde procedures Ter stimulering van verdere ontwikkelingen van het remix-procédé als alternatieve onderhoudstechniek is duidelijke behoefte aan eenduidige procedures met betrekking tot:
-
het verkennend onderzoek: omvang en aard van de te verrichte onderzoeken welke noodzakelijk zijn om te kunnen beoordelen of een bepaald wegvak geschikt is om d.m.v. het remixprocédé te worden geregenereerd. het vooronderzoek: mengselontwerp, proefstukvervaardiging, omvang en aard van de uit te voeren onderzoeken.
Deze procedures zijn in 1994, op basis van de opgedane ervaringen, door KOAC Twello, in opdracht van DWW, opgesteld [14]. Aanvullend hierop zijn door DWW eisen geformuleerd waaraan de in het vooronderzoek bepaalde eigenschappen van het remix-mengsel dienen te voldoen. Afhankelijk van de bevindingen die in het nog goed te keuren traject januari 1995december 1996 zullen worden opgedaan, vindt aanpassing plaats van de opgestelde procedure.
10.3 Bitumenonderzoek Doordat sprake is van een sterke veroudering van het bitumen in zoab-granulaat is het onbekend in hoeverre dit bitumen bijdraagt aan het bindmiddelsysteem in een asfaltbeton mengsel met zoabgranulaat. Uit het hiernaar verrichte onderzoek [18] blijkt dat er sprake is van diffusie tussen het nieuwe en het oude bitumen, voldoende om de mengsels te ontwerpen volgens de mengregel, te testen volgens voorgeschreven procedures, de verharding open te stellen zonder extra kans op vroegtijdige spoorvorming of rafeling. 43
Opgemerkt wordt echter dat de onderzochte proefstukken zijn vervaardigd overeenkomstig de in het haalbaarheidsonderzoek vermelde procedure (zie ook deelrapport 4). In 1996 zal wellicht onderzoek worden verricht naar het geldigheidsgebied van de log-formule (berekening penetratie mengbitumen oud+nieuw). Met het bitumenonderzoek wordt beoogd aanvullende informatie te verschaffen waarmee meer inzicht wordt verkregen in de werking van het bindmiddelsysteem. Het onderzoek vervult derhalve een ondersteunende functie binnen het gehele project" Hergebruik ZOAB".
10.4 Optimalisering Remix-machine Gedurende de aanleg van de proefvakken op rijksweg 7 is gebleken dat de remix-machine enige onvolkomenheden vertoonde. Dit heeft geleid tot enkele aanpassingen m.b.t. het afweging van de benodigde hoeveelheid bitumen, het meten van de temperatuur van het losgewoelde materiaal en de uitloopgoot van het "plus"-mengsel. Het effect van deze aangebrachte modificaties aan de remix-machine is, voor zover bekend nog niet onderzocht.
10.5 Nazorg proefvakken rijksweg 7 Op 25 april 1994 heeft een gesprek plaatsgevonden tussen DWW en de dienstkring Alkmaar van de directie Noord-Holland. In dit gesprek - zie appendix E - werden de bevindingen geëvalueerd m.b.t. de voorbereiding, uitvoering en beheer c.q. onderhoud van de proefvakken op rijksweg 7. De door de dienstkring gemaakte opmerkingen komen nagenoeg overeen met de in paragraaf 9.2 vermelde conclusies. Specifiek wordt vermeld dat: voor toekomstige projecten meer voorbereidingstijd dient te worden gereserveerd; beaamd wordt dat het remix-proces een tragere verwerkingssnelheid heeft in vergelijking met een asfaltspreidmachine doch deze toename beperkt zal blijven tot maximaal een factor 1,5 (met name in drukke gebieden). Gezien de bereidwilligheid van de dienstkring om haar medewerking te verlenen aan een eventueel nieuw proefvakcluster mag worden geconcludeerd dat over het remix-procédé positief wordt beoordeeld.
10.6 Publikaties Alhoewel in een aantal Europese landen (Denemarken, Frankrijk) het regenereren van deklagen door middel van het remix-procédé tot de min of meer gangbare onderhoudstechnieken wordt gerekend, is in Nederland, behoudens enkele kleinschalige proefprojecten, sprake van enige terughoudendheid omtrent de toepassing van het remix-procédé.
44
Om enige bekendheid te geven aan het project, en de diverse deelprojecten, is door DWW het initiatief genomen enige publikaties te verzorgen:
-
artikelen in zowel het technisch maandblad "Land en Water" als het blad "Cobouw"; bijdrage aan de Wegbouwkundige Werkdagen 1994 en 1996; Regionale Wegenbouwcentra (NVWB), CROW-studiebijeenkomst "Onderhoud ZOAB". Oost-West conferentie te Warschau in 1994
Daarnaast zijn door enkele regionale dagbladen artikelen verzorgd en opgenomen naar aanleiding van de aanleg van de proefvakken op rijksweg 7.
45
11 Verrichtingen 1995
In 1995 is veel aandacht besteed aan het bitumenonderzoek als gerapporteerd in deel 4. Dit onderzoeksresultaat is ingezonden naar het Eurasphalt & Eurobitume Congres, in 1996 te houden te Straatsburg respectievelijk naar het CROW ten behoeve van de Wegbouwkundige Werkdagen 1996.In een ander verband is een omvangrijke bijdrage geleverd aan een toekomstverkenning van het hergebruik van asfalt- en ZOAB granulaat [19]. Gestart is met de voorbereidingen om na te gaan of een Remix proefvak mogelijk is op rijksweg A2 (Slingertracé nabij Weert) in de directie Limburg/dienstkring St. Joost. Dit als onderdeel van een haalbaarheidsstudie voor verschillende (groot)onderhoudstechnieken, te zijner tijd te kiezen voor dit ca 6 km lange tracé (0,04 m ZOAB op een ongewapend cementbetonfundering). Verder kan dit proefvak gezien worden als een testcase voor de mengselontwerp- en uitvoeringsprocedure, alsmede als vervangend proefvak van de proefvakken A28, die in 1993 zijn afgelast. Voorbereidingen zijn getroffen voor een offerteaanvraag van een literatuurstudie naar eventuele (nadelige) effecten van gemodificeerd bitumen in het hergebruik van ZOAB bij hoge percentages.
47
12 Eindbeoordeling traject januari 1993 - december 1994
Het is niet goed mogelijk om het remixen van ZOAB deklagen objectief te beoordelen; daarvoor is het proces teveel beïnvloed door randverschijnselen (proefvakken A 7). De invloed van deze randverschijnselen zullen echter sterk gereduceerd zijn door de verrichte technische en proces gerichte aanpassingen doch deze zijn vooralsnog niet in de praktijk toegepast. Duidelijk is echter gebleken dat het een sterk weersafhankelijk proces is en toepasbaar is indien beschikt kan worden over een betrekkelijk groot oppervlak van een homogene (zoab)deklaag. Onder enig voorbehoud kan worden gesteld dat de aangebrachte remix lagen (70/30) grotendeels vergelijkbaar zijn met het vooronderzoek en/of het referentievak terwijl de remix-plus laag een mindere kwaliteit heeft dan het referentievak. In het genereren van mogelijke oplossingen voor de problematiek rondom het hergebruik van zeer open asfaltbeton wordt verwacht dat het remix-procédé hierin een belangrijke bijdrage kan leveren, mits wordt zorggedragen voor de ontwikkeling van de nodige procedures en verdere optimalisatie van het remix-proces (remix-machine, uitvoering ed.). Voor de toetsing van deze aanpassingen in de praktijk zal de aanleg van een of meerder proefvakken onontbeerlijk zijn.
49
13 Aanbevelingen traject 1996 In het zgn. verkennend onderzoek kan worden volstaan met onderzoek van uitsluitend cilinders waarvan alleen de basiseigenschappen (laagdikte, dichtheid, korrelverdeling, zandpunt, bitumengehalte, eigenschappen bindmiddel) bepaald hoeven te worden. Vooraf dient echter bepaald te worden of niet reeds voldoende informatie beschikbaar is. De voor het vooronderzoek benodigde basisgegevens van het asfaltgranulaat worden vastgesteld in het verkennend onderzoek. Het granulaat dat in het vooronderzoek aan het mengsel wordt toegevoegd, dient te worden verkregen van cilinders of warm gefreesd materiaal. Het vooronderzoek kan beperkt blijven tot het onderzoek van de mengsels waaraan een correctiemengsel dient te worden toegevoegd (remix). Alhoewel in het kader van het project uitgebreid onderzoek is verricht in het voor-onderzoek was slechts een gedeelte toepasbaar in het verdere proces. Het nut van enkele onderzoeken (bijv. Cantabro) dient derhalve nader te worden beschouwd. De bouwstoffen (correctiemengsel en bitumen) zullen met zorg bereid en gedoseerd moeten worden. Afspraken zijn nodig en dienen vooraf goed vastgelegd te worden (bedrijfscontrole). Omdat de asfaltcomponenten op twee plaatsen worden bereid is een goede begeleiding nodig met korte lijnen tussen uitvoering op de weg, de asfaltinstallatie en een laboratorium. Meer aandacht zal moeten worden besteed aan de wijze van opslag van het bitumen op het werk (voorkomen van veroudering van het bitumen), het verwarmen van het wegdek zal zorgvuldiger moeten plaatsvinden (voorkomen van verbranding van oude bitumen) en het verdichten van de lagen asfaltbeton welke d.m.v.. de remix-(plus) techniek zijn aangebracht. Het effect van de aangebracht modificaties op de remix-machine -gerelateerd aan het kwaliteitsniveau van het geproduceerde asfaltbeton- dient nader te worden bepaald. Afhankelijk hiervan zal moeten worden overwogen of aanvullende modificaties noodzakelijk zijn en of deze zich binnen de technische mogelijkheden van de remix-machine bevinden. In overeenstemming met het karakter en opzet van het project is gekozen voor een uitgebreide kwaliteitscontrole waarin onder andere sprake is van geavanceerd en deels nog experimenteel onderzoek. De eisen, die worden gesteld aan de diverse (oppervlak)eigenschappen van het remixprodukt, zijn gerelateerd aan de kwaliteitsniveau zoals vastgesteld in de vooronderzoeken en aan de hand van het referentievak. In het traject 1995-1996 zal het vereiste kwaliteitsniveau opnieuw moeten worden vastgesteld (naast de aard en omvang van de kwaliteitscontrole). De aanleg van een tweede serie proefvakken wordt onontbeerlijk geacht om de reeds gedane en toekomstige ontwikkelingen betreffende het remix-procédé te kunnen beoordelen. Daarnaast kunnen hierdoor de ontwikkelde procedures (besteksteksten, mengselontwerpprocedure, technische bepalingen e.d.) verder worden optimaliseren. Ondersteunend (bitumen)onderzoek zal eveneens noodzakelijk zijn.
51
14 Literatuurlijst
[1 ]
" Project Hergebruik zeer open asfaltbeton", DWW Delft, MAA september 1991.
[2]
Studie REMIX ZOAB 1993, KOAC-Twello, juli 1994
[3]
"Resultaten haalbaarheidsonderzoek regeneratie ZOAB in situ", KOAC Twello, rapportnr. 93.0062/93.0274, januari 1994
[4]
"Bitumen test data chart", KoninklijkeXShell-laboratorium, Amsterdam, (Ref. W. Heukelom, J. Inst. Petr. 55(1969)404-417).
[5]
"Standaard RAW Bepalingen 1990", CROW, ISBN 90-6628-102-2, 1990.
[6]
"CROW Werkgroep Duurzaamheid ZOAB", Tolman F./Crum T.J., Wegbouwkundige Werkdagen 1994 deel 2, blz. 663-673, ISBN 905, maart 1990.
[7]
"Resultaten langsvlakheidsmetingen op de oostelijke rijbaan van RW 7", Wegmeetdienst, rapportnr. 93108, juni 1993.
[8]
"A 7 Hoorn: resultaten verkennend onderzoek regeneratie ZOAB in situ", KOAC Twello, rapportnr. 93.0211, augustus 1993.
[9]
"A 7 Hoorn: resultaten vooronderzoek regeneratie ZOAB in situ", KOAC Twello, rapportnr. 93.0226, november 1993.
[10] "Resultaten bedrijfscontrole ZOAB proefvakken A 7", KOAC Twello, rapportnr. 93.0276, augustus 1993. [11] " Resultaten langsvlakheidsmetingen op de oostelijke rijbaan van RW 7", Wegmeetdienst, rapportnr. 93196, augustus 1993. [12] "Resultaten stroefheidsmetingen op de oostelijke rijbaan van RW 7", Wegmeetdienst, rapportnr. 93197, augustus 1993. [13] "Akoestisch onderzoek op de oostbaan van de autosnelweg A 7 in het kader van het project Hergebruik ZOAB", Reubsaet J., rapportnummer 1720, november 1993 [14] Mengselontwerpprocedure Remix ZOAB, KOAC-Twello, oktober 1994 [15] Kwaliteitsonderzoek (oplevering) "Tussenrapportage'Hergebruik ZOAB in situ", R & E Consultants, 4096, maart 1994 [16] Splijtsterkte op ZOAB uit Nederlandse wegvakken, DWW Delft, publicatie P-DWW-92-MA501, 1992
53
[17]
Interpretatie vooronderzoeken Hergebruik ZOAB in situ van de A28 en A7, NPC, juni 1994
[18]
Menging van nieuw bitumen met verouderd bitumen tijdens warm hergebruik van ZOAB, bijdrage aan Eurasphalt & Eurobitume Congres, 1996, Straatsburg respectievelijk het CROW ten behoeve van de Wegbouwkundige Werkdagen 1996.
[19]
Kansen voor het hergebruik van asfalt- en ZOAB granulaat, Zeilmaker J., Dorhout Mees, P., van der Kooij)., van der Zwan J.Th., W-DWW-95.542, juli 1995
54
Bijlage 1 Uittreksel uit het rapport Studie REMIX ZOAB 1993, KOAC-Twello, juli 1994
'
KEURING, ONDERZOEK EN ADVIES IN DE CIVIELE TECHNIE: KOAC-Twello Rijksstraatweg 25 Postbus 3, 7390 AA Twello Telefoon 0571 2-72441 Fax 05712-74725
STUDIE REMIX ZOAB 1993 Opdracht 94.0009
Onderzoek uitgevoerd in opdracht van: Dienst Weg- en Waterbouwkunde Overeenkomstnr. Verplichtingennr. Projectkernbeschr. Projectleider
: : : :
MA/MAAB 941450 2700 1656 ZOAB/HERGEBR J. van der Kooij
Onderzoek uitgevoerd door: KOAC-Twello Rijksstraatweg 25, 7391 MH
TWELLO
Opdrachtnummer 940009 van januari 1994 Projectleider Projectmedewerker
: ing. K.F.M. Ganzeveld : ing. H.C. Siedenburg
Deelrapportage
: Twello, juli 1994
ff^=..-=
De monsterneming werd niet door het laboratorium uitgevoerd, tenzij dit uitdrukkelijk is vermeld.
i^=J ^ i ^
KCAC-Twe!lo is ingeschreven in het STERLAB 'egis;er voor iaborctona onder nr. 8 voor gebieaen zoais ^cder omscnreven m de erkenning.
Bank: ING Bank 's Gravenhage nr. 66.74.08.371 Postbank nr. van de bank 60000 KvK 's Gravenhage nr. S 157601
KOAC-Twello
INHOUDSOPGAVE
0.
INLEIDING
4
1.
OVERZICHT ONDERZOCHTE MENGSELS
6
2.
ZOAB-GRANULAAT 2.1 Eigenschappen aangeleverd ZOAB-granulaat 2.2 Samenvatting en conclusies
7 7 10
3.
EIGENSCHAPPEN REFERENTIEMATERIAAL 3.1 ZOAB-referentie 3.2 STAB-referentie 3.3 DAB-referentie
11 12 13 14
4.
ZOAB -> ZOAB 70/30 4.1 Relatie haalbaarheidsonderzoek / vooronderzoeken / referentiemateriaal 4.1.1 Korrelverdeling 4.1.2 Holle ruimte 4.1.3 Bindmiddeleigenschappen 4.1.4 Waterdoorlatendheid 4.1.5 Cantabro 4.1.6 Statische splijtsterkte 4.1.7 Dynamische treksterkte 4.2 Resultaten bedrij fscontrole ZOAB 70/30 4.2.1 Resultaten onverdicht losgewoeld materiaal + bitumen 270/330 + nieuw mengsel (mineraal + 270/330) 4.2.2 Resultaten boorkernen 4.2.3 Aangeleverd materiaal op werk 4.3 Praktijkgegevens uitvoering 4.4 Opleveringsresultaten 4.4.1 Onderzoeksresultaten boorkernen 4.4.2 Resultaten akoestisch onderzoek 4.4.3 Resultaten stroefheidsmetingen . 4.4.4 Resultaten langsvlakheidsmetingen 4.5 Relatie verkennend onderzoek / vooronderzoek / bedrij fscontrole / opleveringscontrole
15
5.
ZOAB -> REMIX PLUS 5.1 Relatie vooronderzoeken / referentiemateriaal 5.1.1 Korrelverdeling 5.1.2 Bindmiddeleigenschappen 5.1.3 Holle ruimte
- 2 -
15 16 17 18 20 21 23 26 27 ...
27 28 31 32 32 32 34 34 35 35 38 38 39 40 41
KOAC-Twello
5.2
5.3 5.4
5.5
5.1.4 Waterdoorlatendheid 5.1.5 Cantabro 5.1.6 Statische splijtsterkte Resultaten bedrijfscontrole remix-plus 5.2.1 Resultaten onverdicht losgewoeld materiaal + bitumen 270/330 5.2.2 Resultaten boorkernen Praktijkgegevens uitvoering Opleveringsresultaten 5.4.1 Onderzoeksresultaten boorkernen 5.4.2 Resultaten akoestisch onderzoek 5.4.3 Resultaten stroefheidsmetingen 5.4.4 Resultaten langsvlakheidsmetingen Relatie verkennend onderzoek / vooronderzoek / bedrijfscontrole / opleveringscontrole
42 43 43 44 45 46 49 49 49 53 53 54 54
6.
VERGELIJKING ZOAB 70/30 MET REMIX-PLUS 6.1 Resultaten vooronderzoeken en opleveringscontroles 6.2 Akoestisch onderzoek 6.3 Langsvlakheid 6.4 Conclusies regeneratie ZOAB -> ZOAB
56 56 57 60 62
7.
ZOAB -> STAB 7.1 Relatie haalbaarheidsonderzoek / vooronderzoeken / referentiemateriaal 7.1.1 Korrelverdeling 7.1.2 Marshalleigenschappen 7.1.3 Bindmiddeleigenschappen 7.1.4 Statische splijtsterkte 7.1.5 Statische kruip 7.2 Resultaten bedrijfscontrole STAB 70/30 (A7) 7.2.1 Resultaten onverdicht losgewoeld materiaal gemengd met nieuw mengsel 7.2.2 Resultaten boorkernen 7.2.3 Op het werk geleverd materiaal 7.3 Praktijkgegevens uitvoering 7.4 Opleveringsresultaten (A7) 7.5 Relatie verkennend onderzoek / vooronderzoek / bedrijfscontrole / opleveringscontrole (A7) 7.6 Aanvullende praktijkresultaten STAB 70/30 (A28) 7.7 Conclusies regeneratie ZOAB -> STAB
64
8.
ZOAB -> DAB 8.1 Resultaten haalbaarheidsonderzoek 8.2 Conclusies regeneratie ZOAB -> DAB
81 81 82
9.
REFERENTIES
83
- 3 -
64 66 67 68 70 70 71 71 72 73 74 75 76 77 79
"V.
" " "
i
ui
KOAC-Twello
0.
INLEIDING In l'J02 is door de DWW te Delft het project 'Hergebruik zeer open asfaltbeton' opgestart. Een onderdeel van dit project is het regenereren van deze deklagen met behulp van in-situ technieken zoals de remix-techniek. Een door KOAC-Twello uitgevoerd oriënterend onderzoek resulteerde in 1993 in een opdracht voor het uitvoeren van een haalbaarheidsonderzoek ten behoeve van regeneratie van verouderd ZOAB in situ. In dit onderzoek zijn de mogelijkheden onderzocht van het regenereren van verouderd ZOAB naar een verbeterde ZOAB dat aan de eisen van een nieuw ZOAB-mengsel kan voldoen. Tevens zijn de mogelijkheden onderzocht van het regenereren van ZOAB naar DAB en STAB. Voor dit onderzoek is gebruik gemaakt van ZOAB-granulaat met een sterk verouderd bindmiddel. Nadat het haalbaarheidsonderzoek aantoonde dat het hergebruik van ZOAB met de remix-techniek perspectief bood, is besloten het project te vervolgen met het aanleggen van proef vakken. Er werd echter wel onderkend dat de bindmiddeleigenschappen van de te vervaardigen mengsels niet het niveau zouden bereiken van conventionele asfaltbeton-mengsels. Als locatie van de proefvakken werd gekozen voor de Oostbaan van de A7 (nabij Wognurn) en de A28 (knooppunt Hattemerbroek). De volgende opties zijn nagestreefd: 1. 2.
3.
het regenereren van de bestaande deklaag ZOAB naar een mengsel STAB onder toevoeging van ca. 30 % nieuw mineraal en bitumen 270/330; het regenereren van de bestaande deklaag ZOAB naar een mengsel ZOAB (toevoeging van bitumen 270/330) en gelijktijdig overlagen met 20 mm conventioneel ZOAB, de zgn. remix-plus methode; het regenereren van de bestaande deklaag ZOAB naar een mengsel ZOAB (toevoeging van ca. 30 % nieuw mineraal en bitumen 270/330).
Alvorens met de aanleg van de proefvakken te beginnen is per vak een verkennend - en een vooronderzoek uitgevoerd. Het verkennend onderzoek dient om een beeld te krijgen van de eigenschappen van de bestaande deklaag. In het vooronderzoek wordt aan de hand van laboratoriumonderzoek bepaald wat er aan het oude materiaal moet worden toegevoegd om tot een mengsel te komen dat zoveel mogelijk overeenkomt met 100 % nieuw mengsel. Ter vergelijking zijn er referentie-mengsels vervaardigd en onderworpen aan dezelfde onderzoeken als de regeneratiemengsels. Voor het vooronderzoek wordt gebruik gemaakt van granulaat dat uit het betreffende vak is gefreesd. Het vooronderzoek resulteert in een mengselreceptuur. Tijdens de aanleg van de proefvakken op de A7 is de bedrij fscontrole uitgevoerd door KOAC-Twello en Unihorn. De opleveringscontrole is uitgevoerd door R&E Consult. De proefvakken op de A28 konden (uitgezonderd een paar honderd meter STAB) geen doorgang vinden wegens de slechte weersgesteldheid.
- 4 -
KOAC-Twello
In dit rapport worden de resultaten van de verschillende onderzoeken 20 overzichtelijk mogelijk op een rijtje gezet. Er worden voornamelijk gemiddelde onderzoeksresultaten vermeld. Hierbij moet rekening worden gehouden met de betrouwbaarheid omdat het aantal beproevingen per onderzoek sterk wisselt. Voor de individuele resultaten wordt verwezen naar de desbetreffende onderzoeksrapporten. Aan de hand van vergelijkingen en interpretatie van de cijfers worden er conclusies getrokken en aanbevelingen gedaan.
- 5 -
- T
•
-
KOAC-Twello 1.
OVERZICHT ONDERZOCHTE MENGSELS Er zijn in totaal, in de verschillende vooronderzoeken en de haalbaarheidsstudie, 7 verschillende mengsels onderzochtIn onderstaande tabel wordt aangegeven welk mengsel binnen welk project is onderzocht. Tabel 1
Overzicht onderzochtemengsels. Onderzoek / project
Mengsel
haalbaarheidsstudie
vooronderzoek
vooronderzoek
A7
A28
Referentie ZOAB
X
X
-
ZOAB 70/30
X
x (80/20)
X
ZOAB remix-plus
X
X
X
Referentie STAB
X
X
-
STAB 70/30
X
X
X
Referentie DAB
X
-
-
DAB 70/30
X
-
-
- 6 -
• - - - . -
...
KOAC-Twello 6.4
Conclusies regeneratie 2OAB -> ZOAB Uit de onderzoeksresultaten van de vooronderzoeken blijkt dat het holle ruimte percentage nauwelijks afhangt van het bitumengehalte. Er is echter wel een relatie te zien tussen de penetratie bindmiddel en de holle ruimte. Een lagere penetratiewaarde levert een lager holle ruimte percentage op. Een zachtere bitumen leidt tot een betere omhulling van de steen. Bijmengen van zachte bitumen (270/33) aan het uitgangsbitumen leidt duidelijk tot hogere penetratiewaarden. In het vooronderzoek blijkt dat het remix 70/30 een gunstiger holle ruimte percentage heeft en hierdoor ook een betere waterdoorlatendheid. Deze eigenschappen zullen bij de remix-plus gunstiger worden door de overlaging met 2 cm nieuw ZOAB. Doordat er meer nieuwe bitumen kan worden toegevoegd bij de remix 70/30, is de penetratiewaarde van het bindmiddel ook beter. Het remix-plus mengsel heeft een hogere statische splijtsterkte. In vergelijking met het referentiemengsel zijn de resultaten van beide remix-mengsels redelijk te noemen. De achteruitgang van de splijtsterkte na retaining is van de remix-mengsels geringer dan van standaard ZOAB. Omdat de splijtsterkte sterk is gerelateerd aan de penetratiewaarde van het bindmiddel en bekend is dat de achteruitgang van deze penetratiewaarden geringer wordt naar mate de penetratie lager is, is dit conform de verwachtingen. Er is ook een duidelijke relatie tussen de splijtsterkte en de penetratiewaarde . Het Cantabroverlies kan bij een hoog bitumengehalte van 5,5 %(m/m) worden beperkt tot een waarde die niet veel onderdoet voor standaard ZOAB. Aan de hand van de resultaten van de A7 wordt de remix-plus vergeleken met de remix 70/30. Deze vergelijking is goed mogelijk, doordat de eigenschappen van het verouderde ZOAB in beide vakken vrijwel hetzelfde was. Uit de resultaten van de opleveringscontrole blijken de remix-mengsels gunstiger resultaten te geven dan het nieuwe ZOAB waarmee het STAB 70/30 in vak 1 is overlaagd. Voor de remix-plus worden de resultaten gehanteerd van de totale laag inclusief de 2 cm nieuw ZOAB. Vooral de Cantabroresultaten van de boorkernen van de remix-mengsels zijn veel beter dan van het nieuwe ZOAB, waarvan de dichtheid echter zeer laag is. Het remix 70/30 mengsel heeft een beduidend hogere penetratiewaarde van het bindmiddel dan het remix-gedeelte van het remix-plus mengsel. Ook de resultaten van de dynamische treksterkte wijken van elkaar af.
- 62 -
KOAC-Twello Opgemerkt dient te worden dat tijdens het vooronderzoek van de A28 bleek, dat het remix-plus mengsel zeer gevoelig is voor oververdichting. De holle ruimte kan, niet worden aangepast, omdat er geen nieuw mineraal wordt toegevoegd. Aan de hand van een nader onderzoek zou kunnen blijken of de remix-plus techniek inderdaad een kritisch mengsel oplevert, waardoor deze mogelijkheid zou komen te vervallen. Uit de metingen op de weg blijkt dat de waterdoorlatendheid redelijk is. De ZOAB 70/30 geeft hier een beter resultaat dan de remix-plus. Van de inhaalstrook van het vak met ZOAB 70/30 zijn de resultaten uitstekend, doordat er extra aandacht is besteed aan het verdichtingsproces. De stroefheid van beide proefvakken ligt ruim boven de vereiste 0,52 (0,57 en 0,58 voor remix-plus respectievelijk ZOAB 70/30). Deze meetmethode zegt echter niet genoeg over de 'aanvangsstroefheid' van ZOAB. Uit de metingen van geluidemissieverschillen van lichte motorvoertuigen op de proefvakken blijkt dat bij een van de twee gebruikte methoden van regeneratie van ZOAB, een akoestisch gunstig resultaat wordt verkregen ten opzichte van de bestaande ZOAB uit 1986 én ten opzichte van het nieuwe ZOAB in het referentievak (proefvak 1 ) . Dit is de regeneratiemethode waarbij het geremixed ZOAB tezamen met 20 mm nieuwe ZOAB wordt aangewalst tot een 70 mm dikke laag remix-plus ZOAB (proefvak 2 ) . Het met toevoegingen remixen van 50 mm bestaand ZOAB naar 70 mm remix ZOAB, levert geen akoestische verbetering ten opzichte van het bestaande ZOAB (proefvak 3 ) . In hoeverre de akoestische meetwaarden een juiste weergave zijn van het met een bepaalde methode gemiddeld te verwachten resultaat, is niet bekend. Mogelijk dat binnen de proefvakken afwijkingen aanwezig zijn die het akoestisch resultaat in positieve of negatieve zin hebben beïnvloed. Tijdens de aanleg van de proefvakken bleek dat de weersafhankelijkheid groot is door de opname van neerslag in het te regenereren ZOAB. Tevens bleek de juiste dosering van het toe te voegen bitumen problemen op te leveren. Een goede bitumendosering is noodzakelijk vanwege de vereiste grote hoeveelheid toe te voegen bitumen per m . De algehele conclusie is dat, door bijmengen van bitumen 270/330 tot een gehalte van 5,5 %(m/m) bindmiddel, een redelijk ZOAB-remix mengsel is te verkrijgen. De holle ruimte is 2 tot 4 %(V/V) minder dan van nieuw ZOAB, maar dit verlies aan holle ruimte treedt in de praktijk ook spoedig op. De sterkte-eigenschappen stemmen goed overeen met enige jaren gebruikte ZOAB. Gezien de ervaringen met nieuw ZOAB kan niet worden geconcludeerd dat de levensduur van remix-ZOAB korter is dan van standaard ZOAB. Regeneratie naar een ZOAB 70/30 lijkt beter haalbaar dan de remix-plus, enerzijds omdat de vereiste holie ruimte beter realiseerbaar is, anderzijds omdat onderzoek aan de proefstukken minder complex is.
- 63 -
KOAC-Twello Tabel 44
Overzicht spreiding in onderzoeksresultaten bedrijfscontrol min.
max.
gem.
46
83
61,5
Bitumengehalte (%(m/m)]
4,6
5,2
Holle ruimte (%(V/V)]
4,4
10,3
Verdichtingsgraad [%]
96
101
Onderzoek Laagdikte [mm]
/
9,1
0,26
/'e,8
2,51
99
2,9
3,59
0,99 3,17
0,21 0,60
/
Statische splijt [MPa]: 30 °C 0 'C
0,80 2,49
Retained stat. splijt [MPa]: 30 °C 0 'C
0/^9 /2,87
0,84 3,29
0,61 3,08
0,28 0,21
0,32 1,07
0,72 1,41
0,46 1,27
0,153 0,153
Statische kruip: Vervorming [%] log (Smix)
y
S
S1 yr /
Ook de korrejfverdelingen wijken veel van elkaar af. De oorzaak van deze afwijkinge/r kan zijn een grote variatie in het ZOAB-granulaat. Ook kunnen er problemen zijn geweest met de dosering van het nieuwe materiaal, doordat het werk >si!genli jk nog op gang moest komen. r
7.7
ïoor de grcte spreiding in de resultaten en de beperkte lengte van het proefvak is het niet zinvol om hier conclusies aan te verbinden. Conclusies regeneratie ZOA3 -> STAB
Uit de vooronderzoeken blijkt dat een remix-STAB mengsel, dat aan alle eisen van standaard ZOAB voldoet, goed realiseerbaar is. Om aan de eisen van de korrelverdeling te voldoen moet er een grote hoeveelheid zand worden toegevoegd. Met toevoeging van bitumen 270/330 kan een instabiel mengsel ontstaan. In dat geval kan een hardere bitumen (160/210) worden toegevoegd. Ondanks de relatief lage penetratiewaarden van het bindmiddel van de remixmengsels, zijn de mechanische eigenschappen van hetzelfde niveau als van standaard STAB. De remix-mengsels zijn minder gevoelig voor retainen dan standaard STAB. Doordat de mechanische eigenschappen gerelateerd zijn aan de penetratie en omdat bekend is dat de achteruitgang van de penetratie geringer wordt naarmate de penetratie lager is, was dit te verwachten.
- 79 -
KOAC-Twello Regeneratie van ZOAB naar STAB blijkt in de praktijk nogal wat problemen op te leveren. De weersafhankelijkheid van dit mengsel is zeer groot. Het mengsel zal gevoeliger zijn voor de opgenomen heerslag in de te regenereren ZOAB dan in remix-ZOAB. Doordat er twee totaal verschillende mengsels (steenmengsel en zandasfalt) worden gemengd, is het moeilijk om een goede homogeniteit te waarborgen. In de onderzoeksresultaten van de proefstukken op de diverse lokaties blijkt een grote spreiding te zijn. Dit is deels te wijten aan verkeerde doseringen van het toe te voegen bitumen en de spreiding in gradering van het mengsel nieuwe grondstoffen. Om regeneratie naar STAB succesvol te laten rijn, moet er extra aandacht worden besteed aan het proces, waardoor de spreiding in onderzoeksresultaten kan worden beperkt.
- 80 -
KOAC-Twello Uit de resultaten blijkt dat het mogelijk is om met het verouderde ZOABgranulaat, door bijmenging van nieuw materiaal, een DAB 0/16 mengsel te vervaardigen dat voldoet aan de eisen. Het 70/30-mengsel voldoet voor alle verkeersklassen en het 50/50-mengsel voldoet voor verkeersklasse 1 en 2. De toe te voegen mengsels nieuw materiaal hebben de volgende graderingen: Tabel 46
Samenstelling
%(m/m) op zeef
toe te voegen mengsels nieuw
materiaal,
30 % nieuw mengsel
50 % nieuw mengsel
11,9 70,4 13,8
9,2 50,2 14,4 11,2 14,8
vulstof Wigro 40K grof zand steenslag C 16 - C 11,2 C 11,2 - C 5,6 C 5,62 mm
3,9
< 2 mm
0,2
Totaal Bitumen 270/330 (%(m/m)]
100,0
100,0
11,3
8,8
Wat opvalt is de grote hoeveelheid bitumen dat moet worden bijgemengd. Door het hoge percentage zand in de mengsels, wordt dit een soort zandasfalt. Eventueel zou een gedeelte van het bij te mengen bitumen 270/330 aan het granulaat kunnen worden toegevoegd.
8.2
Conclusies regeneratie 2OA3 -> DAB De onderzoeksresultaten van zowel het DAB 70/30 als het DAB 50/50 mengsel vallen binnen de eisen voor een DAB 0/16 mengsel. Het probleem is echter dat een grote hoeveelheid (ca. 11 %(m/m) voor 70/30) nieuw bitumen moet worden toegevoegd. Er zit weliswaar een hoog percentage zand in het toe te voegen nieuw mineraal (70 % bij DAB 70/30), waardoor er redelijk veel bitumen kan worden toegevoegd, maar de mengbaarheid en het transport van dit mengsel zullen voor problemen zorgen. Tevens is dit een kwetsbaar mengsel omdat het direct onder het verkeer komt te liggen. Hierdoor is, in overleg met de DWW, besloten om niet verder te gaan met het traject ZOAB -> DAB.
- 82 -
KOAC-Twello 9.
REFERENTIES 1.
KOAC, Resultaten haalbaarheidsonderzoek 93.0062 en 93.0274, januari 1994.
2.
KOAC, A7-'Hoorn': Resultaten verkennend onderzoek regeneratie ZOAB in situ, 93.0211, augustus 1993.
3.
KOAC, A7-'Hoorn': Resultaten vooronderzoek regeneratie ZOAB in situ, .93.0226, november 1993.
4.
KOAC, Resultaten augustus 1993.
5.
R&E Consultants, Tussenrapportage maart 1994.
6.
Ing. J. Reubsaet, Akoestisch onderzoek op de oostbaan van de autosnelweg A7 in het kader van het project 'Hergebruik ZOAB', rapport 1720, november 1993.
7.
Wegmeetdienst, Resultaten langsvlakheidsmetingen rijbaan van RW 7, 93196, augustus 1993.
8.
Wegmeetdienst, Resultaten stroefheidsmetingen op de oostelijke rijbaan van RW 7, augustus 1993.
9.
KOAC, A28-'Hattemerbroek': Resultaten verkennend onderzoek regeneratie ZOAB in situ, 93.0359, oktober 1993.
10.
KOAC, A28-'Hattemerbroek': Resultaten vooronderzoek regeneratie ZOAB in situ, 93.0339, november 1993.
11.
KOAC, Resultaten onderzoek remix A28, 93.0576, februari 1994.
12.
ir. F. Tolman, Interpretatie vooronderzoeken hergebruik ZOAB in situ van de A28 en A7, juni 1994.
bedrijfscontrole
- EINDE -
- 83 -
regeneratie
ZOAB-proefvakken
ZOAB
in situ,
.A7, 93.0276,
'Hergebruik ZOAB in situ', 4096,
op
de
oostelijke
Appendix A Verschil berekende en bepaalde penetratie
In de Standaard RAW Bepalingen 1990 is aangegeven voor mengsels, waarin asfaltgranulaat is verwerkt, hoe de penetratie van het bitumen in het eindprodukt (oud + nieuw bitumen) kan worden berekend. Deze berekening is eveneens uitgevoerd voor het project "Hergebruik ZOAB, in-situ" waarbij is uitgegaan van de gegevens, zoals vermeld in het verkennend onderzoek (cilinders: 4,15% bitumen, penetratie 14,1 x 0,1 mm) en het vooronderzoek (bitumen 270/330: penetratie 275 x 0,1 mm). In tabel 1 worden voor de diverse in het vooronderzoek onderzochte mengsels zowel de bepaalde als de berekende penetratiewaarden vermeld. proefvak
mengsel
2
ZOAB* 100
1 3
STAB 70/30 ZOAB 70/30
bitumengehalte % (m/m)
verhouding oud/nieuw
5,0 5,5' 4,5' 5,0 5,5'
83/17 75/25 65/35 58/42 53/47
penetratie (x 0,1 mm) bepaald
berekend
18 17 27 25 27
23 30 40 49 57
Tabel 1 Vooronderzoeken A 7, penetratie gewenst bitumengehalte proefvakken 1 gewenst bitumengehalte proefvakken
Ervan uitgaande dat gesteld mag worden dat de afzonderlijke bouwstoffen (granulaat, nieuw bitumen) met voldoende zekerheid zijn gekarakteriseerd en de in tabel 1 genoemde mengverhoudingen van het bitumen in het eindmengsel zijn gerealiseerd, kunnen de volgende verschillen worden geconstateerd: de bepaalde penetratie wijkt sterk af van de berekende penetratie; het verhogen van het aandeel nieuwe bitumen in het eindmengsel heeft niet geleid tot een structurele verbetering van de kwaliteit (bepaalde penetratie). Van diverse monsters, onderzocht t.b.v. de bedrijfscontrole en de kwaliteitsbepaling, zijn het bitumengehalte en de penetratie bepaald (zie tabel 2). Daarnaast zijn van de gerealiseerde bitumengehalten de penetratiewaarden berekend, uitgaande van de in tabel 2 vermelde mengverhoudingen. proefvak
mengsel
2
ZOAB* 100
1 3
STAB 70/30 ZOAB 70/30
bitumengehalte % (m/m)
aandeel oud/nieuw
5,35 4,76 4,28 5,08 4,71
78/22 87/13 97/3 57/43 62/38
penetratie (x 0,1 mm) monsters A7
berekend
28,5 19,4 18,0 33,5 35,9
28 20 16 50 43
Tabel 2 Penetratie bitumen proefvakken A 7, bedrijfscontrole en kwaliteitsbepaling
De resultaten van proefvak 2 tonen aan dat er nagenoeg geen verschil is tussen de bepaalde en de berekende penetratie. Voor de andere proefvakken kunnen wel verschillen worden geconstateerd die vermoedelijk worden veroorzaakt door een gewijzigde mengverhouding oud/nieuw bitumen t.o.v. het vooronderzoek (onjuiste loswoeldiepte, dosering bitumen 270/330 niet correct). Opvallend is dat de penetratie van het bitumen in proefvak 3 zelfs met een lager bitumengehalte (met een naar verwachting kleiner aandeel nieuw) hoger is dan in het vooronderzoek is bepaald. Voor de proefvakken kan geconcludeerd worden dat de berekende penetraties reëler vergelijkswaarden zijn dan de in het vooronderzoek bepaalde waarden en derhalve door DWW getwijfeld werd aan de juistheid van de bepaalde penetratiewaarden van het mengbitumen van de diverse proefstukken. DWW Delft heeft KOAC Twello verzocht haar standpunt te verwoorden (notitie met ref. 94266/jve van 3 oktober 1994) inzake de door DWW geconstateerde verschillen tussen bepaalde en berekende penetratie van het mengbitumen. In deze notitie wordt geconcludeerd dat: a. mogelijkerwijs de log-formule niet geldig is voor mengsels met relatief lage penetratiewaarden in een van de basismaterialen; b. de penetratiewaarde van het bitumen 270/330 terug loopt tijdens het vervaardigen van de proefstukken en de terugwinning. Daarnaast wordt in de notitie een onderzoeksvoorstel gedaan. Beide conclusies zijn door DWW beoordeeld: ad a. het is onbekend of de gehanteerde log-formule slechts in een beperkt toepassingsgebiedgeldig is. Opgemerkt wordt dat de proeffout van de penetratieproef (NEN 3949) een grotere invloed heeft op de (berekende) penetratiewaarde van het mengbitumen naarmate sprake is van een hoger percentage bitumen met een lage penetratie (zoals bijv. in het project Hergebruik ZOAB). ad b. indien sprake is van een eventuele terugval in penetratie van het bitumen door de wijze van vervaardiging en terugwinning dan mag worden verondersteld dat deze terugval zich consequent voordoet daar de proefomstandigheden van de vervaardiging en terugwinning voor alle proefstukken gelijk is. Uit de gegevens, zoals vermeld in de notitie, blijkt echter de terugval te variëren van 15 tot 69% hetgeen deze conclusie tegenspreekt. Het door KOAC voorgesteld onderzoeksprogramma is nog niet door DWW is opgepakt. De nadruk zou dienen te liggen op onderzoek naar de toepassingsgebied waarbinnen de log-formule geldig is. Inmiddels is echte zoveel meer bekend (deel 4, bitumenonderzoek) dat wellicht eerder zal worden doorgegaan met onderzoek naar de toepassing van hardere bitumen dan uit de mengregel volgt. Als de duurzaamheid goed blijkt zou dit voordelen kunnen hebben, zeker op het afdruipgedrag.
Appendix B Invloed veroudering bitumen 270/330 op kwaliteit mengbitumen Gedurende de aanleg van de remix-proefvakken op rijksweg 7 zijn diverse monsters van het op het werk opgeslagen bitumen 270/330 genomen en onderzocht. De resultaten van deze onderzoeken zijn weergegeven in tabel 1. datum monstername
penetratie (x 0,1 mm)
temperatuur R & K (°C)
penetratieindex
07-07-1993, vak 2 08-07-1993, vak 2 09-07-1993, vak 2
347 271 246
niet te bepalen 35,5 37,5
niet te bepalen 0,8 0,2
14-07-1993, vak 3 15-07-1993, vak 3
242 246
37,0 36,0
-0,5 -0,7
19-07-1993,,vak 1
242
36,5
-0,8
Tabel 1 Kwaliteit bitumen 270/330 Om te bepalen welke invloed de variërende eigenschappen van het bitumen hebben op de eigenschappen van het mengbitumen in een geregenereerd mengsel kan gebruik worden gemaakt van de zgn. log-formule (proef 56.0 RAW 1990). Hierbij wordt dan een variabele verhouding oud/nieuw bitumen gehanteerd bij twee penetratie-waarden van het nieuwe bitumen (242 en 347 x 0,1 mm) terwijl de penetratiewaarde van het oude bitumen als constant wordt beschouwd, zijnde 14 x 0,1 mm. verhouding oud/nieuw bitumen in % (m/m)
vooronderz.: 275
minimum A 7 : 242
maximum A 7: 347
100/0 80/20 60/40 40/60 20/80 0/100
14 25 46 84 152 275
14 25 44 77 137 242
14 27 51 96 183 347
penetratie bitumen in 0,1 mm
Tabel 2 Kwaliteit mengbitumen Uit tabel 2 blijkt dat de variatie in eigenschappen van het nieuwe bitumen 270/330 geen tot nauwelijks invloed heeft op de eigenschappen van het mengbitumen mits het aandeel nieuwe bitumen beperkt blijft tot max. ± 30%. Rekening houdend met de in de vooronderzoeken vastgestelde percentages (aandeel nieuw bitumen 35, 25 en 47%) wordt voor de proefvakken geconcludeerd dat de veroudering van het bitumen 270/330 geen invloed heeft op de eigenschappen van het mengbitumen, mits de gehanteerde mengverhoudingen worden gerealiseerd (indien vergeleken met het vooronderzoek). Dit wordt enerzijds veroorzaakt door het geringe aandeel nieuw bitumen in het mengbitumen (vak 2, 25%), anderzijds door het geringe verschil in penetratie tussen vooronderzoek en monsters (monsters ca. 245 en vooronderzoek 275 x 0,1 mm voor de proefvakken 1 en 3).
Appendix C Gewenste en verwachte verjonging mengbitumen
Van een groot aantal monsters is zowel het bitumengehalte als de penetratie bepaald. Het bitumengehalte blijkt echter in de meeste gevallen (sterk) af te wijken van het gewenste bitumengehalte (vooronderzoek) hetgeen het vergelijken van de gerealiseerde met de gewenste penetratiewaarde niet mogelijk maakt. Om een indruk te krijgen of de penetratiewaarde correspondeert met het gevonden bitumengehalte is van deze bitumengehalten de penetratie berekend (zie tabel 2 van appendix A). In figuur 1 worden de resultaten van deze berekeningen weergegeven in relatie met het bitumengehalte. Tevens is door middel van de lijnen "100 + %" (proefvak 2) en "70/30%" (proefvakken 1 en 3) aangegeven welke penetratiewaarden mogen worden verwacht, althans volgens de vooronderzoeken, voor de bitumengehalten tussen 4,0 tot 6,0%.
80
^.70/30
60 ^100+
40
1
^ ^ 3
•
2
Ï
20
2
^m2
10 US 5,0 55 60 bitumengehalte(%rim 'op1] Figuur 1
Gerealiseerde en te verwachte verjonging mengbitumen
Op basis van de resultaten zoals weergegeven in bovenstaande figuur kan geconcludeerd worden dat: -
de penetratie van het bitumen van de proefvakken 1 en 3 afwijkt van de te verwachten penetratie; de penetratie van het bitumen van proefvak 2 overeenkomstig de verwachting is "verjongd".
De geconstateerde afwijkingen voor de proefvakken 1 en 3 worden veroorzaakt doordat het bitumen van deze proefvakken niet is gemengd overeenkomstig de in de vooronderzoeken vastgestelde mengverhoudingen hetgeen met name te wijten is, zo wordt in het rapport gesteld, aan een discontinue en/of onjuiste dosering van de hoeveelheid bitumen 270/330 door de remixmachine.
Appendix D Onderzoek naar de statische splijtsterkte
Bij het interpreteren van de onderzoeksresultaten van de diverse eigenschappen van de in het kader van het project "Hergebruik ZOAB - in situ" onderzochte zeer open asfaltbeton mengsels blijkt een relatie te bestaan tussen de statische splijtsterkte (bij 30 °C), de penetratie van het bind-middel en de leeftijd van het betreffende proefstuk [1]. Met behulp van deze relatie die is bevestigd aan de hand van de resultaten van een in 1992 door DWW uitgevoerd onderzoek [2], kan een indicatie worden verkregen in de levensduur van de door middel van het remix-procédé geregenereerde zoab. Opgemerkt wordt dat de relatie uitsluitend is aangetoond voor conventionele zoab mengsels (vervaardigd met 4,5% bitumen 80/100).
proefvakkenA7 1 referentievak 2 rerrix-p/us 3 remix 70/30
0 Figuur 7
0,2
OA 06 08 W V £p IMFbJ bj 30°C ZOAB, relatie penetratie - stat. splijtsterkte 30 °C - leeftijd
Op basis van de positie van de remix-mengsels in figuur 1 kan indicatief gesteld worden dat de remix-mengsels een 2 tot 3 jaar kortere levensduur zullen hebben in vergelijking met conventioneel zoab. Ergo de mindere kwaliteit van het bitumen (t.o.v.. bitumen 80/100) wordt niet, of slechts gedeeltelijk, gecompenseerd door het verhogen van de hoeveelheid bitumen (t.o.v.. 4,5%) indien gestreefd wordt naar een vergelijkbare levensduur.
[1] "Relatie penetratie bindmiddel-statische splijtsterkte-leeftijd ZOAB", DWW Delft, interne notitie MAA-N-94093, juli 1994 [2] " Splijtsterkte op ZOAB uit Nederlandse wegvakken", DWW Delft, publicatie P-DWW-92-MA501,1992
Appendix E Ervaringen dienstkring Alkmaar, april 1994
Voorbereiding De voorbereiding van het bestek is binnen een welhaast onmogelijk korte tijd gebeurd. Een volgende keer is meer voorbereidingstijd zeker nodig, o.a. moet het voornemen tot proefvakaanleg in een functieplan (t.b.v. het planjaar) worden opgenomen. Aandachtspunt: natte plekken van voor de uitvoering zijn ook na de uitvoering plaatselijk aanwezig: de verkanting van de verharding is niet vooraf vastgelegd; het is nu niet duidelijk of de onvoldoende waterafvoer het gevolg is van het remixen danwei van onvoldoende verkanting resp. onvlakheid overdwars. Dit speelt met name in vak 3, rechterrijstrook (remix). Aanbeveling: verkanting in verkennend onderzoek opnemen. Afspraak: in een door de DAS Alkmaar aan te geven dwarsraai zullen kernen geboord worden (orgel) met als doel onderzoek naar de verkanting, vlakheid overdwars en de waterdoorlatendheid/holle ruimte. Binnenkort uitvoeren als kernen worden geboord voor het vervolgonderzoek. Actie: DAS Alkmaar De geschatte hoeveelheden vooraf zijn soms behoorlijk onder- of juist overschreden (verjongingsolie-bitumen). Oorzaak: het parallel lopende laboratoriumonderzoek tijdens het opstellen van het bestek (korte voorbereidingstijd). Deze zaken zijn goed opgevangen tijdens de uitvoering (meerminderwerk). Uitvoering Voor bed rijfscontrole zijn laboratoriumfaciliteiten in de nabijheid noodzakelijk; na aanloopproblemen verliep dit al spoedig beter, door gedetailleerdere afspraken te maken en dankzij de inschakeling van Ooms/Unihoorn. Het verdichtingsproces vereist een nauwgezette begeleiding (zoals met nucleair meetapparatuur). Het is de vraag welke eisen gesteld moeten worden aan het verdichtingsproces (holle ruimte belangrijker dan verdichtingsgraad, dichtheid proefstuk; waaraan bestaat behoefte). De machinesnelheid is zeer laag, maar dat wil niet zeggen dat de uitvoeringssnelheid veel minder is dan ingeval de gehele ZOAB laag zou zijn afgefreesd en vervangen door nieuw ZOAB. Weliswaar is de snelheid van een conventionele spreid/afwerkmachine gemiddeld ca 300 m/h (remix ca 100 m/h) maar de uiteindelijke verhouding zou eerder 1:1,5 dan 1:3 kunnen zijn, bij dichte lagen wellicht zelfs 1:1,2. Eerder wordt minder dan 1000 ton/dag gehaald dan meer, met name in drukke gebieden als rond Amsterdam. Voordelen van remix zijn: nauwelijks af te voeren materiaal en geringe aanvoer van bouwstoffen (weinig werkverkeer, minder wegafzetting nodig) zodat de weggebruiker nauwelijks overlast heeft, maar ook een nauwelijks stokkende remixproduktie. Een ander voordeel is dat er geen freesvakken open liggen, zodat in geval van moeten beëindigen dit ook snel kan. Het Remixprocédé kan in drukke gebieden dus voordelen bieden. Het procédé is wèl sterk weersafhankelijk: 's ochtends is niet bekend of begonnen kan worden (met name vocht, maar ook wind, zeker in combinatie met lagere temperatuur). Één regenbui 's nachts en er moet een veel groter aantal uren gewacht worden dan bij remix van DAB of bij vervangen van ZOAB. De vraag rijst of 's nachts werken niet gunstiger is vanwege vocht (minder last van condensatie). Overigens is gebleken dat een beperkte hoeveelheid vocht niet direct een probleem hoeft te zijn bij remix ZOAB —-> ZOAB; bij remix ZOAB —-> STAB ligt dit gevoeliger omdat de freesdiepte groter moet zijn.
Beheer/onderhoud Doordat de verdichting te wensen overliet is de textuur zeer verschillend, van open tot dicht, en daarmee ook allerlei eigenschappen. Hierdoor blijft het ZOAB lang nat; overigens geldt dit ook voor het referentievak nieuw ZOAB uit de asfaltinstallatie (vak 1). Vak 2 is qua doorlatendheid het minst goed, waarschijnlijk ook vanwege de toevoeging van bitumen hetgeen op het middengedeelte van de stroken tot de dichtere textuur heeft geleid. Vak 2 kent geen materiaalverlies, hetgeen mogelijk aan de "pluslaag" te danken is. In vak 3 (remix) verliest de middennaad zeer plaatselijk enig materiaal, waarschijnlijk door extra veroudering bitumen door enige overlap van de preheaters. Dit vak (3) wordt als "best geslaagd" beschouwd. Qua geluidsniveau zijn geen verschillen waarneembaar tussen de drie proefvakken, noch t.o.v. de aanliggende, oudere ZOAB verharding. De gladheidsbestrijding heeft geen extra bevindingen/knelpunten opgeleverd vergeleken met de aanliggende ZOAB-vakken. Er hebben geen ongelukken plaatsgevonden. De boorgaten zijn keurig nagevuld. De thermoplast geeft evenmin problemen. DAS Alkmaar is zeker bereid tot het meewerken van vervolgproefnemingen. Uit latere informatie van de dienstkring blijkt dat de proefvakken geen last van ijzel hebben gehad in de afgelopen winter 1994/1995, de aanliggende ZOAB weggedeelten wel.
Appendix F Reacties Les Milton/TRL
T0*d "ibiOl
FACSIMILE DOCUMENT TRANSPORT RESEARCH LABORATORY OLD WOKINGHAM ROAD CRCWTHORNE, BERKSHIRE RG11 6AU. ENGLAND
FAXNo. 01344-770686
FROM: TRANSPORT RESEARCH LABORATORY
DEPT: CIVIL ENGINEERING [HIGHWAYS]
FAX QUERY TEL No. 01344-770384
NAME: LES MILTON ROOM No:
D2064
TEL No. [DIRECT1 01344-770805 TO:
FAX No.
Dr J Molenaar Also for the attention of: J van der Kooij & J Eikelboom
00 31 15 611 361
COUNTRY: The Netherlands DATE:
NUMBER OF PAGES: 1
23 October 1995
MESSAGE DearJaap. I wisn TO thank you and your colleagues for the informative meeting on Friday, giving me the benefit of your expcricnccs in the use and recycling of porous asphalt. In psrrcdar, I fcund interesting the information relating to long-term binder drainage and differential layer hardaning of the binder. I wonder, is this the same for all aggregate types - or perhaps, most marked for crusned gravel? Regarding the trial site on the A7 north of Hoorn, I visited thts site on Saturday morning. The traffic conditions being relatively light, and with the aid of flashing lights and reflective jacket. I was able to take a brief but reasonablv close look at the various surfaces. Apart from a few isolated blemishes on the longrtudinal centre joint and slight surface ravelling at the begmning or end of paver runs. it is evident that in situ recycling of porous asphalt can be accomplish - and subjsct to a reasonable life being achieved. has every chance of becoming a worthwhile maintenance process for at least, modestly trafficked roads such as the A7. However, from your experience to date. do you think the same recvcled materials would stand up to the heavy rrstfic loadings on say, the AIO around Amsterdam. Also. can you confirm that the surface exposed agcrsgate for all three test sections was crushed gravel and if so. is this typical for porous asphalt used everywnere?
I hc-3 to speak with you again shortly and look forward to future sharing of information. Finaiv. Kathy and I wish to thank you for your kind hospitality at lunch time. YOL r -mcorcly.
Les
•on.
oi
•nicro-y SAWTHOIH ' T a l woad 19CU93S UC+"
989072
ST:CT
S66T-IDO-£Z
Appendix G Onderzoeksresultaten jaar 0,1 en 2 proefvak 1
REMIX A-7 vergelijk (jaar 0) - (jaar 1) - (jaar 2)
ZOAB -nieuw" jaar 0
STAB
jaar 1
jaar 2
jaar 1
jaarO
jaar 2
A
B
A
B
A
B
A
B
A
B
A
22,2
25,1
22,1
21,5
20,2
21.1
6,7
25,0
44,0
37,0
49,0
37,0
standaard afwijking
1,40
2,80
0,89
1,95
1,41
1.36
1,30
0,40
0,71
0,38
0.90
0,45
minimum
18,2
20,7
20,9
17,3
16,6
18.8
5,1
1,8
3,5
3,2
4,0
3,3
maximum
24,7
30,5
23,5
24,0
23,1
23,7
9,8
3,7
5,5
4,5
6,8
4,9
aantal (N)
24
21
12
12
15
15
24
21
15
13
15
15
84,3
84,5
84,3
84,6
84,0
84,7
70,8
58,1
69.9
49,5
67,5
51,5
Serienummer:
B
Fysische eigenschappen holle ruimte
op zeef 2 mm
% (v/v)
% (m/m)
standaard afwijking
0,32
1,23
0,35
0,00
0,21
1,06
1,39
1,99
0,57
2,83
3,11
3,39
minimum
83,4
82,6
84,0
84,6
83,8
83,9
69,4
56,3
69,5
47,5
65,3
49,1
maximum
84,6
85,9
84,5
84,6
84,1
85,4
72,5
60,4
70,3
51,5
69,7
53,9
5.0
5,1
5,3
5,3
5,4
5,0
6,7
6,6
6.9
6.8
7,1
6,4
door zeef 63 urn
% (m/m)
standaard afwijking
0,16
0,47
0.14
0,14
0.07
0.07
0,20
0,10
0.42
0,14
0,28
0,42
minimum
4,9
4,5
5,2
5,2
5,3
4.9
6,6
6,5
6,6
6,7
6,9
6,1
maximum
5,2
5,8
5,4
5,4
5,4
5,0
7,0
6,7
7,2
6,9
7,3
6,7
aantal (N)
4
5
2
2
2
2
4
3
2
2
4,5
4,8
4,1
5.1
5.7
5.3
0.08
0.41
bitumengehalte
% (m/m) op
standaard afwijking
5,0
5,3
4,9
5,0
0.26
0.70
0,36
0,80
5,3 0,70
minimum
4,4
4,1
3,9
5,0
4,7
4,8
4,3
4,9
5,6
5,2
4,8
maximum
4,5
5.2
4,2
5,2
5,2
6,1
5,1
5,0
5,8
5,4
6,1
aantal (N)
4
5
2
2
4
3
4
3
2
2
3
71
61
26
38
eigenschappen teruggewonnen bindmiddel penetratie (25 °C, 100 g, 5 s)
0,1 mm
38
31
25
0.71
standaard afwijking
24 0,71
minimum
70
57
35
30
25
34
23
23
maximum
72
65
40
31
26
41
27
24
aantal (N)
2
2
2
2
2
2
2
48,5
50.0
54,0
62,0
58,5
63.8
verwekingspunt R&K
°C
standaard afwijking
57,3 0.35
2
64,3 0.35
minimum
47.5
49,5
53,5
57,0
61,5
57,0
63,5
maximum
48,0
50,0
54,5
57.5
62,0
59,5
64,0
aantal (N)
2
2
2
2
2
2
64.0 64,5 2
2
proefvak 1
REMIX A-7 ZOAB •nieuw-
vergelijk (jaar 0) - (jaar 1) - (jaar 2) jaar 0
A
jaar 2 B
A
B
-0,96
-0,80
minimum
-0,87
-0,70
-0.90
maximum
-1,06
-0,90
-0,90
aantal (N)
2
2
Serienummer
STAB
jaari
jaarO
jaar 1
A
B
-0,12
-0,01
-0,70
-0,13
-0,06
0,00
-0,50
-0,12
0,04
0,40
2
2
2
A
B
A
jaar 2 B
A
B
eigenschappen teruggewonnen bindmiddel Penetratie-index (PI.)
-0,90
-0,60
0,20
standaard afwijking
bitumengehalte standaard afwijking
0,20 0,07
% (m/m) op
2
0,10 0,20 2
4,6
6.4
0,35
0,14
minimum
4,3
6,3
maximum
4,8
6,5
aantal (N)
2
2
Fysische en technologische eigenschappen in 1993, 1994 en 1995
2
proefvak 1
REMIX A-7 vergelijk (jaar 0) - (jaar 1) - (jaar 2)
ZOAB "nieuw" jaar 0 A
Serienummer
STAB
jaar 1 B
A
B
A
1,18
1,41
1.50
minimum
0,99
1,35
maximum
1,31
aantal (N)
3
jaar 1
jaarO
jaar 2
A
3.62
4,42
3,90
1.32
3,32
3,62
3,57
1,46
1.72
3,92
5,21
4,22
2
3
2
2
2
1.17
0,50
0,58
A
B
jaar 2 B
B
A
Mechanische eigenschappen Splijttreksterkte 0 °C
MPa
0,20
standaard afwijking
Splijt 0 °C (retained)
MPa
0,46
3.95
1,09
standaard afwijking minimum
0,98
3,79
maximum
1,15
4,11
aantal (N)
3
2
1,21
-
Splijt 0 °C (8 mnd, DWW)
MPa
standaard afwijking minimum
1,00
maximum
1,32
aantal (N)
3
Splijttreksterkte 30°C
MPa
0,30
0,09
0,19
minimum
0,08
0,15
0.27
0.68
0,50
0,53
maximum
0,10
0,22
0.32
1.66
0,51
0,62
aantal (N)
3
3
3
2
2
2
standaard afwijking
Splijt 30 °C (retained)
0,03
MPa
0,06
0,09
1,98
standaard afwijking
0,08
1,95
minimum
0,10
2,00
maximum
3,00
2,00
0,21
-
aantal (N)
Splijt 30 °C (8 mnd, DWW
MPa
standaard afwijking minimum
0,18
maximum
0,24
aantal (N)
3
statische stijfheidsmodulus
MPa
-
-
-
8,02
5,72
standaard afwijking
0,98
1,14
minimum
7,33
4.91
maximum
8,71
6.52
aantal (N)
2
2
B
proefvak 1
REMIX A-7 ZOAB "nieuw-
vergelijk (jaar 0) - (jaar 1) - (jaar 2) jaar 0 A
Serienummer
STAB
jaar 1 B
A
jaar 2 B
A
jaar 1
jaarO B
A
B
A
jaar 2 B
A
Mechanische eigenschappen Cantabro
% (m/m)
100 omwentelingen
28,1
21,9
-
-
-
200 omwentelingen
63,8
52,1
-
-
-
300 omwentelingen
84,0
68,4
-
-
-
9,21
standaard afwijking minimum
81.5
61,8
maximum
89,0
78,9
aantal (N)
3
3
Cantabro (retained)
% (m/m)
100 omwentelingen
30,4
200 omwentelingen
63,7
300 omwentelingen
84,9
standaard afwijking minimum
77.9
maximum
94.7
aantal (N)
3
Cantabro (8 mnd, DWW)
% (m/m)
100 omwentelingen
26,0
200 omwentelingen
47,7
300 omwentelingen
66,3
standaard afwijking minimum
58.5
maximum
80.4
aantal (N)
3
Mechanische eigenschappen in 1993. 1994 en 1995
B
proefvak 2
REMIX A-7 ZOAB remix + (bovenlaag)
vergelijk (jaar 0) - (jaar 1) - (jaar 2)
jaarO Serienummer:
A
jaar 1
ZOAB remix+ (onderlaag)
jaar 2
B
A
B
23.1
22,7
A
jaar 1
jaarO B
jaar 2
A
B
A
B
A
B
19,9
13,5
19,4
15,8
6,9
13,1
Fysische eigenschappen holle ruimte
% (v/v) 19.2
standaard afwijking
2,40
1,60
1,14
2,15
4,70
2.60
4,11
3,36
1,61
minimum
17,0
21,5
20,4
16,6
3,7
13,4
8,6
3,6
10,9
maximum
23,1
24,6
24,4
23.5
20,0
24,4
21,1
14,6
15,1
aantal (N)
6
3
12
11
24
21
12
11
5
78,0
82,0
83,4
83.4
83,4
69.2
79,9
81,4
80,1
standaard afwijking
0,71
0,45
0,99
1,06
4,23
1,66
1,20
1,63
0,14
minimum
81,5
82,6
82,7
82,6
64,4
77,8
80.5
78,9
76,2
maximum
82,4
84,4
84,1
84,1
74,1
81,9
82,2
81,2
76,4
6.4
6,0
5,2
6,0
8,3
6,6
6,2
6,4
op zeef 2 mm
door zeef 63 urn
% (m/m)
% (m/m)
83,2
82,0
5,6
5,8
76,3
7,0
7,4
0,46
0,11
0,24
0,52
0,42
0,35
0,14
minimum
6,3
5,4
4,8
5,6
7,9
5,9
5,9
6,1
6,9
maximum
6,6
6,7
5,6
6,3
8,4
7,3
6,5
6,6
7,1
aantal (N)
4
5
2
2
6
6
2
2
4,5
4,4
5,4
6.1
standaard afwijking
bitumengehalte
% (m/m) op
5.3
4,2
0,09
0,11
minimum
5,2
4,1
4,3
maximum
5,4
4,3
4,7
aantal (N)
4
5
2
30
31
standaard afwijking
1
1
4,3
6,9
4,8
0,21
0,21
0,25
4,4
4,1
6,7
4,4
5,0
4,4
4,4
7,2
5,1
5,7
2
2
6
6
2
39
27
1
2
5,3
5,9
0,70
0,00
4,7
4,8
5,9
6,5
6,1
5,9
2
3
2
eigenschappen teruggewonnen bindmiddel penetratie (25 °C, 100 g, 5 s)
0,1 mm
22
16
35
standaard afwijking
21
0,00
minimum
26
27
18
34
27
21
maximum
34
35
30
43
27
21
aantal (N)
2
2
2
2
2
56,0
58,0
54,5
58,0
62,0
57,5
58,0
65,5
2
2
2
-0,42
-0,72
verwekingspunt R&K
°C
4
60,5
60,0
61.4
minimum
60,0
59,0
57,5
maximum
60.5
60,5
64,0
aantal (N)
2
2
4
-0,09
-0.12
•0,50
1
64,0
58,8
standaard afwijking
63,8 2,47
1
I Penetratie-index (PI.)
-0.60
standaard afwijking
-0,20
-0,10 0,42
minimum
-0,41
-0,52
-0,40
-0,49
-0,72
-0,40
maximum
0,23
0,29
-0,60
-0,36
-0,72
0,20
aantal (N)
2
2
4
2
2
2
1
REMIX A-7
proefvak 2
vergelijk (jaar 0) - (jaar 1) - (jaar 2)
A
Serienummen
ZOAB remix+ (onderlaag)
ZOAB remix + (bovenlaag) jaarO
jaar 1 B
A
jaar 2 B
A
jaar 1
jaarO B
A
B
A
eigenschappen teruggewonnen bindmiddel 5,0
6,7
minimum
4,6
6,9
maximum
5,4
6,3
aantal (N)
4
4
bitumengehalte
% (m/m) op
standaard afwijking
Fysische en technologische eigenschappen in 1993, 1994 en 1995
jaar 2 B
A
B
proefvak 2
REMIX A-7 vergelijk (jaar 0) - (jaar 1) - (jaar 2)
ZOAB remix + (boven- en onderlaag) jaari
jaarO Serienummer:
A
B
jaar 2 B
A
A
Mechanische eigenschappen 1.76
1.80
minimum
1.34
1,68
1.95
maximum
2,22
1,96
2,27
aantal (N)
3
3
3
0,39
0,42
0,59
minimum
0,36
0,36
0.51
maximum
0,43
0.45
0,68
aantal (N)
3
3
3
Splijttreksterkte 0 °C
MPa
0,17
standaard afwijking
Splijt 0 °C (retained)
2.07
MPa
1,59
standaard afwijking minimum
1,36
maximum
2,00
aantal (N)
3
Splijt 0 °C (8 mnd, DWW)
MPa
1.70
standaard afwijking minimum
1,68
maximum
1.71
aantal (N)
3
Splijttreksterkte 30 °C
MPa
standaard afwijking
Splijt 30 °C (retained)
0,09
MPa
0.42
standaard afwijking minimum
0.39
maximum
0,45
aantal (N)
3
Splijt 30 °C (8 mnd, DWW)
MPa
0,56
standaard afwijking minimum
0,26
maximum
0,71
aantal (N)
3
statische stijfheidsmoduius standaard afwijking minimum maximum aantal (N)
MPa alleen bij STAB
•
-
B
proefvak 2
REMIX A-7
ZOAB remix + (boven- en onderlaag)
vergelijk (jaar 0) - (jaar 1) - (jaar 2)
jaarO A
Serienummer
jaar 1 B
A
jaar 2 B
A
Mechanische eigenschappen Cantabro
% (m/m)
100 omwentelingen
18,9
13,1
200 omwentelingen
46.9
41,1
300 omwentelingen
55,3
60,6 7,22
standaard afwijking minimum
38.1
52.5
maximum
83,7
66,3
aantal (N)
3
3
Cantabro (retained)
% (m/m)
100 omwentelingen
24,9
200 omwentelingen
43,6
300 omwentelingen
67,0
standaard afwijking minimum
54.7
maximum
75.6
aantal (N)
3.0
Cantabro (8 mnd, DWW)
% (m/m)
100 omwentelingen
15,3
200 omwentelingen
30.0
300 omwentelingen
45,7
standaard afwijking minimum
39.9
maximum
50.1
aantal (N)
3
Mechanische eigenschappen in 1993. 1994 en 1995
B
REMIX A-7
Proefvak 3
vergelijk (jaar 0) - (jaar 1) - (jaar 2)
ZOAB remix jaarO
Serienummer
A
jaar 1
jaar 2
B
A
B
A
B
% (v/v) 21,8
18,9
21.1
20,6
21.1
17,6
standaard afwijking
2,60
1,20
1.24
1,15
1.22
0,93
minimum
16,6
16,6
19.1
19,2
19,5
16,0
maximum
27,3
20,5
23.1
23,7
23,1
16,4
aantal (N)
24
21
10
13
15
15
Fysische eigenschappen holle ruimte
85,6
83,7
87,7
84,8
85,4
83,0
standaard afwijking
0,44
0,35
0,00
0,64
0,21
0,07
minimum
84,9
83,4
87,7
84,3
85,2
82,9
maximum
85,9
84,1
87,7
85,2
85,5
83,0
5,1
5,7
4,3
5,2
5.2
6,0 0,14
op zeef 2 mm
door zeef 63 urn
% (m/m)
% (m/m)
standaard afwijking
0,35
0.30
0,35
0,28
0,07
minimum
4,8
5,5
4,0
5,0
5,1
5,9
maximum
5,6
6,2
4,5
5,4
5,2
6,1
aantal (N)
4
4
2
2
2
2
4,5
4,7
4,6
4,8
4,6
standaard afwijking
bitumengehalte
% (m/m) op
0,22
0,12
0,71
0,21
0,15
minimum
4,3
4,5
4,1
4.6
4,5
maximum
5
5
5,1
4.9
5
aantal (N)
4
4
2
2
4
49
35
eigenschappen teruggewonnen bindmiddel penetratie (25 °C, 100 g, 5 s)
0,1 mm
24
36
standaard afwijking
1,41
minimum
40
33
26
23
maximum
57
37
45
25
aantal (N)
2
2
2
2
55,0
57,5
58.8
minimum
53.0
56,0
55.5
63,5
maximum
57.0
58,5
62.0
65,0
aantal (N)
2
2
2
verwekingspunt R&K
"C
standaard afwijking
Penetratie-index (PI,)
64,3 1,06
-0,14
2
-0,36
-0,1
standaard afwijking
0,2 0,07
minimum
-0,17
-0,49
0,0
0,1
maximum
-0.11
-0,22
-0,2
0,2
aantal (N)
2
2
2
2
REMIX A-7
Proefvak 3 ZOAB remix
vergelijk (jaar 0) - (jaar 1) - (jaar 2)
jaar 1
jaarO Serienummer
A
B
A
eigenschappen teruggewonnen bindmiddel bitumengehalte
% (m/m) op
4,5
standaard afwijking minimum
4,4
maximum
4.7
aantal (N)
2
Fysische en technologische eigenschappen in 1993, 1994 en 1995
jaar 2 B
A
B
REMIX A-7
Proefvak 3
ZOAB remix
vergelijk (jaar 0) - (jaar 1) - (jaar 2)
jaar 1
jaarO Serienummer
A
B
A
jaar 2 B
A
Mechanische eigenschappen Splijttreksterkte 0 °C
MPa
2.04
1,89
1,67
minimum
1,76
1,49
1,91
maximum
2,12
1,84
2,17
aantal (N)
3
3
3
0,38
0,33
0,43
minimum
0,25
0,31
0,39
maximum
0,57
0,34
0.49
3
3
-
-
0,13
standaard afwijking
Splijt 0 °C (retained)
MPa
1,62
standaard afwijking minimum
1,44
maximum
1,73
aantal (N)
3
Splijt 0 °C (8 mnd, DWW)
MPa
2.02
standaard afwijking minimum
1,77
maximum
2,28
aantal (N)
3
Splijttreksterkte 30 °C
MPa
standaard afwijking
0.06
aantal (N)
Splijt 30°C (retained)
3 .
MPa
0,24
standaard afwijking minimum
0.23
maximum
0,25
aantal (N)
3
Splijt 30 °C (8 mnd, DWW)
MPa
0,53
standaard afwijking minimum
0,49
maximum
0,57
aantal (N)
3
statische stijfheidsmoduius standaard afwijking minimum maximum aantal (N)
MPa
-
B
REMIX A-7
Proefvak 3
vergelijk (jaar 0) - (jaar 1) - (jaar 2)
ZOAB remix jaarO
Serienummer:
A
jaar 1 B
A
jaar 2 B
A
Mechanische eigenschappen Cantabro
% (m/m)
100 omwentelingen
21,3
16,8
200 omwentelingen
45.1
41,7
300 omwentelingen
66,7
62,9 4,68
standaard afwijking minimum
57,5
57,5
maximum
73,7
66,1
aantal (N)
3
3
Cantabro (retained)
% (m/m)
100 omwentelingen
18,3
200 omwentelingen
40,2
300 omwentelingen
69,3
standaard afwijking minimum
54,3
maximum
88.5
aantal (N)
3
Cantabro (8 mnd, DWW)
% (m/m)
100 omwentelingen
20,2
200 omwentelingen
42,5
300 omwentelingen
56,4
standaard afwijking minimum
48,8
maximum
67,8
aantal (N)
3
Mechanische eigenschappen in 1993, 1994 en 1995
B
Appendix H Geluidsmetingen Van: ing. Th. Goeman Door het akoestisch adviesbureau (Jos Reubsaet, Heerlen) zijn vergelijkende geluidsmetingen verricht aan de verschillende proefvakken. Gemeten is volgens de z.g. (Statistical) Pass-by methode. Dit wil zeggen, op basis van individuele passages van personenauto's zijn steeds paarsgewijs twee aansluitende wegverhardingen gemeten. Dit heeft plaats gevonden op twee verschillende meetdagen. Het meten van alle vakken op één dag bleek om organisatorische redenen niet mogelijk. De eerste combinatie was het bestaande (onaangetaste) ZOAB met proefvak 1, vervolgens proefvak 1 met proefvak 2 en zo door tot proefvak 3 met het bestaande (onaangetaste) ZOAB aan de andere kant van de reeks proefvakken. Per meting zijn steeds (paarsgewijs) ca. 50 individuele passages geregistreerd. Een waarneming is geslaagd te noemen als een voertuig op beide vakken kon worden geregistreerd. Vervolgens zijn per paar wegvakken de waarnemingen verwerkt tot (lineaire) verbanden tussen snelheid en geluidsniveau (incl. correlatie-coëfficiënten). Hieruit zijn, genormeerd op een vaste snelheid (115 km/h), de gemiddelde geluidsniveaus per proefvak berekend. Omdat de waarnemingen aan de diverse proefvakken niet op hetzelfde moment konden worden gedaan, is niet direct een proefvak te vergelijken met een willekeurig ander proefvak. Echter via de paarsgewijze registratie kunnen toch onderlinge vergelijkingen worden gemaakt. Dit levert het onderstaande beeld op:
•0.7 •• ••
2
3
•0,9
4
0,2
-1,0
waarbij: 1 bestaand ZOAB (blijft onaangetast) 2 70 mm STAB + 50 mm standaard ZOAB 3 70 mm Remix-plus ZOAB 4 70 mm Remix ZOAB 5 bestaand ZOAB (blijft onaangetast)
Behalve dit overzicht wordt in het bovengenoemde rapport ingegaan op de spectrale verdeling van de diverse resultaten. Hoewel de resultaten van dit eerste onderzoek niet algemeen maatgevend kunnen worden verondersteld voor de voornoemde Remix-technieken, is wel de conclusie gerechtvaardigd dat de Remix-technieken de akoestische kwaliteit van ZOAB niet nadelig behoeft te beïnvloeden. Nader onderzoek is echter gewenst.
Appendix I Waterdoorlatendheidmetingen Verkorte weergave uit rapportage van F. Sanches
Inleiding In 1993 is op de A7 een grootschalige Remix-proef op ZOAB uitgevoerd. Hier is onderzocht of ZOAB als tussenlaag (STAB) en als ZOAB-deklaag hergebruikt kan worden. In dit onderzoek is nagegaan wat de invloed van Remix is op de waterdoorlatendheid van Remix ZOAB. Hiervoor is voor en na het Remixen de doorlatendheid gemeten met zowel het zogenaamde Beckerapparaat als met de Luchtdrainmeter.
Uitvoering Op de A7 is in juli 1993 op de oostbaan t.h.v. km 39 een remix-proef uitgevoerd op het ZOAB. In juni 1993 is op de drie Remix-proefvakken, de waterdoorlatendheid gemeten. Deze metingen zijn na de Remix-proef in augustus 1993 herhaald. Twee jaar na de remix-proef zijn in september 1995 wederom doorlatendheidsmetingen uitgevoerd, ten einde het verloop van de doorlatendheid te volgen. Het was onmogelijk de metingen exact op de zelfde plek uit te voeren als de voorgaande. Dit kan spreiding in de resultaten veroorzaken.
Conclusies en aanbevelingen In vak 1 is op de Remix STAB een goed doorlatende nieuwe deklaag ZOAB aangebracht (referentiemengsel). Vooral de doorlatendheid van de rechterrijstrook is groot. De vluchtstrook van dit vak vertoont een minder duidelijke verbetering. Merkwaardig want er is ter plaatse een 0,10 m ZOAB-laag aanwezig (overlaging oude ZOAB met nieuwe ZOAB). Slechts het laatste meetpunt (tegen vak 2 aan) laat een grote verbetering na remix zien. Twee jaar na overlaging loopt de doorlatendheid van de vluchtstrook duidelijk terug. De verbetering t.o.v. de oude deklaag ZOAB is groot. De linkerrijstrook en een gedeelte van de vluchtstrook van dit vak waren minder doorlatend. In vak 2 en 3 is, wat betreft de doorlatendheid, een wisselend resultaat bereikt na remix. De verslechtering van de rechterrijstrook na remix is, t.o.v. de oude ZOAB-deklaag, waarschijnlijk te wijten aan de aanwezigheid van een zeer goede doorlatende deklaag vóór remix. Er kon dus weinig verbetering worden bereikt; eerder verslechtering. Toch is de nieuw aangelegde deklaag redelijk doorlatend. NB Vak 2 is Remix-plus, vak 3 is Remix De linkerrijstrook van beide vakken was voor remix enigszins minder doorlatend. Hier is dus door remix veel effect verkregen. Overigens is na remix de linkerrijstrook van vak 3 met een zeer grote doorlatendheid aangelegd. Toch kan geconcludeerd worden dat, in vak 3 waar de remix proef het meest "zuiver" is uitgevoerd, de gehele nieuwe ZOAB-deklaag grotendeels voldoet aan de criteria voor doorlatendheid, genoemd onder uitvoering.
Twee jaar na remix is de doorlatendheid van nagenoeg alle stroken van alle drie de vakken teruggelopen. Vervuiling zal hier ongetwijfeld een rol in spelen. Er kan geen duidelijk verschil in terugloop van doorlatendheid tussen de vluchtstrook en de rijstroken worden aangetoond.
Deel 3
Mengselontwerpprocedure Remix Zeer Open AsfaltBeton
Naam opdracht:
Mengselontwerpprocedure Remix ZOAB
Opdracht uitgevoerd in opdracht van: Dienst Weg- en Waterbouwkunde Postbus 5044 2600 GA DELFT Opdrachtnummer: Projectkenrbeschr.: Projectleider:
243027 (MAA) ZOAB/HERGEBR J. van der Kooij
Onderzoek uitgevoerd door: KOAC-Twello Postbus 3 7390 AA TWELLO
Rijksstraatweg 25 7391 MH TWELLO
Projectleider:
ing. K.F.M. Ganzeveld
Projectmedewerkers:
ing. H.C. Siedenburg
Datum rapportage:
Twello, oktober 1994
KOAC / Wegmeetdienst (WMD)
Inhoudsopgave 1 Inleiding 5 2 Principe van het remix-proces 7 2.1 ZOAB —-> remix-ZOAB 7 2.2 ZOAB —-> remix-plus 7 2.3 ZOAB —-> remix-STAB 8 3 Opzet ontwerpprocedure 9 3.1 Bestaande situatie verharding 9 3.2 Vooronderzoek 10 3.2.1 Grondstoffen 70 3.2.2 Mengselberekeningen 10 3.2.3 Mengproces en vervaardiging proefstukken 77 3.2.4 Onderzoek remix naar ZOAB en remix-plus 13 3.2.5 Onderzoek remix naar STAB 13 3.3 Mengselreceptuur 74 4 Achtergrondinformatie uit te voeren onderzoeken 77 4.1 Bindmiddeleigenschappen 77 4.2 Holle ruimte (proef 69) 18 4.3 Waterdoorlatendheid 18 4.4 Cantabro 18 4.5 Statische splijtsterkte (MAO-N-89008) 79 4.6 Dynamische treksterkte (MAO-N-93004 and MAO-N-89008) 79 4.7 Marshalleigenschappen (proef 57) 79 4.8 Statische kruip (MAO-N-87058) 20 4.9 Eigenschappen na retainen (MAO-N-93004) 20 4.10 Eigenschappen na veroudering 20 5 Toetsing aan eisen 23 5.1 Remix-ZOAB 23 5.2 Remix STAB 24 6 Samenvatting ontwerpprocedure 25* 7 Referenties 27
Bijlagen 1 2 3 4
Voorbeeld mengselberekening ZOAB 0/16 met 70% hergebruik Voorbeeld van de berekening van een mengselreceptuur Schema ontwerpprocedure Inventarisatie bestaande situatie
1 Inleiding
In opdracht van de Dienst Weg- en Waterbouwkunde is door KOAC-Twello een haalbaarheidsonderzoek verricht naar de technologische mogelijkheden om oud ZOAB in een remix-proces te hergebruiken tot STAB en ZOAB. De positieve resultaten van dit onderzoek hebben geleid tot de aanleg van proefvakken op de A7 (nabij Wognum). Om tot een goede uitvoering van de proefvakken te komen is van te voren een verkennend onderzoek en een vooronderzoek uitgevoerd. Het verkennend onderzoek dient om de eigenschappen van het bestaande ZOAB te bepalen. Aan de hand van het vooronderzoek wordt bepaald welke grondstoffen aan het verouderd ZOAB moeten worden toegevoegd om tot een produkt te komen dat, qua eigenschappen, vergelijkbaar is met een standaard mengsel. In dit rapport wordt een procedure omschreven om van verouderde ZOAB tot een eindprodukt te komen waarvan, aan de hand van toetsing aan bepaalde eisen, een levensduur kan worden verwacht die vergelijkbaar is met een standaard mengsel volgens de Standaard RAW Bepalingen
1990. De ontwerpprocedure wordt onderverdeeld in een verkennend onderzoek, een vooronderzoek en toetsing aan de eisen. Van de meer geavanceerde proeven wordt een korte beschrijving en achtergrondinformatie gegeven. Men moet zich ervan bewust zijn dat standaardproeven die veelal op asfaltbeton zijn gericht, weinig zeggend zijn voor ZOAB. Hierdoor zijn andere proeven nodig, zoals (retained) statische splijtsterkte, Cantabro en waterdoorlatendheid voor remix naar ZOAB en (retained) Marshall en statische kruip voor remix naar STAB. Deze proeven zijn nog in een ontwikkelingsfase.
2 Principe van het remix-proces
Remix is een methode om in situ asfaltbeton-deklagen, door toevoeging van nieuwe grondstoffen en een stukje techniek, tot 100% te hergebruiken. Het proces is daarbij minder milieubelastend ten opzichte van het op een conventionele wijze vervangen van een asfaltbeton-deklaag. Daarnaast is het remix-proces mogelijk een economisch aantrekkelijker en een constructief beter alternatief voor het repareren van rijsporen. Het remix-proces kan als volgt worden omschreven: Het asfaltbeton wordt, nadat het is opgewarmd met behulp van infraroodstralers, losgewoeld en door middel van wormen naar het midden van de machine getransporteerd. Op het losgewoelde materiaal kan verse (zachte) bitumen worden gesproeid en wordt het geheel gemengd. Tevens bestaat de mogelijkheid om de gradering te verbeteren door toevoeging van een mengsel nieuwe grondstoffen in de mengkamer. Het mengen vindt plaats op de door het loswoelen vrijgekomen profileerlaag. Het nieuwe mengsel wordt door middel van spreidwormen verdeeld over de gehele werkbreedte waarna de afwerkbalk het asfaltbeton profileert en voorverdicht. Een volgende mogelijkheid is om in dezelfde arbeidsgang een geheel nieuwe laag aan te brengen op de remix-laag. Het oude materiaal moet echter minimaal 70% van het eindprodukt bedragen, omdat de hoeveelheid nieuw materiaal dat door de machine kan worden bijgemengd beperkt is. Deze ontwerpprocedure geldt voor de volgende drie remix mogelijkheden:
2.1 ZOAB ----> remix-ZOAB Bij deze mogelijkheid wordt verse (zachte) bitumen aan het losgewoelde ZOAB toegevoegd alsook een mengsel van nieuwe grondstoffen (mineraal + (zachte) bitumen). De verhouding oud : nieuw materiaal moet worden vastgesteld aan de hand van een vooronderzoek. Het nieuwe materiaal zal voornamelijk bestaan uit vooromhulde grove steenslag. Het remix-ZOAB zal qua duurzaamheid en gedrag gelijkwaardig moeten zijn aan een standaard ZOAB-mengsel.
2.2 ZOAB — > remix-plus Bij het remix-plus proces wordt alleen verse (zachte) bitumen aan het losgewoelde ZOAB toegevoegd. Deze remix-laag wordt, in dezelfde arbeidsgang, afgedekt met ca. 20 mm standaard ZOAB. Dit gehele proces wordt uitgevoerd in één werkgang. Voor de remix-plus geldt dat de remix-laag (oud ZOAB + nieuw bitumen) aan bepaalde aangepaste eisen moet voldoen. Deze laag hoeft qua eigenschappen niet gelijkwaardig te zijn aan nieuw ZOAB. Dit geldt echter wel voor de totale laag (inclusief de 2 cm nieuwe ZOAB).
2.3 ZOAB —-> remix-STAB Het principe is hetzelfde als bij het regenereren naar remix-ZOAB. Het toe te voegen mengsel nieuw materiaal zal hier voornamelijk uit een soort zandasfalt bestaan. Een relatief grote hoeveelheid zand is nodig om de gradering van het ZOAB-granulaat aan te passen aan de gradering van STAB. Hier wordt voorlopig een verhouding oud : nieuw materiaal van 70 : 30% (m/m) aangehouden. Een groter deelpercentage oud materiaal is waarschijnlijk niet mogelijk omdat de gradering dan niet meer voldoende kan worden aangepast. De eigenschappen van de remix-STAB dienen gelijkwaardig te zijn aan standaard STAB volgens de Standaard RAW Bepalingen 1990.
3 Opzet ontwerpprocedure
De ontwerpprocedure bestaat uit vier onderdelen: 1. 2. 3. 4.
er moet een beeld worden verkregen van de bestaande situatie van de verharding; aan de hand van een vooronderzoek moet worden bepaald hoeveel en welke nieuwe materialen moeten worden toegevoegd aan het verouderde ZOAB; van deze mengsels worden proefstukken gemaakt en beproefd. De resultaten worden getoetst aan eisen opgesteld aan de hand van onderzoeksresultaten van referentie-ZOAB; als de eigenschappen voldoen, kan een definitief mengselreceptuur worden opgemaakt.
Er is een schema van de ontwerpprocedure als bijlage toegevoegd aan dit rapport (bijlage 3).
3.1 Bestaande situatie verharding Voordat de ontwerpprocedure wordt gestart dient te worden vastgesteld of het wegvak geschikt is voor remix in situ. Dit wordt beslist aan de hand van de beschikbare voorinformatie afkomstig uit de gegevens van de opleveringscontrole, de gemeten langsvlakheid en het draagvermogen (zie Appendix A). Indien er niet voldoende gegevens beschikbaar zijn, dienen deze te worden verkregen door middel van het volgende onderzoek: 1.
Voor de monsterneming ten behoeve van het verkennend onderzoek verdeelt de directie de verharding in vakken van maximaal 10000 m2 oppervlak. De verharding van elk vak dient te bestaan uit ZOAB met eenzelfde ouderdom en receptuur.
2.
In elk vak worden in drie dwarsraaien, door de gehele deklaag en loodrecht op het wegoppervlak, vier cilinders (waarvan per dwarsraai twee duplo's op een onderlinge afstand van 1,0 m hart op hart) geboord met een boor met een inwendige middellijn van 152 ± 1 mm. De plaatsbepaling van de te boren cilinders geschiedt op aselecte wijze. De duplo cilinders worden genummerd: 1A, 1B, 2A, 2B, 3A en 3B. De overige cilinders worden doorlopend genummerd: 4, 5, 6, enz.
3. Van alle cilinders wordt de laagdikte bepaald als het met een nauwkeurigheid van 1 mm berekende gemiddelde van vier metingen langs de omtrek van de cilinders. Hiervan worden de gemiddelde laagdikte en de standaardafwijking berekend. 4.
Van alle cilinders wordt de dichtheid (67) bepaald met een nauwkeurigheid van 1 kg/m 3 . Hiervan worden de gemiddelde dichtheid en de standaardafwijking berekend.
5.
Van elke twee duplo kernen wort de bitumen teruggewonnen (110) en samengevoegd. Hiervan wordt de penetratie (32) en de penetratie-index (33) bepaald.
6.
Van de overige kernen worden de minerale samenstelling en het bitumengehalte bepaald. Van deze resultaten worden de gemiddelden en de standaardafwijkingen berekend.
7.
Om te bepalen of de ZOAB-laag in het vak geschikt is voor remix in situ, worden de bovengenoemde bepalingen getoetst aan de eisen gesteld in Appendix A.
In bijlage 4 is een schema weergegeven van de inventarisatie van de bestaande verharding.
3.2 Vooronderzoek 3.2.1 Grondstoffen 1.
Het ZOAB-granulaat wordt verkregen uit ca. 30 kernen 0 150 mm, die verspreid over het gehele vak worden geboord. Deze worden verwarmd totdat ze uit elkaar vallen. Het verkregen granulaat wordt samengevoegd en gehomogeniseerd.
2.
De toe te voegen grondstoffen steenslag, vulstof, zand en bitumen worden aangeleverd door de bij het werk betrokken asfaltinstallatie. Deze levert de bewijzen van oorsprong.
3.2.2 Mengselberekeningen De mengselberekening voor remix naar ZOAB en remix naar STAB is als volgt: 1.
Het mineraalaandeel van het granulaat wordt berekend aan de hand van het hergebruikspercentage (minimaal 70%) en het bitumengehalte van het granulaat als bepaald in 3.1, lid 6.
2.
aan de hand van de gemiddelde minerale gradering van het ZOAB-granulaat als bepaald in 3.1 en het mineraalaandeel als bepaald in lid 1, wordt berekend hoeveel en in welke fracties mineraal moet worden toegevoegd om tot de gewenste gradering te komen (tabel T 31.19 voor ZOAB en tabel T 31.13 voor STAB).
3.
Aan de hand van het gemiddelde bitumengehalte van het ZOAB-granulaat als bepaald in 3.1, lid 6, wordt berekend hoeveel bitumen moet worden toegevoegd om tot mengsels met 5,0 en 5,5% (m/m) bitumen te komen voor remix naar ZOAB en 4,0 - 4,5 en 5,0% (m/m) bitumen voor remix naar STAB.
4.
Voor remix naar ZOAB wordt bitumen 160/210 of 270/330 toegevoegd, voor remix naar STAB bitumen 80/100 of 160/210.
5.
Bepaald wordt hoeveel van de toe te voegen nieuwe bitumen wordt gemengd met de nieuwe grondstoffen en hoeveel wordt gemengd met het ZOAB-granulaat. Voor remix naar ZOAB is, in verband met de verwerkbaarheid en het transport, de hoeveelheid bitumen dat het mengsel nieuwe grondstoffen kan bevatten, beperkt doordat het mengsel voornamelijk uit grof toeslagmateriaal bestaat. De hoeveelheid bitumen die hieraan wordt toegevoegd moet zorgen voor omhulling van de steenslag, zonder dat er afdruiping optreedt.
10
Voor remix naar STAB zal het mengsel nieuwe grondstoffen voornamelijk zand bevatten, waardoor er een grote hoeveelheid bitumen kan worden toegevoegd. Een gedeelte van de toe te voegen nieuwe bitumen moet worden toegevoegd aan het ZOAB-granulaat. In bijlage 1 is een voorbeeld van een mengselberekening gegeven.
Hoeveelheid toe te voegen nieuwe b tumen Remix naar ZOAB
Remix naar STAB
min.
max.
min.
max.
in mengsel nieuwe grondstoffen
1,8
2,7
1.8
-
% (m/m) t.o.v. nieuw mineraal
toegevoegd aan ZOAB-granulaat
0,5
2,3
0,5
2,3
% (m/m) t.o.v. totaal mineraal
Tabel 1 Verdeling van de toe te voegen nieuwe bitumen mengselberekening voor remix-plus: Bij remix-plus kan in de remix-laag alleen nieuwe bitumen worden toegevoegd. 1.
Aan de hand van het gemiddelde bitumengehalte van het ZOAB-granulaat als bepaald in 3.1, lid 6, wordt berekend hoeveel bitumen 160/210 of 270/330 moet worden toegevoegd aan het granulaat om tot mengsels met 5,0 en 5,5% (m/m) bitumen te komen.
3.2.3 Mengproces en vervaardiging proefstukken Na veel oriënterend onderzoek is, in afwijking van de Standaard RAW Bepalingen 1990, het mengproces in het laboratorium zodanig aangepast dat het aansluit bij de produktietechniek van de remix-machine. Het mengproces voor remix naar ZOAB en remix naar STAB is als volgt: 1.
De korrelverdeling van het granulaat wordt bepaald in de fracties > C11,2, C11,2 - C8 en < C8.
2.
Per Marshallproefstuk wordt de benodigde hoeveelheid granulaat afgewogen in de in lid 1 bepaalde fracties. In een apart schaaltje wordt de hoeveelheid toe te voegen nieuw mineraal per Marshallproefstuk afgewogen (zie toelichting 1).
3.
Het granulaat, het nieuwe mineraal en de toe te voegen bitumen worden opgewarmd tot de mengtemperatuur van de bitumen (zie toelichting 2).
4.
De hoeveelheid aan het granulaat toe te voegen bitumen wordt in de mengkom gebracht. Het granulaat wordt hieraan toegevoegd en gedurende 90 seconden gemengd. Daarna wordt het mengsel teruggezet in de stoof.
11
5. De met het nieuwe mineraal te mengen hoeveelheid bitumen wordt in de mengkom gebracht. Het nieuwe mineraal wordt hieraan toegevoegd en gedurende 90 seconden gemengd. 6. Het in lid 4 verkregen mengsel wordt aan het in lid 5 verkregen mengsel toegevoegd. Het geheel wordt gedurende 90 seconden gemengd. 7. De Marshallproefstukken worden verdicht bij de verdichtingstemperatuur van het nieuwe bitumen. Voor een remix-plus mengsel is het mengproces als volgt: 9. De korrelverdeling van het granulaat wordt bepaald in de fracties: > Cl 1,2, Cl 1,2 - C 8 e n < C 8 . 10. Per Marshallproefstuk wordt de benodigde hoeveelheid granulaat afgewogen in de in lid 1 bepaalde fracties (zie toelichting 1). 11. Het granulaat en de toe te voegen bitumen worden opgewarmd tot de mengtemperatuur van de bitumen (zie toelichting 2). 12. De hoeveelheid toe te voegen bitumen wordt in de mengkom gebracht. Het granulaat wordt hieraan toegevoegd en gedurende 90 seconden gemengd. 13. De Marshallproefstukken worden verdicht bij de verdichtingstemperatuur van de nieuwe bitumen. 14. Voor remix naar ZOAB en remix-plus worden proefstukken vervaardigd met 5,0 en 5,5% (m/m) bitumen, voor remix naar STAB met 4,5 - 5,0 en 5,5% (m/m) bitumen. Toelichtingen: 1. De benodigde hoeveelheid granulaat wordt in fracties ingewogen om de proefstukken zo homogeen mogelijk te vervaardigen. In de praktijk zal de laag niet homogeen zijn, maar om tot goede gemiddelde resultaten te komen in het laboratorium is voor deze methode gekozen. 2.
In afwijking van het gestelde in toelichting 5 van proef 57 (Standaard RAW Bepalingen, blz. 102) is als mengtemperatuur gekozen de EVT (170 mm2/s) van de nieuwe bitumen. Een hogere mengtemperatuur zal leiden tot een grotere terugslag van de zachte bitumen (160/210 of 270/330). Uit laboratoriumonderzoek blijkt ZOAB ongevoelig te zijn voor een hogere mengtemperatuur, omdat bij een standaard verdichting de holle ruimte in het mineraalskelet niet wijzigt. Tevens blijkt in de praktijk een hogere temperatuur niet haalbaar.
12
3.2.4 Onderzoek remix naar ZOAB en remix-plus 1. Vervaardig per bitumengehalte (5,0 en 5,5% (m/m)) elf proefstukken volgens 3.2.3. 2. Van twee proefstukken per bitumengehalte wordt de holle ruimte bepaald (proef 69). 3. Van vijf proefstukken per bitumengehalte wordt de waterdoorlatendheid bepaald. 4. Van vijf proefstukken per bitumengehalte wordt het massaverlies volgens de Cantabroproef bepaald. (Dit mag van dezelfde proefstukken als in lid 2). 5. Per bitumengehalte worden, in tweevoud, de bindmiddeleigenschappen na terugwinning bepaald. Per bepaling wordt het teruggewonnen bindmiddel van twee proefstukken samengevoegd. De resultaten worden getoetst aan de eisen gesteld in 5.1. Met het mengsel dat het best aan de eisen voldoet, wordt de rest van het onderzoek volgens lid 6 tot en met lid 9 uitgevoerd. Als beide mengsels niet aan de eisen voldoen moeten de mengsels worden aangepast en moet het onderzoek vanaf lid 1 worden herhaald. 6. Vervaardig zeventien proefstukken volgens 3.2.3 met het in lid 5 gekozen bitumengehalte. 7. Per temperatuurvariant wordt van drie proefstukken de statische splijtsterkte bij 0 en 30 °C bepaald (MAO-N-89008). 8. Per temperatuurvariant wordt van drie proefstukken de retained statische splijtsterkte bij 0 en 30 °C bepaald (MAO-N-93004 en MAO-N-89008). 9. Van vijf proefstukken wordt de dynamische treksterkte bepaald. 10. De gemiddelden van de in lid 6 tot en met lid 8 bepaalde eigenschappen worden getoetst aan de eisen gesteld in 5.1. Als het mengsel niet voldoet aan de eisen wordt het afgekeurd voor remix. 3.2.5 Onderzoek remix naar STAB
1. Vervaardig per bitumengehalte (4,5 - 5,0 en 5,5% (m/m)) vier proefstukken volgens 3.2.3. 2. Aan de hand van de in lid 1 vervaardigde proefstukken worden van de mengsels met 4,5 - 5,0 en 5,5% (m/m) bitumen de Marshalleigenschappen bepaald (proef 57 vanaf blz. 101). 3. Met het mengsel dat het best aan de eisen voldoet, wordt de rest van het onderzoek uitgevoerd. Als geen van de mengsels aan de eisen voldoet, moet de bitumensoort of het bitumengehalte worden aangepast, waarna de Marshalleigenschappen opnieuw worden bepaald. 4. Van het in lid 3 gekozen mengsel worden 21 proefstukken vervaardigd volgen 3.2.3.
13
5.
De bindmiddeleigenschappen na terugwinning worden in tweevoud bepaald. Per bepaling wordt het teruggewonnen bindmiddel van twee proefstukken samengevoegd
6.
Per temperatuurvariant wordt van drie proefstukken de statische splijtsterkte bij 0 en 30 °C bepaald (MAO-N-89008).
7.
Per temperatuurvariant wordt van drie proefstukken de retained statische splijtsterkte bij 0 en 30 °C bepaald (MAO-N-93004 en MAO-N-89008).
8.
Van vijf proefstukken wordt de statische kruip bepaald.
9.
De gemiddelden van de in lid 5 tot en met lid 8 bepaalde eigenschappen worden getoetst aan de in 5.2 gestelde eisen.
3.3 Mengselreceptuur Voor het vaststellen van de parameters ten behoeve van de uitvoering zijn de volgende gegevens van belang: Uit de inventarisatie van de bestaande situatie (zie 3.1): - De gemiddelde laagdikte van het betreffende wegvak. Deze is van belang voor het vaststellen van de woeldiepte. Voor het regenereren naar ZOAB wordt voor de woeldiepte de gemiddelde laagdikte min de standaardafwijking (x, - s,) aangehouden. Dit om zoveel mogelijk te voorkomen dat de onderliggende laag gedeeltelijk wordt meegenomen. Voor STAB geldt als woeldiepte de gemiddelde laagdikte plus de standaardafwijking (x, + s,). Dit om zoveel mogelijk de gehele ZOAB-laag mee te nemen; - De gemiddelde dichtheid van het betreffende wegvak. Deze is van belang om te berekenen hoeveel materiaal er bij het loswoelen bij een bepaalde woeldiepte vrijkomt.
Uit het vooronderzoek: - het bitumengehalte waarvoor gekozen is; - de samenstelling en het gewichtspercentage van het toe te voegen mengsel nieuwe grondstoffen. Met deze gegevens kan worden berekend hoeveel bitumen in het werk moeten worden gedoseerd in It /m 2 en hoeveel nieuw materiaal moet worden toegevoegd in kg/m 2 . Samengevat moeten de volgende gegevens bekend zijn: - gemiddelde laagdikte, x, in mm standaardafwijking van de laagdikte, s,; - gemiddelde dichtheid van de bestaande ZOAB-laag, xd in kg/m 3 ; - gemiddeld bitumenpercentage van de bestaande ZOAB-laag, xb in % (m/m);
14
- percentage bitumen toe te voegen aan granulaat als percentage op het mineraal in het granulaat, b, in % (m/m); - percentage toe te voegen mengsel nieuwe grondstoffen in % (m/m); - gradering en bitumengehalte van het mengsel nieuwe grondstoffen (voor asfaltinstallatie).
Berekeningen 1.
2.
Woeldiepte:
lw lw
= x, - s, voor ZOAB 70/30 en remix plus = x, + s, voor STAB 70/30
waarin
lw x, s
= woeldiepte in mm = gemiddelde laagdikte in mm = standaardafwijking laagdikte in mm
Hoeveelheid losgewoeld ZOAB-granulaat per m2: I s
waarin:
3.
•Y
1000
M gr = massa losgewoeld granulaat in kg |w = woeldiepte in mm xd = gemiddelde dichtheid van bestaande ZOAB-laag in kg/m 3
Hoeveelheid toe te voegen mengsel nieuwe grondstoffen: Mn waarin:
=
M_ (%gr/100)
Mg„
2 [kg/m ] 6
M n = massa toe te voegen nieuwe grondstoffen in kg/m 2 Mgr = massa van losgewoeld ZOAB-granulaat in kg/m 2 %gr = percentage granulaat van het totale mengsel (exclusief toegevoegde bitumen) in % (m/m)
M b en M n zijn nodig voor het instellen van de remix-machine 4.
Hoeveelheid bitumen toe te voegen aan ZOAB-granulaat in kg/m 2 : M„
waarin:
Mb
=
Mb Mgr xb b,
= = = =
• b,/100
[kg/m2]
1 + xb/100 massa toe te voegen bitumen in kg/m 2 massa losgewoeld granulaat in kg gemiddeld bitumenpercentage van ZOAB-granulaat in % (m/m) percentage bitumen toe te voegen aan granulaat als percentage op het mineraal in het granulaat in % (m/m)
15
M b kan ook worden berekend als: M b = totaal benodigde bitumen - bitumen in granulaat - bitumen in mengsel nieuwe grondstoffen. Omrekenen naar It/m 2 : Mbl waarin:
= Mb • C
Mb1 Mb C
[It/m 2 ]
toe te voegen bitumen in It/m 2 toe te voegen bitumen in k g / m 2 omrekeningsfactor
C bij verschillende temperaturen Bitumensoort
270/330 160/210 80/100
80 °C
100 °C
1,02 1,02 1,01
1,03 1,03 1,02
120 "C 1,05 1,04 1,04 "
140 °C
160 °C
180 °C
1,06 1,05 1,05
1,08 1,06 1,06
1,09 1,08 1,08
Ter verduidelijking wordt in bijlage 2 een voorbeeld gegeven van de berekening van een mengselreceptuur van een mengsel ZOAB 0/16 met 70% hergebruik.
16
4 Achtergrondinformatie uit te voeren onderzoeken
De proefvoorschriften van proeven die niet in de Standaard RAW Bepalingen 1990 zijn vermeld, zijn opgenomen in bijlage 5.
4.1 Bindmiddeleigenschappen Van vier proefstukken wordt het bindmiddel teruggewonnen. Per twee proefstukken wordt het bindmiddel samengevoegd. Hiervan worden de bindmiddeleigenschappen bepaald. De penetratiewaarde van het bindmiddel zal voor een deel maatgevend zijn voor de mechanische eigenschappen van het mengsel. De theoretische penetratiewaarde wordt berekend met behulp van de formule (zie toelichting van proef 56.0, Standaard RAW Bepalingen 1990); (a+b) log (Penmengsel) = a log (Penoud bitumen) + b log (Pennieuwbitumen) Waarin a en b de massaverhoudingen weergeven van bitumen uit het asfaltgranulaat en nieuw bitumen; a + b = 1. Voorbeeld:
Het granulaat bevat 4,2% (m/m) bitumen met een penetratie van 18 (0,1 mm). Het mengsel bestaat uit 70% granulaat en 30% nieuwe grondstoffen. Er wordt in totaal 2,06% (m/m) verse bitumen 270/330 toegevoegd met een penetratie van 280 (0,1 mm) om tot een totaal bitumenpercentage van 5,0% (m/m) te komen. De hoeveelheid oud bitumen in het mengsel is: 70-100 104,2
= 2,82% (m/m)
Het aandeel oud bitumen is: 2 82 5,0
= 0,56
(= 56% van de totale hoeveelheid bitumen)
Het aandeel nieuw bitumen is:
5,0
= 0,44
(= 44% van de totale hoeveelheid bitumen)
Controle: 0,56 + 0,44 = 1 De penetratiewaarde van het bindmiddel in het mengsel is: o p
'og ( enmengsel) = 0,56 log 18 + 0,44 log 280 Pen
men6sei = 6 0 (0,1 m m )
17
4.2 Holle ruimte (proef 69) Voor regeneratie van het ZOAB-granulaat naar een 'verbeterde' ZOAB is het holle ruimte percentage van zeer groot belang. Aan de ontwerp-eis van 20% (V/V) bij 100% standaard Marshalldichtheid kan wellicht niet altijd worden voldaan, door het hogere bitumengehalte. Door het aanpassen van de gradering, door toevoeging van nieuw mineraal, kan echter de holle ruimte in het mineraal toenemen. Aan de hand van de holle ruimte mineraal kan worden bepaald hoeveel bitumen maximaal kan worden toegevoegd aan het mengsel waarbij het vereiste holle ruimte percentage in het mengsel kan worden gewaarborgd. Om, met name voor de remix-plus, de gevoeligheid voor oververdichting in te schatten lijkt het zinvol proefstukken te vervaardigen met bijvoorbeeld een gyrator en hiervan de holle ruimte te bepalen.
4.3 Waterdoorlatendheid Een van de belangrijkste eigenschappen van ZOAB is het vermogen om in korte tijd een grote hoeveelheid water te bergen en af te voeren. Om te beoordelen of de waterafvoer voldoende is, kan de waterdoorlatendheid voor proefstukken worden bepaald. In Nederland wordt er echter geen eis gesteld aan de waterdoorlatendheid van ZOAB, maar wel aan het holle ruimte percentage. Omdat er een duidelijke relatie bestaat tussen de holle ruimte en waterdoorlatendheid is het wellicht voldoende om aan de hand van het holle ruimte percentage te bepalen of de waterafvoer voldoende zal zijn. Van vijf proefstukken wordt de waterdoorlatendheid bepaald middels de constant-head methode.
4.4 Cantabro Hierbij wordt het materiaalverlies van een proefstuk in een draaiende trommel met een horizontale as gemeten na een vastgesteld aantal omwentelingen. Het materiaalverlies ontstaat doordat de kern door een schoep aan de binnenzijde van de trommel omhoog wordt gevoerd en vervolgens naar beneden valt tegen de trommelwand. Met deze proef zou het mogelijk moeten zijn om onderscheid tussen stadia van veroudering zichtbaar te maken. Uit onderzoek is echter gebleken dat dit voor ZOAB niet opgaat. Nadelen van deze proef zijn de grote spreiding in de resultaten en de ongecontroleerde wijze van belasten van de proefstukken. Ook is de wijze van belasten geheel anders dan in de praktijk voorkomt. De herhaalbaarheid van de resultaten van Marshallproefstukken is nog redelijk, maar is van boorkernen zeer slecht. De proef wordt uitgevoerd bij 20 °C. Het materiaalverlies is sterk afhankelijk van de verdichting. 18
4.5 Statische splijtsterkte (MAO-N-89008) De statische splijtproef. wordt uitgevoerd volgens het DWW voorschrift MAO-N-89008, eerste concept. Met behulp van de statische diametrale splijtproef wordt de treksterkte van de proefstukken bepaald. Een proefstuk wordt diametraal op druk belast. De proef wordt uitgevoerd met een constante belastingssnelheid van 50 mm/min bij 0 °C en 30 °C.
4.6 Dynamische treksterkte (MAO-N-93004 and MAO-N-89008) De proefomstandigheden zijn: temperatuur belasting frequentie
20 °C Fmin = 100N, 1 Hz
Het bitumengedrag is zeer belangrijk met betrekking tot het bezwijkgedrag van ZOAB. In de trekproef is dit wellicht meer het geval dan in de praktijk omdat daarin het steenskelet niet op druk wordt belast. Een waarneming op één tijdstip van veroudering zegt niets over de levensduur. Om iets over het gedrag op termijn of de verouderlijkheid ervan vast te stellen zijn meerdere proeven na verschillende tijdsintervallen vereist. Een nadeel van de trekproef is dat het om een geavanceerde en relatief kostbare proef gaat en dus minder geschikt is voor standaardwerk.
4.7 Marshalleigenschappen (proef 57) De Marshalleigenschappen zijn alleen van belang voor de STAB-mengsels. Deze proef wordt uitgevoerd volgens proef 57 van de Standaard RAW Bepalingen 1990. Aan de hand van deze proef wordt bepaald welk bitumengehalte moet worden gehanteerd om het meest stabiele mengsel te verkrijgen. Voor de remix STAB mengsels gelden dezelfde eisen als voor standaard STAB. Er worden proefstukken gemaakt met 4,0 - 4,5 en 5,0% (m/m) bitumen. In eerste instantie wordt een zachte bitumen toegevoegd (bijv. 160/210). Mocht het mengsel qua eigenschappen echter te kritisch zijn, dan moet het worden aangepast (wijziging gradering, andere vulstof, andere bitumen).
19
4.8 Statische kruip (MAO-N-87058) De proef wordt uitgevoerd bij een temperatuur van 40 °C. Gedurende 1 uur wordt een verticale belasting van 100 kN/m 2 op het proefstuk aangebracht en wordt de verticale vervorming van het proefstuk gemeten als functie van de tijd. Voor het aanbrengen van de belasting worden de proefstukken circa 2 uur in een klimaatkast geconditioneerd.
4.9 Eigenschappen na retainen (MAO-N-93004) Onderzoek van proefstukken na retainen wordt uitgevoerd om de gevoeligheid voor water van asfaltmengsels te bepalen. De mate waarin de eigenschappen onder invloed van vocht teruglopen, is een aanwijzing voor de gevoeligheid van het materiaal voor onthechting. In Nederland is geen algemeen geaccepteerde methode voor het conditioneren van de proefstukken bekend. Er is echter wel gebleken dat het voorbehandelen van de proefstukken (door vacuüm zuigen) een betere bevochtiging geeft. De proefstukken worden bij kamertemperatuur onder vacuüm verzadigd met water. Vervolgens worden de proefstukken gedurende 48 uur in een waterbad van 60 °C (± 1 °C) bewaard, waarna ze gereed zijn voor onderzoek. Na retainen worden de volgende eigenschappen bepaald: bindmiddeleigenschappen; statische splijtsterkte; Marshalleigenschappen (alleen voor STAB). In de regel zullen de bindmiddeleigenschappen van de remix-mengsels weinig teruglopen, omdat het bindmiddel van het grootste gedeelte bestaat uit sterk verouderd bindmiddel uit het granulaat, dat al jarenlang een verschillende weersomstandigheden is blootgesteld. De statische splijtsterkte zal vrijwel altijd afnemen. Aan de mate van deze afname zal een eis worden gesteld. Wat de Marshalleigenschappen betreft, wordt er een eis gesteld aan de mate van afname van het Marshallquotiënt.
4.10 Eigenschappen na veroudering Om een indruk te krijgen van de levensduur van de remix-produkten, is het van belang om de eigenschappen te bepalen bij verschillende leeftijden. Omdat een dergelijk onderzoek jaren gaat duren, moeten de proefstukken kunstmatig worden verouderd. Dit wordt gedaan met behulp van een klimaatkast.
20
Een verouderingscyclus van 24 uur bestaat uit: 4 uur beregenen met 2% NaCI-oplossing bij 40 °C; 1 uur beregenen met leiding water bij 20 °C; 3 uur vriezen bij-10 °C; 16 uur blootstellen aan UV-licht en inblazen van lucht bij 50 °C. Aangenomen is tot nu toe dat 30 dagen verouderen in de klimaatkast overeenkomt met 1 jaar in de weg. Of deze aanname juist is, wordt bij de DWW onderzocht. Hierover is nog geen uitsluitsel bekend. Het bepalen van de statische splijtsterkte na verouderen is van belang om te constateren wanneer deze gaat afnemen, dus wanneer er stripping gaat optreden. Hiermee kan een indruk worden gegeven van de te verwachten levensduur. De bepaling van de dynamische treksterkte na veroudering kan ook informatie verschaffen over de levensduur van ZOAB 70/30. Het bepalen van de bindmiddeleigenschappen na veroudering lijkt weinig zinvol. Doordat het grootste gedeelte van het bindmiddel in het remix-produkt al sterk is verouderd zullen deze eigenschappen nog maar weinig veranderen. Een nadeel van deze proeven is dat het verouderen van de proefstukken veel tijd in beslag neemt.
21
5 Toetsing aan eisen
In de diverse onderzoeken zijn de remix-mengsels getoetst aan de resultaten van referentiemengsels. Hieruit kunnen een aantal eisen worden opgemaakt waaraan een remix-mengsel moet voldoen. Men zou eisen kunnen stellen waar de bestaande ZOAB-laag (het ZOAB-granulaat) aan moet voldoen om in aanmerking te komen voor een remix-behandeling. Hiervoor kan een minimum penetratiewaarde van het bindmiddel worden voorgeschreven. In het haalbaarheidsonderzoek is echter gebruik gemaakt van ZOAB-granulaat met een extreem lage penetratiewaarde van 5 (0,1 mm). Hiermee werden redelijke resultaten behaald. Er lijken wat dat betreft geen beperkingen te gelden voor de gesteldheid van het ZOAB-granulaat. In het vooronderzoek moeten de eigenschappen van de remix-mengsels aan een aantal eisen voldoen voordat kan worden besloten of een remix-behandeling van het betreffende wegvak haalbaar is. Per mengsel worden verschillende voorschriften en eisen gesteld:
5.1 Remix-ZOAB - mengselvoorschrift: • aandeel ZOAB-granulaat in mineraal > 70% (m/m) • bitumengehalte 5,0 - 5,5% (m/m), volgt uit vooronderzoek • bitumensoort 160/210 of 270/330, volgt uit vooronderzoek - mengseleigenschappen: • ontwerp holle ruimte • Cantabro • retained statische slijtsterkte • waterdoorlatendheid • penetratie bindmiddel 25 °C (na terugwinning)
i 19,0% (V/V) <. 20% (m/m) verlies £ 85%van de statische splijtsterkte a 1,3 • 10"3 m/s s 30- 10"1 mm
23
Remix plus (exclusief 2 cm nieuw ZOAB) - mengselvoorschrift: • aandeel ZOAB-granulaat in mineraal 100% (m/m) • bitumengehalte 5,0 - 5,5% (m/m), volgt uit vooronderzoek • bitumensoort 160/210 or 270/330, volgt uit vooronderzoek - mengseleigenschappen: • ontwerp holle ruimte • Cantabro • retained statische splijtsterkte • waterdoorlatendheid • penetratie bindmiddel 25 °C (na terugwinning)
i 17,0% (V/V) < 25% (m/m) verlies > 80% van de statische splijtsterkte ;> 1,0-10"3 m/s i 20-10" 1 mm
5.2 Remix STAB - mengselvoorschrift • aandeel ZOAB-granulaat in mineraal > 70% (m/m) • Marshalleigenschappen zie tabel T 31.14 blz. 328, Standaard RAW Bepalingen
1990 • bitumengehalte • bitumensoort - mengseleigenschappen • retained statische splijtsterkte • statische kruip, log (Smix) • penetratie bindmiddel 25 °C (na terugwinning)
4,0 - 5,5% (m/m), volgt uit vooronderzoek 80/100 or 160/210, volgt uit vooronderzoek
> 85% van de statische splijtsterkte >0,92 > 35 • 10 1 mm
24
6 Samenvatting ontwerpprocedure
- Boren van kernen aselect verspreid over het betreffende wegvak. - Verkennend onderzoek: • boorkernen onderzoeken op: * bitumengehalte * gradering mineraal * bindmiddel eigenschappen na terugwinning
* laagdikte * dichtheid
- Vooronderzoek: • ZOAB-granulaat verkrijgen uit boorkernen • verzamelen grondstoffen (steenslag, zand, vulstof, bitumen) • mengselberekening Voor remix-ZOAB en remix-plus mengsels: • vervaardigen proefstukken met bitumengehaltes van 5,0 en 5,5% (m/m) • bindmiddeleigenschappen na koude terugwinning: penetratie, verwekingspunt en penetratieindex • holle ruimte • waterdoorlatendheid • Cantabro • mengsels kiezen voor vervolgonderzoek • statische splijtsterkte • retained statische splijtsterkte • dynamische treksterkte Voor remix-STAB mengsels: • vervaardigen proefstukken met 4,0 - 4,5 en 5,0% (m/m) bitumen (4 per bitumengehalte) • bepalen Marshalleigenschappen en aan de hand hiervan bitumengehalte kiezen • bindmiddeleigenschappen na koude terugwinning: penetratie, verwekingspunt, penetratieindex • indien geen van de mengsels voldoet aan de eisen, een ander bitumengehalte kiezen of een andere bitumensoort kiezen en opnieuw Marshalleigenschappen bepalen totdat er een mengselsamenstelling is gevonden die aan de eisen voor de Marshalleigenschappen voldoet • statische splijtsterkte • retained statische splijtsterkte • statische kruip - Toetsing aan de eisen. - Vastellen mengselreceptuur.
25
Proefparameters - Vervaardigen proefstukken
Granulaat met nieuw bitumen 90 s mengen, mengsel nieuwe grondstoffen 90 s mengen. De mengsels samenvoegen en 90 s met elkaar mengen. Mengen bij mengtemperatuur van het nieuwe bitumen. Verdichten met Marshallhamer (2 x 50) bij verdichtingstemperatuur van het nieuwe bitumen.
- Cantabro
Massaverlies na 300 omwentelingen bij 20 °C.
- Statische splijtsterkte
Belastingssnelheid 50 mm/min. Axiale vervorming en splijtenergie meten. Uitvoeren bij 0 en 30 °C.
- Retainen
Proefstukken bij kamertemperatuur onder vacuüm verzadigen met water, vervolgens gedurende 48 uur in waterbad van 60 °C bewaren. Volgens proef 57 van de Standaard RAW Bepalingen 1990.
- Marshalleigenschappen - Statische kruipproef
Geurende 1 uur verticale belasting van 100 kN/m 2 , bij 40 °C. Verticale vervorming meten als functie van de tijd.
26
7 Referenties
KOAC-TWELLO: 'Resultaten haalbaarheidsonderzoek regeneratie ZOAB in situ' januari 1994 J.L.M. Voskuilen, J. van der Kooij en M. van de Bol: 'Splijtproeven op ZOAB uit Nederlandse wegvakken' december 1992 P. Hugo: 'Effect of sample length on indirect tensile test parameters'
maart 1993 J. van der Kooij: 'Relatie splijtsterkte ZOAB-S bitumen'
december 1992 F. Tolman and J. van der Kooij: 'De dynamische trekproef als beoordelingsmiddel van de mechanische kwaliteit van ZOAB1 Wegbouwkundige Werkdagen, 1992 H.J.N.A. Bolk: 'De kruipproef' SCW Publikatie M, februari 1980 DWW: 'Remix proefproject op rijksweg 76' augustus 1991
27
Bijlage 1 Voorbeeld mengselberekening ZOAB 0/16 met 70% hergebruik Basisgegevens: -
samenstelling granulaat (zie tabel); bitumengehalte granulaat = 4,2% (m/m); bitumengehalte eindprodukt = 5,5% (m/m) (volgt uit vooronderzoek); bitumengehalte mengsel nieuwe grondstoffen = 2,5% (m/m) op nieuw mineraal. % op zeef NEN2560
steenslag
ZOABgranulaat
vulstof Wigro 60K
gewenst
theor. berekend 0,0 22,4 57,6 72,8 85,1
C16 C11.2 C8 C5.6 2 mm 500 urn 180 |jm 63 urn
0,0 15,6 42,8 61,8 80,0 87,7 91,7 95,2
0,0 38,0 92,0 100,0 100,0
0,0
0,0 22,5 57,5 77,5 85,0
100,0
13,3
95,5
95,5
< 63 |jm
4,8
0,0
86,7
4,5
4,5
31,3
1,5
totaal
67,2*
100,0
Het ZOAB-granulaat heeft een bitumengehalte van 4,2% (m/m) (op). Het bitumenaandeel van het granulaat in het eindprodukt zal zijn: 70% van
4,2 104,2
100% = 2,8% (m/m)
Het mineraalaandeel van het ZOAB-granulaat is dan: 7 0 - 2 , 8 = 67,2% (m/m)
Voor een Marshallproefstuk met 5,5% (m/m) bitumen moet het volgende worden afgewogen: Afwegen voor een Marshallproefstuk
ZOAB-granulaat 70% mengsel nieuwe grondstoffen: vulstof Wigro 60K steenslag C16-C11.2 steenslag C11.2 - C8 steenslag C8 - C5,6 toe te voegen bitumen: in mengsel grondstoffen 2,5% bij ZOAB-granulaat 5,5 - 2,8 - 0,75
(31,3% of 38,0) (31,3% of 54,0) (31,3% of 8,0)
mineraal % (m/m)
bitumen % (m/m)
67,2
2,8
1,5 11,9 16,9 2,5
(30% of 2,5)
Totaal (eindprodukt)
0,75 1,95 100,0
5,5
Bijlage 2 Voorbeeld van de berekening van een mengselreceptuur Basisgegevens: - te maken mengsel:
ZOAB 0/16 met 70% hergebruik
- uit verkennend onderzoek:
• • • •
- uit vooronderzoek:
• totaal bitumenpercentage = 5,5% (m/m) • percentage bitumen 270/330 to te voegen aan ZOAB-granulaat b, = 2,6% (m/m) • percentage toe te voegen mengsel nieuwe grondstoffen = 30% (m/m) van totale mengsel • bitumengehalte mengsel nieuwe grondstoffen b2 = 2,7% (m/m) op het nieuwe mineraal (zie tabel 1 van het vooronderzoek)
gemiddelde laagdikte x, = 47 mm standaardafwijking s, = 2,0 mm gemiddelde dichtheid xd = 1950 kg/m 3 gemiddeld bitumenpercentage van de bestaande ZOAB-laag xb = 4,1 % (m/m)
Berekeningen:
1. Woeldiepte: lw = x, - s, = 47 - 2,0 = 45 mm 2. Hoeveelheid losgewoeld materiaal: lwxd Mgr 6 = — — —
1000
=
45-1950
1000
= 87,8 kg/m
waarvan:
hoeveelheid mineraal =
M Br 1 +xb/100
=
87,8
=
84,3 kg/m 2 mineraal
1,041
en Hoeveelheid bitumen M b l = 87,8 - 84,3 = 3,5 k g / m 2 bitumen
3.
Hoeveelheid toe te voegen mengsel nieuwe grondstoffen: Mn =
M_ E (%gr/1OO)
M_ = g
87,8 70/100
87,8 = 37,6 kg/m 2
waarvan: hoeveelheid mineraal =
37,6 1 + (2,7/100)
= 36,6 kg/m 2
en hoeveelheid bitumen M b2 = 37,6-36,6 = 1,0 kg/m 2 4.
Bitumen toe te voegen aan granulaat: totale hoeveelheid mineraal
= oud mineraal + nieuw mineraal
= 84,3 + 36,6 = 120,9 kg/m2 benodigde hoeveelheid bitumen (5,5%) M btot =
5,5 100
-120,9 = 6,65 kg/m 2
toe te voegen bitumen aan granulaat Mb3 = Mbtot - M b1 - Mb2
= 6,65-3,5-1,0 = 2,15 kg/m2 (Dit voldoet aan de grenzen gesteld in tabel 1 van het vooronderzoek.) 5.
Controle: totale hoeveelheid bitumen totale hoeveelheid mineraal
= 3,5 + 2,15 + 1,0 = 6,65 kg/m 2 = 84,3 + 36,6 = 120,9 kg/m 2
bitumenpercentaee eindprodukt =
6,65 120,9
-100 = 5,5% (m/m) op mineraal
Bijlage 3 Schema ontwerpprocedure
aansturen
VERKENNEND ONDERZOEK gradering bitumengehalte bindmiddeleigenschappen laagdikte dichtheid waterdoorlatendheid stroefheid langsvlakheid
BEDRIJFSCONTROLE gradering bitumengehalte bindmiddeleigenschappen holle ruimte waterdoorlatendheid
OPLEVERINGSCONTROLE gradering bitumengehalte bindmiddeleigenschappen holle ruimte waterdoorlatendheid statische splijt Cantabro retained eigenschappen
VOORONDERZOEK mengsel berekening gradering bitumengehalte bindmiddeleigenschappen holle ruimte waterdoorlatendheid Cantabro statische splijt retained eigenschappen
MENGSELRECEPTUUR nieuwe grondstoffen nieuwe bitumen
i
Bijlage 4 Inventarisatie bestaande situatie
Inventarisatie bestaande situatie voorinformatie visuele beoordeling opleveringsrapport, enz.
voldoende gegevens?
nee
nee
onderzoek extra cilinders
andere maatregel
Deel 4
Menging van nieuw bitumen met verouderd bitumen tijdens warm hergebruik van Zeer Open Asfaltbetongranulaat
drs. H.A. Verburg J. van der Kooij
Samenvatting
Dit onderzoek is uitgevoerd in het kader van het onderzoeksproject naar het hergebruik van zeer open asfaltbetongranulaat. Doel van het hier beschreven onderzoek is te bepalen in hoeverre nu een nieuw bitumen, nadat het is toegevoegd aan zeer open asfaltbetongranulaat, één fase vormt met het sterk verouderde bitumen uit zeer open asfaltbeton granulaat of dat er slechts sprake is van omhulling van het verouderde bitumen door het nieuwe bitumen. De resultaten wijzen uit dat, hoewel de penetratie van het bitumen uit zeer open asfaltbeton granulaat zeer laag is, het nieuwe bitumen in meer of mindere mate mengt met het verouderde bitumen. Dit vormt een aanwijzing dat de kans gering is op voortijdige spoorvorming of rafeling, direct na aanleg van asfaltmengsels met hoge percentages zeer open asfaltbeton granulaat.
Summary
This study is part of a project aimed at the recycling of porous asphalt granulate.The purpose of this study described here is to determine if new bitumen, after it has been mixed with porous asphalt granulate, will form a single phase with the aged bitumen from porous asphalt granulate or wether it is so that the aged bitumen wili only be covered with the new bitumen . The results show that, though the penetration of the aged bitumen from porous asphalt granulate is very low, some mixing occurs between the new and the aged bitumen. Based on these results we do not expect premature ravelling or rutting after laying of these asphaltconcrete mixtures with high percentages of porous asphalt granulate.
Inhoudsopgave 1 Inleiding 7 1.1 Ontwikkelingen in het warm hergebruik van asfaltgranulaat en zeer open asfaltbeton granulaat 7 1.2 Doelstelling van het onderzoek 8
2 Methoden 9 3 Resultaten 7 7 3.1 Zeer open asfaltbetongranulaat met nieuw bitumen 7 7 3.2 Nieuw zeer open asfaltbeton 72 3.3 Zeer open asfaltbetongranulaat met nieuw bitumen en nieuw aggregaat 73 4 Resultaten mechanische testmethoden 75 4.1 Wielspoorproeven 75 4.2 Marshallproeven 75 4.3 Cantabroproeven 76 4.4 Splijtproeven 16 5 Discussie 77 5.1 Gefaseerde terugwinning van bitumen 77 5.2 Testmethoden aan asfaltmengsels 77 5.3 Duurzaamheid direkt na aanleg 18 6 Conclusies 19 7 Stellingen 27 8 Referenties 23
1 Inleiding
1.1 Ontwikkelingen in het warm hergebruik van asfaltgranulaat en zeer open asfaltbeton granulaat In Nederland wordt verwacht dat de asfaltproduktie zich, afhankelijk van verschillende factoren, zal stabiliseren op een produktie van 7 miljoen ton per jaar of zal dalen tot een produktie van 5,5 miljoen ton per jaar in 2015 (zie figuur 1). Het aanbod van asfaltgranulaat zal echter sterk toenemen tot ca. 3 a 3,5 miljoen ton per jaar in 2015. Deze sterke toename wordt veroorzaakt door het inwerking treden van een verbod op het storten en het ongebonden toepassen van asfaltgranulaat [1]. In de asfaltproduktie treedt ook een verschuiving op. In de periode van 1995 tot 2005 zal het gehele primaire wegennet (± 80 km2) worden voorzien van zeer open asfalt beton (ZOAB). Het gevolg hiervan is dat van het totale aanbod van asfaltgranulaat in 2015 ongeveer 30% (ca. 1 miljoen ton), afkomstig is 2015 2000 2010 1995 2005 van ZOAB granulaat. In het hergebruik van asfaltgranulaat wordt zoveel mogelijk gestreefd naar een Figuur 7. Asfaltproduktie en aanbod asfaltgranulaat hoogwaardige toepassing hiervan. In het hergebruik van ZOAB granulaat in nieuw asfalt worden twee sporen gevolgd: - het verwerken in dicht asfaltbeton (deklagen) en steenslagasfaltbeton (tussen- en onderlagen); - het verwerken in ZOAB (deklagen). Voor het hergebruik van asfaltgranulaat zijn diverse methoden beschikbaar. Bekende methoden zijn de chargemenger, de trommelmenger en de paralleltrommelmethode waarmee hergebruikspercentages toegestaan zijn tot 50%. Vrij nieuw is de MARS techniek (Microwave Asphalt Recycling System), waarmee hergebruikspercentages mogelijk zijn van minimaal 85%. Ook zijn In Situ methoden beschikbaar als Repave en Remix, waarmee eveneens hoge percentages hergebruik (minimaal 75%) mogelijk zijn. Uitgangspunt bij het ontwerpen van asfaltmengels met asfaltgranulaat is steeds dat deze mengsels vergelijkbare functionele en materiaaltechnische eigenschappen moeten hebben als vergelijkbare mengsels met nieuwe bouwstoffen. Bij het ontwerpen van asfaltmengsels met asfaltgranulaat wordt het teruggewonnen bitumen gekarakteriseerd met behulp van de penetratie. Kenmerkend voor het bitumen teruggewonnen uit ZOAB granulaat is de zeer lage waarde van de penetratie; gemeten waarden zijn 5 tot 15 (x 0,1 mm). Het gevolg is dat, mede door de hoge hergebruikspercentages, bitumina worden gebruikt met een penetratie van 160/210 (x 0,1 mm) of 270/330 (x 0,1 mm) teneinde de bitumeneigenschappen enigszins op het oorspronkelijk niveau te brengen. Onbekend is echter of na omhulling van het verouderde bitumen met het nieuwe bitumen, het bitumen nu ook één fase vormt met het verouderde bitumen of dat er slechts sprake is van omhulling van het oude bitumen door het nieuwe bitumen. In dat laatste geval zullen dichte mengsels direkt na aanleg extra spoorvormingsgevoelig zijn. Voor open mengsels bestaat het risico dat na aanleg versneld steenverlies (rafeling) optreedt.
1.2 Doelstelling van het onderzoek De doelstelling van het hier beschreven onderzoek is te bepalen in hoeverre nu een nieuw bitumen, nadat het is gemengd met het ZOAB granuiaat, één fase vormt met het verouderde bitumen of dat er slechts sprake is van oud bitumen, dat wordt omhuld met het nieuwe bitumen. De onderzoeksopzet die hiervoor gekozen is bestaat uit twee delen. Om te meten of het nieuwe bitumen (met een hoge penetratie) één fase vormt, d.w.z. mengt met het verouderde bitumen, wordt een methode toegepast, waarbij het bitumen stapsgewijs uit een asfaltmengsel wordt teruggewonnen [2,3]. Op deze wijze wordt het bitumen laagsgewijs rond het mineraal aggregaat teruggewonnen. Het bitumen wordt vervolgens gekarakteriseerd met viscositeitsmetingen en gelpermeatiechromatografie. Deze methode is toegepast op 3 verschillende mengsels (niet verdicht) en wel: ZOAB granuiaat met nieuw bitumen, nieuw ZOAB en ZOAB met ZOAB granuiaat en nieuw bitumen. In het tweede deel meten we ook een aantal eigenschappen van in het laboratorium bereide asfaltmengsels om te bepalen of deze asfaltmengsels voortijdige spoorvorming of rafeling zullen geven direkt na aanleg als gevolg van onvolledige menging tussen het oude en het nieuwe bitumen. Hierbij zijn voor de dichte asfaltmengsels (DAB) de marshall- en de wielspoorproef gebruikt en voor de open asfaltmengels de cantabro- en de splijtproef.
2 Methoden
Het bitumen uit de verschillende asfaltmengsels werd teruggewonnen in vier of vijf stappen, waarbij verschillende volumina methyleenchloride werden gebruikt. De volumina die per fractie werden gebruikt voor de terugwinning nemen toe om te bereiken dat de hoeveelheid bitumen die per fractie werd teruggewonnen vergelijkbaar was. Nadat het asfaltmengsel was gemaakt (mengtemperatuur 140 °C en mengtijd 90 s) werd het asfaltmengsel 2 uur gekoeld. Het oplosmiddel werd gedurende 1 minuut in contact gebracht met het asfaltmengsel en geroerd. Vervolgens werd het mengsel van bitumen + vulstof + methyleenchloride gecentrifugeerd om de vulstof te verwijderen. Dit werd nog een keer herhaald. De fracties werden afgefiltreerd over een vouwfilter, waarna het bitumen met vacuümdestillatie werd teruggewonnen. Voor de karakterisering van de teruggewonnen bitumenfracties werden viscositeitsmetingen uitgevoerd en gelpermeatiechromatografie, waarmee een waarde voor Mw werd bepaald. Mw is maat voor de gemiddelde molecuulgewichtsverdeling (4) van het bitumen. Voor de karakterisering van de DAB mengsels met ZOAB granulaat werd de wielspoorproef en de marshallproef gebruikt. De cantabroproef en de splijtproef werden gebruikt voor de karakterisering, van de ZOAB mengsels met ZOAB granulaat. De mengselsamenstellingen zijn hier niet weergegeven.
3 Resultaten
3.1 Zeer open asfaltbetongranulaat met nieuw bitumen In de figuren 2 en 3 zijn de resultaten weergeven van de stapsgewijze terugwinning van bitumen uit een mengsel van ZOAB granulaat en nieuw bitumen. 3400
3400
• -u -. s
3000 •
3000
2800 • 2600 •
.§2600 O 2400
2200 •
|2200
2000 •
2000
1800
1800
1400
1600
•E
1400 1E+3 viscositeit (Pa.s)
Figuur 2.
-®
2800
;2400 •
1600 •
•0.
3200
3200 •
1E+4
1E+5
1E+1
ZOAB granulaat met bitumen 270/330
Figuur 3.
1E+2
1E+3 viscositeit (Pa.s)
1E+4
1E+5
ZOAB granulaat met bitumen 270/330
Hierin is punt a de viscositeit en de Mw-waarde van bitumen teruggewonnen uit ZOAB granulaat (penetratie 7 x 0,1 mm). Punt b is de viscositeit en de Mw-waarde van bitumen 270/330 (niet teruggewonnen). De fracties 1 tot en met 4 geven de viscositeit en de Mw-waarde voor de vier fracties teruggewonnen bitumen. Hierbij is fractie 1 de eerste fractie die wordt teruggewonnen en dus als het ware de buitenste schil van het bitumen rond het mineraal aggregaat. Fractie 4 is de laatste fractie en komt overeen met het bitumen dat zich direkt op het mineraal aggregaat bevindt. Uit de figuren blijkt dat voor de fracties 1 tot en met 4 de viscositeit en de Mw-waarde tussen de waarden van het bitumen uit ZOAB granulaat (punt a) en bitumen 270/330 (punt b) ligt. De Mw-waarde en de viscositeit nemen toe naarmate meer bitumen wordt teruggewonnen. Het lijkt dat het bitumen 270/330, nadat het is toegevoegd aan het ZOAB granulaat mengt met het verouderde bitumen. Dat wil zeggen, oplost en diffundeert in het oude bitumen, waarbij de mate waarin het nieuwe bitumen oplost en diffundeert in het oude bitumen afhankelijk is van o.a. de filmdikte van dit oude bitumen. Dit verklaart ook de toename van de viscositeit en de Mwwaarde. Een verschil tussen beide figuren is dat in figuur 3 voor fractie 1 een hogere viscositeit wordt gemeten dan voor fractie 2. De oorzaak hiervoor ligt vermoedelijk in het feit dat bij dit monster de omhulling van het oude bitumen door het nieuwe bitumen niet volledig is geweest.
11
3.2 Nieuw zeer open asfaltbeton In figuren 4 en 5 zijn de duplo resultaten weergegeven van de stapsgewijze terugwinning van nieuw bitumen uit nieuw ZOAB. 3900
3900
3800
3800-
3700
• @ .
ï 3600-
'®-•m
3700-
•0.
3600-
3500 •
3500
3400
3400
100
200 300 viscositeit (Pas)
400
500
100
200 300 viscositeit (Pas)
400
500
Figuur 5. ZOAB met bitumen 80/100
Figuur 4. ZOAB met bitumen 80/100
Wederom is hier fractie 1 de eerste fractie bitumen die wordt teruggewonnen en fractie 4 de laatste fractie. Uit beide figuren blijkt dat naarmate meer bitumen wordt teruggewonnen zowel de viscositeit als de Mw-waarde afnemen. Dit is in tegenstelling tot de resultaten in figuren 2 en 3, waar de viscositeit en de Mw-waarde toenemen. Deze afname van de viscositeit en de Mw-waarde kan als volgt worden verklaard. Na omhulling van het minerale aggregaat door het bitumen dringen lichte componenten vanuit het bitumen in de steen [5]. Bij de stapsgewijze terugwinning van het bitumen worden deze componenten het laatst teruggewonnen in fractie 4. Deze fractie heeft daardoor de laagste viscositeit en Mw-waarde. Tussen de duplo resultaten zijn een aantal verschillen. In figuur 4 wordt voor fractie 3 een hogere viscositeit gemeten dan voor fractie 2. Een oorzaak hiervoor is dat bij het uitvoeren van deze proeven tijdens het scheiden van het mengsel van methyleenchloride, bitumen en vulstof, iedere fractie twee keer is gecentrifugeerd. Bij deze tweede centrifugestap is bitumenverlies opgetreden. Voor de duplo resultaten bedroeg het bitumenverlies 11 % en 14%. Ter voorkoming van deze proeffout is de tweede centrifugestap achterwege gebleven bij de uitvoering van de proeven in paragraaf 3.1. Verder blijkt ook dat de Mw-waarden hoger liggen dan in de figuren 2 en 3. Vermoedelijke oorzaak hiervoor is een tussentijdse verandering in de berekeningsmethode van de Mw-waarde. Deze waarden moeten dan ook niet als absoluut worden beschouwd.
12
3.3 Zeer open asfaltbetongranulaat met nieuw bitumen en nieuw aggregaat 3900
3900
3800-
• dl •-S
3700 •
3600-
3500-
3400 500
Figuur 6.
1000 viscositeit (Pa.s)
1500
2000
500
ZOAB granulaat, nieuw bitumen en nieuw aggregaat
Figuur 7.
1000 1500 viscositeit (Pas)
2000
2500
ZOAB granulaat, nieuw bitumen en nieuw aggregaat
Voor de stapsgewijze terugwinning van bitumen is eerst begonnen met een ZOAB mengsel bestaande uit ZOAB granulaat met bitumen 270/330 en nieuw aggregaat. Echter, de interpretatie van deze meetresultaten was niet zonder meer duidelijk. Dit zal hieronder worden toegelicht. In de figuren 6 en 7 zijn de resultaten weergegeven van de stapsgewijze terugwinning van bitumen uit een mengsel van ZOAB waarin 70% ZOAB granulaat was toegevoegd. Omdat dit ZOAB mengsel 5,5% bitumen bevat, zijn voor de terugwinning 5 fracties gebruikt, waarbij fractie 1 de eerste fractie is die wordt teruggewonnen en fractie 5 de laatste. Uit de figuren blijkt dat naarmate meer bitumen wordt teruggewonnen de viscositeit toeneemt. Dit geldt ook voor de Mw-waarden, waarbij echter in figuur 7 de Mw-waarde wisselt. In feite is bij terugwinning van bitumen uit dit mengsel sprake van twee processen. Enerzijds wordt bitumen teruggewonnen van het nieuwe aggregaat. Analoog aan de resultaten in figuren 4 en 5 zal de viscositeit van dit bitumen en de Mw-waarde afnemen naarmate meer bitumen wordt teruggewonnen. Anderzijds wordt ook bitumen teruggewonnen van het ZOAB granulaat. Conform de resultaten uit figuren 2 en 3 neemt de viscositeit hiervan toe naarmate meer bitumen wordt teruggewonnen. Wanneer nu bitumen wordt teruggewonnen uit een ZOAB mengsel van nieuw aggregaat, nieuw bitumen en ZOAB granulaat wordt in feite een netto effekt gemeten van beide processen. Dit bemoeilijkt de interpretatie van de data. Verder speelt hier dat bij de opwerking van het teruggewonnen bitumen ook bitumen verloren is gegaan en wel 9% en 13%. In welke fractie dit verlies is opgetreden is niet aan te geven. Deze proeffout bemoeilijkt verdere interpretatie.
13
4 Resultaten mechanische testmethoden
4.1 Wielspoorproeven In figuur 8 zijn de resultaten weergeven van de wielspoorproeven (6). Uit deze proeven blijkt dat voor de DAB mengsels de vervorming toeneemt naarmate de penetratie hoger is. De waarden van de vervorming van DAB 45/60 en DAB 80/100 verschillen niet significant. Voor DAB 160/210 en met name 270/330 ligt de vervorming hoger t.o.v. DAB 45/60 en 80/100.
20000
40000
60000
80000
aantal wielovergangen -•-45/60 -«-80/100 -«-160/210 -«-270/330 -»-25%
Figuur 8. Wielspoorproeven; n = 3
100000
De volgorde op basis van de gemeten vervorming van deze 4 dicht asfaltbeton mengsels komt overeen met de waarden zoals die gemeten zijn voor de marshallstabiliteit. Naarmate de marshallstabiliteit lager is, neemt de vervorming in de wielspoorproef toe.
DAB met 25% ZOAB granulaat heeft een significant lagere vervorming dan de andere DAB mengsels. DAB met 50% ZOAB granulaat heeft een vervorming overeenkomstig een DAB 160/210. De resultaten geven aan dat het vervormingsgedrag niet enkel en alleen wordt bepaald door de eigenschappen van het nieuwe bitumen, maar ook worden beïnvloed door de eigenschappen van het oude bitumen. Dit vormt een aanwijzing dat er sprake is van enige menging tussen het oude bitumen (pen 6 x 0,1 mm) en het nieuwe bitumen (pen 143 x 0,1 mm respectievelijk pen 287 x 0,1 mm). Opmerkelijk is verder dat voor beide mengsels met ZOAB granulaat de marshallstabiliteit (rekening houdend met de spreiding) en de penetratie van het bitumen na terugwinning uit de platen vergelijkbaar zijn. De oorzaak voor het verschillende vervormingsgedrag is niet nader uitgezocht.
4.2 Marshallproeven 12500
In figuur 9 zijn het gemiddelde en de spreiding (x ± s) weergegeven van de marshallproeven [7] van DAB met 50% ZOAB granulaat. Uit de resultaten blijkt dat de marshallstabliteit (gemiddeld) bij het bewaren van de proefstukken bij 60 °C toeneemt; de verschillen zijn niet significant. Vermoedelijk zal tijdens het bewaren van deze proefstukken het mengproces tussen het oude en het nieuwe bitumen voortgaan.
12000
9500 14 dagen
Figuur 9. Marshal/proef
15
Hoewel de marshallstabiliteit gemiddeld genomen wel toeneemt, kan dit niet zonder meer worden toegeschreven aan het mengproces. Immers, gelijktijdig met het bewaren van de proefstukken treedt ook veroudering op van het bitumen. Dit blijkt uit de volgende gegevens: 46 ± 7 x 0,1 mm (t = 0 dagen), 40 ± 2 x 0,1 mm (t = 14 dagen) en 36 ± 2 x 0,1 mm (t = 28 dagen). Dus enig effect wat veroorzaakt zou kunnen zijn door het voortgaande mengproces van nieuw bitumen in oud bitumen is niet meetbaar.
4.3 Cantabroproeven In figuur 10 zijn de cantabro resultaten weergeven voor nieuw ZOAB en voor 2 ZOAB mengsels met 70% ZOAB granulaat [8]. De mengsels met ZOAB granulaat bevatten ± 5,5% bitumen en het nieuwe ZOAB ± 4,5% bitumen. De samenstelling van deze mengsels verschilt. Wanneer voorbijgegaan wordt aan deze ver• schillen, dan liggen de resultaten voor ZOAB 70/30 35 • deels op hetzelfde nivo als nieuw ZOAB. Voor het 70/30 130 • mengsel 1 andere ZOAB mengsel ligt het cantabro verlies hoger, maar is gemiddeld lager dan de nogal eens S2570/30 gehanteerde waarde van 30% voor het massaverlies. 1,0mengsel 2 nieuw Binnen het project hergebruik ZOAB wordt echter • ZOAB 15uitgegaan van een lagere (strengere) en nog • experimentele richtwaarde, namelijk 20%, teneinde m '" i de duurzaamheid bij de toepassing van ZOAB 2 3 granulaat in ZOAB in dit stadium van onderzoek volFiguur w. Cantabro proef, n = 8 doende te kunnen waarborgen [9].
De resultaten geven voorlopig aan dat dergelijke ZOAB mengsels (met 70% ZOAB granulaat) redelijk tot goed acteren, ondanks de lage penetratie van het verouderde en de hoge penetratie van het nieuwe bitumen.
4.4 Splijtproeven
2.5
• • •
£
2 -
5 1,5 •
f
1
m • •
( •
I •70/30
{ nieuw jZOAB
mengsel 1
70/30 mengsel 2
' :
0.5
•
•
n 30
0 30 temperatuur CC)
0
30
In figuur 11 zijn de resultaten weergegeven van de splijtproeven aan dezelfde ZOAB mengsels als voor de cantabroproeven. Weergegeven zijn het gemiddelde en de standaarddeviatie. Noch de resultaten bij 0 °C noch de resultaten bij 30 °C laten enig significant verschil zien. Juist in de splijtproef waar de mortel op trek wordt belast, zou het effect van een zacht bitumen en effecten van onvolledige menging meetbaar moeten zijn. Deze resultaten zijn een aanwijzing dat het zachte bitumen in meer of mindere mate mengt met het harde bitumen.
Figuur 11. Splijtproef
16
5 Discussie
5.1 Gefaseerde terugwinning van bitumen De methode van het gefaseerd terugwinnen van bitumen is gebaseerd op het model [2] dat het nieuwe bitumen onder invloed van de oplosbaarheid en de diffusie mengt met het verouderde bitumen. De mate waarin dit plaatsvindt is tijdsafhankelijk. In dit onderzoek is de tijdsafhankelijkheid niet onderzocht. De gefaseerde terugwinning van bitumen is steeds gestart 2 uur nadat de asfaltmengsels waren gemaakt. Uit de resultaten uit paragraaf 3.1 blijkt dat voor de 4 fracties de viscositeit en de Mw-waarden onder de waarden van verouderd bitumen uit ZOAB granulaat liggen en boven de waarden voor bitumen 270/330. Onze verklaring hiervoor is dat het nieuwe bitumen in meer of mindere mate mengt met het verouderde bitumen. Bij deze interpretatie wordt wel impliciet aangenomen dat bij het maken van deze asfaltmengsels (asfaltgranulaat met nieuw bitumen) de omhulling met nieuw bitumen homogeen is, d.w.z. een gelijkmatige verdeling van bitumen 270/330 rond het asfaltgranulaat. Wanneer niet aan deze voorwaarde wordt voldaan, dan kan het mogelijk zijn dat ook al. bij de eerste stap van de terugwinning verouderd bitumen wordt teruggewonnen. Dit verstoort de metingen. Als de methode van gefaseerde terugwinning wordt toegepast op een nieuw ZOAB mengsel sporen de resultaten met die uit ander onderzoek [5]. Hierin is aangetoond dat bij het toevoegen van nieuw bitumen aan nieuw aggregaat de laag viskeuze verbindingen in de steen diffunderen. Hierin ligt tevens de oorzaak opgesloten dat gelijktijdig 2 processen optreden, indien de methode van gefaseerd terugwinnen van bitumen wordt toegepast op een ZOAB mengsel met ZOAB granulaat en nieuw aggregaat. Onder deze condities wordt zowel nieuw bitumen teruggewonnen afkomstig van nieuw aggregaat als ook oud bitumen vanuit het ZOAB granulaat en kan dan ook geen conclusie worden getrokken over het optreden van menging tussen het oude bitumen en het nieuwe bitumen.
5.2 Testmethoden aan asfaltmengsels Het motief achter dit onderzoek was te bepalen in hoeverre nu verhoogde risico's bestaan voor premature rafeling of spoorvorming direkt na aanleg. De resultaten van de gefaseerde terugwinning uit een mengsel van ZOAB granulaat en nieuw bitumen vormen een aanwijzing dat er menging optreedt tussen nieuw en oud bitumen. Dit is echter geen praktijkmengsel, omdat in de asfaltmengsels die in de praktijk worden ontworpen vrijwel altijd nieuw aggregaat aan het asfaltgranulaat wordt toegevoegd. Om vervolgens uitspraken te kunnen doen over het menggedrag van nieuw bitumen in oud bitumen, zijn de resultaten nodig van een aantal mechanische testmethoden op praktijkmengsels. Uit de resultaten van de marshallproef en de wielspoorproef op DAB lijkt het dat de marshall stabiliteit en de vervorming in de wielspoorproef niet alleen worden bepaald door de eigenschappen van het nieuwe bitumen, maar ook door het oude bitumen uit het ZOAB granulaat. Immers, wanneer tijdens het vervaardigen van deze mengsels het oude bitumen alleen omhuld zou zijn door het nieuwe bitumen, dan zouden wij een lagere marshallstabiliteit en een grotere vervorming in de wielspoorproef verwachten. 17
Vooral in de marshallproef, waarbij de mortel op trek wordt belast, zou een onvolledige menging tussen het oude en het nieuwe bitumen tot een lagere marshallstabiliteit moeten leiden. Gebaseerd op deze resultaten stellen we dat het nieuwe bitumen in meer of mindere mate mengt met het oude bitumen, temeer omdat de resultaten voldoen aan de bestaande specificaties; we verwachten daarom geen voortijdige spoorvorming vanwege onvolledige menging. Uit de cantabro- en splijtproeven op ZOAB mengels met 70% ZOAB granulaat blijkt dat er geen verschillen zijn tussen nieuw ZOAB en het ZOAB met 70% ZOAB granulaat. Veelzeggend zijn vooral de splijtproeven bij 0 °C, waarbij de mortel op trek wordt belast. We verklaren dit resultaat door te stellen dat er zeer zeker menging zal zijn opgetreden tussen het oude en het nieuwe bitumen. Hierbij wordt aangetekend dat de tijd tussen het maken van de proefstukken en het uitvoeren van de test kan variëren van een paar uur tot een dag. Mogelijk dat effekten van menging minder duidelijk zouden optreden, indien ook een tijdsduur van twee uur zou zijn aangehouden, zoals in het eerste onderdeel van dit onderzoek.
5.3 Duurzaamheid direkt na aanleg Na aanleg en openstelling is op basis van visuele waarnemingen vastgesteld dat in een proefvak met 70% ZOAB granulaat geen voortijdige rafeling is opgetreden. De twee proefvakken met 50% resp. 70% ZOAB granulaat in een dichte tussenlaag (0,07 cm STAB 0/16) vertoonden geen voortijdige spoorvorming. Het lange termijngedrag van deze mengsels is onderwerp voor nader onderzoek.
18
6 Conclusies
Tussen zeer oud en nieuw bitumen treedt in zekere mate menging op, aangenomen dat het oude bitumen uit ZOAB granulaat gelijkmatig is omhuld met het nieuwe bitumen. Gefaseerd terugwinnen van bitumen uit nieuw ZOAB bevestigt de afname van viscositeit en molecuulgewichtsverdeling (Mw) vanwege de terugwinning van lichte componenten uit het mineraalaggregaat. Gefaseerde terugwinning van bitumen uit ZOAB met ZOAB granulaat en zacht bitumen geeft een toename van de viscositeit en van de Mw-waarde vanwege het enigszins mengen van het oude en het nieuwe bitumen. De viscositeits- en de Mw waarde ligt aanzienlijk hoger dan van bitumen 270/330. Uit de wielspoor- en marshallproeven blijkt dat in DAB mengsels met 25% en 50% ZOAB granulaat in meer of mindere mate menging optreedt tussen het oude en het nieuwe bitumen. Zowel de cantabro- als de splijtproeven geven geen verschillen tussen nieuw ZOAB en ZOAB met 70% ZOAB granulaat; dit is een aanwijzing dat het nieuwe bitumen mengt met het oude bitumen. De proefvakken ondersteunen voorgaande conclusie door hun goede gedrag direct na aanleg. Voor de belangrijke periode direct na openstelling voor verkeer blijken asfaltmengsels met zachte bitumen en hoge percentages ZOAB granulaat met zeer verouderde bitumen niet nadelig te zijn.
19
7 Stellingen
Als zachte bitumina (penetratie 270/330, 160/210) al geen verhoogd risico geven op voortijdige schade (spoorvorming of rafeling) bij hergebruik van ZOAB granulaat, dan zal dit risico zeker niet kunnen ontstaan bij toepassing van hardere bitumina (80/100, 45/60). . Het vermoeden dat de bitumenfilmdikte maatgevend is voor het lange termijn gedrag van ZOAB, maakt door toepassing van hardere bitumina de behoefte aan afdruipremmers overbodig.
21
'<*•&*•
De Dienst Weg- en Waterbouwkunde is de adviesdienst voor techniek en milieu voor de weg- en waterbouw, die onderzoekt, adviseert en kennis overdraagt in de constructieve wég- en waterbouw, de natuur- en milieutechniek van fysieke infrastructuur, waterkeringen en watersystemen, en de grondstoffenvoorziening voor de bouw, inclusief de milieu-aspecten.
Voor meer informatie: Dienst Weg- en Waterbouw, Rijkswaterstaat, Van der Burghweg 1, Postbus 5044, 2600 CA DELFT, 015-2699285
W-DWW-95-552
