Spoorvorming op het spoor?
Dr. Ir. S. Erkens RWS-DVS Dr.E.D. Schoen TNO Industrie en Techniek Universiteit van Antwerpen Dr. P.C. Hopman KOAC-NPC
Samenvatting Om na te gaan of toepassing van de functionele CE-normen zullen leiden tot mengsels met en voldoende weerstand tegen spoorvorming is een omvangrijk onderzoek opgezet. In dit onderzoek werden 21 mengsels die voldoen aan de conventionele (Marshall) vooronderzoeken, onderzocht op hun gevoeligheid voor spoorvorming, met drie methoden: de triaxiaalproef, het grote én het kleine wielspoorapparaat. Hierbij is rekening gehouden met de in de normen voorgeschreven proefcondities (dek- en onderlaagcondities). Hoewel de resultaten nog nadere analyse behoeven, kan opgemerkt worden dat er aanleiding is om eisen afhankelijk te maken van de wijze waarop de proefstukken (in het bijzonder de kernen) geproduceerd worden. Het blijkt dat de meeste proeven de gevoeligheid voor spoorvorming redelijk tot goed indiceren, al zijn er onverwachte aspecten, die nader aandacht vragen. Tijdens het uitvoeren van het onderzoek zijn er enkele onverwachte effecten waargenomen, zoals een zeer grote disspatie van energie (warmte) in sterk vervormende proefstukken in de grote wielspoorproef. Dit leidt uiteraard tot een onbeheersbare temperatuur en daarmee tot een noodzaak van aanpassen van het betreffende voorschrift.
1
1. Inhoud Bij de invoering van de CE-markering voor asfalt wordt door Nederland voor de karakterisering van de weerstand tegen spoorvorming van asfaltbeton mengsels de triaxiaalproef gebruikt. Door late aanpassingen in de norm en tegenstrijdige resultaten in de voorbereidende onderzoeken waren er twijfels aan het onderscheidend vermogen van deze proef. Rijkswaterstaat heeft daarom, met het oog op de beheersbaarheid van zijn risico’s, een uitgebreid onderzoek op de markt gezet om dit onderscheidend vermogen 1 of zeggingskracht te beoordelen. Het onderzoek is in internationale alliantie uitgevoerd, met als trekker KOACNPC. Hoewel de nadere analyse van de data nog niet is afgerond, is het onderzoek van dusdanig belang dat in deze bijdrage alvast de voorlopige conclusies worden gepresenteerd. De opzet en resultaten van het onderzoek zijn beschreven in [1]. 2. Het onderzoek
Onderzoeksvraag en –hypothese De onderzoeksvraag was of het toepassen van de Europese spoorvormingsproeven, en met name de in Nederland gekozen triaxiaalproef, leidt tot hetzelfde onderscheidend vermogen voor de ongevoeligheid voor spoorvorming de huidige samenstellingeisen volgens de Standaard RAW Bepalingen 2005. Hierbij zijn, binnen een mengseltype ,de vullingsgraad en het bitumengehalte uiteraard belangrijk. Daarnaast speelt de vraag of deze Europese proeven ook voor mengsels waarvan het spoorvorminggedrag op grond van de vullingsgraad en het bitumengehalte niet te voorspellen valt (polymeergemodificeerde bitumen (pmb’s) een goede indicatie van de spoorvormingsweerstand op kan leveren. Met de eerste vraag wordt onderzocht of er een verlies aan informatie ten opzichte van de situatie in de RAW 2005 optreedt, met de tweede wordt juist gekeken naar een potentiële meerwaarde ten opzichte van de RAW omschrijvingen. Onderzoeksopzet Om de in de vorige paragraaf genoemde vragen te beantwoorden is een laboratorium onderzoek opgezet waarbinnen een aantal asfaltmengsels uit de Standaard 2005 samen met een aantal polymeergemodificeerde mengsels worden onderworpen aan zowel de triaxiaalproef (EN 12697-25, met de proefcondities als vermeld in [2]) en de wielspoorproef (EN 12697-22) zowel op het “grote apparaat” als het “kleine apparaat”. Een overzicht van de onderzochte mengsels is gegeven in Tabel 1. De in de tabel als “verkeersklasse 1” mengsels gemarkeerde mengsels zijn overvulde versies van de voor dat type asfalt in de RAW als laagste verkeersklasse geldende mengsels, door er een extra procent bitumen aan toe te voegen. Deze overvulde mengsels vormen een klasse van materialen die zeer gevoelig zijn voor spoorvorming. Daarnaast zijn ook extra, in potentie, ongevoelige materialen mee genomen door van zowel een onder- als een deklaagmengsel een PMB variant mee te nemen. 1
De term ‘onderscheidend vermogen’ is in de statistiek is kans dat een statistische toets een specifiek verschil kan detecteren. Hier wordt het begrip anders gehanteerd: de mate waarin een specifieke proef onderscheid aanbrengt tussen verschillende mengsels. Ook wordt wel de term "zeggingskracht" gehanteerd.
2
Deze “extreme” mengsels zijn toegevoegd om te bepalen of de proeven “slechte” mengsels kunnen onderscheiden van “goede”. Dit is uiteraard de basistaak voor elke proef. Het is in dit onderzoek expliciet opgenomen omdat weliswaar bekend is hoe de bovengenoemde mengsels zich in de praktijk gedragen, maar objectieve onderbouwing daarvan is er niet. Hierdoor is het ook onduidelijk of een verkeersklasse 3 stab, oab en dab wel of niet gelijke (absolute) weerstand tegen spoorvorming vertonen. Tenslotte is hun indeling in deze verkeersklasse er op gebaseerd dat ze op hun gebruikelijke positie in een wegconstructie voor vk 3 goed kunnen voldoen. Met de onderzoeksopzet is binnen elk mengseltype het onderscheid tussen slechte en goede mengsels aangebracht. Het onderscheidend vermogen van de proeven kan hierop worden beoordeeld. mengsel STAB 0/16
VK 1 3 5
STAB 0/16 met PMB 5+ OAB 0/16 type 2
Norm als VK 3 maar met 1% meer bitumen RAW2005 31.26.10 RAW2005 31.26.10 (lagere maximum vullingsgraad) als VK5 maar met modificatie
DAB 0/16 PMB
1 3 5 1 2 5 1 3 1 2 4 typeS
EME
type2 volgens de Franse Norm: NF P 98-140
OAB 0/16 type 3
DAB 0/8 DAB 0/16
als VK 3 maar met 1% meer bitumen RAW2005 31.26.11 RAW2005 31.26.11(lager minimum bit%) als VK 2 maar met 1% meer bitumen RAW2005 31.26.11 RAW2005 31.26.11(lager minimum bit%) als VK 2 maar met 1% meer bitumen RAW2005 31.26.12 (lagere vullingsgraad) als VK 2 maar met 1% meer bitumen RAW2005 31.26.12 RAW2005 31.26.12 (lagere Vb,min en max conform DAB 0/16 vk. 4 (zie boven) met PMB. Opdrachtnemer kiest zelf het PMB
Bit (pen) 40/60 40/60 40/60
Bit (%) 5,4 4,2 4,4
Cariphalte XS 40/60 70/100 40/60 70/100 70/100 40/60 70/100 70/100 70/100 70/100 40/60 Cariphalte XS
4,2 5.9 4.9 4.5 6.3 5.3 4.9 7.4 6.4 7.1 6.1 5.9 5.9
Structopave 5.6
Tabel 1: Overzicht van de onderzochte mengsels
De triaxiaalproeven zijn, conform proef 250, uitgevoerd op kernen verkregen door het afzagen van 100 mm diameter gyratorkernen, vervaardigd volgens EN 12697-31. In afwijking van de EN 12697-25 (niet tov 13108-1, die geeft geen aantallen.zijn er vijf proefstukken beproefd voor elk mengsel. De proefstukken voor de wielspoorproeven zijn vervaardigd door plaatverdichting volgens EN 12679-33. In afwijking van de wielspoornorm zijn bij beide proeven drie (in plaats van twee) proefstukken beproefd. Om te borgen dat de verschillende proefstukproductiemethoden zoveel mogelijk tot hetzelfde materiaal leiden, zijn strenge eisen gesteld aan de dichtheid van de proefstukken: deze mocht maximaal 1% afwijken van de marshalldichtheid (proef 57.0 en 57.1). Tenslotte zijn er ook triaxiaalkernen uit platen gehaald. Hiertoe zijn platen vervaardigd die groter zijn dan de wielspoor proefstukken, waarna uit een plaat van een mengsel steeds drie wielspoor proefstukken en drie triaxiaal proefstukken zijn vervaardigd. Een en ander is Figuur 1. grafisch weergegeven in 3
Plaat : 800 * 600 mm Dikte : 50 of 100 mm
500
260
180
260
7
800 mm
14
15
300
180
3
8
800 mm
180
2
13
300
1
Gyrator cilinders 100 mm
Plaat : 800 * 600 mm2 Dikte : 30, 50, 60 of 80 mm
2
9
16
Kernen rond 100 mm 4
5
Rond 100 mm 10
6
11
600 mm
12
17
600 mm
Figuur 1: Overzicht vervaardiging en nummering van proefstukken Mengseltype
Aantal proefstukken Triaxiaalproef Uit plaat Uit gyrator GWS
KWS 1*
2**
KWS
GWS
Proefconditie
1*
2**
1*
2**
3
5
5
STAB 0/16 vk1
3
3
3
3+3
STAB 0/16 vk 3
3
3
5
3
3
STAB 0/16 vk 5
3
3
5
3
3
STAB 0/16 vk 5 + pmb
3
3
3
3+3
OAB 0/16 type 2 vk 1
3
3
3
3
3
5
5
5
OAB 0/16 type 2 vk 3
3
3
5
3
3
OAB 0/16 type 2 vk 5
3
3
5
3
3
OAB 0/16 type 3 vk 1
3
3
5
3
3 3
OAB 0/16 type 3 vk 2
3
3
5
3
OAB 0/16 type 3 vk 5
3
3
5
3
3
5
3
3
5
3
3
5
3
3+3
5
3
3
DAB 0/8 vk 1
3
DAB 0/8 vk 3
3
DAB 0/16 vk 1
3
DAB 0/16 vk 2
3
DAB 0/16 vk 4
3
DAB 0/16 vk 4 + pmb
3
EME type 2 Totaal:
3
15
5
3 3 3
3
36
27
3 30
3
5
3
3
5
5
3
3+3
5
3
3
60
45
51
63
3
*: tri-axiaalproef met onderlaagcondities **: triaxiaalproef met deklaagcondities Tabel 2: Overzicht proevenprogramma in aantal proeven per mengsel per proefconditie
Om ondanks de verschillen in proefcondities voor onder- en deklaagmengsels de resultaten ten opzicht van elkaar te ordenen zijn voor enkele mengsels “kruisproeven” uitgevoerd. Zo zijn de stab en dab én de PMB versies hiervan, in de grote wielspoor- en de triaxiaalproef bij zowel deklaag- als onderlaagcondities beproefd. In Tabel 2 is het proevenprogramma gegeven. Deze tabel is zo te lezen: voor het mengsel stab 0/16 vk5 + pmb zijn voor triaxiaalonderzoek uit plaat 1 (links) én plaat 2 (rechts) elk 3 proefstukken genomen (voor onderlaagcondities). Uit plaat 1 of de derde bereide plaat voor de extra proefstukken in het grote wielspoorapparaat (deklaagcondities) zijn 3 extra proefstukken genomen voor 4
(deklaagcondities) 2 . Er zijn naast de 5 'normale' gyratorkernen 5 extra kernen genomen, die op de aangegeven condities beproefd zijn. Er zijn 3 platen in het kleine en 6 (2 maal 3: beide condities) in het grote wielspoorapparaat beproefd. 8
3. Resultaten
Vervorming [mm]
7 6 5
In Figuur 2 zijn voorbeelden van de resultaten per proef opgenomen. Op de x-as staat het aantal lastherhalingen, op de y-as de vervorming in procenten. Per mengsel zijn de resultaten samengevat in Tabel 3, waarbij de kleur de dikte c.q. hoogte van de proefstukken aangeeft.
H7
4
H8
3
H9
2 1 0 0
4000
8000
12000
16000
20000
lastherhaling [-]
perm rek [%] 10%
O4
9% Meetwaarden Lin. Fit
8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1%
Aantal lastherhalingen [-]
0% 0
2000
4000
6000
8000
10000
3.0 spoordiepte[mm]
Als resultaten van de proeven zijn eigenschappen genomen die in de normen voorgeschreven zijn. Voor de beide wielspoorproeven gaat dat om de spoordiepte (na het genormeerde aantal lastherhalingen) en voor de triaxiaalproeven om de helling van het lineaire deel van de kruipcurve. De vraag of dit de beste parameters zijn om te gebruiken, is geen onderdeel van dit onderzoek en kan in een later stadium eventueel beantwoord worden, mogelijk mede op grond van een nadere analyse van de hier gerapporteerde data. Nu gaat het erom vast te stellen of de testmethoden aan de hand van de nu in de normen opgenomen voorschriften voldoende onderscheidend vermogen hebben voor Nederlandse mengsels.
2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
Cyclus [-] GG1
GG2
GG3
Gemiddelde
Figuur 2: Proefresultaten. Van boven naar beneden: kleine wielspoor, triaxiaal- en grote wielspoorapparaat.
4. Discussie en analyse
Het doel van het onderzoek betekent vooral het uit elkaar trekken van de verschillende verkeersklassen. In Figuur 2 zijn de resultaten per verkeersklasse weergegeven, waarbij de 2
Het onderzoek is uitgevoerd door KOAC-NPC, zij hebben de proefstukken vervaardigd en de triaxiaalproeven en de grote wielspoorproeven (samen met Nynas) uitgevoerd. KOAC-NPC heeft de rapportage verzorgd [1] .
5
mengsels met PMB een verkeersklasse hoger zijn ingeschaald dan hun variant zonder PMB. Ook EME is in de zo ontstane 'verkeersklasse 6' geplaatst. Alle resultaten van de proeven zoals die zijn voorgeschreven in de betreffende normen- laten een aantal algemene trends zien: • Bij toenemende verkeersklasse neemt de spoorvormingsgevoeligheid af (spoordiepte, dan wel helling wordt kleiner), wat te zien is aan de afname van de maximale waarde op de verticale as. • Deklaagmengsels zijn spoorvormingsgevoeliger dan onderlaagmengsels: dab's geven bij dezelfde verkeersklasse in alle proeven over het algemeen meer vervorming(snelheid) dan de onderlaagmengsels. Bij de grote wielspoorproeven (GWS) en de triaxiaalproeven (triax) kan dat nog samenhangen met afwijkende proefcondities voor dek- en onderlagen, maar in de kleine wielspoorproef (KWS) wordt dit onderscheid niet gemaakt. Uitzondering is vk5, waar in de KWS de gemodificeerde dab op hetzelfde nivo zit als de onderlaag mengsels • Triaxiaalproeven op de gyratorkernen geven in alle gevallen lagere waarden dan de corresponderende proeven op kernen uit platen. Het verschil is niet constant (vier tot ruim tachtig procent), maar is wel één richting op. Zeker gezien de aandacht die is besteed aan het verkrijgen van proefstukken van dezelfde dichtheid (variatie in dichtheid maximaal 1%), geeft dit aan dat proefstukken met dezelfde dichtheid maar bereid met verschillende verdichtingsmethoden niet noodzakelijk hetzelfde mechanische gedrag opleveren. Voor het stellen van eisen aan de eigenschap 'spoorvormingsweerstand' is het dan ook nodig om te weten hoe de proefstukken gemaakt zijn, en het ligt voor de hand dat dit ook geldt voor andere mechanische eigenschappen. Tabel 3: Overzicht resultaten per mengsel en proef (uitbijters nog niet verwijderd, onderste 4 regels bij GWS en triaxiaal-gyrator en triaxiaal-GWS zijn de materialen die zowel bij onder- als bovenlaagcondities beproefd zijn, deze regels geven de resultaten bij de voor dat mengsel “afwijkende” conditie) Mengsel code STAB 0/16 vk1 STAB 0/16 vk 3 STAB 0/16 vk 5 STAB 0/16 vk 5 + pmb OAB 0/16 type 2 vk 1 OAB 0/16 type 2 vk 3 OAB 0/16 type 2 vk 5 OAB 0/16 type 3 vk 1 OAB 0/16 type 3 vk 2 OAB 0/16 type 3 vk 5 DAB 0/8 vk 1 DAB 0/8 vk 3 DAB 0/16 vk 1 DAB 0/16 vk 2 DAB 0/16 vk 4 DAB 0/16 vk 4 + pmb EME type 2 STAB 0/16 vk1 STAB 0/16 vk 5 + pmb DAB 0/16 vk 1 DAB 0/16 vk 4 + pmb
:100mm
GWS Gemidd. var. perc. coeff. 21,1 0,06 3,9 0,16 1,5 0,07 2,1 0,19 14,9 0,23 4,5 0,17 2,4 0,05 19,2 0,13 8,4 0,36 2,8 0,19 44,5 0,05 25,6 0,55 42,0 0,09 32,4 0,41 7,7 0,10 5,4 0,11 1,3 0,09 33,4 0,11 3,2 0,15 20,4 0,09 9,6 0,70
KWS Gemidd. var. perc. coeff. 29,2 0,19 12,9 0,20 3,9 0,16 3,6 0,06 13,3 0,30 6,3 0,31 3,9 0,08 11,4 0,18 6,1 0,13 3,9 0,05
:80mm
23,5
0,11
21,3 7,2 4,0 1,4
0,11 0,13 0,10 0,12
uit gws plaat gemidd. var.coeff. 3,90 0,35 2,70 1,29 0,22 0,26 0,23 0,10 1,13 0,66 0,38 0,23 0,31 0,14 0,84 0,24 0,44 0,12 0,39 0,26 58,05 0,24 4,17 0,29 29,19 0,32 3,80 0,41 0,70 0,17 0,41 0,07 0,28 0,26 11,62 0,72 0,20 0,21 3,80 0,12 0,29 0,14
:60mm
Triaxiaalproeven uit kws plaat gemidd. var.coeff. 3,20 0,36 1,40 0,27 0,26 0,19 0,18 1,02 0,56 0,46 0,37 0,24 0,15 1,74 0,16 0,28 0,20 0,20 0,13
48,70 2,85 0,85 0,42 0,24
:50mm
0,28 0,58 0,21 0,20 0,30
gyrator gemidd. var.coeff. 0,79 0,11 0,55 0,38 0,13 0,13 0,17 0,29 0,28 0,27 0,24 0,03 0,16 0,27 0,25 0,14 0,22 0,13 0,19 0,31 21,97 0,31 0,67 0,28 25,89 0,24 2,38 0,91 0,31 0,15 0,18 0,20 0,14 0,19 1,82 0,62 0,17 0,33 1,53 0,33 0,16 0,15
:30 mm
Een uitspraak over het onderscheidende vermogen (zeggingskracht) van de proeven vraagt een uitgebreide analyse van de data. Het onderscheidend vermogen is immers het quotiënt van de spreiding en de gemiddelden van de data. En juist deze data kunnen op veel manieren bepaald worden. Om verkeerde conclusies te vermijden, is zorgvuldigheid in deze analyse dan ook geboden. Hoewel de analyse nog niet definitief is afgerond, presenteren we hier enige 6
voorlopige resultaten, deels om inzicht te geven in de data en deels om toe te lichten waarom de analyse zo kritisch is. In Figuur 3 zijn de resultaten voor de vier stab mengsels in de grote wielspoorproef (onder) en de triaxiaalproef op gyratorkernen (boven) geplot. De curven geven de verdeling weer van de resultaten, door voor het gevonden gemiddelde (Tabel 3) en de bijbehorende standaardafwijking (de variatiecoëfficiënt uit Tabel 3 maal het gemiddelde) de normale verdeling te plotten. 70,0 VK1 60,0 50,0 40,0
35,0
DAB 0/16 DAB 0/8 OAB 0/16 type 2 OAB 0/16 type 3 STAB 0/16
VK2 30,0
DAB 0/16 OAB 0/16 type 3
25,0 20,0
30,0
15,0
20,0
10,0
10,0
5,0
0,0
0,0 gws
kws
triax uit GWS plaat
triax uit gyrator
triax uit KWS plaat
30,0 VK3 25,0 20,0
gws
kws
triax uit GWS plaat
triax uit gyrator
triax uit KWS plaat
9,0 DAB 0/8 OAB 0/16 type 2 ST AB 0/16
VK4
8,0
DAB 0/16
7,0 6,0 5,0
15,0
4,0 10,0
3,0 2,0
5,0
1,0 0,0
0,0 gws
kws
triax uit GWS plaat
triax uit gyrator
triax uit KWS plaat
6,0 VK5 5,0 4,0
gws
kws
triax uit GWS plaat
triax uit gyrator
triax uit KWS plaat
4,0 VK6 (VK5+)
DAB 0/16+PMB OAB 0/16 type 2 OAB 0/16 type 3 ST AB 0/16
3,5
STAB 0/16+PMB EME type 2
3,0 2,5
3,0
2,0
2,0
1,5 1,0
1,0
0,5
0,0
0,0 gws
kws
triax uit GWS plaat
triax uit gyrator
triax uit KWS plaat
gws
kws
triax uit GWS plaat
triax uit gyrator
triax uit KWS plaat
Figuur 2: Resultaten per verkeersklasse, per mengsel en proef (vk1 dab’s voor KWS te veel vervormd voor rapportage, dab 0/8 uit KWS plaat in triaxiaal ook. EME in triaxiaal beproefd bij deklaagcondities!)
De gegevens uit Figuur 3 hebben betrekking op resultaten van eenzelfde plaat of productie. Omdat elk mengsel een aparte plaat of productie vergt, is ook de variatie tussen platen van eenzelfde mengsel nodig om vast te kunnen stellen of de mengsels inderdaad verschillen. Dit wordt in de meer uitgebreide data-analyse opgepakt. Het onderscheidend vermogen (zeggingskracht) dat gezocht wordt, is de zekerheid waarmee je kunt stellen dat twee van de verdelingen in deze grafieken verschillend zijn. Het tabelletje tussen de beide grafieken van Figuur 4 geeft per mengselpaar de kans dat de verschillen door toeval minimaal de geconstateerde waarde aannemen (volgens t-toets). Hoe kleiner deze kans, des te meer reden is er om aan te nemen dat de mengsels verschillen.
7
Een gebruikelijk niveau om het onderscheidend vermogen te bepalen is een toevalskans van 5%. Voor onderstaand voorbeeld wordt in de grote wielspoorproef stab 0/16 vk 1 van vk 3 onderscheiden, in de triaxiaalproef is dat niet het geval (>5% kans dat de materialen niet verschillen). Dat verbaast, want het vk 1 mengsel is bewust overvuld om te zien of spoorvormingsgevoelige mengsels geïdentificeerd kunnen worden. Uit de grafiek is duidelijk dat het beperkte onderscheid samenhangt met de grote spreiding in de triaxiaaldata voor vk3 (rode lijn), in combinatie met het kleinere verschil in gemiddelde waarde (positie op de horizontale as) tussen de beide mengsels. Verkeersklassen 3 en 5 worden door beide proeven met gelijke mate van nauwkeurigheid van elkaar onderscheiden en geen van beide proeven onderscheidt het vk 5 mengsel van hetzelfde mengsel met PMB. 8
STAB 0/16-VK1 TRIAX-GYR
7
4
STAB 0/16-vk 3
3,5
STAB 0/16-vk 5
6
STAB 0/16-VK 5+PMB
5
STAB 0/16-VK1 GWS
STAB 0/16-vk 3 STAB 0/16-vk 5
3
STAB 0/16-VK 5+PMB
2,5
4
2
3
1,5
2
1
1
0,5
0
0 0
0,2
STAB 0/16-VK1 "" VK3 ""VK5 ""VK5+PMB
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0
5
10
STAB 0/16-VK1 "" VK3 ""VK5 ""VK5+PMB 100% 5%-10% TRIAX-GYR <1% 100% 1%-5% 1%-5% 100% >10% GWS >10% 100%
15
20
25
fc [μm/m/s] prfstk B13 0,42 B14 0,82 B15 0,37 B16 0,74 B17 0,42 gemiddelde 0,55 stdev 0,21
Figuur 3: Onderscheidendvermogen van de triaxiaalproef op gyratorkernen (links) en de grote wielspoorproef (rechts) voor de stab-mengsels. De rechter tabel geeft ter illustratie resultaten van de triaxiaalproef aan de gyratorkernen van mengsel B.
Het belang van een zorgvuldige data-analyse blijkt uit het volgende: indien de hoogste van de individuele triaxiaal data (tabelletje rechts, naast de triaxiaalgrafiek) een uitbijter zou zijn en wordt weggelaten, het gemiddelde (0,49) en de standaardafwijking (0,17) beide iets afnemen waardoor de kans dat vk1 en vk 3 alleen door toeval van elkaar verschillen afneemt en valt tussen de 1 en 5%, net als in de wielspoorproef. Overigens: hier is niet sprake van een uitbijter, maar illustreert het de noodzaak tot zorgvuldigheid van de analyse. Bij de hier gepresenteerde analyses is alleen uitgegaan van de proefresultaten. Uit de proefopzet volgt ook aanvullende informatie, zoals de variatie die ontstaat als de proefstukken uit meerdere platen afkomstig zijn, of als de proefstukken afkomstig zijn uit één serie (achter elkaar geproduceerde) gyrator kernen, of de variatie die tussen verschillende runs van de proefopstellingen ontstaan, of de variaties ten gevolge van verschillende diktes. Bovendien hangt de nauwkeurigheid waarmee uitspraken gedaan kunnen worden mede af van het aantal proefstukken. Ten slotte, bepaling van de zeggingskracht van de norm vraagt nog een belangrijke aanpassing, omdat het hier gebruikte aantal proefstukken afwijkt van de aantallen die in de norm voorgeschreven zijn. In de nog uit te voeren data-analyse kan dit worden opgevangen door de data zo te bewerken dat het onderscheidend vermogen, met de hier gebruikte aantallen proefstukken, wordt gepresenteerd naast het “zuivere” onderscheidend vermogen. Deze uitgebreide analyse is nog niet afgerond: de hier gepresenteerde conclusies zijn dan ook voorlopige conclusies. 8
De insteek van het onderzoek was nadrukkelijk om de uit de RAW standaard bekende verkeersklassen terug te blijven zien. Uit de afname van de waarden op de verticale assen van Figuur 2 blijkt dit ook het geval: alle proeven laten een toenemende weerstand tegen spoorvorming zien bij toenemende verkeersklasse. Ook binnen mengsels is het verwachte patroon zichtbaar (in Figuur 3 schuiven de curven bij oplopende verkeersklassen dichter naar de verticale as: de gemiddelde spoorvormingsweerstand neemt dus toe), dus in die zin is de hypothese bewezen. De vraag rest met welke nauwkeurigheid de mengsels kunnen worden onderscheiden en hoeveel proeven daar voor nodig zijn. Of dit in het nieuwe CE-systeem beter of slechter is dan het oude Standaard-systeem is moeilijk te beantwoorden, want met hoeveel zekerheid kan op grond van samenstelling de mengsels onderscheiden worden? STAB 0/16-VK1
0,35
4,5 GW S-VK5
STAB 0/16-vk 5
4 3,5 3
GW S-VK1
OAB 0/16 type 2-vk 5
0,3
oAB 0/16 type 3-vk5
0,25
OAB 0/16 type 2-vk1 OAB 0/16 type 3-vk 1 DAB 0/8-vk 1 dab 0/16-vk 1
dab 0/16-vk 4+PMB
2,5
0,2
2
0,15
1,5
0,1
1 0,05
0,5
0
0 0
1
2
3
4
5
6
8
7
TRIAX-GYR-VK5 7
20
30
50 0,07
OAB 0/16 type 2-vk1
5
0,06
OAB 0/16 type 3-vk 1
dab 0/16-vk 4+PMB
0,05
DAB 0/8-vk 1
4
5
40
STAB 0/16-VK1
TRIAX-GYR-VK1
OAB 0/16 type 2-vk 5 oAB 0/16 type 3-vk5
6
10
6
STAB 0/16-vk 5
8
0
dab 0/16-vk 1
4
0,04
3 0,03
3
2 0,02
2 1
1 0
0,01 0
0
0
0,05
0,1
STAB 0/16-vk 5 OAB 0/16 type 2-vk 5 oAB 0/16 type 3-vk5 dab 0/16-vk 4+PMB
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0
10
STAB 0/16- OAB 0/16 type oAB 0/16 type dab 0/16vk 5 2-vk 5 3-vk5 vk 4+PMB 100% <1% 1-5% <1% >10% 100% >10% <1% STAB 0/16-VK1 OAB 0/16 type 2-vk1 5%-10% >10% 100% 1-5% 1%-5% >10% >10% 100% OAB 0/16 type 3-vk 1 DAB 0/8-vk 1
20
30
40
50
OAB 0/16 STAB OAB 0/16 type 3-vk DAB 0/8- dab 0/161 vk 1 vk 1 0/16-VK1 type 2-vk1 100% <1% <1% <1% <1%
5-10% 100% >10% <1% <1%
>10% >10% 100% <1% <1%
<1% <1% <1% 100% >10%
dab 0/16-vk 1 Figuur 4: Grote wielspoor (boven) en triaxiaal op gyratorkernen (onder) data voor de VK 5 (links) en VK1 (rechts) mengsels, met in de tabel het onderscheidend vermogen (t-toets) in beide proeven
<1% <1% <1% >10% 100%
In Figuur 4 zijn de in het onderzoek gebruikte (overvulde) vk 1 en vk 5 mengsels in de grote wielspoorproef en de triaxiaalproef op gyratorkernen met elkaar vergeleken. Het blijkt direct dat niet alle mengsels binnen één verkeersklasse hetzelfde zijn, de variatie is groot. Dit hangt voor een groot deel samen met het verschil tussen dek- en onder- en tussenlagen. Bij de bitumenrijke vk 1 mengsels laten beide proeven zien dat de deklagen onderling vergelijkbaar zijn, én dat ze sterk verschillen van de onderlagen. Binnen de onderlagen geeft de triaxiaalproef geen onderscheid tussen de beide oab’s, maar deze wijken wel af van stab (waarbij de oab's beter presteren). Dit sluit aan bij de gebruikelijke onderverdeling in gebruik (OAB als tussenlagen, Stab als onderlagen). In de wielspoorproef zijn de oab’s niet te 9
onderscheiden van de Stab-mengsels. In deze proef doet de stab het juist wat beter dan de oab's. Bij de vk 5 mengsels geldt dat in de grote wielspoorproef alle mengsels als van elkaar verschillend worden gezien, behalve de oab's. In de triaxiaalproef worden alle mengsels met uitzondering van stab juist als gelijkwaardig gezien. Hoewel de verschillen mogelijk nog wat veranderen door de nadere analyse lijkt de conclusie gerechtvaardigd dat verkeersklassen maar beperkt gebruikt kunnen worden om over verschillende asfaltsoorten heen te kijken. 5. Conclusies, aanbevelingen en afsluitende opmerkingen
De verschillende proeven geven op hoofdlijnen dezelfde resultaten, maar op details zijn er flinke verschillen. Binnen de mengseltypes wordt het effect van het bitumengehalte behorend bij de verkeersklassen in alle drie de proeven terug gevonden: de lagere verkeersklassen geven meer vervorming. Of deze verschillen significant zijn, dus of de resultaten het mogelijk maken om binnen een mengseltype een VK 3 van een VK 4 mengsel te onderscheiden, moet uit een nadere statistische analyse volgen. In de precieze waarden voor vervorming en in de verschillen tussen de mengseltypes wijken de proeven wel van elkaar af. Uit triaxiaalproeven volgt vooralsnog dat proeven op kernen uit platen een iets groter onderscheidend vermogen hebben dan kernen die met de gyrator zijn gemaakt. Er blijkt geen verschil tussen de kernen uit grote en uit kleine wielspoorplaten. De niveaus van vervorming tussen gyrator- en plaatkernen verschillen flink. Eisen zullen dan ook aangepast moeten worden aan de verdichtingsmethode. Het onderscheidend vermogen van de kleine en grote wielspoorproef is op grond van de huidige analyses gelijk, al moet voor de kleine wielspoorproef het feit dat de proefstukken in verschillende runs beproefd zijn nog in kaart worden gebracht. In dit stadium van de analyse scoort de triaxiaalproef (op vijf proefstukken) wat beter op onderscheidend vermogen dan de beide wielspoorproeven (op drie proefstukken), maar hierbij zijn nog niet de alle bronnen van toevalsvariatie verwerkt. Een belangrijke conclusie op dit moment is dat nog niet met zekerheid ingevuld kan worden welke proef het beste onderscheidend vermogen heeft en hoeveel proefstukken er nodig zijn. Het onderzoek heeft naast deze resultaten de nodige spin-offs opgeleverd zoals automatische metingen in de grote wielspoorproef, een bizar temperatuureffect in enkele grote wielspoorruns en de inzichten dat ook bij gelijke dichtheid op verschillende wijze geproduceerde proefstukken niet over gelijke mechanische eigenschappen hoeven te beschikken. Voor meer informatie wordt verwezen naar [1]. Tenslotte wordt er op gewezen dat dit onderzoek zich alleen heeft gericht op de laboratorium karakterisering van de mengsels, waar ook de CE-markering zich op richt. Het onderzoek biedt geen basis voor uitspraken over de zeggingskracht over het gedrag in de weg. Door het koppelen van de resultaten aan die van eerder onderzoek waarbij ook semi-praktijk proeven gedaan zijn [3, 4] zal in de nabije toekomst getracht worden ook hier een uitspraak over te doen.
10
6. Literatuur
[1] Spoorvorminggevoeligheid, KOAC rapport e0702121, 2008 [2] Triaxiaalcondities op asfalt, CROW, CIENA, notitie 187 [3] LINTRACK spoorvormingsonderzoek 1998-2001 L.J.M. Houben & C.H. Vogelzang, Laboratorium voor Weg- en Spoorwegbouwkunde, Technische Universteit Delft, A.E. van Dommelen, Dienst Weg- en Waterbouwkunde, Rijkswaterstaat, Delft [4] Triaxiaalonderzoek bij het LINTRACK spoorvormingsonderzoek 1998-2001 L.J.M. Houben & A. Miradi, Laboratorium voor Weg- en Spoorwegbouwkunde, Technische Universteit Delft, A.E. van Dommelen, Dienst Weg- en Waterbouwkunde, Rijkswaterstaat, Delft
11
