Steenslag 3 te hoog gegrepen?
G. Gaarkeuken KOAC•NPC BV J. Groenendijk KOAC•NPC BV W. Gerritsen KOAC•NPC BV G.J. Geertjes NVLB
Samenvatting Na onverwacht snel stroefheidverlies op een aantal ZOAB-wegvakken in Zuid-Holland en onderzoek van de Dienst Weg-en Waterbouwkunde (DWW) aan ZOAB wegvakken met gebroken riviergrind en groevemateriaal heeft de minister op 18 januari 2005 schriftelijk aan de kamer gemeld dat de eisen aan steenslag op het rijkswegennet worden verhoogd. Het polijstgetal (PSV) van de steenslag moet minimaal 58 zijn en enig percentage rond oppervlak wordt niet meer toegestaan. Steenslag van gebroken riviergrind kan hierdoor niet meer op het hoofdwegennet worden toegepast (nuancering naar type deklaag of verkeersbelasting is in de eis niet opgenomen). De eisen van de minister hebben geresulteerd in de introductie van steenslag 3 in de Standaard RAW Bepalingen 2005. In de Standaard 2005 is echter wel een nuancering aangebracht: steenslag 3 kan alleen eventueel worden voorgeschreven bij verkeersklasse 4 en 5 voor grove discontinu gegradeerde mengsels. Door KOAC•NPC is in opdracht van de NVLB literatuuronderzoek uitgevoerd met het doel te komen tot nadere differentiatie in eisen en de hoogte van deze eisen. Dit om te voorkomen dat lagere overheden de eisstelling van de minister ongenuanceerd gaan overnemen, waardoor aggregaten die in bepaalde toepassing uitstekend voldoen, ten onrechte niet langer worden toegepast en duur en schaars materiaal wordt verspild. Resultaten van diverse proefvakken tonen aan dat het stroefheidverloop van continue en discontinue mengsels verschillen. De stroefheid van continue mengsels wordt bepaald door de grofste steenfractie, terwijl de stroefheid van continue mengsels juist wordt bepaald door materiaal < 5 mm. Terecht dus dat de Standaard, in navolging van de minister, zwaardere eisen stelt aan aggregaten, die bij de hoogste verkeersklassen worden toegepast in de grovere discontinue mengsels. Een defintief oordeel over de hoogte van de eisen kan op basis van de onderzoeken van de DWW en KOAC•NPC echter niet worden gegeven. Op de onderzochte Zuid Hollandse ZOAB-vakken acteerden de wegvakken met Nederlandse steenslag (PSVwaarde van 56) weliswaar het best, maar voor een goede onderbouwing van de hoogte van de eis voor polijstbestendigheid is nader onderzoek noodzakelijk. Trefwoorden Stroefheid, PSV, % rond oppervlak, RAW, Europese regelgeving, continu en discontinu gegradeerd
1
Inleiding
In 2004 is er een aantal ongevallen gebeurd op ZOAB-wegvakken op drukke rijkswegen in Zuid-Holland ten gevolge van een onverwachte lage stroefheid van de deklaag (de deklagen waren pas 5-8 jaar oud). Na onderzoek, uitgevoerd door de DWW, aan ZOAB-vakken met gebroken riviergrind (Morene en Nederlandse steenslag) en groevemateriaal heeft de minister op 18 januari 2005 schriftelijk aan de Kamer gemeld dat de eisen voor steenslag voor deklagen op het rijkswegennet worden verhoogd. Het polijstgetal (PSV) van het steenslag moet minimaal 58 bedragen (was 53) en een percentage rond oppervlak is niet langer toegestaan. Dit heeft tot gevolg dat steenslag van gebroken riviergrind niet meer mag worden toegepast. In de (nieuwe) Standaard RAW Bepalingen 2005 hebben deze eisen hun weerslag gekregen met de invoering van steenslag 3 (PSV 58 en C100/0). Het onderzoek van de DWW had alleen betrekking op ZOAB en is uitgevoerd in dienstkringen met intensief belaste verhardingen. Nuanceringen naar type deklaag of verkeersbelasting zijn in de eis van de minister niet opgenomen. Zonder nader onderzoek kunnen andere wegbeheerders de eisstelling ongenuanceerd gaan overnemen waardoor aggregaten, welke in bepaalde toepassingen uitstekend voldoen, ten onrechte niet langer worden toegepast. Zo wordt schaars en duur materiaal verspild doordat in de toepassing geen beroep wordt gedaan op de betere eigenschappen. KOAC•NPC bv heeft in opdracht van de Nederlandse Vereniging van Leveranciers van Bouwstoffen (NVLB) een literatuurstudie uitgevoerd waarin resultaten van proefvakken in o.a. Nederland en Duitsland zijn meegenomen. Het onderzoek moet leiden tot: 1. Voorstellen voor differentiatie van eisen aan toe te passen aggregaat in wegdekken. Invloeden als type deklaag (continu of discontinu gegradeerd), grofheid gradering, invloeden van specifieke fracties, ronde delen, petrografie en regenererend vermogen van mineraal aggregaat, gebruikersfunctie en verkeersbelasting zijn nader onderzocht. 2. Aanbevelingen voor het bepalen van de polijstbestendigheid van aggregaat en ermee samengestelde asfaltmengsels. Geeft de PSV-proef een goede rangschikking van de polijstweerstand van een aggregaat en geldt dit ook voor fijnere graderingen? Hoe kan het regenererend vermogen van de microtextuur van aggregaat worden beschouwd?
2
Stroefheid van wegen
Wrijving tussen band en wegdek Een wrijvingscoëfficiënt, die optreedt tussen band en wegdek, is opgebouwd uit 3 componenten, adhesie, hysteresis en abrasie. Deze laatste component is pas van invloed bij snelheden lager dan 20 km/uur en wordt daarom bij het beschouwen van natte stroefheid buiten beschouwing gelaten. Het adhesieve deel wordt bepaald door de aantrekking op moleculair niveau tussen het rubber loopvlak van de band en het wegoppervlak. Als er zich in het contactvlak één of ander materiaal (bv. water, ijs, olie of vuil) bevindt, is deze binding minder of in het geheel niet mogelijk. De hysteresiscomponent van de wrijving wordt bepaald door het vervormen van het rubber over de oneffenheden in het wegoppervlak. Dit kost bij remming meer energie dan er door het terugveren weer uitkomt, hetgeen energieverlies betekent. Er resulteert hierdoor een wrijvingskracht, die tegengesteld is aan de rijrichting.
2
Remmen van auto’s Als een auto door remming tot stilstand wordt gebracht, wordt dit mogelijk door de wrijving, die tussen band en wegdek ontstaat door de snelheidsverschillen van het rubber van de band en het wegdek. Om een dergelijke Tijd (sec) remming te kwantificeren wordt veelal gesproken over een remafstand en een hieruit afgeleide of een gemeten gemiddelde remvertraging. Als een gereSnelheidsafhankelijke gistreerde remming nader wordt beke100% wrijving ken wordt duidelijk, dat de remvertraging over de remming niet constant is en ook nog eens wordt beïnvloed door de toestand (droog of nat) van het wegdek. In Figuur 1 is te zien, dat de remvertraging op een droog wegdek groter is en Van 0 tot gedurende de remming minder in hoog100% slip te varieert dan de remvertraging op een nat wegdek. Daarnaast is te zien, dat er Figuur 1: Remvertraging (g) afhankelijk van snelbij het begin van de remcurve een piek heid en nat/droog optreedt en vooral op het natte wegdek de remvertraging bij afnemende snelheid (van links naar rechts in Figuur 1) toeneemt. Slippercentage De piek aan het begin van de remcurve ontstaat doordat het wiel van vrij rollend (0% slip) naar blokkeren (100% slip) de slipcurve (Figuur 2) doorloopt. In de groei van de remvertraging naar de piek toe ondervindt de band stick-slip wrijving. Hier wordt de opgebouwde binding tussen band en wegdek (stick) telkenmale doorbroken door een moment dat de band als het ware doorschiet (slip). In dit deel van de remcurve is de invloed van de bandeigenschappen het grootst.
Stick-slip wrijving (invloed band)
Glijdende wrijving (invloed wegdek)
Figuur 2: Stroefheid afhankelijk van slip Na het bereiken van de maximum wrijving is sprake van glijdende wrijving, die afneemt met toename van het slippercentage. In dit deel van de remcurve is de invloed van de wegdekeigenschappen het grootst. Goed is te zien, dat blokkerende wielen, 100% slip dus, de minste wrijving ondervinden. ABS-remsystemen gebruiken de gunstige wrijvingseigenschappen rond het maximum voor het bereiken van betere remvertragingen.
3
Snelheidsafhankelijkheid van stroefheid In het tweede deel van Figuur 2, dus na de hiervoor beschreven piek, is sprake van glijdende wrijving, waarvan bij natte wegdekken de stroefheid vooral afhankelijk is van de snelheid. Dit wordt veroorzaakt door de tijd, die beschikbaar is om het water tussen band en wegdek zoveel mogelijk weg te drukken. Pas daar waar de waterlaag verdrongen is, is wrijving tussen band en wegdek mogelijk. Bij hogere snelheid is die beschikbare tijd geringer dan bij lagere snelheid (Figuur 3).
Het wegdek Werking micro-, macro en megatextuur De verschillende textuurmaten hebben hun eigen macrotextuur microtextuur bijdrage aan de stroefheideigenschappen van een wegdek. De macrotextuur (aangevuld met de eventuele porositeit) van een wegdek bepaalt, in samenwerking met het afschot, hoe snel het water van het wegdek weg kan stromen en hoe snel het water tusTextuurdiepte water sen band en wegdek kan worden weggedrukt. De duurzaamheid van de macrotextuur wordt bepaald door de kwaliteit van het asfaltmengsel. Enerzijds moet rafeling worden voorkomen (een meer open textuur door steenverlies uit het oppervlak), anderFiguur 4: Micro-, en macrotextuur en zijds instabiliteit (het verschuiven van de stenen langs elkaar), waardoor asfalt kan vervormen en de textuurdiepte steentjes in het bindmiddel worden weggedrukt. De microtextuur van het wegdek zorgt voor doorbreking van de waterfilm, die altijd rond een natte korrel aanwezig is. Alleen op deze doorgebroken puntjes is adhesieve wrijving mogelijk. Bij steenrijke asfaltmengsels als ZOAB en SMA wordt de duurzaamheid van de microtextuur enerzijds bepaald door de polijstweerstand van het grovere aggregaat en anderzijds door een eventueel regenererend vermogen van de microtextuur van dit aggregaat. Beide eigenschappen worden beïnvloed door de petrografische samenstelling van het aggregaat. Bij continu gegradeerde asfaltmengsels als DAB wordt de duurzaamheid van de microtextuur vooral bepaald door het type zand en de polijstweerstand van het fijnere aggregaat. Microtextuur en petrografie De microtextuur en het behoud van deze textuur door een goede weerstand tegen polijsten zijn behalve van fysische en mechanische eigenschappen, ook afhankelijk van de petrografische eigenschappen van de steen.
4
De ideale steen heeft een multi-minerale samenstelling, waarbij harde mineralen in de juiste verhouding zijn gemengd met zachtere mineralen. Een hard mineraal als Kwarts heeft een positieve invloed op de polijstweerstand. Echter een steen, die voor 100% bestaat uit Kwarts, heeft een lage PSV. In Figuur 5 is de PSV gegeven van een composiet van het harde Kwarts met het zachte Calciet. Bij een verhouding 50%-50% wordt een hoge PSV gevonden. Een composiet van het zachte Calciet met het zachte Dolomiet levert daarentegen geen Figuur 5: PSV van verschillende minehoge PSV op. Slijtage of verwering (oplossen) van rale composieten zachte steendelen zorgt iedere keer voor nieuwe ruwe oppervlakken, waarin de harde delen behouden blijven. Er ontstaat dus iedere keer een nieuwe microtextuur. Naast slijtage van zachte delen kan ook verwering optreden, waardoor de stroefheid van het wegdek kan verbeteren. De mate waarin dit gebeurt, is afhankelijk van de minerale samenstelling van het aggregaat. Met name morene heeft een hoog regeneratievermogen van de microtextuur. Dit treedt op door het oplossen van oplosbare bestanddelen (zoals CaCO3) en gebeurt hoofdzakelijk door inwerking van sterke zuren (regenwater bij een beginnende bui heeft een pH van 3 tot 4), door koolzuurverwering en hydrolyse. Zijn de oplosbare bestanddelen (bijvoorbeeld CaCO3) in een gunstige verhouding gemengd met andere sterke minerale stoffen (bijvoorbeeld silicaten), dan kan door oplossing een gunstige microtextuur ontstaan. Veel gesteentebenamingen in de wegenbouw zijn eigenlijk onvoldoende nauwkeurig voor een goede kwalificering van de eigenschappen. Zo kunnen binnen één groeve al grote verschillen in eigenschappen voorkomen. Vooral echter bij verzamelbegrippen als “morene steenslag” of “nederlandse steenslag” bestaan grote verschillen in petrografische samenstelling, die vaak samenhangen met het gebied van herkomst. Macrotextuur en asfaltmengsels De macrotextuur van wegdekken wordt bepaald door de gradering en vorm van het aggregaat en de vulling van de holle ruimte van het steenskelet met mastiek. Daarnaast heeft ook de kwaliteit van de aanleg een invloed op de uiteindelijk in situ verkregen macrotextuur. Het behoud van de macrotextuur wordt voornamelijk beïnvloed door de stabiliteit van het asfaltmengsel en de vullingsgraad, en bij poreuze mengsels vooral door de weerstand tegen rafeling.
Figuur 6: Invloed van de textuur op de snelheidsafhankelijke stroefheid
5
Wegdektype DAB 0/8, 0/11 en 0/16 SMA 0/11 SMA 0/8 SMA 0/6 ZOAB 0/16 2-lgs ZOAB 4/8 2-lgs ZOAB 2/6 DAD 2/6
3
MPD (mm) 0,4 – 0,8 0,7 – 1,0 0,6 – 0,9 0,5 – 0,6 1,5 – 1,9 0,6 – 1,4 0,5 – 1,0 0,4 – 0,6
Een parameter, die de macrotextuur kwantificeert is de gemiddelde profieldiepte (MPD). Dit is een waarde, die tegenwoordig meestal wordt gebruikt en bepaald kan worden uit het tweedimensionale profiel geregistreerd door een textuurlaser. De MPD is van invloed op de snelheidsafhankelijkheid van de stroefheid (Figuur 6). Typische MPDwaarden voor de verschillende asfaltmengsels zijn in de tabel genoemd. Uit de vermelde MPD-waarden wordt geconcludeerd, dat deze niet alleen wordt bepaald door de maximale korrelgrootte. DAB 0/16 heeft bijvoorbeeld een iets lagere MPD met SMA 0/8.
Resultaten literatuurstudie
Stroefheidverloop van continu en discontinu gegradeerde mengsels 0,80
Op proefvak Bamberg (verkeerslast 35.000 mvt/etm in 2001) zijn stroefheidmetingen uitgevoerd op verschillende AB- en SMAdeklagen, zie Figuur 7 (AB is vergelijkbaar met het Nederlandse DAB). De metingen zijn uitgevoerd met de SRM (Stuttgarter ReibungsMesser, 100% slip, geribde PIARC-band en 80 SMA 0/11 S (vak 1) SMA 0/8 (vak 17) SMA 0/5 (vak 18) km/uur). SMA begint met een AB 0/11 S (vak 19) AB 0/8 (vak 20) AB 0/5 (vak 21) hoog stroefheidniveau. Dit kan Figuur 7: Stroefheidmetingen met de SRM op proefvakken erop duiden, dat het nieuwe wegBamberg dek goed is afgestrooid of, dat de meetcyclus is gestart nadat de bitumenhuid is afgereden. De stroefheid van SMA blijft in de tijd afnemen, terwijl AB min of meer naar een constante stroefheidwaarde toe gaat. stroefheid µSRM80
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Levensduur [jaar]
Stroefheidsmodellen voor verschillende wegoppervlakken in het rechter wielspoor gemeten bij 50 km/u 0,66
stroefheid bij 50 km/u [-]
0,59
0,52
0,45
0,38 0,00E+00
2,50E+06
5,00E+06
7,50E+06
1,00E+07
1,25E+07
1,50E+07
Aantal gepasseerde assen OB
EB
ZOAB 0/16
DAB 0/16
SMA 0/6
SMA 0/8
SMA 0/11
Figuur 8: Stroefheidmetingen Lonneker – Losser bij 50 km/uur
6
Vergelijkbare metingen (50 km/uur) op Lonneker-Losser (6700 mvt/etmaal met 7% zwaar verkeer in 1992) met RAW-proef 150 (86% slip, profielloze PIARC-band en 50 km/u) laten soortgelijke resultaten zien, zie Figuur 8. Nadat de bitumenhuid is afgereden heeft SMA een hogere stroefheid die in de loop van de tijd blijft afnemen (alleen SMA 0/6 wijkt hier in dit geval vanaf en lijkt in verloop meer op DAB, hetgeen gezien de fijne textuur niet verwonderlijk is). Ook het (discontinue mengsel) ZOAB blijft gedurende de levensduur in stroefheid afnemen. DAB loopt naar een constante waarde toe. In tegenstelling tot proefvak Bamberg blijft de stroefheid van SMA op Lonneker-Losser hoger dan DAB. Dit komt doordat in het DAB- en het ZOAB-vak Nederlandse steenslag is toegepast en in de SMA-vakken het polijstbestendiger grauwacke en door de geringe verkeersbelasting. Beide onderzoeken laten zien, dat er een onderscheid is te maken in het stroefheidverloop van continu en van discontinu gegradeerde asfaltmengsels en dat dit een reden tot differentiatie van eisen aan polijstbestendigheid zou kunnen zijn.
Stroefheidverloop en grofheid gradering Uit de metingen op Bamberg (Figuur 7) blijkt dat de invloed van de gradering (0/5, 0/8 en 0/11) bij de continu-gegradeerde AB-mengsels zowel op het stroefheidniveau als op het verloop van de stroefheid in de tijd verwaarloosbaar is. Dit in tegenstelling tot de discontinugegradeerde SMA-mengsels waar de invloed van de gradering (0/5, 0/8 en 0/11) op het stroefheidniveau duidelijk waarneembaar is. Ook waarneembaar is, dat in tegenstelling tot wat in Nederland wordt gemeten (Figuur 9), in Duitsland een fijner SMA-mengsel een hoger stroefheidniveau laat zien. Dit kan echter worden verklaard, doordat de SRM meet met een geribde meetband en in Nederland de profielloze band wordt gebruikt. Bij de geprofileerde band kan het water in het band-contactvlak snel worden weggedrukt en afgevoerd via de ruimten in de band en in het wegdek, waar dit bij de profielloze band alleen maar kan in het wegdek. De snelheidsafhankelijkheid van de stroefheid is voor alle wegdektypen te bepalen door vergelijking van Figuur 8 en Figuur 9. De resultaten zijn in overeenstemming met de verschillen in MPD-waarden van de deklagen. De snelheidsafhankelijkheid van de ZOABdeklaag blijkt dan gering. Stroefheidsmodellen voor verschillende wegoppervlakken in het rechter wielspoor gemeten bij 70 km/u 0,66
stroefheid bij 70 km/u [-]
0,59
0,52
0,45
0,38 0,00E+00
2,50E+06
5,00E+06
7,50E+06
1,00E+07
1,25E+07
1,50E+07
Aantal gepasseerde assen OB
EB
ZOAB 0/16
DAB 0/16
SMA 0/6
SMA 0/8
SMA 0/11
Figuur 9: Stroefheidmeting Lonneker-Losser bij 70 km/uur Wanneer we de metingen bij 70 km/uur in Lonneker-Losser beschouwen (Figuur 9) zien we een duidelijk lagere stroefheid van het SMA 0/6 mengsel. Beschouwen we de meting bij 50
7
km/uur (Figuur 8) dan laten de resultaten aanvankelijk hetzelfde beeld zien, maar zijn de stroefheidniveaus voor SMA 0/6, 0/8 en 0/11 na verloop van tijd nagenoeg gelijk. Voor SMA neigt het stroefheidverloop van de grovere SMA-mengsels (0/8 en 0/11) meer naar het verloop van de ZOAB 0/16. Voor het fijnere SMA 0/6 neigt het stroefheidverloop naar het verloop van DAB.
Stroefheidverloop en aandeel van de fracties van de gradering SMA 0/8 Uit onderzoek van de TU-Berlin 0/2 mm 0/4 mm 4/8 mm PWF804 (Wehner/Schulze) aan SMA1 Dolomiet Dolomiet PSV 51 0,47 deklagen met toepassing van verDolomiet Kersantit-porphyrit2 PSV 51 0,51 schillende steentypen in de diverse Kersantit-porphyrit Dolomiet PSV 51 0,47 steenfracties blijkt overduidelijk, Kersantit-porphyrit Kersantit-porphyrit PSV 51 0,46 dat vooral de polijstweerstand van Graniet3 Graniet PSV 41 0,3 Dolomiet Dolomiet PSV 41 0,29 de maximale fractie de stroefheid van de deklaag beïnvloedt. De tabel toont duidelijk, dat de Wehner/Schulze-waarde PWF804 (stroefheid bij 80 km/uur) het meest wordt beïnvloed door de polijstweerstand van de fractie 4/8. Ook uit proefresultaten uit Bamberg blijkt dat de kwaliteit van de grofste fractie de stroefheid van de discontinue deklaag bepaalt.
Op proefvak Bamberg zijn stroefheidmetingen uitgevoerd op AB 0/8-mengsels met verschillende steensoorten, zie Figuur 10. Vak
Mengsel
13 14 15 16
AB 0/8 AB 0/8 AB 0/8 AB 0/8
Steensoort in de gradering [mm] 5/8 2/5 0/2 Grauwacke (PSV 59) Grauwacke Diabaas (PSV 55) Dolomiet Dolomiet Grauwacke Diabaas Grauwacke Dolomiet (PSV 40) Dolomiet Dolomiet Dolomiet
8/11 -
0,80
0,70
stroefheid µSRM80
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Levensduur [jaar]
AB 0/8 (vak 13)
AB 0/8 (vak 15)
AB 0/8 (vak 14)
AB 0/8 (vak 16)
10
Uit de resultaten blijkt, dat bij AB 0/8 de polijstweerstand van alle fracties van invloed is op de stroefheid. De invloed van de steenfracties < 5 mm is echter het grootst. Uit andere onderzoeken blijkt dat dit ook voor AB 0/11 en AB 0/16 geldt. De toepassing van brekerzand heeft dan ook een positieve invloed op de stroefheid van DABmengsels.
Figuur 10: Stroefheidsmetingen Bamberg op AB 0/8
1
PWF80 = 0,38 PWF80 = 0,70 3 PWF80 = 0,73 4 PWF80 is de stroefheid gemeten bij 80 km/uur met de in Oostenrijk ontwikkelde Frictiometer (vergelijkbaar met de Wehner/Schulze. 2
8
Het ligt dan voor de hand om voor discontinue mengsels als SMA en ZOAB een betere polijstweerstand te eisen voor de grove fractie van een mengsel. Waar deze eis precies moet liggen is niet duidelijk. Wel is duidelijk, dat Nederlandse steenslag met een PSV van 56 als een van de beste aggregaatsoorten uit het door DWW uitgevoerde onderzoek van de probleemvakken naar voren kwam.
Regenererend vermogen van aggregaat Uit het SMA 0/11S-proefvak van Bamberg zijn boorkernen genomen, die vervolgens in de berm alleen aan het weer zijn blootgesteld. De stroefheidtoename in de periode september 2003 tot november 2004 is bepaald met behulp van Wehner/Schulze (FWS). Naast dolomiet, dat wegens de lage polijstweerstand in deklagen niet wordt toegepast, is het vooral de Morene steenslag die een hoog regenererend vermogen van de microtextuur heeft. Het is wel de vraag of de geregenereerde stroefheid langdurig is. De stroefheidmetingen op de SMA 0/11 in Bamberg (Figuur 11) laten wel een langeduur effect zien, dat mogelijk is toe te schrijven aan regeneratie: ondanks dat Morenesplit2 (Alpine Morene) een lagere PSV heeft dan diabaas heeft SMA 0/11 met Morenesplit2 een beter verloop van de stroefheid in de tijd dan SMA met diabaas. Morenesplit1 (Bayerisch, PSV 44) heeft een vergelijkbaar stroefheidverloop met Basalt (PSV 47). Mogelijk heeft regeneratie een positief effect in de grootte orde van 2 tot 3 PSV-punten. Veld
Mengsel
3 6 5 1 4 2
SMA 0/11 S SMA 0/11 S SMA 0/11 S SMA 0/11 S SMA 0/11 S SMA 0/11 S
Steensoort in de gradering [mm] 8/11 5/8 2/5 Grauwacke Grauwacke Grauwacke (PSV 59) Morenesplit2 (PSV 53) Morenesplit2 Morenesplit2 Diabaas Diabaas Diabaas (PSV 55) Basalt Basalt Basalt (PSV 47) Morenesplit1 (PSV 44) Morenesplit1 Morenesplit1 Dolomiet Dolomiet Dolomiet (PSV 40)
In Nederland is tot op heden weinig onderzoek gedaan naar het regenererend vermogen van aggregaten.
0,80
0,70
Stroefheid µSRM80
0/2 Diabaas Diabaas Diabaas Diabaas Diabaas Diabaas
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Levensduur [jaar]
SMA 0/11 S (vak 3) SMA 0/11 S (vak 1)
SMA 0/11 S (vak 6) SMA 0/11 S (vak 4)
SMA 0/11 S (vak 5) SMA 0/11 S (vak 2)
9
4
Conclusies en aanbevelingen
De aangescherpte eisen van de minister zijn gesteld op advies van de DWW na een onderzoek op probleemvakken met ZOAB. In dit DWW-onderzoek is niet aangetoond dat een duurzaam goede stroefheid alleen mogelijk is met groevemateriaal met een minimale PSV van 58 en C100/0. Op basis van dit onderzoek kunnen bovendien geen eisen worden gegenereerd voor andere deklaagtypen dan ZOAB. Dit is voor de NVLB aanleiding geweest om een literatuuronderzoek te laten uitvoeren. Op basis van dit literatuuronderzoek wordt het volgende geconcludeerd: 1. Onderzoek op proefvakken in Bamberg en Lonneker-Losser laten zien dat het stroefheidsverloop van continue mengsels verschilt van discontinue mengsels. Het verloop van de stroefheid in de tijd wordt bij SMA en ZOAB bepaald door de polijstweerstand van de grofste fractie. Dit in tegenstelling tot DAB waar vooral de kwaliteit van het materiaal < 5 mm de grootste invloed heeft. Afname van de stroefheid in de tijd door o.a. polijsting is bij discontinue mengsels voortschrijdend, terwijl de stroefheid van continue mengsels na verloop van tijd naar een vrijwel constant niveau toe gaat. Het verschil in stroefheidverloop van continu en discontinu gegradeerde mengsels geeft onderbouwing aan de wens tot differentiatie in eisen aan de PSV van aggregaten. Net zoals in Duitsland waar men bijvoorbeeld voor aggregaat in het discontinue mengsel ZOAB een hogere PSV-waarde eist dan voor continue mengsels als DAB, worden ook in de Standaard 2005 eisen gedifferentieerd naar mengseltype. Voor het hoofdwegennet ontbreekt deze differentiatie. 2. De gradering van continue mengsels heeft nauwelijks invloed op het stroefheidniveau en het relatieve stroefheidverloop in de tijd. Voor discontinue mengsels is dit anders. Grovere discontinue mengsels hebben meer macrotextuur met een afwijkend stroefheidniveau tot gevolg. 3. Op basis van een min of meer evenwijdig stroefheidverloop in de tijd, zoals gemeten op SMA 0/6, 0/8 en 0/11 in Bamberg, kan worden geconcludeerd, dat de PSV van het materiaal 8/10 mm ook een goede ranking geeft voor de polijstweerstand van fijnere fracties. 4. Kalkhoudendheid van de steen heeft een positieve invloed op het herstel van de microtextuur. In hoeverre dit een langdurige/permanente verbetering van de stroefheid is, is niet geheel duidelijk. Uit metingen in Bamberg blijkt wel, dat de achteruitgang in stroefheid van de beide typen (kalkhoudende) Morene steenslag geringer is dan volgens de PSV van deze steen zou mogen worden verwacht. Het is terecht dat er om stroefheidredenen voor ZOAB 0/16 en SMA 0/11 op het hoofdwegennet hoge eisen worden gesteld aan de toe te passen steenslag. Echter, in de beschikbare literatuur is niet aangetoond dat dit groevemateriaal met een minimale PSV van 58 moet zijn, en dat groevemateriaal of gebroken grind met PSV 56 en C100/0 niet voldoet. Nader onderzoek naar de te stellen eisen voor steenslag 3 wordt daarom aanbevolen. Op basis van de resultaten van deze literatuurstudie wordt voorgesteld de in de RAW 2005 opgenomen eisen naar verkeersklasse, mengseltype en gradering als in tabel 1 te differentiëren. Een definitief oordeel over de hoogte van de eis aan de PSV-waarde kan op basis van alleen dit literatuuronderzoek niet worden gegeven. Hiervoor is aanvullend onderzoek noodzakelijk.
10
Tabel 1: Voorgestelde eisen na literatuuronderzoek Benaming verkeers- PSV Gebroken materiaal 1 Klasse continu discontinu continu discontinu fijn grof fijn grof Hoofdwegennet 2 43 53 53? 4 58? 4 C95/1 C95/1? 4 C100/0? 4 (wegen rijkswater3 53 53 5 53 5 C95/1 C95/1 5 C95/1 5 staat) Zwaar belaste weg 43 53 53? 4 53? 4,5 C95/1 C95/1? 4 C95/1? 4,5 3 53 53 6 53 6 C95/1 C95/1 6 C95/1 6 Gemiddeld belaste 3 53 53 53 C95/1 C95/1 C95/1 weg 2 48 48 53 C95/1 C95/1 C95/1 Licht belaste weg 2 48 48 53 C95/1 C95/1 C95/1 Weg in woongebied 2 48 48 53 C95/1 C95/1 C95/1 Weg in verblijfsgebied 2 48 48 53 C95/1 C95/1 C95/1 Fietspaden 2 48 48 53 C95/1 C95/1 C95/1 1. De verkeersklasse-indeling is gebaseerd op het aantal ‘standaardaslasten’. Voor de polijsting is echter niet het aantal ‘standaardaslasten’ van belang, maar de totale verkeersintensiteit. 2. Rijkswaterstaat eist momenteel voor al haar wegen (ongeacht verkeersklasse of deklaagtype) steenslag 3, met als aanvullende eisen “geen gebroken riviergrind” of “0% ongebroken oppervlak”. Dit is niet conform RAW 2005, die steenslag 3 alleen aanbeveelt voor ZOAB 0/16 en SMA 0/11 voor verkeersklassen 4 en 5. 3. Voor verkeersklasse 5 (niet gebaseerd op aantal aslasten, maar op rijsnelheid) is volgens KOAC•NPC geen aparte polijsteis (PSV en gehalte ‘rond’) nodig, maar wel zwaardere eisen aan andere mengsel- en steenslageigenschappen. 4. Voor intensief belaste discontinue mengsels lijken hogere eisen dan voor steenslag 2 nodig, waarbij de eisen aan fijnere mengsels iets lager lijken te kunnen zijn dan aan grovere discontinue mengsels. De eisen aan steenslag 3 lijken veilig, maar wellicht (deels) te streng. Nader onderzoek naar de benodigde waarde wordt aanbevolen. 5. Voor verkeersklasse 4 kan in het bestek voor SMA 0/11 en ZOAB 0/16 de toepassing van steenslag 3 worden geeist. 6. Op basis van de verwachte verkeersgroei kan er worden besloten om de eisen voor verkeersklasse 4 toe te passen
5
Literatuur
1. G. Gaarkeuken, W.Gerritsen, J. Groenendijk. Literatuurstudie stroefheid in relatie tot de mengselsamenstelling en de eigenschappen van het toeslagmateriaal, KOAC•NPC, Utrecht, 2005; 2. K. Peijs. Achtergrond stroefheidproblemen rijkswegen, Den Haag, januari 2005; 3. K. Peijs. Toepassing steenslag in rijkswegen, Den Haag, mei 2005. 4. J.J. Fafié, S.M.J.G. Erkens, J.Th. van der Zwan. Stroefheidanalyse ZOAB wegvakken, Delft, 2005. 5. S. Huschek. Entwicklung der Oberflächeneigenschaften auf der Versuchsstrecke Bamberg A70, TU-Berlin, juli 2003; 6. P.M. Wennink. Stroefheidmetingen op de N732 (fase 3/modelvorming), KOAC-WMD, Apeldoorn, februari 2000. 7. A.R.G. van der Wall. The Polishing of Aggregate Used in Road Construction, TU-Delft, februari 1992.
11
