Teerhoudend asfalt Bouwtechnische en milieuhygiënische aspecten

Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw

Teerhoudend asfalt Bouwtechnische en milieuhygiënische aspecten

ir. Luc De Bock Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw

Ie-net infoavond Antwerpen, 6 november 2013

Inhoud *

Materiaalkarakterisatie

onderscheid teer  bitumen milieuhygiënische kwaliteit asfaltpuin detectiemethodes voor teerhoudend karakter * Veiligheids- en gezondheidsaspecten *

Mogelijkheden voor recycling in wegenbouw bepalingen in VLAREMA en SB250 aangaande de verwerking van teerhoudend puin

2

OCW – ir. Luc De Bock

Asfaltgranulaat  Ontstaat bij de opbraak van asfaltverhardingen 2 manieren van opbraak: - opbreken van de asfaltweg in schollen, verder behandelen in een puinbreekinstallatie tot steenslag - affrezen van de asfaltweg leidt tot freesasfalt Beide sloopmethodes leiden tot “asfaltgranulaat” (AG)  Hoeveelheden:

jaarlijks ongeveer 1 à 1,5 miljoen ton *  ongeveer 10 à 15 % van totaal bouw- en sloopafval 

Mogelijkheden voor gebruik asfaltgranulaat: 

grondstof (mineraal + bindmiddel) voor nieuw asfalt



steenslag voor onderfundering en cementgebonden fundering van wegen

* COPRO jaarverslag 2012: 940.000 ton AG vrijgekomen bij certificaathouders, hiervan is 830.000 ton verwerkt (gerecycleerd) als grondstof in nieuw asfalt. OCW – ir. Luc De Bock

3

Onderscheid teer  bitumen  zwarte, kleverige en viskeuze producten, werden gebruikt als bindmiddel in wegenbouw (koolwaterstofmengsels / asfalt) of voor waterdichting (o.a. dakdichting).

 Toch zijn teer en bitumen zeer verschillend, zowel qua oorsprong als qua eigenschappen. Andere aanpak nodig, qua arbeidshygiëne en milieu. 

Teer wordt niet meer gebruikt, omdat we nu beter dan vroeger de schadelijke eigenschappen erkennen.

4


Koolwaterstofbindmiddelen 

Teer ontstaat uit destructieve distillatie (pyrolyse) van organische stoffen zoals hout, bruinkool, steenkool,…

Steenkool distilleren  cokes + teerhoudende dampen, na condensatie geeft dit ruwe teer. Deze ruwe teer wordt verder gedistilleerd tot enerzijds min of meer vluchtige teeroliën en anderzijds pek als residu. Door wedersamenstelling van pek met zekere hoeveelheden van verschillende teeroliefracties verkrijgt men wegenteer.

Teerbitumen is een mengsel van bitumen (bijvb. 77 %) met wegenteer (23 %).

 Bitumen is de zwaarste fractie die overblijft na verdamping van min of meer vluchtige fracties bij de destillatie van ruwe aardolie (petroleum). Dit geraffineerd bitumen wordt naargelang de viscositeit ingedeeld in klassen, gemeten met de penetratieproef. - harde bitumina  industriële toepassingen (papier, kabel, isolatie) - medium penetratie  asfaltmengsels voor wegverharding - zachte bitumina  membranen voor waterdichting, dakrollen 5


Vroeger gebruik van teer 

Teer had enkele sterke punten tegenover bitumen: - anti-biologisch gedrag: teer is bestand tegen bodembacteriën en tegen indringing van plantengroei - moeilijk oplosbaar in aardolieproducten: weerstand tegen olielekken op de weg - heel goede kleefkracht met granulaten, - stijver en minder vervormbaar bij omgevingstemperatuur, betere weerstand tegen spoorvorming.



Teer werd gebruikt als bindmiddel in teerbetonmengsels voor specifieke toepassingen (parkings,…), vaak ook als dunne oppervlaktebehandeling (kleeflaag, bestrijking).



Het gebruik van teer is sterk verminderd sinds 1990 en niet meer toegelaten in openbare werken sinds 1997 (SB250).

6


Chemische samenstelling teer vs. bitumen / gehalte aan PAK « Polycyclische aromatische koolwaterstoffen » (PAK) is een verzamelnaam voor een grote familie van stoffen. 

Meerdere hiervan zijn erkend als kankerverwekkend voor de mens. Teer zelf wordt ook beschouwd als kankerverwekkend, wegens de aanwezigheid van PAK’s.



Teer bevat ongeveer 20 tot 30 % PAK (dit is dus tot 300 000 mg/kg). Het gehalte aan benzo(a)pyreen bedraagt 0,1 à 1 %.

Dit geeft aan teer een karakteristieke geur. 

Bitumen bevat verschillende koolwaterstofverbindingen, waaronder asfaltenen, maltenen, aromaten en harsen. Het gehalte aan PAK-16 in bitumen bedraagt ongeveer 0,002 % (10 tot 30 mg/kg).



In bitumen zit dus 1.000 tot 10.000 keer minder PAK dan in teer. 7


De belangrijkste PAK-reeksen PAK-naam

Aantal ringen Borneff VROM VLAREMA US-EPA

Naftaleen Acenaftyleen Acenafteen Fluoreen Fenantreen Antraceen Fluoranteen Pyreen Benzo(a)antraceen Chryseen Benzo(b)fluoranteen Benzo(k)fluoranteen Benzo(a)pyreen Indeno-1,2,3,c,d-pyreen Dibenzo(a,h)antraceen Benzo(g,h,i)peryleen

2 3 3 3 3 3 4 4 4 4 5 5 5 6 5 6

*

* * * * *

NL

V

NL NL NL

V

NL NL NL NL NL

V V V V V V

NL

V

V

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

8


Er zijn 2 soorten asfaltpuin:

17 03 01 * bitumineuze mengsels die koolteer bevatten 17 03 02

(teerhoudend asfaltpuin)

niet onder 17 03 01 vallende bitumineuze mengsels (niet-teerhoudend asfaltpuin)

EURAL (Europese Afvalstoffenlijst)

BVR van 22 februari 2002 tot wijziging van VLAREA

* = gevaarlijke afvalstof indien teer in een concentratie ≥ 0,1 % (1.000 mg/kg) aanwezig is, kankerverwekkend: kan het DNA van de genen beschadigen (genotoxisch) en veranderen (mutageen)

9


Veiligheids- en gezondheidsaspecten gerelateerd aan aanwezigheid van sommige PAK’s, en fenolen  PAK’s in omgeving komen niet enkel van teergebruik, 

maar overal waar onvolledige verbranding van organisch materiaal is (fossiele brandstoffen in motoren, energiecentrales, afvalverbranding, tabaksrook, …) 

2- en 3-rings-PAK zijn relatief vluchtig,

middelmatig wateroplosbaar, acuut toxisch in aquatisch milieu  PAK met 4 tot 6 ringen zijn niet vluchtig, nauwelijks wateroplosbaar, weinig acuut toxisch, maar wel vaak carcinogeen (inademing  longkanker; huidcontact  huidkanker). 

Verspreiding van PAK uit asfaltgranulaat kan via:  damp

en aerosolen naar lucht: bij opwarming (warm asfalt),  in wateroplosbare vorm door uitloging naar water: bij contact met regen- en grondwater,  verspreiding in stofvorm of gebonden aan deeltjes naar lucht of water: bij het frezen, breken, mengen van asfaltgranulaat. 10


Veiligheids- en gezondheidsaspecten 

Blootstelling naar de lucht (inademen / huidcontact):  PAK in teerhoudend asfalt zijn vaste verbindingen die tot een temperatuur

van circa 30 °C niet vluchtig zijn en dus niet worden ingeademd. PAK zijn vluchtig vanaf ongeveer 60 °C en komen alleen in de lucht vrij bij het verhitten van teerhoudend asfalt. Daarom lijkt een koude verwerking veilig en is een warm hergebuik niet toegelaten. 

Wat met mechanische bewerkingen zoals breken en frezen ?  Enige stofvorming is denkbaar, hoewel het materiaal niet of nauwelijks

stuifgevoelig is. Zo nodig wordt stofvorming voorkomen door asfaltpuin met water te bevochtigen.  Weinig becijferde gegevens beschikbaar. 

Zie CROW-publicatie 210 “Richtlijn omgaan met vrijkomend asfalt – aandacht voor de teerproblematiek”, Ede, 2008.

11


Verwerking van (teerhoudend) asfaltgranulaat: bepalingen volgens VLAREMA

12


VLAREMA Bijlage 2.2 Lijst materialen / (secundaire) grondstoffen, deel bouwstof “asfaltgranulaat (= granulaat dat afkomstig is van de opbraak of het frezen van asfaltverhardingen), afkomstig van een vergunde recuperatieinrichting van bouw- en sloopafval; materiaal, onderworpen aan het eenheidsreglement goedgekeurd bij ministerieel besluit” Criteria inzake samenstelling en gebruik: onderafdeling 2.3.2 + bijlagen  begrenzing van maximale totaalconcentratie (organische verbindingen, waaronder 10 individuele PAK) en van de uitloogbaarheid (van zware metalen); beperkt asbestvezels.

!! Merk op: geen vermelding van het begrip “teer” of “teerhoudend”!!

13


VLAREMA, art. 2.3.2.1.§2. (uitzondering op voorwaarden voor bouwstof) Asfaltgranulaat, bitumineuze granulaten, brekerzand van asfalt of brekerzeefzand afkomstig van asfalt: vrijstelling voor parameter “minerale olie”; brekerzand / brekerzeefzand: “is pak-houdend bij overschrijding van de norm voor een van de polycyclische aromatische koolwaterstoffen”,  asfaltgranulaat: “voor de bepaling van het pak-gehalte is alleen de pak-spray-test van toepassing”.  

“In afwijking van paragraaf 1 (criteria qua totaalconcentratie en uitloging voor grondstoffen) mogen de voormelde pak-houdende grondstoffen gebruikt worden overeenkomstig art. 5.3.3.4.”  vrijstelling van grenswaarde voor totaalconcentratie voor alle organische

verbindingen (incl. PAK); andere criteria gelden wel.

“Asfaltgranulaat dat bij gebruik van de pak-spray-test een gele verkleuring vertoont, en pak-houdend brekerzand en –zeefzand van asfalt, kunnen alleen onder de volgende voorwaarden in een speciale toepassing worden gebruikt:

1° de hoeveelheid bedraagt minstens 1500 kubieke meter; 2° de toepassing wordt geïnventariseerd, waarbij minstens de gemeente en het kadastraal perceel moeten worden vermeld; 3° in een fundering die bestaat uit asfaltcement wordt het op koude wijze gebruikt.” 14


VLAREMA, bijlage 2.3.2.A

voorwaarden voor gebruik als bouwstof maximaal toegelaten concentratie aan individuele PAK

PAK component

Grenswaarde (mg/kg)

(gerangschikt naar molmassa i.pl.v. alfabetisch)

Naftaleen Fenantreen Fluoranteen Benzo(a)antraceen Chryseen Benzo(b)fluoranteen Benzo(k)fluoranteen Benzo(a)pyreen Indeno-1,2,3,c,d-pyreen Benzo(g,h,i)peryleen

20 30 40 35 400 55 55 8,5 35 35

(onveranderd zoals in Vlarea °1998 vastgesteld)

15


Milieu-hygiënische kwaliteit asfaltgranulaat  Onderzoek

* OCW-VITO in opdracht van OVAM (1997- ’98): monstername

van asfaltpuingranulaat van diverse herkomst 

Resultaat: duidelijk onderscheid teerhoudend vs. niet-teerhoudend asfalt 



Zuiver bitumineus (dus niet-teerhoudend) AG: voldoet – behoudens uitzonderlijke omstandigheden – aan normen VLAREA; gehalte aan PAK-10 in oud asfaltpuin = 3 à 30 mg/kg. Teerhoudend asfaltpuin voldoet niet aan norm voor PAK; som PAK-10 = 1.000 à 4.000 mg/kg; overschrijding norm voor fenanthreen (x 20), fluorantheen (x 15), benzo(a)pyreen (x 10) en andere PAK.

! Verdunde monsters vragen meer aandacht.

* « Staalname en factoranalyse van puingranulaten met het oog op onderbouwing van normwaarden », OCW – VITO – WTCB, 1998. OCW – ir. Luc De Bock

16

Besluit VLAREA en TAG 

De voorwaarden inzake maximale totaalconcentratie aan organische stoffen (o.a. 10 PAK) gelden als dwingende waarden. (Er is geen uitzondering mogelijk.)



Teerhoudend asfaltpuin overschrijdt de normen voor PAK en voldoet dus niet aan de voorwaarden voor SG.

teerhoudend asfaltpuin kan niet gebruikt worden als secundaire grondstof; het blijft een afvalstof. Het moet verwerkt worden in een inrichting vergund voor de behandeling van gevaarlijke afvalstoffen.

17


Scheiding van teerhoudend / niet-teerhoudend AG 

Wegens de grote verschillen tussen teer en bitumen is het zeer belangrijk bij de opbraak van asfaltverhardingen te weten of eventueel teer werd gebruikt.



Er is geen register bijgehouden van gebruik, zodat we vandaag bij opbraakwerken op voorhand niet weten of de koolwaterstofverharding teervrij is of niet.



We kunnen dit op een eenvoudige manier wel te weten komen door voorafgaandelijk onderzoek op boorkernen van de wegopbouw.



Selectief frezen laat toe teerhoudende lagen te scheiden van niet-teerhoudende lagen, en zo voor beiden een optimale verwerking te garanderen.

18


Onderkenning van teer in AG



Gaschromatografie–massaspectrometrie (GC-MS),



Vlektest met tolueen



Chromatografische methode met DMSO,



Teertestspray (PAK-MARKER),



Andere: sublimatiemethode, UV-spectrometrie,...

19


Gas-chromatografie-massa-spectrometrie (GC-MS)

= Referentiemethode voor de kwantitatieve meting van individuele PAK-componenten in een mengsel 

Enkel mogelijk in een gespecialiseerd laboratorium met goed opgeleid personeel



Op de werf / puinbreekinstallatie / asfaltcentrale, waar deze apparatuur niet beschikbaar is, is nood aan een eenvoudigere testmethode.

20



21



22


Vlektest met tolueen • Sterke punten: – – – –

Eenvoudig in uitvoering, ook op de werf Gebruikt weinig solvent Geeft ogenblikkelijk resultaat Blijkt betrouwbaar; detectiegrens vanaf ca. 150 mg PAK-10 /kg

Deze methode wordt voorgeschreven in de typebestekken van Wallonië (RW99/Qualiroutes) en Brussel (TB2000/2011).

• Zwakke punten: – Enkel kwalitatief (wel of niet teer aanwezig), toont geen concentratieklassen.

23


Papierchromatografische test met tolueen / DMSO

(dimethylsulfoxide)

24


Chromatografische methode met tolueen/DMSO Sterke punten : - tamelijk eenvoudig - tamelijk snel in uitvoering - selectief oplosmiddel; detectie vanaf ongeveer 5 % teer in het bindmiddelmengsel. Deze methode wordt voorgeschreven in het Vlaamse typebestek (SB250).

Zwakke punten : - hoger solventgebruik; gemengd solventafval - DMSO kristalliseert beneden 18 °C

25


Variante methode met DMSO

Gevoeligheid :

lichtgele verkleuring : onverdacht bitumineus S PAK-10 < 50 mg/kg

oranje-rode tot bruine verkleuring teerhoudend S PAK-10 > 100 mg/kg geelbruine verkleuring: tussenin; verder onderzoek is nodig 50 < S PAH-10 < 100

26


TSE – apparaat (Teer Schnell Erkennung)

1

2

3 4

1 Testbuisje met reagens 2 Houder voor testbuisje 3 Vacuüm pomp

4 Heteluchtgenerator

27


Teertestspray

28


Teertestspray Sterke punten: – Zeer eenvoudig in uitvoering, ook op de werf – Gebruikt weinig solvent – Geeft ogenblikkelijk resultaat

Zwakke punten : – gepatenteerd product * – selectiviteit van het solvent ? ** * Nergens in VLAREMA wordt een link gelegd tussen “pak-spray-test” en de alomgebruikte PAK-MARKER verkocht door INTERLAB BV, Penningweg 32D, 4879 AG Etten-Leur, Nederland; www.pak-marker.nl en www.interlab-bv.nl ** Volgens het veiligheidsblad (http://www.interlab-bv.nl/files/PAK_marker_veiligheisblad.pdf) bevat het product met name aceton, propaan, butaan, isobutaan, nafta (aardolie, met waterstof ontzwaveld zwaar), xyleen en butanon.

29


Vergelijking / bepalingsgrens

Monster 1035 1038 1037 0970 1080 1073 1084 1118 1075 1072 1050 1167 1147 1148 1085 1083 0799 1166

S PAK mg/kg Tolueentest DMSO (GC-MS) chromatografie 2,7 3,4 5,2 7,7 9,6 25 26 28 33 42 106 120 221 456 593 2125 2388 3589

0/24 0/24 0/25 0/25 0/24 0/25 0/25 0/25 0/25 n.b. 0/25 3/25 n.b. 1 /25 2 /25 9 /25 21 /26 17 /25

Licht geel (1) Licht geel Licht geel Licht geel Geel-bruin Geel-bruin Licht geel Licht geel Licht geel Licht geel Geel-bruin Rood-bruin Oranje-rood Rood Rood-bruin Bruin niet getest niet getest

PAK-Marker Wit (3) Wit (2) Wit (8) Wit (11) Wit (9) Wit (4) Wit (5) Wit (6) Wit (7) Wit (10) Wit (14) Wit + enkele gele stip (12) Wit + gele stippen (13) Wit + gele vlekken (15) Wit + gele vlekken (16) Wit + geel niet getest niet getest

Bron: « Staalname en factoranalyse van puingranulaten met het oog op onderbouwing van normwaarden », OCW - VITO, 1998. OCW – ir. Luc De Bock

30

Methodes voor de detectie van teer : Besluit  Eenvoudige

methodes bestaan:

vlektest met tolueen / variante met DMSO / PAK-Marker®  Bepalingsgrens is methode-afhankelijk; onderscheidend vermogen vanaf  100 à 200 mg PAK-10 per kg AG. 

Volgens Vlarea was enkel een kwantitatieve meting (via dure meting met GC-MS) van 10 individuele PAK geldig.



In VLAREMA is bepaling van individuele PAK – wat asfaltmaterialen betreft enkel nodig voor fijne fractie (asfaltbreker(zeef)zand; vermalen bitumineuze dakmaterialen); voor asfaltgranulaat is alleen “pak-spray-test” van toepassing. (Deze laatste levert echter geen kwantitatief resultaat.)

31


Verwerking van teerhoudend asfaltpuin: bepalingen volgens het Standaardbestek voor wegenbouw (SB 250)

32


Standaardbestek 250 voor wegenbouw 2.2.8 Asfaltgranulaat De hiernavolgende indeling gebeurt op basis van analyses volgens 14-3.7.2.3.  2.2.8.1 Niet-teerhoudend asfaltgranulaat Niet-teerhoudend asfaltgranulaat is afkomstig van de opbraak en/of affrezen van asfaltverhardingen, die niet-teerhoudend zijn. 

2.2.8.2 Teerhoudend asfaltgranulaat Teerhoudend asfaltgranulaat is afkomstig van de opbraak en/of affrezen van teerhoudende asfaltverhardingen.



Proefmethode 14.3.7.2 : Onderkenning van de aanwezigheid van teer in een bitumineus mengsel

1.

papierchromatografische methode met DMSO = snelle methode ook een «blanco»/niet-teerhoudend referentie monster wordt beproefd; eventueel belichting met een UV-lamp (fluorescentie)

2.

infraroodspectrofotometrie = referentiemethode piek in IR-spectra bij 841 cm-1


841 cm -1

841 cm -1

33

Standaardbestek 250 voor de wegenbouw toepassingen voor AG 

Niet-teerhoudend AG kan dienen enerzijds als steenslag voor onderfundering en voor met cement als toevoegsel behandelde steenslagfundering anderzijds als steenslag voor bitumineuze mengsels.



Voor teerhoudend AG is hergebruik in nieuw asfaltmengsel uitgesloten.



In afstemming met de bepalingen van het Vlarea (2004) is voorzien in een speciale toepassingsmogelijkheid. In de materiaalkarakterisatie (hoofdstuk 3) is (§ 7.1.1.1.B5) gedefinieerd in «teerhoudend asfaltgranulaat voor fundering van asfaltgranulaatcement», en in de toepassingsspecificaties (hoofdstuk 5,) is dit type van fundering verder gespecifieerd: 4.5 Fundering in teerhoudend asfaltgranulaatcement “De fundering in teerhoudend asfaltgranulaatcement beoogt de milieutechnische verwerking van teerhoudend gebroken asfaltpuin door het koud hergebruik in funderingen, volgens het Vlaams Reglement inzake afvalvoorkoming en -beheer (Vlarea). Deze toepassing vereist een gebruikerscertificaat van OVAM.” 34


Asfaltgranulaat in steenslagfundering, SB250 V.4.5. 4.5.1.1 Materialen De materialen zijn: - zand als vulmateriaal voor steenslagfunderingen volgens 3-6.2.12; - teerhoudend gebroken asfaltpuinsteenslag voor steenslagfunderingen volgens 3-7.1.1.1.B.5; de herkomst van het teerhoudend asfaltpuinsteenslag is bepaald in de opdrachtdocumenten; - cement volgens 3-8.1; - aanmaakwater volgens NBN-EN 1008.

4.5.1.2 Kenmerken van de uitvoering 

De laag bestaat uit een homogeen mengsel van zand, teerhoudend gebroken asfaltpuinsteenslag, cement en aanmaakwater. De aannemer bepaalt de samenstelling ervan waarbij minstens 70 % van de minerale bestanddelen bestaat uit gebroken asfaltpuin en zodanig dat de korrelverdelingsgrenzen van de minerale bestanddelen overeenkomen met de types I of II van 4.4.1.2.A. Het cementgehalte wordt bepaald in een voorstudie volgens 4.4.1.2.A. Het water- en cementgehalte in het mengsel worden vooraf bepaald in labo-studie, zodat de proefstukken (versterkte Proctor-verdichting) een vrije druksterkte bereiken van min. 3 MPa na 7 dagen en bij 20°C; (2,5 - 4 % cement)



De materialen en het mengsel dienen gecertificeerd te zijn door een onafhankelijke instantie.

 

mengsel wordt bereid in een mengcentrale controle draagvermogen met plaatproef (gebeurt vóór de binding en in ieder geval binnen de 14 uur na de uitvoering): modulus M1  110 MPa. 35


Mogelijkheden voor recyclage in wegenbouw



als steenslag voor gebonden steenslagfundering, bereid in mengcentrale of via behandeling in situ    



(cfr. NL, D, ZA)

met met met met

bindmidel cement bindmiddel bitumenemulsie bindmiddelcombinatie emulsie + cement bindmiddel schuimbitumen

na thermische verwerking evt. in aangepaste asfaltcentrale cfr. Torbed® / REKO

36


Recycling in situ - ter plaatse behandeling van gedegradeerde wegen

is een techniek die meer en meer wordt gebruikt, vooral voor kleinere wegen.

37


Recyclage in situ = Techniek voor het structureel ter plaatse herstellen van oude gedeterioreerde wegverhardingen = Stabilizatie van steenslag ter plaatse met behulp van een bindmiddel (cement, bitumenemulsie, of combinatie)

Proces: Het oude wegdek plus een deel v/d onderliggende fundering wordt opgefreesd en vermengd met het bindmiddel.  Indien een correctie van granulometrie nodig is, kan dit door het gefreesde materiaal verder te breken of aan te vullen met aanvoermaterialen in de juiste kalibers.  Profileren en compacteren zoals normaal.  De alzo behandelde laag dient als nieuwe funderingslaag, niet als verharding; een slijtlaag of oppervlaktebehandeling erbovenop maakt het werk af. 

38


Machinetrein voor recycling in situ

Roller

Tankwagen cement Menger/Recycler / water / emulsie

Aanvoer granualten

Freesmachine

39


met bindmiddel cement Cement is wereldwijd het meest gebruikte middel ter stabilisatie, vooral door de grote beschikbaarheid, lange ervaring en daardoor aanvaarding.  Cementbinding resulteert in een inkapseling van de granulaten in een sterke en stijve matrix.  Hoe meer bindmiddel, hoe sterker de binding. Teveel cement geeft ook een brosser materiaal, minder flexibel, gevoeliger voor vermoeiing (scheuren).  Mengselontwerp is cruciaal; via laboproeven op het te behandelen materiaal, met juiste cement, via beproeving van vrije druksterkte 2 à 4 % cement ( 6 % volgens SB 250 voor in-situ recycling) Water: niet meer dan nodig, ter beperking krimpscheuren. 

40


Met bitumineuze bindmiddelen Koude stabilisatie kan ook met bitumineuze bindmiddelen: in emulsievorm of als schuim.  In tegenstelling tot cementgebonden materialen is er geen gevaar van krimpscheuren. Door stabilisatie met bitumen verhoogt ook de sterkte van de laag, maar blijft flexibel; het gestabiliseerd mengsel is beter bestand tegen vermoeiing.  Een bitumineus gebonden steenslagmengsel is geen asfalt. Het bevat 10 à 20 % holle ruimte (tgo. 4 % bij asfalt).  De combinatie met cement (0,5 - 2 %m) verbetert de weerstand tegen onderdompeling, vergroot de aanvangssterkte van de binding, zonder de vermoeiingsweerstand te benadelen. 

41


stabilisatie met bitumenemulsie 

De emulsievorm maakt het mogelijk met koud bitumen toch een vloeibaar bindmiddel te hebben, dat zich gemakkelijk mengt met nietdroge granulaten. Het bitumen is verdeeld als kleine druppels in een continue water fase; ongeveer 60 % «residueel» bitumen + 40 % water.

Enige tijd na het mengen van granulaat en bitumenemulsie «breekt» de emulsie: de suspensiestructuur valt uiteen, water scheidt zich af, de bitumendruppels binden aan elkaar rondom de granulaten en vormen een gebonden mengsel.  Mengselontwerp is cruciaal: voorstudie in labo (Marshall).  Vaak wordt gelijktijdig ook cement toegevoegd (1 à 2 %).  Sterkte-opbouw: bitumenemulsie-gebonden mengsels vragen langere tijd om eindsterkte te bereiken (tot > 1 jaar). 

42


stabilisatie met schuimbitumen 

Wanneer een kleine hoeveelheid water in contact komt met heet bitumen, ontstaat er stoom, die het bitumen rondom laat opschuimen. Hierdoor vergroot de soortelijke oppervlakte en vermindert de viscositeit; dit maakt het gemakkelijker om te mengen met koud en vochtig granulaat. Het schuim verdwijnt (na ong. 10 s) en bitumenomhulling blijft.

Voordeel van schuimbitumen tegenover bitumenemulsie: - minder transportkosten (slechts 2 % water tegenover 40), - met emulsie moet de verdichting gebeuren vóór ze breekt; mengsel met schuimbitumen blijft langere tijd verwerkbaar.  Het te stabiliseren materiaal moet voldoende fijne deeltjes bevatten, best 5 à 20 % doorval door 63 µm, 

anders geraakt het bitumen niet mooi verdeeld maar kit het samen in grote druppels die ageren als smeermiddel in plaats van bindmiddel.

43


Besluit van de in situ stabilisatie 

Goede voorstudie is heel belangrijk: haalbaarheid van de behandeling; evt. toevoeging granulaten om granulometrie continu te maken; juiste mengselsamenstelling (optimaal gehalte water + bindmiddel).

= Techniek die structuur verbetert van gedeterioreerde (kleine) wegen: elimineert spoorvorming, scheuren, putten en onregelmatigheden. Een verbreding van de weg is ook mogelijk. De stabilisatie met bindmiddel verhoogt de samenhang en draagkracht.  

Machines: enkelvoudige machine of combinatietrein. De behandelde laag dient als nieuwe funderingslaag; een slijtlaag in asfalt of oppervlaktebehandeling is nodig.



Koude techniek: ook geschikt voor teerhoudend materiaal.



Nadeel: « teer blijft in de keten », quid toekomstige behandeling bij eindelevensduur ??

44


Uitloging volgens NEN 7345

(aangepast)

Teerhoudend APG (PAK-10-gehalte 2400 mg/kg) Bindmiddeltype (koudgebonden) Ongebonden (wel verdicht) Cementgebonden ( 3 % HO-cement) Emulsiegebonden ( 4,5 % kationisch) Combinatie van 3 % anion. emulsie + 3 % cement Combinatie 4,5 % anion. emulsie + 1,5 % cement Bron: CROW-publicatie 109 (1997)

Uitloging PAK cumulatief na 64 dagen E 64d in mg/m² 8 21 15 6 7

E 64d in mg/m² Emulscement  : TAG + 3 % emulsie + 3-5 % cement PAK-10-gehalte in TAG: 600 à 2100 mg/kg 4 à 22 Bron: Engbers, G., “Wegenbouw met bitumenemulsies”, 1997. Finfalt  Met enkel bitumenemulsie als bindmiddel Met combinatiebindmiddel emulsie + cement Bron: KWS, brochure Finfalt OCW – ir. Luc De Bock

Uitloging PAK: E 64d in mg/m² 11,4 3,5 45

Uitloging van PAK ifv bindmiddeltype, gemeten met "Trogverfahren" (mg/l) (gedemineraliseerd water , L/S = 10; 24 h contact) 0,3 Totaalconcentratie PAK (x 10.000 mg/kg)

0,25 uitloging van PAK uit ongebonden granulaat (mg/l)

0,2 EGT (bitumenemulsie), uitloging van PAK

0,15

EHGT (emulsie + cement), uitloging van PAK

0,1

HGT (cement), uitloging van PAK

0,05

0 niet-teerhoudend asfaltgrnulaat

zwak teerhoudend

teerhoudend asfaltgranulaat



carbobitumen APG

samengesteld APG

46


Verbranding (thermische conversie) 

Cf. aanpak in Nederland: 4 (asfaltwegenbouw)aannemers en een branderspecialist (Torftech) ontwikkelden een proces van gecontroleerde verbranding van het TAG, geïntegreerd in een asfaltcentrale. 

Verbranding in wervelbedoven (Torbed®), met fijn TAG (< 16 mm). Autotherm: geen extra/externe brandstof nodig.

Integratie in asfaltcentrale: de 95 % mineralen in het TAG verbranden niet, en worden hergebruikt als granulaat voor de asfaltproductie, in plaats van nieuwe granulaten. Ook de warmte-energie wordt benut (afgassen brander 1200 °C).  Pilootinstallatie: vermogen 9 MWth; 15 ton TAG/uur (250 kg/min), vervangings%  10 



Succesvol indien gunstige randvoorwaarden:  teer wordt volledig vernietigd:

< 1 mg/kg PAK in mineraal; de afgassen voldoen aan de emissie-eisen: PAK < 0,1 mg/Nm³.



de kostprijs is lager dan stortkost.

Vergelijkbaar procédé: zie presentatie REKO. 47


Besluit (1) 

De aanwezigheid van een teerhoudend bindmiddel in asfaltpuin leidt tot een overschrijding van de VLAREMA-norm voor (enkele) PAK. TAG kan daarom enkel toepassing krijgen als (secundaire) grondstof mits uitzonderingregeling.



Om een hoogwaardige recycling van niet-teerhoudend AG mogelijk te maken - alsook een gepaste verwerking van het teerhoudend AG moeten de twee types asfaltpuin strikt gescheiden worden. Dit kan door selectief frezen.



De aanwezigheid van teer kan goed aangetoond worden door een eenvoudige teertest (tolueenvlektest / DMSO-papierchromatografie / infraroodspectrometrie / PAK-Marker).

48


Besluit

(2)



Koude verwerking van TAG is minder gevaarlijk voor mens en milieu, omdat geen teerdampen vrijkomen en PAK moeilijk uitlogen in water.



TAG kan dienen als steenslag voor gebonden funderingen. Als bindmiddel wordt gebruikt: cement / bitumenemulsie / schuimbitumen. Door het bindmiddel verkleint de uitloogbaarheid.



Deze vorm van recycling houdt teer in de bouwcyclus; bij einde v/h 2de leven stellen zich weer dezelfde vragen

(en is het materiaal veel heterogener / moeilijker te herkennen). 

Een techniek zoals de (volledige) verbranding – eventueel geïntegreerd in een asfaltcentrale – haalt het teer definitief uit de keten, en is dus vanuit oogpunt van duurzame ontwikkeling te verkiezen.

49


Bedankt voor uw aandacht ! ir. Luc DE BOCK Senior Technologisch Adviseur Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw TEL.: +32 2 766 03 57 [email protected]

50


Teerhoudend asfalt Bouwtechnische en milieuhygiënische aspecten

Recommend Documents