Vliegveldverhardingen

Vliegveldverhardingen

XIIIe Bitumendag Brussel, 26 november 1998

ir. A.H. de Bondt Ooms Avenhorn Holding bv Scharwoude, Nederland

Samenvatting In deze bijdrage zal worden ingegaan op het mechanisch gedrag van de huidige vliegveldverhardingen. Hieruit wordt duidelijk in hoeverre dit type verhardingen zich onderscheidt van wegverhardingen en op welke wijze verbeterde bindmiddelen kunnen zorgdragen voor meer onderhoudsarme constructies; deze laatste zijn gezien de grote drukte en het gebrek aan uitbreidingsmogelijkheden voor vele luchthavens bitter noodzakelijk. Tot slot wordt een recent project uit het Verre Oosten besproken waar polymeer gemodificeerde bitumen is toegepast.

1 1.

Inleiding

In de jaren dertig van deze eeuw werden de eerste echte vliegveldverhardingen gebouwd. Dit vond zijn oorzaak in het feit dat de tot dan toe gebruikte grasbanen vooral bij nat weer de vliegtuigen onvoldoende draagkracht konden bieden. Het voorkomen van het bezwijken van de ondergrond is nog steeds een belangrijk aspect, aangezien in de afgelopen decennia de vliegtuigen steeds groter en zwaarder zijn geworden. Gezien de drukte in de lucht is deze ontwikkeling nog niet ten einde; de fabrikanten Boeing en Airbus verrichten verregaande studies naar zogeheten “Super-Jumbo’s”, die 600 à 800 passagiers kunnen herbergen. Bij de moderne toestellen zijn vanwege gewichtsbesparing de wielen dicht bij elkaar gegroepeerd; de nieuwe generatie “Wide-Bodies”, waarvan de Boeing 777 als eerste reeds in gebruik is, bezitten hoofdlandingsgestellen met rijen van drie wielen achter elkaar, waarbij de hart-op-hart afstand tussen de wielen ongeveer 1,5 m bedraagt. Doordat op ieder wiel een massa van rond de 30 ton rust, zijn in gebieden met een weinig draagkrachtige ondergrond, cementgebonden funderingen noodzakelijk geworden om de last, waarvan de diameter ongeveer 0,5 m is, voldoende te verdelen. Vanwege de superieure oppervlakte-eigenschappen van asfalt ten opzichte van beton [1], wordt op de fundering in het overgrote deel van de gevallen een bedekking van asfalt aangebracht. Ook heeft asfalt grote voordelen in het geval van onderhoud of baan-aanpassingen, gezien de korte buitendienststelling die dan benodigd is; in het geval van nachtwerk behoeft de operationaliteit van de luchthaven niet te lijden onder de werkzaamheden. In deze bijdrage wordt ingegaan op de mechanische karakteristieken van vliegveldverhardingen, aan de hand van de verschillende schadefenomenen die kunnen optreden en als ontwerpcriterium gelden. Hierbij wordt ook aangegeven op welke wijze polymeer gemodificeerde bitumen in een (steeds grotere) behoefte voorziet. Tot slot wordt een concreet vliegveldproject beschreven. 2.

Draagkracht onderbouw

Het bieden van voldoende draagkracht door de onderbouw (fundering + ondergrond) is kritisch in de zomer bij langzaam rijdend verkeer, omdat onder deze condities asfalt een lage stijfheid bezit. In figuur 1 worden ter illustratie de trekspanningen getoond, zoals die onder zomerse omstandigheden kunnen optreden aan de onderzijde van een 750 mm dikke cementgebonden fundering met een stijfheid van 5000 MPa, die bedekt is met 200 mm conventioneel asfalt en ligt op een ondergrond met een stijfheid van 50 MPa. In de berekeningen is het asfaltmengsel met behulp van de parameters uit het model van Burgers beschreven (E1 = 3028 MPa, E2 = 434 MPa, 01 = 62 MPaAs en 02 = 54 MPaAs); de bulkmodulus K van het asfalt is hierbij gezet op 3364 MPa. Deze waarden representeren een asfalttemperatuur van 35 /C.

2

Figuur 1

Voorbeeld van berekende trekspanningen aan onderzijde fundering

Opvallend is het verschil tussen de berekende spanningen in de langsrichting en in de dwarsrichting. Indien de poten van het landingsgestel ieder twee rijen met drie wielen bevatten, welke zich op onderlinge afstanden van 1,5 m bevinden, betekent dit dat er superpositie van spanningen zal optreden. In figuur 2 wordt het spanningssignaal weergegeven dat een willekeurig punt onderin de fundering “voelt” tijdens een vliegtuigpassage met een snelheid van 36 km/h.

Figuur 2

Voorbeeld van lastsignaal aan onderzijde fundering

Het is duidelijk dat de spanningen door superpositie behoorlijk toenemen. Gezien het feit dat de vermoeiingscurve van cementgebonden materialen extreem gevoelig is voor hoge spanningsniveau’s [2], kan geconcludeerd worden dat een landingsgestel met drie wielen dicht op elkaar, uitermate ongunstig is.

3 De toepassing van een polymeer-bitumen kan, afhankelijk van het type modificatie, inhouden dat bij hoge temperaturen en lage rijsnelheden de mengselstijfheid wordt verhoogd en de fasehoek verlaagd; dit laatste doordat de elasticiteit wordt vergroot. Door de aanwezigheid van cementgebonden funderingen heeft deze stijfheidstoename bij een vliegveldverharding echter geen noemenswaardig reducerend effect op de spanningen in de onderbouw. In het geval van wegverhardingen, waar de fundering vaak ongebonden is, ligt de situatie echter anders. Hier heeft de asfaltstijfheid wel degelijk invloed op de lastspreidende werking van de verharding als geheel. Het effect van een meer elastisch reagerende bitumen, wat bereikt kan worden door een bepaalde polymeer-modificatie, op het bovenbeschreven fenomeen van de superpositie van spanningen in de onderbouw, blijkt bij vliegveldverhardingen verwaarloosbaar te zijn. Naar verwachting is dit verschijnsel bij asfaltwegen wel van belang. 3.

Scheurvorming asfalt

Traditionele vermoeiingsscheuren door herhaald optredende trekspanningen aan de onderzijde van de asfaltlagen zijn tegenwoordig amper maatgevend meer voor de dimensionering van een vliegveldverharding; dit vanwege de dikte en stijfheid van de funderingen die toegepast worden. Wel is het zo dat een andere vorm van scheurvorming problemen kan geven: reflectiescheurgroei. Dit is het fenomeen dat na het aanbrengen van een laag asfalt het nieuwe oppervlak hetzelfde patroon aan scheuren, voegen en naden te zien geeft als de onderliggende lagen. Het doorgroeien van scheuren kan veroorzaakt worden door verkeer, temperatuurwisselingen en ongelijkmatige bewegingen van de ondergrond. Het is duidelijk dat reflectiescheuren vermeden dienen te worden, omdat indien het intreden van water via deze scheuren mogelijk is, erosie van de fundering en ondergrond kan gaan optreden. Dit zou uiteindelijk gevaar voor de draagkracht van de verharding kunnen opleveren. 3.1

Reflectiescheurgroei door dagelijkse temperatuurwisselingen

Tijdens het verhardingsproces van cementgebonden materialen ontstaan krimpscheuren. In het geval van wegverhardingen uit zich dit in scheuren loodrecht op de rijrichting; typische scheurafstanden zijn 5 à 6 m [3]. De aanwezigheid van deze scheuren betekent dat de stijve fundering verdeeld wordt in platen die tijdens de gebruiksfase van de verharding uitzetten en krimpen. Deze horizontale bewegingen veroorzaken trekspanningen in het bovenliggende asfalt, wat dan ook na verloop van tijd volledig doorscheurt.

4

Figuur 3 toont resultaten van een simulatie van het proces van reflectiescheurgroei door thermische effecten; de vervormingen zijn sterk uitvergroot.

Figuur 3

Simulatie van thermische reflectiescheurgroei [3]

Het is bekend dat reflectiescheurgroei door thermische effecten langzamer verloopt indien de “funderingsplaten” korter zijn. Dit is de reden dat tegenwoordig cementgebonden funderingen gekerfd worden. Gebruikelijke waarden voor de afstanden tussen de “kunstmatige” scheuren liggen tussen 2 en 4 m [4]. Via het kerven worden niet alleen de plaatbewegingen gereduceerd, maar ook gehomogeniseerd. “Natuurlijke” scheuren vertonen namelijk een forse spreiding in scheurafstand; de variatie-coëfficiënt kan wel 40 % bedragen [3]. Het is duidelijk dat ondanks het kerven, de fundering bij temperatuurwisselingen spanningen zal genereren in het bovenliggende asfalt. Met behulp van een simpel mechanica-model kan een redelijk inzicht worden verkregen in dit fenomeen. Elementaire staaftheorie leert [3], dat voor een continue (nog niet ingescheurde) asfaltlaag, die via afschuifveren verbonden is met stijve funderingsplaten, die wrijvingsloos over de ondergrond kunnen bewegen, de trekspanning in het asfalt boven de scheur, die optreedt als gevolg van een temperatuurdaling in de platen, kan worden bepaald uit:

waarin Fasfalt de trekspanning in het asfalt, Easfalt de stijfheid van het asfalt, cif de afschuifstijfheid van de “interface”, hasfalt de asfaltdikte, "plaat de krimpcoëfficiënt van het funderingsmateriaal, )Tplaat de temperatuurdaling in de funderingsplaat en L de plaatlengte voorstelt. Uit de formule kan afgeleid worden dat het asfalt een lage stijfheid en een hoge treksterkte dient te bezitten onder de omstandigheden die karakteristiek zijn voor het fenomeen van reflectiescheurgroei door dagelijkse temperatuurwisselingen (dag/nacht). Deze zijn: geringe verplaatsingssnelheden en lage temperaturen.

5

Na initiatie van de scheur in de asfaltlagen, zal deze zich door willen zetten naar het verhardingsoppervlak. Dit betekent dat de toe te passen asfaltmengsels een goede weerstand tegen scheurdoorgroei dienen te bezitten; met andere woorden de taaiheid van het asfalt is van belang. Deze kan in het laboratorium bepaald worden door de energie te meten die benodigd is voor het bezwijken van een proefstuk door opgelegde trekspanningen. Dit dient wel bij representatieve temperaturen plaats te vinden. Proeven hebben aangetoond dat polymeerbitumen op dit vlak goed kan scoren [5]. In het bovenbeschreven model beschrijven de lineaire afschuifveren (stijfheid cif ) de mate van wrijving tussen de asfaltlaag en de onderliggende platen. Via de hoeveelheid en het type “kleefmateriaal’ dat gesproeid wordt, is deze afschuifstijfheid te beïnvloeden. Door de aanwezige bitumineuze component is er een afhankelijkheid van temperatuur en verplaatsingssnelheid; de waarde kan eenvoudig bepaald worden door bijvoorbeeld kernen in een mal op de “interface” tussen asfalt en fundering af te schuiven [3]. Het is al jarenlang bekend, dat de “interface” tussen het asfalt en de fundering een interessante plaats is voor de toepassing van polymeer-bitumen. Verschillende onderzoekers [4] hebben aangetoond dat door het spuiten van 1,5 à 2,5 kg/m3 polymeer-bitumen, de levensduur op het schade-criterium reflectiescheurgroei aanzienlijk verlengd kan worden. Ter illustratie geven de figuren 4 en 5 het verschil weer in gedrag tussen een “interface” bestaande uit een emulsie waarin standaardbitumen is verwerkt en een “interface” bestaande uit een polymeer gemodificeerde bitumen; de gepresenteerde curves zijn bepaald met behulp van een afschuifopstelling in het laboratorium.

Figuur 4

Mechanisch gedrag specifiek type “interface”

6

Figuur 5

Mechanisch gedrag specifiek type “interface”

Het is duidelijk dat de polymeer-”interface” niet alleen een lagere cif - waarde (= helling schuifspanning / slip curve) genereert, maar ook een grotere slip bij bezwijken heeft. Deze beide factoren zorgen voor een reductie van de trekspanningen in het asfalt. 3.2

Reflectiescheurgroei door verkeer

De onderstaande figuur geeft een (uitvergroot) beeld van de vervormingen die optreden indien een wiellast een continue en een discontinue verharding passeert. Het is duidelijk dat door de aanwezigheid van een scheur een forse spanningsconcentratie ontstaat.

Figuur 6

Voorbeeld van effect scheur (vervormingen uitvergroot)

7

De mate van spanningsconcentratie die aan de tip van een scheur in een discontinue verharding ontstaat, verergert met toenemende stijfheid van het materiaal rond die tip en toenemende grootte van de relatieve verplaatsingen juist achter de tip; met betrekking tot deze verplaatsingen kan opgemerkt worden dat de reeds bestaande scheur zich kan openen, maar ook dat de randen van de scheur onderling slip kunnen vertonen [3]. De relatieve verplaatsingen worden groter indien een verhardingsconstructie als geheel minder buigstijf is en de ondergrond slapper. Het bovenstaande houdt in dat optimalisering van de asfaltstijfheid nodig is, aangezien een lagere asfaltstijfheid zorgt voor een minder buigstijve constructie. Het bovenbeschreven fenomeen wordt geïllustreerd door middel van een eenvoudig rekenvoorbeeld. Figuur 7 geeft de situatie weer die geanalyseerd is met behulp van de eindige elementenmethode; een enkele meters lange 300 mm dikke asfaltbalk is opgelegd op verticale veren (stijfheid k) die de onderbouw (fundering + ondergrond) representeren en onderworpen aan een verticale spanning; door deze last zal een scheur van onder naar boven door de balk gaan groeien.

Figuur 7

Geanalyseerd model

Figuur 8 geeft voor een specifieke asfaltstijfheid en veerstijfheid k, de scheurlengte in de balk als functie van het aantal lastherhalingen weer.

Figuur 8

Berekend verloop scheurdoorgroeiproces ondersteunde balk

Uit soortgelijke analyses kon, ofschoon de uitkomsten slechts indicatief zijn vanwege het twee-dimensionale karakter ervan, geconcludeerd worden dat naarmate de ondersteuning vanuit de onderbouw beter is (de waarde voor k groter), het positieve effect van het reduceren van de asfaltstijfheid groter is. Met andere woorden: in het geval van scheurpropagatie dient bij een vliegveldverharding het asfalt slapper te zijn dan bij een wegverharding.

8

Naast de mate van spanningsconcentratie is natuurlijk de weerstand van het asfaltmengsel tegen scheurdoorgroei van belang; dit onder koude omstandigheden en bij snel rijdend verkeer. Met behulp van polymeer-bitumen is hier ten opzichte van conventionele bitumen een verdubbeling van de levensduur zeker haalbaar [6,7]. 3.3

Spontane scheurvorming bij lage temperaturen

Indien een middag met veel zonnestraling wordt opgevolgd door een nacht met een lage luchttemperatuur, een geringe bewolking, een lage relatieve vochtigheid en veel wind, dan treden er grote temperatuurverschillen op in de verharding [3]. Onder deze omstandigheden kan spontane scheurvorming optreden binnen één van de lagen waaruit de verhardingsconstructie is opgebouwd; dit doordat krimp in meer of mindere mate wordt verhinderd. In de unieke situatie van volledige alzijdige verhindering zal een spanning ter grootte van (1 / (1 - Lasfalt )) A Easfalt A "asfalt A | )Tasfalt | worden gegenereerd binnen de asfaltlagen (met Lasfalt : dwarscontractiecoëfficiënt asfalt, Easfalt : asfaltstijfheid, "asfalt : krimpcoëfficiënt asfalt en | )Tasfalt | : temperatuurdaling asfalt). Het is duidelijk dat de spanning maximaal zal zijn aan de bovenzijde van het asfalt, aangezien de temperatuurdaling hier het grootst is. Door de grotere breedte versus lengte-verhouding van vliegveldverhardingen ten opzichte van wegverhardingen, zal hier eerder verhinderde dwarscontractie optreden (de factor 1 / (1 - <)!). Uit de bovenstaande beschouwing kan geconcludeerd worden dat lage of spontane temperatuurscheurvorming tegengegaan kan worden door een combinatie van een (relatief) slap mengsel met een hoge sterkte Ft ; bij volledige alzijdige verhindering kan het volgende criterium worden gebruikt: Ft > 1,5 A Easfalt A "asfalt A | )Tasfalt | , aangezien
Spoorvorming asfalt

Ofschoon scheurvorming een belangrijk item is, mag niet vergeten worden, dat permanente deformatie door vervorming van het asfalt ook bij vliegveldverhardingen zo min mogelijk dient op te treden. Een veelgebruikte en makkelijk uit te voeren laboratoriumopstelling voor het onderzoek naar spoorvorming is de cyclische drukproef. Figuur 9 toont de invloed van het spanningsniveau op de relatieve permanente verticale vervorming, dit is ten opzichte van de initiële hoogte van 100 mm, zoals gemeten aan een cilinder van dichtasfaltbeton met een diameter van 100 mm waarin verwerkt een conventionele bitumen [8].

9

Figuur 9

Voorbeeld van resultaten cyclische drukproeven [8]

In de weergegeven curves kunnen qua vervormingsgedrag twee fasen worden onderscheiden. In fase 1 neemt de relatieve vervorming vrijwel lineair toe; dit is de visceuze fase, waarin de korrels verondersteld worden bij elke lastherhaling verder langs elkaar te schuiven. Aan het eind van fase 1 is de situatie bereikt, waarin de bitumen niet meer in staat is de korrels aan elkaar te kitten; met andere woorden: het mengsel gaat bezwijken, ook wel plastisch vervormen genoemd; dit is fase 2. Opvallend is in de figuur, dat in beide gevallen fase 2 bij dezelfde relatieve vervorming begint, ongeveer 3%. Het lijkt of de bitumen een zekere maximale “hechtverplaatsing” kan bieden. Drukproeven uitgevoerd op hetzelfde mengsel bij een temperatuur van 40 /C vertoonden ook bij 3 % een omslagpunt [8]. Uitgaande van het bovenbeschreven fenomeen is het duidelijk dat in het academische geval dat een 300 mm dikke asfaltverharding op elk punt in het asfalt aan dezelfde spanningsconditie onderhevig is en de temperatuur constant is, de visceuze fase zou plaatsmaken voor de plastische fase bij een spoordiepte van 9 mm. Analyses van de spanningen die kunnen optreden heeft uitgewezen [8], dat bij vliegveldverhardingen door de aanwezigheid van buigstijve funderingen, het asfalt onder de last onderhevig is aan een vrijwel constante verticale druk bij gelijktijdige opsluiting. Dit vindt zijn oorzaak in het feit dat de asfaltlagen hier, in tegenstelling tot bij wegverhardingen, niet op buiging worden belast. Indien uit veiligheidsoverwegingen de permanente vervorming niet meer dan 9 mm mag bedragen, en bovendien wordt aangenomen dat op hete zomerdagen de temperatuur in het asfalt overal gelijk is, kan geconcludeerd worden dat bij vliegveldverhardingen een spoorvormings-analyse beperkt kan blijven tot de visceuze fase. Dit maakt het mogelijk dat gebruik kan worden gemaakt van lineaire visco-elastische meerlagenprogrammatuur.

10

Gezien het visceuze karakter van asfaltmengsels is het duidelijk dat de permanente vervorming die in een verharding in de loop der tijd ontstaat, afhankelijk is van de opgelegde frequentie en dus de rijsnelheid van het verkeer. Figuur 10 toont indicatief voor twee willekeurige waarden van de “viscositeit” van het asfalt (0asfalt), het berekende effect van de snelheid op de spoordiepte.

Figuur 10

Voorbeeld van effect rijsnelheid op permanente vervorming

De bovengenoemde “viscositeit” 0asfalt kan worden verkregen uit het lineaire gedeelte van de vervormingscurve van een cyclische drukproef. De waarde van 0asfalt volgt uit de volgende relatie: F = 0asfalt A d,p /dt, waarin F de opgelegde spanning is en d,p /dt de helling van de gemeten curve; t representeert de belastingtijd per lastherhaling. Figuur 11 presenteert waarden voor 0asfalt, zoals verkregen zijn uit cyclische drukproeven, uitgevoerd op Duitse mengsels met verschillende bitumina [9,10]. Mits niet voortijdig bezweken, waarvoor als criterium 7,5 % vervorming werd gehanteerd, duurde iedere proef 20000 lastherhalingen.

Figuur 11

Overzicht van gemeten “viscositeits”- waarden [9,10]

11

De benamingen PMB 45 A en PMB 65 A representeren twee typen bitumen die voldoen aan de Duitse specificatie voor een met elastomeren gemodificeerde bitumen [11]; beide zijn een lichte vorm van polymeer-modificatie. Bitumen 65 A duidt een conventionele bitumen aan, terwijl SFB 5-50 een SBS-gemodificeerde bitumen is. Interessant in figuur 11 is dat het lijkt of het type modificatie van invloed is op de spreiding in proefresultaten. Tabel 1 toont de mate van verbetering van de weerstand tegen permanente deformatie door de verschillende modificaties. Het is duidelijk dat deze, gekarakteriseerd in termen van de “viscositeit” 0asfalt , toeneemt in de volgorde B65, PMB 65 A, PMB 45 A en SFB 5-50; dit voor beide asfaltmengsels. Verder is zichtbaar dat een reeds van nature stabieler mengsel moeilijker te verbeteren is. B 65

PMB 65 A

PMB 45 A

SFB 5-50

ABI 0/22

1

-

7,0

15,8

SMA 0/11

1

4,6

6,0

9,3

Tabel 1

Overzicht van effect modificatie op weerstand tegen spoorvorming

Met behulp van de gevonden waarden voor 0asfalt is het mogelijk spoorvormingsberekeningen te maken. Figuur 12 toont bijvoorbeeld de berekende deformaties aan het oppervlak van een verhardingsconstructie bestaande uit 200 mm asfalt op een 750 mm dikke cementgebonden fundering na 100000 lastherhalingen, als functie van de 0asfalt - waarde. Gezien de buigstijfheid van de totale verhardingsconstructie is aangenomen, dat de onderbouw (fundering + ondergrond) zelf geen vervorming zal vertonen.

Figuur 12

Voorbeeld van berekende oppervlaktevervormingsprofielen

12 5.

Kuala Lumpur International Airport

De nieuwe luchthaven van Kuala Lumpur, in eerste instantie geschikt voor 25 miljoen passagiers per jaar (zie onderstaande figuur), is in de loop van 1998 in gebruik genomen.

Figuur 13

Overzicht Kuala Lumpur International Airport

De twee start- en landingsbanen zijn door de verhardingsadviseur NACO bv, ieder ontworpen op een verkeersbelasting van 200000 equivalente vliegtuigpassages van het type MD-11. Het bitumineuze gedeelte van de verhardingsconstructie bestaat uit 150 mm polymeer gemodificeerd asfalt, in twee lagen van 75 mm, op een 100 mm dik “gap-graded” asfaltmengsel met grof aggregaat (maximaal 25 mm), veel holle ruimte (minimaal 20 %) en relatief weinig bindmiddel (3,5 - 4,0 % m/m). De laatstgenoemde laag dient als scheurstopper (“Crack Relief Layer”), daar een cementgebonden fundering (dikte 450 mm) is gebruikt als voornaamste drager van het asfaltpakket. Onder deze fundering bevindt zich een 200 mm dikke granulaire drainage-laag, die rust op een grondverbetering van 400 mm. De natuurlijke ondergrond heeft een CBR van ongeveer 2 % [12,13]. De luchttemperatuur in Kuala Lumpur varieert tussen 19 en 38 /C; de relatieve vochtigheid ligt boven de 80 %. De regenval kan soms oplopen tot 120 mm per uur; in een jaar valt een neerslag van gemiddeld 2000 mm, wat ruim 2,5 maal zoveel als in de Lage Landen.

13 In het bestek werden een aantal SUPERPAVE-eisen gesteld aan het bindmiddel, dat namelijk onder andere moest voldoen aan de criteria voor een PG 76 (eisen voor lage temperatuur zijn in dit klimaat natuurlijk niet relevant). Met lokale bitumen en speciale modificatie-technieken is Ooms Avenhorn Holding bv erin geslaagd een bindmiddel te maken dat aan alle eisen voldeed. Op grond hiervan en het feit dat deze bitumen ter plekke gemaakt kon worden met behulp van semi-mobiele installaties, is voor een groot deel van de asfaltlagen voor deze SBS-bitumen gekozen. Het inzetten van semi-mobiele installaties heeft als voordeel dat goed ingespeeld kan worden op de lokaal beschikbare bitumen; dit scheelt transportkosten [14]. De mechanische eisen, zoals die gesteld werden aan de asfaltmengsels, waren: • • • •

stijfheidsmodulus: > 2500 MPa bij 25 /C, treksterkte in splijtproef: > 1,0 MPa bij 25 /C, splijtenergie per oppervlak: > 8,0 (Nmm)/mm2 bij 25 /C, vervorming: < 4,0 % in monotone drukproef na 1 uur bij 40 /C en 0,3 MPa belasting

Het is vermeldenswaardig dat op verschillende locaties een additionele eis werd gesteld in verband met de bestendigheid tegen kerosine. Dit is geverifieerd door van Marshall-tabletten, die 24 uur ondergedompeld zijn geweest in kerosine en hierna 24 uur gedroogd, het massaverlies te bepalen. Dit mocht niet meer bedragen dan 1 %. Vanwege dit aspect is dan ook een vliegtuigbrandstofbestendige modificatie gebruikt, genaamd: SFB 5-JR. Dit mengsel gaf een massaverlies van 0,2 % te zien, wat ruimschoots beneden de toegestane waarde ligt. Ter illustratie: ongemodificeerde bitumina vertonen waarden variërend tussen 7 en 10 % [15]. 6.

Conclusies

Bij de moderne vliegveldverhardingen met cementgebonden funderingen, welke geschikt zijn voor de 21e eeuwse “Wide-Bodies”, hebben de asfalteigenschappen een verwaarloosbare invloed op de spanningen in de fundering en de ondergrond; de draagkracht wordt niet verbeterd door bijvoorbeeld polymeer-modificatie. Scheurvorming in het asfaltpakket van dit type vliegveldverhardingen kan vertraagd of vermeden worden door toepassing van mengsels met een lage stijfheid en een hoge sterkte en taaiheid; dit bij lage temperaturen voor zowel korte als lange belastingtijden. Gezien de spanningscondities bij semi-stijve vliegveldverhardingen lijkt het mogelijk de bitumenkeuze op het aspect spoorvormingweerstand te baseren op de “viscositeit” van het mengsel, zoals bepaald kan worden middels cyclische drukproeven. Met betrekking tot scheur- en spoorvorming in het asfalt kan polymeer-modificatie, mits de juiste is gekozen, een interessante optie zijn. Met behulp van speciale modificatie-technieken is het in de praktijk mogelijk gebleken om met lokale laagwaardige componenten (mineralen en bitumen!) een hoogwaardig asfaltmengsel te maken, dat zowel bestand is tegen scheurdoorgroei alsmede permanente deformatie; zelfs kerosine is geen probleem. De bitumen kan door middel van semi-mobiele installaties ter plekke gefabriceerd worden.

14 Literatuur 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

11. 12. 13. 14. 15.

Lowery, J. “Slippery when Wet”. Aviation Safety, July 1998. Frénay, J.W. en Stet, M.J.A. “Fatigue Properties of Plain Concrete”. Workshop vliegveldverhardingen CROW, 1997. de Bondt, A.H. “Anti-Reflective Cracking Design of (Reinforced) Asphaltic Overlays”. Proefschrift (in afronding), 1999. -----. RILEM Conference on Reflective Cracking, 1989/1993/1996. Molenaar, A.A.A., van de Meent, A., Mul, N.C., Nataraj, A.R. en Don, W. “Design of Polymer Modified Asphalt Mixtures for Amsterdam’s Schiphol Airport”. 9th AAPA International Asphalt Conference, Australië, 1994. Jacobs, M.M.J. “Crack Growth in Asphaltic Mixtures”. Proefschrift, Technische Universiteit Delft, 1995. Srivastava, A., Hopman, A. en Molenaar, A.A.A. “SBS Polymer Modified Asphalt Binder and its Implications on Overlay Design” in “Polymer Modified Asphalt Binders” by Wardlaw/Shuler, ASTM - STP 1108, 1992. de Bondt, A.H., van Rooijen, R. en Bijkerk, P. “Aspecten van ontwerpen op spoorvorming”. Wegbouwkundige werkdagen CROW, 1998. van Rooijen, R. “Laboratory Tests on German ABI 0/22 and SMA 0/11 Mixtures”. -----. “Untersuchung über die Standfestigkeit von Asphaltbinder 0/22 und Splittmastixasphalt 0/11S unter Verwendung Polymermodifizierter Bindemittel”. Gutachten Nr. 9619, Asphalt-Labor Arno J. Hinrichsen GmbH & Co, 1996. -----. “Technische Lieferbedingungen für Polymermodifizierte Bitumen im Hei$einbau”. -----. “Airport paving takes off”. World Highways, november/december 1997. Hasim, M.S. en Yahya, A.B. “Design and Construction of the Runway for the Kuala Lumpur International Airport”. 5th Int. Conference on the Bearing Capacity of Roads and Airfields, Trondheim, 1998. de Bondt, A.H. en van Rooijen, R. “Asfalt op maat voor vliegvelden”. Workshop vliegveldverhardingen CROW, 1997. Nataraj, A.R. “Design of Airfield Pavements”. NACO bv, 1997.