Gent, 25 mei Dries Bogaert

Transcriptie

1

2

3

4 Gent, 25 mei 2010 Vooraleer het eigenlijke eindwerk aan te vatten had ik graag van de gelegenheid gebruik gemaakt om enkele mensen te bedanken. In de eerste plaats bedank ik Prof. dr. ir. Etienne De Winne, ir. Pieter De Winne en dr. ir. Hans De Backer voor de begeleiding van de masterproef. Daarnaast wil ik ook alle mensen bedanken die meegeholpen hebben aan dit onderzoek, waaronder: Hilde Soenen (Nynas), Stefan Vansteenkiste en Joëlle De Visscher (OCW), René Reynaert (MOW), Andre Cannoot en Johan Verriest (MWV), Rob Hoogland (Akzo Nobel) en Loic Fraboulet (Ceca). Niet te vergeten, bedank ik ook alle technici in de ondersteunende labo s. Zonder de hulp van deze mensen was dit eindwerk niet mogelijk geweest. In het bijzonder wil ik de mensen van het labo van MWV bedanken voor de hulp bij het uitvoeren van de proeven, de zeer uitgebreide informatieverstrekking en intensieve planning van alle proeven. Ten slotte bedank ik Stefan Vansteenkiste van harte voor het verschaffen van allerlei nuttige informatie en het altijd paraat staan in geval van nood. Dries Bogaert De auteur geeft de toelating deze masterproef voor consultatie beschikbaar te stellen en delen van de masterproef te kopiëren voor persoonlijk gebruik. Elk ander gebruik valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met betrekking tot de verplichting de bron uitdrukkelijk te vermelden bij het aanhalen van resultaten uit deze masterproef.

5 Overzicht Momenteel bestaan er een aantal producten en technieken om de temperatuur van asfalt te verlagen met behoud van de prestatiekenmerken van het klassiek bereid asfalt. In dit eindwerk zijn er 3 nieuwe producten beproefd: Evotherm DAT, Rediset WMX en Cecabase RT. Eerst zijn er enkele laboproeven uitgevoerd op het bitumen-additief mengsel: viscositeitsmeting, DSR proef, R&K en Pen. Vervolgens zijn er een aantal asfaltproeven uitgevoerd bij verlaagde temperatuur: gyratorverdichting, wielspoorproef en ITSR proef. Er werd telkens vergeleken met het warme asfaltmengsel zonder additief. Dit eindwerk is een aanvulling op het onderzoek van Nynas en het OCW. Daarom wordt er ook een vergelijking gemaakt met de prestaties van de gebruikte producten (was en zeoliet) in dat onderzoek. Met behulp van bepaalde additieven blijkt het mogelijk te zijn om met halfwarm asfalt even goede resultaten te verwezenlijken als met het klassieke warme mengsel. Trefwoorden: halfwarm asfalt, additieven, prestatiekenmerken, Evotherm DAT, Rediset WMX, Cecabase RT

6 Extended abstract Producing and paving asphalt at lowered temperatures, by adding chemical additives, creates some important benefits: reduced energy consumption, reduced emission of harmful gasses, increased comfort for road workers, This so called warm mix asphalt can only be allowed if the performance standards of the pavement are not worse than the standards of the classic hot mix asphalt. Nynas and the Belgian Road Research Centre collaborated in a research project to evaluate 3 promising techniques: es: addition of waxes, addition of zeolites and the use of foamed bitumen. Since that research project, some new products and technologies came on the rapidly evolving market. In this work, 3 new additives are tested on a frequently used asphalt concrete (AC 0/10), specified in the standard specifications of the Flemish region (SB250-v2.1). The 3 additives are: Evotherm DAT, Rediset WMX and Cecabase RT. Viscosity, DSR, R&B temperature and Pen are measured on the bitumen-additive blend. Gyratory compaction, wheel track test and ITSR test are performed on the asphalt mix. The temperature for the asphalt with the Evotherm DAT additive was reduced with 40 C. For Rediset WMX and Cecabase RT the temperature was reduced with 30 C. The results of the tests are compared with the results of the hot mix asphalt (compacted at 150 C). A summary of the key results is shown below. Figure 1: % voids after 200 gyrations for several mixes % rutting depth after cycles Ref % wax 0,3% zeoliet Ref 2010 Rediset Cecabase Evotherm 150 C 135 C 120 C 150 C 120 C 120 C 110 C 6,0 5,,7 5,7 9,85 9,0 13,35 8,65 Table 1: % rutting depth after cycles for several mixes

7 ITSR Ref % wax 0,3% zeoliet Ref 2010 Rediset Cecabase Evotherm 150 C 135 C 120 C 150 C 120 C 120 C 110 C Voids [%] 4,4 4,6 5,2 5,91 5,73 5,81 4,5 ITSR [%] ,58 100,06 86,72 98,5 Table 2: ITSR value and % voids for several mixes It can be seen that some products make it possible to reduce the temperature. It is remarkable that the Evotherm DAT additive gives good results for a temperature reduction of 40 C. One of the important conclusions is that this was a very limited research because only one type of mix (the AC 0/10) is tested and because the wheel track test is only performed once per additive. This means that it is difficult to conclude whether an additive works or not, based on the limited results.

8 Tabel van afkortingen en symbolen AASHTO: American Association of State Highway and Transportation Officials AB-4C (Engels: AC 10): asfalt beton type 4C AC: asphalt concrete B: referentie, zonder additief BBR: Bending Beam Rheometer BRRC: Belgian Road Research Centre (OCW) C: Cecabase RT additief COPRO: Onpartijdige instelling voor de controle van de bouwproducten CRRA: Centre de Recherche Rhône-Alpes DAT: Dispersed Asphalt Technology DSC: differential scanning calorimetry DSR: dynamic shear rheometer HMA: hot mix asphalt =warm asfalt HR: holle ruimten ISAP: International Symposium on Asphalt Pavements and Environment ITS: indirect tensile strength ITSR: indirect tensile strength ratio MET: Mobilité et Transports MOW: Mobiliteit en Openbare Werken MVA: masse volumique apparent = SVM MVM: maximale volumemassa MVR: masse volumique réelle= MVM MWV: MeadWestvaco NCAT: National Center for Asphalt Technology NMAS: nominal maximum aggregate size OCW: Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw Pen: penetration PG: Pen Grading R: Rediset WMX additief R: correlatiecoëfficiënt RAP: reclaimed asphalt pavement Ref: referentie

9 R&D: research and development R&K (Engels: R&B): Ring en Kogel SB(250): Standaarbestek (250) versie 2.1 SBS: Styrene Butadiene Styrene SVM: schijnbare volume massa TSRST: Thermal Stress Restrained Specimen Test VSA: Verenigde Staten van Amerika WMA: warm mix asphalt = halfwarm asphalt WMB: wax modified binder

10 Inhoudsopgave 1. Inleiding Literatuurstudie Asphalt at reduced temperatures study of the existing literature Warm mix asphalts with chemical additives: properties and advantages Study to determine the blending of reclaimed asphalt pavement in lab-made warm mix asphalt specimens A laboratory study on the use of waxes to reduce paving temperatures Asfalt met verlaagde temperatuur; invloed op prestatiekenmerken Impact of bitumen wax on asphalt performance low temperature cracking Asphalt production at reduced temperatures and the impact on asphalt performance Proefmethodes en materialen Viscositeitsmeting DSR Ring en Kogel Indringing (Pen) Gyratorverdichting Plaatverdichting Wielspoorproef ITSR Asfaltmengsel Additief 1: Evotherm DAT Additief 2: Rediset WMX Additief 3: Cecabase RT Uitvoering van de asfaltproeven Asfalt aanmaken Evotherm DAT additief Rediset WMX en Cecabase RT additief Experimenteel bepalen van maximale volumemassa Wielspoorproef Evotherm DAT additief Rediset WMX en Cecabase RT additief

11 4.4. ITSR Evotherm DAT additief Rediset WMX en Cacabase RT additief Resultaten Viscositeitsmeting DSR Pen en Ring en Kogel Gyratorverdichting Wielspoorproef Evotherm DAT Rediset WMX Cecabase RT Referentie ITSR Vergelijking met vorig onderzoek Verwerkbaarheid - verdichtbaarheid Spoordiepte ITSR Voordelen van asfalt bij verlaagde temperatuur Voor de asfaltcentrale Op de werf Voor de kwaliteit en prestaties Conclusies en discussie Conclusies in verband met de uitgevoerde proeven Huidige toestand omtrent warm asfalt in SB Manier van proefstukken aanmaken (aantal gyraties versus vaste hoogte) Omvang van het onderzoek Proefvakken Bijlagen A. Prado win studie B. Safety sheets Rediset WMX/ Cecabase RT C. Resultaten van vergelijkend onderzoek OCW Referenties

12 1. Inleiding Om verschillende redenen is er steeds meer interesse in bepaalde toevoegstoffen of technieken waarmee men de temperatuur kan verlagen bij het produceren en bij het verdichten van asfalt. Gezien de grote interesse is er een snel evoluerende markt van dergelijke producten en technieken. In 2006 startte Nynas, in samenwerking met het OCW, een onderzoek naar de invloed van een temperatuursverlaging op de prestatiekenmerken van het asfalt. In dat onderzoek werden 3 technieken onderscheiden: het toevoegen van een was, het toevoegen van een zeoliet en de techniek van het schuimbitumen. Hoewel deze laatste techniek een grotere temperatuursverlaging mogelijk maakt is het tevens de meest complexe methode van de 3. Omwille van die complexiteit zijn er momenteel minder gegevens beschikbaar over de proeven met schuimbitumen. Na een literatuurstudie is er besloten om laboratoriumproeven uit te voeren op een reeks producten waarna men 1 zeoliet en 1 was weerhouden heeft. Met dit was en zeoliet zijn dan verdere proeven uitgevoerd waaronder verdichtingsproeven, wielspoorproeven en ITSR proeven. Deze proeven gebeurden bij verlaagde temperatuur. De resultaten van die proeven werden dan vergeleken met het warme referentiemengsel. Op basis van die vergelijking heeft men proefvakken aangelegd op het terrein van de asfaltcentrale en op de openbare weg (te Assenede). Aangezien de markt zo snel evolueert, zijn er in dit onderzoek enkele nieuwe producten getest. De producten behoren niet tot de categorie van wassen of zeolieten, ze behoren tot de chemische additieven. Om enigszins te kunnen vergelijken met de resultaten van onderzoek van Nynas/OCW, is er voor gekozen om met hetzelfde referentiemengsel te werken. Dit mengsel is zo gekozen omdat het gevoelig is voor spoorvorming. Eventuele verandering door toevoegen van de additieven zijn daardoor duidelijker op te merken. Na de literatuurstudie worden de proeven besproken die uitgevoerd werden op de al dan niet gemodificeerde mengsels. De resultaten van die proeven worden vervolgens kort besproken en daarna volgt een vergelijking (met de nodige nuanceringen) met de resultaten van het onderzoek van Nynas/OCW. De voordelen van het gebruik van asfalt bij verlaagde temperatuur worden besproken, alvorens algemene conclusies te trekken. 3

13 2. Literatuurstudie 2.1. Asphalt at reduced temperatures study of the existing literature Auteurs: Hilde Soenen (Nynas), Tine Tanghe (Nynas), Per Redelius (Nynas), Ann Vanelstraete (BRRC), Joëlle De Visscher (BRRC) en Frederik Vervaeke (BRRC) Uitgave: 5 oktober 2006 (intern document van Nynas/OCW) Sinds de uitvinding van het klassiek asfalt (Engels: hot mix asphalt) wordt het asfalt geproduceerd op redelijk hoge temperatuur, namelijk op 150 tot 190 C. Met nieuwe, hedendaagse technieken is een temperatuursverlaging mogelijk (Engels: warm mix asphalt, low calorie mixes of half-warm mixes). Onderzoek naar 3 mogelijkheden: toevoeging van wassen, toevoeging van zeolieten en het gebruik van schuimbitumen. Toevoeging van wassen 1. Beschrijving Om efficiënt te zijn is het nodig dat het was een vast materiaal is bij de hoogste gebruikstemperatuur en het asfalt stijver maakt. Boven de hoogste gebruikstemperatuur zouden de wassen moeten smelten, de viscositeit van het mengsel verlagen en op die manier toelaten om de temperatuur van productie en verdichting te verlagen. Er wordt vooral gebruik gemaakt van wassen met een smelttemperatuur tussen 100 en 145 C. Volgens de producenten van dergelijke wassen zou een temperatuursverlaging van 30 C kunnen bereikt worden in vergelijking met een klassiek warm asfalt. Bovendien worden deze producten gepromoot als prestatieverbeteraars. 2. Producten en leveranciers De wassen vormen geen chemisch homogene groep. Alle wassen zijn waterbestendige materialen, opgebouwd uit verschillende bestanddelen, waaronder koolwaterstoffen (normale of vertakte alkanen en alkenen) en kunnen 1 van de volgende functionele groepen bezitten: ketonen, alcoholen, aldehydes, esters, zuren, Slechts enkele producenten promoten wassen voor het gebruik in bitumen. De exacte samenstelling is vaak geheim gehouden. Alle wassen die gepromoot worden voor de wegenbouw hebben een smeltpunt tussen 100 en 145 C en ze bevatten allemaal moleculen met ethyleen sequenties, lang genoeg om te kristalliseren tijdens het afkoelen. De producten die gepromoot worden voor gebruik in bitumen door de verschillende bedrijven: Deurex: PEWAX E11B, DEUREX BS140 en DEUREX BS120 Clariant: Licomont BS100 4

14 Sasol: sasobit Romonta GmbH: Asphaltan A, Asphaltan B en Romonta normal Blachford: Calford wax Laboproeven en prestaties a) Bitumen proeven De conclusies waren: alle additieven vertonen gelijkaardige trends, een stijging in R&K verwekingspunt, een afname in penetratiediepte en zo goed als geen invloed op de Fraass temperatuur. Uit de mechanische eigenschappen (DSR, BBR) volgt een merkbare verbetering in de prestatiegerelateerde indicatoren bij hoge temperatuur, in vergelijking met het referentiebitumen. De prestatiegerelateerde indicatoren bij lage temperatuur vertoonden daarentegen ofwel geen ofwel een kleine vermindering, in vergelijking met het referentiebitumen. b) Mix procedure (inclusief mix design, verwerkbaarheid en verdichting) Er bestaan veel manieren om warm mixes te bestuderen, in sommige studies zijn de productietemperatuur en de verdichtingstemperatuur lager ingesteld, in andere studies enkel de verdichtingstemperatuur. Dit kan natuurlijk ook zijn invloed hebben op de asfalteigenschappen. Een verschil van 10 tot 15 C tussen de productie- en verdichtingstemperatuur blijkt in de praktijk een goede maatstaaf te zijn. De laagste temperatuur tot dewelke nog verdicht kan worden ligt ongeveer op 88 tot 90 C voor proefstukken met Sasobit. In de meeste papers is dezelfde mix gehanteerd voor het referentiemengsel als voor het gemodificeerd mengsel. In die papers is echter geen verwerkbaarheid getest, enkel verdichting. Met de verschillende beschikbare verdichtingsmethoden kon men aantonen dat gemodificeerde mengsels beter verdichtingbaar waren op hoge temperatuur dan niet-gemodificeerde. Een verband tussen verdichtding en temperatuur was echter moeilijker aantoonbaar. Uit de publicaties blijkt dat de Marshall-verdichting en de plaatverdichting beter het effect weergeven van de verlaagde verdichtingstemperatuur dan de gyratorverdichting. Dit is waarschijnlijk te verklaren door het verschil in temperatuurscontrole gedurende het verdichten bij de verschillende methodes of door de hoge arbeid die geleverd wordt in een gyratorverdichting. Enkele papers vermelden ook de vaststelling dat de holle ruimten niet homogeen verdeeld waren over het verdichte proefstuk, wanneer het bij verlaagde temperatuur aangemaakt was. Uitharden na het aanleggen van het asfalt bleek niet nodig te zijn. c) Asfalt prestaties De omstandigheden waarin de asfaltmengsels aangemaakt worden blijkt van groot belang voor de prestatiekenmerken van het asfalt: 5

15 In normale ( hot ) omstandigheden, kan de toevoeging van wassen gezien worden als een prestatieverbeteraar, vooral bij hoge temperatuur. De prestaties bij lage temperatuur blijven bijna gelijk. De vochtgevoeligheid is zeker niet negatief beïnvloed. Wanneer het produceren en verdichten doorgaat bij verlaagde temperatuur, zijn de positieve effecten minder uitgesproken. Vooral watergevoeligheid schijnt problemen te veroorzaken en zou zorgvuldig moeten geëvalueerd worden. Wanneer de proefstukken bereid worden met natte aggregaten, worden de watergevoeligheid en de ITS zelfs nog meer verminderd. Dit was ook het enige geval waarin de auteurs moeilijkheden ondervonden om een volledige omhulling van de aggregaten te bekomen. 4. Wegproefvakken Slechts zeer weinig wegproefvakken zijn na de aanleg van asfalt bij verlaagde temperatuur ook verder opgevolgd. Een temperatuursverlaging blijkt mogelijk, maar kan beter niet gecombineerd worden met andere factoren die de temperatuursverlaging bespoedigen zoals bijvoorbeeld slechte weersomstandigheden, het aanleggen van dunne lagen, 5. Milieuvoordelen In bijna alle papers worden de voordelen voor het milieu en de omgeving aangehaald, maar bij slechts 1 enkel artikel wordt het verschil in uitstoot ook expliciet gemeten. Toevoegen van zeolieten 1. Beschrijving Zeolieten zijn kristallijne gehydrateerde aluminium silicaten die de mogelijkheid hebben om een grote hoeveelheid water in hun kristalstructuur op te slaan. Het water wordt geleidelijk vrijgegeven onder de vorm van waterdamp, bij het verwarmen. Dit proces is omkeerbaar, aangezien er niks aan de structuur verandert bij het opnemen of afgeven van water door de zeolieten. Wanneer zeolieten worden toegevoegd aan de opgewarmde aggregaten, net voor het toevoegen van het bitumen, zorgt de vrijgekomen waterdamp bij contact met het bitumen ervoor dat er zich een schuimend effect voordoet. De verwerkbaarheid en verdichtbaarheid nemen toe, waardoor een lagere temperatuur voor produceren en verdichten kan gehanteerd worden. Het is van belang dat het verdampen van het aanwezige water een traag en stabiel proces is, omdat de verwerkbaarheid moet kunnen behouden worden tot het mengsel afgekoeld is tot ongeveer 100 C. 6

16 De hoeveelheid water die kan opgeslagen worden in een zeoliet en het tempo waarmee dit water vrijgegeven wordt, hangt af van het type zeoliet. Er zijn natuurlijke en synthetische zeolieten. Aspha-min is een synthetisch zeoliet die gepromoot wordt om de temperatuur van een asfaltmengsel te verlagen. Het bevat ongeveer 21 massa% water. Alle asfalt toepassingen, vermeld in de literatuur, zijn met dit zeoliet uitgevoerd. Gewoonlijk wordt een temperatuursverlaging van 30 C bereikt. 2. Producten en verdelers Slechts 1 product wordt gebruikt binnen deze techniek: Aspha-min. Andere zeolieten die kunnen voldoen aan de doelstelling van dit onderzoek moeten 20 à 30% gebonden water bevatten en dit afgeven bij temperaturen tussen 100 en 200 C. 3. Laboproeven en prestaties De tijd, nodig om het water vrij te geven, varieert afhankelijk van de temperatuur maar bedraagt ongeveer 3 uur om van 20% naar 2% gebonden water over te gaan. Er is in de literatuur geen bewijs gevonden dat de eigenschappen van het bitumen beïnvloed worden door het toevoegen van zeolieten. Een tweede effect van de zeolieten wijst er op dat de temperatuursverlaging een gunstige invloed op het verouderen van het bitumen met zich meebrengt. Dit is een voordeel voor de duurzaamheid op langere termijn. In alle gevonden toepassingen werden de zeolieten toegevoegd in een hoeveelheid = 0,3% van de massa van het mengsel. Volgens Barthel et al [1] kunnen ze toegepast worden met om het even welk bindmiddel, minerale aggregaten, fillers en gerecycleerde asfalten. Daarom moeten bestaande mengselsamenstellingen of mengprocedures niet aangepast worden. Zowel met gyratorverdichting als met trilverdichting wordt gemiddeld 0,65% minder holle ruimten bereikt dan het geval is voor het mengsel zonder zeolieten. Hierdoor neemt ook de dichtheid iets toe van de proefstukken waar zeolieten aan toegevoegd zijn. Er zou geen verschil in stijfheidsmodulus zijn, op 1 mengsel na (met PG binder). Het toevoegen van zeolieten had geen invloed op de spoordiepte maar de spoordiepte was wel hoger bij de proefstukken die verdicht waren bij verlaagde temperatuur. Op kamertemperatuur vindt er een curing proces plaats die traag verloopt. Hierdoor kan, na 1 maand, de ITS verdubbeld zijn. Op basis van Duriez proeven is het gebruik van zeolieten niet aan te raden omdat de temperatuur onvoldoende hoog zou zijn om de poreuze aggregaten volledig te drogen. Uit onderzoek naar de invloed van het gebruik van natte aggregaten op de ITSR bij een verlaagde temperatuur van 120 C blijkt dat geen enkel proefstuk, op datgene met een zachte binder na, een voldoende hoge waarde behaalt. Uit onderzoek van de proefstukken 7

17 zonder zeolieten bleek breuk te ontstaan door verlies van adhesie (waarschijnlijk door aanwezigheid van water in aggregaten) terwijl in de proefstukken met zeolieten breuk bleek te ontstaan door cohesieverlies binnen de binder (waarschijnlijk als gevolg van aanwezigheid van vocht in het bindmiddel). Treksterkte en ITSR zijn systematisch lager voor de proefstukken met zeolieten. De toevoeging van gehydrateerde kalk doet de ITSR waarden sterk stijgen (van 67 naar 87%). Diezelfde proefstukken werden ook onderworpen aan een Hamburg Wheel tracking test. De conclusie luidde als volgt: het aantal cycli vanaf dewelke vochtschade plaats vindt lag lager bij de proefstukken met zeolieten. Toevoegen van gehydrateerde kalk deed het aantal cycli toenemen. 4. Wegproefvakken Mengtijden en mengprocedures blijven dezelfde als zeolieten toegevoegd worden. Mengtemperaturen tussen 130 en 145 C kunnen bereikt worden door het toevoegen van zeolieten. Het toevoegen gebeurt door middel van een speciaal onderdeel. Een referentievak met het klassieke asfalt blijkt hetzelfde percentage holle ruimten te bevatten als een proefvak geproduceerd met asfalt bij 30 C lagere temperatuur en met toegevoegde zeolieten (0,3 massa%). In alle experimenten haalden de werkmannen aan dat het aangenamer werken was met het mengsel bij lagere temperatuur. Toevoegen van zeolieten heeft geen invloed op de spoordiepte maar heeft wel een verlaging van ITSR tot gevolg. De lagere productie en verdichtingstemperatuur leiden tot verminderde veroudering. Dit heeft een positief effect op de duurzaamheid. Volgens Eurovia is er geen economisch profijt om zeolieten gebruiken: de energiewinst wordt gecompenseerd door de kost van het product Warm mix asphalts with chemical additives: properties and advantages Auteurs: Juan A. León, Sandrine Ligier, Patrick Caujolle en Gilles Barreto van Centre de Recherche Rhône-Alpes ARKEMA, Richard Stachyra van CECA en Janusz Hariasz van ICSO. Uitgave: ENVIROAD 2009 Het artikel handelt over de toepassingen van additieven om de temperatuur te verlagen bij het aanmaken en verdichten van het asfaltmengsel. Concreet bespreekt men het product Cecabase RT van de Arkema Group. Men beschouwt eerst de invloed van het al dan niet toevoegen van het additief op de viscositeit van het gemodificeerd bitumen. Uit de viscositeitsmeting op het referentiebitumen en op het gemodificeerd bitumen blijkt dat er nagenoeg geen verschil optreedt. Vervolgens voert men ook een ring en kogel proef en een penetratiemeting uit op het referentiebitumen en het bitumen met toegevoegd additief. Ook op deze eigenschappen blijkt het additief weinig of geen invloed te hebben. 8

18 Omdat uit voorgaande proeven blijkt dat men aan het bitumen geen verschil opmerkt als men het additief toegevoegd heeft, gaat men enkele proeven uitvoeren op asfaltmengsels. Men start met proeven in verband met de verwerkbaarheid en verdichtbaarheid van een asfaltmengsel. Voor de verdichtbaarheid gebruikt men de Marshall test. Hoewel het mengsel met additief, gemaakt bij 120 C, geen even goede resultaten behaalt als het referentiemengsel zonder additief gemaakt bij 160 C is het resultaat toch aanzienlijk beter dan het referentiemengsel zonder additief gemaakt bij 120 C. 9

19 De verwerkbaarheid van het mengsel werd beproefd met een testmethode ontwikkeld in Duitsland en in samenwerking met het Baustofflabor in Hamburg. Dit toestel meet het koppel van een rotatie-apparaat dat in het asfaltmengsel gebracht wordt. Dit toestel zou de beweging van het mengsel doorheen de paver simuleren tijdens het aanleggen van het asfalt. Uit de resultaten blijkt dat het asfaltmengsel met het additief bij 120 C ongeveer even verwerkbaar is als het referentiemengsel zonder additief bij 160 C. Ook het eventueel verschil bij de ITSR test werd nagegaan. 10

20 Na voorgaande proeven wordt de vraag gesteld hoe dergelijke producten werken. Gezien de kleine dosis van het toegevoegd additief en de quasi onbestaande verschillen tussen het referentiebitumen en het bitumen waarbij het additief toegevoegd was (qua viscositeit, ring en kogel en penetratiediepte) is het aannemelijk dat het additief enkel werkt op het contactoppervlak tussen de aggregaten en het bitumen. Gezien de surfactante natuur van de gebruikte additieven is dit aanvaardbaar. Het product zou de oppervlaktespanningen verminderen tussen de aggregaten en het bitumen waardoor de hogere viscositeit van het bitumen bij de verlaagde temperatuur gecompenseerd wordt. Dit aspect alleen is echter onvoldoende om de verbeterde verwerkbaarheid te verklaren. Er zou ook nog een vermindering van de wrijvingskrachten optreden. Een ander voordeel van het produceren bij verlaagde temperatuur is ook onderzocht. De warmte die verloren gaat na het produceren van het asfalt is evenredig met het temperatuursverschil tussen de omgevingstemperatuur en de mengtemperatuur. Hierdoor koelt een mengsel, gemaakt bij een lagere temperatuur, minder snel af. Hieruit volgt ook dat wanneer men gebruik maakt van het additief en de normale temperaturen, men een veel grotere tijd ter beschikking heeft waarin het mengsel gebruikt kan worden. 11

21 Een laatste aspect dat bestudeerd is, is het gebruik van gerecycleerde aggregaten. Door het produceren van asfalt bij verlaagde temperatuur is het bitumen minder onderhevig aan veroudering. Hierdoor kan men een hoger percentage gerecycleerde aggregaten toelaten in het asfaltmengsel. De reden waarom een hoge temperatuur van de aggregaten (200 C) gebruikt wordt is omdat de gerecycleerde aggregaten vaak toegevoegd worden op omgevingstemperatuur. Uit de resultaten blijkt dat men dubbel zoveel gerecycleerde aggregaten kan toestaan en toch nog dezelfde ITS waarde kan behouden Study to determine the blending of reclaimed asphalt pavement in lab-made warm mix asphalt specimens Auteurs: Everett Crews en Tejash Gandhi van MWV Asphalt Innovations Uitgave: 2010 Een vraag die zich stelt bij het gebruik van asfalt bij verlaagde temperatuur is of die verlaagde temperatuur er niet voor zorgt dat er problemen optreden wanneer men gerecycleerde materialen (RAP: reclaimed asphalt pavement) gaat gebruiken. Men vraagt zich af of het geoxideerd bitumen wel goed zal kunnen gemengd worden met het nieuwe bitumen ( virgin bitumen). De studie hieromtrent omvat 2 luiken. In een eerste luik beproeft men het mengen van geoxideerd bindmiddel met het nieuwe bindmiddel en dit in verschillende proporties. Van deze bindmiddelmengsels wordt dan het G*/sinδ verloop opgesteld met behulp van een DSR proef. Bij deze bindmiddelmengsels werd vervolgens een 12,5 NMAS aggregaat toegevoegd. Daarna ging men het mengsel verdichten en kon men de droge indirecte treksterkte bepalen van het proefstuk. Alle proefstukken hadden eenzelfde percentage holle ruimten. Op basis hiervan heeft men een verband opgesteld tussen het percentage RAP materialen en het G*/sinδ verloop bij proefstukken met gelijk percentage holle ruimten. In het tweede luik gaat men een RAP bindmiddel produceren en toevoegen bij het nieuwe bindmiddel. Met dit bindmiddelmengsel en 12,5mm NMAS aggregaten kon men opnieuw verdichten tot hetzelfde percentage holle ruimten als in stap 1. Daarna voerde men indirecte trekproeven uit op het mengsel en berekende men het G*/sinδ verloop met behulp 12

22 van het verband, opgesteld in stap 1. Dit berekend verloop bleek prima overeen te stemmen met het bepaald verloop in luik 1. Uit eerdere resultaten was gebleken dat de lagere productietemperatuur leidde tot een minder geoxideerd bitumen. Hierdoor zou men een groter percentage RAP materialen kunnen toelaten in het asfaltmengsel. Opmerking: de waarden voor G*/sinδ in bovenstaande zijn niet de waarden bij 64 C maar bij 58 C. Dit foutje wordt vermeld door de auteurs van het artikel. 13

23 De WMA mengsels werden verdicht bij 120 C, de HMA mengsels bij 150 C. Voor de warme mengsels maakt men gebruik van volgende relatie tussen % RAP en droge indirecte treksterkte: G* / sin δ = * %RAP * dry ITS (R²=0.95). 14

24 Om na te gaan of het bitumen uit de RAP materialen voldoende goed gemengd kan worden met het nieuw bitumen werden analoge proeven uitgevoerd als voorgaande maar er werd tevens een additief, hier Evotherm DAT, toegevoegd aan het mengsel. Dit halfwarm mengsel werd verdicht bij 115 C. De vergelijking die nu het verband weergeeft tussen %RAP en ITS waarde is de volgende: G* / sin δ = * %RAP * dry ITS (R²= 0.96) 15

25 Bovenstaande proeven werden nog eens herhaald met een andere soort aggregaten, namelijk met kalksteen. Er wordt besloten dat percentages tot 60% RAP nog steeds een goede menging toelaten tussen het nieuwe bitumen en het gerecycleerd bitumen. Voor wat betreft de droge ITS waarden kon men lichtjes hogere waarden vaststellen bij de warme mengsels. Het verschil tussen de HMA en WMA mengsels was niet groot bij 0% RAP maar nam geleidelijk toe 16

26 naarmate meer %RAP toegevoegd werd. Het verschil kan verklaard worden door het meer verouderd en hardere bitumen in het geval van warme mengsels in vergelijking met de halfwarme mengsels. Vandaar de hogere droge ITS waarden bij warme mengsels A laboratory study on the use of waxes to reduce paving temperatures Auteurs: Hilde Soenen (Nynas), Tine Tanghe (Nynas), Per Redelius (Nynas), Ann Vanelstraete (BRRC), Joëlle De Visscher (BRRC) en Frederik Vervaeke (BRRC) Uitgave: Eurasphalt & Eurobitume Congress 2008 Er wordt dieper ingegaan op de techniek van het toevoegen van een was om de temperatuur van het produceren van asfalt te verlagen. Uit de literatuur kon men afleiden dat een was met een smeltpunt tussen 100 en 145 C kon gebruikt worden als viscositeitsverlager. Wanneer het was smelt kan het de viscositeit van het asfaltmengsel verlagen, waardoor geproduceerd en verdicht kan worden bij een lagere temperatuur. Volgens de producenten van dergelijke wassen kan een temperatuursverlaging van 30 C bereikt worden. Bovendien beweren de producenten dat de producten een hogere weerstand tegen spoorvorming zouden bieden. In dit artikel gaat men aan de hand van enkele laboproeven op het was en enkele proeven op het asfaltmengsel trachten waarden aan te geven van wat men mag verwachten op gebied van temperatuursverlaging en welke hoeveelheid was men moet toevoegen aan het mengsel. Daarnaast wordt ook nagegaan of er wel degelijk een verbeterde weerstand tegen spoorvorming optreedt. 10 commerciële wassen werden verzameld (in het artikel werden ze voorgesteld als een alfabetische volgorde van A tot en met J) en gemengd met een klassiek bitumen B50/70. De laboproeven op dit bitumen-was mengsel bestonden uit DSC (Differential Scanning Calorimetry) en DSR (Dynamic Shear Rheology) proeven. 17

27 Ook de bitumen B50/70 was mengsels werden beproefd, waarbij de concentratie aan was 3% bedroeg. Wanneer men de DSC scans van het pure was met de scans van het bitumenwas mengsel vergelijkt, bemerkt men een afname van de kristallisatietemperatuur wat er op wijst dat er enige interactie tussen de wassen en het bitumen optreedt. 18

28 De viscositeitsverlaging met een dosering van 3% was blijft beperkt. Bij hogere doseringen, tot 5%, blijft de verlaging van de viscositeit beperkt. Een andere factor waarop men kan inspelen is het indringingsniveau van het basisbindmiddel. Het gebruik van een zachter bindmiddel resulteert in een hogere verlaging van de viscositeit maar dit kan natuurlijk enkel toegepast worden als de stijfheid bij hogere gebruikstemperatuur niet negatief beïnvloed wordt. De verlaging van de viscositeit blijkt het grootst na het toevoegen van 5% was bij een bitumen B

29 Uit de resultaten van Ring en Kogel worden enkele wassen geselecteerd die een aanzienlijke verhoging van de verwekingstemperatuur vertonen om dan een DSR proef op uit te voeren. De DSR proef is uitgevoerd van -10 C tot 90 C. Er treden grote verschillen op in de stijfheid bij 50 C. De wassen die kristalliseren bij een voldoende hoge temperatuur (boven 60 C) vertonen een groter verstijvend effect. In de praktijk zullen die wassen, die een grote verandering ondergaan in een voldoende smal maar hoog temperatuursbereik, geschikt blijken om een grotere weerstand tegen spoorvorming te bieden. De stijfheid van met was gemodificeerde bindmiddelen lijkt erg rekgevoelig. Dit wordt aangetoond door de auteurs in een ander artikel. Om de concentratie van toegevoegd was en de Pen van het basisbitumen te bepalen gebruikt men een methode die men illustreert met was E. Voor een bepaald bitumen en een bepaalde concentratie was, zet men de temperatuur uit waarbij de viscositeit een waarde van bijvoorbeeld 1 Pa.s bereikt. Aangezien viscositeit, in de literatuur, vaak beschouwd wordt als een parameter voor de verdichtbaarheid, kan men op de figuur zien welke concentratie was en welk bitumen men moet gebruiken om dezelfde viscositeit, dus dezelfde verdichtbaarheid, te behalen bij een verlaagde temperatuur. 20

30 Als indicator voor de weerstand tegen spoorvorming wordt de stijfheid bij 50 C en een frequentie van 0,01 Hz gekozen. Uit de verkregen resultaten (figure 7) blijkt dat voor was E, het toevoegen van het was een verhoogde stijfheid geeft in vergelijking met het referentiebitumen. Daaruit volgt dat was E wel degelijk een betere weerstand tegen spoorvorming biedt. Wanneer men echter kijkt bij een rek van 300% (figure 8), wat in de literatuur courant gebruikt wordt, en men dezelfde stijfheid wil bekomen als in voorgaand geval heeft men 2 mogelijkheden. Ofwel neemt men een bitumen met grotere Pen (bijvoorbeeld 180) en een hoger percentage was (5%) ofwel neemt men een bitumen met een lagere Pen en een lager percentage was. 21

31 Verder werden nog enkele proeven uitgevoerd op het asfalt met het gemodificeerd bitumen. Voor de proeven op het asfalt heeft men steeds was E gebruikt. De mengselsamenstelling voor het asfalt is van het type AB-4C, een type dat in het SB 250 v 2.1 vermeld wordt. Een eerste proef die werd uitgevoerd is de gyratorproef bij verschillende temperaturen. Wanneer de temperatuur daalt, neemt de viscositeit van het bitumen toe en wordt het asfaltmengsel stijver. Er zijn 2 mengsels getest. 1 mengsel met een B80 bitumen + 3% was E en 1 mengsel met een B180 bitumen zonder was. De temperatuur bij verdichting lag ongeveer 20 C lager dan de productietemperatuur. Op basis van het eerder aangehaald principe van gelijke viscositeit zou men voor het B80 + was mengsel een temperatuursverlaging van 10 C verwachten en voor het B180 mengsel 18 C. 22

32 Uit de resultaten (figure 10) blijkt dat men een lager percentage holle ruimten kan bereiken dan het referentiemengsel bij temperaturen 135 C en 150 C. Bij de overige temperaturen (120, 105 en 90 C) is er slechts een zeer klein verschil met het referentiemengsel op dezelfde temperatuur. De proef toont ook aan dat een temperatuursverlaging van 30 C, zoals de producenten van de wassen promoten, een hoger percentage holle ruimten oplevert voor het met was gemodificeerd mengsel dan het referentiemengsel bij 150 C. Ook bij de bereiding van de platen voor de wielspoorproef bleek dat het gemodificeerd mengsel beter verdicht was bij 135 C dan het referentiemengsel bij 150 C. Ook de wielspoorproef werd uitgevoerd (bij 50 C) op een aantal mengsels met telkens een ander bitumen of bitumen-was samenstelling (figure 11). 23

33 De spoordieptes verkregen uit deze proef zijn niet te voorspellen met de 2 geziene stijfheidsniveaus (bij lineair visco elastisch en bij 300% rek). De spoordieptes zijn groter dan wat men verwacht had uit de 2 stijfheidsniveaus. Er wordt geconcludeerd dat een goed was een lage viscositeit moet hebben bij de gewenste gebruikstemperatuur en een duidelijke smeltpiek moet vertonen bij voldoende hoge temperatuur. De maximum temperatuursverlaging, op basis van gelijke viscositeit, voor een samenstelling met 3% was is ongeveer 6 C. De verhoogde stijfheid van het gemodificeerd bitumen bij een temperatuur waar het was normaal gezien hard is, kan er voor zorgen dat men een zachter bitumen kan kiezen en daardoor nog verder de viscositeit kan doen zakken. Ongemodificeerd bitumen is veel minder spannings-en rekgevoelig dan gemodificeerd bitumen. De verhoogde stijfheid kan het gebruik van een zachter bindmiddel niet volledig compenseren Asfalt met verlaagde temperatuur; invloed op prestatiekenmerken Auteurs: Hilde Soenen (Nynas), Tine Tanghe (Nynas), Per Redelius (Nynas), Ann Vanelstraete (BRRC), Joëlle De Visscher (BRRC) en Frederik Vervaeke (BRRC) Uitgave: 2008 In het onderzoek van het OCW en Nynas blijken 3 technieken frequent gebruikt te worden wanneer men asfalt bij verlaagde temperatuur wil aanmaken: toevoegen van was, toevoegen van zeolieten en het gebruik van schuimbitumen. Het halfwarm asfalt zou dezelfde kwaliteit moeten kunnen behouden als de klassieke warme versie. In een eerste 24

34 luik van het onderzoek worden dan ook enkele methodes aangehaald en geoptimaliseerd om de prestaties van asfalt te kunnen evalueren. Pas wanneer men de prestaties kan evalueren kan men de invloed nagaan van de verschillende beschikbare technieken. In een tweede luik volgt dan de aanleg van enkele kleinschalige proefvakken op het terrein van de asfaltcentrale en een proefvak op de openbare weg. De asfaltsamenstelling is steeds van het type AB-4C. Bij het toevoegen van een was rekent men op het fenomeen dat het was smelt boven een bepaalde temperatuur en vast wordt onder een bepaalde kristallisatietemperatuur. Onder deze temperatuur heeft het was dus een verstijvend effect op het bitumen. Hierdoor kan men kiezen voor een zachter bitumen en de temperatuur doen verlagen. Het gebruik van zeolieten steunt op de grote hoeveelheid water die zeolieten kunnen opnemen in hun kristalstructuur. Na toevoeging aan het mengsel (temperatuur > 100 C) treedt een opschuimend effect op die de omhulling en de verwerkbaarheid ten goede komt. Door de kleine benodigde hoeveelheid zeoliet, blijft het water dat in het asfalt terecht komt beperkt. Schuimbitumen wordt verkregen door toevoeging van water en lucht, onder hoge druk, aan het warm bitumen. Ook bij deze techniek zorgt het opschuimend effect voor de betere omhulling en verdichtbaarheid. In tegenstelling tot de vorige 2 technieken, is de productie en verdichtingstemperatuur lager dan 100 C. Er blijft echter een hoeveelheid residueel vocht achter in het asfaltmengsel na verdichten. De eigenschappen van het asfalt zullen dus veranderen na verloop van tijd. Bovendien heeft het vocht een negatieve invloed op de hechting bindmiddel aggregaten. Vandaar dat het toevoegen van adhesieverbeteraars belangrijk is. De volgende prestatiekenmerken werden gekozen om de warme en halfwarme asfaltvariant te vergelijken: gyratorverdichting, wielspoorproef, watergevoeligheid en weerstand tegen scheurvorming. Voor elk van de 3 genoemde technieken (was zeoliet schuimbitumen) werden volgende resultaten gevonden: 25

35 Na de laboproeven volgde de aanleg van enkele proefvakken op het terrein van de asfaltcentrale. Er werden 3 vakken aangelegd: een vak met het referentiemengsel 26

36 (aangemaakt bij 160 C en verdicht bij 150 C), een vak waarbij 0,3% zeoliet was toegevoegd (aangemaakt bij 130 C en verdicht bij 120 C) en een vak met een mengsel waarbij 3% was toegevoegd was (ook bij verlaagde temperatuur). Hoewel uit de laboratoriumstudie een temperatuursdaling van 15 C mogelijk leek (in geval van 3%was), is er voor gekozen om vanwege de goede resultaten van de laboproeven de temperatuur met 30 C te laten zakken. Noch bij de productie, noch bij de verdichting van het asfalt werden er problemen vastgesteld. Nadien werden ook enkele proefkernen uit het aangelegde asfalt genomen. Op deze proefkernen werden de prestatiekenmerken getoetst met de verwachte resultaten uit de laboproeven en de verwachtingen werden bevestigd (de resultaten zijn vermeld in een intern rapport). Het artikel onder lid 2.7. gaat dieper in op het proefvak te Assenede. De proeven hebben aangetoond dat een temperatuursverlaging tot 30 C mogelijk is met behoud van prestatiekenmerken in vergelijking met het warme referentiemengsel. Bovendien vergt het toevoegen van zeoliet of was geen grote aanpassingen aan het productieproces. De techniek met het schuimbitumen kan nog lagere temperaturen mogelijk maken maar is ook de meest complexe methode en heeft als nadeel dat het aanwezige vocht zorgt voor een verandering van de prestatiekenmerken in de tijd Impact of bitumen wax on asphalt performance low temperature cracking Auteurs: Xiaohu Lu, Hilde Soenen en Per Redelius van Nynas Uitgave: Het artikel handelt over de eigenschappen van bitumineuze bindmiddelen en asfaltmengsels bij lage temperatuur. 18 bitumens werden gebruikt in het bindmiddelonderzoek met verschillende hoeveelheden toegevoegd was en met verschillende oorsprong. Hieruit werden 9 bitumens gekozen voor verder asfaltonderzoek. Bij het bindmiddelonderzoek werd gebruik gemaakt van een DSC scan en een BBR proef. Op het asfaltmengsel werd een TSRST (Thermal Stress Restrained Specimen Test) proef uitgevoerd. Uit het onderzoek werd besloten dat de eigenschappen (temperatuur bij stijfheid van 300MPa, temperatuur bij een m waarde van 0,3, de glass transition temperature en Fraas breektemperatuur) bij lage temperatuur niet rechtstreeks afhingen van het gehalte toegevoegd was. Een bitumen zonder toegevoegd was bleek een constante kruip te vertonen bij isothermische omstandigheden bij lage temperatuur, terwijl de fysische verharding leek toe te nemen met het gehalte toegevoegd was (slechts beperkte corelatie: R²<0,6). Er was geen eenvoudig verband tussen de hoeveelheid was en het scheuren van asfalt. In het geval van harde bitumens bleek het verschil in temperatuur bij scheuren beperkt (<2 C). In het geval van een B160/220 kan de temperatuur bij scheuren tot 5 à 10 C verschillen wanneer een hoeveelheid was >3% gehanteerd werd. Er was ook een significant verschil tussen bitumens met eenzelfde hoeveelheid was maar van een verschillende 27

37 oorsprong. Een bitumen met lage hoeveelheid was (<3%) vertoonde een betere weerstand tegen scheuren van asfalt dan het referentie bitumen (zonder was) Asphalt production at reduced temperatures and the impact on asphalt performance Auteurs: Joëlle De Visscher (BRRC), Ann Vanelstraete (BRRC), Hilde Soenen (Nynas), Tine Tanghe (Nynas) en Per Redelius (Nynas) Uitgave: International Society for Asphalt Pavements Conference 2010 Doel van de studie was om na te gaan of de prestaties en de kwaliteit van het asfalt, geproduceerd bij verlaagde temperatuur, gehandhaafd blijven. Zo niet, heeft het toepassen van een dergelijke techniek geen nut want dan zou men het asfalt frequenter dienen te vernieuwen. Daarom is het belangrijk dat het halfwarm asfalt dezelfde kwaliteiten behoudt als het warme referentiemengsel. Men onderzocht 3 technieken: toevoegen van wassen of zeolieten en het gebruik van schuimbitumen. Met de eerste 2 technieken kan men de temperatuur 30 C verlagen, bij de laatste techniek tot 60 C. Voorafgaand aan de eigenlijke asfaltproeven, is een laboratoriumstudie gebeurd waarbij men een aantal aangeleverde producten getest heeft. Voor wassen was dit een DSC en DSR proef. Een belangrijke conclusie was dat, om een aanzienlijke temperatuursverlaging mogelijk te maken, men een zachter bitumen moest gebruiken in combinatie met het was. Voor zeolieten gebeurde de selectie op basis van het maximum vochtgehalte. Dit is een zeer belangrijke parameter aangezien een hoger watergehalte minder additief vergt om hetzelfde schuimeffect te verkrijgen. Verwerkbaarheid lijkt geen beperking te zijn bij het verlagen van de temperatuur met 30 C. Proeven op verdichtbaarheid op een mengsel met 3% was (op massa bindmiddel) tonen aan dat een temperatuursverlaging van 15 C mogelijk is. Dezelfde proeven op mengsel met 0,3% zeoliet (op massa van het mengsel) bevestigen een mogelijke temperatuursdaling van 30 C. Meer zeoliet toevoegen resulteert in een lager gehalte holle ruimtes maar een verdubbeling van het zeoliet laat niet toe de temperatuur verder te laten dalen tot bijvoorbeeld 105 C. Uit andere proeven met de gyratorverdichter trok men de volgende conclusies: de mate van verdichting neemt af naarmate er meer tijd verloopt tussen het mengsel en het verdichten van het asfaltmengsel en de grootste verdichting werd verkregen met het zeoliet met het hoogte watergehalte en de fijnste grading. Voor wat betreft de spoorvorming was er vooral bij de mengsels met wassen een beperking aangezien een zachter bitumen nodig was om een aanzienlijke temperatuursdaling toe te 28

38 laten. Verdicht bij 135 C (en met 3% was) verkreeg men dezelfde spoorvorming als bij het referentiemengsel, verdicht bij 150 C. Het toevoegen van zeolieten lijkt de spoorvorming niet te beïnvloeden, wanneer de verdichting goed uitgevoerd is. Het toevoegen van wassen of zeolieten blijkt een gunstig effect te hebben op de ITSR waarde. Men kan dus dezelfde ITSR waarde bereiken bij een lagere temperatuur bij verdichting. Op het terrein van een asfaltcentrale werden 3 proefstukken aangelegd. 1 stuk met het referentiemengsel (verdicht bij 150 C), 1 stuk waarbij was toegevoegd werd en 1 stuk waarbij zeoliet gebruikt was (beide laatste verdicht bij 120 C). In vergelijking met de laboproeven was de spoordiepte groter bij het referentiemengsel en in het geval van gebruik van zeoliet. In het geval van toegevoegd was, was de spoordiepte minder groot. De 3 proefvakken hadden resultaten in de categorie 5 tot 10%. Beide gemodificeerde mengsels behaalden een lagere ITSR waarde dan in de laboproef maar nog steeds groter dan 70%. Hieronder zijn de resultaten gegeven voor het proefvak op het terrein van de asfaltcentrale. Elk proefvak is 30m lang. 29

39 De resultaten van het proefvak op de openbare weg (N436 te Assenede) zijn hieronder weergegeven. Elk proefvak is 300m lang en 6m breed. In oktober 2009 heeft men een eerste visueel onderzoek verricht. Op dat ogenblik was er nog geen spoorvorming, scheurvorming of enig ander schadegeval op te merken. 30

40 3. Proefmethodes en materialen Men dient een onderscheid te maken in de verschillende additieven (die later aan bod zullen komen) wegens een verschillende manier van beproeven. De additieven Rediset WMX en Cecabase RT zijn gemengd in het referentie bitumen B50/70 zodat een gemodificeerd bitumen verkregen werd. Dit was mogelijk doordat beide additieven oplosbaar zijn in het bitumen. Het additief Evotherm DAT wordt als een waterige oplossing toegevoegd net voor het asfaltmengsel gemengd wordt. Dit heeft tot gevolg dat bepaalde proeven, hieronder beschreven, slechts met 2 van de 3 additieven uitgevoerd zijn Viscositeitsmeting Voor dit eindwerk is het viscositeitsverloop opgesteld voor 3 varianten van het bitumen: het referentiebitumen B50/70, de blend B50/70 met het ene additief en de blend B50/70 met het andere additief. De vergelijking van het verloop van de viscositeit in functie van de temperatuur kan een indicatie geven over de factor waarop het additief inspeelt. Mocht er een aanzienlijk verschil merkbaar zijn tussen de referentie en een blend met een bepaald additief, dan kan men vermoeden dat het additief op één of andere manier zijn kwaliteiten verkrijgt door in te spelen op de viscositeit van het gebruikte bitumen DSR Met de Dynamic Shear Rheometer is men in staat de reologische eigenschappen van een bitumineus bindmiddel te meten. Aan de hand van deze methode bepaalt men de complexe schuifmodulus (G*) en de fasehoek (δ) over een domein van testtemperaturen en test frequenties. Deze proef wordt vooral gebruikt voor de evaluatie van de stijfheid van het bindmiddel. Alle details omtrent deze proef zijn terug te vinden in de Europese Norm EN Voor dit eindwerk heeft men de temperatuur laten variëren van 10 C tot 70 C en de frequentie van 0,1 to 10 Hz. 31

41 Figuur 1: DSR toestel en bitumenpreparaat 3.3. Ring en Kogel Bij de Ring en Kogel methode meet men de temperatuur waarbij een gekalibreerde metalen kogel een bitumenmonster, dat zich in een genormaliseerde metalen ring bevindt, over een bepaalde hoogte doet zakken [2]. Dit zakken over een bepaalde hoogte wordt beschouwd als het begin van conventionele vloeibaarheid. De details voor deze proef zijn beschreven in EN Figuur 2: R&K proef; voor en na het doorzakken 32

42 3.4. Indringing (Pen) Met deze methode wil men de consistentie van een bitumineus bindmiddel beoordelen door het meten van de indringing van een naald. Na smelten en afkoeling van het monster bitumineus bindmiddel onder bepaalde voorwaarden, meet men, door middel van een penetrometer voorzien van een gekalibreerde naald, de diepte waarop de naald in het te onderzoeken product dringt, voor een gegeven belasting en tijd [2]. Alle details van deze proef zijn opgenomen in de Europese Norm EN Figuur 3: meten van de indringing 3.5. Gyratorverdichting Om een idee te krijgen over de invloed van de verlaagde temperatuur op de verwerkbaarheid van het asfaltmengsel kan men een gyratorstudie uitvoeren. Hierbij zet men bij een constante temperatuur het percentage holle ruimtes uit in functie van het aantal gyraties dat men heeft toegepast op het asfaltmengsel. Uit de resultaten van een dergelijke proef zullen we kunnen afleiden of een toegevoegd additief in staat is hetzelfde percentage holle ruimtes te bereiken bij een lagere temperatuur als het referentiemengsel bij de normale temperatuur. Concreet zullen we de proef uitvoeren voor het referentiemengsel bij 150 C en voor de mengsels met een additief bij 120 C. De temperatuursverlaging van 30 C is geen overdreven grote temperatuursverlaging maar ligt binnen de haalbaarheid van het product [3; 4; 5]. Daarnaast is 120 C ook een handige temperatuur om de resultaten van te bekijken want dan kan men ook gemakkelijk vergelijken met de resultaten uit vorig onderzoek. 33

43 Met de gyrator heeft men het voordeel dat er niet verdicht wordt door een impact (zoals bij de Marshall opstelling) maar dat men de combinatie van een continue belasting en een beweging van het proefstuk gebruikt als verdichtingsmethode. Met de gyratorverdichting bekomt men een proefstuk waarvan de verdichting dichter aansluit bij de werkelijkheid dan wanneer men de Marshallhamer gebruikt [6]. Men kan er voor kiezen om het proefstuk een aantal omwentelingen (gyraties) te laten uitvoeren of om het proefstuk te laten verdichten tot op een vooraf ingestelde hoogte. In dit onderzoek komen beide methodes voor. Dit is grotendeels het gevolg van een bepaalde manier van werken van het labo. Details over de verdichtbaarheid met de gyratorverdichter vindt men terug in EN Figuur 4: gyratorverdichter 3.6. Plaatverdichting Met de plaatverdichter maakt men asfaltproefstukken onder de vorm van platen (50 x 18 x 5cm in ons geval) aan om nadien in de verkeerssimulator (wielspoorproef) te kunnen gebruiken. De manier waarop de plaat aangemaakt en verdicht wordt is deels vastgelegd in de norm en deels operatorafhankelijk. Het resultaat zal beïnvloed worden door de wijze waarop het asfalt in de vorm gebracht is. Eens de vorm gevuld is wordt het aantal passages, 34

44 de positie van de band, de druk in de band en het al dan niet gebruiken van de plaat op het proefstuk voorgeschreven volgens de verdichtingstabel, opgenomen in EN Figuur 5: plaatverdichter 3.7. Wielspoorproef Om te zien hoe het asfalt reageert onder invloed van het verkeer, maakt men gebruik van de verkeerssimulator. Aan de hand van deze proef meet men na een bepaald aantal passages van de band, de spoordiepte die veroorzaakt is door deze passages. Figuur 6: verkeerssimulator In dit onderzoek zal men de spoordiepte meten tot cycli en dit bij 50 C. Het is van belang deze temperatuur te vermelden omdat 50 C de gangbare temperatuur in België is. In Frankrijk hanteert men doorgaans 60 C, gezien men daar moet rekening houden met vaak voorkomende hoge temperaturen in het zuiden van het land. 35

45 De details omtrent de weerstand tegen spoorvorming met de wielspoorproef bij 50 C zijn terug te vinden in EN ITSR De berekende ITSR waarde vertelt ons iets over de watergevoeligheid van het mengsel. De ITSR waarde is de verhouding van de indirecte treksterkte van proefstukken die gedurende een bepaalde tijd in water gezeten hebben en de indirecte treksterkte van proefstukken die gedurende een bepaalde tijd in een droge omgeving geplaatst werden. Ook hier is het van belang te letten op de juiste temperatuur van het water/de lucht waarin de proefstukken bewaard worden. Om nadien te kunnen vergelijken met eerder onderzoek kiezen we dezelfde temperaturen als deze gebruikt in het onderzoek van Nynas en het OCW [7]. Uit de resultaten kan men afleiden of een bepaald mengsel meer of minder watergevoelig is. Hoe hoger de bekomen ITSR waarde hoe minder watergevoelig het gebruikte mengsel is. De details van de proef volgen uit de Europese Norm EN in combinatie met EN Figuur 7: ITS meettoestel en de positionering van het proefstuk 3.9. Asfaltmengsel Het asfaltmengsel dat gebruikt wordt in dit afstudeerwerk is van het type AB-4C, zoals opgenomen in het Standaardbestek 250 [8]. De uitgebreide bespreking van het mengsel is terug te vinden in bijlage A onder de vorm van een uittreksel uit het PradoWin systeem van het OCW. Hieronder wordt alvast een samenvatting gegeven van de mengselsamenstelling. 36

46 Bestanddeel OCW-nr Samenstelling Porfier 6,3/ % Porfier 4/6, % Porfier 2/ % Brekerzand Lessines % Plaatzand % Duras II % Totaal aggregaten 100% Bindmiddel B50/ ,2% op totale massa aggregaten Tabel 1: AB-4C samenstelling Er is gekozen om met dit AB-4C mengsel (met bitumen B50/70) te werken omdat de gevoeligheid voor spoorvorming groter is dan wanneer men een stijver bitumen zou gebruiken. Door de grotere gevoeligheid kan men de invloed van het al dan niet toevoegen van een additief beter vaststellen. Een bijkomende reden waarom verder gewerkt wordt met dit mengsel, aansluitend op het onderzoek van Nynas en het OCW, is om de resultaten van de proeven met deze nieuwe producten te kunnen vergelijken met de resultaten van de producten uit het onderzoek van Nynas en het OCW. Er dient echter opgemerkt te worden dat het mengsel, gebruikt in dit afstudeerwerk, niet 100% identiek is aan het mengsel dat gebruikt is in het onderzoek van Nynas en het OCW. Sinds vorig onderzoek is een nieuwe batch geleverd van een bepaald soort aggregaten (Porfier). Van deze nieuwe batch is de dichtheid iets hoger, waardoor de maximale volumieke massa 2,471 ton/m³ bedraagt voor het mengsel gebruikt in deze studie. In het vorig onderzoek bedroeg de maximale volumemassa 2,459 ton/m³. Dit verschil dient men in het achterhoofd te houden bij het vergelijken met de resultaten uit het vorig onderzoek Additief 1: Evotherm DAT Inleiding [9] Evotherm DAT is een chemisch product dat geproduceerd wordt door de firma MeadWestvaco (MWV). MWV is een Amerikaans bedrijf dat vooral gekend is voor zijn productie van papier en verpakkingen. Slechts een kleine tak van het bedrijf (± 10%) houdt 37

47 zich bezig met chemische toepassingen met derivaten uit het proces van papier maken. De ontwikkeling van asfalttoepassingen vormt slechts één onderdeel van de chemische tak. De additieven die kunnen gebruikt worden om de temperatuur van asfalt te verlagen en de verschillende emulsies die het bedrijf ontwikkelt zijn dus eerder het resultaat van het zo optimaal mogelijk benuttigen van alle nevenproducten die ontstaan bij de productie van papier. Bij de productie van papier start men met een boom. Van het zaagsel kan men overgaan naar actieve kool en uit de lignine (ongeveer 25% van de boom) kan men tallolie raffineren. Hiermee kan men vetzuren scheiden van bijvoorbeeld rosine. Verdere derivatie leidt tot het bekomen van bepaalde additieven die men aan het bitumen kan toevoegen. Het R&D labo bevindt zich in Charleston (VSA), waar alles ontwikkeld en gefabriceerd wordt. Daarnaast zijn er verschillende verkoopspunten verspreid in de wereld en zijn er nog enkele laboratoria ter technische ondersteuning zoals het labo te Rijsel. In Europa werkt MWV uitsluitend samen met Eurovia. Dit is althans voorlopig. Mocht blijken dat de interesse in het product sterk toeneemt, dan wordt deze exclusiviteit herbekeken. Dit heeft tot belangrijk gevolg dat, wanneer men in België zou willen gebruik maken van het Evotherm DAT additief, men zou moeten samenwerken met een onderneming uit de Eurovia alliantie. Verschillende Evotherm producten [5; 9] Binnen de toepassingen voor asfalt vormen verschillende emulsies het overgrote aandeel van de activiteiten. De temperatuurverlagende producten vormen slechts een klein onderdeel van de asfalttoepassingen. Bij de ontwikkeling van de temperatuurverlagende producten is men begonnen met een emulsie, wat logisch is gezien hun uitgebreide kennis op dat gebied. Nadien is men overgestapt op additieven die gemakkelijker toe te voegen zijn. Bovendien wil men zich profileren als zijnde een bedrijf dat met verschillende producten niet alleen de temperatuur maar ook alle schadelijke gassen wenst te reduceren. Deze lijn wil men doortrekken voor de gehele ketting van de ontwikkeling van hun producten. Hieronder volgt een kort overzicht van hun voornaamste producten: Evotherm Emulsion Technology Het eerste product, Evotherm E1, maakte het mogelijk om de temperatuur van het asfaltmengsel te verlagen tot onder 100 C. Het is een coating proces met bitumen emulsie. Het product werd aangeboden als een soort kit waarin de nodige chemische stoffen aanwezig waren: emulgator voor de emulsificatie van bitumen, oppervlakteactieve stoffen (surfactanten) om de verwerkbaarheid bij lagere temperaturen te kunnen garanderen en adhesieagenten voor de watergevoeligheid. Hoewel dit product technisch goed in elkaar zat (het aanleggen kon gebeuren tot een asfalttemperatuur van 60 C) had het bedrijf er bezwaren tegen omdat het plaatje van 38

48 milieubewuste producten niet volledig klopte. De winst aan verlaagde uitstoot van schadelijke gassen werd teniet gedaan door het verder transport over de weg. Bovendien was het praktisch gezien niet altijd eenvoudig om de producten goed te kunnen mengen. Ondertussen heeft men betere oplossingen gezocht. Evotherm Dispersed Asphalt Technology (DAT) Een ander product dat wel zeer eenvoudig toe te voegen is aan om het even welk asfaltmengsel is Evotherm DAT-5. Met dit product wil men inspelen op de bezwaren van de emulsie technologie. Bij deze methode lost men een chemisch product op in water (verhouding: 12,5% Evotherm DAT additief en 87,5% water) en deze oplossing (5% van bitumen) voegt men toe aan het bitumen. Het product doet de viscositeit van het bitumen verlagen en het verdampte water zorgt er voor dat de verwerkbaarheid van het asfaltmengsel stijgt. Wanneer men dit additief gebruikt, warmt men de aggregaten op tot ongeveer 110 à 120 C. Na de opwarming hoeven de aggregaten niet volledig gedroogd te zijn. Er is echter geen limiet gekend voor het watergehalte dat de aggregaten mogen bevatten. De temperatuur tot dewelke men de aggregaten opwarmt is eerder bepaald door de mogelijkheden en beperkingen van de asfaltcentrale dan door de techniek zelf. Wanneer men produceert bij verlaagde temperatuur, ongeveer 120 C, is er immers kans op condensatie in de filter van de menginstallatie. Uit ervaring blijkt dat deze condensatie wel degelijk soms optreedt maar dit sterk afhankelijk is van de asfaltcentrale zelf. Sommige centrales vertonen dit probleem, andere niet. Een mogelijke oplossing die in een dergelijk geval gehanteerd wordt is de volgende: eerst produceert men enkele vrachtwagens warm asfalt, waarna men de rest van de dag halfwarm asfalt aanmaakt en op het einde sluit men af met enkele vrachtwagens warm asfalt. Het is dit additief dat gebruikt is bij het uitvoeren van een ITSR test en een wielspoorvormingsproef op het AB-4C mengsel (+additief) waarmee men in dit onderzoek werkt. Evotherm MA3 Met dit additief gaat een watervrij proces gepaard. Het product wordt in het bitumen geïnjecteerd zonder dat het eerst opgelost wordt in water. Men kan kiezen om het bitumen te kopen waar het additief al in verwerkt is of men kan het additief zelf kopen en toevoegen aan het bitumen. Dit biedt een interessante mogelijkheid voor gietasfalt, daar het product een temperatuursverlaging van 30 C kan bieden. 39

49 3.11. Additief 2: Rediset WMX Inleiding [10] Akzo Nobel is één van s werelds grootste toonaangevende industriële ondernemingen. Gebaseerd in Amsterdam, maakt en levert Akzo Nobel een breed gamma verven, coatings en speciale chemicaliën. Akzo Nobel werkt voortdurend aan nieuwe ideeën en de ontwikkeling van duurzame oplossingen voor haar klanten. Binnen het segment van de speciale chemicaliën zijn er nog verschillende toepassingsgebieden te onderscheiden waaronder surface chemistry. Het is dit onderdeel die ons het meest interesseert, aangezien ook de asfalttoepassingen hieronder vallen. Binnen de asfalttoepassingen is Akzo Nobel vooral actief in adhesie verbeteraars, emulgatoren en technologieën voor de aanleg van wegen. In het kader van deze masterproef wordt er dieper ingegaan op het Rediset WMX product. Werking [11; 12] Rediset WMX wordt gepromoot als een chemisch additief dat de duurzaamheid van asfalt verbetert en die het mogelijk maakt om het asfalt bij een lagere temperatuur aan te maken en te verdichten. Naast alle voordelen die produceren bij een lagere temperatuur met zich meebrengt - zoals het minder verouderde bindmiddel, de lagere uitstoot van schadelijke gassen, het ruimer tijdsbestek waarin het product kan vervoerd en verwerkt worden, de betere werkomstandigheden voor werknemers en het lager energieverbruik wordt er ook gesproken over een verbeterde hechting. Deze verbeterde hechting gebeurt op 2 manieren: actieve en passieve hechting. Actieve hechting Door het hanteren van een lagere temperatuur bij het drogen van de aggregaten en bij het aanmaken van het asfalt, kan er nog een kleine fractie vocht aanwezig zijn in de aggregaten. Aangezien aggregaten hydrofiel zijn onder normale omstandigheden hebben aggregaten een grotere affiniteit voor water dan voor een olieachtige substantie zoals bitumen kan dit overblijvend vocht een goede hechting belemmeren. Een actieve hechtingsverbeteraar verlaagt de contacthoek tussen de aggregaten en het bitumen waardoor het bitumen de aggregaten kan omhullen, zelfs in aanwezigheid van water. Om dit aan te tonen, wordt er in een promotiefilm voor Rediset WMX een proef uitgevoerd waarbij aggregaten, ondergedompeld in water, toch goed omhuld worden door het bitumen. Wanneer het additief niet gebruikt werd, vormde het bitumen klonters en werden de aggregaten niet omhuld. 40

50 Passieve hechting Stripping is een gekend probleem dat wordt veroorzaakt door het verplaatsen van bitumen onder invloed van water. Het water kan op verschillende manieren terecht komen in het asfalt: het indringen van oppervlaktewater, het opstijgen van grondwater en waterdamp die in de holle ruimtes condenseert. Het pompeffect van het verkeer vergemakkelijkt het bewegen van het water nog. Het probleem van stripping veroorzaakt op termijn het loskomen van kleine deeltjes asfalt ( chips ), het vormen van putten, spoorvorming en rafeling. Akzo Nobel maakt zich sterk dat Rediset WMX een goede hechting verzekert, zelfs op lange termijn, tussen de aggregaten en het bindmiddel. Hierdoor verhoogt de levensduur van de weg en hoeft men minder vaak onderhoud uit te voeren. Mengselsamenstelling dosering [12] Om het Rediset WMX additief te kunnen toevoegen zijn geen speciale aanpassingen nodig. Men kan dezelfde mengselsamenstelling behouden. Ook de mengprocedure dient niet veranderd te worden. Op het gebied van productiecapaciteit van de asfaltcentrale merkt men geen verschil op. Bovendien kan men het additief toepassen bij elk soort mengsel en met alle granulaten. Het additief in het asfaltmengsel brengen kan op 2 manieren gebeuren: ofwel mengt men op voorhand het bitumen met het additief ofwel voegt men het additief toe in de mixer. Het additief wordt geleverd onder de vorm van pastilles en is gemakkelijk verwerkbaar. Wanneer gekozen wordt om het additief te mengen met het bitumen volstaat roeren alleen om het additief volledig te laten oplossen in het bitumen. Eens het bitumen gemengd is met het additief ontstaat een stabiel gemodificeerd bitumen. Het is niet zo dat na een bepaalde tijd het bitumen en het additief zich gaan scheiden. Voor dit eindwerk is er gekozen voor het mengen van een bitumen B50/70 met het additief. Tijdens de proeven op het asfaltmengsel is geen enkele keer een probleem (scheiding van beide producten) opgemerkt met het gemodificeerd bitumen. Voor wat betreft de dosering wordt standaard 1 à 2 % van de hoeveelheid bitumen [3] aangeraden. Voor dit eindwerk is er gekozen om 2% van de bitumenmassa te hanteren. 41

51 Figuur 8:: pastillevorm van het additief Rediset WMX Additief 3: Cecabase RT Inleiding [13] CECA is een dochteronderneming van de Arkema Group en is Europees marktleider in de sector ctor van emulgatoren en adhesieagenten adhesieagenten voor asfalt. Het steunt hierbij op kennis en begrip van de chemische werking die optreedt bij asfalttoepassingen. In het Arkema Rhône-Alpes Rhône Centrum voor Onderzoek (CRRA) werd in 2003 een programma opgestart voor de ontwikkeling van additieven voor warme asfaltmengsels. Dit resulteerde in 2006 in de Cecabase RT productlijn. In datzelfde jaar werd reeds ton asfalt aangelegd waarbij gebruik was gemaakt van het Cecabase RT additief. In 2008 was de hoeveelheid gemodificeerd asfalt al gestegen tot ton. Cecabase RT Product Bij de ontwikkeling van het product is er extra aandacht besteed aan het gemakkelijk kunnen implementeren van deze nieuwe techniek. Men wou een product ontwikkelen waarvoor er geen aanpassingen aan de asfaltcentrale nodig waren. Cecabase RT is op de markt gekomen als een vloeistof, waardoor men het additief zeer eenvoudig kan toevoegen aan het asfaltmengsel. Volgens CECA is een temperatuursverlaging tot 50 C mogelijk en kan men tussen 20 en 50% op de energiekosten besparen [13].. Overige voordelen van het Cecabase RT additief zijn vrij analoog als bij andere additieven: lager energieverbruik, minder uitstoot uitstoo van schadelijke gassen, aangenamere werkomstandigheden voor de arbeiders, een ruimer werkvenster en minder veroudering van het bindmiddel. 42

52 Mengselsamenstelling dosering Om het Cecabase RT additief te kunnen toevoegen zijn geen speciale aanpassingen nodig. Men kan dezelfde mengselsamenstelling behouden. Ook de mengprocedure dient niet veranderd te worden. Op het gebied van productiecapaciteit van de asfaltcentrale merkt men geen verschil op. Bovendien kan men het additief toepassen bij elk soort mengsel en met alle granulaten. Het additief in het asfaltmengsel brengen kan op 2 manieren gebeuren: ofwel mengt men op voorhand het bitumen met het additief ofwel voegt men het additief toe in de mixer. Het additief wordt geleverd in vloeibare vorm en is gemakkelijk verwerkbaar. Wanneer gekozen wordt om het additief te mengen met het bitumen volstaat roeren alleen om het additief volledig te laten oplossen in het bitumen. Eens het bitumen gemengd is met het additief ontstaat een stabiel gemodificeerd bitumen. Het is niet zo dat na een bepaalde tijd het bitumen en het additief zich gaan scheiden. Voor dit eindwerk is er gekozen voor het mengen van een bitumen B50/70 met het additief. Tijdens de proeven op het asfaltmengsel is geen enkele keer een probleem (scheiding van beide producten) opgemerkt met het gemodificeerd bitumen. Volgens de brochure van Cecabase RT zou 200gr al volstaan voor één ton asfalt [14]. In normale omstandigheden wordt het additief toegevoegd a ratio van 0,3 à 0,5% van de massa van het bitumen [15]. Voor dit eindwerk is een dosering van 0,5% van de bitumenmassa gehanteerd. Door de maximale dosering te kiezen, zitten we veilig wanneer de resultaten minder duidelijk zouden zijn (aan de dosering kan het dan niet liggen). Opmerking: er heerst wat verwarring omtrent de nodige dosis van het additief. In [14; 15] spreekt men over respectievelijk 200gr en 0,3 à 0,5 massa% van de hoeveelheid bitumen. In [4; 13] spreekt men daarentegen over respectievelijk 0,3 à 0,5 massa% van het asfaltmengsel en 2 tot 4 kg additief per ton mengsel. 43

53 4. Uitvoering van de asfaltproeven 4.1. Asfalt aanmaken Evotherm DAT additief Het aanmaken van het asfalt gebeurt door het afwegen van alle nodige aggregaten, het toevoegen van bitumen, het toevoegen van het Evotherm H5 (Evotherm DAT) product en het mengen van het mengsel. De aggregaten worden bewaard op 125 C (ermee rekening houdend dat de temperatuur afneemt gedurende het afwegen, het vervoeren, het mengen, ), het bitumen op 150 C en het Evotherm DAT product wordt toegevoegd op kamertemperatuur. De pot waarin het mengsel gemengd zal worden, is eveneens opgewarmd tot 110 C. In de pot brengt men eerst de aggregaten aan, daarna het bitumen en als laatste giet men de Evotherm oplossing op het bitumen. Het Evotherm product wordt toegevoegd als een mengeling van water en het Evotherm H5 product. Deze oplossing bevat 12,5% Evotherm H5. Vervolgens wordt de oplossing toegevoegd aan het mengsel (a ratio van 5% van de massa van het bitumen). Aanpassingen in deze verhouding zijn mogelijk. In labo omstandigheden kan men de verhouding Evotherm H5/ water aanpassen, op een werf wordt eerder gekozen om de verhouding Evotherm oplossing/mengsel aan te passen (meer dan 5%) omdat men dan meestal al een grote hoeveelheid Evotherm oplossing aangemaakt heeft. Alles wordt gedurende 2 minuten gemengd in een menginstallatie. Daarna wordt het mengsel voor 2 uur op 110 C geplaatst. Dit hoeft niet noodzakelijk maar dit wordt vermoedelijk gedaan om het toegevoegde water deels te laten ontsnappen. 44

54 Figuur 9: Evotherm H5 additief en de H5-oplossing Figuur 10: toevoegen van het additief en het mengen van het asfalt Rediset WMX en Cecabase RT additief In het geval van de additieven Rediset WMX en Cecabase RT is er in dit eindwerk voor gekozen om de additieven op voorhand te mengen in het bitumen. Rediset WMX is a ratio van 2% van de bitumenmassa toegevoegd, Cecabase RT a ratio van 0,5%. Het mengen van het additief in het bitumen gebeurt door gedurende 1 uur te roeren op een temperatuur van 160 C. Eens het additief vermengd is in het bitumen, gebruikt men dit gemodificeerd bitumen net op dezelfde manier als dat men het anders zou gebruiken. Om de juiste hoeveelheid 45

55 benodigd bitumen te kunnen afwegen bij het aanmaken van het asfalt, vriest men het bitumen in. Wanneer het bevroren is kan men het bitumen stuk slaan en kan men gemakkelijker afwegen. Indien men dezelfde mengselsamenstelling blijft behouden (dus ook dezelfde hoeveelheid bitumen, die nu gemodificeerd is) maakt men een kleine fout. Men voegt een massa bitumen toe dat overeenstemt met 6,2% van de massa van alle aggregaten. Deze 6,2% bestaat uit een groot deel bitumen en een klein deel additief. Wanneer men het gemodificeerd bitumen gebruikt in dezelfde mengselsamenstelling zit er eigenlijk iets minder bitumen in het asfaltmengsel als dat er zou aanwezig zijn in het geval men met zuiver bitumen werkt. Deze fout is echter verwaarloosbaar klein (respectievelijk 2% en 0,5% van 6,2% van de massa van alle aggregaten) zijnde 0,124% van de massa van alle aggregaten minder bitumen in het geval van het Rediset WMX additief of 0,031% in het geval van het Cecabase RT additief. Deze fout is, zeker op schaal van de asfaltcentrale, verwaarloosbaar te noemen. Bij het aanmaken van asfalt met deze twee additieven is de temperatuur van de aggregaten op 135 C gekozen, alsook de temperatuur van de menger. Nochtans is een temperatuur van 120 C gewenst, net voor verdichting van het asfalt. De hogere temperatuur is zo gekozen dat, rekening houdend met allerlei temperatuursverliezen tijdens het verhandelen van het asfalt, men toch nog 120 C haalt net voor de verdichting start Experimenteel bepalen van maximale volumemassa Deze proef is uitgevoerd op het asfaltmengsel met het Evotherm DAT additief. Met overschot van het aangemaakte asfalt zal men de maximale dichtheid van het asfaltmengsel bepalen. Hiertoe verbrokkelt men het asfalt (op 110 C) in zo fijn mogelijke stukjes en laat men de stukjes afkoelen (bijvoorbeeld gedurende een nacht). Vervolgens weegt men een lege pot. Daarna weegt men de pot + de verbrokkelde stukjes. In een volgende stap voegt men water toe aan de pot + aggregaten tot minimum 2 cm boven de verbrokkelde stukjes. Deze met water aangevulde pot plaatst men 20 minuten in bijna vacuüm (-0,92 bar ten opzichte van atmosferische luchtdruk) om zoveel mogelijk lucht uit de holle ruimten te laten ontsnappen. Na de 20 minuten in vacuüm, kan men de met water aangevulde pot wegen in water. Men weegt ook de pot zonder asfaltbrokjes in water. Uit de verkregen massa s en de temperatuur van het water, berekent men de dichtheid van het asfaltmengsel. Met doet dit 3 keer en dan neemt men het gemiddelde van deze waarden. Voor het referentiemengsel met Evotherm DAT blijkt dit ongeveer 2,39 kg/dm³ te zijn. Dit is lager 46

56 dan de verstrekte waarde van het OCW die volgt uit een theoretische berekening van de dichtheid, rekening houdend met de samenstelling van het mengsel (=2,471 kg/dm³). De lagere waarde, experimenteel bepaald, voor de maximale volumemassa is geen onbekend fenomeen. Het OCW heeft dit ook vastgesteld en verder onderzocht. Vroeger gebruikte men solventen in plaats van water om de proef uit te voeren. Door het solvent loste het bitumen op en kwam de opgesloten lucht (lucht die opgesloten zit in grove asfaltkorrels) gemakkelijker vrij, waardoor een nauwkeuriger resultaat bekomen werd. Uit het onderzoek van het OCW [16] blijkt dat indien de methode met water gebruikt wordt, ook de duurtijd bepalend is dat de asfaltkorrels in het water vertoeven. Gezien de asfaltkorrels slechts 20 min in het water zaten, bij onderdruk, is het niet verwonderlijk dat een lagere waarde gevonden werd. Figuur 11: verbrokkelde asfalt en het vacuüm zuigen Figuur 12: het wegen in water 47

57 4.3. Wielspoorproef Vooraleer de wielspoorproef uit te voeren berekent men eerst de benodigde hoeveelheid asfalt. Benodigde massa = h ( % ) Bemerk dat men hier een ander percentage holle ruimten (HR) hanteert in plaats van de richtwaarde van 4,5% zoals bij de ITSR test. Men wenst het heavy compaction regime toe te passen en het resultaat daarvan is vrij gelijkaardig aan 60 gyraties hanteren op een proefstuk. Wanneer men van dat proefstuk de schijnbare volumemassa bepaalt, kan men met kennis van de maximale volumemassa, het %HR van het proefstuk kan bepalen. Met de 60 gyraties bekwam men ongeveer 5,7% HR in de studie van Nynas/OCW. Belangrijke opmerking: tijdens het uitvoeren van de proef is uitgegaan van een maximale volumemassa(mvm) = 2,458kg/dm³, terwijl het eigenlijk 2,471kg/dm³ had moeten zijn ten gevolge van de nieuwe batch aggregaten die geleverd was. Dit heeft een belangrijk gevolg: in plaats van de gewenste 5,7%HR (kwam overeen met 5 1,8 0,5 2,458 (, ) hogere MVM). =10,43 asfalt voor 1 plaat) heeft men nu 6,2%HR (dezelfde massa maar een Evotherm DAT additief Het asfalt wordt aangemaakt zoals beschreven onder 4.1. Het enige verschil is dat men de menger nu op een temperatuur van 125 C gezet heeft. Men maakt ongeveer 25 kg asfalt aan. Na het mengen wordt 2 keer de benodigde hoeveelheid afgewogen (10,43 kg) en in een oven op 110 C geplaatst gedurende 2 uur. Na 2 uur start men met het bereiden van de 2 platen. Men start met een mal (waarvan de bodem op en neer kan bewegen) met een hoogte van 75 mm. Men brengt vet aan op de zijkanten van de mal en men legt een papier op de bodem. Dan giet men het asfalt in de mal. Het is normaal dat dit tot net aan de rand van de mal komt of er zelfs iets bovenuit steekt. Let wel, men verspreidt het asfalt manueel over de mal, wat wil zeggen dat men op die manier eigenlijk al een ongelijke verdichting krijgt. Op plaatsen waar veel asfalt is aangebracht, zal het asfalt net iets meer verdicht worden. Eens het asfalt wat verspreid is over de mal, laat men er de ingevette rubberband overheen passeren. Het aantal passages en de plaats van de passages, alsook de bandendruk, is beschreven in de norm NF EN A1. 48

58 Mocht het verdichten niet vlot verlopen (bijvoorbeeld te veel deeltjes die aan de ingevette band blijven kleven) dan kan men een grote plaat over de mal leggen (methode labo Eurovia te Rijsel). De band passeert dan over deze plaat. Wanneer men dan voldoende heeft kunnen verdichten, neemt men de plaat weg en verdicht men verder op de gewone manier. Na het verdichten met rubberband, wordt een stalen wiel over de rubberband heen geschoven. Met deze stalen band wordt opnieuw een aantal keer over het proefstuk gepasseerd. Wanneer de platen aangemaakt zijn, laat men ze afkoelen op omgevingstemperatuur voor minstens 1 dag. Daarna kan men de platen in de verkeerssimulator plaatsen om te beproeven. De proef gaat initieel door op 25 C en daarna op 50 C. In Frankrijk stelt men normaal gezien 60 C in, maar voor dit eindwerk is er op gelet dat het wel degelijk doorgegaan is bij 50 C. Na een bepaald aantal cycli te doorlopen hebben meet men de spoordiepte op. Dit drukt men dan uit in verhouding tot de initiële hoogte van de plaat. Zo verkrijgt men een spoordiepte uitgedrukt in %. Figuur 13: vullen van de mal Figuur 14: verdichten van de plaat 49

59 Rediset WMX en Cecabase RT additief Het aanmaken van het asfalt gebeurt zoals beschreven in 4.1. Voor deze additieven is het niet nodig het mengsel een bepaalde tijd te laten rusten in de oven, men kan het meteen gebruiken. Men maakt ongeveer 25 kg asfalt aan en daarna weegt men de benodigde hoeveelheid af. Ook hier heeft men 2 keer 10,43 kg gebruikt om de platen aan te maken. Het verdichten van de plaat gebeurde aan de hand van de verdichtingstabel, opgenomen in pren Er werd geen gebruik gemaakt van vet om de band en de mal mee in te smeren. Het stalen wiel dat over de band geschoven werd (zoals bij het aanmaken van de asfaltplaat met het Evotherm DAT additief) is bij deze additieven niet gebruikt. De stalen plaat is wel gebruikt, maar om een andere reden. Hier is de plaat gebruikt op het einde van de verdichting, niet omdat het asfalt aan de band kleefde. Om het kleven van het asfalt te vermijden, kiest men in het labo van de wegenbouw (MOW te Evere) ervoor om een rubberen stuk over het asfalt te leggen. Na het aanmaken van de platen, laat men de proefstukken rusten voor tenminste 1 dag vooraleer men ze beproeft in de verkeerssimulator ITSR Ook bij de aanmaak van de proefstukken voor de ITSR proef is er een verschillende manier van werken vast te stellen tussen het labo van MWV te Rijsel (Evotherm DAT additief) en het labo van MOW te Evere. Het is van belang deze verschillen toe te lichten omdat de manier van werken ook een invloed zal hebben op het bekomen resultaat. Bij beide methodes is er opgelegd, volgens EN , dat de temperatuur 15 C bedraagt bij het uitvoeren van de indirecte trekproeven Evotherm DAT additief Bij MWV heeft men de gewoonte altijd met dezelfde vorm van proefstukken te werken (in het bijzonder dezelfde hoogte van elk proefstuk). In het onderzoek van Nynas/OCW werden proefstukken gebruikt die 25 gyraties ondergaan hadden [7]. Met die 25 gyraties bekwam men proefstukken met ongeveer 4,5% holle ruimten (hydrostatisch gemeten). Bij MWV gaat men dus anders te werk. Men neemt telkens dezelfde vorm van proefstuk maar men vult de mal met een andere hoeveelheid materiaal. Nadien verdicht men het materiaal in de mal 50

60 (met de gyratorverdichter) tot men een hoogte van het proefstuk verkrijgt van ongeveer 63,5 mm. Wanneer men meer materiaal toevoegt aan dezelfde vorm zal men dus een beter verdicht proefstuk verkrijgen. Voor de proeven in het kader van dit eindwerk heeft men 4 samples voorbereid (figuur 15 en 16) waarbij de volgende massa s asfalt zijn toegevoegd: 1050 gr, 1075 gr, 1100 gr en 1150 gr. Op het zicht ziet men reeds dat het laatste sample het meest verdicht is. Met zelfs 200 gyraties is men niet tot op een hoogte van 63,5 mm kunnen komen. Van elk proefstuk meet men 3 keer de hoogte, 3 keer de diameter en de massa in lucht. Daarna plaatst men de proefstukken in een klein bassin, gevuld met water tot 2 cm boven de proefstukken. Men houdt de proefstukken gedurende 20 min in bijna vacuüm (-0,92 bar ten opzichte van atmosfeerdruk) omstandigheden, zodat het grootste deel van de aanwezige lucht in het proefstuk kan ontsnappen. Vervolgens weegt men elk proefstuk onder water. En daarna weegt men het opnieuw in lucht (nu gewoon oppervlak droog gemaakt). Men berekent het volume van het proefstuk (massa van het proefstuk gemeten in lucht, oppervlak droog massa van het proefstuk, gemeten in het water) en de dichtheid (massa van het proefstuk, gemeten in lucht, droog / volume). Men kent de maximale dichtheid van het mengsel (MVM: uit de samenstelling van de mix) en de schijnbare dichtheid (SVM), dus kan men het percentage holle ruimten berekenen: % = Hieruit volgen dan 4 waarden voor het % HR. Zoals verwacht heeft het proefstuk, gemaakt met het meeste materiaal, het kleinste % holle ruimten (proefstuk nummer 4 in figuur 16). Wanneer men het % HR uitzet in functie van de massa die men in de mal geplaatst heeft, bekomt men nagenoeg een rechte (correlatiecoëfficiënt R=0,9985). Met de vergelijking van deze rechte kan men dan op zoek gaan naar de massa die men in de mal zou moeten doen om ongeveer 4,5% HR te bekomen. Dit blijkt 1139 gr te zijn. Alle volgende proefstukken die zullen gemaakt worden, zullen vervaardigd worden door 1139 gr in een mal te brengen en het te verdichten tot het proefstuk een hoogte van 63,5 mm heeft. Dit zou dan een 4,5% HR moeten opleveren. Ook hier geldt dezelfde belangrijke opmerking als in lid 4.3.: op het moment van de uitvoering van de proeven is een MVM=2,458 kg/dm³ aangenomen, terwijl dit eigenlijk 2,471 kg/dm³ had moeten zijn. De nodige 1139 gr/proefstuk is gebaseerd op de MVM=2,458 kg/dm³ (afgeleid uit figuur 17). Bij de verwerking van de resultaten is de juiste MVM (=2,471 kg/dm³) ingevoerd geweest in het rekenprogramma. Alle resultaten die volgen zijn bijgevolg correct. 51

61 Figuur 15: 4 proefstukken ter bepaling van de benodigde hoeveelheid asfalt Figuur 16: proefstuk 1 is het minst verdicht, proefstuk 4 het meest Figuur 17: verband tussen massa van het proefstuk en %HR Na 2 uur het mengsel (1 mengsel, voldoende om 12 proefstukken mee te maken) te laten rusten, kan men de 12 proefstukken maken. Men verwarmt de mal voor de 52

62 gyratorverdichter op 110 C en men voegt 1139 gr asfaltmengsel toe. Men plaatst vervolgens de mal in de gyratorverdichter en men laat het mengsel verdichten tot het proefstuk een hoogte van 63,5 mm bereikt. Men telt het aantal nodige gyraties om deze hoogte te bereiken. Na 6 proefstukken laat men het materiaal (de mallen en het asfalt mengsel) wat langer opnieuw opwarmen (ongeveer 10 min op 110 C) voor men de andere proefstukken maakt. Dit is om te vermijden dat het materiaal te erg zou afkoelen en men verkeerde resultaten zou krijgen. Eens de proefstukken gemaakt zijn, moeten die rustig afkoelen vooraleer ze verder kunnen beproefd worden. Van deze 12 proefstukken neemt men opnieuw 3 keer de hoogte, 3 keer de diameter (telkens op een andere plaats op het proefstuk) en noteert men het gewicht in lucht. De computer berekent de gemiddelde hoogte en gemiddelde diameter. Uit de massa (in lucht) en het volume kan men opnieuw een (schijnbare) dichtheid meten. Op basis van deze gegevens selecteert de computer welke proefstukken in water zullen geplaatst worden en welke in lucht zullen bewaard worden. De proefstukken die in water zullen geplaatst worden kunnen voordien gewogen worden in water. De andere stukken worden eerst in de klimaatkast geplaatst en worden nadien in water gewogen, net voor ze gebroken zullen worden. Men plaatst normaal gezien 6 proefstukken ondergedompeld in water (voor 72 uur op 40 C en 2 uur op 15 C) en 6 proefstukken in een geklimatiseerde kast (72 uur op 25 C en 2uur op 15 C) met een relatieve vochtigheid van ongeveer 50%. De verhouding van en geeft de ITSR waarde als resultaat. Voor onze proef bleken 2 proefstukken (volgens de computer) een afwijking van meer dan 1% van het gemiddelde te hebben, dus werden ze afgekeurd. De ITSR test die is uitgevoerd in dit onderzoek maakte gebruik van 2 keer 5 proefstukken. Proefstuk Aantal nodige gyraties tot hoogte 63,5mm A 14 B 11 C 14 D 14 E 16 F 18 G 17 H 17 I 18 J 17 K 17 L 18 Tabel 2: aantal gyraties per proefstuk 53

63 Figuur 18: constante hoogte = 63,5mm voor alle proefstukken Bij het uitvoeren van de ITSR test zelf, worden de proefstukken op hun zijde gelegd in de houder. Deze houder wordt op de juiste plaats gebracht in de pers. Op de voorziene plaats brengt men millimeterpapier aan en het stiftje. Eens de proef gestart is, zet het stiftje de kracht (in pounds ) uit in functie van de flow (in Inch units). Figuur 19 de 12 proefstukken en het geklimatiseerd waterbad 54

64 Figuur 20: ITS meettoestel labo MWV Rediset WMX en Cacabase RT additief In het geval van deze additieven is gewerkt volgens de normale manier van werken bij OCW/MOW. In plaats van op een specifiek %HR te mikken, zal men alle proefstukken 25 gyraties laten ondergaan. Er wordt 1 mengsel aangemaakt die volstaat om 6 proefstukken te maken. Men weegt telkens ongeveer 1,6 kg af per proefstuk dat men wil maken. De rest van asfaltmengsel blijft in de oven op 135 C staan. De mal, gevuld met de 1,6kg asfalt, wordt in de gyratorverdichter geplaatst en ondergaat 25 gyraties. Nadien haalt men het proefstuk uit de mal en plaats men de mal terug in de oven. Vervolgens weegt men 1,6 kg asfalt af voor het volgende proefstuk. Dit wordt dan opnieuw in de mal gebracht en in de gyrator gestoken. De 6 proefstukken worden nadien in 2 stukken gezaagd. Volgens een vergelijkend onderzoek van het OCW (bijlage C) blijkt dit geen significante invloed te hebben op de resultaten van de ITSR proef. Men kan dus stellen dat 12 kleinere proefstukken maken (zoals in labo van MWV te Rijsel) gelijkwaardig is met 6 hoge proefstukken maken die men nadien in 2 gelijke stukken zaagt. Bij OCW/MOW hanteert men deze laatste methode om sneller te werken. Normaal gezien maakt men voor elk proefstuk een asfaltmengsel met de exacte samenstelling voor de 1,6 kg. Zo is men zeker dat wat er in het proefstuk zit precies overeen komt met wat er allemaal zou moeten in zitten. Wanneer men 1 groot mengsel maakt en daar 6 keer 1,6 kg uitschept, dan loopt men het risico dat een bepaalde fractie te veel of te weinig voorkomt in het proefstuk. Dit komt vooral voor in het geval men grote aggregaten gebruikt. Deze rollen steeds naar beneden en blijven aan de kant van de bak liggen. Daardoor komen deze grote aggregaten dan minder voor in het proefstuk. Voor het mengsel gebruikt in deze studie is dat echter geen zo n groot probleem, aangezien er geen grote aggregaten in voorkomen (maximum Porfier 6,3/10). Bovendien heeft het uitvoeren van de 55

65 ITSR proef in het labo van MWV, waar ook 1 groot mengsel gemaakt was, aangetoond dat de verschillen tussen de verschillende proefstukken zeer klein zijn. Het bereikte percentage HR is met deze methode meer operatorafhankelijk dan met de methode van een vast ingestelde hoogte van het proefstuk. Wanneer men een vast aantal gyraties gebruikt, zal de manier waarop de mal gevuld wordt een invloed hebben op het gemeten resultaat. Zolang men niet zelf het mengsel begint aan te drukken, zal de invloed na 25 gyraties beperkt blijven. In het labo van MOW te Evere is ook het referentiemengsel, verdicht bij 150 C, nog eens beproefd. Dit is gedaan om ook een nieuwe referentie te hebben nu een nieuwe batch aggregaten geleverd is. Op elk proefstuk wordt een letter en een cijfer (1 tot 6) geschreven. R staat voor Rediset WMX, C voor Cecabase RT en B voor het referentiemengsel. Eens de proefstukken in 2 gezaagd zijn, krijgt elke helft ook een cijfer (1 of 2). Het is deze combinatie van letter en cijfers dat zal ingegeven worden bij het bepalen van de indirecte treksterkte. Figuur 21: menginstallatie MOW te Evere; elk proefstuk (ongeveer 9cm hoog) zal nadien in 2 stukken gezaagd worden 56

66 5. Resultaten 5.1. Viscositeitsmeting De viscositeitsmeting is uitgevoerd bij Nynas te Antwerpen. Men heeft de viscositeit in functie van de temperatuur uitgezet voor 3 monsters: puur B50/70, B50/70+2%Rediset WMX en B50/70+0,5%Cecabase RT. De proef is uitgevoerd over het interval 80 C tot 180 C met een temperatuursverandering van 2 C/min. Men merkt nagenoeg geen verschil op tussen de verschillende monsters. Dit stemt overeen met wat de producenten beweren [14; 17], namelijk dat het additief bijna geen invloed heeft op de eigenschappen van het bitumen. In detail bekeken, geven de monsters met additief een iets lagere viscositeit. Deze verlaging is echter zeer klein. Figuur 22: viscositeit in functie van temperatuur bij afkoelen 57

67 Figuur 23: viscositeit in functie van temperatuur bij opwarmen 5.2. DSR De DSR proef is uitgevoerd in het labo van het OCW. De afschuifmodulus [G*] en de fasehoek van het bindmiddel werden bepaald over een ruim spectrum van temperaturen en frequenties. De temperatuur varieerde tussen 10 C en 70 C, terwijl de frequenties het interval van 0,1 tot 10 Hz doorliepen. Twee proefmonsters werden beproefd. De afschuifmodulus [G*] en de fasehoek zijn bepaald volgens NBN EN De onderstaande tabel geeft de resultaten van G* en de fasehoek bij enkele temperaturen en bij de frequenties 1,6 Hz en 10 Hz. In de figuur zijn de isochronen, bij 1,6Hz, voor de 3 bitumenmonster weergegeven. 58

68 Referentie B50/70 B50/70+Cecabase RT B50/70+Rediset WMX f T G*(kPa) δ( ) G*(kPa) δ( ) G*(kPa) δ( ) (Hz) ( C) Gemiddelde Gemiddelde Gemiddelde Gemiddelde Gemiddelde Gemiddelde 1, ,997 (±0,14) 87,1 (±0,9) 0,857 (±0,02) 87,7 (±0,3) ,28 (±1,99) 82,7 (±0,4) 9,37 (±0,16) 83,6 (±0,2) ,5 (-) 60,1 (-) 7757,5 (±1,69) 58,3 (±2,1) ,83 (±0,81) 84,1 (±0,3) 4,96 (±0,03) 85,1 (±0,6) ,84 (±9,56) 80,2 (±0,1) 49,47 (±0,41) 80,4 (±0,1) 0,957 (±0,02) 86,2 (±0,1) 11,27 (±0,04) 82,4 (±0,3) 3925,5 (-) 57,5 (-) 5,45 (±0,14) 83,8 (±0,0) 58,58 (±0,11) 79,4 (±0,3) (-) 52,8 (-) (±3913) 50,4 (±2,4) Tabel 3: resultaten DSR proef (-) 49,7 (-) Figuur 24: isochronen van G* bij 1,6Hz Uit de grafiek kunnen we afleiden dat de resultaten niet zo sterk verschillend zijn. De resultaten liggen iets lager voor B50/70+Rediset, tussen sen 10 C en 30 C. Een lagere waarde voor G* wijst op een lagere stijfheid. Bij een lagere temperatuur zou men daardoor kunnen bekomen dat het mengsel minder gevoelig is voor scheurvorming. Om hierover uitsluitsel te geven zou echter bijlomend onderzoek nodig zijn naar het gedrag van de gemodificeerde bitumens bij lage temperaturen. 59

69 Bij de hogere temperaturen bemerkt men dat Cecabase RT hogere waarden voor G* behaalt. Deze waarden liggen echter zeer dicht bij de waarden voor Rediset WMX Pen en Ring en Kogel Proeven zijn uitgevoerd volgens NBN EN 1426 en NBN EN Men heeft 4 soorten bitumen getest: Soort bitumen OCW nummer B50/70; geleverd op 19 maart B50/70; geleverd op 27 januari B50/70 + Rediset (2%) B50/70+ Cecabase (0,5%) Tabel 4: soorten getest bitumen Het bitumen (met OCW nr. 5984) werd aangewend voor het uitvoeren van de watergevoeligheids- en spoorvormingsproef bij MOW en dit voor het referentiemengsel. Het bitumen (met OCW nr. 6899) is aangewend om het gemodificeerd bitumen mee aan te maken. Met dit bitumen zijn de gyratorproef, de watergevoeligheids- en spoorvormingsproef uitgevoerd voor de mengsels met additief. Men heeft de volgende resultaten bekomen: Materiaal Individuele waarden Pen (0.1 mm) Pen (0.1 mm) Individuele waarden R&K ( C) R&K ( C) B50/70; B50/70; B50/70+Rediset * B50/70+Cecabase Tabel 5: resultaten Pen en R&K 60

70 Hoewel het over zeer kleine verschillen in Pen gaat, bekomt men met Rediset WMX een lagere Pen dan het referentiebitumen (van 2010). Voor het bitumen met Cecabase RT bekomt men een hogere Pen (grotere indringing dus, minder stijf) dan het referentiebitumen. Men kan dit verklaren door de toestand waarin beide additieven zich bevinden bij kamertemperatuur. Rediset WMX is een vast materiaal (wordt geleverd in pastille vorm) terwijl Cecabase RT een vloeistof is. Na toevoeging aan een referentiebitumen zal Cecabase RT het bitumen iets zachter maken, terwijl Rediset WMX het bitumen iets stijver maakt. Er dient gezegd te worden dat het verschil tussen het referentiebitumen (van 2010) en het bitumen met Cecabase RT erg klein is. De foutmarge op de resultaten is 0,2mm. Het verschil tussen de referentie (2010) en het bitumen met Rediset WMX is wel significant. Men kan dezelfde conclusie trekken uit de resultaten van R&K temperaturen. Een hogere temperatuur wijst op een stijver bitumen (men moet namelijk een hogere temperatuur bereiken om het bitumen zacht genoeg te maken zodat de kogel diep genoeg kan doorzakken). Opnieuw blijkt het bitumen met Rediset WMX stijver dan de referentie (2010), met een significant verschil. Het bitumen met Cecabase RT is iets zachter dan de referentie (2010) maar het verschil is erg klein. Men kan tevens zien dat het referentiebitumen van 2009 een zachter bitumen is dan het referentiebitumen van 2010 (hogere Pen en lagere R&K temperatuur) Gyratorverdichting Er is een gyratorstudie uitgevoerd op verschillende asfaltmengsels en bij verschillende temperaturen. Ter volledigheid heeft men ook sommige resultaten uit het vorig onderzoek van Nynas en het OCW opgenomen in deze studie. Op figuur 25 kan men de resultaten zien van het referentiemengsel uit het vorig onderzoek (ref 2007), eens verdicht bij 150 C en eens bij 120 C. Daarnaast kan men ook de resultaten van het referentiemengsel van dit onderzoek zien (reference), zowel bij 150 C als bij 120 C. Tenslotte ziet men uiteraard ook de resultaten van het asfalt met het Rediset WMX en Cecabase RT additief, beide verdicht bij 120 C. Het asfaltmengsel met het Evotherm DAT additief is niet onderworpen geweest aan een gyratorstudie. De oorzaak hiervan is dat men bij MWV redelijk nauwkeurig het gewenste percentage HR kan bekomen aangezien men een andere manier van handelen hanteert. 61

71 Figuur 25: gyratorstudie op verschillende asfaltmengsels, ook met referenties van 2007 Wanneer men de resultaten analyseert bemerkt men geen uitgesproken verschil tussen de referentie (uit dit onderzoek, dus reference ) op 120 C en de asfaltmengsels met het additief. De mengsels met additief geven een iets hoger percentage HR dan het referentiemengsel op 150 C (reference 150 C). Gelet op de foutenmarge op de resultaten is dit verschil minimaal te noemen. Wanneer men echter vergelijkt met het referentiemengsel uit 2007, verdicht op 150 C, dan ziet men zeer gelijkaardige resultaten voor de referentie en de mengsels met additief. In vergelijking met de referentie van 2007 (op 150 C) kan men besluiten dat er even en goede resultaten behaalt worden met de mengsels met additief, verdicht op 120 C. In vergelijking met de referentie van dit onderzoek liggen de resultaten van de mengsels met additief zeer dicht tegen de resultaten van de referentie verdicht op 120 C en iets hoger dan de resultaten van de referentie op 150 C. Gezien de foutenmarge op de resultaten is een duidelijke conclusie moeilijk. 62

72 Figuur 26: gyratorstudie op verschillende mengsels (2010) Op basis van figuur 26 kan men iets beter zien hoe de additieven presteren. Op deze grafiek is de referentie uit 2007 weggelaten om de figuur niet te overladen, zodat de krommes voor Rediset WMX en Cecabase RT nog duidelijk zichtbaar zijn. De referentie van dit onderzoek is wel nog opgenomen en dit op 2 temperaturen: 120 C en 150 C. Hier ziet men opnieuw dat de mengsels met additieven resultaten geven die tussen de 2 referentiekrommes liggen. De additieven (bemerk dat de krommes van beide additieven haast op elkaar liggen) geven betere resultaten dan de referentie bij 120 C maar het percentage HR ligt toch steeds ongeveer 0,5% hoger (vanaf 20 à 30 gyraties) dan wat men kan bekomen met de referentie op 150 C. De resultaten worden ook nog verder besproken in lid Wielspoorproef Zoals reeds opgemerkt onder lid 4.3., heeft men door een verschil in de MVM van het mengsel, een hoger percentage HR in de platen gekregen dan men aanvankelijk gewenst had. Dit is echter het geval voor alle gemaakte platen. Alle platen zijn immers met dezelfde mengselsamenstelling en met dezelfde batch van aggregaten aangemaakt. Hierdoor is vergelijken nog steeds mogelijk tussen alle platen die aangemaakt zijn in dit onderzoek, maar bij vergelijking met het vorig onderzoek van Nynas/OCW moet men er rekening mee 63

73 houden dat men nu een iets hoger percentage HR heeft (6,2%HR nu versus 5,7%HR in vorig onderzoek) Evotherm DAT Deze proeven werden uitgevoerd in het labo van Eurovia (eveneens te Rijsel), omdat het labo van MWV te Rijsel niet beschikt over een verkeerssimulator. Alle details die in België gebruikelijk zijn, zoals de temperatuur bij uitvoering van die wielspoorproef, zijn toegepast op deze proef. Enkel de plaatverdichting verliep iets anders, maar dit was gelijkaardig aan heavy compaction regime. Zoals verder zal aan bod komen, is ook het referentiemengsel (verdicht bij 150 C) hier beproefd geweest met deze methode van werken. In een recent onderzoek van het OCW op identiek hetzelfde referentiemengsel is ook een wielspoorproef uitgevoerd en de resultaten zijn zeer gelijkaardig. De invloed van de andere manier van verdichten van de plaat heeft dus een zeer beperkte invloed. De resultaten, zowel in tabelvorm als in grafiek, worden hieronder weergegeven. Aantal cycli Spoordiepte plaat 1[%] Spoordiepte plaat 2[%] 100 1,3 1, ,8 2, ,8 3, ,1 4, ,9 6, ,9 8,4 Tabel 6: spoordieptes [%] voor asfaltplaat met Evotherm additief 64

74 Figuur 27: resultaten wielspoorproef op eerste asfaltplaat met Evotherm DAT Figuur 28: resultaten wielspoorproef op tweede asfaltplaat met Evotherm DAT De resultaten voor beide platen liggen zeer dicht bijeen zodat de resultaten als betrouwbaar kunnen beschouwd worden. Wanneer men de vergelijking maakt met het referentiemengsel (platen 3 en 4) dan ziet men een lichte verbetering indien men het additief toevoegt. Er dient gezegd te worden dat de verbetering optreedt ondanks een temperatuur van 110 C bij de verdichting. Dit is dus bij een temperatuursverlaging van 40 C. Gezien de grotere 65

75 temperatuursverlaging en gezien het betere resultaat kan men besluiten dat dit additief een significant beter resultaat geeft voor spoordieptes dan het referentiemengsel Rediset WMX De platen met het asfaltmengsel met het Rediset WMX additief zijn aangemaakt in het labo van de wegenbouw te Evere. Zoals eerder uiteengezet is dit volgens de normale manier van werken verlopen, met uitzondering van de temperatuur. De temperatuur is gecontroleerd net voor het verdichten en bedroeg ongeveer 120 C. De resultaten zijn hieronder weergegeven. Aantal cycli Spoordiepte plaat 1 [%] Spoordiepte plaat 2 [%] ,8 2, ,3 4, ,1 5, ,1 6, ,4 7,6 Tabel 7: spoordieptes [%] voor asfaltplaat met Rediset WMX additief 66

76 Figuur 29: resultaten wielspoorproef op eerste asfaltplaat met Rediset WMX Figuur 30: resultaten wielspoorproef op tweede asfaltplaat met Rediset WMX Het is moeilijk op basis van deze resultaten een duidelijk besluit te trekken. Beide platen leveren op zich goede resultaten, de ene plaat behaalt ongeveer hetzelfde resultaat als de referentie (platen 3 en 4) en de andere plaat scoort opmerkelijk beter dan dezelfde referentie. Het probleem zit hem echter in een redelijk groot verschil tussen de resultaten van beide platen. Om als betrouwbaar beschouwd te worden moet dit verschil beperkt 67

77 blijven. Aangezien de resultaten en voor beide platen goed zijn, zou bijkomend onderzoek waarschijnlijk kunnen n bevestigen dat een betrouwbaar resultaat ergens tussenin ligt Cecabase RT Net zoals de platen met het Rediset WMX additief, zijn de platen met het Cecabase RT additief aangemaakt te Evere. Ook in dit geval bedroeg de temperatuur, net voor het verdichten, ongeveer 120 C. De resultaten zijn hieronder weergegeven. Aantal cycli Spoordiepte plaat 1 [%] Spoordiepte plaat 2 [%] ,8 5,9 9,3 11,9 14,2 Tabel 8: spoordieptes [%] voor asfaltplaat met Cecabase RT additief 4,3 6,1 8,9 10,9 12,5 Figuur 31: resultaten wielspoorproef op eerste asfaltplaat met Cecabase RT 68

78 Figuur 32: resultaten wielspoorproef op tweede asfaltplaat met Cecabase RT Wanneer men de vergelijking maakt met het referentiemengsel (platen 3 en 4) bemerkt men een minder goed resultaat. Nochtans liggen de resultaten voor beide platen niet zo ver uit elkaar, wat toch zou moeten wijzen op een betrouwbaar resultaat. Meteen besluiten dat dit product geen goede prestaties zou neerzetten is te voorbarig. Het is namelijk moeilijk een algemeen besluit te vormen op basis van deze ene proef op 1 mengsel, bij 1 temperatuur (120 C) en bij 1 dosering (nochtans de maximum dosering: 0,5%). Men kan niet anders dan te pleiten voor verder onderzoek naar toepassingen van dit product vooraleer een grondig besluit te nemen. Deze bedenking geldt trouwens ook voor de andere producten en komt terug in de conclusies Referentie Platen 1 en 3 zijn aangemaakt in het labo te Evere (MOW), terwijl platen 3 en 4 aangemaakt en beproefd zijn in het labo van Eurovia te Rijsel. Voor de 4 platen bedroeg de temperatuur net voor het verdichten ongeveer 150 C. De resultaten zijn hieronder weergegeven. 69

79 Aantal cycli Spoordiepte [%] Plaat 1 Plaat 2 Plaat 3 Plaat ,9 2, ,6 3,0 2,5 1,7 3,6 4,1 3,8 2,4 5,7 6,0 8,3 4,4 8,2 8, ,7 4, ,1 5,4 10,0 9,7 Tabel 9: spoordieptes [%] voor 4 asfaltplaten met referentiemengsel Figuur 33: resultaten wielspoorproef op eerste asfaltplaat met referentiemengsel (MOW) 70

80 Figuur 34: resultaten wielspoorproef op tweede asfaltplaat met referentiemengsel (MOW) Figuur 35: resultaten wielspoorproef op derde asfaltplaat met referentiemengsel (Eurovia) 71

81 Figuur 36: resultaten wielspoorproef op vierde asfaltplaat met referentiemengsel (Eurovia) Platen 1 en 2 laat men voor deze studie buiten beschouwing. De resultaten voor beide platen liggen te ver uiteen. De resultaten van platen 3 en 4 liggen wel dicht bij elkaar en deze resultaten worden bevestigd door recent onderzoek bij het OCW. Daar heeft men in het kader van een ander onderzoek, waar men toevallig hetzelfde referentiemengsel gebruikt, het mengsel beproefd met zeer gelijkaardige waarden als resultaat ITSR Het uitvoeren van de ITSR proef is bij de 3 producten op dezelfde manier gebeurd. Bij de interpretatie van de resultaten dient men echter rekening te houden met het feit dat de manier van aanmaken van de proefstukken verschillend was voor Evotherm DAT dan voor Rediset WMX en Cecabase RT. Bij Evotherm DAT heeft men de proefstukken verdicht tot op een zekere hoogte zodat men redelijk goed het gewenste percentage HR kon bereiken, terwijl men bij Rediset WMX en Cecabase RT het proefstuk 25 gyraties heeft laten ondergaan. Bij Evotherm DAT haalt men, zoals verwacht, vrij goed het gewenste percentage HR: 4,67% voor de droge proefstukken en 4,42% voor de natte proefstukken. De resultaten van het mengsel met het Evotherm DAT additief zijn hieronder weergegeven. 72

82 Pourcentage de vides Résultats Spécifications Nb éprouvettes sèches/humides : 5/5 Sèche Humide Diamètre (cm) 10,00 10,00 Hauteur/Longueur (cm) 6,34 6,34 Masse volumique apparente géométrique moyenne éprouvettes MVa (g/cm³) 2,287 2,288 Masse volumique apparente de l'éprouvette par pesée hydrosatique, MVA (g/cm³) 2,36 2,36 Pourcentage de vides (à partir de MVA), v% (%) 4,67 4,42 Masse volumique réelle du mélange MVR (g/cm³) 2,471 Masse volumique apparente du granulat dans éprouvette, MVAg (g/cm³) 2,221 Pourcentage de vide occupés par l'air et par le liant, V MA (%) 16,19 Pourcentage de vide comblés par le liant, V L (%) 71,94 Résistances en compression (MPa) Résultats Spécifications Résitance moyenne "ITS d " (72 heures à 25 C et à 50% d'humidité) 1,8884 essai réalisé à 15 C Résistance moyenne "ITS w " (72 heures immergées dans de l'eau à 40 C) 1,8602 essai réalisé à 15 C Rapport ITSR (%) 98,50 > 70% Tabel 10: resultaten ITSR proef met Evotherm DAT additief In het geval van Rediset WMX en Cecabase RT verdicht men met 25 gyraties. Men kan het percentage HR bepalen aan de hand van de gemeten SVM en de gekende MVM (2,471 kg/dm³). % = Neemt men de gemiddelde waarden uit onderstaande resultaten om het %HR mee te berekenen dan bekomt men in het geval van Rediset 5,75%HR voor de droge proefstukken en 5,71%HR voor de natte proefstukken. Wanneer men de resultaten van Cecabase RT neemt, vindt men 5,83%HR voor de droge proefstukken en 5,79%HR voor de natte proefstukken. Voor de referentie vindt men zowel voor de droge als voor de natte proefstukken 5,91%HR. 73

83 Tabel 11: resultaten ITSR proef met Rediset WMX additief Tabel 12: resultaten ITSR proef met Cecabase RT additief 74

84 Tabel 13: resultaten ITSR proef met het referentiemengsel Alle geteste producten geven resultaten die voldoen aan de voorwaarde gesteld in de norm. Alle producten halen namelijk ITSR waarden groter dan 70%. Alle producten halen zelfs waarden boven 85%. Verder kan men uit de resultaten aflezen dat alle geteste producten een verbetering geven in de waarden van de indirecte treksterkte (ITS). De eis van 70% voor een toplaag en dit mbt de ITSR-waarde (watergevoeligheid) maakt deel uit van het SB250 (versie 2.1). 70% is een mogelijke keuze zoals voorzien in de productstandaard voor asfaltbeton (EN ) en dus ook voor het mengsel van het type AB-4C zoals in deze studie. 75

85 6. Vergelijking met vorig onderzoek In het onderzoek van Nynas en het OCW werd onderzocht of het toevoegen van een zeoliet (of een was) of het werken met een schuimbitumen even goede resultaten gaf als het klassiek bereid warm asfalt. In dat onderzoek heeft men, na een grondige laboratoriumstudie op de toegeleverde wassen/zeolieten, uiteindelijk gekozen voor 1 soort was [18] en 1 soort zeoliet [19]. Vervolgens heeft men de verschillende asfaltmengsels (referentiemengsel, mengsel + zeoliet en mengsel + was) beproefd om de prestatiekenmerken te bepalen. Het mengsels waarbij een was toegevoegd werd, is verdicht bij 135 C. Het mengsel met een zeoliet is verdicht bij 120 C. In het onderzoek, uitgevoerd in het kader van dit eindwerk, zijn 3 producten getest. Het mengsel met het Evotherm DAT additief is verdicht geweest bij 110 C en de mengsels met het Rediset WMX en Cecabase RT additief bij 120 C. Aangezien er in dit onderzoek een nieuwe batch aggregaten gebruikt is (met een iets hogere volumemassa) is de referentie niet exact hetzelfde als de referentie uit het vorig onderzoek. Dit maakt het moeilijker om te vergelijken. Hieronder volgen eerst nog eens de resultaten uit het vorig onderzoek met een kleine toelichting. Daarna worden de resultaten van dit onderzoek besproken ten opzichte van het was en het zeoliet Verwerkbaarheid - verdichtbaarheid B50/70 B70/100+3%was B % HR bij 200 gyraties verdichtingstemperatuur ( C) Figuur 37: resultaten verdichtbaarheid (met was) uit [7] 76

86 Zoals beschreven in [20] is uit de resultaten voor het was af te leiden dat de verdichting licht verbeterd is bij een temperatuur van 135 C. Dit blijkt ook te kloppen met hetgeen men kon afleiden uit de toen uitgevoerde viscositeitsmeting op de blend B50/70+3% was. referentie 0.3% zeoliet 0.6% zeoliet HR bij 200 gyraties (%) verdichtingstemperatuur ( C) Figuur 38: resultaten verdichtbaarheid (met zeoliet) uit [7] In [20] wordt geconcludeerd dat de toevoeging van zeolieten wel systematisch een verbetering van het percentage HR teweegbrengt. Zoals aangegeven door de producent van het zeoliet is een temperatuursverlaging van 30 C mogelijk (met toevoeging van 0,3% zeoliet) met behoud van prestatiekenmerken. Dit wordt bevestigd door bovenstaande resultaten. Wanneer een grote dosering gebruikt wordt is een verdere verbetering mogelijk bij 120 C en hoger maar een verdere temperatuursvermindering is niet mogelijk. Bovendien is een dubbel zo grote dosering (0,6% in plaats van 0,3%) economisch gezien niet interessant: met 0,3% behaalt men even goede resultaten als de referentie bij 150 C. Met 0,6% behaalt men iets betere resultaten dan de referentie maar nog steeds bij dezelfde temperatuursvermindering. De kostprijs van de grotere dosering weegt niet op tegen de bijkomende winst in prestatiekenmerken. 77

87 Figuur 39: %HR bij 200 gyraties voor de verschillende mengsels Er dient vooreerst opgemerkt te worden dat het %HR bij 200 gyraties voor het Evotherm DAT proefstuk niet volgt uit een gyratorstudie maar uit de voorbereiding van het aanmaken van de ITSR proefstukken. In die voorbereiding zijn 4 proefstukken aangemaakt (zie lid ) waarbij het vierde proefstuk te veel asfalt bevatte om te kunnen verdichten tot een hoogte van 63,5mm (de manier van werken bij MWV). Men heeft de verdichting gestopt na 200 gyraties. In diezelfde voorbereiding ging men nog uit van een MVM=2,458kg/dm³ terwijl dit eigenlijk 2,471 kg/dm³ was. Met een MVM=2,458kg/dm³ bekwam men 0,93%HR als resultaat. Met de juiste MVM bekomt men 1,45%HR. Het is dat resultaat dat hier opgenomen is. Aangezien men slechts 1 proefstuk verdicht heeft tot 200 gyraties, kan men geen foutenmarge weergeven voor dit resultaat. Uit de resultaten voor het %HR bij 200 gyraties blijkt dat Evotherm DAT opmerkelijk goed presteert voor wat betreft verdichtbaarheid. Het is het enige product van de 3 geteste additieven dat betere resultaten geeft dan de referentie (Ref 2010; 150 C). De andere 2 additieven behalen een iets hoger %HR (in vergelijking met Ref 2010; 150 C). Rekening houdend met de foutmarges op de resultaten kan men zeggen dat Rediset WMX ongeveer hetzelfde resultaat geeft als de referentie (Ref 2010; 150 C) en dat Cecabase RT een iets hoger %HR haalt. Wanneer men vergelijkt met de resultaten voor het was en zeoliet, ziet men dat zowel het 3%was mengsel (bij 135 C) als het 0,3%zeoliet mengsel (bij 135 C) ongeveer dezelfde resultaten teweeg brachten als het referentiemengsel bij 150 C. Het 0,6% zeoliet mengsel gaf een kleine verbetering bij 120 C, terwijl het 0,3% zeoliet mengsel en het 3%was mengsel iets hogere waarden bekwamen. Waarbij het 3%was mengsel iets minder goede resultaten gaf. Bij 120 C bekeken liggen gen de resultaten voor 0,3% zeoliet en Rediset WMX dicht bij elkaar (min of meer gelijk aan de referentie), alsook de resultaten voor 3% was en Cecabase RT (beide iets hoger dan de referentie). Evotherm DAT haalt een (opmerkelijk) lagere waarde dan de overige producten en dat terwijl Evotherm DAT bij 110 C verdicht is geweest. 78

88 Men kan ook de resultaten bekijken van de aangemaakte proefstukken voor de ITSR proef. De proefstukken voor het referentiemengsel en voor de mengsels met Rediset WMX en Cecabase RT additief werden verdicht met 25 gyraties. Het referentiemengsel op 150 C, de mengsels met Rediset WMX en Cecabase RT additief op 120 C. Om het %HR te bepalen gebruikt men de berekende SVM van de proefstukken (men kan uitgaan van het gemiddelde). Deze waarden zijn terug te vinden bij de resultaten van de ITSR proef. Voor het referentiemengsel vindt men (zoals eerder berekend in lid 5.6.) als resultaat 5,91%HR, voor het Rediset WMX mengsel 5,75%HR en voor het Cecabase RT mengsel 5,83%HR. De proefstukken (voor de ITSR proef) met het Evotherm DAT additief zijn aangemaakt bij 110 C en werden allemaal verdicht tot ze een hoogte=63,5mm bereikt hadden. Het aantal gyraties dat hiervoor nodig was is terug te vinden onder lid en bedraagt maximaal 18 gyraties. Het gemiddeld aantal gyraties, nodig om de gewenste hoogte van het proefstuk te bereiken, bedraagt 16. Het behaalde resultaat was 4,67%HR. Uit de resultaten van het berekende percentage HR van de proefstukken voor de ITSR proef blijkt dat het referentiemengsel (bij 150 C) en de mengsels met het Rediset WMX en Cecabase RT additief (bij 120 C) ongeveer even goed presteren. Het mengsel met Evotherm DAT additief (bij 110 C) behaalt een opmerkelijk beter resultaat (ongeveer 1%HR verschil) terwijl er minder gyraties nodig waren om dit resultaat te verkrijgen. Uit lid 2.5. blijkt dat 3%was bij 135 C ongeveer hetzelfde resultaat geeft voor het %HR. Bij 0,3% zeoliet (bij 120 C) was het %HR iets gestegen (5,2%HR voor 0,3% zeoliet versus 4,4%HR voor referentie). Zoals eerder vermeld liggen de resultaten voor Rediset WMX en Cecabase RT min of meer in de buurt van het %HR bij de referentie. Enkel in het geval van Evotherm DAT is een duidelijke verbetering merkbaar. % HR Aantal Ref 2007 Ref 2007 Ref 2010 Ref % was 0,3% zeoliet Rediset Cecabase Evotherm gyraties 150 C 120 C 150 C 120 C 135 C 120 C 120 C 120 C 110 C 25 (gyrator- 7,3 7,9 6,4 7, ,0 7,0 - studie) 25 (ITSR) 4,4-5,91-4,6 5,2 5,75 5,83 < 4, ,2 2,7 2,1 2,3 1,9 2,3 2,3 2,6 1,45 Tabel 14: % HR na 25/200 gyraties voor verschillende mengsels -: gegevens niet beschikbaar 79

89 Figuur 40: overzicht van %HR bij 25/200 gyraties voor verschillende mengsels Er dient ten slotte nogmaals de nadruk gelegd te worden op het feit dat de samenstelling van het asfaltmengsel el niet exact hetzelfde was in 2007 als in Door een nieuwe batch aggregaten ligt de MVM van het mengsel in 2010 iets hoger dan de MVM in Daarnaast blijkt uit lid 5.3. dat er ook een klein verschil kan zitten op de stijfheid van het bitumen. Het bitumen B50/70 uit 2007 kan iets stijver of zachter geweest zijn dan het bitumen B50/70 dat gebruikt is in Spoordiepte Men kan de weerstand tegen spoorvorming bekijken voor alle mengsels. Men kiest de gemiddelde waarde van de resultaten van beide platen en men beschouwt de spoordieptes na cycli. % spoordiepte bij cycli Ref C 3% was 135 C 0,3% zeoliet 120 C Ref C Rediset 120 C Cecabase 120 C Evotherm 110 C 6,0 5,7 5,7 9,85 9,0 13,35 8,65 Tabel 15: spoordiepte [%] na cycli voor verschillende mengsels Uit het overzicht kan men afleiden dat zowel het 3% was mengsel als het 0,3% zeoliet mengsel iets betere resultaten behaalden dat de referentie (2007). Uit de resultaten van dit onderzoek blijkt dat alleen Evotherm DAT, verdicht bij 110 C, een merkbaar beter resultaat 80

90 behaalt dan de referentie (2010) en dat Rediset WMX, verdicht bij 120 C, een gelijkaardig resultaat neerzet als de referentie (2010). In het geval van Cecabase RT bekomen we bij deze ene proef een minder goed resultaat dan de referentie. Men kan op basis van dit resultaat niet concluderen dat het product zijn werk niet zou doen (zoals reeds vermeld in lid 5.5.3). Men dient voorzichtig te zijn en om een oordeel te kunnen geven over de invloed van het additief zou meer onderzoek nodig zijn. Er is in dit onderzoek reeds de maximale dosering gebruikt om de invloed van een eventueel te lage dosering reeds uit te sluiten. Gezien de resultaten ten opzichte van hun respectievelijke referentie, kan men besluiten dat Evotherm DAT een duidelijk merkbare verbetering geeft en dat het Rediset WMX-, het 3% was- en het 0,3% zeoliet mengsel ongeveer dezelfde resultaten behalen als hun respectievelijke referentie. Let hierbij wel op de gehanteerde temperatuursverlaging. Bij het 3% was mengsel was dit slecht een verlaging met 15 C, terwijl er bij het 0,3% zeoliet en het Rediset WMX mengsel een verlaging van 30 C plaats gevonden heeft. In het geval van Evotherm DAT heeft men de temperatuur zelfs met 40 C verlaagd. Om verdere conclusies te trekken omtrent het Cecabase RT mengsel is meer onderzoek nodig (dezelfde proef een aantal keer herhalen of bij een andere mengselsamenstelling de invloed onderzoeken) ITSR Uit [7] en uit de resultaten van lid 5.6. kan men onderstaan overzicht opstellen. ITSR Ref C 3% was 135 C 0,3% zeoliet 120 C Ref C Rediset 120 C Cecabase 120 C Evotherm 110 C %HR 4,4 4,6 5,2 5,91 5,73 5,81 4,5 ITS droog [MPA] ITS nat [MPa] ,790 1,861 1,983 1, ,693 1,863 1,720 1,8602 ITSR [%] ,58 100,06 86,72 98,5 Tabel 16: overzicht resultaten ITSR proef voor verschillende mengsels Hoewel alle beschouwde mengsels een voldoende hoge waarde (> 70%) bekomen voor de ITSR waarde, kan men toch enkele details opmerken: het 3%was- en 0,3% zeoliet mengsel presteren ongeveer even goed als de referentie (2007); het Rediset WMX- en Evotherm DAT mengsel presteren beter dan de referentie (2010); het Cecabase RT mengsel behaalt een minder goed resultaat in deze proef. Dat net Cecabase RT dit minder 81

91 goed resultaat behaalt is niet verwonderlijk wanneer men kijkt naar de ITS resultaten. Zowel de ITS waarden voor de droge als de natte proefstukken ondergaan een verbetering, maar door de hoge ITS waarde bij droge proefstukken verkrijgt men een minder goede verhouding (ITSR waarde). 82

92 7. Voordelen van asfalt bij verlaagde temperatuur De hierna opgesomde voordelen zijn gebaseerd op de toepassing met het Evotherm DAT additief. Deze voordelen worden aangetoond door MWV [9] aan de hand van onafhankelijke studies over het product. De studies werden grotendeels uitgevoerd door universiteiten en testcentra zoals het NCAT (National Center for Asphalt Technology). De meeste voordelen zijn geldig voor alle geteste producten, sommige alleen op het Evotherm DAT product (zoals de maximum temperatuur van 120 à 125 C tijdens het mengen) Voor de asfaltcentrale Vooreerst is er het praktisch aspect voor de asfaltcentrale: men hoeft enkel een eenvoudige extra injectiepomp te installeren (wat relatief gezien goedkoop is) waarmee men de oplossing additief-water in het asfaltmengsel kan brengen. Men sluit de injectiepomp het beste aan op het aanvoerkanaal van bitumen. Verder kan men het voordeel bemerken dat er geen strikte voorwaarden opgelegd zijn voor wat betreft de temperatuur en de waterhoeveelheid van de aggregaten. Wanneer de aggregaten nog een kleine waterhoeveelheid zouden bevatten, is dat niet erg. Door de manier van werken (additief opgelost in water) mag de temperatuur van het asfaltmengsel niet hoger dan 120 à 125 C worden. Boven deze temperatuur zou verdamping van het aanwezige water een te grote invloed hebben die minder goede resultaten tot gevolg zou hebben. Produceren bij deze lagere temperatuur zorgt er voor dat het temperatuursverschil tussen het asfaltmengsel en de omgeving kleiner wordt, waardoor het mengsel ook minder snel verder zal afkoelen. Dit kleiner temperatuursverschil en het maximum van ongeveer 120 C brengen met zich mee dat het mengsel langer onderweg kan zijn tussen de productiesite en de werf. Bovendien kan men het asfalt verdichten tot bij een temperatuur van ongeveer 70 C. Men kan er ook voor kiezen om de temperatuur niet zo ver te laten zakken maar bij slechtere weersomstandigheden te werken. Om hierin een goede keuze te kunnen maken heeft Eurovia een praktische gids opgesteld, genaamd guide des bonnes practiques. Verder valt te vermelden dat de uitstoot van schadelijke gassen drastisch daalt wanneer men de temperatuur van de asfaltproductie kan verlagen met ongeveer 50 C. Als laatste, maar belangrijk, pluspunt van de lagere productietemperatuur moet het kostenplaatje gemaakt worden: voor de werven in 2009 heeft men bij Eurovia de cijfers bijgehouden en kan men een besparing van 35 tot 45% bemerken voor wat betreft het brandstofverbruik. Tot op heden komt de totaalprijs nog net iets duurder uit in vergelijking met het klassiek warm asfalt. Hoewel dit afhankelijk is van wat men allemaal meerekent. 83

93 Wanneer de langere levensduur van de menginstallatie (minder slijtage) en het minder hoeven schoonmaken van al het materiaal ook in rekening wordt gebracht, komt men een voordeligere prijs uit. De richtprijs per ton halfwarm asfaltmengsel is ongeveer 0,6 à 1 euro duurder dan hetzelfde warme mengsel. Men dient er echter mee rekening te houden dat dit sterk afhankelijk is van de brandstofprijs en van het feit dat men nu (nog) niet hoeft te betalen voor de uitstoot van schadelijke gassen Op de werf Op de werf zelf zijn er ook een aantal voordelen op te merken. Men kan alle traditionele werktuigen blijven gebruiken zonder extra aanpassingen te moeten doen. Het asfaltmengsel met het additief kleeft haast niet aan werktuigen waardoor bijvoorbeeld de laadruimte van de vrachtwagen proper blijft. Een ander voordeel van de lagere temperatuur van het asfaltmengsel is dat men sneller het aangelegd stuk weg kan in gebruik nemen. Figuur 41: er blijft geen asfalt kleven aan het laadruim van de vrachtwagen Voor de arbeiders op de werf biedt de verlaagde temperatuur een heuse verhoging van comfort. Er komt minder rook vrij, het asfaltmengsel blijft lang verwerkbaar (waardoor een vertraging kan opgevangen worden) en door de verlaagde temperatuur kan men zich minder gemakkelijk verbranden en is het in de zomer niet onaangenaam heet bij het aanleggen. Bovendien blijkt uit metingen dat het aantal schadelijke deeltjes, oplosbaar in benzeen, sterk gereduceerd worden. Al deze voordelen zorgen er voor dat zelfs asfalt aanleggen in een tunnel goed doenbaar wordt. 84

94 Figuur 42: duidelijk minder rook dan bij traditionele manier 7.3. Voor de kwaliteit en prestaties Voor wat betreft de kwaliteit van het asfaltmengsel, vallen ook enkele voordelen op te sommen. Uit metingen blijkt dat het aangelegde halfwarme asfaltmengsel minder thermische segregatie vertoont dan een warm aangelegd mengsel. Bij het halfwarme mengsel bedraagt het temperatuursverschil minder dan 5 C, terwijl bij het warme mengsel verschillen tot 15 C gemeten werden. Door de lagere thermische segregatie bekomt men een homogenere verdichting, wat de kwaliteit van de asfaltlaag ten goede komt. Figuur 43: verschil in thermische segregatie tussen asfalt zonder/met additief 85

95 Daarnaast biedt de verlaagde temperatuur het niet te onderschatten voordeel dat het bindmiddel minder snel veroudert, door een lagere oxidatie van het bindmiddel. Een positief gevolg hiervan is het hoger gehalte RAP (Reclaimed Asphalt Pavement) dat gebruikt kan worden in het asfaltmengsel. Figuur 44: verschil in evolutie van Pen tussen asfalt met/zonder additief 86