Zeon PDF Driver Trial

Transcriptie

1 Eindrapportage inleidend landelijk vergelijkend onderzoek van de triaxiaalproef DWW2172 Zeon PDF Driver Trial Afdeling Infrastructuur Laboratorium Materialen December 21

2 DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde Titel van het rapport: Eindrapportage inleidend landelijk vergelijkend onderzoek van de triaxiaalproef Datum van uitgifte: December 21 Rapportnummer: DWW2172 Naam en adres van de opdrachtgever: CROW Werkgroep CIENA Naam en adres van de opdrachtnemer: Laboratorium Materialen (IL) Dienst Weg en Waterbouwkunde Postbus GA Delft Naam en paraaf van de schrijver: Ing. B. Oosterbaan Naam en paraaf van de projectleider: Ing. B. Oosterbaan Naam en paraaf van de productgroepleider: Dr. Ir. R. Hofman Naam en paraaf afdelingshoofd: Zeon PDF Driver Trial Ir. J.R.K. Smit Dossiernummer/naam: TRIAXIAAL De Dienst Weg en Waterbouwkunde van Rijkswaterstaat heeft de in deze publicatie opgenomen gegevens zorgvuldig verzameld naar de laatste stand van wetenschap en techniek. Desondanks kunnen er onjuistheden in deze publicatie voorkomen. Het Rijk sluit iedere aansprakelijkheid uit voor schade die uit het gebruik van de hierin opgenomen gegevens mocht voortvloeien.

3 Rapportnummer DWW2172 DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde Samenvatting Er is een landelijk vergelijkend onderzoek naar de Europese triaxiaalproef uitgevoerd. De deelnemende laboratoria waren NPC (Utrecht), KOAC.WMD (Apeldoorn), TU Delft en de DWW (Delft). Het doel van dit onderzoek is om de afwijkingen en overeenkomsten in meetresultaten tussen de verschillende in Nederland gebruikte triaxiaalopstellingen bloot te leggen. Er zijn op maat gepolijste proefstukken aangeboden (diameter 1 mm, hoogte 5 mm) in vier varianten (4 kernen per variant per laboratorium): DAB /16, geboord uit een in het laboratorium verdichte plaat; DAB /16, verdicht met een gyratorcompactor; SMA /11 type 2, geboord uit een in het laboratorium verdichte plaat; SMA /11 type 2, verdicht met een gyratorcompactor. De spanningen (steun en belastingsdruk) en temperatuur van de proef werden voorgeschreven, de overige omstandigheden werden vrijgelaten. De Europese Norm pren B diende als basis van de proeven. Er blijken grote verschillen in meetresultaten te bestaan, waarbij KOAC.WMD en NPC relatief dicht bij elkaar liggen (hoewel er soms nog factoren verschil zit). Ten opzichte van KOAC en NPC vertonen de resultaten van de TU Delft een behoorlijke afwijking, hetgeen verklaard kan worden door de toepassing van pneumatische apparatuur en een ander systeem voor wrijvingsreductie van de eindvlakken van het proefstuk. De resultaten van de DWW vertoonde dusdanig grote afwijkingen (extreem hoge vervormingsnelheden) dat ze niet op de zelfde manier gepresenteerd konden worden. Uit een extra door de DWW uitgevoerd onderzoek blijkt dat de invloed van het toegepaste systeem voor wrijvingsreductie van de eindvlakken van de proefstukken een significant grote invloed heeft. Het door KOAC.WMD en NPC toegepaste systeem (glycerine/talk mengsel afgestrooid met grafietpoeder) vertoont de laagste vervormingsnelheden. De kernen vertonen een ongewenste grote mate van tonvorming (d.w.z. het proefstuk vervormd sneller in het midden van de hoogte dan aan de eindvlakken). De systemen die door de TU Delft (zeep membraan zeep) en de DWW (membraan siliconenvet membraan) werden toegepast vertonen nauwelijks tonvorming en geven significant hogere vervormingsnelheden (zie bijlage 4.17). Om te komen tot een juiste meting moet bij de toepassing van deze systemen de proefcondities (proefstukdimensies, spanningen of temperatuur) aangepast worden. Zeon PDF Driver Trial Het verdient de aanbeveling om één wrijvingsreductiesysteem voor te schrijven in de Europese norm. Theoretisch zijn de systemen van de TU Delft en de DWW de beste keuze, daar bij deze methoden nauwelijks tonvorming optreedt. Tevens verdient het de aanbeveling om nader onderzoek te doen naar de herhaalbaarheid en reproduceerbaarheid van de triaxiaalproef op de verschillende apparaten. Hiervoor moet een homogeen materiaal gevonden worden dat tevens kruipgedrag vertoont.

4 Rapportnummer DWW2172 DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde Inhoudsopgave 1. Inleiding Probleemstelling Materialen en monsters Uitvoering De gebruikte meetsystemen Proefcondities Resultaten Berekening en presentatie van de resultaten Overzicht van de meetresultaten De meetresultaten van de DWW Conclusies en aanbevelingen Literatuur Bijlage 1: Gegevens van de onderzochte materialen Bijlage 2: Overzicht proefstuknummers Bijlage 3: Meetresultaten Bijlage 4: Grafieken kruipcurves Bijlage 5: Grafieken samenvatting meetresulaten... 4 Zeon PDF Driver Trial Datum : 17 december 21 Bladnummer : 4 van 41

5 Rapportnummer DWW2172 DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde 1. Inleiding De triaxiaalproef wordt in het asfaltonderzoek steeds vaker toegepast. In 24 zal de proef worden opgenomen in de Europese regelgeving. De triaxiaalproef is in Nederland aangewezen (door de werkgroep WGA (CROW)) als dé proef om de spoorvormingsgevoeligheid van asfaltmengsels te meten. Een eerste vereiste is wel dat de kruipsnelheden éénduidig bepaald kunnen worden, dat wil zeggen in ieder laboratorium moet de zelfde waarde gemeten kunnen worden. Hier wordt o.a. door de CROW werkgroep CIENA naar gekeken. In dit rapport worden de meetresultaten besproken van het door de DWW georganiseerde inleidende nationaal vergelijkend onderzoek van de triaxiaalproef ( quick scan ). Er zijn in totaal 64 asfaltproefstukken gemaakt, die evenredig (random) over vier verschillende laboratoria zijn verdeeld. De deelnemende laboratoria waren: 1. KOAC.WMD te Apeldoorn; 2. NPC te Utrecht; 3. TU Delft, laboratorium voor Weg en Spoorbouwkunde, te Delft; 4. Dienst Weg en Waterbouwkunde, afdeling Infrastructuur Laboratorium Materialen, te Delft. De auteur spreekt zijn dank uit voor de uitstekende medewerking en ondersteuning van alle deelnemende laboratoria. Zeon PDF Driver Trial Datum : 17 december 21 Bladnummer : 5 van 41

6 Rapportnummer DWW2172 DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde 2. Probleemstelling De triaxiaalproef wordt een steeds belangrijker proef bij het beschrijven van asfalteigenschappen. De proef valt o.a. onder de groep functionele asfaltproeven die in de toekomst steeds vaker toegepast zullen worden in Nederland. Er zijn in Nederland verschillende laboratoria die deze proef kunnen uitvoeren. Er is een draft Europese norm [5] beschikbaar waarin de proef beschreven staat. Daarnaast wordt nog een beschrijving uit CROW publicatie 14 [1] gehanteerd. Alle opstellingen voldoen aan deze beschrijvingen, maar zijn toch op punten verschillend. Het probleem is dat niet precies bekend is hoe de verschillende meetopstellingen onderling vergelijkbaar zijn. Er is een inleidend ( quick scan ) vergelijkend onderzoek georganiseerd door de DWW om een eerste indruk van de mogelijke verschillen in meetresultaten van de verschillende meetopstellingen te verkrijgen en om mogelijke problemen te inventariseren. De vraagstelling is dus: Zijn de resultaten gemeten met de verschillende apparaten identiek. Zeon PDF Driver Trial Datum : 17 december 21 Bladnummer : 6 van 41

7 Rapportnummer DWW2172 DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde 3. Materialen en monsters Er werden twee asfaltmengseltypen gekozen: DAB /16, volgens RAW 2 proef 56.1 SMA /11 type 2, volgens RAW 2 proef 56.5 Alle proefstukken werden verdicht tot 1% Marshall. Van elke mengselsoort werden zowel gyratorverdichte als plaatverdichte (geboorde) proefstukken gefabriceerd. Voor de overige materiaalgegevens wordt verwezen naar [7] en bijlage 1. Per laboratorium zijn van elke soort 4 kernen beproefd. Elk laboratorium beproefde dus in totaal 16 kernen (zie tabel 3.1). Details over de proefstuknummers per laboratorium zijn te vinden in bijlage 2. Er is door de DWW een aanvullend onderzoek ingelast op vijf kernen ten behoeve van het bestuderen van de invloeden van wrijvingsreductie op de meetresultaten. Aangezien geen van de originele materialen beschikbaar was voor dit onderzoek is een ander materiaal gekozen. In verband met de snelle beschikbaarheid is besloten STAB kernen afkomstig uit het Lintrack proefvak (DWW/TU Delft) te gebruiken (STAB /22, % PR, bitumen 45/6). Het betrof kernen met een diameter van 1 mm en een hoogte van ca. 12 mm die reeds beproefd waren. De kernen zijn in twee stukken gezaagd en gepolijst tot een hoogte van 5 mm. De kernen waren slechts op stijfheidseigenschappen onderzocht en nog niet bezweken. Voor de overige gegevens van de STAB kernen en de hierop uitgevoerde onderzoeken verwijs ik naar [6] en [13]. Zeon PDF Driver Trial Datum : 17 december 21 Bladnummer : 7 van 41

8 Rapportnummer DWW2172 DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde 4. Uitvoering 4.1 De gebruikte meetsystemen Hieronder volgt een korte omschrijving van de gebruikte apparatuur en meetmethoden KOAC.WMD KOAC.WMD gebruikt een Schenck servohydraulische bank met een zelf ontwikkelde triaxiaalcel. De steundruk wordt m.b.v. perslucht in de cel aangebracht. De axiale vervorming van het proefstuk wordt gemeten met een Lineaire verplaatsingsopnemer. KOAC.WMD gebruikt als systeem voor wrijvingsreductie een mengsel van glycerine en talkpoeder op de eindvlakken van het proefstuk, dat afgestrooid wordt met grafietpoeder. Dit systeem is afkomstig uit de (oude) uniaxiale statische kruipproef NPC NPC gebruikt een Schenck servohydraulische bank (identiek aan die van KOAC.WMD). De steundruk wordt aangebracht door een rubber band om het proefstuk te leggen, welke tot een bepaalde druk wordt opgepompt. NPC gebruikt het zelfde systeem voor de wrijvingsreductie als KOAC.WMD. De axiale vervorming van het proefstuk wordt gemeten met een Lineaire verplaatsingsopnemer TU Delft De TU Delft heeft de beschikking over twee servopneumatische beproevingsmachines van IPC (Australië). De steundruk wordt met (pers)luchtdruk aangebracht in een triaxiaalcel (fabrikaat ELE). De verschillen met de opstelling van de DWW zijn o.a. pneumatische bekrachtiging van de vijzel (axiale spanning) tegen hydraulische bekrachtiging van het apparaat van de DWW en de capaciteit van de vijzel (lager bij de TU Delft). De axiale vervorming wordt gemeten met een lineaire verplaatsingsopnemer die de verplaatsing van de hoofdas ten opzichte van het deksel van de triaxiaalcel meet. Er wordt een membraan om het proefstuk aangebracht. De TU Delft heeft zelf een wrijvingsreductiesysteem ontwikkeld [12] dat bestaat uit een membraan dat aan twee kanten is ingesmeerd met een glijmiddel (zeep). Het systeem is ontwikkeld als alternatief voor het talk/glycerinegrafiet systeem DWW De DWW heeft de beschikking over een servohydraulisch beproevingssysteem (Type UTM25) van IPC (Australië). Het systeem is uitgerust met een triaxiaalcel (fabrikaat Wykeham Farrance) waar met behulp van (pers)luchtdruk steundruk op het proefstuk aangebracht kan worden. Uit veiligheidsoverwegingen wordt de cel voor ca. 95% gevuld met (voorverwarmd) water. Om het proefstuk wordt een membraan aangebracht, dat de kern beschermd tegen de inwerking van water. Zeon PDF Driver Trial De DWW gebruikt een door de fabrikant IPC aanbevolen systeem voor wrijvingsreductie dat bestaat uit twee latex membranen waartussen een dun laagje siliconenvet is aangebracht (ontwikkeld door Witczak, USA). Datum : 17 december 21 Bladnummer : 8 van 41

9 Rapportnummer DWW2172 DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde De axiale vervorming van het proefstuk wordt gemeten door drie lineaire verplaatsingsopnemers, die op het proefstuk worden bevestigd. Aanvullend kan de radiale vervorming worden gemeten door drie lineaire verplaatsingsopnemers die door de celwand heen bevestigd zijn. Deze radiale metingen worden niet gebruikt bij het uitvoeren van de in dit rapport beschreven proeven. Figuur 4.1: Meetopstelling van KOAC.WMD Figuur 4.2: Meetopstelling van NPC Figuur 4.3: Meetopstelling van de TU Delft Figuur 4.4: Meetopstelling van de DWW Datum : 17 december 21 Bladnummer : 9 van 41

10 Rapportnummer DWW2172 DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde 4.2 Proefcondities De volgende proefcondities werden voorgeschreven: Temperatuur [ C] 5 Steundruk [kpa] 5 Pulshoogte [kpa] 45 Belastingstype Blokpuls Belastingsperiode puls 2 ms, periode 1 ms (8 ms rust) De spanningen (45/5 kpa) en belastingstype en periodes zijn gekozen omdat het binnen het in Nederland uitgevoerde onderzoek veel voorkomende waarden zijn. De proef diende te worden beëindigd bij een permanente verticale vervorming groter dan 6% of bij 1. lastherhalingen, conform pren B [5] (aangehouden door de DWW). KOAC.WMD en de TU Delft hanteerden een maximaal vervormingspercentage van 8% bij een maximaal aantal lastherhalingen van 1.. NPC heeft een maximaal vervormingspercentage van 8% of een maximaal aantal lastherhalingen van 72 gebruikt (volgens [1]). Datum : 17 december 21 Bladnummer : 1 van 41

11 Rapportnummer DWW2172 DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde 5. Resultaten 5.1 Berekening en presentatie van de resultaten Berekening volgens de norm Volgens de norm pren B worden de resultaten van een triaxiaalproef als volgt berekend en gepresenteerd: De rek ε wordt als volgt berekend: ε N ( h = h h ) N 1[%] of uitgedrukt in µm/m (ook wel microstrain): ( h hn ) 6 ε N = 1 [ µ m/ m] h Vervolgens worden de meetwaarden in een grafiek weergegeven, met horizontaal het aantal lastherhalingen (of pulsen) en verticaal de rek ε in [µm/m]. De kruipsnelheid (of reksnelheid) dient uit het quasi lineaire gedeelte van de kruipgrafiek te worden bepaald. Met name de bepaling van het interval waar de curve lineair is, is hierbij essentieel. Rek ε [µm/m] Fase I Fase II Fase III Nietlineair gedeelte Quasilineair gedeelte Figuur 5.1: Voorbeeld van een kruipgrafiek Bezwijking proefstuk Aantal pulsen N [] De reksnelheid dε/dt (of f) is gedefinieerd door de helling van de lijn ε N =A 1 +B 1.N met een lineaire regressie (kleinste kwadraten methode) over het quasilineaire gedeelte van bovengenoemde grafiek Alternatieve berekeningen Een alternatieve methode is de reksnelheid te bepalen volgens: dε ε N 2 ε f = = dt N N 2 N1 1 [µm/(m.s)] Dit is een lineaire regressie tussen het begin en eindpunt, en houdt geen rekening met de eventuele Datum : 17 december 21 Bladnummer : 11 van 41

12 Rapportnummer DWW2172 DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde kwaliteit van de fit (bijvoorbeeld als de kruipkromme behoorlijk krom loopt). De lineaire regressie volgens de kleinste kwadraten methode is dan ook sterk aan te bevelen. KOAC.WMD hanteert een afwijkende formule voor het bepalen van de kruipsnelheid: f KOAC = h N 2 2 h1 N Deze methode geeft de kruipsnelheid in afwijkende eenheden (1 4.mm/ms). Hier moet bij publicaties en eerdere onderzoeksresultaten goed op gelet worden, daar het niet zondermeer uit de meetrapporten volgt (let hierbij op dat ms = milliseconden). De in dit rapport gepresenteerde meetresultaten van alle laboratoria zijn door de DWW opnieuw berekend met behulp van lineaire regressie (kleinste kwadraten methode) met Excel Berekening van de meetresultaten in dit rapport De volgende waarden worden gepresenteerd: De rek ε bij bezwijking van het proefstuk in [µm/m]; de reksnelheid dε/dt (of f) in [µm/m.s]. Om de resultaten eenduidiger te presenteren wordt de rek bij een vast aantal lastherhalingen gepresenteerd, bijvoorbeeld ε 1.. Hier wordt de rek na 1 lastherhalingen ε 1 vanaf getrokken om de inschakelverschijnselen uit het resultaat te halen. De reksnelheid wordt bepaald over het quasi lineaire gedeelte van de kruipgrafiek. Hiervoor wordt een vaste periode gekozen (bijvoorbeeld tussen 2. en 1. lastherhalingen). Daar de proefstukken bij de verschillende laboratoria niet allemaal 1. lastherhalingen haalden (NPC beproeft zijn kernen tot 7.2 lastherhalingen) zijn door de laboratoria verschillende perioden gebruikt voor de bepalingen van rek en reksnelheid. Teneinde de meetresultaten toch goed te kunnen vergelijken en om de invloed van de gekozen periode te kunnen bekijken zijn de volgende waarden berekend: De rek is bepaald als: ε 72 ε 1 [µm/m]; ε 1. ε 1 [µm/m] (waar mogelijk). De reksnelheid is bepaald met een lineaire regressie (kleinste kwadraten methode) als: Tussen 2. en 4. lastherhalingen: dε/dt 4.2. [µm/m.s] (in verband met sneller bezwijkende proefstukken van de TU Delft); tussen 3.5 en 7.2 lastherhalingen: dε/dt [µm/m.s] (aangehouden door NPC); tussen 2. en 1. lastherhalingen: dε/dt 1.2. [µm/m.s] (aangehouden door KOAC.WMD en de TU Delft waar mogelijk). Zoals eerder genoemd waren de resultaten van de DWW zodanig afwijkend (zie [9]) dat deze niet op deze manier gepresenteerd konden worden. Ze zijn daarom niet in het overzicht meegenomen. Datum : 17 december 21 Bladnummer : 12 van 41

13 Rapportnummer DWW2172 DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde 5.2 Overzicht van de meetresultaten In bijlage 3 staan de meetresultaten van alle proefstukken gepresenteerd. In bijlage 4 zijn de kruipkrommen weergegeven. In bijlage 5 zijn tevens grafieken voor de standaard deviaties gegeven. De figuren 5.2, 5.3 en 5.4 geven een overzicht. f_42 [um/m.s] f_42 NPC KOAC TUD Figuur 5.2: Kruipsnelheid f met lineaire regressie bepaald tussen 4 en 2 lastherhalingen f_7235 [um/m.s] f_7235 DAB Plaat DAB Gyrator SMA Plaat SMA Gyrator DAB Plaat DAB Gyrator SMA Plaat SMA Gyrator DAB Plaat DAB Gyrator SMA Plaat SMA Gyrator NPC KOAC TUD Figuur 5.3: Kruipsnelheid f met lineaire regressie bepaald tussen 72 en 35 lastherhalingen f_12 [um/m.s] f_12 NPC KOAC TUD Figuur 5.4: Kruipsnelheid f met lineaire regressie bepaald tussen 1 en 2 lastherhalingen De kruipsnelheden die over de periode 42 lastherhalingen zijn bepaald vertonen de hoogste waarden. Dit komt omdat deze periode het dichtst hij het nietlineaire gedeelte (fase 1) ligt. 5.3 De meetresultaten van de DWW Bij de metingen van de DWW traden dusdanig hoge vervormingsnelheden op dat de bij de overige laboratoria gebruikte berekeningsmethoden niet toegepast konden worden (zie [9]). De grote verschillen in meetresultaten ten opzichte van de andere laboratoria en de extreem hoge vervormingsnelheden zijn te verklaren door een verschil in wrijvingsreductiesysteem voor de eindvlakken van het proefstuk. Bij een slechte wrijvingsreductie zal het proefstuk zwaarder gaan vervormen in het midden van de hoogte (tonvorming) omdat het proefstuk aan de eindvlakken (boven en onderzijde) als het ware wordt tegengehouden (de radiale uitzetting wordt belemmerd). Dit vertaalt zich als het effect van een hogere steundruk. Vooral bij lage proefstukken zal dit effect zeer sterk optreden daar het gebied waar de werking van de wrijving optreedt ongeveer 2 mm vanaf het eindvlak bedraagt (onafhankelijk van de proefstukhoogte), hetgeen leidt tot lagere gemeten kruipsnelheden. Om het een en ander te verifiëren is een klein onderzoek ingelast waarbij op 4 kernen de verschillende wrijvingsreductiesystemen zijn vergeleken (zie [1]). Hierbij komt inderdaad naar voren dat het DWWsysteem correspondeert met de hoogste vervormingsnelheden. Als referentie is tevens een kern zonder toepassing van wrijvingsreductie beproefd. Het door de DWW toegepaste systeem bestaat uit een sandwich constructie van twee latex membranen (geknipt op maat van de diameter van het proefstuk) met een dun laagje siliconenvet ertussen. Dit systeem werd aanbevolen door de leverancier van de DWW apparatuur. Datum : 17 december 21 Bladnummer : 13 van 41

14 Rapportnummer DWW2172 DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde Proefstuk met wrijving Proefstuk zonder wrijving Voor belasting Na belasting Voor belasting Na belasting + + Figuur 5.5: Schets van een proefstuk zonder wrijvingsreductie (dus mét wrijving) Figuur 5.6: Schets van een proefstuk met wrijvingsreductie (dus zonder wrijving) KOAC.WMD en NPC hanteren beide een systeem waarbij de eindvlakken van de proefstukken worden ingesmeerd met een glycerine/talk mengsel dat wordt afgestrooid met grafietpoeder (dit systeem is afkomstig uit de oude statische kruipproef). Dit systeem geeft de laagste vervormingsnelheden. De TU Delft (Erkens et. al.) heeft een eigen systeem ontwikkeld dat is opgebouwd uit een laagje zeep op het eindvlak van het proefstuk, waarop een membraan wordt gelegd waarop weer een laagje zeep wordt aangebracht (proefstukzeepmembraanzeepbelastingsplaat). Dit systeem ligt qua prestaties dicht bij het DWW systeem. Dat de meetresultaten van de TU Delft toch meer in de buurt liggen dan die van KOAC en NPC komt waarschijnlijk door de pneumatische apparatuur. Een pneumatische pers kan namelijk minder snel druk opbouwen, waardoor de vorm van de blokpuls een meer afgeronde vorm zal krijgen. De grafiek met de kruipcurves van het experiment is weergegeven in bijlage De bevindingen zijn samengevat in onderstaande tabel: Laboratorium Wrijvingsreductiesysteem Vervormingssnelheid Tonvorming NPC glycerine/talk met grafietpoeder Laag Ja KOAC.WMD glycerine/talk met grafietpoeder Laag Ja TU Delft zeepmembraanzeep Hoog Nee DWW membraansiliconenvetmembraan Hoog Nee Het is duidelijk dat er uitsluitsel moet komen over het toe te passen wrijvingsreductie systeem. De meetresultaten zijn niet onderling vergelijkbaar. Het is aan te bevelen een bepaald systeem voor wrijvingsreductie voor te schrijven in de Europese norm (pren B). De voorkeur gaat uit naar het systeem van de DWW of de TU Delft, daar bij die systemen de minste tonvorming van het proefstuk optreedt. Wel moet opgemerkt worden dat er onder de gehanteerde condities (afmetingen, spanningen en temperatuur) geen bruikbare meetresultaten werden gemeten. Datum : 17 december 21 Bladnummer : 14 van 41

15 Rapportnummer DWW2172 DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde 6. Conclusies en aanbevelingen Op basis van de overzichten van de meetresultaten (grafieken in bijlage 5) kan geconcludeerd worden dat de resultaten moeilijk vergelijkbaar zijn. De meetresultaten van de DWW waren zodanig afwijkend dat deze niet met de overige laboratoria vergeleken kunnen worden. Er bleken verschillen te zijn in de manieren waarop de kruipsnelheid berekend wordt. De resultaten in dit rapport zijn daarom opnieuw, eenduidig, berekend volgens de methode die in de norm wordt voorgeschreven. Dit houdt in dat lineaire regressie volgens de kleinste kwadraten methode wordt uitgevoerd over het quasi lineaire gedeelte van de kruipkromme. De reksnelheid kan dan worden uitgedrukt in [µm/m.s]. De reksnelheden die bepaald zijn over de periode 2.4. lastherhalingen geven de hoogste vervormingssnelheden. Dit komt omdat deze periode dicht bij de eerste fase (het nietlineaire gedeelte) van de grafiek ligt. De resultaten van de overige twee gehanteerde periodes liggen dichter bij elkaar. Van de resultaten van de drie laboratoria kan gezegd worden dat de resultaten van NPC en KOAC.WMD enigszins vergelijkbaar zijn, hoewel er soms nog factoren verschil zit in de meetresultaten. Er is een goede discriminatie zichtbaar tussen de verschillende beproefde mengsels en verdichtingsmethoden. Waarbij DAB de hoogste vervormingssnelheden kent. De gyratorverdichte kernen geven ten opzichte van de plaatverdichte kernen een lagere vervormingssnelheid. De verschillen in meetresultaten zijn voor een groot deel te verklaren door het verschil in de toegepaste systemen voor wrijvingsreductie van de eindvlakken. Deze invloed blijkt bijzonder groot te zijn (zie [1] en bijlage 4.17). De systemen die door de TU Delft en de DWW worden gehanteerd geven de minste tonvorming van het proefstuk, dit houdt in dat de spanning gelijkmatiger over het proefstuk verdeeld waren. De voorkeur gaat in de toekomst dan ook uit naar de genoemde systemen van de TU Delft of de DWW. Het verdient sterk de aanbeveling om slechts één systeem te gaan voorschrijven in Europese Norm pren B. De verschillen tussen de meetresultaten van de TU Delft en de DWW zijn te verklaren door een verschil in apparatuur. De TU Delft gebruikt pneumatische apparatuur, waarbij de blokpuls een meer afgeronde vorm krijgt. Dit in tegenstelling met hydraulische apparatuur, welke door de overige laboratoria wordt gebruikt. Er moet een aanvullend onderzoek gedaan worden om de verschillen tussen de in gebruik zijnde triaxiaalopstellingen verder bloot te leggen. Er moet een homogeen materiaal gevonden worden dat goed reproduceerbare eigenschappen heeft en bovendien kruipgevoelig is. Hierdoor zou het beter mogelijk zijn een objectieve inschatting van de prestaties van de verschillende triaxiaalopstellingen te geven. Tevens moet er onderzoek gedaan worden naar de herhaalbaarheid en reproduceerbaarheid van de triaxiaalproef op de verschillende opstellingen. Het verdient de aanbeveling dat, indien in het verleden uitgevoerde onderzoeken geraadpleegd worden, er goed gekeken wordt naar de gebruikte apparatuur, methode voor wrijvingsreductie en de berekeningsmethode van de resultaten. Datum : 17 december 21 Bladnummer : 15 van 41

16 Rapportnummer DWW2172 DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde 7. Literatuur [1] Oosterbaan, ing. B, DWW/Inleidend onderzoek naar de effecten van wrijvingsreductie bij triaxiaalonderzoek, ILR1.19 [2] Koenders, ing. E.J.F., KOAC.WMD/Beproevingscertificaat betreffende het dynamisch onderzoek van asfalt/kenmerk A1.426/DHAO/1 augustus 21 [3] Hopman, dr. P.C., Netherlands Pavement Consultants/Ringonderzoek triaxiale kruipproef/opdrachtnummer 18311/22 augustus 21 [4] Houben, ir. L.J.M, TU Delft/Ringonderzoek Triaxiaalproef/rapportnummer M/September 21 [5] Draft European Standard pren , Bituminous mixtures test methods for hot mix asphalt part 25: cyclic compression test, versie April 21 [6] Visser, ir. A.F.H.M., TU Delft/Verkennende metingen op asfalt met triaxiaalapparatuur in laboratorium DWW/rapportnummer , Augustus 21 [7] Koenders, ing. E.J.F., KOAC.WMD/Beproevingscertificaat betreffende het dynamisch onderzoek van asfalt/kenmerk A1.327/LKTG, 17 juni 21 [8] WV89, Werkvoorschrift voor het uitvoeren van de cyclische triaxiaalproef (volgens pren B), DWW, laboratorium Materialen Infrastructuur. [9] Oosterbaan, ing.b, DWW/ Inleidend ringonderzoek triaxiaalproef, meetresultaten DWW/ ILR [1] Stichting CROW/Geïntegreerd ontwerpen van asfaltmengsels en asfaltverhardingen met COMPASS (publicatie 14)/ ISBN , oktober 1999 [11] Hopman, dr. P.C. en Moenielal, ir. M., Literatuuronderzoek triaxiaalproef (in opdracht van de DWW)/opdrachtnummer 18232/ mei 21 [12] Erkens, ir. S.M.J.G. en Poot, ing. M.R., TU Delft/Additional compression test, Report nr , ISSN , maart 2. Datum : 17 december 21 Bladnummer : 16 van 41

17 Rapportnummer DWW2172 DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde Bijlage 1: Gegevens van de onderzochte materialen Dicht Asfaltbeton (DAB) /16 Vulstof Vulcom 4K 5.7 Zand Brekerzand 26.8 Zand /2 8.9 Steen < 2 mm 1.3 C5.6 2 mm 15.1 Nederlandse steenslag C22.5 C16 1. C16 C C11.2 C C8 C Bitumen Q8 7/1 6.4 Dichtheid proefstuk van marshallproefstukken (proef 67): 2337 kg/m 3. SMA /11 Type 2 Vulstof Rhecal Zand Brekerzand 7. Zand /2 7. Steen < 2 mm.5 C5.6 2 mm 19.9 Porfier C16 C C11.2 C8 4.4 C8 C Bitumen Q8 7/1 6.8 Dichtheid proefstuk van marshallproefstukken (proef 67): 2357 kg/m 3. Voor de overige gegevens van de onderzochte materialen verwijs ik naar [7].

18 Rapportnummer DWW2172 DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde Bijlage 2: Overzicht proefstuknummers Mengseltype KOAC.WMD *1 NPC TU Delft DWW D4 (DP1) *2 D2 (BK1457) D1 (TRI9) D3 (TRI2) DAB D7 (DP2) D8 (BK1458) D6 (TRI11) D5 (TRI19) Plaatverdicht D9 (DP3) D11 (BK1459) D12 (TRI1) D1 (TRI24) D14 (DP4) D13 (BK146) D16 (TRI12) D15 (TRI23) DAB1 (DG1) DAB4 (GY255) DAB2 (TRI13) DAB6 (TRI21) DAB DAB3 (DG2) DAB5 (GY2551) DAB8 (TRI14) DAB7 (TRI18) Gyratorverdic DAB1 (DG3) DAB12 (GY2552) DAB9 (TRI15) DAB14 (TRI22) ht DAB11 (DG4) DAB13 (GY2553) DAB16 (TRI16) DAB15 (TRI17) S3 (SP1) S1 (BK1461) S2 (TRI27) S4 (TRI1) SMA S6 (SP2) S5 (BK1462) S8 (TRI26) S9 (TRI2) Plaatverdicht S12 (SP3) S1 (BK1463) S11 (TRI25) S7 (TRI3) S14 (SP4) S16 (BK1464) S13 (TRI28) S15 (TRI4) SG2 (SG1) SG1 *3 (GY2554) SG1 *3 (TRI29) SG1 *3 (TRI5) SMA SG3 (SG2) SG2 (GY2555) SG2 (TRI3) SG2 (TRI6) Gyratorverdic SG4 (SG3) SG3 (GY2556) SG3 (TRI31) SG3 (TRI7) ht SG5 (SG4) SG4 (GY2557) SG4 (TRI32) SG4 (TRI8) *1 Tevens producent proefstukken, zie [7] *2 De codes tussen haakjes zijn interne proefstuknummers die door de verschillende laboratoria zijn gebruikt. *3 Van de gyratorverdichte SMA kernen was de originele proefstuknummering niet goed doorgekomen Voor de afmetingen van de verschillende proefstukken wordt verwezen naar de betreffende meetrapporten. Datum : 17 december 21 Bladnummer : 18 van 41

19 Rapportnummer DWW2172 DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde Bijlage 3: Meetresultaten 3.1 Meetresultaten NPC ε 72 ε 1 D2 D5 D11 D13 Gemiddeld St. Deviatie DAB4 DAB5 DAB12 DAB13 Gemiddeld St. Deviatie S1 S5 S1 S16 Gemiddeld St. Deviatie S61 S62 S63 S64 Gemiddeld St. Deviatie [µm/m] DXX = DAB Plaatverdicht DABXX = DAB Gyratorverdicht SXX = SMA Plaatverdicht S6XX = SMA Gyratorverdicht ε 1. ε 1 [µm/m] dε/dt 42 [µm/m.s] dε/dt 7235 dε/dt De in de tabel gepresenteerde waarden voor dε/dt zijn verkregen door lineaire regressie (kleinste kwadraten methode) in Excel. Datum : 17 december 21 Bladnummer : 19 van 41

20 Rapportnummer DWW2172 DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde 3.2 Meetresultaten KOAC.WMD DP1 DP2 DP3 DP4 Gemiddelde St. Deviatie DG1 DG2 DG3 DG4 Gemiddeld St. Deviatie SP1 SP2 SP3 SP4 Gemiddeld St. Deviatie SG1 SG2 SG3 SG4 Gemiddeld St. Deviatie DPXX DGXX SPXX SGXX ε 72 ε 1 [µm/m] = DAB Plaatverdicht = DAB Gyratorverdicht = SMA Plaatverdicht = SMA Gyratorverdicht ε 1. ε 1 [µm/m] dε/dt 42 [µm/m.s] dε/dt 7235 dε/dt De in de tabel gepresenteerde waarden voor dε/dt zijn verkregen door lineaire regressie (kleinste kwadraten methode) in Excel. Datum : 17 december 21 Bladnummer : 2 van 41

21 Rapportnummer DWW2172 DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde 3.3 Meetresultaten TU Delft ε 72 ε 1 TRI9 TRI1 TRI11 TRI12 Gemiddeld St. Deviatie TRI13 TRI14 TRI15 TRI16 Gemiddeld St. Deviatie TRI25 TRI26 TRI27 TRI28 Gemiddeld St. Deviatie TRI29 TRI3 TRI31 TRI32 Gemiddeld St. Deviatie [µm/m] ε 1. ε 1 [µm/m] TRI9 t/m TRI12 = DAB Plaatverdicht TRI13 t/m TRI16 = DAB Gyratorverdicht TRI25 t/m TRI28 = SMA Plaatverdicht TRI29 t/m TRI32 = SMA Gyratorverdicht dε/dt 42 [µm/m.s] dε/dt 7235 dε/dt De in de tabel gepresenteerde waarden voor dε/dt zijn verkregen door lineaire regressie (kleinste kwadraten methode) in Excel. Datum : 17 december 21 Bladnummer : 21 van 41

22 Rapportnummer DWW2172 Bijlage 4: Grafieken kruipcurves Overzicht grafieken: 4.1 Grafiek meetresultaten NPC DAB Plaatverdicht 4.2 Grafiek meetresultaten NPC DAB Gyratorverdicht 4.3 Grafiek meetresultaten NPC SMA Plaatverdicht 4.4 Grafiek meetresultaten NPC SMA Gyratorverdicht 4.5 Grafiek meetresultaten KOAC.WMD DAB Plaatverdicht 4.6 Grafiek meetresultaten KOAC.WMD DAB Gyratorverdicht 4.7 Grafiek meetresultaten KOAC.WMD SMA Plaatverdicht 4.8 Grafiek meetresultaten KOAC.WMD SMA Gyratorverdicht 4.9 Grafiek meetresultaten TU Delft DAB Plaatverdicht 4.14 Grafiek meetresultaten TU Delft DAB Gyratorverdicht 4.11 Grafiek meetresultaten TU Delft SMA Plaatverdicht 4.12 Grafiek meetresultaten TU Delft SMA Gyratorverdicht 4.13 Grafiek meetresultaten DWW DAB Plaatverdicht 4.14 Grafiek meetresultaten DWW DAB Gyratorverdicht 4.15 Grafiek meetresultaten DWW SMA Plaatverdicht 4.16 Grafiek meetresultaten DWW SMA Gyratorverdicht 4.17 Grafiek meetresultaten DWW STAB Wrijvingsreductieonderzoek NB. Let op de Xas schaal (Lastherhalingen) van de bijlagen 4.13 t/m 4.16 komt niet overeen met die van de overige grafieken. DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde Datum : 17 december 21 Bladnummer : 22 van 41

23 Rapportnummer DWW2172 Bijlage 4.1 NPC DAB Plaatverdicht 7 6 Rek [um/m] N [] DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde D2 D8 D11 D13 Datum : 17 december 21 Bladnummer : 23 van 41

24 Rapportnummer DWW2172 Rek [um/m] Bijlage 4.2 NPC DAB Gyratorverdicht DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde N [] DAB4 DAB5 DAB12 DAB13 Datum : 17 december 21 Bladnummer : 24 van 41

25 Rapportnummer DWW2172 Rek [um/m] Bijlage 4.3 NPC SMA Plaatverdicht DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde N [] S1 S5 S1 S16 Datum : 17 december 21 Bladnummer : 25 van 41

26 Rapportnummer DWW2172 Rek [um/m] Bijlage 4.4 NPC SMA Gyratorverdicht DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde N [] S61 S62 S63 S64 Datum : 17 december 21 Bladnummer : 26 van 41

27 Rapportnummer DWW2172 Rek [um/m] Bijlage 4.5 KOAC.WMD DAB Plaatverdicht DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde N [] D4 D7 D9 D14 Datum : 17 december 21 Bladnummer : 27 van 41

28 Rapportnummer DWW2172 Rek [um/m] Bijlage 4.6 KOAC.WMD DAB Gyratorverdicht DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde N [] DAB1 DAB3 DAB1 DAB11 Datum : 17 december 21 Bladnummer : 28 van 41

29 Rapportnummer DWW2172 Rek [um/m] Bijlage 4.7 KOAC.WMD SMA Plaatverdicht DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde N [] S3 S6 S12 S14 Datum : 17 december 21 Bladnummer : 29 van 41

30 Rapportnummer DWW2172 Rek [um/m] Bijlage 4.8 KOAC.WMD SMA Gyratorverdicht DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde N [] S65 S62 S63 S64 Datum : 17 december 21 Bladnummer : 3 van 41

31 Rapportnummer DWW2172 Rek [um/m] Bijlage 4.9 TU Delft DAB Plaatverdicht N [] DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde TRI1 TRI11 TRI12 TRI9 Datum : 17 december 21 Bladnummer : 31 van 41

32 Rapportnummer DWW2172 Rek [um/m] Bijlage 4.1 TU Delft DAB Gyratorverdicht N [] DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde TRI13 TRI14 TRI15 TRI16 Datum : 17 december 21 Bladnummer : 32 van 41

33 Rapportnummer DWW2172 Rek [um/m] Bijlage 4.11 TU Delft SMA Plaatverdicht N [] DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde TRI26 TRI27 TRI28 TRI25 Datum : 17 december 21 Bladnummer : 33 van 41

34 Rapportnummer DWW2172 Rek [um/m] Bijlage 4.12 TU Delft SMA Gyratorverdicht N [] DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde TRI29 TRI3 TRI31 TRI32 Datum : 17 december 21 Bladnummer : 34 van 41

35 Rapportnummer DWW2172 Rek [um/m] Bijlage 4.13 DWW DAB Plaatverdicht N [] DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde 128TRI19 128TRI2 128TRI23 128TRI24 Datum : 17 december 21 Bladnummer : 35 van 41

36 Rapportnummer DWW2172 Rek [um/m] Bijlage 4.14 DWW DAB Gyratorverdicht N [] DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde 128TRI17 128TRI18 128TRI21 128TRI22 Datum : 17 december 21 Bladnummer : 36 van 41

37 Rapportnummer DWW2172 Rek [um/m] Bijlage 4.15 DWW SMA Plaatverdicht N [] DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde 128TRI1 128TRI2 128TRI3 128TRI4 Datum : 17 december 21 Bladnummer : 37 van 41

38 Rapportnummer DWW2172 Rek [um/m] Bijlage 4.16 DWW SMA Gyratorverdicht N [] DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde 128TRI5 128TRI6 128TRI7 128TRI8 Datum : 17 december 21 Bladnummer : 38 van 41

39 Rapportnummer DWW2172 Rek [um/m] Bijlage 4.17 DWW STAB Wrijvingsreductieonderzoek N [] DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde Geen Wrijvingsreductie DWW Systeem (1e) KOAC/NPC Systeem TU Delft systeem DWW systeem (2e) Datum : 17 december 21 Bladnummer : 39 van 41

40 Rapportnummer DWW2172 DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde Bijlage 5: Grafieken samenvatting meetresulaten 5.1 Reksnelheden f_42 [um/m.s] f_42 NPC KOAC TUD 5.1 Reksnelheid tussen 4 en 2 lastherhalingen St.Dev f_42 [um/m.s] St.Dev. kruipsnelheid f_ NPC KOAC TUD 5.4 Standaard deviaties van de reksnelheid tussen 4 en 2 lastherhalingen f_7235 [um/m.s] f_7235 NPC KOAC TUD 5.2 Reksnelheid tussen 72 en 35 lastherhalingen St.Dev. f_7235 [um/m.s] St. dev. Kruipsnelheid f_ f_12 [um/m.s] f_12 DAB Plaat DAB Gyrator SMA Plaat SMA Gyrator DAB Plaat DAB Gyrator SMA Plaat SMA Gyrator DAB Plaat DAB Gyrator Zeon Zeon SMA Plaat PDF PDF Driver Driver Trial Trial SMA Gyrator DAB Plaat DAB Gyrator SMA Plaat SMA Gyrator DAB Plaat DAB Gyrator SMA Plaat SMA Gyrator DAB Plaat DAB Gyrator SMA Plaat SMA Gyrator.5 NPC KOAC TUD 5.5 Standaard deviaties van de reksnelheid tussen 72 en 35 lastherhalingen NPC KOAC TUD 5.3 Reksnelheid tussen 1 en 2 lastherhalingen St.Dev. f_12 [um/m.s] St.Dev. kruipsnelheid f_ NPC KOAC TUD 5.6 Standaard deviaties van de reksnelheid tussen 1 en 2 lastherhalingen De berekende waarden zijn verkregen door lineaire regressie tussen de aangegeven lastherhalingen volgens de kleinste kwadraten methode. Datum : 17 december 21 Bladnummer : 4 van 41

41 Rapportnummer DWW2172 DirectoraatGeneraal Rijkswaterstaat Dienst Weg en Waterbouwkunde 5.2 Rekken e72e1 e1e1 e72e1 [um/m] NPC KOAC TUD e1e1 [um/m] Gemeten rek ε 72 ε Gemeten rek ε 1 ε 1 St.Dev. e72e1 [um/m] St. Dev e72e1 NPC KOAC TUD St.Dev. e1e St. Dev. e1e1 DAB Plaat DAB Gyrator SMA Plaat SMA Gyrator DAB Plaat DAB Gyrator DAB Plaat SMA Plaat DAB Gyrator SMA Gyrator SMA Plaat SMA Gyrator DAB Plaat DAB Gyrator SMA Plaat SMA Gyrator 5.9 Standaarddeviatie van ε 72 ε Standaarddeviatie van ε 1 ε 1 NPC KOAC TUD NPC KOAC TUD Datum : 17 december 21 Bladnummer : 41 van 41