HET GEBRUIK VAN DE PQI-DENSITEITSMETER ALS KWALITEITSPARAMETER VOOR DE VERDICHTING VAN EEN ASFALTVERHARDING

Transcriptie

1 HET GEBRUIK VAN DE PQI-DENSITEITSMETER ALS KWALITEITSPARAMETER VOOR DE VERDICHTING VAN EEN Wim VAN DEN BERGH Docent Infrastructuurwerken Universiteit Antwerpen Onderzoeksgroep EMIB Road Engineering Research Section Opleiding Bouwkunde Karolien Couscheir, Patricia Kara, Leen Lauriks & Cedric Vuye Universiteit Antwerpen Philippe Van Bouwel Brussels Airport Company

2 ABSTRACT De Universiteit Antwerpen introduceert de niet-nucleaire densiteitmeter (Transtech PQI 380) als hulpmiddel bij de sturing van het asfaltverdichtingsproces op de werf. Deze densiteitsmeter laat toe het verdichtingsproces te volgen na de asfaltverwerkingsmachine en de walsovergangen. De technologie van dit type instrument wordt momenteel in Vlaanderen maar weinig effectief ingezet, daar waar buitenlandse aannemers en beheerders dit instrument als een basistool beschouwen om onmiddellijk op tekortkomingen in het walsproces te anticiperen. De effectieve werking van dit toestel en de kwaliteit van de resultaten (accuraatheid, herhaalbaarheid) is in Vlaanderen weinig aangetoond. In deze bijdrage worden de bevindingen van het gebruik van de PQI tijdens twee recente projecten beschreven, waarbij de metingen tijdens het verdichtingsproces en na het verdichtingsproces in relatie worden gebracht met o.a. infraroodmetingen, kernboringen en proefresultaten uit het labo. De bijdrage beschrijft de meetmethode, de analyse van de resultaten en de beperkingen van dit toestel; de bijdrage kan beschouwd worden als een discussiedocument om dit type toestel te aanvaarden als instrument voor de kwaliteitsbewaking tijdens het verdichtingsproces. 1. INLEIDING Het verbeteren van de kwaliteit van een asfaltverharding brengt een vermindering van de CO 2 -voetafdruk teweeg: De kwaliteit van het wegoppervlak beïnvloedt het energieverbruik en de veiligheid van het verkeer. Asfaltverhardingen maken deel uit van het CO 2 -emissiemodel [1], het Internationaal Energieagentschap (IEA) heeft melding gemaakt dat de CO 2 -uitstoot uit de transportsector ongeveer 27,8% van de wereldwijde emissies vertegenwoordigt [2]. De mechanische prestaties van een asfaltverharding beïnvloeden de duurzaamheid ervan, waardoor de CO 2 - voetafdruk groter wordt als de levensduur van het asfalt verlaagd. Een recent doctoraatsonderzoek van Anthonissen toonde aan dat de levensduur van de asfaltverharding een sterk bepalende factor is om de duurzaamheid van de wegconstructie te kwantificeren in een LCA-berekening [17]. Een slechte uitvoering van het asfaltproces, leidend tot een verkorte levensduur, heeft aldus een hoge ecologische belasting die andere milieuwinsttechnologieën teniet doen. Om een hoge CO 2 -voetafdruk te voorkomen zoals vermeld in [1] moet het gebruik van asfalt als wegverharding geoptimaliseerd worden door kwaliteits- en prestatieverbeteringen en recyclage-technologieën. Verschillende parameters dragen bij tot het succes van een duurzaam asfaltmengsel, bijvoorbeeld materiaalkeuze, een nauwkeurige productie en het wegontwerp waarin uitgegaan wordt van een bepaalde mengselkwaliteit. Hiernaast zijn de kwaliteit van de asfaltverharding en zijn mechanische eigenschappen ook gerelateerd aan de verdichtingsgraad. Bij kwaliteitscontrole is het niet voldoende om alleen het percentage holle ruimte te controleren, maar ook de verdichtingstemperatuur en de relevante (mechanische) eigenschappen moeten in aanmerking worden genomen [6]. Asfalttechnologen zijn het eens dat de dichtheid van een asfaltmengsel een van de meest relevante maatstaven is voor de kwaliteit (aldus duurzaamheid) van een weg [3-5]. Het bereiken van een bepaalde gewenste dichtheid leidt tot de gewenste mengseleigenschappen zoals stijfheid, vermoeiingskarakteristieken, weerstand tegen permanente vervorming en watergevoeligheid [4]. De temperatuur tijdens het aanleggen en verdichten is belangrijk voor de eindkwaliteit. Er zijn verschillende factoren die de temperatuur van het asfalt beïnvloeden, bijvoorbeeld omgevingstemperatuur, grondtemperatuur (of temperatuur van onderliggende asfaltlagen), het aanlegproces, het verdichtingsproces, laagdikte, wind en neerslag. Dit maakt het moeilijk voor walsmachinisten om de actuele temperatuur van het asfalt in te schatten zodat zij hun walsprocedé kunnen aanpassen om binnen een zeker temperatuursvenster te blijven. Dit verdichtingsvenster is gebaseerd op de visco-elastische eigenschappen van het bitumen en de verdichting die bereikt kan worden bij een zekere viscositeit. Om het verdichtingsvenster te bepalen worden zowel laboproeven als in-situ-testen uitgevoerd. Walsen buiten het verdichtingsvenster kan de weerstand tegen scheurvorming met 35% verminderen en de scheurpropagatie met 40% verhogen, ondanks het feit dat de beoogde verdichting met bijhorend percentage holle ruimte bereikt wordt [6]. Het is daarom aan te raden het verdichtingsvenster te bepalen op basis van de temperatuur en bijhorende mechanische 2

3 eigenschappen in plaats van zich enkel te baseren op bitumeneigenschappen en het percentage holle ruimte dat bepaald wordt bij een zekere viscositeit. Een slechte dichtheid kan in een later stadium leiden tot verzakkingen naverdichting met als gevolg een kortere levensduur van de wegverharding omdat er bijvoorbeeld spoorvorming ter hoogte van de wielsporen plaatsvindt. Een goede verdichting is dus zeer belangrijk, maar dit is vaak een probleem: er is minder tijd beschikbaar om de weg te bouwen, er worden veel nieuwe asfaltmengsels geïntroduceerd, vaak wordt het werk gepland buiten het ideale aanlegseizoen en wordt daardoor werk uitgevoerd in minder ideale omstandigheden en weerscondities. Hierdoor wordt het bereiken van het gewenste resultaat tijdens het verdichtingsproces bemoeilijkt, waardoor de eindkwaliteit steeds meer onzeker is [6]. Om deze onzekerheid tegen te gaan worden er methoden ontwikkeld om kennis te verkrijgen over het lopende verdichtingsproces tijdens de aanleg: het bepalen van de actuele verdichtingsgraad en of er in de huidige asfalttoestand nog extra verdichting mogelijk is. Zo werd er bijvoorbeeld in België een project genaamd 'Intelligente Walsen' uitgewerkt waarbij IT-meetsystemen op verschillende soorten walsen de verdichting meten tijdens het walsproces. Er is nog geen echte praktische procedure uitgewerkt, maar er wordt gezocht naar andere praktische methoden voor real-time kwaliteitscontrole. Het probleem van de onzekerheid over het lopende verdichtingsproces stelt zich nog meer op werven waar men een (groot) aantal kernboringen wil vermijden of waar het nemen van kernen verboden is, zoals bijvoorbeeld op landingsbanen op luchthavens. Asfaltverhardingen op landingsbanen zijn ontworpen om lasten opgelegd door vliegtuigen op te nemen en om een stevig, stabiel, vlak, weersbestendig oppervlak te vormen. Dit oppervlak dient vrij te zijn van afval of andere deeltjes, zoals steentjes die door rafeling los zijn gekomen, uit veiligheid om de aanzuiging of wegblazen te voorkomen. Het bekomen van dergelijke verhardingen vereist een goede coördinatie van vele aspecten van ontwerp om de meest geschikte combinatie van materialen te selecteren, maar ook van de aanleg- en inspectietechnieken om de optimale verdichting van de verharding te controleren. Het nemen van kernboringen zou leiden tot lokale verzwakkingen met een verhoogd risico op schade en schade-uitbreiding, leidend tot onveilige situaties en verkorting van de levensduur; maar tevens komt de informatie van de kernboringen lang nadat het werk is voltooid, dus te laat. Er is dus nood aan een methode om tijdens de verdichtingsfase real-time en niet-destructief de dichtheid te kunnen meten zodat het walsproces onmiddellijk kan bijgestuurd worden. 2. Situering Het niet-destructief meten op de werf is reeds lang een noodzaak. Reeds eind jaren vijftig begonnen verschillende fabrikanten met het ontwikkelen van technieken die gebruik maken van een lage nucleaire straling om ter plaatse de dichtheid van grond, aggregaten en asfaltbeton te kunnen meten; in de loop der jaren is de wegenbouwindustrie zich meer en meer bewust gaan worden van het belang van kennis van de dichtheid van het asfalt. Bij de eerste generatie nucleaire meters waren de dichtheidsmeters vrij zwaar en vereisten ze een verschaler die door een lange kabel verbonden was met het dichtheidsapparaat: de bescherming tegen nucleaire straling stond nog niet op punt en de operator moest de resultaten van op een afstand van de meter lezen van een verschaler. In de loop der jaren hebben fabrikanten van nucleaire dichtheidsmeters de nauwkeurigheid van de instrumenten en de veiligheid voor de gebruikers verbeterd, maar voor het bezit en het gebruik van nucleaire meters is nog steeds een licentie van de FANC (Federaal Agentschap voor Nucleaire Controle) nodig. Hoewel deze nucleaire toestellen hun nut in de wegenbouw hebben bewezen, groeit de nood aan een meer gebruiksvriendelijk meetinstrument zonder de moeilijkheden van vergunningen en speciale hanteringen voor radioactief materiaal [7]. In het afgelopen decennium is een niet-nucleaire technologie ontwikkeld om de dichtheid van asfalt te meten. Deze apparaten werken op basis van de principes van een constante spanning, radiofrequentie en elektrische impedantie voor een stroom die door het asfalt passeert, aangepast aan vochtvariaties en asfalttypes [8]. De PQI niet-nucleaire dichtheidsmeter biedt de mogelijkheid om: de resultaten van de metingen direct na het inschakelen van de apparatuur af te lezen, om de kwaliteit van de dichtheid onmiddellijk na aflezen van resultaten te beoordelen, om op korte termijn verschillende metingen uit te voeren, om de resultaten opnieuw te testen, heeft lage standaardafwijkingen tussen verschillende meetresultaten en heeft minder last van randeffecten door oppervlaktetextuur in vergelijking met bijvoorbeeld de nucleaire dichtheidsmeter [7]. In tegenstelling tot de nucleaire meters, vereist dit type geen uitgebreide en periodieke kalibraties door de fabrikant noch een licentie van FANC. Echter, om deze technologie als standaardmethode te nemen voor dichtheidsmetingen moet de nauwkeurigheid minstens even goed zijn in vergelijking met de nucleaire methode en kernboringen [9]. De door de PQI verstrekte resultaten zijn echter niet absoluut. Het zijn relatieve metingen op basis van een gegeven bekende waarde. Het is 3

4 dus nodig om het apparaat te kalibreren de offset te bepalen - op een asfaltlaag met gekende dichtheid en met exact hetzelfde materiaal en temperatuur als die waar de dichtheidsmetingen uitgevoerd zullen worden [10]. In de jaren tachtig zijn een aantal studies uitgevoerd om de mogelijkheden voor niet-nucleaire apparaten om nauwkeurig en precies de dichtheid van asfaltverhardingen te bepalen om. Twee studies [11-12] gebruikten zowel kernboringen als een nietdestructieve nucleaire methode om de dichtheid te bepalen. De analyses geven geen statistisch significante verschillen in dichtheden tussen de verschillende metingen aan, maar uit de studie bleek wel dat de gemeten gemiddelden statistisch verschillend waren en dat de dichtheidsvariabiliteit afhankelijk was van het soort mengsel. In de studie van Rogge & Jackson [13] werd een groot aantal metingen uitgevoerd en werd aangetoond dat noch nucleaire als niet-nucleaire dichtheidsmetingen goed correleren met de resultaten van kernboringen en dat geen van deze methodes geschikt geacht wordt om dichtheidscontrole op wegen uit te voeren. In recente studies wordt aangegeven dat de resultaten afhankelijk zijn van verschillende factoren die de afgelezen dichtheid significant beïnvloeden, zoals: type dichtheidsmeter, juiste kalibratie van de dichtheidsmeter, de invloed van weersomstandigheden op metingen, menselijke factoren zoals de juiste plaatsing van het meettoestel, de contactzone tussen het asfalt en de dichtheidsmeter (reliëf van het oppervlak), vochtigheid van het oppervlak, vervuiling van de weg (stof, bladeren, mos), temperatuur van de weg, mengseltype, dikte van de asfaltlaag, enz. In Amerika voldoet de niet-nucleaire dichtheidsmeter aan ASTM (D ) en AASHTO (T ) normen. Er wordt nog een andere trend opgemerkt in de wegenbouw: de implementatie van internet of things. In het ROAD_IT project (Universiteit Antwerpen en OCW, [18]) wordt er een IT-architectuur opgesteld om de overdracht en opslag van digitale data tijdens het productie- en aanlegproces van asfalt te demonstreren. Een onderdeel hiervan is een infrarood-linescanner op de asfaltfinisher en op de walsen, een GPS-systeem dat het aantal walsovergangen op elke locatie registreert en dichtheidsmetingen vanuit de wals zelf. Hiermee kan de walsmachinist real-time zijn walsprocedé aanpassen, maar deze informatie kan in latere fase ook gebruikt worden om analyses uit voeren en beoogde walspatronen aan te passen. Deze werkmethode kan het aantal a posteriori kernboringen verminderen en zodoende kans op schade verminderen. In afwachting van deze nieuwe technologieën kan de niet-nucleaire dichtheidsmeter gebruikt worden om oppervlaktetemperatuur en dichtheid op te slaan en te archiveren als data voor toekomstig onderzoek. 3. Data verzamelen In dit document wordt de methode van niet-destructieve dichtheidsmetingen met behulp van een niet-nucleaire dichtheidsmeter beoordeeld voor een project van proefvakken in het kader van de renovatie van RWY (Brussels Airport Company), aangelegd op een containerterminal in de haven van Antwerpen. De dichtheidsmetingen werden uitgevoerd met een TransTech PQI 380 (een niet-nucleaire dichtheidsmeter, niet-destructief), een Troxler 3450 (nucleaire dichtheidsmeter, niet-destructief, door het OCW) en door het nemen van boorkernen en hierop hydrostatisch de dichtheid te bepalen. Een uitgebreid testprogramma werd opgezet om te evalueren hoe de TransTech PQI 380 werkt op vlak van nauwkeurigheid en precisie. Een kritiek aspect hierbij is het instellen van de juiste offset. De waarden die het toestel registreert zijn relatieve waarden die mathematisch verwerkt worden tot een dichtheid in kg/m³ en waar een constante waarde moet bijgeteld worden om tot een juiste absolute waarde te komen. Het toestel heeft hierbij nood aan een referentiemeting waar de dichtheid van het asfalt gekend is en van waaruit de offset bepaald wordt. Alhoewel een absoluut nauwkeurige meetmethode niet bestaat, wordt er van uitgegaan dat het nemen van kernboringen en hierop hydrostatisch de schijnbare volumieke massa bepalen, de meest nauwkeurige beschikbare techniek is. Daarom wordt een alternatieve dichtheidsmeting geacht nauwkeurig te zijn, als deze methode resultaten kan genereren die vergelijkbaar zijn met deze uit kernboringen [14]. In deze studie zijn dichtheidsmetingen uitgevoerd op 168 punten, verdeeld over 7 net aangelegde proefvakken. De proefvakken verschillen van elkaar in mengseltype (Marshall-asfalt 0/10 of Marshall-asfalt 0/14), in laagdikte (4,2 cm of 5 cm) en in beoogde verdichting (normale verdichting, minder verdicht of meer verdicht). Elke testbaan werd geconstrueerd door twee parallelle finishers (breedte van elke finisher - 3,75m). Een overzicht van de proefvakken is weergegeven in Figuur 1. 4

5 Figuur 1: overzicht proefvakken Na het volledig verdichtingsproces zijn er per proefvak 24 PQI-metingen uitgevoerd, waarvan er 5 zijn waar op dezelfde locatie nucleaire metingen en boorkernen zijn uitgevoerd. Ook andere testen zoals groeven, diktemetingen met behulp van metalen plaatjes, infraroodmetingen, staalnames en tellen van walsovergangen werden uitgevoerd [15], maar deze vallen buiten de scope van deze bijdrage. Alle metingen werden uitgevoerd met offsetwaarde 0. De offsetwaarde is achteraf bepaald op basis van de boorkernen. Tijdens de metingen is opgemerkt dat een gering verschil in de resultaten kan optreden wanneer het meetoppervlak van de dichtheidsmeter niet stevig verbonden is met het asfaltoppervlak. Eén van de redenen kan de ongelijkheid van het oppervlak zijn. De dichtheidsmeter dient steeds stevig aangedrukt te worden. Temperatuurmetingen tijdens de dag waren: in de ochtend ± 5 C en in de middag ± 12 C omgevingstemperatuur. Er was geen wind en het was droog en zonnig. De oppervlaktetemperatuur van het asfalt werd gemeten door het PQI-toestel. 4. Data analyse Correlatie tussen PQI metingen en boorkernen en nucleaire metingen Het hoofddoel van deze studie was om een vergelijking te maken tussen de dichtheid gemeten aan de hand van een niet-nucleaire methode, een nucleaire methode en via boorkernen. De offset van zowel de nucleaire als de niet-nucleaire metingen zijn gebeurd aan de hand van de resultaten uit de boorkernen. Zoals blijkt uit Figuur 2 en Figuur 3 verschillen de resultaten verkregen uit PQI-metingen 1 à 3% van deze uit de boorkernen, vergelijkbaar met de nucleaire metingen. De resultaten met de Transtech PQI 380, de resultaten met de Troxler3450 en de resultaten uit de boorkernen zijn consistent. In de figuren wordt ook de theoretische waarde uit verantwoordingsnota weergegeven. Punten aan het einde van de proefvakken zoals B5 en B10 tonen hogere afwijkingen ten opzichte van meetpunten in het midden van de proefvakken. Dit kan gezien worden als een signaal van mindere verdichting aan het einde van de proefvakken. Beide figuren tonen ook een trend voor de verschillende verdichtingsomstandigheden er zijn echter uitschieters geregistreerd (bijvoorbeeld B23). 5

6 SVM 0/10 (kg/m³) B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 B12 B13 B14 B15 normale verdichting extra verdichting minder verdichting PQI380 Troxler3450 boorkern verantwoordingsnota Figuur 2: vergelijking schijnbare volumieke massa Marshall 0/10 SVM 0/14 (kg/m³) B16 B17 B18 B19 B20 B21 B22 B23 B24 B25 B26 B27 B28 B29 B30 B31 B32 B33 B34 B35 extra minder verdichting verdichting normale verdichting PQI380 Troxler3450 boorkern verantwoordingsnota Figuur 3: vergelijking schijnbare volumieke massa Marshall 0/14 Analyse van de verdichting De niet-nucleaire dichtheidsmetingen zijn uitgevoerd op verschillende posities op de proefvakken, in de lengte elke 10 m en 6 metingen per breedte, rekening houdend met het feit dat elke testbaan door twee parallelle finishers is geconstrueerd (zie Figuur 4). Op die manier was het mogelijk om te evalueren hoe de verdichting van links naar rechts met inbegrip van het midden van elke baan en langs het proefvak evolueert en of er een verschil in verdichting tussen twee finishers onder gelijke omstandigheden blijkt te zijn. Figuur 4: overzicht PQI-metingen per proefvak De gemiddelden per proefvak van de verschillende PQI metingen wordt samengevat in tabel 1. De verdichtingsgraad (% VN) wordt uitgedrukt als: dichtheidsmeting na volledige verdichting gedeeld door de optimale dichtheid afkomstig uit de verantwoordingsnota (VN) x 100%. Bijvoorbeeld, als de PQI-meting gelijk is aan de dichtheid uit de verantwoordingsnota wordt een waarde van 100% verkregen. Voor de gemiddelden van de dichtheid gemeten met de PQI-dichtheidsmeter is er per proefvak zowel een gemiddelde genomen van alle 24 meetpunten als een gemiddelde van de 5 meetpunten waar ook de kernboringen gedaan zijn. Een significant verschil tussen normaal verdichte en extra verdichte proefvakken is niet terug te vinden. Reeds bij het tellen van de walsovergangen was gebleken dat de aannemer een hogere verdichtingswijze heeft toegepast dan voorzien, wat zich vertaald heeft in relatief beperkte afwijkingen in de gemeten verdichtingsgraad op basis van de boorkernen. Bij de minder verdichte proefvakken, waar de aannemer met een lichtere wals heeft verdicht, is er wel een verschil merkbaar. Dit laat weer zien dat een hulpmiddel zoals de PQI nodig is om de verdichting te controleren. 6

7 Tabel 1: vergelijking verdichting tussen verschillende proefvakken (% t.o.v. VN) asfalttype proefvak verdichtingsgraad PQI 24 meetpunten verdichtingsgraad PQI 5 meetpunten verdichtingsgraad boorkernen proefvak beoogde dichtheid normaal verdicht MA 0/ extra verdicht minder verdicht extra verdicht MA 0/ minder verdicht normaal verdicht normaal verdicht In Tabel 2 zijn de gemiddelde waarden weergegeven voor de verschillende finishers (F1 of F2) en de verschillende breedtelocaties op de asfaltbaan. Er werd geconstateerd dat de proefvakken over hun breedte ongeveer gelijk verdicht zijn. Er is geen verschil in verdichting tussen de 2 finishers. Tabel 2: vergelijking verdichting tussen verschillende breedtelocaties (% t.o.v. VN) proefvak Links F1 midden F1 Rechts F1 Links F2 midden F2 Rechts F2 proefvak beoogde dichtheid normaal verdicht extra verdicht minder verdicht extra verdicht minder verdicht normaal verdicht normaal verdicht gemiddelde Ter vergelijking worden in Tabel 3 enkele resultaten weergegeven van een meetcampagne op een ander locatie in de haven. Hier werd geconstateerd dat het midden van de baan altijd beter verdicht was dan de zijdekanten van de baan. Er is een bijkomend onderscheid tussen de rechtse zone die tegen een andere baan wordt geplaatst en de linker zone die vrijstaat. Tabel 3: PQI-dichtheidsmetingen (% t.o.v. VN) op andere locatie L ML M MR R Locatie 1 97,8 99,8 100,3 99,9 100,3 Locatie 2 96,7 98,1 99,6 99,2 98,5 Locatie 3 99,5 100,7 98,8 98,6 98,0 gemiddelde 98,0 99,5 99,6 99,2 98,9 Invloed temperatuur op dichtheidsmeting Om de invloed van de temperatuur op de dichtheidsmeting te bepalen, zijn er voor proefvakken 1, 2 en 3 twee keer dichtheidsmetingen uitgevoerd: een eerste keer kort na beëindigen van de aanleg (gemiddelde oppervlaktetemperatuur 38 C) en een tweede keer 3 à 4 uur later (gemiddelde oppervlaktetemperatuur 31 C). De offset-waarde is voor beide metingen dezelfde en is gebeurd aan de hand van boorkernen en de eerste PQI-meting. Bij proefvak 3 (een minder verdicht proefvak) is de gemiddelde schijnbare volumieke massa (SVM) na een temperatuurdaling van 4 C gemiddeld 50 kg/m³ hoger. Dit kan de theorie dat het materiaal krimpt en dus dichter wordt als het afkoelt, staven [16]. Bij proefvak 1 en 2 is deze tendens echter niet terug te vinden (zie Figuur 5).Ter vergelijking, de oppervlaktetemperatuur van het asfalt onmiddellijk na de finisher varieerde tussen 179 en 147 C. Indien de metingen worden uitgevoerd als het asfalt nog warmer is, zullen de effecten groter zijn. 7

8 Figuur 5: SVM in functie van temperatuur voor proefvak 3 (links) en proefvak 1 (rechts) Vijf weken na aanleg zijn er op 20 willekeurige punten nogmaals PQI-metingen uitgevoerd. De meetpunten 1 tot en met 13 zijn in proefvakken 1 en 2 gelegen, de meetpunten 14 tot en met 20 zijn in proefvak 4 gelegen. In Figuur 6 zijn de gemeten SVM-waarden van de verschillende meetpunten weergegeven en vergeleken met de waarden onmiddellijk na aanleg. Het zijn de ruwe gemeten SVM-waarden die zijn weergegeven, er is in Figuur 6 geen offset toegevoegd. De meting onmiddellijk na aanleg van proefvak 4 (meetpunten 14 tot 20) geeft duidelijk veel hogere waarden. Dit heeft ook geresulteerd in een veel lagere offset. Deze resultaten indiceren dat een hogere temperatuur meer effect heeft op de gemeten verdichting (zonder offset correctie!) dan het verstrijken van weken. SVM PQI offset 0 (kg/m³) Meetpunt 0/10 ; Tgem 39 C (meting 1) 0/10 ; Tgem 30 C (meting 2) 0/10 ; Tgem 33 C (meting na 5 weken) 0/14 ; Tgem 54 C (meting 1) 0/14 ; Tgem 33 C (meting na 5 weken) Figuur 6: SVM bepaald 5 weken na aanleg ten opzichte van voorgaande metingen Tussentijdse PQI-metingen tijdens het verdichtingsproces Op twee verschillende meetlocaties zijn er tijdens het tellen van de walsovergangen ook tussentijdse PQI-dichtheidsmetingen uitgevoerd. Hieruit blijkt dat er na 10 walsovergangen geen wijziging meer optreedt qua verdichtingsgraad. In een later project voor Brussels Airport werd de PQI enkel gebruikt om tijdens het walsproces na te gaan wanneer de beoogde verdichtingsgraad bekomen werd. Standaarddeviatie PQI-metingen Tijdens een meetcampagne op een werf in Vlaams-Brabant zijn er voor 20 verschillende locaties telkens 5 PQI-metingen uitgevoerd. De waarden van de standaarddeviaties zijn weergegeven in Tabel 4, het gemiddelde van de 20 standaarddeviaties bedraagt 13 kg/m³. 13 kg/m³ afwijking in SVM komt ongeveer overeen met 0,5% afwijking in holle ruimte. Tabel 4: standaarddeviatie van 5 PQI-metingen op hetzelfde meetpunt voor 20 locaties (kg/m³)

9 5. CONCLUSIES In dit rapport worden de resultaten samengevat van verschillende projecten waar een TransTech PQI 380 niet-nucleaire dichtheidsmeter gebruikt werd door de Universiteit Antwerpen. Het doel van dit onderzoek was om te verduidelijken of een PQI niet-nucleaire dichtheidsmeter nauwkeurige metingen kan uitvoeren in vergelijking met bijvoorbeeld kernen of een nucleaire dichtheidsmeter. Dit apparaat is een makkelijk te gebruiken hulpmiddel voor werftoezichters om tijdens de aanleg van een asfaltlaag te bepalen of de verdichting al dan niet voldoende is. Indien meer validatie wordt uitgevoerd, zou dit meettoestel gebruikt kunnen voor kwaliteitscontrole op plaatsen waar het nemen van boorkernen verboden is. De belangrijke resultaten van deze studie zijn: 1) Tijdens het walsen is de onmiddellijke evaluatie van het verdichtingsproces belangrijk om de efficiëntie te verhogen en om bij te kunnen sturen indien het walsprocedé ontoereikend blijkt te zijn. Dit is enkel mogelijk door permanente controle gedurende het walsproces en niet door analyses na rapportage. 2) PQI-metingen zijn tijdsefficiënt en dus mogelijk kostenbesparend in vergelijking met andere meettechnieken. 3) Indien er bijkomende dichtheidsmetingen met de PQI-dichtheidsmeter zijn uitgevoerd zijn, zijn er minder kernboringen nodig om een nauwkeurige evaluatie van de dichtheid van een aangelegde asfaltverharding te kunnen uitvoeren. 4) Na het beëindigen van het verdichtingsproces is het mogelijk om de homogeniteit van een baan over de breedte en lengte te bepalen met een niet-nucleaire dichtheidsmeter. 5) De niet-nucleaire dichtheidsmeter kan voorlopig gebruikt worden om informatie oppervlaktetemperatuur en dichtheid op te slaan en te archiveren als data voor toekomstig onderzoek, in afwachting van nieuwe technologieën zoals een infrarood-linescanner achter de finisher en zogenaamde 'intelligente walsen'. 6) Bij de proefvakken van BAC zijn verschillen in dichtheid waargenomen. Bij latere evaluatie van de asfaltverhardingen moet deze informatie meegenomen worden bij analyse van bijvoorbeeld scheuren, spoorvorming en rafeling. 7) Meervoudige PQI-dichtheidsmetingen op dezelfde locatie hebben een lage standaarddeviatie. Een enkelvoudige dichtheidsmeting kan voldoende zijn voor het sturen van het verdichtingsproces. 8) Een degelijke training is nodig om het toestel correct te kunnen gebruiken en resultaten te interpreteren; 9) De absolute waarde van de dichtheidsmetingen is enkel bruikbaar indien de correcte offset is toegepast; de offset dient bij voorkeur bepaald te worden via boorkernen. Als dit niet mogelijk is, kan een deel van de asfaltverharding dat met zekerheid goed verdicht is als referentie bepaald worden voor de offset; de offset is temperatuurafhankelijk. 10) Het beter beheersen van het verdichtingsproces leidt tot een weg van hogere kwaliteit waar minder herstellingen nodig zijn, wat resulteert in verminderde kosten en CO 2- voetafdruk. Het gebruik van de PQI-dichtheidsmeter is hier een geschikte tool voor. DANKWOORD De auteurs wensen het personeel van de dienst Infrastructure & Real Estate van Brussels Airport Company te bedanken, alsook de aannemer Aswebo NV. De auteurs erkennen eveneens de ondersteuning van het Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw voor het uitvoeren van de nucleaire dichtheidsmetingen met de gamma-sonde. Zonder hun ondersteuning was dit onderzoek niet mogelijk geweest. 9

10 REFERENTIES [1] Peng B, Cai C, Yin G, Li W and Zhan Y 2015 Evaluation system for CO 2 emission of hot asphalt mixture Journal of traffic and transportation engineering 2(2) pp [2] Key world energy statistics, International Energy Agency, 2016 [3] Huerne H L ter 2004 Compaction of Asphalt Road Pavements Using Finite Elements and Critical State Theory, PhD thesis, University of Twente Enschede, The Netherlands, p 319 [4] Decker D S 2006 State-of-the-Practice for Cold-Weather Compaction of Hot-Mix Asphalt Pavements Factors Affecting Compaction of Asphalt Pavements, Transportation Research E-Circular, Issue No. E-C105, TRB, Washingron, DC, USA, pp [5] Miller S R, Hartmann T, Dorée AG 2011 Measuring and visualizing Hot Mix Asphalt Concrete Paving Operations Automation in construction 20, pp [6] Bijleveld F, Miller S, De Bondt A, Doree A, 2012 Too hot to handle, too cold to control influence of compaction temperature on the mechanical properties of asphalt Proc. 5 th Eurasphalt & Eurobitume Congress (Istanbul, Turkey) pp A5EE-231 [7] A summary of operational differences between nuclear and non-nuclear density measuring instruments, Report 2000, p 5 [8] Von Quintus H L 2009 NDT Technology for quality assurance of HMA pavement construction Volume 626 Report of National Cooperative Highway Research Program (US: Transportation Research Board), p 112 [9] Zhuang Z 2011 Effectiveness study of Non-Nuclear Gauge for Hot Mix Asphalt (HMA) Pavement Construction (US: University of Nebraska-Lincoln) [10] Romero P 2002 Evaluation of non-nuclear gauges to measure density of hot-mix asphalt pavements Final Report (US: Department of civil engineering and environmental engineering, University of Utah) [11] Sanders S R, Rath D, Parker F 1994 Comparison and core pavement density measurement Journal of Transportation Engineering 120 (6) pp [12] Hanna A S, Russell J S, Noyce D A, Schmitt R L 1995 Asphaltic pavement density measurement comparison using coring and nuclear methods International Technical Peport (US: University of Winsconsin-Madison) [13] Rogge D F, Jackson M A 1999 Compaction and Measurement of Field Density for Oregon Open-Graded (F-Mix) Asphalt Pavement Final Report SPR 386 (US: Department of Civil, Construction, and Environmental Engineering, Oregon State University) [14] Williams S G 2008 Non-nuclear methods for HMA density measurements MBTC 2075 Final Report (US: University of Arkansas), p 77 [15] Vuye C, Couscheir K, Lauriks L, Van den bergh W, Van Bouwel Ph 2017 The influence of mixture composition, adhesion promotor and compaction degree on the groove stability of grooved Marshall asphalt Proc. BESTInfra 2017 (Prague, Czech Republic) [16] Hanna A S, Lee M-J, Schoenfelder S M, Lee C 2008 Temperature-density relationship of hot-mix asphalt pavement after completed rolling Canadian Journal of Civil Engineering 35 pp [17] Anthonissen, J., Bituminous pavements in Flanders. Quantifying the effect of RAP on the environmental impact. Antwerpen. [18] Van den bergh W, Jacobs G, Couscheir K, Hellinckx P, Sharif M, Duerinckx B, ROAD_IT:Efficient procesbeheer door het inzetten van IT in de asfaltwegenbouw. Belgisch wegencongres 10