Asfalt en bitumendag 2010
Eengoedof eenslechtwegdek... wie betaalt de rekening? Jacob Groenendijk met dank aan Nico van den Berg KOAC-NPC
Inhoud Energieverbruik van een weg in verschillende levensstadia Energieverbruik van een auto Rolweerstand en wegdekkwaliteit Verschillen tussen asfalt en beton? Conclusie Vlakke wegen zijn goedkoper en milieuvriendelijker
Energieverbruik van een weg Wanneer gebruikt een weg de meeste energie? 1. Bij productie? 2. Bij transport? 3. Bij aanleg? 4. Tijdens gebruik? 5. Bij onderhoud? 6. Bij sloop?
Energieverbruik van een weg Het energieverbruik (Frankrijk) door gebruik van de weg is ca. 15 tot meer dan 100 keer zo groot als dat voor de bouw *) van de weg en het onderhoud over een periode van 30 jaar. *) bouw is inclusief transport, productie van grond- en bouwstoffen, aanleg en betonnen of stalen voertuigkeringen. Bron: Chappat en Bilal (Eurobitume & Eurasphalt Vienna 2004)
Energieverbruik (vlgs. Chappat en Bilal) Bron: Energieverbruik voor aanleg en 30 jaar onderhoud en tgv verkeer Energieverbruik (MJ/m 2 ) Cumulatief tgv verkeer Doorgaand gewapend beton Ongedeuveld beton Warm asfalt Hoge stijfheid asfalt Koud asfalt Verkeerstype volgens LCPC-Setra klassificering
Energieverbruik voertuig Waar wordt de energie verbruikt? Inertie (energie benodigd om het voertuig te versnellen en vertragen) Interne wrijving (verliezen in motor en aandrijving) Luchtweerstand (verliezen door wrijving met de lucht; toename evenredig met v 2 ) Rolweerstand (verlies door vervorming van band, schokdempers en wegdek; onafhankelijk van v)
Weerstand
Energieverbruik Inertie krachten: sterk afhankelijk van massa voertuig en verkeersituatie Interne wrijving: vrij klein en onafhankelijk van verkeersituatie Luchtweerstand: belangrijkste bron van verbruik bij hoge snelheid Rolweerstand: bij alle snelheden een belangrijke bron van verbruik
Verdeling energieverbruik brandstofverbruik (l/100km) 14 12 10 8 6 4 2 inertie luchtweerstand interne verliezen rolweerstand 0 60 km/h 90 km/h 130 km/h stad buitenweg snelweg
Oorzaken verschillen Stad: veel versnellen en vertragen max 60 km/h Buitenweg: beperkt versnellen en vertragen max 90 km/h Snelweg: 1x versnellen constant 130 km/h 1x vertragen
Band-wegdek contact Een compromis tussen: Veiligheid Grip Comfort Schoon Stil Rolweerstand Slijtage band en weg Geluid binnen en buiten het voertuig
Wat is rolweerstand? Rolweerstand komt voort uit: De cyclische vervorming van de band 1 5 2 4 3 1 5 De vervorming van het wegdek Micro slip tussen band en wegdek Luchtweerstand rond de band Vervorming van schokdempers 2 3 4
Mogelijkheden voor ingrepen Optimaliseren van Rubbereigenschappen van de band Door bandenfabrikanten Eigenschappen van het wegdek Door (asfalt)producenten / aannemers Micro-, macro- en megatextuur Door producenten / aannemers Luchtweerstand rond wiel Door autobouwers? / velgkiezers?
Aanpassen stijfheid wegdek De stijfheid (visco-elastisch gedrag) van het asfaltwegdek zou misschien aangepast kunnen worden, zodat de rolweerstand lager wordt. De bijdrage is gering en daardoor moeilijk te meten maar verlagen van de rolweerstand zou tevens positieve gevolgen kunnen hebben voor de slijtweerstand van het materiaal.
Aanpassen textuur De micro- en macro- en megatextuur hebben direct invloed op de rolweerstand. Microtextuur is van het grootste belang voor grip / stroefheid en kan niet worden verkleind Macro- en megatextuur (vlakheid) moeten zo klein mogelijk zijn, zodat de band niet wordt aangestoten en vervormd en schokdempers e.d. van het voertuig niet worden aangesproken. Bij voorkeur negatieve textuur. Wel diepe macro-textuur nodig voor waterafvoer (natte stroefheid)
Vlakheid/textuur vs brandstofverbruik Bron: H. Bendtsen, Technical note 023, DRI
Megatextuur
Braille-stopstrepen
Verschillen asfalt en beton? Cementbranche: 1. asfaltweg minder stijf dan betonweg, dus wiel op asfalt moet uit diepere kuil klimmen 1. asfalt visco-elastisch, dus energieverlies in wegdek Asfaltbranche: 1. niet materiaal is bepalend, maar totale constructie en VOORAL VLAKHEID en TEXTUUR
Overdreven beeld Cementindustrie heeft het volgende beeld bij asfaltwegen Asfalt Beton
IRI asfalt versus betonwegen HMA = Asfalt PCCP = Beton Gegevens uit Oregon
Rolweerstand RMS textuurdiepte C RR =F R /N = weerstandskracht/normaalkracht Bron: I. Lopez Arteaga, TU/e, 7 e Silent Roads symp. 2010
Rolweerstand RMS textuurdiepte C RR =F R /N = weerstandskracht/normaalkracht Bron: I. Lopez Arteaga, TU/e, 7 e Silent Roads symp. 2010
Rolweerstand RMS textuurdiepte C RR =F R /N = weerstandskracht/normaalkracht? Bron: I. Lopez Arteaga, TU/e, 7 e Silent Roads symp. 2010
Rolweerstand - wegdektypen Proefvakken Kloosterzande C RR =F R /N = weerstandskracht/normaalkracht C RR ISO SMA DAC DGD ZOAB TL-ZOAB RUBBERS OPP.BEH Bron: M+P course on tyre-road interaction nov 2010
Conclusie Hoe vlakker de weg, hoe minder energie verloren gaat in vervorming van banden en schokdempers. Dus maak en houd de wegen vlak, want dat spaart brandstof tijdens de gehele levensduur van de weg. Verder: Besparing energiegebruik aanleg Optimalisatie macrotextuur Optimalisatie stijfheid/energieverlies verharding
Bovendien: Een vlakkere weg geeft: meer rijcomfort minder vermoeiing bestuurder minder voertuigslijtage minder ladingschade langere levensduur weg Oh ja: Niet te hard rijden Banden op goede spanning