Onderzoek naar vloeistofdichte asfaltconstructies - ervaringen met een praktijkgeval - Kortschrift opgesteld voor: Wegbouwkundige Werkdagen 2002 Te Doorwerth, Nederland 12 en 13 juni 2002
Onderzoek naar vloeistofdichte asfaltconstructies ervaringen met een praktijkgeval - Ir. M. Bergijk Ingenieursbureau Oranjewoud bv Dr. ir. A.H. de Bondt Ooms Avenhorn Holding bv Ir. R.C. van Rooijen Ooms Avenhorn Holding bv Samenvatting In situaties waar gewerkt wordt met (vloei)stoffen die slecht zijn voor het milieu, is het vaak noodzakelijk bodembeschermende voorzieningen aan te leggen, bijvoorbeeld in de vorm van vloeistofdichte verhardingen. De nieuwe AMvB, besluit Tankstations Milieubeheer accepteert het onder KOMO certificaat aanleggen van vloeistofdichte verhardingen van asfalt. Dit kortschrift beschrijft het gedrag van een dergelijke asfaltverharding op een proeflocatie welke in 1995 is aangelegd. Uit deze verharding zijn recentelijk circa 60 kernen geboord. Van het asfalt en het daaruit teruggewonnen bitumen van de met vloeistof belaste delen en niet belaste delen zijn een aantal kenmerkende eigenschappen bepaald. Het bezit van kennis omtrent de invloed van het inwerken van motorbrandstoffen op het mechanische gedrag is essentieel bij het ontwerpen en detailleren van dergelijke verhardingen. Het uitgevoerde onderzoek levert daaraan een bijdrage, waardoor asfalt bij tankstations een reëel alternatief wordt. Trefwoorden Asfalt, vloeistofdicht, tankstations, chemische resistentie, praktijkervaring
Inleiding De markt voor de aanleg van vloeistofdichte verhardingen is in Nederland sterk groeiende, o.a. door het beschikbaar komen van regelgeving t.a.v. bodembescherming. In de nieuwe AMvB besluit Tankstations Milieubeheer is de toepassing van bitumineuze constructies bij tankstations toegestaan. Bekend is echter dat asfalt kan worden aangetast door lichte koolwaterstoffen, zoals diesel en benzine. Afhankelijk van het type asfalt, de aard van de vloeistof en het belastingpatroon kan de vloeistofdichtheid in het geding komen. In 1996 zijn onderhoudswerkzaamheden uitgevoerd aan de verharding van een tankstation aan de Bartholomeus Ruloffsstraat te Amsterdam. Destijds is bij wijze van proef besloten in het asfalt een speciaal bindmiddel toe te passen. Dit bindmiddel was eerder o.a. toegepast op het nieuwe vliegveld van Kuala Lumpur waar de asfaltverhardingen kerosine bestendig dienden te zijn. Laboratorium onderzoek Overzicht van de locatie In 2001 is uit het asfalt bij het tankstation een aantal Ø 100 en Ø 150 mm kernen geboord. De helft van de kernen is geboord uit een gebied waar regelmatig dieselolie en benzine wordt gemorst (het zogenoemde morsgebied ), de andere helft waar niet wordt gemorst. In het R&D laboratorium van Ooms Avenhorn Holding te Scharwoude is onderzoek gedaan naar de eigenschappen van het asfalt en het uit het asfalt teruggewonnen bitumen. Hierbij is steeds onderscheid gemaakt tussen asfalt uit het morsgebied en asfalt daarbuiten. De resultaten van het onderzoek dat is uitgevoerd op deze kernen is samengevat in onderstaande tabel. Tabel 1 Kernen uit morsgebied Kernen buiten morsgebied Gemiddeld Var. Coëf. (%) Gemiddeld Var. Coëf. (%) Laagdikte [mm] 41 7,3 39 10,3 Dichtheid [kg/m3] 2382 0,3 2367 0,3 Holle ruimte [%] 2,2 13,6 2,7 7,4 Bitumengehalte [%] 6,1 3,3 6,2 4,8 Stijfheidsmodulus [MPa] - bij 5 C - bij 15 C 6300 2080 18,1 7,2 8910 3560 3,4 3,1 Splijtsterkte bij 0 C [MPa] 3,76 5,9 4,44 5,9 Splijtenergie bij 0 C [Nmm/mm 2 ] 17,3 19,1 12,0 11,7 Vervorming bij 40 C [%] 2,8 7,1 2,2 9,1 Mengselviscositeit bij 40 C [GPa s] 149 25,5 197 21,8
Uit tabel 1 blijkt dat: De gemiddelde dikte van de deklaag in het "morsgebied" niet minder is dan buiten het "morsgebied" (ongeveer 40 mm). De gemiddelde dichtheid van de kernen in het "morsgebied" is iets hoger dan buiten het "morsgebied". Dit resulteert in een verschil in holle ruimte van ongeveer 0,5 %. De kernen uit het "morsgebied" hebben bij zowel 5 als 15 C een lagere stijfheidmodulus dan de kernen buiten het "morsgebied" (bepaald volgens Ontwerp NEN-EN 12697-26:1999 Annex C). De splijtsterkte van de kernen uit het "morsgebied" is lager dan die van de kernen buiten het morsgebied, de splijtenergie is echter hoger (bepaald volgens Ontwerp NEN-EN 12697-23:1999). De kernen uit het "morsgebied" hebben aan het einde van de uniaxiale cyclische drukproef een grotere vervorming dan de kernen buiten het morsgebied. Ook is de mengselviscositeit van deze kernen lager. Ondanks de achteruitgang is de weerstand tegen permanente vervorming van het asfalt in het "morsgebied" nog steeds goed te noemen. Namelijk, cyclische drukproeven uitgevoerd op DAB 0/16 proefstukken met 40/60 bitumen gaven als resultaat een gemiddelde permanente vervorming aan het einde van de proef van 5,0 % en een mengselviscositeit van gemiddeld 50 GPa s (proefcondities: 40 C, belasting 0,4 MPa, lastduur 0,3 s, rustperiode tussen 2 lastherhalingen 0,7 s, 10.000 lastherhalingen). Tabel 2 Penetratie [0,1 mm] Verwekingspunt R&K [ C] Gemiddeld Var. Coëf. (%) Gemiddeld Var. Coëf. (%) Oorspronkelijk toegepast SFB 5-50 (JR) 58-82,0 - Kernen uit morsgebied 77 10,4 56,8 1,1 Kernen buiten morsgebied 55 5,5 60,6 0,5 Uit tabel 2 blijkt dat de Penetratie van het teruggewonnen bitumen van kernen uit het "morsgebied" hoger is en het verwekingspunt lager dan van het teruggewonnen bitumen van kernen buiten het "morsgebied". Dit betekent dat het bitumen van het asfalt in het morsgebied zachter is dan daarbuiten. Visuele beoordeling Een visuele beoordeling van de locatie leert dat de asfaltconstructie na 5 jaar nog steeds voldoet aan het criterium ten aanzien van vloeistofdichtheid, namelijk dat de vloeistof de onderzijde van de als vloeistofdicht aangemerkte (dek)laag niet mag bereiken. Wel is duidelijk te zien dat aantasting van het asfalt is opgetreden. Deze is echter beperkt van omvang en diepte. Ook de boorkernen laten zien dat aantasting beperkt blijft tot ruwweg de bovenste 10 mm van de deklaag in de gedeelten die het sterkst zijn aangevreten. Conclusies Het is evident dat bij de toepassing van asfalt bij tankstations aantasting optreedt van het asfalt nabij de afleverpunten. De mate van aantasting is afhankelijk van het type asfalt, de eigenschappen van de vloeistoffen en het morspatroon.
In het geval van de Bartholomeus Ruloffsstraat te Amsterdam heeft een asfaltconstructie met gemodificeerde bitumen met een hoge resistentie tegen koolwaterstoffen, gedurende 5 jaar goed geacteerd. Inwerking van de motorbrandstoffen op het asfalt leiden tot een verandering in mechanische eigenschappen van zowel het asfalt als het bitumen. Kort samengevat blijkt dat het bitumen zachter wordt. Dit leidt tot o.a. een lagere stijfheid, een lagere splijtsterkte, een hogere breukenergie en een grotere vervormingsgevoeligheid van het asfalt.