Transcript 6-2-482-dww-2 (457.91kB)

6.2
Ministerie van Verkeer en Waterstaat
Dienst Weg- en Waterbouwkunde
Directoraat-Generaal Rijkswaterstaat
Menging van nieuw bitumen
met verouderd bitumen tijdens
warm hergebruik van
Zeer Open Asfaltbetongranulaat
NIET UITLEENBAAR
BUITEN DWW
BIDOC DWW - 015-2518363
B
I
D
O
C
(bibliotheek en documentatie)
S & - Dienst Weg-en Waterbouwkunde
Postbus 5044, 2600 GA DELFT
Tol. 015 -2518 363/364
482
(2)
Lz-a8
Menging van nieuw bitumen
met
verouderd bitumen
tijdens
warm hergebruik
van
Zeer Open Asfaltbetongranulaat
o
c
(bibliotheek en documentatie)
• g g $ ~ D«ns!: Weg- en Vfeiec'RouvMwtis
fpf}|S> Postbus 5Ö44, 2600 GA BEUT
\ j ^
Tei. 015 - 2513 JÜ5/364
drs. H.A. Verburg
J. van der Kooij
Rapport: W-DWW-96-092
"Dit werkdocument wordt uitgegeven om geïnteresseerden de gelegenheid te bieden om van de voortgang van het
desbetreffende onderzoek kennis te nemen. Benadrukt wordt dat de gezichtspunten in dit werkdocument niet noodzakelijk
overeen behoeven te komen met de officiële gezichtspunten of het beleid van de directeur-generaal van de Rijkswaterstaat.
Met de in dit werkdocument gegeven informatie dient derhalve met de nodige voorzichtigheid te worden omgegaan,
aangezien de hierin vermelde conclusies in de loop van het verder onderzoek of anderszins herzien dienen te worden.
Het Rijk sluit iedere aansprakelijkheid uit voor schade die uit het gebruik van de in dit werkdocument opgenomen gegevens
mocht voortvloeien."
Samenvatting
Dit onderzoek is uitgevoerd in het kader van het onderzoeksproject naar het hergebruik van zeer
open asfaltbetongranulaat. Doel van het hier beschreven onderzoek is te bepalen in hoeverre nu
een nieuw bitumen, nadat het is toegevoegd aan zeer open asfaltbetongranulaat, één fase vormt
met het sterk verouderde bitumen uit zeer open asfaltbeton granulaat of dat er slechts sprake is
van omhulling van het verouderde bitumen door het nieuwe bitumen.
De resultaten wijzen uit dat, hoewel de penetratie van het bitumen uit zeer open asfaltbeton
granulaat zeer laag is, het nieuwe bitumen in meer of mindere mate mengt met het verouderde
bitumen. Dit vormt een aanwijzing dat de kans gering is op voortijdige spoorvorming of rafeling,
direct na aanleg van asfaltmengsels met hoge percentages zeer open asfaltbeton granulaat.
Summary
This study is part of a project aimed at the recycling of porous asphalt granulate.The purpose of this
study described here is to determine if new bitumen, after it has been mixed with porous asphalt
granulate, will form a single phase with the aged bitumen from porous asphalt granulate or wether
it is so that the aged bitumen will only be covered with the new bitumen .
The results show that, though the penetration of the aged bitumen from porous asphalt granulate
is very low, some mixing occurs between the new and the aged bitumen. Based on these results we
do not expect premature ravelling or rutting after laying of these asphaltconcrete mixtures with
high percentages of porous asphalt granulate.
Inhoudsopgave
1 Inleiding 7
1.1 Ontwikkelingen in het warm hergebruik van asfaltgranulaat en zeer open asfaltbeton
granulaat 7
1.2 Doelstelling van het onderzoek 8
2 Methoden 9
3 Resultaten 77
3.1 Zeer open asfaltbetongranulaat met nieuw bitumen 11
3.2 Nieuw zeer open asfaltbeton 12
3.3 Zeer open asfaltbetongranulaat met nieuw bitumen en nieuw aggregaat 13
4 Resultaten mechanische testmethoden 75
4.1 Wielspoorproeven 75
4.2 Marshallproeven 75
4.3 Cantabroproeven 16
4.4 Splijtproeven 16
5 Discussie 77
5.1 Gefaseerde terugwinning van bitumen 77
5.2 Testmethoden aan asfaltmengsels 77
5.3 Duurzaamheid direkt na aanleg 18
6 Conclusies 19
7 Stellingen 21
8 Referenties 23
1 Inleiding
1.1 Ontwikkelingen in het warm hergebruik van asfaltgranulaat en zeer open asfaltbeton granulaat
In Nederland wordt verwacht dat de asfaltproduktie zich, afhankelijk van verschillende factoren, zal
stabiliseren op een produktie van 7 miljoen ton per jaar of zal dalen tot een produktie van 5,5
miljoen ton per jaar in 2015 (zie figuur 1).
Het aanbod van asfaltgranulaat zal echter sterk toenemen tot ca. 3 a 3,5 miljoen ton per jaar in 2015.
Deze sterke toename wordt veroorzaakt door het
inwerking treden van een verbod op het storten en
asfaltproduktie
het ongebonden toepassen van asfaltgranulaat [1].
In de asfaltproduktie treedt ook een verschuiving op.
aanbod asfaltgranul jat
In de periode van 1995 tot 2005 zal het gehele
__^^«^M
primaire
wegennet (± 80 km2) worden voorzien van
— — '
zeer open asfalt beton (ZOAB). Het gevolg hiervan is
dat van het totale aanbod van asfaltgranulaat in
2015 ongeveer 30% (ca. 1 miljoen ton), afkomstig is
2015
1990
1995
2000
2010
2005
van ZOAB granulaat. In het hergebruik van asfaltFiguur 1. Asfaltproduktie en aanbod asfaltgranulaat granulaat wordt zoveel mogelijk gestreefd naar een
hoogwaardige toepassing hiervan.
1
• : '- : '-
' '"•
\-
••''••''A''~Y:-
In het hergebruik van ZOAB granulaat in nieuw asfalt worden twee sporen gevolgd:
- het verwerken in dicht asfaltbeton (deklagen) en steenslagasfaltbeton (tussen- en onderlagen);
- het verwerken in ZOAB (deklagen).
Voor het hergebruik van asfaltgranulaat zijn diverse methoden beschikbaar. Bekende methoden zijn
de chargemenger, de trommelmenger en de paralleltrommelmethode waarmee hergebruikspercentages toegestaan zijn tot 50%. Vrij nieuw is de MARS techniek (Microwave Asphalt
Recycling System), waarmee hergebruikspercentages mogelijk zijn van minimaal 85%. Ook zijn In
Situ methoden beschikbaar als Repave en Remix, waarmee eveneens hoge percentages hergebruik
(minimaal 75%) mogelijk zijn.
Uitgangspunt bij het ontwerpen van asfaltmengels met asfaltgranulaat is steeds dat deze mengsels
vergelijkbare functionele en materiaaltechnische eigenschappen moeten hebben als vergelijkbare
mengsels met nieuwe bouwstoffen.
Bij het ontwerpen van asfaltmengsels met asfaltgranulaat wordt het teruggewonnen bitumen
gekarakteriseerd met behulp van de penetratie.
Kenmerkend voor het bitumen teruggewonnen uit ZOAB granulaat is de zeer lage waarde van de
penetratie; gemeten waarden zijn 5 tot 15 (x 0,1 mm).
Het gevolg is dat, mede door de hoge hergebruikspercentages, bitumina worden gebruikt met een
penetratie van 160/210 (x 0,1 mm) of 270/330 (x 0,1 mm) teneinde de bitumeneigenschappen
enigszins op het oorspronkelijk niveau te brengen.
Onbekend is echter of na omhulling van het verouderde bitumen met het nieuwe bitumen, het
bitumen nu ook één fase vormt met het verouderde bitumen of dat er slechts sprake is van
omhulling van het oude bitumen door het nieuwe bitumen. In dat laatste geval zullen dichte
mengsels direkt na aanleg extra spoorvormingsgevoelig zijn. Voor open mengsels bestaat het risico
dat na aanleg versneld steenverlies (rafeling) optreedt.
1.2 Doelstelling van het onderzoek
De doelstelling van het hier beschreven onderzoek is te bepalen in hoeverre nu een nieuw bitumen,
nadat het is gemengd met het ZOAB granulaat, één fase vormt met het verouderde bitumen of dat
er slechts sprake is van oud bitumen, dat wordt omhuld met het nieuwe bitumen. De onderzoeksopzet die hiervoor gekozen is bestaat uit twee delen.
Om te meten of het nieuwe bitumen (met een hoge penetratie) één fase vormt, d.w.z. mengt met
het verouderde bitumen, wordt een methode toegepast, waarbij het bitumen stapsgewijs uit een
asfaltmengsel wordt teruggewonnen [2,3]. Op deze wijze wordt het bitumen laagsgewijs rond het
mineraal aggregaat teruggewonnen. Het bitumen wordt vervolgens gekarakteriseerd met
viscositeitsmetingen en gelpermeatiechromatografie. Deze methode is toegepast op 3 verschillende
mengsels (niet verdicht) en wel: ZOAB granulaat met nieuw bitumen, nieuw ZOAB en ZOAB met
ZOAB granulaat en nieuw bitumen.
In het tweede deel meten we ook een aantal eigenschappen van in het laboratorium bereide
asfaltmengsels om te bepalen of deze asfaltmengsels voortijdige spoorvorming of rafeling zullen
geven direkt na aanleg als gevolg van onvolledige menging tussen het oude en het nieuwe
bitumen. Hierbij zijn voor de dichte asfaltmengsels (DAB) de marshall- en de wielspoorproef
gebruikt en voor de open asfaltmengels de cantabro- en de splijtproef.
2 Methoden
Het bitumen uit de verschillende asfaltmengsels werd teruggewonnen in vier of vijf stappen,
waarbij verschillende volumina methyleenchloride werden gebruikt. De volumina die per fractie
werden gebruikt voor de terugwinning nemen toe om te bereiken dat de hoeveelheid bitumen die
per fractie werd teruggewonnen vergelijkbaar was. Nadat het asfaltmengsel was gemaakt
(mengtemperatuur 140 °C en mengtijd 90 s) werd het asfaltmengsel 2 uur gekoeld. Het oplosmiddel werd gedurende 1 minuut in contact gebracht met het asfaltmengsel en geroerd. Vervolgens werd het mengsel van bitumen + vulstof + methyleenchloride gecentrifugeerd om de
vulstof te verwijderen. Dit werd nog een keer herhaald. De fracties werden afgefiltreerd over een
vouwfilter, waarna het bitumen met vacuümdestillatie werd teruggewonnen. Voor de karakterisering van de teruggewonnen bitumenfracties werden viscositeitsmetingen uitgevoerd en
gelpermeatiechromatografie, waarmee een waarde voor Mw werd bepaald. Mw is maat voor de
gemiddelde molecuulgewichtsverdeling (4) van het bitumen.
Voor de karakterisering van de DAB mengsels met ZOAB granulaat werd de wielspoorproef en de
marshallproef gebruikt. De cantabroproef en de splijtproef werden gebruikt voor de karakterisering'
van de ZOAB mengsels met ZOAB granulaat. De mengselsamenstellingen zijn hier niet weergegeven.
3 Resultaten
3.1 Zeer open asfaltbetongranulaat met nieuw bitumen
In de figuren 2 en 3 zijn de resultaten weergeven van de stapsgewijze terugwinning van bitumen
uit een mengsel van ZOAB granulaat en nieuw bitumen.
3400
3400
•0.
3200
3200 -
- s . s- - • •
3000
3000
2800
2600
O 2400
2200
|2200
2000
2000
1800
1800 •
1600
1600
1E+1
Figuur 2.
•JU
o 2600 -
|2400
1400
m-•m
2800
.-E
1E+2
1400
1E+3
viscositeit (Pa.s)
1E+4
1E+1
1E+5
ZOAB granulaat met bitumen 270/330
Figuur 3.
•E)
1E+2
1E+3
viscositeit (Pa.s)
1E+4
1E+5
ZOAB granulaat met bitumen 270/330
Hierin is punt a de viscositeit en de Mw-waarde van bitumen teruggewonnen uit ZOAB granulaat
(penetratie 7 x 0,1 mm). Punt b is de viscositeit en de Mw-waarde van bitumen 270/330 (niet
teruggewonnen).
De fracties 1 tot en met 4 geven de viscositeit en de Mw-waarde voor de vier fracties teruggewonnen bitumen. Hierbij is fractie 1 de eerste fractie die wordt teruggewonnen en dus als het
ware de buitenste schil van het bitumen rond het mineraal aggregaat. Fractie 4 is de laatste fractie
en komt overeen met het bitumen dat zich direkt op het mineraal aggregaat bevindt. Uit de figuren
blijkt dat voor de fracties 1 tot en met 4 de viscositeit en de Mw-waarde tussen de waarden van
het bitumen uit ZOAB granulaat (punt a) en bitumen 270/330 (punt b) ligt. De Mw-waarde en de
viscositeit nemen toe naarmate meer bitumen wordt teruggewonnen.
Het lijkt dat het bitumen 270/330, nadat het is toegevoegd aan het ZOAB granulaat mengt met
het verouderde bitumen. Dat wil zeggen, oplost en diffundeert in het oude bitumen, waarbij de
mate waarin het nieuwe bitumen oplost en diffundeert in het oude bitumen afhankelijk is van o.a.
de filmdikte van dit oude bitumen. Dit verklaart ook de toename van de viscositeit en de Mwwaarde. Een verschil tussen beide figuren is dat in figuur 3 voor fractie 1 een hogere viscositeit
wordt gemeten dan voor fractie 2. De oorzaak hiervoor ligt vermoedelijk in het feit dat bij dit
monster de omhulling van het oude bitumen door het nieuwe bitumen niet volledig is geweest.
11
3.2 Nieuw zeer open asfaltbeton
In figuren 4 en 5 zijn de duplo resultaten weergegeven van de stapsgewijze terugwinning van
nieuw bitumen uit nieuw ZOAB.
3900
3900
3800-
3800-
,0. .
3700 •
3600 •
3700-
•0.
3600 •
3500-
3500 -
\0
•.'ui '-m'™
3400
3400
100
200
300
viscositeit (Pa.s)
400
500
100
200
300
viscositeit (Pas)
400
500
Figuur 5. ZOAB met bitumen 80/100
Figuur 4. ZOAB met bitumen 80/100
Wederom is hier fractie 1 de eerste fractie bitumen die wordt teruggewonnen en fractie 4 de laatste
fractie. Uit beide figuren blijkt dat naarmate meer bitumen wordt teruggewonnen zowel de
viscositeit als de Mw-waarde afnemen. Dit is in tegenstelling tot de resultaten in figuren 2 en 3,
waar de viscositeit en de Mw-waarde toenemen. Deze afname van de viscositeit en de Mw-waarde
kan als volgt worden verklaard. Na omhulling van het minerale aggregaat door het bitumen
dringen lichte componenten vanuit het bitumen in de steen [5]. Bij de stapsgewijze terugwinning
van het bitumen worden deze componenten het laatst teruggewonnen in fractie 4. Deze fractie
heeft daardoor de laagste viscositeit en Mw-waarde. Tussen de duplo resultaten zijn een aantal
verschillen. In figuur 4 wordt voor fractie 3 een hogere viscositeit gemeten dan voor fractie 2.
Een oorzaak hiervoor is dat bij het uitvoeren van deze proeven tijdens het scheiden van het
mengsel van methyleenchloride, bitumen en vulstof, iedere fractie twee keer is gecentrifugeerd. Bij
deze tweede centrifugestap is bitumenverlies opgetreden. Voor de duplo resultaten bedroeg het
bitumenverlies 1 1 % en 14%. Ter voorkoming van deze proeffout is de tweede centrifugestap
achterwege gebleven bij de uitvoering van de proeven in paragraaf 3.1. Verder blijkt ook dat de
Mw-waarden hoger liggen dan in de figuren 2 en 3. Vermoedelijke oorzaak hiervoor is een
tussentijdse verandering in de berekeningsmethode van de Mw-waarde. Deze waarden moeten
dan ook niet als absoluut worden beschouwd.
12
3.3 Zeer open asfaltbetongranulaat met nieuw bitumen en nieuw aggregaat
3900
3900
..,ffl
3800
D
3700 •
,13
-S
3600
3500
3400
500
Figuur 6.
1000
viscositeit (Pa.s)
1500
2000
500
ZOAB granulaat, nieuw bitumen en nieuw
aggregaat
Figuur 7.
1000
1500
viscositeit (Pa.s)
2000
2500
ZOAB granulaat, nieuw bitumen en nieuw
aggregaat
Voor de stapsgewijze terugwinning van bitumen is eerst begonnen met een ZOAB mengsel bestaande uit ZOAB granulaat met bitumen 270/330 en nieuw aggregaat. Echter, de interpretatie van
deze meetresultaten was niet zonder meer duidelijk. Dit zal hieronder worden toegelicht.
In de figuren 6 en 7 zijn de resultaten weergegeven van de stapsgewijze terugwinning van bitumen
uit een mengsel van ZOAB waarin 70% ZOAB granulaat was toegevoegd.
Omdat dit ZOAB mengsel 5,5% bitumen bevat, zijn voor de terugwinning 5 fracties gebruikt,
waarbij fractie 1 de eerste fractie is die wordt teruggewonnen en fractie 5 de laatste.
Uit de figuren blijkt dat naarmate meer bitumen wordt teruggewonnen de viscositeit toeneemt.
Dit geldt ook voor de Mw-waarden, waarbij echter in figuur 7 de Mw-waarde wisselt. In feite is bij
terugwinning van bitumen uit dit mengsel sprake van twee processen. Enerzijds wordt bitumen
teruggewonnen van het nieuwe aggregaat. Analoog aan de resultaten in figuren 4 en 5 zal de
viscositeit van dit bitumen en de Mw-waarde afnemen naarmate meer bitumen wordt teruggewonnen. Anderzijds wordt ook bitumen teruggewonnen van het ZOAB granulaat. Conform de
resultaten uit figuren 2 en 3 neemt de viscositeit hiervan toe naarmate meer bitumen wordt
teruggewonnen.
Wanneer nu bitumen wordt teruggewonnen uit een ZOAB mengsel van nieuw aggregaat, nieuw
bitumen en ZOAB granulaat wordt in feite een netto effekt gemeten van beide processen.
Dit bemoeilijkt de interpretatie van de data.
Verder speelt hier dat bij de opwerking van het teruggewonnen bitumen ook bitumen verloren is
gegaan en wel 9% en 13%. In welke fractie dit verlies is opgetreden is niet aan te geven.
Deze proeffout bemoeilijkt verdere interpretatie.
13
4 Resultaten mechanische testmethoden
4.1 Wielspoorproeven
In figuur 8 zijn de resultaten weergeven van de wielspoorproeven (6).
Uit deze proeven blijkt dat voor de DAB mengsels de
vervorming toeneemt naarmate de penetratie hoger
is. De waarden van de vervorming van DAB 45/60
en DAB 80/100 verschillen niet significant.
Voor DAB 160/210 en met name 270/330 ligt de
vervorming hoger t.o.v. DAB 45/60 en 80/100.
2OOOO
40000
60000
80000
100000
aantal wielovergangen
-•-45/60 -«-80/100 -«-160/210 -«-270/330 — 2 5 %
Figuur 8. Wielspoorproeven; n = 3
-50% |
De volgorde op basis van de gemeten vervorming
van deze 4 dicht asfaltbeton mengsels komt overeen
met de waarden zoals die gemeten zijn voor de
marshallstabiliteit. Naarmate de marshallstabiliteit
lager is, neemt de vervorming in de wielspoorproef
toe.
DAB met 25% ZOAB granulaat heeft een significant lagere vervorming dan de andere DAB
mengsels.
DAB met 50% ZOAB granulaat heeft een vervorming overeenkomstig een DAB 160/210.
De resultaten geven aan dat het vervormingsgedrag niet enkel en alleen wordt bepaald door de
eigenschappen van het nieuwe bitumen, maar ook worden beïnvloed door de eigenschappen van
het oude bitumen. Dit vormt een aanwijzing dat er sprake is van enige menging tussen het oude
bitumen
(pen 6 x 0,1 mm) en het nieuwe bitumen (pen 143 x 0,1 mm respectievelijk pen 287 x 0,1 mm).
Opmerkelijk is verder dat voor beide mengsels met ZOAB granulaat de marshallstabiliteit (rekening
houdend met de spreiding) en de penetratie van het bitumen na terugwinning uit de platen
vergelijkbaar zijn. De oorzaak voor het verschillende vervormingsgedrag is niet nader uitgezocht.
4.2 Marshallproeven
12500
In figuur 9 zijn het gemiddelde en de spreiding (x ± s)
weergegeven van de marshallproeven [7] van DAB
met 50% ZOAB granulaat.
Uit de resultaten blijkt dat de marshallstabliteit
(gemiddeld) bij het bewaren van de proefstukken bij
60 °C toeneemt; de verschillen zijn niet significant.
Vermoedelijk zal tijdens het bewaren van deze
proefstukken het mengproces tussen het oude en het
nieuwe bitumen voortgaan.
12000
-11500
S11000 •
" 105O0 10000 •
9500
14
dagen
Figuur 9. Marshal/proef
15
28
Hoewel de marshallstabiliteit gemiddeld genomen wel toeneemt, kan dit niet zonder meer worden
toegeschreven aan het mengproces. Immers, gelijktijdig met het bewaren van de proefstukken
treedt ook veroudering op van het bitumen.
Dit blijkt uit de volgende gegevens: 46 ± 7 x 0,1 mm (t = 0 dagen), 40 ± 2 x 0,1 mm (t = 14
dagen) en 36 ± 2 x 0,1 mm (t = 28 dagen).
Dus enig effect wat veroorzaakt zou kunnen zijn door het voortgaande mengproces van nieuw
bitumen in oud bitumen is niet meetbaar.
4.3 Cantabroproeven
In figuur 10 zijn de cantabro resultaten weergeven voor nieuw ZOAB en voor 2 ZOAB mengsels
met 70% ZOAB granulaat [8].
De mengsels met ZOAB granulaat bevatten ± 5,5% bitumen en het nieuwe ZOAB ± 4,5%
bitumen. De samenstelling van deze mengsels verschilt. Wanneer voorbijgegaan wordt aan deze verm
schillen, dan liggen de resultaten voor ZOAB 70/30
35 deels op hetzelfde nivo als nieuw ZOAB. Voor het
70/30
130mengsel 1
andere ZOAB mengsel ligt het cantabro verlies
hoger, maar is gemiddeld lager dan de nogal eens
J25 •
aj
70/30
gehanteerde
waarde van 30% voor het massaverlies.
•
l20mengsel 2
nieuw
Binnen
het
project
hergebruik ZOAB wordt echter
•
ZOAB
15 •
uitgegaan
van
een
lagere (strengere) en nog
•
experimentele
richtwaarde,
namelijk 20%, teneinde
in 3
de
duurzaamheid
bij
de
toepassing
van ZOAB
n
2
granulaat in ZOAB in dit stadium van onderzoek volFiguur w. Cantabro proef, n = 8
doende te kunnen waarborgen [9].
De resultaten geven voorlopig aan dat dergelijke ZOAB mengsels (met 70% ZOAB granulaat)
redelijk tot goed acteren, ondanks de lage penetratie van het verouderde en de hoge penetratie
van het nieuwe bitumen.
4.4 Splijtproeven
2.5
£
•
•
•
2-
31.5 B
% 1 '
nieuw
ZOAB
70/30
mengsel 1
0.5 •
•
70/30
mengsel 2
:
•
n •
30
Figuur 77. Splijtproef
0
30
temperatuur CC)
0
30
In figuur 11 zijn de resultaten weergegeven van de
splijtproeven aan dezelfde ZOAB mengsels als voor
de cantabroproeven.
Weergegeven zijn het gemiddelde en de standaarddeviatie. Noch de resultaten bij 0 °C noch de
resultaten bij 30 °C laten enig significant verschil
zien. Juist in de splijtproef waar de mortel op trek
wordt belast, zou het effect van een zacht bitumen
en effecten van onvolledige menging meetbaar
moeten zijn. Deze resultaten zijn een aanwijzing dat
het zachte bitumen in meer of mindere mate mengt
met het harde bitumen.
16
5 Discussie
5.1 Gefaseerde terugwinning van bitumen
De methode van het gefaseerd terugwinnen van bitumen is gebaseerd op het model [2] dat het
nieuwe bitumen onder invloed van de oplosbaarheid en de diffusie mengt met het verouderde
bitumen. De mate waarin dit plaatsvindt is tijdsafhankelijk. In dit onderzoek is de tijdsafhankelijkheid niet onderzocht.
De gefaseerde terugwinning van bitumen is steeds gestart 2 uur nadat de asfaltmengsels waren
gemaakt.
Uit de resultaten uit paragraaf 3.1 blijkt dat voor de 4 fracties de viscositeit en de Mw-waarden
onder de waarden van verouderd bitumen uit ZOAB granulaat liggen en boven de waarden voor
bitumen 270/330. Onze verklaring hiervoor is dat het nieuwe bitumen in meer of mindere mate
mengt met het verouderde bitumen. Bij deze interpretatie wordt wel impliciet aangenomen dat bij
het maken van deze asfaltmengsels (asfaltgranulaat met nieuw bitumen) de omhulling met nieuw
bitumen homogeen is, d.w.z. een gelijkmatige verdeling van bitumen 270/330 rond het asfaltgranulaat. Wanneer niet aan deze voorwaarde wordt voldaan, dan kan het mogelijk zijn dat ook al
bij de eerste stap van de terugwinning verouderd bitumen wordt teruggewonnen. Dit verstoort de
metingen.
Als de methode van gefaseerde terugwinning wordt toegepast op een nieuw ZOAB mengsel sporen
de resultaten met die uit ander onderzoek [5]. Hierin is aangetoond dat bij het toevoegen van
nieuw bitumen aan nieuw aggregaat de laag viskeuze verbindingen in de steen diffunderen.
Hierin ligt tevens de oorzaak opgesloten dat gelijktijdig 2 processen optreden, indien de methode
van gefaseerd terugwinnen van bitumen wordt toegepast op een ZOAB mengsel met ZOAB
granulaat en nieuw aggregaat. Onder deze condities wordt zowel nieuw bitumen teruggewonnen
afkomstig van nieuw aggregaat als ook oud bitumen vanuit het ZOAB granulaat en kan dan ook
geen conclusie worden getrokken over het optreden van menging tussen het oude bitumen en het
nieuwe bitumen.
5.2 Testmethoden aan asfaltmengsels
Het motief achter dit onderzoek was te bepalen in hoeverre nu verhoogde risico's bestaan voor
premature rafeling of spoorvorming direkt na aanleg.
De resultaten van de gefaseerde terugwinning uit een mengsel van ZOAB granulaat en nieuw
bitumen vormen een aanwijzing dat er menging optreedt tussen nieuw en oud bitumen. Dit is
echter geen praktijkmengsel, omdat in de asfaltmengsels die in de praktijk worden ontworpen
vrijwel altijd nieuw aggregaat aan het asfaltgranulaat wordt toegevoegd. Om vervolgens uitspraken
te kunnen doen over het menggedrag van nieuw bitumen in oud bitumen, zijn de resultaten nodig
van een aantal mechanische testmethoden op praktijkmengsels.
Uit de resultaten van de marshallproef en de wielspoorproef op DAB lijkt het dat de marshall
stabiliteit en de vervorming in de wielspoorproef niet alleen worden bepaald door de eigenschappen van het nieuwe bitumen, maar ook door het oude bitumen uit het ZOAB granulaat.
Immers, wanneer tijdens het vervaardigen van deze mengsels het oude bitumen alleen omhuld zou
zijn door het nieuwe bitumen, dan zouden wij een lagere marshallstabiliteit en een grotere
vervorming in de wielspoorproef verwachten.
17
Vooral in de marshallproef, waarbij de mortel op trek wordt belast, zou een onvolledige menging
tussen het oude en het nieuwe bitumen tot een lagere marshallstabiliteit moeten leiden. Gebaseerd
op deze resultaten stellen we dat het nieuwe bitumen in meer of mindere mate mengt met het
oude bitumen, temeer omdat de resultaten voldoen aan de bestaande specificaties; we verwachten
daarom geen voortijdige spoorvorming vanwege onvolledige menging.
Uit de cantabro- en splijtproeven op ZOAB mengels met 70% ZOAB granulaat blijkt dat er geen
verschillen zijn tussen nieuw ZOAB en het ZOAB met 70% ZOAB granulaat. Veelzeggend zijn
vooral de splijtproeven bij 0 °C, waarbij de mortel op trek wordt belast. We verklaren dit resultaat
door te stellen dat er zeer zeker menging zal zijn opgetreden tussen het oude en het nieuwe
bitumen. Hierbij wordt aangetekend dat de tijd tussen het maken van de proefstukken en het
uitvoeren van de test kan variëren van een paar uur tot een dag. Mogelijk dat effekten van
menging minder duidelijk zouden optreden, indien ook een tijdsduur van twee uur zou zijn
aangehouden, zoals in het eerste onderdeel van dit onderzoek.
5.3 Duurzaamheid direkt na aanleg
Na aanleg en openstelling is op basis van visuele waarnemingen vastgesteld dat in een proefvak
met 70% ZOAB granulaat geen voortijdige rafeling is opgetreden. De twee proefvakken met 50%
resp. 70% ZOAB granulaat in een dichte tussenlaag (0,07 cm STAB 0/16) vertoonden geen
voortijdige spoorvorming. Het lange termijngedrag van deze mengsels is onderwerp voor nader
onderzoek.
18
6 Conclusies
Tussen zeer oud en nieuw bitumen treedt in zekere mate menging op, aangenomen dat het oude
bitumen uit ZOAB granulaat gelijkmatig is omhuld met het nieuwe bitumen.
Gefaseerd terugwinnen van bitumen uit nieuw ZOAB bevestigt de afname van viscositeit en
molecuulgewichtsverdeling (Mw) vanwege de terugwinning van lichte componenten uit het
mineraalaggregaat.
Gefaseerde terugwinning van bitumen uit ZOAB met ZOAB granulaat en zacht bitumen geeft een
toename van de viscositeit en van de Mw-waarde vanwege het enigszins mengen van het oude en
het nieuwe bitumen. De viscositeits- en de Mw waarde ligt aanzienlijk hoger dan van bitumen
270/330.
Uit de wielspoor- en marshallproeven blijkt dat in DAB mengsels met 25% en 50% ZOAB granulaat
in meer of mindere mate menging optreedt tussen het oude en het nieuwe bitumen.
Zowel de cantabro- als de splijtproeven geven geen verschillen tussen nieuw ZOAB en ZOAB met
70% ZOAB granulaat; dit is een aanwijzing dat het nieuwe bitumen mengt met het oude bitumen.
De proefvakken ondersteunen voorgaande conclusie door hun goede gedrag direct na aanleg.
Voor de belangrijke periode direct na openstelling voor verkeer blijken asfaltmengsels met zachte
bitumen en hoge percentages ZOAB granulaat met zeer verouderde bitumen niet nadelig te zijn.
19
7 Stellingen
Als zachte bitumina (penetratie 270/330, 160/210) al geen verhoogd risico geven op voortijdige
schade (spoorvorming of rafeling) bij hergebruik van ZOAB granulaat, dan zal dit risico zeker niet
kunnen ontstaan bij toepassing van hardere bitumina (80/100, 45/60).
Het vermoeden dat de bitumenfilmdikte maatgevend is voor het lange termijn gedrag van ZOAB,
maakt door toepassing van hardere bitumina de behoefte aan afdruipremmers overbodig.
21
8 Referenties
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Zeilmaker, J., Dorhout Mees, P., Van der Kooij, J., Van der Zwan, J.Th., Kansen voor het
hergebruik van asfalt en zoabgranulaat, nr. W-DWW-95.542, juli 1995.
Carpenter, S.H., Wolosick, J.R.,"Modifier influence in the characterization of hot-mix recycled
material", Transportation Research Board 777, 15 (1980).
Noureldin, A.S., Wood, L.E, "Rejuvenator diffusion in binder film for hot-mix recycled asphalt
pavement", Transportation Research Board 1115, 51 (1987).
Van der Vegt, A.K., Polymeren van keten tot kunststof, Delftse Uitgevers Maatschappij, 1991.
Wortelboer, J.P., De wisselwerking tussen gesteente en bitumen, Groningen, mei 1986
KOAC-Vught, Wielspooronderzoek DAB, Analyse nr. 95030202546, juni 1995.
NPC, Hergebruik zoab-granulaat in DAB 0/16 en STAB 0/22, nr. 93220, augustus 1993.
Ganzeveld, K.F.M., Siedenburg, H.C., Mengselontwerpprocedure remix zoab, nr. 94.0039,
10/994.
Van der Kooij, J.(DWW), Tolman, F. (NPC)., "Resultaten vooronderzoek Remix techniek",
presentatie Wegbouwkundige Dagen 1994.
De auteurs danken HJ. Cuper, R. van Cent, A. Hajos, F.H. van Leeuwen, H. van Leuverden,
H.P. Nugteren en J.A. Sassen voor hun inbreng.
23
De Dienst Weg- en Waterbouwkunde is de adviesdienst voor techniek en
milieu voor de weg- en waterbouw, die onderzoekt, adviseert en kennis
overdraagt in de constructieve weg- en waterbouw, de natuur- en
milieutechniek van fysieke infrastructuur, waterkeringen en watersystemen, en
de grondstofvoorziening voor de bouw, inclusief de milieu-aspecten.
Voor meer informatie:
Dienst Weg- en Waterbouwkunde, Rijkswaterstaat, Van der Burghweg 1,
Postbus 5044, 2600 GA DELFT, 015-2699285
W-DWW-96-092