Dave van Vliet & Sandra Erkens

18 – 6 - 2014

De meerwaarde van structureel, langjarig bemonsteren

Meerjarig bemonsteren - achtergrond

• Waarom (meerjarig) bemonsteren praktijkvakken?

o Rafeling, meest voorkomende schade bij (tweelaags) ZOAB

o Veroudering van bitumen speelt hierbij een belangrijke rol

o In laboratorium veroudering simuleren

o Relatie proberen te leggen tussen laboratorium- en praktijkveroudering

Meerjarig bemonsteren - achtergrond

• Veelal: materialen bemonsterd op 1 moment op 1 of meerdere locaties

• Bekend:

o Aanlegjaar

o Type asfalt

o Type bitumen

o Herkomst bitumen?

• Variatie in onderzochte materialen kan groot zijn, herkomst veelal niet bekend

Meerjarig bemonsteren - achtergrond

• Promotieonderzoek Eyassu Hagos, the Effect of Aging on Binder Properties of Porous Asphalt Concrete

Meerjarig bemonsteren – doel onderzoek

• Karakteriseren van het verouderingsproces van polymeer gemodificeerde bitumen in de praktijk en te bekijken welke parameters veroudering beïnvloeden

o Locatie (Initiële verschillen bij aanleg)

o Verkeersbelasting (RR vs VL)

o Positie in de laag (boven- vs onderlaag tweelaags ZOAB)

o Type mengsel (modificatie)

o Tijd (wegvakken worden meerdere jaren gevolgd)

Meerjarig bemonsteren – opzet

• Veelal: verschillende locaties, andere mengsels, 1 moment

• Nu: verschillende locaties, zelfde mengsels, meerdere momenten bemonsteren

• Bekend:

o Type asfalt

o Samenstelling asfalt

o Type bitumen

o Herkomst bitumen

o Aanlegcondities

o Aanlegmoment (=leeftijd)

• Variatie in onderzochte materialen beperkter, herkomst dezelfde.

Meerjarig bemonsteren - Zebravakken

• 4 locaties proefvakken tweelaags ZOAB aangelegd

• Periode 2002 – 2004

• A28 - Augustus 2002

• A30 - Augustus 2003

• A15 - Juli 2004

• A59 - September 2004

Meerjarig bemonsteren - Zebravakken

• Per locatie: 8 aannemers = 8 mengsels

• Alle bovenlagen bevatten polymeer gemodificeerd bitumen

• 400 meter proefvaklengte per mengsel

• 6 mengsels 4/8 ; 2 mengsels 2/6

Meerjarig bemonsteren - Selectie

• Selectie van de mengsels zijn intensief gemonitord

• 3 mengsels met 4/8 gradering

• 3 mengsels bevatten diverse polymeermodificaties

• SBS

• EVA

• SBS + EVA

• Periode 2006 t/m 2009 zijn 3 mengsels 4/8 (A, B en C) jaarlijks op alle 4 de locaties bemonsterd (boorkernen)

Meerjarig bemonsteren - Uitvoering

• Periode 2006 t/m 2009 zijn 3 mengsels 4/8 (A, B en C) jaarlijks op alle 4 de locaties bemonsterd (boorkernen)

• Per jaar; per mengsel; per locatie:

• Uit een 400 meter vak bemonsterd

• Zeven kernen geboord (zowel uit RR als VL)

• Zes kernen voor bitumenextractie; 1 reservekern

Meerjarig bemonsteren - Uitvoering

• Per mengsel bitumen teruggewonnen uit de boorkernen

• Scheiden van lagen

• Van 6 kernen de bovenlaag van de onderlaag gescheiden

• Samenvoegen lagen

• Bovenlagen samengevoegd (voor mengsels A, B en C)

• Onderlagen samengevoegd (voor mengsels B en C)

Geen vermenging

Meerjarig bemonsteren - Uitvoering

• Terugwinnen van bitumen

• Van de samenvoeging de bitumen teruggewonnen

• Kwalitatieve terugwinning m.b.v. snelextractie

• Koude extractie met methyleenchloride

• Roteerverdampen

Meerjarig bemonsteren - Uitvoering

• Bitumenanalyse op teruggewonnen bitumen

• Gehanteerde Technieken

• Penetratie

• Ring & Kogel

• GPC (Gel Permeatie Chromatografie)

• DSR (Dynamic Shear Rheometer)

• FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy)

Meerjarig bemonsteren - Resultaten Na 1 jaar bemonsteren

Meerjarig bemonsteren - Resultaten Na 4 jaar bemonsteren

Mixture C - In-situ ageing top layer bitumen

0.00E+00

2.50E+07

5.00E+07

7.50E+07

1.00E+08

1.25E+08

1.50E+08

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0

Age

Co

mp

lex M

od

ulu

s,

G*

(Pa

) @

ω 1

00

0 (

rad

/s)

A28 C EL TL

A28 C SL TL

A30 C EL TL

A30 C SL TL

A15 C EL TL

A15 C SL TL

A59 C EL TL

A59 C SL TL

Reference

Meerjarig bemonsteren - Uitvoering

• De lessen die zijn geleerd van het structureel bemonsteren

• Bepalen startwaarde (initiële) eigenschap; direct na aanleg en in geval van bitumen ook bemonsteren uit de silo

• Bemonstering zodanig inrichten dat variatie in samenstelling zoveel mogelijk constant is in de tijd.

• Frequentie bemonsteren zodanig kiezen dat het verloop in de tijd gevolgd kan worden. In het geval van het 2laagsZOAB bitumenonderzoek blijkt een frequentie van 1 keer per jaar te volstaan als de startwaarde bekend is.

• Looptijd kiezen op basis van verwacht verloop van eigenschap(pen). Dit kan indien benodigd worden bijgesteld aan de hand van de waarnemingen. In het geval van het 2laagsZOAB bitumenonderzoek was 3 jaar monitoring gepland en is op grond van de resultaten 1 jaar langer gemonitord.

Meerjarig bemonsteren