Ervaringen Rijkswaterstaat Jan Voskuilen … Asfalt- JanVoskuilen...11 (3) Trommelmenger geschikt...

Hergebruik van asfaltErvaringen Rijkswaterstaat

Jan Voskuilen

Senior adviseur verhardingenRijkswaterstaat afd. GPO

Rijkswaterstaat2 Hergebruik van asfaltRWS INFORMATIE -

Inhoud

Inleiding, begrippen en historie

Hoeveel hergebruik mag?

Uitgevoerde onderzoeken

Mechanische karakterisering van hergebruikt asfalt

Mengselontwerp

Dimensionering asfaltconstructiesmet hergebruikt asfalt

Rijkswaterstaat3 Hergebruik van asfaltRWS INFORMATIE - 26-4-2017

Apparatuur voor hergebruik

Uitvoering van het werk

Beheersing kwaliteit

Kosten evaluatie

Recente onderzoeken en nieuwetechnieken


Enige begrippen

definities en afkortingen

PR = Partiele Recycling

In Europa Reclaimed Asphalt (RA) genoemd volgens de Europese standard EN 13108-8

In USA wordt dit Reclaimed Asphalt Pavement (RAP) genoemd

PR is oud asfalt, dat wordt verkregen door frezen of het brekenvan schollen oud asfalt.


Nederlandse asfaltmengselsDeklagen:ZOAB= Zeer Open AsfaltBetonDAB = Dicht AsfaltBeton (AC surf)SMA = SteenMastiekAsfaltDGD = Dunne Geluidsreducerende Deklaag

Tussenlagen:AC bin = vroegere STAB, GAB of OAB

Onderlagen:AC base = vroegere STAB of GAB


Mengsels Tot 2007 toegestane % PR

Na 2007 toegestane % PR

Na validatie:

Deklagen:ZOABSMADABAC surf

0030

00

30

tot 500

30

Tussenlagen:STABAC bin

50vrij 60

Onderlagen:STABAC base

50Vrij 60

Overzicht percentages hergebruik


Mengsels Tot 2007 empirisch

Na 2007 empirisch en functioneel

Deklagen:ZOABSMADABAC surf

EmpirischEmpirischEmpirisch

EmpirischEmpirisch

FunctioneelTussenlagen:STABAC bin

EmpirischFunctioneel

Onderlagen:STABAC base

EmpirischFunctioneel

Karakterisering asfaltmengsels (eisen)


Karakterisering asfaltmengsels (proeven)

Empirisch

Marshall hamer en -proef

Functioneel

4-puntsbuig-proef

Triaxiaalproef

Indirect Tensile Strenght Ratio

Triaxiaal proef


7. Equipment for recycling (2)

Chargemenger met koude toevoeging van PR


Chargemenger met paralleltrommel


Paralleltrommel


7. Equipment for recycling (5)

Trommelmenger: verhitting van PR samen met mineraalaggregaat; toevoeging samen met mineraal aggregaat (1) of in het midden van de paralleltrommel (2).


Historie

Periode 1955-1958 – soms hergebruik van asfaltdoor toevoeging van olie

Hergebruik van asfalt sinds de energie crisis 1973/1974 om te besparen op bitumen en primaire grondstoffen:

Renofalt-installatie 1976 gebruikte stoom om PR te verwarmen

Bitumarin-installatie 1984 ingezet om PR van waterbouwasfalt her te gebruiken (dijken)

ADUCO eind jaren ‘70 - start hergebruik met charge mengers (PR tot maximaal 30%)

Introductie trommelmengers 1982 – 50% PR Introductie paralleltrommel 1986 – 50% PR


Historie

• Micro Asphalt Recycling System (MARS) 1990 – 90% PR

• Thermische reiniging 2000 - TeerhoudendAsfaltGranulaat (TAG)

• Half Warm asfalt vanaf 2002 - hergebruik van 60% PR met schuimbitumen techniek (LEAB en Greenway LE

• Na 2007 diverse AC bin/base mengsels met 60% PR met paralleltrommel/chargemenger

• LE2AP 2016 – ca. 80% ZOAB PR hergebruik in ZOAB d.m.v. scheiding steen en mastiek en schuimbitumen techniek


Beleid (1)

Regeringsbeleid is om zoveel mogelijk het gebruik van grondstoffen te reduceren en hergebruik van afvalstoffen te promoten in de GWW sector (circulaire economie)

Hoe is dit te realiseren voor PR?• Creeren van attractieve condities• Uitvoeren van veel onderzoek• Stortverbod op herbruikbare afvalstoffen• Voorschrijven van hergebruik PR in

contracten• Hergebruik van PR promoten• PR gratis ter beschikking stellen


Beleid (2)

PR is verdeeld in:• PR met ≤ 75 ppm PAK (voor heet hergebruik)• PR met > 75 ppm PAK (moet uit de keten

worden gehaald d.m.v. thermische reiniging)

In onze contracten stond een minimum van:• 40% voor hete recycling voor tussen- en

onderlagen• 20-25% voor deklagen (AC surf)

Voorwaarde voor hergebruik:• Kwaliteit van asfalt met PR minimaal gelijk aan

asfalt zonder PR


Hoeveelheden PR per techniek

Hoeveelheid PR bij hete asfaltmengsels:• Koude toevoeging ca. 25% in charge menger• Hete toevoeging tot ca. 50% in charge

menger met een paralleltrommel of trommelmengser

• Hete toevoeging tot 90% MARS-installatie• Hete toevoeging van 90 tot 100% met Remix

techniek (in situ methode)• Halfwarme toevoeging van 50 tot 60% in een

charge menger met schuimbitumen


Hoe wordt PR gewonnen?

• 90% door frezen

• 10% door breken schollen oud asfalt


Totale hoeveelheid PR hergebruikt in asfalt in 1000 ton

mengsel 1993 1995 1996 1997 1998 1999

GAB 524 724 580 524 431 495

STAB 279 553 912 967 1008 1338

OAB 135 183 191 194 161 188

DAB 52 88 84 99 91 97

totale PR

(%)

990

(15)

1548 (21)

1767 (23)

1783 (22)

1691 (23)

2147 (25)

Totale asfaltproductie

6505 7422 7711 8117 7458 8421


Type asfaltmolen

Soort asfaltmolen 1996 1998 2000(1) Chargemenger met paralleltrommel

22 32 34(2) Chargemenger mt koudetoevoeging

31 16 11(3) Trommelmenger geschikt voor PR 4 6 5(4) Asfaltmolens niet geschikt voorPR

4 2 2Totale hoeveelheid asfaltmolens 61 56 52

05

10152025303540

1 2 3 4

Num

ber

of m

ixer

s

199619982000


Specificaties/Eisen:• Nationale RAW Standard Bepalingen 2015 voor

specificaties en proeven:- type test procedure- factory production control

PR mag in alle asfaltmengsels worden toegepast behalvein:

• SMA• ZOAB• Gietasfalt

Het percentage voor AC surf is max. 30% PR, voor AC bin/base is het vrij.

Onder speciale omstandigheden is hergebruik tot 90% PR mogelijk (Remix en MARS-installatie)


T.b.v. produceren van asfaltmengsels met PR voor RWS werken moest tot ca. 2000 worden aangetoond dat de asfaltmolen geschikt was voor het produceren van asfaltmet een zeker percentage PR:

• voor conventionele asfaltmolens was de beoordelinggebaseerd op de productie van 500 ton asfalt met PR

• Voor cconventionele asfaltmolens met eenparalleltrommel werd ook speciaal gekeken naar de veroudering van bitumen (de penetratie mocht max. 10% lager zijn aan het eindvan de trommel)

• voor elke niet-conventionele asfaltmolen(trommelmenger) of innovatieve asfaltmolen werd eenproductie van 2 x 500 ton asfalt beoordeeld.

De beoordeling was gebaseerd op stijfheid, vermoeiing en spoorvormingsweerstand vergeleken met asfalt zonder PR.


Eisenset voor beoordeling

Voor conventionele asfaltmolens• homogeniteit van het asfaltmengsel• kwaliteit op basis van Marshall eigenschappen• soms onderzoek naar veroudering van bitumen

Voor trommelmengers en niet-conventionele asfaltmolens:• homogeniteit van het asfaltmengsel• de dynamische stijfheid (n=24; 4-puntsbuigproef• de vermoeiingsweerstand van het asfaltmengsel (n=24; 4-

puntsbuigproef)• Statische kruipproef (n=3)• spoorvormingsweerstand (n=3); DWW wielspoorproef


Mechanische karakteristieken asfalt met PR

proef parameter

temp. statisticparameter

s

GAB OAB DAB

wielspoor log ε µ0 0,756 0,756 0,906

σ0 0,125 0,125 0,125

dyn. stijfheid log Sd 0 0C µ0 1,236 1,236 1,218

σ0 0,051 0,051 0,036

dyn. stijfheid log Sd 20 0C µ0 0,823 0,873 0,768

σ0 0,044 0,044 0,036

stat. kruipproef

log Ss 40 0C

40 0C

µ0 0,977 1,077 0,877

σ0 0,097 0,097 0,097


Mechanische karakteristiek voor asfalt met PR10log Nf GAB/

STABOAB DAB

gemiddelde (min.) 4,30 4,40 5,00

standaard deviatie (max.) 0,75 0,60 0,55

Deze criteria zijn gebaseerd op 5% onderschrijdingskans voor de producenten.


Mechanical karakteristieken asfalt met PR10log S0 GAB/ STAB OAB DAB

gemiddelde (min.) 3,80 3,85 3,75

standaard afwijking(max.)

0,06 0,06 0,06

Deze criteria zijn gebaseerd op 5% onderschrijdingskans voorde producenten.


Eisen voor PR:• max. 10% van mineraal aggregaat mag groter zijn

dan de max. korrelgrootte van het asfaltmengsel• voor GAB 0/32 moet de max. korrelgrootte van PR <

C45 en PR moet minimaal bestaan uit 95,0% asfalt• Voor STAB 0/22 moet de max. korrelgrootte van PR <

C31,5 en PR moet minimaal uit 95,0% asfalt bestaan• Voor DAB en OAB 0/16 moet de max. korrelgrootte <

C31,5 en PR moet minimaal uit 99,0% asfalt bestaanmet gebroken mineraal aggreggaat ≥ 2 mm; de hoeveelheid voegvulmateriaal mag max. 0,1% zijn

• penetratie van de PR xi ≥ 10 en xm ≥ 15 voor n=5• Naast steen, zand, vulstof en bitumen mag PR voor

max. 0,1% bestaan uit niet-steenachtige materialenzoals smetalen, kunststoffen, hout, markeringsmaterialen enz.


Eisen aan PR voor homogeniteitmax. standaard deviatie n=5 voor het

hergebruikspercentage≤ 10 11 - 30 31- 50

korrelverdeling (%)

op C11,2 7,0 6,5 6,0

op C 5,6 6,0 5,5 5,0

op 2 mm 5,0 4,5 4,0

door 63 µm 1,5 1,2 1,0

bit. gehalte “op” 0,6 0,5 0,4

penetratie 7 (0,1 mm) 5 (0,1 mm) 4 (0,1 mm)


Hoe omgaan met PR?

Onderzoek kwaliteit van de oude asfaltlagen

Verdelen kwaliteit in:• Hoeveelheid PAK’s (> of ≤ 75 ppm)

Als PAK’s ≤ 75 ppm, dan materialen verdelen in:• rond materialen (grind) • gebroken materiaal (gebroken riviergrind en

steengroevemateriaal)• Mogelijk ZOAB PR apart opslaan• Voor deklagen RWS werken steenslag 3 (PSV

58) opslaan


Hoe om te gaan met teer in PR en asfalt?

• In 1990 is het gebruik van teer in de wegenbouwconstructies gestopt

• Since 2001 is de toepassing van teer in wegenbouwconstructies verboden

Hoe is de aanwezigheid van teer te meten in PR of asfalt?

• PAK-marker (spuitbuis met wegenverf)• TLC (Thin Layer Chromatography)• HPLC (High Pressure Liquid Chromatography)• GC-MS (Gas Chromatography Mass Spectrometic

Detection)

Indien PAK > 75 ppm, moet teer uit keten wordenverwijderd


Thermische reinigingg van Teerhoudend AsfaltGranulaat (TAG)


Uitgevoerd onderzoek in relatie tot mengselontwerp

Meest belangrijke onderzoeken:• Menging van oud en nieuw bitumen• Eigenschappen van het mengsel van

oud/nieuw bitumen• De ontwerp parameters• Proces

Proeven op asfalt met en zonder PR: 1. marshall mengsel ontwerp (type testing)2. 4-puntsbuigproef (stijfheid)


Vanuit technologisch oogpunt kunnen we het volgende leren:

• Om het juiste type pen grade bitumen en hoeveelheid nieuwe bitumen te kiezen is log pen-regel geschikt

• Er moet minimaal 10 sec. een drogevoormenging worden uitgevoerd met nieuwe grondstoffen zonder nieuwbitumen.

• De homogeniteit van PR moet aan de eisen voldoen in relatie met de hoeveelheid PR in asfalt


Log pen regel:

a log pen1 + b log pen2 = (a + b) log penmix

waarin :

Penmix = berekende penetratie van bitumen in asfalt met PRPen1 = penetratie van teruggewonnen bitumenuit PRPen2 = penetration van nieuw toe te voegen bitumena en b = massa verhouding bitumen uit PR (a) en nieuw toe

te voegen bitumen (b) in asfalt met PR, zodata + b = 1

Voorbeeld :

Pen1 = 20; pen2 = 90; a = 0,25 en b = 0,750,25 log 20 + 0,75 log 90 = log penmix

log penmix = 1,79094; de penmix = 62


Op basis van het onderzoek is geconcludeerd:

• Asfalt met PR is gelijkwaardig aan asfaltzonder PR

• De normale mengselontwerpmethode kanals aceptatie methode wordengehanteerd (type test)

In de praktijk betekent dit:• het mengselontwerp van asfalt met PR is

bijna hetzelfde als van asfalt zonder PR• Het enige verschil is de selectie en

hoeveelheid van het bitumen en het karakteriseren van de PR


Dus asfalt met PR heeft in het algemeen:• Dezelfde mengselsamenstelling

(hoeveelheid steenslag, zand, vulstof en bitumen),

• Dezelfde korrelverdeling,• Dezelfde functionele eigenschappen,als asfalt zonder PR.


In NL-LAB worden functionele eigenschappenonderzocht in de volgende 3 fasen:

- Labbereid, labverdicht (lab)

- Molengemengd, labverdicht (praktijk/lab)

- Molengemengd, walsverdicht (praktijk)

Voor AC bin/base worden de volgende eigenschappenonderzocht:

• 4-puntsbuigproef - stijfheid en vermoeing• Cyclische Triaxiaal proef - weerstand tegen

vervorming• Indirect Tensile Strenght Ratio (ITSR) –

watergevoeligheidIn de toekomst worden ook de functionele

eigenschappen van ZOAB, SMA, AC surf en DGD’s onderzocht.


Geen verschil in ontwerpmethode voorconstructies met asfaltlagen met en zonder PR

.In het verleden:• ASCON gebaseerd op elastische multi-

lagen ontwerp model• CARE (uitgebreider dan ASCON)

Momenteel:OIA

Dimensioneren constructies


Procedures voor het produceren van asfalt met PR

Charge mengers:• registratie van droge voormengtijd van PR,

temperatuur en wegingen(molenregistratie) Trommelmengers:• Aparte weging van PRCE – type test en factory production control

(FPC)Voor AC bin/base met PR gedurende de

productie een gemiddelde holle ruimte van 4% (min. 2,5%)


Opslag van PR:• Homogeniteit• Voorkomen vermenging verschillende PR

voorraden• Producent is verantwoordelijk voor in- en

uitgaande materialen• Minimaliseer vochtgehalte in PR,

overdekte opslag wordt aanbevolen• Niet meer dan 10 – 20% PR met PMB in

asfalt met PR


De producent checkt de kwaliteitgedurende het totale proces:

• binnenkomende materialen• mengselontwerp• Gedurende productie (transport naar de

molen, wegen, zeven, transport in de molen, menging, opslag in de silo)

• na de productie


Normaal zou asfalt met PR duurder moetenzijn, want er zijn:

• frees kosten• aanpassingen aan de asfaltmolen nodig• lagere productie capaciteit• extra transport• opslag PR• homogeniseren PR• extra metingen t.b.v. de kwaliteitscontrole• extra bitumentank


Maar de prijzen van asfalt met en zonder PR zijn gelijk, omdat:

• PR gratis is• er wordt bespaard op kosten voor

bitumen, vulstof, zand en stenen• hoge stortkosten

Dus, hergebruik is erg attractief voorde aannemers in Nederland


In RWS werken mogen alleen gevalideerde asfaltmengsels worden toegepast.

Gevalideerde asfaltmengsels zijn:- standaard mengsels conform RAW 2015- innovatieve mengsels, die succesvol een RWS InnovatieTestCentrum (ITC) traject hebben doorlopen- niet-standard mengsels, die i.o.m. afdeling Wegen en Geotecniek van RWS GPO succesvol een gezamenlijk plan van aanpak hebben doorlopen.

Gevalideerde niet-standaard mengsels worden door Steunpunt Wegen en Geotechniek op lijst gezet.


Onlangs door RWS gevalideerde asfaltmengsels:

- LEAB van BAM - halfwarm schuimbitumen asfalt met 50%PR, alternatief voor AC bin/base- Greenway LE van Heijmans – halfwarmschuimbitumen asfalt met 60% PR, alternatief voor AC bin/base- RZOAB van Van Gelder, een alternatief voor DZOAB met 50% PR- DZOAB van KWS met 25% PR- 2L-ZOAB 16 van KWS met 25% PR- 2L-ZOAB 16 van Boskalis met 30% PR


In onderzoek:

- 2L-ZOAB 16 van BAM met 30% PR- 2L-ZOAB van Heijmans met 40% PR- 2L-ZOAB 8 van Heijmans met 40% PR


Laatste nieuwtje op gebied van hergebruik

LE2AP van aannemer BAM

ZOAB wordt gefreesd en gescheiden in steenslag (PA stone) en mastiek (zand+vulstof+bitumen)

80% oud ZOAB materiaal wordt hergebruikt:

- Mastiek wordt verschuimd

- PA stone wordt toegevoegd

- 20% nieuwe bouwstoffen worden toegevoegd

Productietemperatuur is ca. 100 g.C

1km proefvak is aangelegd, geluidsreductie is 7 dBA


Dienst Weg en WaterbouwkundeAdviesdienst voor techniek en milieu in de wegen waterbouwConclusies:

Er zijn geen technische bezwaren tegen hergebruik van PR in asfaltEigenschappen van asfalt met en zonder PR zijn hetzelfdeOmdat hergebruik economisch aantrekkelijk is, komen aannemers zelf met nieuwe ideeenEconomie wordt bepaald door de voorwaarden die de overheid steltAsfalt met PR is heel normaal en geacepteerd in Nederland.


Dienst Weg en WaterbouwkundeAdviesdienst voor techniek en milieu in de wegen waterbouw

edankt voor uw aandacht

Ervaringen Rijkswaterstaat Jan Voskuilen … Asfalt- JanVoskuilen...11 (3) Trommelmenger geschikt...

Documents

Transcript of Ervaringen Rijkswaterstaat Jan Voskuilen … Asfalt- JanVoskuilen...11 (3) Trommelmenger geschikt...