De invloed van asfaltwapening op de levensduur van asfaltverharding

De afgelopen maanden heeft Kiwa KOAC een project uitgevoerd waarbij de impact van asfaltwapening op de levensduur van asfaltverharding werd onderzocht. Hierbij is gebruik gemaakt van de vierpuntsbuigproef. Deze proef wordt al decennia lang toegepast in de wegenbouw. De theoretische basis voor deze proef is vastgelegd in de Europese normen
EN 12697-24 en EN 12697-26.

De stijfheid van een balk wordt berekend door de gemeten kracht en de resulterende verplaatsing, zowel aan het begin als gedurende de proef, te gebruiken. Gewoonlijk wordt falen gedefinieerd als het punt waarop de stijfheid is gehalveerd ten opzichte van het begin van de test. Echter, deze definitie van falen is niet toepasbaar bij het onderzoek naar de invloed van asfaltwapening op asfalt, omdat de impact van de wapening vooral duidelijk wordt tijdens de actieve fase van scheurgroei. Daarom zijn alle vierpuntsbuigproeven uitgevoerd tot het moment van breuk, wat wordt aangegeven door een stijfheid van nul.

Het toevoegen van asfaltwapening aan het asfaltmengsel beïnvloedt de stijfheid van het monster niet. Dit komt doordat het oppervlak van de asfaltwapening in de dwarsdoorsnede van het monster te klein is in vergelijking met het oppervlak van het asfaltmengsel. Dit kan eenvoudig worden aangetoond met analytische berekeningen. Eventuele gemeten verschillen in stijfheid zijn voornamelijk het gevolg van variaties in de samenstelling van het asfaltmengsel of de voorbereiding van het specimen, en niet door de aanwezigheid van de asfaltwapening.

Bij het uitvoeren van de vierpuntsbuigproef moet de nadruk liggen op de fase van (micro)scheurgroei om het effect van de asfaltwapening te kunnen aantonen. Wanneer het asfaltmengsel faalt, neemt de asfaltwapening het over. In dit onderzoek wordt deze fase van scheurgroei aangeduid als de tweede fase van vermoeiing. Het is aangetoond dat de asfaltwapening een belangrijke bijdrage levert aan deze tweede fase van de vermoeiingslevensduur.

Een andere laboratoriumtest die voor dit project is gebruikt, is de driepuntsbuigproef. Deze monotone test beoordeelt de sterkte van asfaltmonsters tegen breuk. In Nederland wordt de driepuntsbuigproef veel gebruikt voor het meten van de sterkte van asfalt in dijken. Kleine aanpassingen aan de testmethode zijn echter nodig om de invloed van wapening in asfalt te meten.

Na het uitvoeren van de test voor elk monster wordt een kracht-verplaatsingsdiagram gegenereerd. Met behulp van dit diagram worden de verbeteringen in piekbelasting en de energie die nodig is voor het voortschrijden van een scheur van onder naar boven (breukenergie) berekend. Deze twee parameters zijn waardevolle meetpunten voor het beoordelen van de effectiviteit van de wapening.

Belangrijke conclusies uit de testen

Dankzij de door Kiwa KOAC gebruikte testmethoden is aangetoond dat asfaltwapening een significante verbetering laat zien in het vermoeiings- en scheurgedrag van asfaltverharding. De belangrijkste reden hiervoor is dat een scheur normaal gesproken in een rechte lijn van de onderkant naar de bovenkant van een asfalt laag beweegt. Echter, wanneer er asfaltwapening aanwezig is met een kleine maaswijdte, kan de scheur hier niet doorheen. In plaats daarvan verandert de scheur van richting, wat verklaart waarom de vermoeiingslevensduur en scheurweerstand van asfalt met wapening beter zijn dan die van asfalt zonder wapening.

Aanbevelingen voor Toekomstige Projecten

Gezien de positieve uitkomsten van ons recente onderzoek naar asfaltwapening, raden we aan om verder onderzoek te doen naar de impact van asfaltwapening op asfaltmengsels met gerecycled asfalt (Reclaimed Asphalt Pavement (RAP). Dit kan bijdragen aan duurzaamheid en innovatie binnen de asfaltindustrie. 

Neem voor meer informatie over dit onderwerp contact op met Mohammad Sadeghian: mohammad.sadeghian@kiwa.com