‘Ontwikkeling van een groen duurzaam asfalt voor de Schotse wegenmarkt’

Samenvatting van het document dat tijdens het World Congress on Emulsions, 12 - 14 oktober 2010, wordt gepresenteerd.

Samenvatting van het document dat tijdens het World Congress on Emulsions, 12 - 14 oktober 2010, wordt gepresenteerd.

De Schotse nationale overheidsinstantie Tayside Contracts wilde een duurzaam systeem voor wegverharding ontwikkelen. De belangrijkste beweegredenen waren de druk op het milieu en de daarmee samenhangende stijging van de kosten - in het bijzonder wegens de noodzaak van vermindering van de CO2-emissies en de belastingheffing over zowel steengroevenaggregaten en de transporten van materiaal naar stortplaatsen.

De financiering werd verstrekt door de Scottish Enterprise Trust aan een samenwerkingsverband voor kennisoverdracht, bedoeld voor de bundeling van expertise uit het bedrijfsleven en de academische wereld. Het samenwerkingsverband bestond uit Tayside Contracts, de universiteit van Dundee en Nynas.

Het doel was een koud asfalt op basis van hergebruikt materiaal te ontwikkelen met gebruikmaking van hergebruikt asfaltwegdekmateriaal (RAP) en een bitumenemulsie die geschikt zou zijn voor gebruik op het Schotse wegennet. Het onderzoeksproject kreeg de titel ‘Adding value to recycling of construction aggregates, by developing and implementing a cold mix bituminous recycling technology’ (Het toevoegen van waarde aan het hergebruik van bouwaggregaten door het ontwikkelen en implementeren van een koude bitumineuze terugwinningstechnologie voor koud asfalt). Het onderzoek duurde drie jaar.

2. 2. Experimentele ontwikkeling

Tijdens het ontwikkelingsproces concentreerde het onderzoek zich op drie gebieden: installatieontwikkeling, laboratoriumontwerp en optimalisatie van installatiemengsels.

    • Een installatie voor heet asfalt werd aangewezen om aangepast te worden voor de productie van koud asfalt met behulp van RAP. Als knelpunten werden onderscheiden: Maximalisering van de toevoeging van koud RAP aan de mengapparatuur,  verwerking van RAP basismateriaal op de werf, veilige en nauwkeurige toevoer van koud emulsiebindmiddel, vochtbeheersing, optimalisatie van de mengprocessen

      Nadat de installatie en de locatie nauwkeurig waren onderzocht, werd een werkplan voor het productieproces ontwikkeld. Hiervoor werd overheidsfinanciering verkregen.
    • De ontwikkeling van het mengsel in het laboratorium werd uitgevoerd door de Universiteit van Dundee, afdeling Weg- en Waterbouwkunde, met het advies en de hulp van Nynas (dat veel ervaring heeft met het werken met koud asfalt) en de asfalttestfaciliteit van dit bedrijf in Eastham, Verenigd Koninkrijk.

      Het ontwikkelingswerk was gericht op een structureel niveau voor toepassing als basis voor een verhardingslaag en/of natuurlijk bindmiddel. Her basismateriaal bestond hoofdzakelijk uit dicht basismacadam (DBM) of heet gerold asfalt (HRA). Het bleek nodig nieuw aggregaat toe te voegen om de dichtheid op te voeren en de hoeveelheid bindmiddel in het mengsel van de RAP te verlagen.


    Gezeefd RAP werd vermengd met nieuwe aggregaten van verschillende korrelgrootte. De materialen werden gedroogd. Pre-wet water werd toegevoegd tot een hoeveelheid van 0 - 6% en werd gemengd met een percentage van 3 tot 5% van een 60% bitumenemulsie die geproduceerd werd met behulp van een 40/60-grade bitumenbindmiddel. Een spiraalcompactor werd gebruikt en de kernen werden gedurende zes maanden bij 28 °C uitgehard. Kernmonsters werden met regelmatige tussenpozen getest waarbij het vochtverlies en de ontwikkeling van de stijfheid werden gecontroleerd. De hieruit verkregen gegevens wezen naar twee mogelijke kandidaten.
  • Na het bovenstaande richtte de aandacht zich op productie, waarbij nauwkeurige controlemaatregelen in acht werden genomen om de doelgradatie en de toe te voegen hoeveelheden additieven die het laboratoriumonderzoek had aangetoond te bereiken. Eveneens werd de uiterste opslagduur ven het gemengde materiaal onder de loep genomen en geoptimaliseerd. Ook het materiaalgedrag tijdens opslag werd voortdurend gecontroleerd: laboratoriumproeven wezen op een houdbaarheid van 21 tot 28 dagen.

3. Praktijkexperimenten

Verscheidene weg- en voetpadexperimenten werden met een variabele graad van plaatselijke factoren ten aanzien van verkeersdichtheid en belasting uitgevoerd om de geschiktheid van het materiaal voor bepaalde toepassingen vast te stellen. Tijdens een aantal van deze experimenten werden productie- en locatiemonsters genomen voor laboratoriumproeven en een paar voorbeelden van deze praktijkexperimenten zijn hieronder vermeld.

  • Collace steengroeve - juli 2006
    Een weggedeelte dat omhoog voert naar de steengroeve bij Collace in Schotland werd gekozen als intern proeftraject om de prestaties op locatie van het nieuw ontwikkelde koude asfalt vast te stellen. Na 44 maanden en nadat het proeftraject bereden was met meer dan 1Mt aggregaat, vertoonde het over de hele lengte geen tekenen van vervorming.
  • Rijbaan in een woonwijk – september 2007
    Naarmate het vertrouwen in het materiaal groeide, werd het aangeboden als alternatief voor de reconstructie van een rijbaan door een woonwijk in Dundee.
  • Parkeerremise en afrijstation voor autobussen - mei 2008
    Het materiaal werd door de gemeenteraad van Stirling goedgekeurd als basisonderlaag en werd toegepast in het gedeelte van de stelplaats waar een zeer scherpe draaicirkel voor bussen ligt.
  • Rijksweg A90 – november 2008
    Koud asfalt van Tayside Contracts waarin RAP is verwerkt werd officieel vrijgegeven met goedkeuring van de Schotse Minister voor Financiën en Duurzame groei. Als gevolg hiervan stemde Transport Schotland ermee in het koude asfalt bij wijze van proef op een gedeelte van het Schotse rijkswegennetwerk toe te passen. Door de aanleg van het proefgedeelte werd 43 ton CO2 ten opzichte van heet asfalt bespaard.

4. Resultaten

Projectgegevens en resultaten van de uitgebreide tests op koud asfalt hebben aangetoond dat het materiaal geschikt voor gebruik op wegen van de categorie 2, 3 en 4 in Schotland, waar het type 4 voor smallere stedelijke en landwegen staat terwijl type 2 geschikt is voor regulier bus-en vrachtverkeer tot 10 msa.

Conclusie

Het samenwerkingsproject heeft aangetoond dat materialen voor koude asfaltmengsels onder bepaalde voorwaarden kunnen worden beschouwd als alternatief voor heet asfalt en dat ze de industrie kunnen helpen bij het verminderen van de CO2-uitstoot.

Auteurs:

Dennis Day, Nynas UK
Richard Cranney, Tayside Contracts
Moray Newlands, University of Dundee
Wayne Fortune, Tayside Contracts