Healing van Asfaltmengsels

Abstract

Het zelfherstellend vermogen, of de healingscapaciteit, van asfaltmengsels wordt in de meeste ontwerpmethoden voor wegverhardingen meegenomen. De kennis over dit zelfherstellend vermogen is gebaseerd op ervaringen en onderzoeken uit het verleden en de werkelijke mechanismen erachter zijn niet bekend. Hierdoor is het moeilijk om voor nieuwe materialen een realistische healingscapaciteit te bepalen. Een te hoge waarde leidt tot onverwachte, dure, schade aan wegen en een te lage waarde benadeelt een nieuw product. Het is, zeker met de huidige druk op grondstoffen en de daarmee samenhangende snelle veranderingen in de gebruikte materialen van groot belang de healingscapaciteit objectief te kunnen bepalen. Uit eerder onderzoek aan de TU Delft (Pronk et al, 2009) kwam naar voren dat de combinatie van de in Nederland gebruikelijk vierpuntsbuig vermoeiingsproeven met rustperioden en het partial healing model het mogelijk maakten om op een enkel proefstuk een indicatie van healing te bepalen. Dat de bepaling op een proefstuk gendaan kan worden is van belang omdat de verschillen tussen proefstukken van een mengsel in vermoeiingsonderzoek zodanig zijn dat dit de bepaling van een healingswaarde lastig maakt. In dit onderzoek wordt gekeken of de benadering met proeven en modellen voor twee volumetrisch gelijke mengsels met bitumen van verschillende hardheden (penetratie 10/20 en 70/100) de verwachte resultaten geeft. Die verwachtingen zijn gebaseerd op empirie: zachte bitumen geeft meer healing dan harde. Indien dit met deze benadering ook gevonden zou worden, kan de benadering ook op andere materialen worden toegepast. Naast het partial healing model werd ook een eenvoudiger model gebruikt om te bepalen of dit voordelen zou bieden in robuustheid. De toepassing van de modellen bleek helaas niet te werken omdat deze te gevoelig waren voor de vorm van de proefsignalen om robuuste voorspellingen te geven. Er is daarom op een meer pragmatische manier naar de data gekeken, waarbij er nog steeds een healingswaarde per proefstuk werd verkregen. Zonder de modellen waren deze waarden noodgedwongen gekoppeld aan een andere stijfheidsafname dan de 50% stijfheidsreductie die als einde levensduur gebruikt wordt in de vermoeiingsproef en dat maakt de koppeling van de gemeten data aan een levensduurverlenging en daarmee het bepalen van een healingscapaciteit lastig. Het verloop van de healingscapaciteit over de stijfheid voor beide onderzochte mengsels verschilde sterk, wat een goede basis leek voor een healingsindicator. Helaas was ook het verschil in stijfheidsverloop in de vermoeiingsproef heel verschillend en als beide effecten gecombineerd worden om een verloop van healing over de levensduur te vinden, valt het verschil vrijwel weg. Hierdoor werd er nauwelijks verschil gevonden tussen beide mengsels en blijkt deze benadering niet geschikt voor het bepalen van de healingscapaciteit van asfaltmengsels. Doordat er bij proefstukproductie een fout is gemaakt, was het verschil tussen beide bitumina niet zo groot als bij de opzet werd beoogd. Voor de volledigheid zouden proeven met het beoogde 10/20 bitumen gedaan moeten worden. Aangezien de healing altijd groter dan 1 moet zijn en de voor het zachte mengsels gevonden waarden al weinig boven de 1 liggen, zullen deze proeven niet leiden tot nieuwe inzichten over de bruikbaarheid van de benadering. In die uitwerking van de resultaten is gekeken naar het gebruik van de (verandering) in energie dissipatie gedurende de proef als een alternatief schade criterium voor de halvering van de stijfheid. Hieruit lijkt te komen dat het afwijken van de gedissipeerde energie van de quasi-lineaire ontwikkeling in fase II van de vermoeiingsproef een bruikbare indicator zou zijn. De ratio (RDEC) heeft geen meerwaarde voor de hier geanalyseerde materialen en test condities. Het gebruik van de afwijking van de de gedissipeerde energie van de steady state als indicator van de vermoeiingslevensduur kan achteraf makkelijk worden toegepast, mits de data doorloopt tot in fase III. Het implementeren in de proefsoftware heeft meer voeten in aarde, omdat gedurende de proef de indicator voor steady state verloop bepaald moet worden, waarbij het de vraag is hoe groot het interval voor de bepaling moet zijn en hoe groot de afwijking moet worden om te stellen dat fase III is begonnen.