Asfalteren onder het vriespunt? - VBW-Asfalt

Asfalteren onder het vriespunt?
Het kan als het moet
In de winter van 2008/2009 werd RWS voor het eerst geconfronteerd
met meer vorstschade dan normaal. Een van de schadebeelden was
overmatige rafeling van ZOAB wegvakken. In enkele gevallen was de
mate van rafeling zodanig dat RWS besloot om de gehele deklaag
weg te frezen. Het verkeer reed plaatselijk en tijdelijk met een
snelheidsbeperking over gefreesd asfalt, totdat de weersomstandig-
heden zodanig waren dat er definitief kon worden geasfalteerd.
Dit leverde veel verkeershinder en ontevreden weggebruikers op.
Omdat asfalteren bij lage temperaturen
tot een slechte asfaltkwaliteit leidt,
besloot RWS met asfalteren te wachten
tot betere weersomstandigheden.
Aannemers zeiden wel te kunnen asfalteren
bij vorst, maar wilden niet dezelfde
garantie geven als bij asfalteren onder
normale omstandigheden (boven 5 °C).
Dit heeft RWS ertoe gezet om aannemers
uit te dagen om twee proefvakken
te asfalteren bij lage temperaturen met
behoud van kwaliteit.
Jan Voskuilen en Joke Jager; RWS-DVS
Elke winter treedt vorstschade op. De
omvang hangt af van de kwaliteit van het
asfalt, de weersomstandigheden en de
verkeersbelasting. Alle soorten deklagen
hebben er last van, maar vooral ZOAB
dat tegen het einde van zijn levensduur
zit is er gevoelig voor. Door de open
structuur veroudert het bindmiddel in
ZOAB sneller waarbij de elasticiteit
afneemt, het wordt brosser. Bij lagere
temperatuur wordt bitumen nog brosser.
Beide versterken elkaar en verhogen het
4| Asfalt nr. 1, april 2010
risico op rafeling op kritische wegvakken.
Onder invloed van verkeer kunnen
hierdoor scheurtjes ontstaan in de hechtbruggen
tussen de steentjes. Onder
invloed van vorst en winterse neerslag
en bij afwisseling van vriezen en dooien
bevriest het gecondenseerde vocht in de
scheurtjes. Dit leidt tot verdere scheurvorming
en verlies aan stenen. De vorstschade
uit zich in gaten, overmatige
rafeling (steenverlies) en openstaande
(langs)naden. Ook in andere landen
waar geen ZOAB wordt toegepast, zoals
België, is de laatste twee winters meer
vorstschade opgetreden dan normaal.
Verkeershinder
Begin vorig jaar was de omvang van de
vorstschade groter dan eerdere winters.
Op diverse plekken konden wegvakken
niet meteen definitief worden geasfalteerd,
maar moest het verkeer met een
snelheidsbeperking tijdelijk over gefreesd
asfalt rijden. Dit leidde tot verkeershinder
en ontevreden weggebruikers.
Zonder extra maatregelen leidt asfalteren
bij lage temperaturen tot kwaliteitsverlies.
Aannemers kunnen en zullen
dan ook geen normale garantie geven.
Rijkswaterstaat heeft de handschoen

opgepakt om de mogelijkheden na te
gaan of asfalteren bij lage temperaturen
mogelijk is met behoud van kwaliteit.
Proef
Het Innovatie Test Centrum van Rijkswaterstaat
heeft in 2009 voorbereidingen
getroffen om een proef te doen met
het vervangen van een ZOAB deklaag bij
lage temperaturen. Het Wegendistrict
Breda stelde op de linker rijstrook van
de A58 tussen de knooppunten Sint
Annabosch en Galder (noordbaan) twee
wegvakken van 300 meter beschikbaar.
Het ging hierbij niet alleen om de kwaliteit
van het nieuw aangelegde ZOAB,
maar ook om de kwaliteit van het naastliggende
oude ZOAB. Bij het verdichten
beschadigen de hechtbruggen in het
naastliggende asfalt door de stalen walsen
waardoor versnelde rafelingsschade
wordt geïntroduceerd. Dit is onder normale
zomerse omstandigheden al een
aandachtspunt. Bij lage temperaturen is
dit nog kritischer vanwege de hogere
mate van brosheid van het bindmiddel.
Deze proef kan daarom ook extra inzicht
verschaffen over de eisen aan de uitvoering
voor traditioneel werk.
De inschrijving van de aannemers werd
beoordeeld door een commissie van
deskundigen op de onderdelen kwaliteit,
haalbaarheid, mobiliteit, reactietijd,
financiën, veiligheid en milieu.
Winterwerk
Algemeen werd gesteld dat verwerken
van asfalt in de winter niet goed mogelijk
was. De winterperiode wordt bijvoorbeeld
benut voor het reviseren van het
materieel. Veel asfaltinstallaties zijn dus
buiten bedrijf. Vanwege de lage temperaturen
zijn bovendien de grondstoffen
moeilijker te verwerken. Ook zouden
problemen ontstaan bij de hechting aan
de ondergrond en de naden, omdat het
kleefmiddel water bevat. Daarnaast moet
rekening worden gehouden met bevriezing
van alle onderdelen waar water aan
te pas komt (zoals frezen en walsen).
En tot slot kan er vroegtijdige rafeling
ontstaan in het naastliggende oude
ZOAB. Kortom, als er al personeel
beschikbaar is, zou de kwaliteit van het
werk hoogstwaarschijnlijk onvoldoende
zijn.
Vanuit de aannemerij is in de winter van
2008/2009 echter gesteld dat de proble-
5| Asfalt nr. 1, april 2010
matiek te ondervangen zou zijn en het
wel degelijk mogelijk is om bij lage
temperaturen asfalt aan te brengen.
De proef
Dura Vermeer Infrastructuur B.V. en
KWS Infra B.V. legden in de nacht van
vrijdag 19 februari op zaterdag 20 februari
ieder een 300 meter lang proefvak
aan op de A58 tussen de knooppunten
Sint Annabosch en Galder (noordbaan).
Doel van de proef was om na te gaan of
het mogelijk is om tijdens een vorstperiode
een ZOAB deklaag te vervangen
met behoud van kwaliteit. Als ondergrens
voor de proef is een gevoelstemperatuur
van min 6 °C aangehouden.
Logistieke organisatie
Omdat de aanleg afhankelijk was van de
weersomstandigheden, die niet eerder
dan twee dagen van tevoren te voorspellen
zijn, is in de proef uitgegaan van een
voorbereidingstijd van 48 uur. De aannemers
hebben zich verplicht om binnen
die termijn na melding aan de slag te
gaan. Het “stand by” staan voor eventuele
asfalteringswerkzaamheden vraagt
wel wat logistieke organisatie. Er moet

immers permanent een asfaltcentrale
opgestart kunnen worden en een complete
verwerkingsploeg, inclusief freesploeg
e.d., opgeroepen kunnen worden.
Ook moet alle benodigde materieel
beschikbaar staan.
Daar de kans op langere transportafstanden
groot is, moeten de vrachtwagens
niet alleen goed geïsoleerd zijn, maar
mag teveel afgekoeld asfalt niet ongemerkt
op het wegvak terechtgekomen.
Dura Vermeer verwarmde de vrachtwagens
voor en paste extra isolatie toe.
KWS maakte gebruik van vrachtwagens
met een compacte bakinhoud en verwijderde
op het werk het achter de klep
teveel afgekoelde ZOAB. Een goede
logistiek is van nog groter belang dan
onder normale omstandigheden om
wachttijden tot een minimum te reduceren.
Mensen
Asfalteren bij lage temperaturen vereist
dat de werklieden goede warme kleding
en schoenen dragen. Een goede verzorging
in de vorm van catering is onder
deze omstandigheden extra belangrijk
zijn. Ook Rijkswaterstaat vindt het
belangrijk dat de aannemers de CAO
afspraken voor het werken bij lage temperaturen
naleven.
Mengsel
Dura Vermeer koos ervoor om een standaard
ZOAB+ mengsel te gebruiken.
KWS koos voor een ZOAB+ mengsel
met een additief waarmee de verwerkbaarheid
bij een lagere temperatuur zou
worden verbeterd. Dit zou de verdichting
ten goede komen.
Materieel
Bevriezing van het gebruikte koelwater
moet worden voorkomen bij het frezen
en walsen. Tijdens de proef is daarvoor
zowel verwarming als antivries ingezet.
Beide aannemers hebben ook de
surface-jet ingezet. Met de hete lucht
van deze straalmotor is niet alleen de
temperatuur van het oppervlak van het
6| Asfalt nr. 1, april 2010
asfalt te verhogen, ook wordt het
gefreesde oppervlak schoon en droog
geblazen. Uit onderzoek van Dura
Vermeer bleek dat opwarming van de
tussenlaag niet nodig zou zijn en zette
de surface-jet alleen in om het naastliggende
asfalt te verwarmen. KWS koos
ervoor om de gefreesde ondergrond
eerst te reinigen met een speciale veegzuigmachine
met hogedrukbalk en daarna
aanvullend te drogen met de surfacejet.
Dura Vermeer zette een sproeispreidmachine
in waarmee vlak voor het
te spreiden asfalt de kleeflaag is aangebracht.
Het breken van de kleeflaag
gebeurde door contact met het hete
asfalt. Door het open asfalt ontweek het
water als stoom. KWS paste als kleeflaag
een tot 70 °C verwarmde gemodificeerde
bitumenemulsie toe.
Aansluiting nieuw op
bestaand
De aansluiting van het nieuwe ZOAB op
het aanwezige ZOAB is altijd al kwetsbaar
door het overrijden met de zware
walsen. Dura Vermeer verwarmde het
naastliggende asfalt met de surface jet
voordat dit van een verjongingsolie werd
voorzien om vroegtijdige rafeling
te voorkomen. KWS beschermde het
bestaande ZOAB met rubberen matten
en voorzag het later van een verjongingsolie.
Tevens bracht KWS een bitumenstrip
aan om de hechting tussen
oud en nieuw te verhogen.
Uiteraard koelt het asfalt na verwerking
sneller af dan onder normale omstandigheden.
De verdichting met walsen moest
dus snel uitgevoerd worden.
Temperatuurmetingen en
materieelbewegingen
Tijdens de aanleg van de proefvakken is
de temperatuur gedaald tot min 4°C, er

was nagenoeg geen wind en er is geen
neerslag gevallen. De proef bood de kans
om met temperatuurmetingen het inzicht
in de afkoeling (de temperatuurontwikkeling)
te vergroten. De Universiteit van
Twente heeft daarvoor tal van metingen
uitgevoerd tijdens de aanleg. De temperatuur
van het gefreesde wegvak en het
asfalt in de hopper is gemeten, evenals de
temperatuur direct achter de afwerkbalk
en tijdens het walsen. Ook de temperatuurontwikkeling
op het grensvlak is
gemeten door temperatuurmeters op het
gefreesde oppervlak. Daarnaast zijn al de
materieelbewegingen met GPS vastgelegd
zodat achteraf het wals-regiem in combinatie
met de asfalttemperatuur kan worden
bestudeerd.
Proeven
Om een uitspraak te kunnen doen over
de kwaliteit van het aangelegde ZOAB
zijn naast boorkernen voor de bedrijfscontrole
ook boorkernen genomen voor
het uitvoeren van Rotating Surface
Abrasion Test (RSAT), Cantabro en
retained splijtproeven. Deze proeven
moeten een indicatie geven van de rafelingsweerstand
en de waterbestendigheid
van het aangelegde asfalt. Dura
Vermeer voert ook aanvullende proeven
uit (bepaling van hechting en breuktaaiheid)
en zal de resultaten vergelijken
met asfalteren onder normale omstandigheden.
Om te onderzoeken of er
schade aan het naastliggende asfalt ontstaat,
zijn er met de ARAN lasermetingen
uitgevoerd. Twee maanden na aanleg
worden deze metingen herhaald om
inzicht te krijgen in de mate van rafeling
te bepalen.
Eerste tussenresultaten
Direct na uitvoering van de proef kan al
worden geconstateerd dat de uitvoering
van een kritisch product als ZOAB ook
onder extreem koude omstandigheden
in principe mogelijk is. Uitspraken over
de te verwachten kwaliteit en levensduur
zijn pas van de zomer te verwachten.
7| Asfalt nr. 1, april 2010
Het resultaat van de proef zal, ook bij
een hopelijk gunstig resultaat, niet
direct leiden tot de ontwikkeling om
voortaan het hele jaar door te asfalteren.
Vooralsnog zal het beperkt blijven tot
het onderzoeken van de mogelijkheid
om camaliteiten bij vorstschade, als
gevolg van onvoorspelbare weersomstandigheden,
direct te herstellen.
Vervolg
Uiteraard wordt de kwaliteitsontwikkeling
van de wegvakken zelf en de naastliggende
wegvakken de komende tijd
goed gevolgd. Bij een positieve ontwikkeling
overweegt RWS om contracten
met aannemers af te sluiten om ook in
de winter kwalitatief hoogwaardige
asfaltreparaties uit te voeren. RWS heeft
dan de mogelijkheid om ZOAB wegvakken
met overmatige rafeling bij vorst te
laten repareren met de zekerheid dat
deze reparatie duurzaam is. Dit komt de
mobiliteit ten goede en levert een kostenbesparing
op omdat tijdelijk repareren
niet meer nodig is.
De toegepaste technieken en resultaten
kunnen ook worden ingezet om risico’s
en de kwaliteit in het reguliere asfaltseizoen
nog beter te beheersen. Maar
het is niet de bedoeling het asfaltseizoen
op te rekken.