Veel innovaties bij asfalt

Tekst: ing. Frank de Groot
Beeld: Stephan Tellier

“De infrasector maakt een slag van ambachtelijk naar industrieel werken. Vroeger werd er vooral gestuurd op de ingrediënten en receptuur, nu wordt procesinformatie steeds belangrijker”, zegt Berwich Sluer, die leidinggeeft aan QRS (Quality, Research and Support), de kennisafdeling voor droge infrastructuur bij Boskalis. “Doordat de asfaltmengsels steeds complexer worden en in aantal sterk toenemen moet je de beheersing tijdens uitvoering en de prestaties bij gebruik ook steeds beter monitoren. Door goede monitoring tijdens de uitvoering en gebruik van deze informatie bij de beheersing kun je beter sturen op een goed eindresultaat. In het verleden werd er vooral gestuurd op de juiste ingrediënten.”
Niet alleen goede monitoring is van groot belang, maar ook procesbegeleiding. Sluer legt uit: “De informatie tijdens het uitvoeringsproces is vaak erg versnipperd. Veel data worden meerdere malen ingevoerd en weer overgenomen en verdwijnen dan ook nog eens na afronding van een project. Door gebruik van ons nieuwe levenscyclus bedrijfsinformatiesysteem PIM (Pavement Information Modelling) is beter databeheer mogelijk. Alle informatie komt binnen op één platform en is ook direct gekoppeld aan een GPS-locatie. Procesbeheer, -ontwikkeling en asfaltinnovatie gaan dus hand in hand.”

Lagere rolweerstand

Op de N470 (zie kadertekst) zijn meerdere asfaltinnovaties toegepast. Zo ligt er op de weg een asfaltsoort die het brandstof- of stroomgebruik van auto’s vermindert. De zogenoemde rolweerstand van dit asfalt is lager, waardoor autobanden minder wrijving ervaren. “Van belang hierbij is de textuur op mesoschaal. Bij ZOAB heeft een band een aanslag tegen elk steentje. Bij een fijnere structuur is iedere aanslag veel minder: de rolweerstand neemt af met 10 tot 20 procent. Het probleem is alleen dat er nog geen eenduidige classificatiemethoden en meetmethoden zijn, laat staan normen of richtlijnen. Het is dus nog veel pionieren.”
Wat zijn de gevolgen voor de waterafvoer, bij een fijnere textuur van de toplaag? “Bij ZOAB is het percentage holle ruimte circa 20 procent en staan de holle ruimten in het mengsel ook in verbinding met elkaar. Hierdoor kan regenwater vrijelijk wegstromen. De holle ruimte bij een rolweerstand verlagende deklaag is circa 16 procent, maar door de fijnere structuur lopen die holle ruimten niet overal in elkaar over. Daarom wordt hier het water deels over de deklaag naar de zijkant van de weg gevoerd. Dat leidt gelukkig niet tot veel opspattend water omdat de weg maar uit twee rijstroken bestaat. Bij een autosnelweg heb je meerdere rijstroken per rijbaan waardoor het water minder snel afgevoerd kan worden.”

Geluidsreducerend

De deklaag op de N470 is niet alleen rolweerstand verlagend, maar ook geluidsreducerend. De geluidsreductie bedraagt 5 tot 6 dB(A). Dat is gelijk aan de geluidsreductie bij toepassing van een tweelaags ZOAB-deklaag. Maar deklagen op provinciale wegen en wegen binnen de bebouwde kom zijn veelal niet voorzien van ZOAB, omdat deze asfaltsoort minder goed bestand is tegen wringende krachten en afremmend en optrekkend verkeer. Binnen de bebouwde kom wordt vaak gebruik gemaakt van een dunne geluidsreducerende deklaag (DGD). De stille variant heeft 16 tot 20 procent holle ruimte en de minder stille variant 8 tot 12 procent holle ruimte.
“Bij een DGD draagt de fijne textuur meer bij aan de geluidsreductie dan de absorptie door aanwezigheid van holle ruimte. Bij ZOAB is dat precies andersom. Op de N470 hebben we een DGD met lage rolweerstand toegepast met 16% holle ruimte. Het is bij de ontwikkeling van innovatieve, geluidreducerende asfaltmengsels vooral een uitdaging om de levensduurverwachting op het huidige niveau te houden. Er wordt ook wel gezegd: de mate van geluidsreductie is omgekeerd evenredig aan de levensduur. De levensduurverwachting van de rolweerstand verlagende DGD is tien tot twaalf jaar. Ter vergelijking: enkellaags ZOAB heeft een levensduur van circa twaalf jaar, een inhaalstrook zelfs wel tot zeventien jaar. Maar de meest stille deklaag op autosnelwegen, tweelaags ZOAB, heeft een levensduur van negen tot twaalf jaar. Geluidsreducerend asfalt behoeft daarom vaker hoogwaardiger bindmiddelen”, aldus Sluer. “Ik hoor wel geluiden over epoxyasfalt met een levensduur van vijftig jaar, maar grootschalige toepassing zie ik nog niet. Dat komt doordat dit asfalt nog vrij kostbaar is. En vooral in en rond stedelijk gebied gaat een straat iedere tien jaar wel een keer open voor onderhoudswerk aan de ondergrondse infrastructuur. Dan wordt het gewoon veel te duur.”

Asfalt met houtvezel

Een klein deel van de N470, een proefvak met een lengte van 500 meter, is voorzien van steenmastiekasfalt (SMA) met circa 5% houtvezel. “Houtvezel is hier als additief aan het asfaltmengsel toegevoegd en maakt de toevoeging van fabrieksvulstof en afdruipremmer overbodig. De houtvezels bevatten namelijk van nature de biopolymeren cellulose en lignine. Cellulose wordt al vele jaren gebruikt bij de constructie van asfaltdeklagen om het risico op afdruipen van het bindmiddel te verkleinen, vooral bij steenskeletmengsels als SMA. Het andere hoofdbestanddeel van hout, lignine, zorgt in planten voor de stijfheid van de celwand. Naast het verzorgen van sterkte doet lignine in planten ook dienst als een antioxidant en zou daarom ook de veroudering van bitumen, het bindmiddel in asfalt, kunnen vertragen of tegengaan.”
Toch denkt Sluer dat biobased additieven de komende decennia specials zullen blijven: “De beschikbaarheid van biobased additieven is een vraagstuk, maar ook de regelgeving. Zo mag de winning van biobased grondstoffen bijvoorbeeld niet concurrerend zijn met het beschikbare landoppervlak voor de voedselvoorziening.”

Betere proefmethoden

In het verleden was de toepassing van gerecycled asfalt en/of exotische additieven in deklagen niet toegestaan, omdat de gevolgen hiervan op de prestatie van het asfalt onbekend waren én er toen geen methodieken beschikbaar waren om deze in kaart te brengen. “Tot 2008 is de Marshall-proef gebruikt om asfalt te testen: een zuiver empirische en statische proef. Met asfalt dat alleen is opgebouwd uit primaire grondstoffen geeft zo’n proef een redelijke indicatie van de te verwachten prestatie, maar met de toevoeging van biobased additieven en gerecycled asfalt nemen de onzekerheden in de praktijksituatie toe. Dan kun je niet meer vertrouwen op louter een statische proef.”
Met de komst van CE-markering is de Marshall-proef vanaf 2008 echter vervangen door een typeonderzoek, waarbij de zogenaamde functionele eigenschappen van het asfalt worden bepaald. Deze functionele eigenschappen, bijvoorbeeld stijfheid en de weerstand tegen vermoeiing, zijn representatiever voor het gedrag van asfalt onder de herhaalde belasting van voertuigen in de praktijk. Deze worden gemeten met zogenaamde dynamische proeven. Sluer: “Dat vraagt ook meer specialistische kennis bij de laboratoria. Naast dynamisch mechanisch onderzoek op asfaltmengsels, wordt in de huidige wegenbouwpraktijk inmiddels ook standaard onderzoek gedaan naar bijvoorbeeld de reologische eigenschappen van de bindmiddelen(blends) en naar de chemische eigenschappen van alle ingrediënten. Vooral bij circulair asfalt is dat van groot belang.”
Doordat tegenwoordig het aandeel gerecycled asfalt in de deklagen steeds verder toeneemt – er zijn al proefprojecten met 100% gerecycled asfalt – is een additief met verjongende eigenschappen noodzakelijk om de eigenschappen gelijk te houden aan asfalt met verse, jonge bitumen. In de N470 is het aandeel gerecycled asfalt in de deklaag circa 65%.

Toekomst asfalt

Hoe ziet Berwich Sluer de toekomst van asfalt? “Er komt veel meer focus op de betrouwbaarheid van de prestatie van asfalt. Monitoring van de prestaties en ontwikkeling van uniforme meetmethoden moeten ervoor zorgen dat de levensduur van het moderne asfalt met biobased additieven en toevoeging van gerecycled asfalt niet achteruit gaat, vergeleken met traditioneel asfalt. Daarnaast willen we de levensduur tot op een jaar nauwkeurig kunnen voorspellen. De integratie van ICT-systemen en GIS zullen daarbij helpen. Daar ligt echt een uitdaging!”
Ook ligt er een uitdaging bij het verder terugdringen van de CO2-uitstoot tijdens transport van grondstoffen naar de asfaltcentrale, de productie, het transport naar het project en de verwerking. “Deels ligt de uitdaging bij het transport, bijvoorbeeld door elektrificatie of bio-brandstoffen. Maar elektrificatie van wegenbouwmachines en lage temperatuurasfalt zijn ook knoppen waaraan we kunnen draaien. Of asfaltcentrales op groene stroom en het toepassen van mineralen met een zo laag mogelijk vochtgehalte.”
Volgens Sluer worden bij de asfaltproductie de komende jaren de duimschroeven steeds verder aangedraaid. “Veel asfaltcentrales zijn ouder dan twintig jaar. Het wordt dan steeds lastiger om de CO2-uitstoot verder te verlagen. Je komt dan op onder meer andere brandertechnieken. Er komt echt een omslagpunt voor asfaltproducenten aan.”
Toch zal het terugdringen van de CO2-uitstoot volgens Sluer niet leidend blijven: “Voor asfaltmengsels worden inmiddels Milieu Kosten Indicator (MKI)-waarden gevraagd. De milieukostenindicator (MKI) vat alle milieueffecten samen in één score en wordt uitgedrukt in Euro’s. Circulariteit speelt daarbij ook een steeds belangrijker rol. Platform CB’23 (Circulair Bouwen in 2023, red.) wil vóór 2023 nationale, sector-brede afspraken voor de bouw- en gww-sector opstellen. Daarbij spelen zowel de milieukwaliteit, als voorkomen uitputting grondstoffen en economische aspecten een rol. Een gevolg kan zijn dat de productie van circulair asfalt meer energie – dus hogere CO2-uitstoot – vraagt, maar dat de MKI-waarde of circulariteitswaarde juist verbetert. We moeten dus af van hokjes denken en integraal naar de voetafdruk kijken die de gww-sector op aarde achterlaat.”