Met nieuwe diagnosetool is voorkomen van vorstschade een koud kunstje

18 november 2014

Met een nieuwe diagnosetool kan vroegtijdig worden ingeschat hoe groot de kans is op vorstschade op wegen met een zoab-deklaag. Door de deklaag tijdig te behandelen met het door Latexfalt ontwikkelde en bekroonde Modiseal ZX kan vorstschade vervolgens worden voorkomen. Een koud kunstje.

Zoab in diverse varianten is de standaard deklaag op het Nederlandse hoofdwegennet. Ook op het secundaire wegennet worden steeds vaker open deklagen toegepast, hier gaat het dan veelal over dunne geluidreducerende deklagen. Het open karakter van dit type deklagen is belangrijk vanuit het perspectief van geluidreductie. Het nadeel van dit open karakter is dat de invloeden van weer en wind gemakkelijk het mengsel binnendringen. Open deklagen zijn hierdoor extra gevoelig voor veroudering.

Mastiek als kauwgom

Rafeling, het verlies van steentjes aan het wegoppervlak, is de meest belangrijke vorm van schade aan open deklagen. Door rafeling wordt het oppervlak ruw, waardoor de geluidoverlast toeneemt.  Open deklagen bestaan uit steentjes die aan elkaar geplakt zijn met mastiek, dat bestaat uit bitumen, stof en zand. In een jonge open deklaag is de bitumen zacht waardoor ook de mastiek zacht is. Deze zachte mastiek kan zonder dat spanningen worden opgebouwd trage vervormingen opnemen, de mastiek is als kauwgom.

Erosie

Door veroudering wordt de mastiek harder. In eerste instantie wordt vooral het buitenste laagje van de mastiek aangetast omdat juist dit laagje in contact staat met weer en wind. Er ontstaat nu een hard korstje op een zachte onderlaag. Bij bewegingen in de open deklaag zal het korstje scheuren, terwijl de mastiek onder dat korstje de bewegingen opvangt door te vervormen. Het gescheurde korstje zal uiteindelijk los raken en uit de open deklaag verdwijnen. Dit staat bekend als erosie van mastiek en resulteert in het teruglopen van het bitumenpercentage in open deklagen. De mastiek in de open deklaag  wordt uiteindelijk meer glasachtig en de hoeveelheid mastiek neemt af.

Open deklagen worden op drie manieren belast:

  • Passerende banden. Banden oefenen kracht uit op de steentjes aan het wegoppervlak, die deze kracht moeten kunnen weerstaan (actie is reactie). Dit vraagt om  sterke verbindingen tussen de steentjes aan het oppervlak met het  ondergelegen materiaal.
  • Deflectie van de verharding door wiellast. Als een wiellast over een weg beweegt, vervormt de weg, elk wiel rijdt als het ware in zijn eigen kuil. Alleen in de directe omgeving van het wiel ontstaan hierdoor drukrekken aan het wegoppervlak. Al op geringe afstand van het wiel ontstaan echter trekrekken aan het wegoppervlak. Omdat de dunne lagen zoab of dgd (dunne geluidreducerende deklaag) de vervorming van de weg nooit kunnen tegenhouden, is er bij deze belasting sprake van buigen of barsten. De opendeklaag zal de vervormingen van de weg dus moeten opvangen met flexibiliteit, sterkte speelt hierbij geen rol.
  • Vervormingen door temperatuurverschillen. Als het koud wordt willen materialen krimpen. De A12 tussen Den Haag en Utrecht wil dan korter worden, maar Utrecht en Den Haag blijven liggen waar ze liggen. Dit betekent dat  beide steden de krimpende deklaag een vervorming opleggen die precies even groot is als de temperatuurgedreven krimp. Opnieuw ontstaat er een situatie van buigen of barsten. De open deklaag zal onherroepelijk vervormen.

Temperatuurverschillen

De gevolgen van erosie en het verharden van mastiek komen tijdens perioden van kou extra hard aan omdat mastiek met het dalen van de temperatuur van nature harder wordt. Als mastiek door veroudering haar flexibiliteit goeddeels is verloren, dan geeft dit in de winter dus problemen. Mastiek kan dan niet meer gemakkelijk vervormen en zal als gevolg van temperatuurverschillen en vervormingen van de weg spanning opbouwen. Als steentjes aan het wegoppervlak dan ook nog worden aangeslagen door een passerend wiel gaat het mis. De binding van de steentjes aan het oppervlak met de rest van de deklaag  is nu onvoldoende, met als resultaat dat steentjes worden losgereden en rafeling ontstaat.

De oorzaak van dit type rafeling ligt in het niet toereikende gedrag van de verouderde mastiek bij lage temperaturen en grotere verschillen tussen dag- en nachttemperatuur. Als deze omstandigheden aanhouden, ontwikkelt deze vorm van rafeling zich daardoor zeer snel in zowel omvang als ernst. De oorzaak van de schade zit immers in het materiaal dat niet is opgewassen tegen de belastingen die onder deze omstandigheden ontstaan. De soms ernstige schade die hierdoor aan het wegdek ontstaat, leidt in veel gevallen tot onveilige situaties.

´Zieke´ deklaag

BAM zet in op de ontwikkeling van methoden en materialen om schade aan wegen tot een minimum te beperken. Dat is een continu proces waarmee we al resultaten hebben weten te boeken. Voor bestaande wegen hebben wij bijvoorbeeld een diagnosetool ontwikkeld waarmee kan worden vastgesteld of een open deklaag wel of niet ´ziek´ is. De tool meet de hoeveelheid en de hardheid van mastiek in de deklaag. Indien nodig wordt de mastiek aangevuld om de verliezen ten gevolge van erosie te compenseren. Daarnaast wordt de nog aanwezige mastiek weer flexibel gemaakt. Hiervoor passen wij Modiseal ZX toe, dat wij recent met Latexfalt hebben ontwikkeld.

Latexfalt heeft met de ontwikkeling van deze nieuwe technologie in 2014 de Europese Cefic Responsible Care-prijs en de VNCI-Responsible Care-prijs gewonnen. Deze prijs beloont Europese chemiebedrijven voor hun onderscheidende prestaties op verschillende duurzaamheidsgebieden. In een korte film licht Latexfalt de werking van Modiseal ZX toe.

Voorkomen is beter dan genezen en daarom blijven we research doen naar pasklare oplossingen voor weggebruikers en -beheerders.

Rien Huurman
Research & Development Manager BAM Wegen (r.huurman@bamwegen.nl)