Onderzoek: “Puin in Asfalt”

Onderzoek: “Puin in Asfalt”
De ontwikkeling van grindvervangende amaterialen uit bouw- en sloopafval in asfalt.
Door het Asfalt Kennis Centrum in opdracht van Twee “R” Recycling Groep BV en in
samenwerking met ABS Infradvies, Van de Graaf Engineering en Reef Infra vertegenwoordigt
door ACH Asfalt Centrale Hengelo.
De looptijd van het project was van 2011 t/m 2013.
Achtergrond:
Jaarlijks komt er in Nederland ca 18 Mton bouw- en slooppuin vrij. Dit wordt voor het grootste
deel afgezet in de wegenbouw als steenfundering onder asfalt, beton en klinkerverhardingen.
Een beperkt deel wordt hoogwaardiger ingezet als grindvervanger in prefab beton en
betonmortel.
In de toekomst verwacht men een grotere stroom bouw- en slooppuin. Zeker als de recessie
voorbij is en er weer volop gebouwd gaat worden.
Het asfaltwegennet dat voor het grootste deel in 1960-1970 is aangelegd, is de afgelopen 10 jaar
gereconstrueerd waarbij de asfaltfundering op zand vervangen is door steenfundering van
gebroken metselwerk- en betongranulaat. De vraag naar puin voor fundaties zal de komende
jaren afnemen.
Bouw- en slooppuin zal een nieuwe bestemming moeten krijgen. Daarbij is hoogwaardige
kwaliteit wenselijk omdat hier meer en andere toepassingen voor zijn zoals de toevoeging aan
het asfalt zelf. Hiervoor worden nu materialen vanuit het buitenland geïmporteerd.
De doelstelling is om bouw- en sloopafval dusdanig te verbeteren in kwaliteit dat hiermee
bereide asfaltmengsels zich kunnen meten met de standaard materialen die op dit moment
in de markt gebruikt worden.
Probleemsituatie
Het beton- en metselwerkpuin wordt gebroken tot een maximale korrelgrootte van 40 mm. Dit
mengsel is met een geringe hoeveelheid vreemde bestanddelen en verontreinigingen geschikt
als steenfunderingsmateriaal onder wegen. Als hoogwaardig toeslagmateriaal voor asfalt en
beton ter vervanging van grind en steenslag is het nog niet geschikt. De mate van zuiverheid
dient dan hoger te zijn en het materiaal dient minder poreus te zijn. Door het poreuze karakter
wisselt de vochthuishouding waardoor de verwerkings- en sterkte eigenschappen in beton zal
verslechteren. In asfalttoepassing zal dit leiden tot absorptie van bitumen waardoor het
asfaltmengsel te duur wordt. Daarnaast is de slijtvastheid in deklagen onvoldoende bij toepassing
van poreuzere steenkorrels. Zuiver betonpuin is harder en minder poreus.
Oplossingsrichtingen voor hoogwaardiger toeslagmateriaal zijn:
1. Concentreren van steenfractie door het selectief verwijderen van verontreinigingen
2. Het opheffen van de porositeit door het impregneren of afdichten van het oppervlak van
de steenkorrel
3. Het doseren van bitumineus dakafval granulaat in de asfaltproductie installatie
Onderzoek
Er zijn verschillende onderzoeken uitgevoerd om bovenstaande oplossingsrichtingen te
onderzoeken. Deze onderzoeken zijn verricht door de deelnemende partijen. Zij hebben
onderstaande meetresultaten en rapportages opgeleverd.
Ad 1: Concentreren van steenfractie door het selectief verwijderen van verontreinigingen
Met behulp van cameratechnieken kunnen poreuze zachte materialen herkend worden en op een
transportband gescheiden worden van de andere materialen. Deze techniek is ontwikkeld en
toegepast door Van de Graaf Engineering en in samenwerking met de Twentse Recycling
Maatschappij uitgetest. Het gezuiverde materiaal is geschikt voor hoogwaardige toepassing in
deklagen van asfalt. Het overige metselwerkgranulaat is als mengsel met betongranulaat in een
verhouding 1/3:2/3 (metsel/beton) toepasbaar in onderlagen van asfalt.
Na het puin breken van het menggranulaat op 0-80 mm, dient de kleur van de granulaatkorrel
goed zichtbaar te zijn voor de kleurencamera van de optische scheider. Op basis van kleur kan
grijs betongranulaat van meerkleurig zacht steen granulaat gescheiden worden. Na de afzeving
wordt het menggranulaat in de waterbadscheider/schroefwasser gereinigd. Het drijvende
materiaal wordt verwijderd.
Met de testinstallatie wordt bij een input van 80 ton/uur, schoon granulaat met een goede
kleuronderscheiding verkregen. Met de techniek wordt een eindproduct verkregen bestaande uit
100% betongranulaat zonder verstorende stoffen.
Ad 2. Het opheffen van de porositeit door het impregneren of afdichten van het oppervlak van de
steenkorrel.
Voor het opheffen van de porositeit zijn verschillende mogelijkheden. Er is gekozen om te
onderzoeken in hoeverre bitumineus dakafval hiervoor gebruikt kan worden. Het asfaltonderzoek
richt zich op de toepassing van een onderlaag van AC 22 base en een deklaag van AC 11 surf.
Voor de omhulling met de bitumencoating wordt 2-2,5% van het product GRM 50 ingezet. Dit
materiaal bestaat voor 50% uit oplosbaar bitumen. De rest zijn polymeren, vezels en minerale
vulstoffen.
Uit het asfaltonderzoek met onderlaag mengsel AC 22 Base blijkt:
- Vervanging van steenslag door metselwerkgranulaat laat een te lage stijfheid zien
- Vervanging van steenslag door 2/3 deel betongranulaat laat een voldoende stijfheid zien
- Het bitumineus dakafvalgranulaat brengt het stijfheidniveau van juist onder de 7000 naar ruim
boven de 8000 MPa
- De vermoeiing gaat van juist 90 naar respectievelijk 120 tot 150 als gevolg van bitumineus
dakafvalgranulaat
- Watergevoeligheid verbeterd met toenemend percentage betongranulaat
- Weerstand tegen spoorvorming is ruimschoots voldoende en gelijk aan de standaard
mengsels
Uit het asfaltonderzoek met een deklaag van AC 11 Surf blijkt:
- Het beproefde mengsel met betongranulaat en bitumineus dakafvalgranulaat heeft een
onvoldoende stijfheid als gevolg van de toepassing van 70/100 bitumen
- Als dit wordt vervangen door 40/60 bitumen dan voldoet het mengsel
- De vermoeiing, weerstand tegen spoorvorming en watergevoeligheid zijn allen ruimschoots
voldoende
Ad 3. Het doseren van bitumineus dakafval granulaat in de asfaltproductie-installatie
Bij het versnijden van dakafval wordt water toegevoegd dat vooraf of tijdens de verwarming in de
asfaltproductie weer verdampt moet worden. De invoerlocatie in de verschillende stappen van
het asfaltbereidingsproces is onderzocht.
Er zijn proefnemingen gedaan naar diverse shreddertechnieken en materiaalcondities. Om
vervolgens de geshredderde dakbedekkingsnippers met de juiste hoeveelheid op het gewenste
moment in het mengproces te doseren, is er een uitgebreide studie naar de logistiek uitgevoerd.
De uiteindelijke keuze is voor een opgezakte verpakking van 25 kg smeltzakken. Hiervoor heeft
de leverancier een partij vers bitumineus dakafvalgranulaat verpakt in plastic zakken waarvan er
2 stuks per charge gedoseerd moeten worden rechtstreeks in de menger.
Bij de Asfalt Centrale Hengelo zijn proefproducties uitgevoerd. Voordat er asfalt gemaakt wordt,
zijn er met puingranulaten droog- en mengproeven verricht. Hieruit blijkt een overmatige
stofvorming en afslijten van het mineraal tot een kleinere diameter. Dit hoeft op zich niet
problematisch te zijn. Het is een kwestie met deze stofstromen leren omgaan. De omhulling van
de steenkorrels met BDAG was matig. Hiervoor moet eigenlijk in twee doseringen gewerkt
kunnen worden, maar daar voorziet een traditionele asfaltinstallatie (zonder aanpassingen) nog
niet in.
Eind november 2012 is de onderlaag geproduceerd en verwerkt op het terrein van TRM te
Hengelo. In totaal is er 1250 ton AC 22 Base met 50% asfaltgranulaat en de resterende
steenfractie met menggranulaat en bitumineus dakafval granulaat geproduceerd.
Het vochtgehalte van de partij in zakken aangeleverd BDAG was helaas aan de hoge kant. Dit
leidde tot stoomexplosies in de menger. De samenstelling van het geproduceerde asfalt is goed
op specificatie en homogeen van kwaliteit.
Er zijn 3 kwaliteiten deklaag AC 11 Surf geproduceerd:
- Een referentie mengsel met betongranulaat en 70/100 bitumen
- Een mengsel met betongranulaat en bitumineus dakafval granulaat en 70/100 bitumen
- Een mengsel met betongranulaat en bitumineus dakafval granulaat en polymeer
gemodificeerd bitumen
e
- Een standaard AC11 Surf mengsel met Morene steenslag en 70/100 bitumen als 2 referentie
De samenstelling van het geproduceerde asfalt is goed op specificatie en homogeen van
kwaliteit. De verwachting is dat met gewijzigde doseervolgorde het mengsel minder tot geen
ingesloten vocht bevat.
De gemiddelde verdichtingsgraad van de onderlaag was in de proefvakken acceptabel maar kan
zeker beter. Mogelijk zijn de natte plekken in de steenfundering de oorzaak van de lage
uitschieters.
Het gemiddelde niveau van de verdichting van de deklaag is goed. Het mengsel met zowel
bitumineus dakafval granulaat en polymeer gemodificeerd bitumen was het moeilijks
verdichtbaar.
Conclusies en aanbevelingen
Na aanleiding van het onderzoek naar de ontwikkeling van grindvervangende materialen uit
bouw- en sloopafval in asfalt, volgen de volgende conclusies en aanbevelingen.
Bouw- en slooppuin kan tot op hoog niveau gezuiverd worden van verontreinigingen
waardoor het geschikt wordt voor toepassing in asfalt en beton
Bouw- en slooppuin kan in AC mengsels (Asphalt Concrete / asfaltbeton) toegepast
worden als grindvervanger voor het grof toeslagmateriaal
Voor steenskeletmengsel zoals ZOAB en SMA dienen de allerbeste betonkwaliteiten
te worden geselecteerd
Asfaltinstallaties moeten aangepast worden op:
o
Grotere stofstromen die vrijkomen uit het doekenfilter en de afzuigpunten
o
Doseervolgorde bij de bereiding van de mengsels door aanpassingen in de
procesbesturing
o
Doseerinrichting voor Bitumineus Dak Afval Granulaat (BDAG) en een droge
bulk opslaglocatie op het terrein
Asfaltbeton bereidt met BDAG heeft betere civieltechnische eigenschappen dan
normaal asfalt