Bitumen en asfalt gieten: werkwijze, toepassingen en varianten

Asfalt is een materiaal dat wordt samengesteld uit mineraal aggregaat en bitumen.

Asfalt bestaat uit mineraalaggregaat (zand en grind) en een bindmiddel, de bitumen.

Het mineraal aggregaat kan weer worden onderverdeeld in de steen-, zand- en vulstoffractie.

De grotere delen uit het mineraal aggregaat vormen samen het mineraalskelet; deze verzorgt het dragend vermogen van het asfaltmengsel.

Het bindmiddel om dit mengsel bij elkaar te houden is bij asfalt bitumen (bij beton is dit cement).

Bitumen is een zwart, viskeus mengsel van hydrocarbonen dat van nature voorkomt of als een restproduct van aardolieraffinage gewonnen wordt.

Bitumen is een zwart, stollend homogeen substraat van amorf materiaal dat wordt gevormd door de afbraak en oxidatie van organisch materiaal.

Bitumen heeft de bijzondere eigenschappen dat het goed hecht en bij verwarmen dun vloeibaar is.

Het is een viskeus materiaal, waarvan de vervormbaarheid sterk afhangt van zowel het type bitumen, de temperatuur als de belastingstijd.

Samenstelling en hoeveelheden

Globaal is de samenstelling als volgt (in massa-%): stenen (korrelgrootte 2 tot 20 mm) 57%, zand (van 0,063 mm tot 2 mm) 30%, vulstof (fractie < 0,063 mm) 7,5%, bitumen 5,5%.

Een standaard asfalt mengsel bestaat uit vier bestanddelen; steenslag, zand, bitumen en lucht.

Het aandeel aan zand, steen en bitumen kan tot 80% uit hergebruikt (oud) asfalt bestaan.

In asfalt wordt tot 80% oud asfalt hergebruikt (situatie 2023).

Laagopbouw van wegen

Naast een goede ondergrond en sterke fundering bestaat een asfaltweg uit meerdere lagen asfalt.

Gemiddeld bevat een weg in Nederland 18 cm asfalt boven op een funderingslaag en de bestaande ondergrond.

Deklaag: 4 cm, Tussenlaag: 6 cm, Onderlaag: 8 cm.

De onderlaag en tussenlaag hebben stabiliteit en dragend vermogen als doel.

De bovenlaag heeft naast bovenstaande ook rijcomfort , geluidsreductie, stroefheid en weerstand tegen slijtage als doel.

Productie en verwerking (gieten/leggen)

Asfalt wordt geproduceerd in een asfaltcentrale door minerale aggregaten (zand, grind en steenslag) en optioneel oud (gerecycleerd) asfaltgranulaat te mengen met bitumen en vulstoffen.

De mineralen worden in de juiste verhoudingen voorgedoseerd, verwarmd en uitgezeefd in diverse korrelgroottefracties.

Het bitumen wordt in geïsoleerde en verwarmde bitumentanks op temperatuur gehouden.

De verwarmde mineralen, de verwarmde bitumen en de koude vulstoffen worden afzonderlijk afgewogen en gemengd.

Om de verwerkbaarheid en de hechtingseigenschappen van het bitumen te verhogen wordt het verwarmd toegevoegd in een menger.

Het aanbrengen van een laag asfalt op het zand, op een fundering of een reeds aangebrachte verhardingslaag gebeurt machinaal door middel van een asfaltspreidmachine.

De verwerkingstemperatuur ligt tussen de 130 en 190 graden Celsius.

De snelheid waarmee de asfaltlaag kan worden aangelegd varieert tussen de 6 en 10 meter per minuut, afhankelijk van de dikte en breedte van de aan te brengen laag.

Direct na het aanbrengen zorgen walsen ervoor dat het asfalt optimaal wordt verdicht.

Zodra het asfalt is afgekoeld kan het verkeer er gebruik van maken.

Lagere temperatuur en koude mengsels

Asfalt wordt verwerkt bij een temperatuur van gemiddeld 150 °C, al bestaan er nu ook mengsels die bij een lagere temperatuur (70 - 100°) verwerkt kunnen worden.

Met Warm-mix asfalt wordt productie en verwerking bij lagere temperaturen mogelijk, zonder dat kwaliteitsverlies optreedt.

De productie van asfalt kost van oudsher veel energie. Er is een temperatuur nodig van meer dan 160 °C om asfalt aan te kunnen leggen.

LEAB is een asfaltmengsel dat met een lagere temperatuur wordt geproduceerd en een hoog aandeel gerecycled asfaltgranulaat bevat.

Bij de asfaltproductie van Laag-Energie AsfaltBeton (LEAB) van BAM-Infra wordt minder energie te gebruiken omdat deze asfaltsoort bij een lagere temperatuur van 90-100 graden in plaats van ca. 165 graden Celsius verwerkt kan worden.

Het zogenoemde "koudasfalt" hoeft niet opgewarmd te worden om verwerkbaar te zijn, maar dit asfalt wordt alleen gebruikt voor kleine en meestal tijdelijk herstellingen aan het wegdek.

Soorten en speciale mengsels

Van de hierboven beschreven mengsels zijn gietasfalt, een overvuld mengsel, en ZOAB, een ondervuld mengsel, te typeren als extremen.

Dicht Asfaltbeton (DAB) - Traditionele en meest toegepaste deklaag.

Zeer Open Asfaltbeton (ZOAB) - Voorziet meer dan 80 % van het autosnelwegennet. Voorkomt door de open structuur (waterdoorlatend) plasvorming.

ZOAB bevat ca. 20% holle ruimtes. Tweelaags ZOAB heeft nog wat meer holle ruimtes en absorbeert het verkeerslawaai met ca. 3 dB t.o.v. éénlaags ZOAB (ca. 5 dB t.o.v. Dicht AsfaltBeton (DAB)).

ZOAB+ is ZOAB met 1% extra bitumen.

Fluisterasfalt (tweelaags zoab) - Nog betere geluiddemping dan zoab (met 5 à 6 dB(A)) ook bij lagere snelheden (50 km/uur).

Steenmastiekasfalt (SMA) is een ZOAB waarbij een deel van de holle ruimtes is gevuld met mastiek (een mengsel van zand, bitumen en vulstof).

"SMA is licht geluidsreducerend, is bestand tegen zware aslasten en remmend en wringend verkeer en gaat lang mee."

Reomix (koud asfalt) is een asfaltreparatiemiddel dat beschadigingen aan asfalt duurzaam en kostenefficiënt oplost. Het materiaal is snel en makkelijk te verwerken, gietbaar en zelfnivellerend.

Epoxy-asfalt is een nog experimenteel soort dicht asfaltbeton (2017).

Bio-asfalt (soms Harsfalt genoemd) is een asfalt zonder olie, een "duurzaam" asfalt.

Grasfalt is een innovatief asfaltmengsel waarbij bitumen is vervangen door het bio-based bindmiddel lignine dat afkomstig is uit olifantsgras.

Latexfalt kan het ZOAB een "verjongingskuur" ondergaan: Latexfalt is een substantie die het ZOAB binnendringt en de flexibiliteit van de hechtbruggen vergroot waardoor de levensduur fors toeneemt.

Schelpenasfalt is een asfaltsoort met als vulmiddel schelpen in plaats van steenslag of ander grof materiaal.

Duurzaamheid en recycling

De grondstoffen van asfalt, steen en bitumen, veranderen niet tijdens de productie en het gebruik. Daarom is het volledig herbruikbaar.

Het hoeft slechts op de productietemperatuur te worden gebracht. Bitumen wordt bij die temperatuur weer dun vloeibaar waardoor het opnieuw is te produceren.

Circulair asfalt is nieuw asfalt dat is gemaakt uit oud asfalt.

Bepaalde asfaltmengsels worden ook steeds duurzamer, doordat deze steeds meer circulair zijn.

Bij bio-asfalt, ontwikkeld door Wageningen University & Research, wordt bitumen vervangen door de natuurlijke lijmstof lignine, een reststroom van de papierindustrie.

Als de helft van bitumen door lignine wordt vervangen, wordt al een reductie van 35-70% CO2-uitstoot gerealiseerd.

Toepassingen van bitumen en asfalt

Bitumen wordt gebruikt in veel verschillende toepassingen, waaronder het bedekken van wegen en daken om ze waterdicht te maken.

Het wordt ook gebruikt als basis voor asfaltwegen, looppaden en parkeerplaatsen.

Een andere toepassing van asfalt is als waterdichte afdekking voor daken en in de waterbouw.

Bitumen is een flexibel materiaal dat goed bestand is tegen weersomstandigheden, zoals vorst of hitte.

Het kan ook worden toegevoegd aan beton om de sterkte te verbeteren.

Bitumen is ideaal te gebruiken als waterdichtingsmiddel, voor het voorkomen van corrosie en om schade aan wegen te verminderen.

Asfalt kan gewapend worden uitgevoerd, bijvoorbeeld met Bitutex.

Historie en veiligheid

Al in de oudheid kende men asfalt. In Klein-Azië kende men 3000 jaar v. Chr. al natuurasfalt.

Vanaf de 20e eeuw wordt asfalt vooral gebruikt in asfaltbeton, dat als wegdek moet dienen. In 1870 ontwikkelde de Belgische chemicus Edward J. De Smedt het moderne asfaltbeton.

In het verleden werd in plaats van bitumen ook wel teer gebruikt als bindmiddel. Teer is een kunstmatig product dat verkregen wordt via 'destructieve distillatie' van steenkool. Vanwege het hoge gehalte aan polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK's) mag teer echter sinds 1990 in Europa niet meer worden toegepast in de wegenbouw.

Oude asfaltlagen kunnen echter nog teer bevatten, hetgeen extra voorzorgsmaatregelen vergt bij de verwijdering van oude asfaltlagen in verband met de gezondheid van de werknemers.

Praktische overwegingen bij keuze van mengsel

Andere kenmerken om rekening mee te houden bij de keuze van het asfaltmengsel voor een bepaalde toepassing zijn onder andere de levensduur, onderhoud, vorstbestendigheid, (beperking van) spoorvorming, rolweerstand en natuurlijk ook de kosten en snelheid van de aanleg.

Afhankelijk van de bestaande ondergrond, belasting en intensiteit wordt er een fundering gedimensioneerd.

Vaak worden natuurlijke steenmengsels gebruikt in verhardingslagen. Als die, zoals in Nederland, niet voorhanden zijn worden andere materialen, met name bouw- en slooppuin bewerkt en toegepast.

Tabel: typische dek- en onderlagen (voorbeeld)

tags: #bitumen #asfalt #gieten