Asfalt is ideaal als wegdek, maar is vaak nog niet heel duurzaam. Als hoogleraar Pavement Engineering Practice doet Sandra Erkens onderzoek naar manieren om de levensduur van bestaande en nieuwe wegenbouwmaterialen te voorspellen en te verlengen. Epoxy-asfalt lijkt uitkomst te bieden om asfaltwegen langer mee te laten gaan. Begin november wordt in de Provincie Noord-Holland een proefvlak aangelegd om de werking van dit superasfalt in de praktijk te testen.

In Nederland ligt bijna 140.000 kilometer aan verharde wegen. Het overgrote deel daarvan is bedekt met asfalt, een mengsel van zand, steentjes en ander vulsel dat bij elkaar wordt gehouden door het bindmiddel bitumen. Asfalt verschilt in meerdere opzichten van andere materialen die in de wegen- en constructiebouw worden gebruikt, zegt Sandra Erkens, hoogleraar Pavement Engineering Practice. “Het grootste verschil is dat asfalt visco-elastisch is, waardoor het de vervormingen van de zachte Nederlandse ondergrond kan volgen en minder snel kapot gaat. Door die visco-elasticiteit heeft asfalt – in tegenstelling tot bijvoorbeeld beton – een natuurlijk zelfherstellend vermogen: scheurtjes kunnen uit zichzelf weer dichtvloeien. Dat dichtvloeien doet asfalt overigens vooral als je het met rust laat, wat in ons drukke land steeds minder gebeurt.”

Onzekerheden in gedrag

Tegelijkertijd zitten er in het gedrag van asfalt veel onzekerheden, met name over langere tijd, vervolgt Erkens. “Door de ligging in de buitenlucht staat asfalt bloot aan uiteenlopende temperaturen en weeromstandigheden en ook het verkeer varieert. Daarnaast is de chemische samenstelling van asfalt nergens exact hetzelfde. Door die variatie aan eigenschappen weet je nooit hoe asfalt zich ergens precies gedraagt. Maar juist door die onzekerheden vind ik asfalt zo interessant. Er valt nog veel te onderzoeken en ontwikkelen als het gaat om materiaaleigenschappen, de levensduur en verdere verduurzaming van asfalt. Al het asfalt in Nederland wordt al in diverse vormen hergebruikt, bijvoorbeeld in de fundering van een nieuw wegdek, of als basis voor een nieuw mengsel. Maar er is nog veel winst te behalen.”

Nog niet heel duurzaam

Een asfalt toplaag moet gemiddeld elke 10 tot 20 jaar worden vervangen. Een kostbare opgave en ook niet bepaald duurzaam, zegt Erkens: “Bij de productie van asfalt wordt veel energie verbruikt en CO2 uitgestoten, doordat het wordt geproduceerd bij temperaturen tussen de 160 en 200 graden. Hoewel al ons asfalt dus al wordt hergebruikt en in het meeste nieuwe asfalt al oud asfalt wordt verwerkt, zijn er nog flinke stappen nodig in de manier waarop we asfalt produceren en gebruiken. Alleen dan kunnen we de duurzaamheidsdoelen voor minder energieverbruik en CO2-uitstoot en meer circulariteit halen.”

Superasfalt

Om de zwarte asfaltindustrie verder te vergroenen, werkt de TU Delft met bouwbedrijf Dura Vermeer aan de ontwikkeling van duurzaam superasfalt. Het wondermiddel: epoxy. Erkens: “Door epoxy te mengen met bitumen en te laten uitharden in asfalt, wordt asfalt minder gevoelig voor externe factoren, zoals het weer. Bij hogere temperaturen blijft epoxy-asfalt langer hard en stijf. Dat is zeker gezien de opwarming door klimaatverandering een belangrijke eigenschap. De grote uitdaging bij de ontwikkeling van epoxy-asfalt is om ook de voordelen van regulier asfalt, zoals het zelfherstellend vermogen en de herbruikbaarheid, te behouden.”

Nu nog beperkt rendabel

Helemaal nieuw is epoxy-asfalt overigens niet, geeft Erkens aan. “In de Verenigde Staten ligt op sommige plekken al 40 jaar epoxy-asfalt, met name op bruggen. Op een brug wordt het wegdek zwaar belast door verkeer en doordat de metalen constructie uitzet of krimpt bij temperatuurverschillen. Bovendien wil je op een brug zo min mogelijk onderhoud plegen, omdat het verkeer enorm moet omrijden. De reden dat epoxy nog maar zo beperkt wordt toegepast, is dat het relatief duur is. Om epoxy-asfalt rendabel te krijgen, moet het wel drie tot vier keer langer meegaan dan gewoon asfalt. Het lijkt erop dat het materiaal dat ook kan. Dat gaan we in de praktijk checken.”

Levensduur testen

Het testen van de duurzaamheid van epoxy-asfalt vindt vooralsnog vooral plaats in het laboratorium in Delft. Erkens: “Met een vermoeiingsproef kijken we hoe vaak epoxy-asfalt een bepaalde belasting aan kan. Daarmee krijgen we een indicatie van de levensduur. Uit het labonderzoek lijkt epoxy-asfalt minder snel te vermoeien en te verouderen dan gewoon asfalt en dus veel langer mee te kunnen. Daarnaast onderzoeken we met Dura Vermeer hoe epoxy-asfalt zo goed mogelijk hergebruikt kan worden. De eerste resultaten wijzen erop dat het goed recyclebaar is met de gangbare methoden.”

Aanleg proefvak epoxy-asfalt

Om de bevindingen uit het lab in de praktijk te checken, start Dura Vermeer eind oktober in opdracht van de provincie Noord-Holland met de aanleg van een proefvak met epoxy-asfalt op de provinciale weg N240. Erkens: “Vanuit de TU Delft gaan we dat vak een aantal jaren monitoren. Met sensoren kijken we onder meer of epoxy ook in de praktijk z’n stijfheid behoud. Ook kijken we naar het slijtgedrag aan de bovenkant en het ontstaan van scheurtjes. De laatste jaren zijn al meerdere proefvakken aangelegd, maar dit is de eerste keer dat we het asfalt echt met apparatuur nauwkeurig gaan monitoren.”

Niet overal duurzaam

Ondanks de hoge potentie die uit de resultaten naar voren komt, verwacht Erkens niet dat het hele Nederlandse wegennet over tien jaar bezaaid ligt met epoxy-asfalt. “Het heeft alleen z’n duurzame werking op plekken waar een wegdek langdurig met rust gelaten wordt. In en rond stedelijk gebied moet een straat elke tien jaar wel een keer open voor onderhoudswerkzaamheden aan kabels en leidingen. Dan is epoxy-asfalt gewoon veel te kostbaar en zou het toepassen ook niet duurzaam zijn.”

Andere asfaltinnovaties

Epoxy-asfalt is zeker niet de enige duurzame oplossing, benadrukt Erkens tot slot. “In verschillende regionale en landelijke programma’s, zoals Asfalt-Impuls, verkennen onder andere Provincies, Rijkswaterstaat, onderzoeksinstituten en vooral ook wegenbouwers de mogelijkheden voor duurzamer asfalt, bijvoorbeeld door het vervaardigen bij lagere temperaturen, waardoor minder energie wordt verbruikt, het verhogen van hergebruik percentages en nieuwe onderhoudstechnieken die het asfalt verjongen. Verder onderzoeken we de ontwikkeling van bio-asfalt en de toepassing van epoxy in ZOAB. Hoewel het op de weg stilligt, is asfalt dus volop in beweging.”

Gepubliceerd: oktober 2020

Meer stories over:
Andere thema's:


Team
Het Epoxy onderzoek wordt door een team onderzoekers gedaan. Het werk op het proefvak voor de Provincie Noord-Holland wordt gedaan door ir. Panos Apostolidis (PhD). Een deel van het onderzoek naar veroudering wordt uitgevoerd door dr. Ruxin Jing (postdoc) en coördinatie is in handen van dr. Xueyan Liu (Universitair Hoofddocent).


/* */