BE1019062A3 - Gevezelde open steenasfalt samenstelling en methode ter vervaardiging daarvan. - Google Patents

Abstract

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op asfaltsamenstellingen. In het bijzonder heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een gevezelde open steenasfalt samenstelling voor gebruik in waterwerken. De asfaltsamenstelling volgens de uitvinding omvatten een bitumenemulsie. De uitvinding heeft eveneens betrekking op een bereidingswijze van dergelijke asfaltsamenstelling en het gebruik ervan voor stabilisatie in waterbouwkundige toepassingen.

Description

GEVEZELDE OPEN STEENASFALT SAMENSTELLING EN MÉTHODE TER

VERVAARDIGING DAARVAN.

Technisch veld

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op asfaltsamenstellingen. In het bijzonder heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een gevezelde open steenasfalt samenstelling voor gebruik in waterwerken.

Stand der techniek

Asfalt is een mengsel van minerale bestanddelen met een bitumineus bindmiddel. De minerale bestanddelen worden verder onderverdeeld in een steenfractie, een zandfractie en een vulstoffractie. Er bestaan verschillende soorten asfaltmengsels, die van elkaar verschillen qua samenstelling en gebruikte grondstoffen en hulpstoffen. Algemeen bepaalt de verhouding tussen de asfaltmastiek, het mengsel bestaande uit het bitumineus bindmiddel, de vulstoffractie en eventueel de zandfractie, en de steenfractie alsook de exacte samenstelling van de asfaltmastiek en de korrelgrootte van de steenfractie het soort asfalt. Zo bestaan er overvulde, gevulde en ondervulde mengsels. In een overvuld mengsel is zoveel mastiek aanwezig, dat er geen sprake meer is van een mineraal skelet. Het zand en steen drijven als het ware in het vulmateriaal. In dit geval dient het mastiek voldoende dragend vermogen te bezitten. Bij een gevuld mengsel vormt het grove mineraal aggregaat nog juist een skelet, waarbij de holle ruimte van het skelet grotendeels gevuld is met mastiek. De poriën in dit type asfalt staan niet met elkaar in open verbinding. Een voordeel van gevulde poriën is dat de grovere bestanddelen van het mengsel beter aan elkaar hechten, waardoor de levensduur langer wordt. In een ondervuld mengsel is de holle ruimte in het mineraalskelet niet volledig gevuld, waardoor de poriën met elkaar in verbinding staan. Het belangrijkste voordeel hiervan is de verbeterde waterdoorlaatbaarheid. Een dergelijk asfaltmengel wordt ook wel een open asfaltmengsel genoemd. Een voorbeeld van ondervulde asfalt is het zeer open asfaltbeton of zoab. Dit type asfalt wordt gekarakteriseerd door een hoog percentage holle ruimten of poriën.

Onder meer bij waterbouwkundige werkzaamheden wordt gebruik gemaakt van een open asfaltstructuur. Vaak wordt gebruik gemaakt van open steenasfalt. Dit vormt een erosiebestendige bekleding met een hoog percentage holle ruimte. Hierdoor wordt het asfalt waterdoorlatend waardoor de opbouw van wateroverdrukken voorkomen wordt. Bovendien laat een dergelijke open structuur toe dat vegetatie zich erop kan ontwikkelen.

Gevezeld open steen asfalt (GOSA) is een viscoelastich materiaal dat geschikt is voor waterwerken. Dergelijke werkzaamheden kennen de noodzaak dat het totale poriënvolume, namelijk de porositeit van het materiaal gedefinieerd in holle ruimte, tenminste 10 tot 30% holle ruimte bevat. De dikte dat dergelijke laag wordt aangebracht is in het algemeen 12 tot 30 cm, afhankelijk van de hydraulische belasting. GOSA komt aan deze eisen tegemoet, daar het gekenmerkt wordt door een porositeit van 25%. Hiervoor is GOSA samengesteld uit ongeveer 80% kalksteenslag en ongeveer 20% gevezelde mastiek. De gevezelde mastiek op zich bestaat uit ongeveer 60% zand van een specifiek kaliber, 20% zeer fijn kalksteenmeel als vulstof, ongeveer 20% bitumen en ongeveer 0,40% inerte vezels. Als inerte vezels worden industriële cellulosevezels gebruikt.

De beschreven asfaltsamenstelling worden bij hoge temperaturen bereid en verwerkt. Een alternatief voor warm bereide asfaltsamenstellingen zijn koud bereide asfaltsamenstellingen. Dergelijke asfaltsamenstellingen worden doorgaans bereid middels een bitumenemulsie. Echter het gebruik van koud bereide asfaltsamenstellingen beperkt zich tot het voorzien van waterondoorlatende lagen, oppervlaktebehandelingen of herstelwerkzaamheden aan bestaande geasfalteerde ondergronden, zoals het voegen van een beschadigd wegdek. Koud bereide asfaltsamenstellingen worden tot op heden niet aangewend om nieuwe en structureel stabiliserende bodembedekking, grondbekleding of taludbekleding te voorzien, allerminst bij waterbouwkundige werken.

In het licht van het voorgaande, is er dus nog nood aan nieuwe asfaltsamenstellingen met verbeterde eigenschappen en een breder toepassingsgebied. De onderhavige uitvinding heeft daartoe het doel hierin te voorzien.

Samenvatting

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een waterdoorlatende asfaltsamenstelling voor gebruik in waterbouwkundige werken. In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een open steenasfalt samenstelling, zoals een gevezelde open steenasfalt samenstelling. De asfaltsamenstelling volgens de uitvinding omvat 80 tot 97 gewichts% granulaten, 0 tot 12 gewichts% zand, 0 tot 5 gewichts% vulstof, 0 tot 0,09 gewichts% vezels en 3 tot 6 gewichts% bitumen, waarbij het bitumen wordt voorzien als een bitumenemulsie die 50 tot 70 gewichts% bitumen omvat.

In een uitvoeringsvorm is de gezamenlijke concentratie van zand, vulstof en vezels lager dan ongeveer 12 gewichts%. De uitvinders hebben gevonden dat een hogere gecombineerde zand-, vezel-, en vulstofconcentratie leidt tot asfaltmengsels die te droog zijn en dus geen goede omhulling en homogenisatie toelaten. In een verdere uitvoeringsvorm is de ratio of verhouding (op basis van massa) tussen enerzijds de gezamenlijke zand-, vulstof- en vezelfractie en anderzijds bitumen kleiner dan 2. De uitvinders hebben gevonden dat een hogere ratio leidt tot ashaltmengsels die te vet zijn en dus te slap zijn, met een verhoogd risico op uitzakking.

In een uitvoeringsvorm omvatten de granulaten kalksteenslag, met in een uitvoeringsvorm een granulométrie van 14/20, een granulométrie van 20/40 of een granulométrie van 14/40. In een andere uitvoeringsvorm heeft de zandfractie een granulométrie van 0/2. Asfaltsamenstellingen met dergelijke granulométrie van de granulaat- en zandfractie zijn discontinue samenstellingen. In wezen zijn granulaten met een grootte tussen de granulaat- en zandfractie (dus tussen 2 mm en 14 mm) afwezig. Een dergelijke discontinue granulometrieverdeling draagt eveneens bij tot de hierin beschreven voordelen van de asfaltsamenstellingen volgens de uitvinding.

In een verdere uitvoeringsvorm is de vulstof basisch. In nog een andere uitvoeringsvorm zijn de vezels cellulosevezels. Toevoeging van dergelijke vezels in de mastiek laat toe meer bitumen te gebruiken, waardoor onder andere de hechting, de stroombestendigheid en de flexibiliteit verbeterd worden zonder dat de interne stabiliteit van het mengsel in gevaar komt. Een voordeel van de samenstellingen volgens de uitvinding is dat zij over de eigenschap beschikken stabiel te zijn op steile hellingen en weerstandig aan grote golfwerking en -stroming en dus over een grote erosiebestendigheid beschikken alsook het zetten van.de ondergrond elastisch volgen, waardoor de vorming van breukvlakken vermeden wordt. De samenstellingen volgens de uitvinding worden gekarakteriseerd door een elasticiteitsmodulus welke hoger is dan de conventionele asfaltsamenstellingen. In het bijzonder is de elasticiteitsmodulus van de asfaltsamenstellingen volgens de uitvinding 10000 tot 20000 MPa bij 5°C, bij voorkeur ongeveer 16000 MPa.

In tegenstelling tot de verwachting, leidt het gebruik van een bitumenemulsie in een open steenasfalt tot een goede homogenisatie en adequate omhulling en hechting van de aggregaten met de mastiek. Daar waar verwacht zou worden dat het aanwenden van een bitumenemulsie voor de aanmaak van een open steenasfalt met hoge waterdoorlaatbaarheid zou leiden tot uitzakking van de bitumenemulsie met dus een slechte homogenisatie en omhulling van de granulaten tot gevolg, hebben de uitvinders verrassend gevonden dat de asfaltsämenstellmg ' volgens de uitvinding wel degelijk geschikt is voor gebruik als bodemverharding, in het bijzonder bij waterbouwkundige werkzaamheden, waarbij asfaltstructuren vaak op hellingen geplaatst worden (zoals dijken of taluds).

In een uitvoeringsvorm is de bitumenemulsie van de asfaltsamenstelling volgens de uitvinding een traagbrekende bitumenemulsie. In een verdere uitvoeringsvorm is de bitumenemulsie een kationische bitumenemulsie.

De uitvinders hebben gevonden dat een snelbrekende emulsie niet genoeg tijd laat om een grondige homogenisatie en omhulling van de granulaten te bewerkstelligen, in tegenstelling tot het gebruik van een traagbrekende emulsie. Het gebruik van een kationische bitumenemulsie en/of een basische vulstof helpt bovendien de uitzakking van de bitumenemulsie te voorkomen.

In een uitvoeringsvorm heeft het bitumen in de bitumenemulsie een penetratiegraad van 50-70 pen. Bij waterbouwkundige toepassingen wordt in tegenstelling hiermee algemeen bitumen gebruikt met een penetratiegraad van 70-100 pen. De uitvinders hebben echter gevonden dat bitumen met een hogere penetratiegraad een te zacht bitumen is voor de voorgestelde toepassingen van de asfaltsamenstellingen volgens de uitvinding. Er werd gevonden dat bitumen met een penetratiegraad van 50-70 de perfecte balans houdt tussen enerzijds een goede mengbaarheid of homogenisatievermogen en dus omhulling van de granulaten alsook de hechting van de mastiek aan de granulaten en anderzijds minimalisatie van uitzakking van de bitumenemulsie in de asfaltsamenstelling volgens de uitvinding. Bij waterbouwkundige toepassingen wordt daarentegen algemeen bitumen gebruikt met een penetratiegraad van 70-100.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een werkwijze voor het bereiden van de asfaltsamenstelling zoals hierin beschreven. In het bijzonder heeft de werkwijze betrekking op de mengmethode van de onderscheiden componenten van de asfaltsamenstelling volgens de uitvinding, waarbij in een eerste fase de granulaten met de bitumenemulsie worden gemengd tot een eerste mengsel en het zand met de vulstof en de vezels wordt gemengd tot een tweede mengsel, waarna in eeri tweede fase het eerste mengsel met het tweede mengsel wordt gemengd.

Er werd aangetoond dat door eerst de granulaten met de bitumenemulsie te mengen alvorens de overige componenten toe te voegen, men een betere homogenisatie verkrijgt, waarbij de omhulling van de granulaten en de hechting van de mastiek aan de granulaten verbeterd wordt wat de cohesie tussen de aggregaten optimaliseert. Hierbij zal breking worden liitgesteld totdat een goede omhulling is bekomen en geïnitieerd worden door toevoeging van het zand/vulstof/vezel mengsel.

Als gevolg hiervan is het poriënvolume van het asfaltmengsel eveneens meer homogeen, wat de structurele eigenschappen, zoals waterdoorlaatbaarheid maar eveneens stabiliteit, van de asfaltsamenstelling ten goede komt.

In een uitvoeringsvorm worden het bitumenemulsie/granulaat mengsel, het zand/vulstof/vezel mengsel en het finale mengsel van beiden koud bereid. Een koude bereiding van de asfaltsamenstelling volgens de uitvinding is een meer economisch kostvriendelijke applicatie op het vlak van energieverbruik en technische benodigdheden.

De uitvinders hebben gevonden dat, in tegenstelling tot de gangbare praktijk, koud bereide asfaltsamenstellingen, in het bijzonder deze zoals hierin beschreven, kunnen gebruikt worden om "naakte" ondergronden te asfalteren en niet alleen om reeds geasfalteerde ondergronden te herstellen of verstevigen. In het bijzonder zijn bij waterbouwkundige werken de structurele vereisten van asfaltsamenstelling van bijzonder belang, daar bijvoorbeeld een permanent sterke golfslag of stroming een sterk eroderende werking uitoefent.

In een uitvoeringsvorm worden het bitumenemulsie/granulaat mengsel en het zand/vulstof/vezel mengsel onderling gemengd vooraleer breking van de emulsie optreedt en wordt er gemengd totdat er breking optreedt. Wanneer de emulsie breekt begint de hechting van het bitumen aan de granulaten en zal de uitharding van de asfaltsamenstelling een aanvang nemen. Hierdoor wordt het risico op uitzakking van de emulsie tot een minimum beperkt. De uitvinder hebben gevonden dat het zand/vulstof/vezel mengsel moet toegevoegd worden aan het bitumenemulsie/granulaat mengsel voordat breking van de emulsie optreedt; zoniet, zal de coherentie van de asfaltsamenstelling nadelig beïnvloed worden.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op het gebruik van de asfaltsamenstelling zoals beschreven voor het stabiliseren van waterbouwkundige werken, alsook op een werkwijze voor het stabiliseren van waterbouwkundige werken waarbij een asfaltsamenstelling volgens de uitvinding wordt voorzien op een ondergrond, welke asfaltsamenstelling wordt gespreid en genivelleerd. In een uitvoeringsvorm wordt hierbij de ondergrond wordt afgegraven voor dat de asfaltsamënstellihg wordt voorzien. In een verdere uitvoeringsvorm wordt hierbij de asfaltsamenstelling voorzien op geotextiel en/of een zandasfaltlaag.

Een voordeel van de asfaltsamenstellingen volgens de uitvinding is dat de viscoelastische eigenschappen verbeterd worden zonder de interne stabiliteit van het mengsel in gevaar te brengen. Een verhoogde visoelasticiteit laat toe de asfaltsamenstellingen volgens de uitvinding zeer flexibel voor een brede waaier van toepassingen te gebruiken, in het bijzonder bij waterbouwkundige werkzaamheden. In tegenstelling tot de gekende asfaltsamenstellingen, dient met de asfaltsamenstellingen volgens de onderhavige uitvinding geen uitgebreide en omslachtige bodemvoorbereiding te worden uitgevoerd (zoals het plaatsen van additionele, bijvoorbeeld stabiliserende, (asfalt)lagen of funderingen). Het volstaat dat de te asfalteren ondergrond wordt afgegraven of afgeschraapt waarna de asfaltsamenstelling hierover wordt uitgespreid. Eventueel kan eerst een laag zandasfalt worden voorzien. Voor natte toepassingen (met name toepassingen waarbij waterinsijpeling speelt) kan de bodem voorzien worden van geotextiel, waarop het asfalt wordt uitgestort. Dergelijke toepassing vrijwaart de grond van uitspoeling.

Gedetailleerde beschrijving

De onderhavige uitvinding wordt hierna meer in detail beschreven. Verschillende aspecten of uitvoeringsvormen worden weergegeven. Elk aspect of uitvoeringsvorm kan gecombineerd worden met een ander aspect of uitvoeringsvorm volgens de uitvinding, tenzij uitdrukkelijk het tegendeel wordt aangegeven. In het bijzonder, elk kenmerk dat als voordelig of preferentieel wordt weergegeven kan gecombineerd worden met elk ander voordelig of preferentieel kenmerk.

Tenzij anders aangegeven, hebben alle termen welke hierin gebruikt worden, zoals wetenschappelijke en technische termen, de normale betekenis zoals een vakman ze verstaat. Ter verduidelijking worden bepaalde vaktermen aan de hand van definities toegelicht.

De term "ongeveer" zoals hierin gebruikt bij verwijzing naar een meetbare parameter, zoals een hoeveelheid, percentage, tijdsduur en dergelijke, omvat variaties van +/- 10% of minder, bij voorkeur +/- 5% of minder, meer bij voorkeur +/- 1% of minder op de aangegeven parameter. Het spreekt voor zich dat de waarde waarmee de term "ongeveer" is geassocieerd het meest preferentieel is.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een asfaltsamenstelling, in het bijzonder een open steenasfalt, voor gebruik in waterbouwkundige werken waarbij de asfaltsamenstelling de volgende componenten omvat (weergegeven als gewichtsprocent ten opzichte van de totale samenstelling): - 80 tot 97 gewichts% granulaten; - 0 tot 12 gewichts% zand; - 0 tot 5 gewichts% vulstof; - 0 tot 0,09 gewichts% vezels; - 3 tot 6 gewichts% bitumen, waarbij het bitumen wordt voorzien als een bitumenemulsie die 50 tot 70 gewichts% bitumen omvat.

In een uitvoeringsvorm is de gezamenlijke concentratie van zand, vulstof en vezels lager dan ongeveer 12 gewichts%, bij voorkeur lager dan ongeveer 11 gewichts%, en meer bij voorkeur ongeveer 10 gewichts% of lager. In een verdere uitvoeringsvorm is de verhouding (op basis van massa) tussen enerzijds de gezamenlijke zand-, vulstof- en vezelfractie en anderzijds bitumen kleiner dan 2.

Onder "waterbouwkundige werken" wordt in de onderhavige uitvinding verstaan alle aan waterbouw gerelateerde werken, meer in het bijzonder dijk- of talud(beschermings)werken alsook aan waterwegen grenzende erosiebeschermingswerken.

Onder "open steenasfalt" wordt begrepen een materiaal dat wordt samengesteld uit steenslag (als minerale granulaten) en asfaltmastiek met een hoog percentage aan holle ruimten, bijvoorkeur van 10 tot 30%. Dit poriënvolume wordt bereikt doordat het mengsel relatief veel grof granulaat bijvoorbeeld steenslag en relatief weinig fijnere bestanddelen bevat.

Onder "granulaten" wordt begrepen de grove minerale fractie of de minerale fractie van de asfaltsamenstelling welke groter is dan de zandfractie. Onder granulaten wordt eveneens (grove minerale) aggregaten verstaan. In een uitvoeringsvorm omvatten de granulaten steenslag, bij voorkeur kalksteenslag. In een uitvoeringsvorm zijn de granulaten kalksteenslag met een gemiddelde diameter groter dan 14 mm. In een voorkeursuitvoeringsvorm zijn de granulaten kalksteenslag met een granulométrie van 14/20. In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm zijn de granulaten kalksteenslag met een granulométrie van 20/40. In een andere voorkeursuitvoeringsvorm zijn de granulaten kalksteenslag met een granulométrie van 14/40. Als voorbeeld voor een granulométrie van 14/20 wil dit zeggen dat de granulaten weerhouden worden op een zeef met mazen van 14 mm en niet weerhouden worden op een zeef met mazen van 20 mm. Met andere woorden betreft het een gekalibreerde steenslag met een gemiddelde grootte tussen 14 mm en 20 mm, tussen 20 mm en 40 mm of tussen 14 mm en 40 mm. Typisch zal minstens 85% van de aggregaten niet weerhouden worden op een zeef met mazen van 20 mm (voor granulométrie 14/20), respectievelijk 40 mm (voor granulométrie 14/40 of 20/40) en zal maximaal 20% van de aggregaten niet weerhouden worden op een zeef met mazen van 14 mm (voor granulométrie 14/20 of 14/40), respectievelijk 20 mm (voor granulométrie 20/40). In een uitvoeringsvorm worden ongeveer 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, of 97 gewichts% granulaten gebruikt. In een verdere uitvoeringsvorm worden 80 tot 90 gewichts% granulaten gebruikt. In een voorkeursuitvoedingsvorm zijn de granulaten stofvrij of nagenoeg stofvrij.

Onder "zand" wordt . begrepen ,de fijne minerale . aggregaten.. In een uitvoeringsvorm heeft de zandfractie een gemiddelde diameter kleiner dan 2 mm. In een voorkeursuitvoeringsvorm heeft de zandfractie een granulométrie van 0/2. Dit wil zeggen dat de zandfractie niet weerhouden wordt op een zeef met mazen van 2 mm. In een uitvoeringsvorm wordt ongeveer 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, of 12 gewichts% zand gebruikt. In een verdere uitvoeringsvorm wordt 5 tot 10 gewichts% zand gebruikt.

Onder "vulstof" wordt begrepen de allerfijnste (minerale) fractie. Niet-limiterende voorbeelden van vulstoffen welke gebruikt kunnen worden volgend de onderhavige uitvinding zijn vliegas, kalksteenmeel of kleimineralen zoals kaoliniet. De gemiddelde korrelgrootte van de vulstof is typisch kleiner dan 0,063 mm. Algemeen wordt de fractie welke niet door een zeef van 0,063 mm wordt weerhouden beschouwd als vulstof. Doorgaans bevat de vulstoffractie meer dan 85% partikels kleiner dan 0,063 mm. In een uitvoeringsvorm is de vulstof basisch. Als niet-limiterend voorbeeld kan Duras Filler 15 (Ankerpoort) gebruikt worden. Onder basisch wordt eveneens verstaan alkalisch. In deze context wil dit zeggen dat de pH in oplossing groter is dan 7. In een uitvoeringsvorm is de vulstof een vulstof van type lb. In een uitvoeringsvorm wordt ongeveer 0; 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; of 5 gewichts% vulstof gebruikt.

Onder "vezels" wordt begrepen inerte vezels welke als toeslag kunnen gebruikt worden bij de bereiding van asfaltsamenstellingen. Dergelijke vezels hebben tot doel de viscositeit van de bitumensamenstellingen te optimaliseren. In een voorkeursuitvoeringsvorm zijn de gebruikte vezels (industriële) cellulosevezels. Als niet-limiterend voorbeeld kunnen cellulosevezels met merknaam Technocel® worden gebruikt. In een uitvoeringsvorm worden ongeveer 0; 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; of 0,09 gewichts% vezels gebruikt.

Onder "bitumenemulsie" wordt begrepen een emulsie van bitumen in water. Naast bitumen en water kan dergelijke emulsie nog andere componenten omvatten zoals emulgatoren, stabilisatoren en dergelijke. De bereiding van bitumenemulsies alsook verschillende soorten bitumenemulsies zijn genoegzaam bekend bij de vakman. Algemeen kan een bitumenemulsie omschreven worden als een vloeibaar product waarin bitumen door de hele continue waterfase heen is gedispergeerd in de vorm van losse druppeltjes. De druppeltjes worden in oplossing gehouden door elektrostatische ladingen opgewekt door een emulgeermiddel. In een uitvoeringsvorm is de concentratie bitumen in de bitumenemulsie ongeveer 50; 52,5; 55; 57,5; 60; 62;5; 65; 67;5; of 70 gewichts%. In een voorkeursuitvoeringsvorm os de concentratie bitumen in de emulsie ongeveer 60 gewichts%. In een uitvoeringsvorm is de concentratie bitumen op de totale samenstelling ongeveer 3; 3,25; 3,5; 3,75; 4; 4,25; 4,5; 4,75; 5; 5,25; 5,5; 5,75; of 6 gewichts%. Bij voorkeur is de concentratie bitumen op de totale samenstelling meer dan ongeveer 4 gewichts%. In een uitvoeringsvorm zijn de bitumenemulsies volgens de uitvinding traagbrekende emulsies. Onder het breken van een bitumenemulsie wordt verstaan destabilisatie van de emulsie door het scheiden van bitumen en de vloeistof waarin het geëmulsifieerd is. Het tijdstip waarop een bitumenemulsie breekt kan bijvoorbeeld visueel vastgesteld worden. Zo zal er bijvoorbeeld een kleurverandering optreden van de emulsie/asfaltsamenstelling wanneer de emulsie breekt (bruin voor breking en zwart na breking). In een uitvoeringsvorm wordt een kationische bitumenemulsie gebruikt. De bereiding van kationische bitumenemulsies alsook verschillende soorten kationische bitumenemulsies zijn genoegzaam bekend bij. de vakman. Algemeen heeft een kationische emulsie een positieve elektrische lading. Bij wijze van voorbeeld kunnen kationische bitumenemulsies bekomen worden door toevoeging van een zuur, welke een positieve lading verzekert. In een uitvoeringsvorm worden brekingsvertragende componenten toegevoegd aan dergelijke kationische bitumenemulsie.

In een uitvoeringsvorm heeft het bitumen dat gebruikt wordt in de bitumenemulsie volgens de uitvinding een penetratiegraad van 50/70 pen. De penetratiegraad beschrijft de penetratiekarakteristieken van bitumen. Deze parameter is gerelateerd met de viscositeit van bitumen en houdt verband met de hardheid van bitumen. Het bepalen van de penetratiegraad is genoegzaam bekend bij de vakman. De penetratiegraad (of penetrabiliteit) wordt gespecificeerd volgens de Europese bitumen specificatienorm BS EN 12591 en kan worden bepaald volgens ASTM D5-97. In een uitvoeringsvorm wordt Trinidad bitumen gebruikt.

De asfaltsamenstelling volgens de uitvinding worden gekarakteriseerd door een elasticiteitsmodulus tussen ongeveer 10000 en 20000 MPa bij 5°C. In een uitvoeringsvorm is de elasticiteitsmodulus ongeveer 10000, 11000, 12000, 13000, 14000, 15000, 16000, 17000, 18000, 19000 of 20000 MPa bij 5°C, bij voorkeur ongeveer 16000 MPa bij 5°C.

In een aspect, houdt de onderhavige uitvinding verband met een werkwijze voor het bereiden van de asfaltsamenstelling volgens de uitvinding zoals hierin beschreven, waarbij in een eerste fase de granulaten met de bitumenemulsie worden gemengd tot een eerste mengsel en het zand met de vulstof en de vezels wordt gemengd tot een tweede mengsel, waarna in een tweede fase het eerste mengsel met het tweede mengsel wordt gemengd. Het spreekt voor zich dat in samenstellingen zonder zand en/of vulstof en/of vezels deze componenten niet in de mengsels betrokken zijn.

In een uitvoeringsvorm, worden zowel het bitumen/granulaat mengsel, het zand/vulstof/vezel mengsel en het mengsel van beiden koud bereid. Onder koude bereiding wordt verstaan dat de menging of bereiding gebeurd bij omgevingstemperaturen (normaliter tussen 0° en 40°C). Dit in tegenstelling tot klassieke warme asfaltbereidingen, welke typisch bij een temperatuur boven 100°C worden bereid en gemengd.

In een uitvoeringsvorm, worden het zand/vulstof/vezel mengsel toegevoegd aan het granulaat/bitumenmengsel voordat er breking van de bitumenemulsie optreedt en worden beide mengsels gemengd ten laatste totdat breking van de bitumenemulsie optreedt.

De mengtijden van de verschillende mengsels kunnen empirisch worden vastgesteld. De belangrijkste voorwaarde is dat de mengtijd van het bitumen/granulaat mengsel voldoende lang is om volledige menging te bekomen, maar kort genoeg is om breking te voorkomen. Als richtwaarden kunnen mengtijden van ongeveer 15", 30", 60", 90", 120", 150", 180" of langer toegepast worden. Na toevoeging van het zand/vulstof/vezel mengsel aan het granulaat/bitumenmengsel dient de mengtijd voldoende lang te zijn om homogenisatie van alle componenten te bekomen en dient de menging afgebroken te worden op het moment van breking van de bitumenemulsie, om voortijdige uitharding te vermijden (vooraleer de asfaltsamenstelling op een te behandelen oppervlak is uitgespreid). Als richtwaarden kunnen mengtijden van ongeveer 15", 30", 60", 90", 120", 150", 180" of langer toegepast worden. Het zal duidelijk zijn dat de aangegeven richtwaarden kunnen variëren afhankelijk van de gebruikte mengapparatuur alsook van de hoeveelheden die, gemengd, dienen te worden.

De onderhavige uitvinding houdt eveneens verband met het gebruik van de asfaltsamenstellingen zoals volgens de uitvinding hierin beschreven voor waterbouwkundige werken, in het bijzonder voor het stabiliseren van waterbouwkundige werken zoals dijken, bermen of taluds alsook bodemstructuren onder water.

In een ander aspect, houdt de onderhavige uitvinding verband met een werkwijze voor het stabiliseren van waterbouwkundige werken waarbij een asfaltsamenstelling zoals volgens de uitvinding hierin beschreven wordt voorzien op een ondergrond, welke asfaltsamenstelling wordt gespreid en genivelleerd. In een uitvoeringsvorm wordt de ondergrond afgegraven voordat de asfaltsamenstelling wordt voorzien. In een verdere uitvoeringsvorm wordt de asfaltsamenstelling voorzien op geotextiel of op een zandasfaltlaag. ......

Eveneens volgens de uitvinding wordt bij waterbouwkundige werkzaamheden wordt een open asfaltstructuur voorzien op dijken, taluds of als bodembedekking waarbij er aan elkaar grenzende stroken van asfaltmateriaal volgens de uitvinding zoals hierin beschreven wordt voorzien. Dergelijke asfaltstroken worden samengesteld door de ondergrond eerst te voorzien van een grondfilterlaag. Een eerste mogelijkheid hiervoor bestaat erin de ondergrond te bekleden met geotextiel. Deze stroken geotextiel worden parallel aan elkaar en met een zekere overlap geplaatst, waarop het asfaltmateriaal voorzien wordt. Een tweede mogelijkheid bestaat erin de ondergrond te voorzien van een laag zandasfalt, bestaande uit 4-8% bitumen en 96-92% zandfractie, waarop het asfaltmateriaal voorzien wordt. Dergelijke grondfilterlagen hebben tot doel de ondergrond te vrijwaren van uitspoeling (laten het water door maar houden de gronddelen tegen).

Voorbeelden

In Tabel 1 worden voorbeelden van asfaltsamenstellingen weergegeven welke volgens de uitvinding gebruikt kunnen worden. Deze asfaltmengsels worden gekarakteriseerd door een goede omhulling, homogenisatie, uitharding, waterdoorlaatbaarheid en structurele sterkte.

Bovendien werd vastgesteld dat de beschreven karakteristieken van de asfaltsamenstellingen beter zijn indien in een eerste fase de granulaten met de bitumenemulsie worden gemengd tot een eerste mengsel en het zand met de vulstof en de vezels wordt gemengd tot een tweede mengsel, waarna in een tweede fase het eerste mengsel mét het'tweede mengsel wordt gemengd.

Claims (20)

1. Asfaltsamenstelling voor gebruik in waterbouwkundige werken, omvattende 80 tot 97 gewichts% granulaten, 0 tot 12 gewichts% zand, 0 tot 5 gewichts% vulstof, 0 tot 0,09 gewichts% vezels en 3 tot 6 gewichts% bitumen, waarbij het bitumen wordt voorzien als een bitumenemulsie die 50 tot 70 gewichts% bitumen omvat.

2. Asfaltsamenstelling volgens conclusie 1, omvattende 80 tot 97 gewichts% granulaten.

3. Asfaltsamenstelling volgens conclusie 1 of 2, omvattende 5 tot 10 gewichts% zand.

4. Asfaltsamenstelling volgens een der conclusies 1 tot 3, waarbij de granulaten kalksteenslag omvatten.

5. Asfaltsamenstelling volgens een der conclusies 1 tot 4, waarbij de granulométrie van de granulaten 14/40 is.

6. Asfaltsamenstelling volgens een der conclusies 1 tot 5, waarbij de granulométrie van het zand 0/2 is.

7. Asfaltsamenstelling volgens een der conclusies 1 tot 6, waarbij de vulstof basisch is.

8. Asfaltsamenstelling volgens een der conclusies 1 tot 7, waarbij de vezels cellulosevezels zijn.

9. Asfaltsamenstelling volgens een der conclusies 1 tot 8, waarbij de bitumenemulsie een traagbrekende bitumenemulsie is.

10. Asfaltsamenstelling volgens een der conclusies 1 tot 9, waarbij de bitumenemulsie een kationische bitumenemulsie is.

11. Asfaltsamenstelling volgens een der conclusies 1 tot 10, waarbij het bitumen een penetratiegraad van 50/70 pen heeft.

12. Asfaltsamenstelling volgens een der conclusies 1 tot 11, waarbij de totale gecombineerde hoeveelheid zand, vulstof en vezels maximaal 12 gewichts% van de totale samenstelling bedraagt.

13. Werkwijze voor het bereiden van de asfaltsamenstelling volgens een der conclusies 1 tot 12, waarbij in een eerste fase de granulaten met de bitumenemulsie worden gemengd tot een eerste mengsel en het zand met de vulstof en de vezels wordt gemengd tot een tweede mengsel, waarna in een tweede fase het eerste mengsel met het tweede mengsel wordt gemengd.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, waarbij het eerste mengsel, het tweede mengsel en het mengsel van het eerste en tweede mengsel koud wordt bereid.

15. Werkwijze volgens een der conclusies 13 of 14, waarbij het eerste mengsel met het tweede mengsel wordt gemengd vooraleer breking van de emulsie optreedt en waarbij de mengsels worden gemengd totdat breking van de emulsie optreedt.

16. Gebruik van de asfaltsamenstelling volgens een der conclusies 1 tot 12 voor het stabiliseren van waterbouwkundige werken.

17. Werkwijze voor het stabiliseren van waterbouwkundige werken waarbij een asfaltsamenstelling volgens een der conclusies 1 tot 12 wordt voorzien op een ondergrond, welke asfaltsamenstelling wordt gespreid en genivelleerd.

18. Werkwijze volgens conclusie 17, waarbij de ondergrond wordt afgegraven voor dat de asfaltsamenstelling wordt voorzien.

19. Werkwijze volgens conclusies 17 of 18, waarbij de asfaltsamenstelling wordt voorzien op geotextiel.

20. Werkwijze volgens conclusies 17 of 18, waarbij de asfaltsamenstelling wordt voorzien op een zandasfaltlaag.