Kalkhydraat toevoegen aan bitumineuze mengsels

Sinds vele jaren is het toevoegen van kalkhydraat aan bitumineuze mengsels een beproefde techniek op meerdere continenten.


Inleiding


In het begin van de jaren 60 werd kalk in Europa beschouwd als een bindmiddel voor koolwaterstofhoudende materialen. Er heerste eensgezindheid over het feit dat dit procédé het hechtvermogen verbetert en verhindert dat het bitumen loslaat van de vulstoffen.

 

(NVDR: De scheiding tussen bitumen en vulstoffen is te wijten aan het gebrek aan adhesie tussen het aggregaatoppervlak en het bitumen in aanwezigheid van water. Dit wordt gemeten met de watergevoeligheidsproef die ook in deze Kalkflash wordt beschreven.)

 

Maar de laatste jaren is deze praktijk vrijwel verdwenen.


In de Verenigde Staten daarentegen wordt deze techniek nog voortdurend verfijnd. Kalkydraat zou zich niet alleen als een bindmiddel gedragen, maar als een multifunctioneel middel dat de mechanische kenmerken van het asfaltmengsel beïnvloedt. De techniek wordt er momenteel toegepast op meer dan 15% van de productie van asfaltmengsels.

 

Nieuwe studies hebben geleid tot de optimalisatie van het kalkgehalte dat aan het asfaltmengsel moet worden toegevoegd.


Kalk en asfaltmengsels


In de Verenigde Staten is er al sprake van het product als minerale filler in de eerste octrooien voor wegenconstructie (“Warrenite” rond 1910 en “Amiesite” rond 1920).


In vergelijking met de meeste andere fillers merkte men dat kalk met zijn hoge specifieke oppervlakte en fijnheid tot een aanzienlijke toename van de stijfheid van het mastiek leidt en bovendien als een bindmiddel werkt. De specialisten zijn aanvankelijk trouwens vooral in deze tweede eigenschap geïnteresseerd. Zij beseffen op dat ogenblik hoe belangrijk de watergevoeligheid van een koolwaterstoffenmengsel is en hoe groot de voordelen van kalk voor de binding tussen bitumen en granulaten zijn in vergelijking met de courante fillers.


Aan het einde van de jaren 60 stelde men tijdens een grootschalig onderzoek naar het loslaten van bitumen en vulstoffen vast dat kalkydraat bij de asfaltmengselstalen niet alleen de watergevoeligheid verbeterde, maar dat het bitumen ook minder verouderde.

 

Verscheidene laboratoriumstudies hebben vervolgens aangetoond dat kalk de verharding tegengaat. Dit werd bevestigd door talrijke observaties op de weg. Men vermoedde dat kalk inwerkte op bepaalde bitumencomponenten die verantwoordelijk zijn voor verharding door veroudering, maar men slaagde er niet in om de mechanismen bloot te leggen.


Sinds het begin van deze eeuw wordt kalkhydraat aanbevolen in meer dan 15 staten, vooral in het westen en zuidwesten van de Verenigde Staten. De aanbevolen dosering is 1 tot 2% van het gewicht van alle bijslagmateriaal.


In Europa  is het procedé weliswaar bekend, maar de praktijk is sinds de jaren 60 stilaan in de vergetelheid geraakt. Zoals in de VS beschouwde men de verbeterde hechtkracht tussen bitumen en granulaten als de hoofdkwaliteit van kalk in een koolwaterstofmengsel.


Met de opkomst van sterk discontinue mengsels van het type BBTM, BBUM of BBDr is kalk in Europa opnieuw op het toneel verschenen om het probleem van de “soep” op te lossen of occasioneel om de viscositeit van het mastiek te verhogen bij deze poreuze mengsels.


Nederland schrijft sinds een tiental jaren systematisch het gebruik van kalkhydraat voor drainerende asfaltmengsels voor om het loslaten van bitumen en vulstoffen tegen te gaan.

 

Ook in Denemarken, waar werd vastgesteld dat de levensduur van sommige asfaltmengsels met 20% toenam, wordt het gebruik van dit product in sommige asfaltmengsels aanbevolen.
In België ten slotte vond er een experiment plaats op de N975 en de N5. De OCW van drainerende asfaltmengsels werd er opgevolgd met een 80/100 referentiebitumen.

 

Bij deze proeven werd bij een gedeelte van het asfaltmengsel kalkhydraat aan het mineraal mengsel toegevoegd.


Een tiental jaren na het aanbrengen stelde men vast dat de stukken met kalk in een dosering van 1,5% er over het algemeen identiek uitzagen als de stukken in polymeerbitumen (SBS-, EVA- en rubberbitumen).


In Frankrijk bevatten alle contracten voor werkzaamheden voor de groep SANEF (snelwegnetten SAPN en SANEF, samen meer dan 1800 km) sinds 2003 de verplichting om voor alle toplagen minstens 1% kalk aan de totale granulaatmassa toe te voegen (gedoseerd in de toegevoegde vulstof). Volgens een recente Amerikaanse studie die door de Lincoln-universiteit van Nebraska werd uitgevoerd (februari 2008) overweegt men zelfs om bij de volgende contracten tot een optimale dosering van 1,5% in de vulstof over te gaan.

 

Het staat ook vast dat men sinds het eerste gebruik van kalk in drainerende asfaltmengsels op ons wegennet (meer dan 15 jaar geleden) precies zoals in Denemarken vaststelt dat de levensduur van de toplagen stijgt op wegen met een druk verkeer als er kalkhydraat aan het koolwaterstoffenmengsel wordt toegevoegd.


Conclusies


De bijzonder talrijke studies in de Verenigde Staten en Europa over de werking van kalkhydraat in koolwaterstofhoudende materialen leveren telkens dezelfde conclusies op.
Kalkhydraat wijzigt het algemeen gedrag van de bitumineuze mengsels in meer of mindere mate, afhankelijk van de aard van de componenten. Dit komt omdat kalkhydraat zowel met het granulaat als met het bitumen reageert.

 

Deze vaststelling bevestigt de waarnemingen op het terrein:
• hogere weerstand tegen het loslaten van bitumen en vulstoffen
• hogere weerstand tegen spoorvorming
• grotere soepelheid bij lage temperaturen
• betere weerstand tegen veroudering


Men kan momenteel dus stellen dat kalkhydraat de rol van een multifunctioneel modificeermiddel vervult en veel meer doet dan alleen maar het hechtvermogen tussen bitumen en granulaten verhogen. Dit is reeds het geval bij een relatief beperkte dosering van 1 tot 2% kalk op de totale massa van het bijslagmateriaal in het mengsel.

 
Christophe Mabille
www.sapn.fr