News - Life Nereide nadert de aankomst: de recentste ontwikkelingen van het project

Nereide logo

 

 
EC life

LIFE15 ENV/IT/000268

Life Nereide nadert de aankomst: de recentste ontwikkelingen van het project

Het Life Nereide-project (efficiënte geluidsdemping door gerecyclede wegverhardingen) wordt gecoördineerd door de afdeling Civiele en Industriële Bouwkunde van de Universiteit van Pisa en nadert momenteel zijn eindfase.

 

Het Life Nereide-project (efficiënte geluidsdemping door gerecyclede wegverhardingen) wordt gecoördineerd door de afdeling Civiele en Industriële Bouwkunde van de Universiteit van Pisa en nadert momenteel zijn eindfase.

Dit project werd gestart met als doel bij te dragen tot de oplossing van de milieuproblemen die verband houden met de hinder die veroorzaakt wordt door het geluid van voorbijrijdende voertuigen. De overlast is vooral voelbaar in stedelijke gebieden en houdt strikt verband met de kenmerken van het oppervlak van de slijtlaag. Het doel van dit project is enkele richtlijnen op te stellen voor het ontwerpen, bouwen en controleren van wegdekken met een hoge ecologische duurzaamheid.

Nereide Picture 1 – Example of warm technology.jpg

Afbeelding 1 – Voorbeeld van warme technologie: het leggen van de mengsels zonder rook

Het project werd is ontwikkeld op basis van onderzoeken die uitgevoerd werden op twee proeflocaties, waar 12 mengsels van bitumineus conglomeraat voor slijtlagen werden aangebracht: 7 conglomeraten met lage geluidsemissies (ze werken aan de demping van het geluid veroorzaakt door het rollen van banden op het wegoppervlak) en 5 geluidsabsorberende bitumineuze conglomeraten.

Dergelijke conglomeraten werden vervaardigd bij temperaturen die lager liggen dan de gangbare temperaturen van de productie van traditionele hete conglomeraten. Om dit doel te bereiken werden zogenaamde „halfwarme” technologieën gebruikt. Deze mengsels zijn samengesteld uit nieuwe ruwe aggregaten en bitumen, maar ook uit gemaald materiaal afkomstig van de vernieuwing van bestaande wegdekken en rubberpoeder afkomstig van afvalbanden. De belangrijkste eco-doelstellingen van het NEREIDE-project waren:

  • beperking van geluidsoverlast;
  • vermindering van de CO2-uitstoot in de atmosfeer. Dit werd mogelijk gemaakt door het verlagen van de productietemperaturen en het hergebruik van afvalmateriaal dat anders op de stortplaats zou beland zijn.

Het project voorzag in de aanleg van 12 experimentele weggedeelten: één per mengsel. Elk proefvak was ongeveer 400 m lang. Ze bevinden zich op twee precieze plaatsen, op stedelijke wegen in Toscane. Deze wegdelen zijn op passende wijze gekozen uit de degene waaraan verbeteringen inzake geluidsoverlast moesten aangebracht worden om binnen de grenzen van de regionale plannen te blijven. Eind 2018 werden zes experimentele slijtlagen aangelegd op de „SRT 439 Sarzanese-Valdera” in Massarosa (LU). De overige 6 proefvakken werden in april en mei 2019 aangelegd op de „SRT 71 Umbro-Casentinese” in Arezzo en Castiglion Fiorentino (AR).

HET ONTWERP VAN DE MENGSELS

Het ontwerp van de  mengsels was ongetwijfeld de moeilijkste taak van het project. Een grondige kennis van de samenstellende materialen, de volumetrische samenstelling en de mechanische eigenschappen van het verdikte mengsel is essentieel om het gedrag van het mengsel na aanbrenging te kunnen voorzien. Het ontwerp van de mengsels werd gemaakt in twee fasen die samen meer dan een jaar duurden. In de eerste fase werden de mengsels met rubberpoeders voor Proeflocatie I bestudeerd. In de tweede fase werden de mengsels met rubberpoeders en gemaald materiaal voor Proeflocatie II ontwikkeld. De eerste step bestond uit het bepalen van de maximale hoeveelheden rubberpoeder en gemaald materiaal die aan de samenstelling konden worden toegevoegd om het bereiken van de gewenste geluids- en functionele prestaties te garanderen zonder hierbij de mechanische prestaties aan te tasten. Dit gebeurde aan de hand van specifieke laboratoriumtests uitgevoerd op de bindmiddelen en de mastiek (mengsels gemaakt met ruw bitumen + een deel hergebruikt asfaltwegdekmateriaal (RAP) tot 0,15 mm). 

NEREIDE Picture 2 – Example of road surface with low sound emission.jpg Nereide - Picture 3 – Example of sound-adsorbing road surface.jpg

Afbeelding 2 – Voorbeeld van een wegdek met lage geluidsemissies: de geluidsdemping wordt gerealiseerd door de emissie van rolgeluid te beperken

Afbeelding 3 – Voorbeeld van een geluidsabsorberend wegdek: de geluidsdemping wordt gerealiseerd door de absorptie van akoestische energie

Het rubber afkomstig van afvalbanden dat gebruikt wordt bij het vervaardigen van bitumineuze conglomeraten, kan worden verkregen uit auto- of vrachtwagenbanden. Het meest gebruikte materiaal voor de samenstelling van de samenstelling met autobanden is het styreen-butadieenrubber (SBR) polymeer. Dat is een copolymeer van synthetisch rubber, gemaakt van styreen en butadieen. Vrachtwagenbanden zijn daarentegen voornamelijk samengesteld uit natuurlijk rubber (NR). Over het algemeen wordt rubberpoeder gebruikt dat afkomstig is van beide bandentypologieën (50% van elk type) en daarom staat het afgeleide poeder bekend als SBR/NR.

De methodologie die bestaat uit de directe toevoeging van het poeder aan de aggregaten en het bitumen bij het mengen van het bitumineuze conglomeraat, wordt, zoals geweten, „droge” technologie genoemd. Degene die bestaat in de toevoeging van het rubber aan het bitumen in een specifieke menginstallatie wordt „natte” technologie genoemd. In dit laatste geval mengt men bitumen en SBR/NR en laat men het mengsel reageren op een temperatuur waarbij de rubberdeeltjes kunnen opzwellen. De hoeveelheid rubber die aan het bitumen moet worden toegevoegd, varieert van 15 tot 22% van het gewicht. De kwaliteit van het verkregen bindmiddel varieert sterk in functie van een aantal factoren zoals temperatuur, mengtijd, soort en intensiteit van de opgelegde mechanische mengenergie, morfologie en korrelgrootte van het poeder, eventuele aanwezigheid van aromatische groepen in het bitumen.  

Alle verbindingen die in het kader van het NEREIDE-project werden gemaakt, werden vervaardigd door het poeder zowel via een droog als een nat proces in te voeren – met uitzondering van de traditionele referenties. Voor de inhoud van het hergebruikt asfaltwegdekmateriaal (RAP) dat voor elk type mengsel moet worden gebruikt, is het maximale percentage hergebruikt materiaal bepaald met de inachtneming van twee fundamentele vereisten:

  • definitie van een korrelgrootte die het verkrijgen van een specifieke oppervlaktetextuur van de afgewerkte laag, die nodig is om de geluidsontwikkeling te verminderen, kan verzekeren;
  • voldoende weerstand tegen vermoeidheid van de mastiek geproduceerd met het maximale percentage hergebruikt asfaltwegdekmateriaal dat de levensduur van het oppervlak niet aantast.

Een volgende stap was het identificeren van de additieven die nodig zijn om de meng- en legtemperaturen te verlagen (warme technologie), zowel aan de hand van rheologische metingen op het bitumen, uitgevoerd met een roterende rheometer, als door middel van verwerkbaarheidsmetingen die uitgevoerd werden met een GPDA (Gyratory Pressure Distribution Analyzer) tijdens de verdikkingsfase van de mengsels.

PROEFLOCATIES

De wegdelen waar de werken zouden uitgevoerd worden, werden gekozen op basis van een prioriteitsindex gekoppeld aan de gelijktijdige aanwezigheid van talrijke scholen en van 800 mensen die dagelijks blootgesteld worden aan een geluidsniveau hoger dan 65 dB(A). De aanleg van de experimentele slijtlagen werd voorafgegaan door het verwijderen van het voorgaande oppervlak op een dikte van 4 cm. Ook de meest beschadigde delen van de weg werden gerenoveerd door de reconstructie van de bindlaag. De te renoveren wegdelen werden geïdentificeerd door de monitoring van de structurele kenmerken van het bestaande oppervlak aan de hand van een valgewicht deflectometer (FWD) uitgerust met een grondradar (GPR) voor de continue meting van de lagen.

Het eerste proefvak heeft een lengte van 2.400 meter. Het werd aangelegd op de Regionale weg „SRT 439 Sarzanese-Valdera” in de buurtplaatsen Quiesa en Pian del Quercione, op grondgebied van de stad Massarosa (LU). De tweede proefvak heeft een lengte van ongeveer 3.000 meter en ligt langs de Regionale weg „SRT 71 Umbro-Casentinese”, op grondgebied van de steden Arezzo (in de gehuchten Rigutino, Policiano en Il Matto) en Castiglion Fiorentino (AR).

 Nereide - Picture 4 – The realization of experimental site.jpg

Afbeelding 4 – De aanleg van het proefvak: het verwijderen van de bestaande ondergrond en het leggen van de nieuwe slijtlaag

De mengsels die op de Proeflocatie I gelegd werden:

  • 2 controle hete „traditionele” mengsels, waarvan:

een 0-12 drainerend mengsel;

een 0-12 splitmastiekasfalt (SMA);

  • 4 innovatieve „warme” mengsels die rubberpoeder bevatten met ongelijke korrelgroottes, waarvan:

twee met „open graded” korrelgrootte (droog en nat proces);

twee met „gap graded” korrelgrootte (droog en nat proces).

De mengsels die op de Proeflocatie II werden aangelegd, waren 6 innovatieve „warme” samenstellingen die rubberpoeder en hergebruikt asfaltwegdekmateriaal (RAP) bevatten; in het bijzonder:

 

  • 4 met ongelijke korrelgroottes waarvan:

twee met „open graded” korrelgrootte (droog en nat proces);

twee met „gap graded” korrelgrootte (droog en nat proces);

twee met „dichte” korrelgrootte (droog en nat proces).

 

DE REGISTRATIE VAN DE OPPERVLAKTE KENMERKEN: MONITORING ANTE EN POST OPERAM

Op de sites waar werken uitgevoerd werden, werden monitoringcampagnes uitgevoerd. Dit werd gedaan om de akoestische, structurele en functionele indicatoren vast te leggen die het mogelijk maken de behaalde voordelen te kwantificeren volgens een „voor” en „na” benadering. Bovendien heeft de monitoring van dergelijke indicatoren het mogelijk gemaakt om hun evolutie in de tijd te registreren als gevolg van het voorbijrijdende verkeer. De evaluatie van de oppervlaktekenmerken is uitgevoerd met betrekking tot macrotextuur, regelmatigheid en hechting. De profielen voor het berekenen van de macrotextuur- en regelmatigheidsindexen werden gemaakt aan de hand van een laserprofilometer. De macrotextuur werd geëvalueerd met verwijzing naar ETD-termen en IRI-regelmatigheid. 

De metingen van de hechting werden uitgevoerd met een BV11 skiddometer. Ze werden uitgedrukt in termen van BPN, CAT en F60 (volgens het IFI-model). Dergelijke indicatoren maken deel uit van de levensduur-indicatoren (Life Performance Indicators – LPI) die de monitoringsindexen van het impact van het project belichamen. Er werden reeds drie controlesessies uitgevoerd voor textuur, hechting en regelmatigheid op de Proeflocatie I in Massarosa (LU) en 1 monitoringsessie op de Proeflocatie II in Arezzo en Castiglion Fiorentino (Provincie AR). De resultaten zijn zeer bevredigend.

Nereide Picture 5 – The temperature control during the laying of the compounds..jpg

Afbeelding 5 – De temperatuurcontrole tijdens het leggen van de mengsels. De temperatuur is minstens 40 °C lager dan die van de traditionele warme mengsels

 

ANALYSE VAN DE VOORDELEN

Om het verbruik van materiële energie en de uitstoot van CO2 en polycyclische aromatische koolwaterstoffen die verband houden met de werken te berekenen, werd een kwantitatieve analyse gemaakt van de voordelen die behaald werden door de uitvoering van het project. De resultaten hebben aangetoond dat de productie van mengsels met warme technologie en het gebruik van recyclagematerialen de milieukosten verbonden met de aanleg van de slijtlaag van een weg gevoelig reduceren. Ze zijn dus een goed alternatief voor de traditionele technologieën en kunnen de verwachtingen op het gebied van milieu volledig inlossen. Het gebruik van recyclagematerialen vermindert het afval op stortplaatsen, terwijl het gebruik van gemaalde materialen het mogelijk maakt grote hoeveelheden grondstoffen zoals bitumen en aggregaten uit te sparen. Bovendien verbetert de verlaging van de productie- en legtemperaturen (Foto 5) de gezondheidssituatie van de arbeiders.

TOEKOMSTIGE ACTIVITEITEN

 Post-operam monitoringscampagnes van het geluid en functionele monitoring zijn in de komende maanden gepland voor de Proeflocatie II. Nieuwe protocollen voor het meten van het geluid geproduceerd door rollende banden zullen daarbij uitgeprobeerd worden. Het opstellen van richtlijnen met nuttige aanwijzingen voor de identificatie van technologieën, materialen en interventietypes die kunnen worden gebruikt zonder dat ze de mechanische prestaties en de functionele eigenschappen van de nieuwe wegdekken beïnvloeden, zal de laatste taak van het project zijn.

 

Share on Facebook Share on Twitter Share on LinkedIn Share on Google Plus

Archives