Praktijkcase A73: resultaten van het FIBRA-onderzoek

Op het proefvak A73 bij Roermond testen BAM en Rijkswaterstaat sinds augustus 2020 vezelversterkt tweelaags ZOAB binnen het Europese FIBRA-project. De uitkomst tot nu toe: deklagen met aramide- en PAN-vezels op standaard bitumen presteren op de weg gelijkwaardig aan de PMB-referentie, bij een 15-20 °C lagere productietemperatuur en een ruim 10% lagere MKI (cradle-to-gate).

Waarom een proefvak op de A73?

FIBRA was een Europees CEDR-onderzoeksproject van vijf onderzoeksinstellingen en twee industriële partners uit zes landen — in Nederland BAM en Rijkswaterstaat — dat de kennisgaten moest wegnemen die wegbeheerders terughoudend maakten om vezelversterkt asfalt breder toe te passen. De volledige achtergrond, doelstellingen en deelnemers leest u in ons artikel over het FIBRA-project.

De A73 was daarvoor geen willekeurige keuze. BAM Infra Nederland legde op een traject van twee kilometer bij Roermond al een demonstratietuin voor duurzaam asfalt aan, als uitkomst van de prijsvraag Duurzaam Asfalt die Rijkswaterstaat had uitgeschreven. Het vezelproefvak sloot daarop aan: één locatie waar duurzame onderlagen én vezelversterkte deklagen onder identieke, zware verkeersbelasting worden gevolgd.

De testlocatie: zuidbaan direct na Tunnel Swalmen

Het proefvak werd in de laatste week van augustus 2020 aangelegd op de zuidbaan van de A73, direct na de Tunnel Swalmen ter hoogte van Roermond. Het traject telt twee rijstroken en een vluchtstrook en verwerkt circa 50.000 voertuigen per werkdag — een representatieve, zwaarbelaste rijksweg, precies het toepassingsgebied waarvoor vezelversterking zich moet bewijzen.

Duurzame onderlagen: 80 en 95% hergebruik

In de onderlaag van het tweelaags ZOAB bracht BAM Infra twee duurzame asfaltmengsels aan, elk met een eigen combinatie van hergebruik en verlaagde productietemperatuur:

• Onderlaagmengsel 1 — 80% hergebruikt asfalt; productietemperatuur 115 °C.

• Onderlaagmengsel 2 — 95% hergebruikt asfalt; productietemperatuur 105 °C.

Ter vergelijking: conventioneel asfalt wordt doorgaans ruim boven de 160 °C geproduceerd. De demonstratietuin laat daarmee zien dat hoge hergebruikpercentages en fors lagere productietemperaturen in de onderlaag van een rijksweg technisch haalbaar zijn — een directe bijdrage aan de circulariteits- en klimaatdoelen van Rijkswaterstaat.

Vier deklaagmengsels in tweelaags ZOAB

De vezeltest zelf zat in de deklaag. Tweelaags (ook wel dubbellaags) ZOAB combineert een grove, sterk drainerende onderlaag met een fijne toplaag; juist die open toplaag is gevoelig voor rafeling — het loslaten van steentjes uit het oppervlak onder verkeersbelasting. Wat ZOAB precies is en waarom die open structuur zowel de kracht als de zwakte van dit wegdek vormt, leest u in onze uitleg over zeer open asfaltbeton.

Het proefvak bestond uit vier varianten van dezelfde toplaag van een tweelaags poreus asfalt (2L-PA 8):

• Sectie 1 — referentie met PMB (Styrelf 65/105-80 A AP); 330 m; hectometrering 23.600-23.270.

• Sectie 2 — referentie met pen-bitumen en cellulosevezel; 350 m; hectometrering 23.270-22.920.

• Sectie 3 — polyacrylonitrilvezel (PAN, Panacea), 0,15% van het mengselgewicht; 350 m; hectometrering 22.920-22.570.

• Sectie 4 — aramidevezel (Twaron 1080), circa 0,05% ofwel zo'n 500 gram per ton, afhankelijk van mengsel en toepassing; 320 m; hectometrering 22.570-22.250.

De twee vezelmengsels gebruikten een standaard penetratiebitumen in plaats van het duurdere polymeer gemodificeerd bitumen. De centrale onderzoeksvraag: kunnen vezels de rol van polymeermodificatie overnemen in een open deklaag op een zwaarbelaste snelweg?

Resultaten van het proefvak

De secties zijn zowel in het laboratorium als op de weg doorgemeten. De belangrijkste meetwaarden per thema staan hieronder op een rij.

Productietemperatuur en verwerking

• Productietemperatuur — PMB-referentie: circa 181 °C; vezelmengsels: circa 159-165 °C (15-20 °C lager).

• Productiesnelheid — PMB-referentie: 145-150 ton/uur; vezelmengsels: circa 130 ton/uur (handmatige vezeldosering per zak).

De lagere temperatuur bespaart energie bij de asfaltcentrale en beperkt dampen tijdens het aanbrengen. De vezelmengsels lieten zich bovendien makkelijker met de hand verwerken dan het hetere PMB-mengsel, en er werden geen vezelclusters of andere productie- of verwerkingsproblemen waargenomen — zonder enige aanpassing aan bestaande productie- of legapparatuur.

Mechanische prestaties

Alle vier de mengsels voldeden ruim aan de Nederlandse eisen voor waterdrainage (Becker-test), langsvlakheid en schuurweerstand. De laboratoriumcijfers voor indirecte treksterkte (ITS) van de PMB-referentie tegenover de aramidevariant:

• ITS droog — PMB-referentie: 0,72 MPa; aramidevezel: 0,578 MPa.

• ITS nat — PMB-referentie: 0,63 MPa; aramidevezel: 0,446 MPa.

• ITSR (waterschadegevoeligheid) — PMB-referentie: 88%; aramidevezel: 77%.

De PMB-referentie scoort in het laboratorium dus iets beter op treksterkte — maar dat verschil vertaalde zich niet in een merkbaar verschil in praktijkprestatie op de weg. Een uitgebreide duiding van deze cijfers, inclusief kosten en recycling, vindt u in de vergelijking tussen aramidevezels en PMB.

Rafeling en schuurweerstand

Rafeling is het maatgevende schademechanisme van ZOAB, dus de schuurweerstand kreeg extra aandacht. Tijdens de eerste drie weken na openstelling presteerden de vezelversterkte secties (met name PAN en aramide) zelfs iets beter dan de PMB-referentie: schuurweerstand 0,555 voor de aramidesectie tegenover 0,517 voor de referentie in week 3. Na drie maanden verkeersbelasting waren alle vier de secties visueel in goede staat, zonder zichtbare schade of steenverlies.

Geluid: CPX-metingen

CPX-metingen na twaalf weken toonden verwaarloosbare verschillen tussen de vier mengsels: 92,8 dB(A) voor de PMB-referentie tegenover 92,5 dB(A) voor de aramidesectie (lichte voertuigen, rechterrijstrook). De linkerrijstrook lag consistent circa 1,2 dB(A) lager — een slijtage-effect van het zware verkeer op de rechterrijstrook, dat losstaat van het wapeningstype. Vezelversterking gaat dus niet ten koste van de geluidsprestatie van het tweelaags ZOAB; meer daarover in vezelversterkt asfalt en geluidsreductie.

Milieu-impact: LCA en MKI

• MKI cradle-to-gate — PMB-mengsel: hoogste milieu-impact, meer dan 10% verschil met de vezelvarianten.

• MKI cradle-to-grave — verschil loopt terug tot minder dan 4% over de volledige levenscyclus.

Het cradle-to-grave-verschil is kleiner omdat in die berekening ook onderhoud en einde levensduur meetellen. Voor aanbestedingen waarin de Milieukostenindicator via DuboCalc en EMVI meeweegt, blijft de winst aan de productiekant — lagere temperatuur, standaard bitumen, betere recyclebaarheid van het freesasfalt — direct aantoonbaar.

Monitoring sinds augustus 2020

Het proefvak ligt er inmiddels ruim vijf jaar. BAM volgt de secties in samenwerking met Rijkswaterstaat langjarig, met video-inspecties op jaar 2 en jaar 5 na aanleg, aanvullend op het reguliere jaarlijkse monitoringsprogramma van Rijkswaterstaat voor visuele inspectie en schuurweerstand. Daarmee ontstaat een meetreeks die verder reikt dan de gebruikelijke opleverkeuring — precies wat nodig is om levensduurclaims van vezelversterkt asfalt hard te maken. Wegbeheerders die zelf aan zulke validatie willen bijdragen, lezen in help mee asfalt van de toekomst te valideren hoe een proefvak op hun eigen areaal wordt opgezet.

Conclusies van het FIBRA-onderzoek

Het onderzoek op de A73 leverde drie hoofdconclusies op:

• Poreus asfalt kan succesvol worden versterkt met synthetische vezels — zowel polyacrylonitril als aramide — in plaats van polymeermodificatie; beide vezeltypen dragen positief bij aan de sterkte en stijfheid van de mortel.

• De praktijkprestaties (schuurweerstand, geluid, waterafvoer, vlakligging) zijn gelijkwaardig aan het gangbare PMB-mengsel, bij een 15-20 °C lagere productietemperatuur en een lagere milieu-impact.

• Er waren geen aanpassingen aan bestaande productie- of legapparatuur nodig, en uit de business case blijkt de vezelroute in de Nederlandse situatie kostenneutraal ten opzichte van PMB bij een vergelijkbare levensduur.

Daarmee is de A73-praktijkcase een van de meest gedetailleerd gedocumenteerde praktijktests met vezelversterkt asfalt in Europa, en een stevige onderbouwing voor aramide- en PAN-vezel in poreus asfalt op zwaarbelaste rijkswegen.

Van proefvak naar uw project

De vezeltechnologie uit het A73-onderzoek is geen laboratoriumconcept meer. Met AsphaltX, aramidevezelversterkt asfalt in de praktijk — op basis van dezelfde Twaron-aramidetechnologie — wordt de aanpak vandaag toegepast op provinciale wegen, bedrijfsterreinen en bouwwegen; op de N337 tussen Zwolle en Deventer leidde dat over 8 kilometer tot 50% minder spoorvorming en 30% minder scheurvorming ten opzichte van het referentievak. Overweegt u vezelversterking voor een deklaag of onderhoudsproject, dan rekenen wij kosteloos mee met mengselontwerp, dosering en de te verwachten MKI-winst.

Bronnen

• CEDR FIBRA-project, Deliverable 5.1 "Scaling up of the production process and implementation of test sections" en Deliverable 6.2 "Exploitation Strategy Plan", 2021.

• Rijkswaterstaat/BAM Infra Nederland, demonstratietuin duurzaam asfalt A73 (prijsvraag Duurzaam Asfalt).

• Dutch Fiber Trading (dutchfibertrading.com).