Fysische eigenschappen

Het korrelskelet in het asfaltmengsel bestaat voornamelijk of geheel uit steenslag en bij oude asfaltmengsels soms ook wel uit grind. Dit grove mineraal aggregaat moet dus de grootste krachten opvangen. De krachtsoverdracht verloopt van korrel op korrel, waarbij hoge contactdrukken kunnen optreden. De korrels moeten zodanig van vorm zijn dat een sterk skelet kan worden gevormd met een zodanig beheersbare holle ruimte dat er enerzijds voldoende bitumen kan worden toegelaten voor de technische duurzaamheid (durability), maar dat er anderzijds geen overvulling van het skelet optreedt. Hieruit volgen eisen voor het steenslag met betrekking tot de korrelverdeling, de hardheid/druksterkte, de korrelvorm en het aandeel gebroken oppervlak.

Eisen aan korrelverdelingen van grove en fijne toeslagstoffen in asfalt zijn opgenomen in NEN-EN 13043 en in de Nederlandse invulling NEN 6240. Deze norm beschrijft ook aanvullende eisen voor onder meer vorm, hoekigheid, percentage gebroken materiaal en verbrijzelingsweerstand. Bij de eisen voor grof toeslagmateriaal respectievelijk voor de asfaltmengsels staat in de Standaard RAW Bepalingen [14] aangegeven welke klasse voor het betreffende asfaltmengsel moet worden gebruikt. De kubieke uitzettingscoëfficiënt van de gebruikelijke steenslagsoorten bedraagt circa 15 tot 25.10^-6 m/m/K; de soortelijke warmte 840 kJ/kg/K. De warmtegeleidingscoëfficiënt bedraagt circa 1 W/m.K. Deze waarden gelden voor al het gebruikelijke mineraal aggregaat, dus zowel voor steenslag, grind, zand als vulstof.

Voor langdurige goede prestaties van het asfaltmengsel is een goede, blijvende hechting vereist tussen het steenslag en het bitumen. Steenslag moet dus een goede affiniteit met bitumen hebben. Hechting is echter geen eigenschap van het steenslag alléén, maar van het mengsel van steenslag aggregaat en bitumen. Een gedetailleerde hechtingseis voor steenslag alleen is dan ook niet zinvol. Bij een matig hechtend steenslag kan de hechting bijvoorbeeld worden verbeterd door toevoeging van speciale toeslagstoffen. In principe is dat de hoofdfunctie van de vulstof. Andere mogelijkheden zijn hechtverbeteraars, speciale bitumina of hogere bitumengehalten. In Europees verband zijn proeven ontwikkeld voor het meten van de hechting voor asfaltmengsels (o.a NEN-EN 12697-11 en -12). Voor steenslag gelden in dit kader eisen met betrekking tot het gebroken oppervlak en de affiniteit voor bitumineuze bindmiddelen.

Materialen zoals bouwpuin en betongranulaat zijn in onderzoeken met succes toegepast. Een belangrijk nadeel van deze materialen is dat 1 tot 2% meer bitumen nodig is in verband met de hoge bitumenabsorptie. Bovendien moet de hardheid van deze materialen zorgvuldig worden beoordeeld in relatie tot de toepassing. Ook leveren deze bouwstoffen bij het hergebruik problemen op. Toepassing van deze relatief branchevreemde bouwstoffen levert bij de productie van asfalt uitstootproblemen op. Omdat de dichtheid van deze materialen afwijkt van de dichtheid van steenslag en zand neemt de variatie in dichtheid van het asfalt toe wat een ongewenste zaak is.

Fosforslakken zijn in het verleden met succes in asfalt gebruikt, maar worden nu niet meer toegepast. Vanwege het basisch karakter waren de hechtingseigenschappen zeer goed. Wel was de weerstand tegen polijsten laag, zodat toepassing beperkt bleef tot onder- en tussenlagen. Ook voor deze slakken geldt dat ze in de hergebruikfase vaak tot de hiervoor beschreven problemen leiden.

Voor goede lange-termijnprestaties moet steenslag ook bestand zijn tegen de inwerking van weer en omgeving. Hieruit volgen eisen met betrekking tot de bestandheid tegen vorst, zwel, hoge temperatuur, temperatuurschommelingen, en de inwerking van chemicaliën.

Een belangrijke eigenschap van steenslag in deklagen is - met het oog op de verkeersveiligheid - de weerstand tegen polijsten onder invloed van het verkeer. Het glad worden van steenslag door wrijving van autobanden hangt enerzijds af van de hoeveelheid en de zwaarte van het verkeer, en anderzijds van de gesteentemorfologie, de grootte van de steenslagkorrels en de oppervlaktextuur van het asfalt [19]. Hoe inhomogener de mineralogische samenstelling van het mineraal aggregaat, hoe kleiner de steenslagkorrels en hoe fijner de textuur, des te langzamer vindt polijsting plaats.

De weerstand tegen polijsten van steenslag wordt uitgedrukt in het polijstgetal ofwel de Polished Stone Value (PSV), naar de oorspronkelijke British Standards Test. In de Standaard RAW Bepalingen wordt uitgegaan van drie grenswaarden (zie Tabel 15).

Het polijstgetal wordt conform NEN-EN 1097-8 bepaald met behulp van een polijsttoestel (zie Figuur 24) en Skid Resistance Tester (SRT-apparaat), ook wel slingerproef genoemd (zie Figuur 25). Nadat het steenslag (fractie 7,2 -10 mm) in het polijsttoestel een bepaalde tijd aan polijsting is blootgesteld, wordt de uiteindelijke stroefheid van het monster gemeten met het SRT-apparaat. Hoe gladder het testoppervlak is, hoe verder de slinger doorschiet en hoe lager de gemeten PSV-waarde is.

In de validatie van niet-standaard asfaltmengsels en dan vooral van open asfaltmengsels worden de eisen aan het polijstgedrag uitgedrukt in resultaten verkregen met de FAP-test (Friction after polishing). In de FAP-test wordt een proefstuk gedurende langere tijd onder geconditioneerde omstandigheden conform NEN-EN 12697-49 blootgesteld aan de polijstende werking van rubber rollen en polijstpasta. De proef staat beknopt beschreven in 14.2.12. Na het polijsten wordt de stroefheid van het oppervlak gemeten. De test neemt het asfaltmengsel in geheel in beschouwing en daarmee niet alleen de polijstweerstand van de steenslag. De stroefheid wordt in ieder geval bepaald na 90.000 lastwisselingen (FAP₉₀), maar wordt ook bij kleinere en langere aantallen wisselingen gemeten. Rijkswaterstaat hanteert voor open deklagen een minimumeis van FAP₉₀ = 0,44.