Natuurlijke steenslag
De aardkorst is opgebouwd uit talloze soorten gesteenten die in de volgende drie hoofdgroepen worden verdeeld aan de hand van de manier waarop ze zijn gevormd:
- Stollingsgesteente is gesteente dat ontstaat door stolling van magma (onder het aardoppervlak) of lava (aan het aardoppervlak). In het eerste geval spreekt men van dieptegesteente, in het tweede geval van uitvloeiingsgesteente.
- Sedimentair gesteente (ook afzettingsgesteente genoemd) ontstaat door gesteentevorming van afgezet of neergeslagen sediment of organisch materiaal. Het afzetten van sediment (sedimentatie) is een verzamelnaam voor processen waarbij deeltjes bezinken of mineralen neerslaan uit ijs of water of worden afgezet door de wind.
- Metamorf gesteente is gesteente dat onder invloed van temperatuur en druk is gerekristalliseerd en een metamorfose heeft ondergaan. Meestal gebeurt dit op grotere diepte in de aardkorst. Metamorfe gesteenten zijn vaak in min of meerdere mate gedeformeerd (zie Figuur 22).
[ link ]
Figuur 22 Metamorf gesteente met duidelijke plooien
Aan de herkomst van grof toeslagmateriaal worden geen specifieke eisen gesteld; de eisen zijn functioneel, dat wil zeggen dat ze zijn gericht op die eigenschappen die van belang zijn voor het functioneren van het grove toeslagmateriaal in het asfaltmengsel. Nederland heeft zelf eigenlijk geen geschikte steenslag voor asfalt en daarom moet steenslag bijna altijd worden geïmporteerd. De enige ‘groeves’ die Nederland heeft zijn de wegen zelf, waar een grote voorraad aan mineraal aggregaat beschikbaar is voor hergebruik.
Voor asfalt wordt in Nederland voor het merendeel het volgende natuurlijke steenslag gebruikt:
- Nederlandse steenslag: gebroken mineraal aggregaat van Maasgrind (Nederland, België);
- morene: gebroken mineraal aggregaat van de Bovenrijn (Duitsland, Frankrijk);
- afzettingsgesteenten, waaronder: zandsteen en harde kalksteen;
- metamorf gesteente, zoals kwartsitische Grauwacke;
- uitvloeiingsgesteenten, waaronder diabaas, basalt, porfier en porphyriet;
- dieptegesteenten, waaronder graniet en gabbro.
Figuur 23 toont een schematische opbouw van de aardkorst en de ontstaansplaatsen van de diverse soorten gesteente.
[ link ]
Figuur 23 Opbouw aardkorst en herkomst gesteenten
Nederlandse steenslag is een silicaat dat al jarenlang wordt gebruikt voor de Nederlandse asfaltwegenbouw. Het materiaal is licht zuur. Omdat het uit riviergrind wordt gebroken, is het oppervlak van grove sorteringen gedeeltelijk ongebroken. In fijne sorteringen steenslag is geen ongebroken oppervlak merkbaar. Door toepassing in de meeste asfaltsamenstellingen worden veelal bevredigende resultaten behaald. De weerstand tegen verbrijzeling en de drukvastheid zijn ruim voldoende, evenals de korrelvorm (mits gebroken van voldoende grof grind). Het polijstgetal (zie ook 3.2.4) bedraagt circa 55 tot 59. Het materiaal is lichtbruin genuanceerd van kleur. Het is meervoudig gewassen, dus het aandeel stof is minimaal. Nederlandse steenslag behoort geologisch gezien tot de afzettingsgesteenten met de Ardennen als oorsprong. Omdat het uit regionale producties afkomstig is, leidt de gunstige transportafstand tot een lage MKI (zie 8.4.2).
MoreneMorene is sediment dat door een gletsjer wordt afgezet. De steenslag uit heterogeen kwartshoudend grind is overwegend afkomstig uit de Maas en de Rijn en vindt zijn oorsprong in het alpine bergmassief. Morene wordt gewonnen op grote dieptes, tot wel 120 m. Het steenslag is een belangrijke bron van minerale bouwstoffen voor de Nederlandse asfaltwegenbouw. In vergelijking met Nederlandse steenslag heeft morene steenslag een iets hoger kalkgehalte. Hierdoor is de pH-waarde iets hoger, is het polijstgetal iets lager, 53 tot 56, en kan de dichtheid verschillen.
AfzettingsgesteentenNaast het steenslag uit grind wordt om diverse redenen meer en meer groevemateriaal gebruikt, dat wil zeggen steenslag afkomstig uit steengroeven. De belangrijkste zijn:
- zandsteen;
- kwartsitische grauwacke;
- harde kalksteen.
Zandsteen en kwartsitische grauwacke hebben vanwege hun aard (ze zijn opgebouwd uit kleine zandkorreltjes) een hoge weerstand tegen onthechting en tegen polijsten; het polijstgetal bedraagt 58 en hoger. Goede grauwacke heeft een grote drukvastheid, is taai, en heeft een goede weerstand tegen verbrijzeling. Afzettingsgesteente heeft veelal een plattere korrelstructuur dan andere steenslag. Zandsteen en grauwacke zijn beide silicaten. Zandsteen kan afkomstig zijn uit Wales of Noorwegen; grauwacke wordt meestal gewonnen in Sauerland (Duitsland). Harde kalksteen is vanwege zijn basische karakter (hoge pH-waarde) uitstekend geschikt als mineraal aggregaat voor asfalt. Het heeft echter een relatief lage weerstand tegen polijsten, waardoor het niet geschikt is voor deklagen. Harde kalksteen komt veel voor in België (Ardennen) en Noord-Frankrijk.
UitvloeiingsgesteentenUitvloeiingsgesteenten, zoals diabaas, basalt, porfier en porphyriet, bezitten een hoge dichtheid en drukvastheid. Ze zijn overwegend basisch en bezitten daardoor goede hechteigenschappen, hoewel zure varianten ook voorkomen. Dit mineraal aggregaat kan polijstgevoelig zijn; dit laatste geldt zeker voor basalt. Porfier is een groevemateriaal uit België en Duitsland en wordt van oudsher gebruikt als speciale steenslag voor deklagen vanwege de kleur (grijs-groen). Porfier komt mineralogisch sterk overeen met graniet. Porfier is basisch (Belgisch porfier) tot zuur (sommige Duitse porfiersoorten). Het polijstgetal bedraagt circa 53. Diabaas is een alternatief voor porfier. Het is een groevemateriaal afkomstig uit Zweden, Ierland en Duitsland. Alleen gestolde diabaas (intrusieve diabaas) is geschikt voor asfalt. Het polijstgetal bedraagt ten minste 55.
DieptegesteentenDieptegesteenten voor de wegenbouw, zoals graniet en gabbro, variëren van basisch tot zuur. Graniet is een groevemateriaal uit Schotland, Noorwegen en Ierland. Het is een kwartshoudend gesteente, overwegend (licht) zuur. Het polijstgetal bedraagt circa 52 tot 54. Gabbro is afkomstig uit Duitsland en is overwegend basisch.
Ongeschikte gesteentenNiet alle natuurlijke gesteenten zijn geschikt voor toepassing in asfalt. De volgende gesteenten zijn ongewenst in asfalt:
- Glimmers, vochthoudende aluminiumsilicaten, bestaan uit gelaagde kristallen en zijn gemakkelijk te splijten. Een hoog glimmergehalte vermindert de drukvastheid. Bepaalde glimmersoorten zijn bovendien niet weerbestendig.
- Veldspaten zijn kiezelzure alkali-aluminiumsilicaten, die kleine kristallen vormen met een heldere rode of groene kleur. Verweerde veldspaten zijn dofgrijs.
- Klei en kleihoudende gesteenten (geologisch wordt klei ook tot de gesteenten gerekend) worden door inwerking van water zacht en kunnen aanleiding geven tot zwel. Ook organische verontreinigingen en leem kunnen zwellen en mogen daarom niet in het mineraal aggregaat van asfalt aanwezig zijn. Over het algemeen zijn watergevoelige materialen niet gewenst. Klei, leem en organische verontreinigingen verhinderen bovendien een goede hechting van het bitumen aan het grovere mineraal aggregaat.