Steenmastiekasfalt SMA

Steenmastiekasfalt (SMA) wordt in Nederland vooral toegepast als deklaagmengsel. Het is een sterk discontinu gegradeerd mengsel (zie Figuur 41). Bij SMA wordt de holle ruimte in het korrelskelet, anders dan bij ZOAB, grotendeels gevuld met mastiek (zand + vulstof + bitumen). Daardoor bedraagt de holle ruimte niet meer dan 4 tot 5%. De gunstige eigenschappen van SMA, waaronder de stabiliteit en de duurzaamheid, zijn gebaseerd op het steen-op-steencontact van het grove mineraal aggregaat (steenskelet) en de fixatie van de steenkorrels door mastiek met een hoog bindmiddelgehalte. Vanwege dit hoge bindmiddelgehalte bij een betrekkelijk laag specifiek oppervlak (aandeel grove steen is circa 75%) is toepassing van een afdruipremmende toeslagstof (bijvoorbeeld cellulosevezels) in SMA altijd nodig.

In verdicht SMA neemt de mastiek circa 35% van het volume in. Het volume holle ruimte in het steenskelet moet groot genoeg zijn om het volume mastiek te bergen, anders gaat het steen-op-steencontact verloren. Bij overvulling van de poriën wordt SMA snel instabiel, waardoor de kans op spoorvorming toeneemt. In dit opzicht is SMA een kritisch mengsel. Ook na verwerking in de weg moet nog voldoende holle ruimte in het asfalt aanwezig zijn om overvulling van de poriën te voorkomen. Door naverdichting onder invloed van verkeer is het anders alsnog mogelijk dat het mengsel overvuld raakt. Het belang van de verhouding tussen het volume aan mastiek en het volume aan poriën in het verdichte asfalt komt dan ook tot uiting in de voorschriften voor het mengselontwerp in Proef 61 van de Standaard RAW Bepalingen [43]. Hierin wordt het bitumenpercentage voorgeschreven en wordt aangegeven dat, door variatie in steenpercentage in asfaltproefstukken verdicht met een gyrator, moet worden onderzocht met welk steenpercentage aan de eis voor de ontwerpwaarde voor holle ruimte van 4,0 of 5,0% wordt voldaan.

Naar aanleiding van spoorvormingsproblemen met SMA is gezocht naar mogelijkheden om in het mengselontwerp een grotere veiligheid tegen overvulling in te bouwen. Dit heeft geresulteerd in aanbevelingen voor wijzigingen van en aanvullingen op de ontwerpprocedure via een uitgebreide volumetrische benadering [44]. In verschillende publicaties [45, 46, 47] wordt aandacht besteed aan de kwaliteit van het steenslag en wordt dieper ingegaan op de volumetrische beschrijving van SMA. In 4.6.3 wordt nader ingegaan op de relatie tussen volumetrische verhoudingen en het gedrag van asfaltmengsels.

Door zijn specifieke samenstelling is SMA een relatief duur mengsel. Daar staat tegenover dat het een hoge levensduur heeft en dat het in relatief dunne lagen wordt aangebracht. Figuur 41 toont een paar karakteristieke korrelverdelingen. Vanwege de kritische volumetrische samenstelling wordt in SMA nauwelijks asfaltgranulaat toegepast. Er zijn, net zoals bij ZOAB, wel ontwikkelingen dat SMA-asfaltgranulaat een voorbewerking ondergaat en de vrijgekomen mastiek en grove mineraal aggregaat gebruikt kunnen worden bij de productie van nieuwe SMA-mengsels.

Voor kruispunten, toe- en afritten en opstelvakken voor verkeerslichten, waar vaker sprake is van zwaar, langzaam rijdend, wringend en stilstaand verkeer, past Rijkswaterstaat met regelmaat het stabielere SMA-DESA (Double Enforcement Stonemastic Asphalt) toe. Dit SMQA-mengsel wordt ook wel het ‘Utrechts mengsel’ genoemd, omdat het oorspronkelijk is ontwikkeld door Hendro Subroto, die destijds werkzaam was bij de gemeente Utrecht [48]. Door het toepassen van een was (Genicel), bitumen 40/60 en een optimale volumetrische opbouw, resulteert dit mengsel in een stabiele deklaag. Bijkomend voordeel, maar daar was ten tijde van de ontwikkeling nog weinig aandacht voor, levert deze SMA ook nog eens reductie in CO₂-emissie op, omdat het met een lagere temperatuur 160°C wordt geproduceerd. Deze SMA heeft bewezen een langere levensduur te hebben dan de gangbare SMA-mengsels. Vanwege de hoge stabiliteit en levensduur is het mengsel, weliswaar geoptimaliseerd, ook toegepast in de Willem-Alexander tunnel in Maastricht.