Bij de analyse van de belasting en sterkte van de asfaltbekleding worden verschillende parameters gebruikt. Hieronder wordt ingegaan op de buigtreksterkte en vermoeiingsparameters van de asfaltbekleding.

Merk op dat hier wordt uitgegaan van een asfaltbekleding van waterbouwasfaltbeton (WAB). Het bepalen van de (rekenwaarde van de) buigtreksterkte voor andere asfaltmengsels (zoals open steenasfalt, OSA) vraagt om specialistische kennis.

Definitie

De buigtreksterkte is een maat voor de spanning die een asfaltbekleding kan weerstaan, zonder dat de samenhang van de asfaltbekleding verloren gaat. De buigtreksterkte wordt aangeduid met σ_β en uitgedrukt in megapascal [MPa].

Het vermoeiingsgedrag van de asfaltbekleding wordt gekarakteriseerd door een gekromde vermoeiingslijn, waarin de vermoeiingsparameters ν_α en ν_β materiaalparameters zijn.

Rol

De buigtreksterkte en vermoeiingsparameters zijn, samen met elasticiteitsmodulus, de belangrijkste mechanische eigenschappen van een asfaltbekleding. Een asfaltbekleding wordt als gevolg van golfklappen belast op buiging. Hierdoor ontstaan buigspanningen in de bekleding: trekspanningen aan de onderzijde en drukspanning aan de bovenzijde. Bij overschrijding van de buigtreksterkte zal de bekleding gaan scheuren.

Een hogere buigtreksterkte betekent dat de maximaal toelaatbare spanningen in het asfalt hoger zijn en leidt dus tot een grotere weerstand tegen golfklappen. De vermoeiingsparameters beïnvloeden elkaar en zijn afhankelijk van het niveau van de optredende spanningen. Op voorhand is daarom niet te zeggen of een hogere waarde van ν_α en ν_β leidt tot een hogere of lagere weerstand tegen golfklappen.

Wijze van bepaling

Door blootstelling aan externe (weers)invloeden veroudert asfalt. Hierdoor kunnen alle mechanische eigenschappen veranderen. Als de buigtreksterkte afneemt worden de maximale toelaatbare spanningen in het asfalt kleiner en daarmee neemt ook de weerstand tegen buiging af. Voor een analyse van de belasting en sterkte is het daarom belangrijk alle mechanische eigenschappen en vermoeiingsparameters te kennen. Daarbij wordt onderscheid gemaakt tussen een jonge en oude asfaltbekledingen.

Jonge asfaltbekleding

Voor een jonge asfaltbekleding van WAB kan een prognose van de buigtreksterkte op peildatum gemaakt worden met het zogenaamde levensduurmodel [Telman, 2013]. Met dit model wordt de buigtreksterkte als functie van het holle ruimte percentage en de leeftijd beschreven:

Hierin is:

σ_b,p buigtreksterkte op peildatum [MPa]

HR holle ruimte percentage [%]

Lft_p leeftijd van de bekleding op peildatum [jaar]

Het levensduurmodel is alleen toepasbaar voor een asfaltbekleding waarvoor het leeftijdscriterium niet is overschreden. Het leeftijdscriterium is afhankelijk van het bij een opleveringscontrole vastgestelde gemiddelde holle ruimte percentage en de leeftijd van de asfaltbekleding. Als de leeftijd van de asfaltbekleding op de peildatum kleiner is dan de drempelwaarde dan kan op basis van het holle ruimte percentage en het levensduurmodel een prognose worden gemaakt zonder buigtreksterktes te bepalen. Als de drempelwaarde is overschreden kan de asfaltbekleding als oud worden geclassificeerd en dient de buigtreksterkte aan de hand van mechanisch (laboratorium)onderzoek bepaald te worden. Tabel 1 geeft voor verschillende klassen van de gemiddelde holle ruimte de drempelwaarden voor het leeftijdscriterium.

De ontwerpwaarde voor de breuksterkte van asfaltbekledingen bij een leeftijd van 50 jaar is vastgesteld op 2,4MPa.

Oude asfaltbekleding

Wanneer uit de in het kader van de Zorgplicht uitgevoerde prognose van de restlevensduur van de asfaltbekleding [Davidse, et al., 2018] blijkt dat de sterkte van de asfaltbekleding op peildatum afdoende is, dient van de asfaltbekleding aan de hand van mechanisch (laboratorium)onderzoek een set buigtreksterktes en vermoeiingsparameters bepaald te worden. Hiermee wordt de meest accurate weergave van de mechanische eigenschappen verkregen. Bij dit onderzoek worden per vak minimaal acht kernen uit de asfaltbekleding geboord en worden in het laboratorium op proefstukken uit deze kernen dynamische proeven (bijvoorbeeld de driepuntsbuigproef en vermoeiingsproef voor waterbouwasfaltbeton) uitgevoerd. Voor de kernboringen, uitvoering van de laboratoriumproeven en het bepalen van de buigtreksterkte en vermoeiingsparameters wordt verwezen naar [De Looff, 2009]. Het is aan te bevelen om minimaal één keer per twaalf jaar (of vaker als dat uit het continu inzicht [Davidse, et al., 2018] blijkt) dit onderzoek uit te voeren. Hiermee wordt het effect en onzekerheid van veroudering richting peildatum zo klein mogelijk gehouden. De met de laboratoriumproeven verkregen buigtreksterktes dienen geprognosticeerd te worden naar de peildatum. Hiervoor kan de volgende formule gebruikt worden:

Hierin is:

σ_b,p buigtreksterkte op peildatum [MPa]

σ_b,m gemeten buigtreksterkte [MPa]

Lft_p leeftijd van de bekleding op peildaum [jaar]

Lft_m leeftijd van de bekleding op datum laboratoriumonderzoek [jaar]

HR holle ruimte percentage [-]

Merk op dat ook voor jonge asfaltbekleding de eigenschappen met mechanisch (laboratorium)onderzoek kunnen worden verkregen. Dit geeft mogelijk een betere indicatie van de sterkte dan de sterkte op basis van het levensduurmodel. Bovendien kan met de resultaten van het onderzoek het levensduurmodel aangescherpt worden.

Representatieve waarden

Buigtreksterkte

Bij het uitvoeren van een semi-probabilistische analyse van de belasting en sterkte voor het initieel mechanisme ‘Golfklappen op asfaltbekleding’ wordt voor de buigtreksterkte van de asfaltbekleding een rekenwaarde gebruikt die gelijk is aan de 5%-onderschrijdingswaarde van de set buigtreksterktes. Deze 5%-waarde kan voor zowel jonge als oude asfaltbekledingen worden berekend met een verdelingsfunctie, zie Factsheet voor evalueren van metingen [nog niet opgesteld].

Vermoeiingsparameters

Als voor jonge asfaltbekledingen het levensduurmodel is gebruikt om een set van geprognosticeerde buigtreksterktes te bepalen, kan voor ν_α en ν_β een default waarde van respectievelijk 0,5 en 4,8 gebruikt worden.

Wanneer (voor oude asfaltbekledingen) mechanisch (laboratorium)onderzoek is uitgevoerd volgens de vermoeiingsparameters de verwachtingswaarden uit de fit door de resultaten van de vermoeiingsproeven.

Variatiecoëfficiënt

Omdat een grote onzekerheid in buigtreksterkte consequenties heeft voor de veiligheid van de bekleding, is de veiligheidscoëfficiënt afhankelijk van de variatiecoëfficiënt in de buigtreksterkte V_σb [-]. Deze variatiecoëfficiënt wordt gebruikt als voorwaarde voor het toepassen van het rekenmodel voor het mechanisme Bezwijken asfaltbekleding ten gevolge van golfklappen, maar ook bij het bepalen van de doorsnedefaalkans, zie het artikel Model AGK.

De variatiecoëfficiënt volgt uit de set buigtreksterktes, zie Factsheet voor evalueren van metingen [nog niet opgesteld]. Als de buigtreksterktes voor een jonge asfaltbekleding zijn geprognosticeerd met het levensduurmodel dan moet de berekende variatiecoëfficiënt nog met een factor 1,8 worden vergroot.

Merk op dat de variatiecoëfficiënt van een set (geprognosticeerde) buigtreksterktes niet groter mag zijn dan 0,35. Wanneer deze groter is, dan is nader onderzoek noodzakelijk.