Warm Mix Asfalt met polymeergemodificeerde Bitumen

Vanaf 1 januari 2025 worden vrijwel alle wegenbouw-asfaltmengsels geproduceerd als Warm Mix Asfalt (WMA) bij temperaturen van maximaal 140 °C. Dit als verduurzamingsstap van de asfaltsector, naast het grootschalig gebruik van secundaire materialen en hoogwaardige recycling van vrijkomend asfalt. Met als uitgangspunt dat de kwaliteit van het asfalt minimaal gelijk is aan het huidige (heet)geproduceerde asfalt.

Polymeergemodificeerde bitumens (PmB’s) worden in Europa geclassificeerd volgens de Europese Norm EN 14023. Hoe een PmB acteert, hangt af van de zwaarte en het type van de modificatie, waarbij ook de verkeersbelasting en het type asfalt een rol spelen. De taaie eigenschappen van hooggemodificeerde PmB’s vertragen bijvoorbeeld de scheurdoorgroei van onderuit, wat resulteert in een langere levensduur van de asfaltverharding. Daarnaast is met een PmB boven een zeker minimaal modificatieniveau een grote besparing op de laagdikte van de asfaltverharding mogelijk. De levensduur is dan gelijk aan of zelfs langer dan die van een conventionele, dikkere asfaltverharding.

Traditionele hooggemodificeerde PmB’s zijn viskeuzer dan standaardpenetratiebitumen. Hierdoor zijn hogere productie- en verwerkingstemperaturen nodig voor de productie van asfalt. Uit jarenlange ervaringen en onderzoek sinds begin deze eeuw met WMA-technieken blijkt het voor dergelijke PmB’s ook mogelijk deze als WMA te kunnen produceren en verwerken. Dit door specifieke modificatie (aangepast SBS-polymeer) van het PMB in combinatie met een WMA-additief.

Ontwikkeling WMA
Er zijn verschillende methode om Warm Mix Asfalt te produceren:

• verschuimen;
• toevoegen van additieven (oppervlaktespanningsverlager; chemisch additief);
• viscositeitverlagend additief;
• koude recycling (indirect verschuimen door vocht uit asfaltgranulaat);
• combinaties van bovenstaande methoden.

De genoemde methoden hebben elk hun voor- en nadelen. In de praktijk wordt WMA voornamelijk geproduceerd door verschuiming of door het toevoegen van additieven. Dit kan ook uitstekend worden toegepast met een PmB. Voor zwaargemodificeerde PmB’s kan een combinatie van technieken worden gebruikt, zoals verschuiming voor het verlagen van de productietemperatuur, gecombineerd met de toevoeging van een viscositeitsverlager (bijvoorbeeld aangepaste polymeermodificatie of een viscositeitverlagend additief) of een oppervlaktespanningsverlager.

Recycling
Het overgaan op WMA is een goede stap van de asfaltsector, maar geeft maar een beperkt effect op de duurzaamheidsdoelstelling. Belangrijk is dan ook dat de techniek wordt toegepast in combinatie met een hoog percentage (horizontale) partiële recycling (PR) in nieuw asfalt. Vooral bij een hoog percentage PR is het belangrijk het juiste type nieuw bitumen te kiezen. Door het toepassen van een geschikte PmB in combinatie met een WMA-techniek kan hiermee een nieuw asfalt worden geproduceerd met minimaal gelijke eigenschappen als van het conventionele asfalt zonder PR. Produceren op WMA-temperaturen is hierbij optimaal en de zogeheten ‘witte trommel’ van de asfaltcentrale hoeft niet op sterk verhoogde temperaturen te produceren.

Praktijkervaringen
Al begin deze eeuw zijn er in Nederland proefvakken met WMA in combinatie met een PmB met een viscositeitverlagend additief aangelegd. Dit resulteerde erin dat reeds in 2004 een praktijkvak van 7.000 m² op de Duitse A7 (Hamburg-Flensburg ter hoogte van Schleswig, westbaan) is aangelegd met een hooggemodificeerd PmB. Het praktijkvak betrof twee asfaltlagen (8 cm AC bind en 4 cm SMA 11). Het asfalt kon probleemloos worden verdicht bij temperaturen tussen 120-140 °C. Het vak is door de Duitse Rijkswaterstaat, Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt), gedurende acht jaar gemonitord en was bij een weginspectie in 2012 nog in uitstekende conditie.

Ook in Nederland is ervaring opgedaan met WMA op een rijksweg in combinatie met een PmB. In een opschalingsvak voor de validatie van DZOAB 60% PR is in 2021 op de A15 tussen Papendrecht en Sliedrecht richting oosten een WMA-variant van DZOAB 60% PR aangebracht (project A15 PasLie). Dit met een PmB in combinatie met een verjonger en WMA-oppervlaktespanning-verlagend additief.

Op basis van de resultaten is op een ander deel van de A15, tussen Ridderkerk-zuid en Deil, in beide richtingen in 2024 een DZOAB met 65% PR WMA toegepast met een PmB met verjongende werking en een combinatie WMA-additief (met zowel een verschuimende werking als ook een oppervlaktespanningsverlaging). Dit WMA-additief is tijdens de asfaltproductie toegevoegd.

Ook is er al sinds begin deze eeuw veel ervaring met WMA in combinatie met een PmB in Noorwegen. In een groot vergelijkend onderzoek waar verschillende proefvakken zijn aangelegd tussen 2011 en 2017, werd dan ook geconcludeerd dat polymeergemodificeerd asfalt probleemloos als WMA kan worden toegepast zonder verschil in kwaliteit. Sindsdien is WMA met en zonder PmB bij een groot aantal projecten toegepast.

Transitiepad duurzame wegverhardingen
WMA heeft vooral voordelen bij de productie en verwerking van asfalt door energiebesparing en verminderde uitstoot bij de asfaltcentrale. Op de totale levensduur van het asfalt is het effect gering. Voor een duurzame asfaltverharding is het dan ook belangrijk de levensduur van een asfaltlaag te verlengen in combinatie met een hoog hergebruikpercentage van gerecycled asfalt.Toepassing van PmB verbetert de eigenschappen van asfalt aanzienlijk, met verlenging van de levensduur van de asfaltverharding en reductie van de laagdikte. Dit resulteert in een lagere milieukostenindex (MKI, per m²/jaar), vooral in combinatie met hergebruik van asfalt. Onderzoek door BASt bevestigt dit. Praktijkervaringen op onder meer de A15 laten zien dat dit zelfs mogelijk is voor zeer open deklagen (ZOAB).

Asfalt met een PmB kan met toegevoegde waarde in zijn geheel worden gerecycled (met verbetering van de asfalteigenschappen) en kan als Warm Mix Asfalt worden verwerkt. Toepassing van een PmB in asfalt past dan ook binnen het transitiepad duurzame wegverharding en is een bewezen methode in de praktijk. Mede gezien de trend van aangescherpte specificaties om infra weerbaarder te maken tegen de toegenomen verkeersbelasting en klimaatverandering.