Levensduurmodel waterbouwasfaltbeton : benutten van historische boorkerngegevens voor ontwerp en levensduurvoorspelling van waterbouwasfaltbeton

In het verleden zijn verschillende pogingen gedaan om op basis van data uit boorkernonderzoeken en op basis van kennis van waterbouwasfaltbeton in het algemeen, modellen voor het voorspellen van de restlevensduur af te leiden. Met de jaren is er ook meer inzicht, en vooral meer data gekomen die kan helpen bij het doen van een goede restlevensduur voorspelling. In dit rapport worden analyses beschreven op basis van een nieuw ontwikkelde database van materiaalkundig onderzoek waarin meer mogelijk verklarende parameters zijn opgenomen. Doel van dit onderzoek is om te komen tot een aanpak voor het bepalen van de (rest)levensduur in ontwerp en beoordeling, onderbouwd vanuit de data én de materiaalkundige kennis van waterbouwasfaltbeton. Vanuit die materiaalkundige kennis is een conceptueel model voor veroudering opgesteld. Als maat voor veroudering gaan we uit van de ontwikkeling van de buigtreksterkte. Als eerste is een verkennende data-analyse uitgevoerd waarin breder is gekeken naar mogelijk verklarende variabelen veroudering: een belangrijke bevinding is het onderscheid tussen homogene en heterogene dijkvakken in termen van variatie van buigtreksterkte, met name omdat vermoedelijk de onderliggende verouderingsprocessen verschillend zijn. Het holle ruimtepercentage is een bekende indicator voor veroudering, en deze hangt ook samen met grotere heterogeniteit. Er is ook gekeken naar aanlegperiode en ductiliteit van de bekleding, maar deze correleren niet duidelijk met de buigtreksterkte. Belangrijk aandachtspunt is dat de data ongelijk longitudinaal verdeeld is: het is dus niet helemaal uit te sluiten dat een eventuele trend (deels) veroorzaakt wordt door het feit dat we van nieuwe bekledingen vooral data hebben bij een lage leeftijd, en oude bekledingen met een hoge leeftijd. De data-analyse duidt hier overigens niet op. Door te kijken naar dijkvakken met meerdere meetmomenten is aan het licht gekomen dat er veel onzekerheid resulteert uit de beperkte sampling van boorkernen: doordat er doorgaans maar 8 kernen worden geboord is de onzekerheid in het gemiddelde al groot, en helemaal in de 5% buigtreksterkte, waar in het verleden met levensduurmodellen voorspellingen van werden gedaan. Vervolgens zijn twee modellen (hierna “redeneerlijnen”) uitgewerkt voor omgang met de data: redeneerlijn A gaat uit van verouderingsdata van individuele dijkvakken met meerdere meetmomenten, en bij redeneerlijn B wordt de volledige landelijke database als verouderingsdata geïnterpreteerd. Voor redeneerlijn A is op verschillende manieren een afname van de gemiddelde buigtreksterkte per dijkvak bepaald. Gemiddeld komt deze uit op ongeveer 1% per jaar, maar per dijkvak kan dit sterk variëren (van orde -8 tot +2% per jaar voor de beschouwde projecten). Deze enorme onzekerheid pleit voor het fors verhogen van het aantal boorkernen, omdat eender welk levensduurmodel alleen al door onzekerheden in de sampling zeer onzekere resultaten zal geven. Vanuit het materiaalkundig verouderingsmodel is ook op basis van de gehele dataset een regressie-analyse uitgevoerd in redeneerlijn B. Deze komt grofweg op dezelfde gemiddelde veroudering (~0.9%/jaar) over alle aanwezige asfaltbekledingen, maar geeft ook een karakterisering van de bijdrage van verschillende onzekerheden. Op basis van beide modellen zijn de toepassingen voor ontwerp en beoordeling verder uitgewerkt. Vanwege de grote onzekerheid in het verouderingsproces en verschillen tussen dijkvakken wordt afgeraden nieuwe bekledingen functioneel te specificeren in de zin van een te halen (ondergrens van de) buigtreksterkte in 50 jaar, maar meer te focussen op concrete eisen aan asfalteigenschappen die de levensduur positief beïnvloeden in termen van bijv. lage holle ruimte percentages. Voor verificatie na aanleg en monitoring/beoordeling wordt aanbevolen om op basis van de uitgewerkte modellen voor relatieve veroudering en het landelijke model toe te werken naar een praktische werkwijze, waarbij ook oog is voor inzet van andere meetmethoden zoals VGD metingen. Daarnaast wordt aanbevolen om, gezien de grote ruimtelijke onzekerheden breder te kijken naar de betekenis van de buigtreksterkte van boorkernen voor de faalkans van waterbouwasfaltbeton.