Veldwerkzaamheden en onderzoek in het kader van verbetering inspectiemethoden asfalt dijkbekledingen

(1)

KOAC • _NPC Winthontlaan 28 Postbus 2756 3500 GT Utrecht Tel. +31 30 287 69 50 Fax +31 30 288 78 44 utrecht@koac-npc.nl www.koac-npc.nl

e0700170

Apeldoorn tel. +31 55 543 31 00 Groningen tel. +31 50 525 86 01 Utrecht tel. +31 30 287 69 50 Vught tel. +31 73 656 18 01 KOAC•NPC, Instituut voor materiaal- en wegbouwkundig onderzoek B.V. K.v.K. Apeldoorn 08116066 BTW nummer NL812515900.B.01 KOAC•NPC productgroep Laboratorium (RvA nrs. L 007, L 008 en L 009) en de productgroep Metingen (RvA nr. L 103) zijn door de Raad voor Accreditatie geaccrediteerd volgens de criteria voor testlaboratoria conform NEN-EN-ISO/IEC 17025

(2)

e0700170 DEFINITIEF pagina 2 van 27 Projectnummer : e0700170

Offertenummer en datum :

Titel rapport : Veldwerkzaamheden en onderzoek in het kader van verbetering inspectiemethoden asfalt dijkbekledingen

Status rapport : Definitief

Naam opdrachtgever : Stowa

Adres : Postbus 8090

Plaats : 3503 RB UTRECHT

Naam contactpersoon : de heer ir. L.R. Wentholt Datum opdracht : 6 juni 2007

Kenmerk opdracht :

Contactpersoon KOAC•NPC : de heer ing. A.K. de Looff Auteur(s) rapport : de heer ing. A.K. de Looff

de heer ing. M. Weijers

Rapportage Autorisatie

Naam: Ing. M. Weijers Naam: Ing. A.K. de Looff

Handtekening: Handtekening:

Datum: 14 januari 2008 Datum: 14 januari 2008

Zonder schriftelijke toestemming van KOAC•NPC mag het rapport (of certificaat) niet anders dan in zijn geheel worden gereproduceerd.

(3)

e0700170 DEFINITIEF pagina 3 van 27

Inhoudsopgave

1 Inleiding... 5 1.1 Kader... 5 1.2 Probleemstelling... 5 1.3 Doelstellingen... 5 1.4 Aanpak ... 5

1.5 Opzet van het rapport ... 6

2 Visuele inspectie ... 7

2.1 Visuele inspectie ... 7

2.2 Inspectieresultaten ... 7

3 Visuele inspectie boorkernen ... 8

3.1 Boren van kernen ... 8

3.2 Visuele inspectie van de kernen ... 9

3.3 Lengte van de boorkernen ... 9

4 Visuele inspectie freeswerk ... 11

4.1 Inleiding ... 11 4.2 Beoordeling ... 11 5 Breuksterkte en dichtheid ... 15 5.1 Voorbereiding proefstukken ... 15 5.2 Proefopzet ... 16 5.3 Resultaten ... 18 6 Standaardonderzoek... 23 6.1 Inleiding ... 23 6.2 Dichtheid proefstuk ... 23 6.3 Dichtheid mengsel... 23 6.4 Bitumengehalte ... 24 6.5 Holle ruimte ... 24 6.6 Penetratie ... 25 6.7 Verwekingspunt... 25 6.8 Penetratie-index ... 25 6.9 Chloride gehalte ... 26 6.10 Korrelverdeling ... 26

7 Vergelijking resultaten GPR-metingen en visuele inspectie ... 28

7.1 Inleiding ... 28

(4)

e0700170 DEFINITIEF pagina 4 van 27 Bijlage

1 Formulier visuele inspectie 2 Foto’s van de visuele inspectie 3 Resultaten laagdikte bepalingen 4 Foto’s van kernen

5 Foto’s freeswerkzaamheden

6 Resultaten breuksterkte en dichtheid 7 Kracht-verplaatsingsdiagrammen

8 Beproevingscertificaat asfalt met referentie lv07.0900/kv/wma 9 Gegevens eerder uitgevoerd standaardonderzoek

10 Rapportage radarmetingen TU Delft 11 Rapportage radarmetingen Roadscanners

(5)

1 Inleiding

1.1 Kader

Dit deelrapport is de rapportage van een deelonderzoek van het overkoepelend project: Verbetering inspectiemethoden asfalt dijkbekledingen. Het project is uitgevoerd in opdracht van STOWA en de Waterdienst van Rijkswaterstaat (voorheen de Dienst Weg- en Waterbouwkunde). In dit rapport zijn de uitgevoerde veldwerkzaamheden om te komen tot een niet-destructieve meetmethode voor detectie van aangetast asfalt onder een oppervlakbehandeling beschreven.

1.2 Probleemstelling

Uit recente ervaringen met enkele dijkvakken in Friesland is gebleken dat delen van een dijkbekleding onvoldoende kunnen zijn hoewel kort daarvoor een gedetailleerde beoordeling is uitgevoerd waarbij de bekleding is goedgekeurd. Op deze locaties bleek het asfalt onder de oppervlakbehandeling ernstig te zijn aangetast op plaatsen waar het asfalt in contact kon komen met vocht. Het is waarschijnlijk dat de aantasting een proces van jaren is geweest. Een diagnose-systeem voor het lokaliseren van aantastingen onder een oppervlakbehandeling is gewenst. Op dit moment lijkt grondradar de meest geschikte techniek voor het lokaliseren van aantasting van asfalt direct onder een oppervlakbehandeling.

1.3 Doelstellingen

Voor dit project worden op basis van de bovenstaande probleemstelling de volgende doelstelling geformuleerd:

Het ontwikkelen van een niet-destructieve meetmethode voor het lokaliseren van aangetast asfalt onder een oppervlakbehandeling. Hierbij betreft het zowel de locatie als de omvang (diepte van de aantasting) van de schade.

Omdat grondradar op dit moment het meest geschikte instrument lijkt, zijn binnen dit project testmetingen met verschillende typen grondradarsystemen uitgevoerd.

1.4 Aanpak

De aanpak om de genoemde doelstellingen te realiseren is op gedeeld in een aantal werkstappen. Voor dit rapport bestaat de werkstap uit het uitvoeren van veldmetingen en laboratoriumonderzoek.

De veldmetingen zijn uitgevoerd op de waddenzeedijk tussen Koehool en Westhoek te Friesland en hebben als doel om een niet-destructieve methode te ontwikkelen waarmee stripping van asfaltbeton onder een oppervlakbehandeling kan worden vastgesteld. Dit onderzoek bestaat uit de volgende onderdelen:

a. Gedetailleerde inspectie van een vak van circa 50x18 m. Tijdens de inspectie zijn alle zichtbare schades en locaties waar het asfalt vermoedelijk is aangetast nauwkeurig vastgelegd.

(6)

e0700170 DEFINITIEF pagina 6 van 27 b. Door andere partijen (Roadscanners OY, TU-Delft, TNO) zijn op de locatie met

verschillende systemen radarmetingen verricht.

c. Boren van kernen voor nader onderzoek (12x rond 150 mm). Van alle kernen is de laagdikte en de visueel waarneembare diepte van de aantasting bepaald. Zes kernen zijn in schijven gezaagd waarna de breuksterkte wordt bepaald met proeven. Van de 6 onderzochte kernen zijn per kern 4 (series van 2) SCB-proeven uitgevoerd. Hiervoor zijn uit de 6 onderzochte deze kernen steeds 4 schijven gelijkmatig verdeeld over de hoogte gezaagd.

Daarnaast zijn van proefstukken uit deze kernen de volgende eigenschappen bepaald:

• Laagdikte (12x)

• Dichtheid proefstuk (48x) • dichtheid mengsel (6x)

• Samenstelling (zeven in 3 fracties, bitumengehalte) (6x) • holle ruimte (48x)

• Bitumeneigenschappen (Pen,verwekingspunt, penetratie-index) (6x) • Zoutgehalte (6x)

d. Frezen van een deel van de laagdikte in het vak waar de metingen zijn verricht. e. Rapportage. De resultaten van de bovengenoemde werkzaamheden zijn gerapporteerd en aan de verschillende radarbedrijven verstrekt ter ondersteuning van de verdere uitwerking van de resultaten.

1.5 Opzet van het rapport

Dit rapport beschrijft alle werkzaamheden met uitzondering van de radarmetingen. Deze worden separaat gerapporteerd.

Het rapport is in de volgende hoofdstukken opgedeeld.

In hoofdstuk 2 is de visuele inspectie opgenomen. Een visuele inspectie van de boorkernen is beschreven is hoofdstuk 3. Het uitgevoerde freeswerk is besproken in hoofdstuk 4. De resultaten van de bepaling van de breuksterkte en de dichtheid zijn opgenomen in hoofdstuk 5. Het standaardonderzoek is samengevat in hoofdstuk 6. In hoofdstuk 7 is een vergelijking gemaakt tussen de resultaten van de grondradarmetingen en de resultaten van de visuele inspectie.

(7)

2 Visuele inspectie

2.1 Visuele inspectie

Bij de visuele inspectie wordt gekeken naar twee aspecten: De ernst en de omvang van de schade. De volgende schadebeelden worden beoordeeld:

- scheuren in de bekleding - openstaande naden - aangetast oppervlak

- schade door constructiefouten - begroeiing op de bekleding

Bij de beoordeling van de inspectieresultaten is gebruik gemaakt van concept “Voorschrift Toetsen op Veiligheid 2006”.

In bijlage 1 zijn de inspectieformulieren opgenomen.

In bijlage 2 zijn de foto’s van de visuele inspectie opgenomen.

2.2 Inspectieresultaten

Er is één korte scheur aangetroffen met een breedte < 3 mm wat resulteert in een schadeklasse Licht.

Op diverse locaties, voornamelijk in de onderste strook, is de oppervlakbehandeling verdwenen. Daarnaast is in de onderste strook een paar maal begroeiing (gras en riet) aangetroffen. Tenslotte komen over het gehele talud zeer veel opbollingen voor, een indicator dat het asfalt onder de oppervlakbehandeling is aangetast. De meeste opbollingen komen voor in de onderste 3 meter van het talud, incidenteel komen de opbollingen ook op het hoogste deel van de bekleding voor.

Alle aangetroffen schade is ingemeten en gebruikt om een vergelijking te maken tussen de resultaten van de radarmetingen en de resultaten van de visuele inspectie. Zie hiervoor hoofdstuk 7.

(8)

3 Visuele inspectie boorkernen

3.1 Boren van kernen

Tijdens de visuele inspectie zijn 12 boorlocaties uitgezet. Alle kernen zijn geboord op locaties waarvan op basis van de visuele conditie van het oppervlak verwacht werd dat het asfalt zou zijn aangetast. In tabel 3.1 zijn de boorlocaties opgenomen. Tevens zijn in de tabel de visueel waarneembare diepte van de aantasting per kern en de beoordeling van het gefreesde oppervlak na het verwijderen van circa 10 cm asfalt opgenomen. De beoordeling van het gefreesde oppervlak heeft plaatsgevonden door het vast te stellen of steentjes uit het oppervlak waren verdwenen na het frezen of dat de stenen door de beitels van de frees werden afgebroken. Zie hiervoor bijvoorbeeld figuur 4.2 in dit rapport.

Tabel 3.1: Boorlocaties Koehool - Westhoek Boring Afstand t.o.v.

nulpunt [m] Afstand t.o.v. teen [m] diepte aantasting kern (cm) Beoordeling locatie na frezen van 10 cm Breuksterkte bepaald 1 1,95 0,75 5 Niet gefreesd X 2 11,65 11,60 10 Niet gefreesd 3 14,75 2,70 8 Goede locatie 4 15,65 8,45 11 Niet gefreesd X 5 20,35 14,55 - Niet gefreesd 6 22,30 1,90 8 Niet gefreesd X 7 22,50 6,40 - Niet gefreesd 8 36,50 8,10 6 Slechte locatie X 9 40,25 10,45 7 Matige locatie 10 41,15 4,05 10 Slechte locatie 11 42,10 1,30 10 Niet gefreesd X 12 42,20 13,55 11 Slechte locatie X

In figuur 3.1 is een grafische weergave opgenomen van de ligging van de boorlocaties. Bij elke kern is het kernnummer en de diepte van de aantasting (d) aangegeven. Daarnaast is aangegeven of de breuksterkte (σbr) van proefstukken op deze locatie is bepaald.

(9)

e0700170 DEFINITIEF pagina 9 van 27 Grafisch overzicht boorlocaties

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Afstand t.o.v . nulpunt [m]

A fs ta n d t .o .v . te e n [ m ]

Figuur 3.1: Grafische weergave van de ligging van de boorlocaties

Uit tabel 3.1 en figuur 3.1 volgt het volgende:

• _{De boorlocaties zijn uitgezet op locaties waarvan verwacht werd dat het asfalt zou zijn} aangetast. Bij 2 locaties (B5 en B7) bleek dit niet waarneembaar bij inspectie van de kernen.

• _{Er is gefreesd tot een diepte van circa 10 cm. Bij 1 locatie (B8) is de diepte van de} aantasting bij visuele inspectie van de kern beperkt tot 6 cm en blijkt de conditie van het asfalt op 10 cm diepte na frezen nog steeds slecht.

3.2 Visuele inspectie van de kernen

De kernen (rond 150 mm) zijn visueel beoordeeld op aantasting. In bijlage 3 zijn de gegevens opgenomen. In bijlage 4 zijn foto’s van de kernen opgenomen.

3.3 Lengte van de boorkernen

De laagdikte is bepaald middels opmeten op 4 locaties (4 metingen per kern) op de omtrek van de kernen. Een uitgebreide set van gegevens is in bijlage 3 opgenomen. In tabel 3.2 zijn de gegevens van de laagdikte opgenomen.

Zeer veel opbollingen

B12, d = 11 cm, σbr B5, d = 0 cm B9, d = 7 cm B1, d = 5 cm, σbr B3, d = 8 cm B6, d = 8 cm, σbr B11, d = 10 cm, σbr B10, d = 10 cm B7, d = 0 cm B8, d = 6 cm, σbr B2, d = 10 cm, σbr B4, d = 11 cm, σbr

(10)

e0700170 DEFINITIEF pagina 10 van 27 Tabel 3.2: Gegevens laagdikte kernen

Opp. beh. + WAB Opp. beh. WAB

Gemiddelde laagdikte [mm] 275 4 271

Standaard deviatie [mm] 51 0,7 51

Aantal 12 12 12

Opp. beh. staat voor oppervlakbehandeling WAB staat voor waterbouwasfaltbeton

De laagdikte varieert van 209 mm tot 413 mm.

Omdat deze kernen verspreid over de breedte van talud zijn geboord en het asfalt naar de teen toe in een scheg is aangelegd, is de bepaalde standaarddeviatie groter dan je normaal gesproken zou mogen verwachten.

(11)

4 Visuele inspectie freeswerk

4.1 Inleiding

Op woensdag 6 juni is het visueel geïnspecteerde vak gefreesd. In verband met de beschikbare tijd is het freesvak kleiner dan het geïnspecteerde vak. Er is gedeeltelijk in twee lagen gefreesd. De eerste freesgang is 50 mm diep de tweede freesgang is 100 mm diep. Daar waar de twee lagen zijn gefreesd is een totale diepte van 150 mm gefreesd.

Op verzoek van het Wetterskip Fryslân is er ook een vak gefreesd waar visueel geen schade aanwezig is.

In bijlage 5 zijn foto’s opgenomen van de freeswerkzaamheden.

4.2 Beoordeling

Omdat tijdens het frezen water wordt gebruikt is het verse freesoppervlak vochtig. Door het verschil in opdrogen van het vocht zijn de slechte plekken zeer goed zichtbaar (zie figuur 4.1).

(12)

e0700170 DEFINITIEF pagina 12 van 27 Tevens is op het freesoppervlak zichtbaar of de beitels mooie sleuven hebben gemaakt of dat er steenstukjes uit het freesoppervlak zijn verdwenen. Daar waar steentjes uit het oppervlak zijn geslagen tijdens het frezen zijn ook slechte plekken aanwezig (zie figuur 4.2).

Figuur 4.2: Foto van het verschil in freesoppervlak.

De locaties die middels het freesoppervlak als slecht zijn beoordeeld laten een doffe bonk horen wanneer er een stootijzer op valt. Dit in tegenstelling tot de goede locaties die deze bonk niet laten horen. Op de slechte locaties is het ook zeer eenvoudig om met het stootijzer in de bekleding te dringen. Dit is niet mogelijke op de goede locaties.

Na een tweede freesgang (150 mm diep gefreesd) zijn nog steeds de slechte vochtige plekken aanwezig. In oppervlak zijn deze echter wel wat afgenomen.

In het extra freesvak waarvan het niet gefreesde oppervlak er goed uitziet zijn ook de vochtige locaties zichtbaar. Deze zijn echter minder groot en minder in aantal (zie figuur 4.3).

Slechte locatie met losse en verdwenen stenen

Goede locatie met mooie beitelafdrukken

(13)

e0700170 DEFINITIEF pagina 13 van 27 Figuur 4.3: Foto van het tweede freesvak (aan bovenzijde bekleding geen visuele schade)

In beide freesvakken is het vochtige oppervlak op veel locaties zichtbaar. Het is waarschijnlijk niet mogelijk om 50 mm te frezen en op basis van het oppervlak de slechte locaties selectief te frezen. Het vochtige oppervlak blijft hiervoor te groot.

Op één locatie is gefreesd omdat er waarschijnlijk een dagnaad aanwezig zou zijn. Na het frezen bleek dit ook het geval. Tevens is goed zichtbaar dat deze locatie ook als slecht beoordeeld dient te worden. In tegenstelling tot het originele oppervlak waarbij geen schade zichtbaar is (zie figuur 4.4), maar wel een lichte opbolling.

(14)

e0700170 DEFINITIEF pagina 14 van 27 Figuur 4.5: Foto van een dagnaad.

(15)

5 Breuksterkte en dichtheid

5.1 Voorbereiding proefstukken

Voor het onderzoek zijn 6 kernen (rond 150 mm) geselecteerd. Dit zijn de kernen: 1, 4, 6, 8, 11 en 12. De overige kernen zijn gebruikt door TU Delft.

Per kern zijn 4 schijven van ca. 50 mm dikte gezaagd. Deze schijven zijn evenredig verdeeld over de totale hoogte van de kern. Vervolgens zijn de schijven doormidden gezaagd om zo per schijf 2 halve maanvormige proefstukken te verkrijgen (zie figuur 5.1).

Figuur 5.1: Overzicht zaagwerkzaamheden

De dikteligging van de schijven is afhankelijk van de kernhoogte. In de figuur 5.2 is aangegeven op welke hoogte van de schijven uit de kernen zijn gezaagd.

Na te zijn beproefd voor de breuksterkte bepaling zijn de proefstukken gebruikt voor het standaardonderzoek. Voor het maken van mengmonsters voor het standaardonderzoek zijn aselect proefstukken gekozen welke zijn opgenomen in tabel 5.1. Voor het samenstellen van de monsters is verdeeld over drie diepteliggingen.

Tabel 5.1: Selectie van proefstukken voor het standaardonderzoek Onderzoek Proefstukken boven Proefstukken midden Proefstukken onder Chloride (6x) B1-A-4 B8-A-4 B11-A-3 B4-A-2 B6-A-1 B12-A-1 Standaardonderzoek (6x) B4-A-4 + B-4 B11-A-4 + B-4 B6-A-2 + B-3 B12-A-2 + B-3 B1-A-1 + B-1 B8-A-1 + B-1

(16)

Locatie SCB proefstukken

40

30

40

50

35

20

50

50 ₅₀

50

20

50

33

15

19

34

25

14

100

30

25

20

0 100 200 300 400 500

B1

B4

B6

B8

B11

B12

413

255

259

264

325

254

[m m ] WAB SCB 1 SCB 2 SCB 3 SCB 4

Figuur 5.2: Diepteligging van schijven

5.2 Proefopzet

In de SCB-opstelling is de breuksterkte van 48 half-cirkelvormige proefstukken bepaald. De opgelegde kracht en de verplaatsingen worden gemeten door de opnemer in de vijzel. De proef wordt uitgevoerd bij een constante belastingsnelheid van 0,085 mm/s bij een temperatuur van 5 graden Celsius. Het proefstuk wordt belast tot bezwijken (zie figuur 5.3).

(17)

e0700170 DEFINITIEF pagina 17 van 27 Figuur 5.3: Schematische weergave van de SCB-opstelling.

De opgelegde kracht en de verplaatsingen zijn gemeten door de opnemer in de vijzel. De proef is uitgevoerd bij een constante belastingsnelheid van ca. 0,085 mm/s. Een voorbeeld van een kracht-verplaatsingsdiagram als resultaat van een proef is opgenomen in figuur 5.4.

B1-A1

0 1000

2000

3000

4000

5000

6000

0

1

2

3

4

5

6 Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting

Maximum

Figuur 5.4: voorbeeld van een kracht-verplaatsingsdiagram

Het proefstuk wordt belast tot bezwijken. In bijlage 6 zijn de kracht-verplaatsingsdiagrammen opgenomen, in bijlage 7 zijn alle resultaten samengevat.

Kracht

Temperatuur is constant Kracht

(18)

e0700170 DEFINITIEF pagina 18 van 27 5.3 Resultaten

In de tabellen 5.2. en 5.3 zijn de gemiddelden waarden van alle metingen opgenomen voor de breuksterkte en de dichtheid.

Tabel 5.2: Resultaten gemiddelde breuksterkte

Alle proefstukken Aangetaste proefstukken

Gemiddelde breuksterkte [MPa] 1,65 0,99

Standaard deviatie [MPa] 0,69 0,15

Aantal 46 14

Tabel 5.3: Resultaten gemiddelde dichtheid

Alle proefstukken Aangetaste proefstukken Gemiddelde dichtheid [kg/m3] 2142 2054

Standaard deviatie [kg/m3] 80 64

Aantal 47 14

Om inzicht in de kwaliteit van het waterbouwasfaltbeton te krijgen, verdeeld over de dikte van het asfalt, zijn de resultaten geordend naar de diepteligging van het proefstuk. De resultaten van de ordening zijn opgenomen in tabel 5.4 t/m 5.7. De geheel of gedeeltelijk visueel waarneembaar aangetaste schijven zijn vet weergegeven.

Tabel 5.4: Resultaten boven Tabel 5.5: Resultaten midden boven

Proefstuk Dichtheid [kg/m3] Breuksterkte [MPa] B1-A4 2255 2,97 B1-B4 2267 3,12 B4-A4 2051 0,93 B4-B4 2056 1,13 B6-A4 2016 0,79 B6-B4 2013 0,81 B8-A4 2100 1,03 B8-B4 2091 1,16 B11-A4 1917 0,71 B11-B4 1941 1,22 B12-A4 2130 1,02 B12-B4 2098 0,98 Gem 2078 1,32 st dev 107 0,82 Boven (4) Proefstuk Dichtheid [kg/m3] Breuksterkte [MPa] B1-A3 2225 2,83 B1-B3 2227 2,94 B4-A3 2058 1,10 B4-B3 2065 1,07 B6-A3 2025 0,87 B6-B3 B8-A3 2203 1,99 B8-B3 2211 2,03 B11-A3 2209 2,15 B11-B3 2221 2,11 B12-A3 2075 0,83 B12-B3 2139 1,06 Gem 2151 1,72 st dev 80 0,77 Midden boven (3)

(19)

e0700170 DEFINITIEF pagina 19 van 27 Tabel 5.6: Resultaten midden onder Tabel 5.7: Resultaten onder

Proefstuk Dichtheid [kg/m3] Breuksterkte [MPa] B1-A2 2163 2,02 B1-B2 2151 2,32 B4-A2 2158 1,58 B4-B2 2126 1,35 B6-A2 2091 0,85 B6-B2 2164 1,32 B8-A2 2210 2,27 B8-B2 2207 2,30 B11-A2 2209 1,92 B11-B2 2208 2,05 B12-A2 2224 1,80 B12-B2 2210 2,06 Gem 2177 1,82 st dev 41 0,46 Midden onder (2) Proefstuk Dichtheid [kg/m3] Breuksterkte [MPa] B1-A1 2106 1,90 B1-B1 2103 1,86 B4-A1 2181 1,52 B4-B1 2196 B6-A1 2142 1,14 B6-B1 2203 1,67 B8-A1 2203 2,08 B8-B1 2207 2,20 B11-A1 2136 0,66 B11-B1 2160 1,07 B12-A1 2169 2,55 B12-B1 2152 2,72 Gem 2163 1,76 st dev 37 0,63 Onder (1)

Zowel de dichtheid als de breuksterkte van de bovenste schrijven zijn lager dan de schrijven uit diepere lagen. De dichtheid en breuksterkte van de schrijven uit de overige drie lagen liggen in dezelfde ordegrootte. De visueel waarneembaar aangetaste schijven hebben de laagste dichtheid en breuksterkte.

Met een gemiddelde dichtheid van 2142 kg/m3 is het waterbouwasfaltbeton van matige tot slechte kwaliteit. Ook de gemiddelde breuksterkte van 1,65 MPa is laag.

Op basis van de bovenstaande gegevens is de relatie tussen de breuksterkte en de dichtheid proefstuk bepaald. Deze is gegeven in figuur 5.5.

(20)

e0700170 DEFINITIEF pagina 20 van 27 y = 0,0066x - 12,455 R2 = 0,5828 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 1900 1950 2000 2050 2100 2150 2200 2250 2300 Dichtheid [kg/m3] B re u k s te rk te [ M P a ]

Figuur 5.5: relatie tussen de breuksterkte en de dichtheid proefstuk

De trend is conform de verwachting, een toenemende breuksterkte bij een toenemende dichtheid proefstuk.

In de figuren 5.6 t/m 5.17 zijn de breuksterkten en de dichtheden per kern afzonderlijk uitgezet tegen de diepteligging van het proefstuk.

Locatie 1 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 2,20 2,40 2,60 2,80 3,00 3,20 Breuksterkte [MPa] H o o g te li g g in g p ro e fs tu k [ m m ] Locatie 1 0 50 100 150 200 250 300 350 400 1900 1950 2000 2050 2100 2150 2200 2250 2300 Dichtheid [kg/m 3] H o o g te li g g in g p ro e fs tu k [ m m ]

(21)

e0700170 DEFINITIEF pagina 21 van 27 Locatie 4 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 2,20 2,40 2,60 2,80 3,00 3,20 Breuksterkte [MPa] H o o g te li g g in g p ro e fs tu k [ m m ] Locatie 4 0 50 100 150 200 250 300 350 400 1900 1950 2000 2050 2100 2150 2200 2250 2300 Dichtheid [kg/m 3] H o o g te li g g in g p ro e fs tu k [ m m ]

Figuur 5.8: Breuksterkte vs hoogte locatie 4 Figuur 5.9: Dichtheid vs hoogte locatie 4

(22)

e0700170 DEFINITIEF pagina 22 van 27 Locatie 11 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 2,20 2,40 2,60 2,80 3,00 3,20 Breuksterkte [MPa] H o o g te li g g in g p ro e fs tu k [ m m ] Locatie 11 0 50 100 150 200 250 300 350 400 1900 1950 2000 2050 2100 2150 2200 2250 2300 Dichtheid [kg/m 3] H o o g te li g g in g p ro e fs tu k [ m m ]

Bij opleveringscontroles van werken worden de standaardeigenschappen van proefstukken uit het bovenste, middelste en onderste deel van een kern bepaald. Gemiddeld is de dichtheid proefstuk van de proefstukken uit het midden van de kern het hoogst, gevolgd door het bovenste deel van de kern en tenslotte het onderste deel. De verwachting is dat de trend bij de breuksterkte dezelfde is, gezien de relatie tussen de breuksterkte en dichtheid proefstuk.

Uit de bovenstaande figuren volgt het volgende:

• De breuksterkte volgt dezelfde trend als de dichtheid proefstuk;

• De invloed van de aantasting van het asfalt op beide parameters is bij de meeste kernen goed zichtbaar.

Aanbevolen wordt om de resultaten te vergelijken met de resultaten van de opleveringscontrole. Hierbij dienen uit de resultaten van de opleveringscontrole het gemiddelde en de standaardafwijking van de dichtheid proefstuk apart te worden bepaald voor de onderzijde, het midden en de bovenzijde van de kern.

(23)

6 Standaardonderzoek

6.1 Inleiding

In dit hoofdstuk worden alle resultaten weergegeven van de volgende onderzoeksonderdelen: −_{Dichtheid van het proefstuk asfalt;}

−_{Dichtheid mengsel;} − Bitumengehalte; − Holle ruimte; −_Penetratie; − Verwekingspunt; − Penetratie-index; −_{Chloride gehalte;} −_{Korrelverdeling}

De resultaten van het standaardonderzoek zijn opgenomen in bijlage 8.

6.2 Dichtheid proefstuk

Van alle gemaakte balkjes zijn de dichtheden bepaald (Standaard RAW Proef 67). In tabel 7.1 zijn de kenmerkende waarden weergegeven.

Tabel 7.1: Dichtheid proefstuk Beoordeling Aantal (n) [-] Gemiddelde dichtheid proefstuk [kg/m3] Standaarddeviatie (s) [kg/m3] Totaal 6 2092 99 Boven (4) 2 1992 88 Midden (3 en 2) 2 2130 74 Onder (1) 2 2155 71 6.3 Dichtheid mengsel

De dichtheid van het mengsel is van het restant van de boorkernen bepaald. De bepaling is uitgevoerd conform proef 68 van de RAW. In tabel 7.2 zijn deze waarden samengevat.

Tabel 7.2: Dichtheid mengsel Beoordeling Aantal (n) [-] Gemiddelde mengsel proefstuk [kg/m3] Standaarddeviatie (s) [kg/m3] Totaal 6 2386 14 Boven (4) 2 2400 13 Midden (3 en 2) 2 2372 4 Onder (1) 2 2387 1

(24)

e0700170 DEFINITIEF pagina 24 van 27 6.4 Bitumengehalte

Van 6 mengmonsters van restantmateriaal is het bitumengehalte conform proef 65.2 van de RAW bepaald. In tabel 7.3 zijn de resultaten weergegeven.

Tabel 7.3: Bitumengehalte Beoordeling Aantal (n) [-] Gemiddelde bitumen gehalte [%m/m] Standaarddeviatie (s) [%m/m] Totaal 6 7,2 0,5 Boven (4) 2 6,8 0,5 Midden (3 en 2) 2 7,7 0,2 Onder (1) 2 7,3 0,0 6.5 Holle ruimte

Van 6 mengmonsters van restantmateriaal is het gehalte holle ruimte conform proef 69 van de RAW bepaald. In tabel 7.4 zijn de resultaten weergegeven.

Tabel 7.4: Holle ruimte Beoordeling Aantal (n) [-] Gemiddelde Holle ruimte [%v/v] Standaarddeviatie (s) [%v/v] Totaal 6 12,3 4,5 Boven (4) 2 17,0 4,1 Midden (3 en 2) 2 10,2 3,0 Onder (1) 2 9,8 2,9

Met behulp van dichtheidmengsel is per proefstuk het gehalte holle ruimte bepaald. Hiervoor is voor dichtheidmengsel de gemiddelde dichtheid gebruikt voor de proefstukken boven, midden en onder. In tabel 7.5 zijn de resultaten opgenomen.

Tabel 7.5: Berekende holle ruimte van alle proefstukken Beoordeling Aantal (n) [-] Gemiddelde Holle ruimte [%v/v] Standaarddeviatie (s) [%v/v] Totaal 47 10,1 3,5 Boven (4) 12 13,4 4,4 Midden (3 en 2) 23 8,8 2,6 Onder (1) 12 9,4 1,5

(25)

e0700170 DEFINITIEF pagina 25 van 27 6.6 Penetratie

Van 6 mengmonsters van restantmateriaal is de penetratie conform NEN-EN 1426 bepaald. In tabel 7.6 zijn de resultaten weergegeven.

Tabel 7.6: Penetratie Beoordeling Aantal (n) [-] Gemiddelde penetratie [0,1 mm] Standaarddeviatie (s) [0,1 mm] Totaal 6 43,7 20,6 Boven (4) 2 20,5 17,7 Midden (3 en 2) 2 62,0 2,8 Onder (1) 2 48,5 2,1

Een lagere penetratie geeft aan dat de bitumen harder is.

6.7 Verwekingspunt

Van 6 mengmonsters van restantmateriaal is het verwekingspunt (Ring & Kogel) conform NEN-EN 1427 bepaald. In tabel 7.7 zijn de resultaten weergegeven.

Tabel 7.7: Verwekingspunt Beoordeling Aantal (n) [-] Gemiddelde verwekingspunt [°C] Standaarddeviatie (s) [°C] Totaal 6 58,3 10,2 Boven (4) 2 68,8 13,3 Midden (3 en 2) 2 51,6 0,6 Onder (1) 2 54,5 0,1

Een hoger verwekingspunt geeft aan dat de bitumen harder is.

6.8 Penetratie-index

Uit de penetratie en het verwekingspunt van 6 mengmonsters is de penetratie-index berekend conform NEN-EN 12591 annex B. In tabel 7.8 zijn de resultaten weergegeven.

Tabel 7.8: Penetratie-index Beoordeling Aantal (n) [-] Gemiddelde penetratie- index [-] Standaarddeviatie (s) [-] Totaal 6 -0,1 0,3 Boven (4) 2 0,2 0,3 Midden (3 en 2) 2 -0,3 0,0 Onder (1) 2 -0,3 0,1

(26)

e0700170 DEFINITIEF pagina 26 van 27 6.9 Chloride gehalte

Van 6 mengmonsters is het chloride gehalte bepaald conform het Bouwstoffenbesluit. In tabel 7.9 zijn de resultaten weergegeven.

Tabel 7.9: Chloride gehalte Beoordeling Aantal (n) [-] Gemiddelde chloride- gehalte [mg/kg,ds] Standaarddeviatie (s) [mg/kg,ds] Totaal 6 114 62 Boven (4) 2 105 7 Midden (3 en 2) 2 71 41 Onder (1) 2 165 92 6.10 Korrelverdeling

Van 6 mengmonsters is de korrelverdeling bepaald conform proef 6.0 van de RAW bepaald. In tabellen 7.10 t/m 7.12 zijn de resultaten weergegeven.

Tabel 7.10: Gehalte > 2 mm Beoordeling Aantal (n) [-] Gemiddelde gehalte > 2 mm [%m/m] Standaarddeviatie (s) [%m/m] Totaal 6 46,8 1,6 Boven (4) 2 47,1 1,6 Midden (3 en 2) 2 46,5 2,7 Onder (1) 2 46,8 1,8 Tabel 7.11: Gehalte 2 mm – 63 µm Beoordeling Aantal (n) [-] Gemiddelde gehalte 2 mm - 63 µm [%m/m] Standaarddeviatie (s) [%m/m] Totaal 6 46,5 1,5 Boven (4) 2 46,1 1,6 Midden (3 en 2) 2 46,8 2,5 Onder (1) 2 46,6 1,5 Tabel 7.12: Gehalte < 63 µm Beoordeling Aantal (n) [-] Gemiddelde gehalte < 63 µm [%m/m] Standaarddeviatie (s) [%m/m] Totaal 6 6,8 0,2 Boven (4) 2 6,9 0,1 Midden (3 en 2) 2 6,7 0,1 Onder (1) 2 6,7 0,3

(27)

e0700170 DEFINITIEF pagina 27 van 27 6.11 Conclusies naar aanleiding van het standaardonderzoek

De resultaten vertonen eenzelfde beeld als eerder uitgevoerde standaardonderzoeken op het asfalt van Koehool - Westhoek en Westhoek - Zwarte Haan. In vergelijking met het asfalt dieper in de laag heeft het asfalt bovenin:

• Een lagere dichtheid proefstuk' • Een iets lager bitumengehalte • Een hogere holle ruimte

• Een lagere penetratie van het bitumen • Een hoger vewekingspunt van het bitumen • Een iets hogere penetratie-index van het bitumen • Een lager chloride-gehalte.

De korrelverdeling is bovenin niet anders dan onderin of middenin de kern. Verder is het opvallend dat het chloride-gehalte middenin de kern het laagst is. Mogelijk duidt dit erop dat het chloridegehalte bij aanleg laag was en dat dit in de loop van de tijd is toegenomen.

In bijlage 9 zijn de resultaten van eerder standaardonderzoek van Koehool – Westhoek opgenomen.

(28)

7 Vergelijking resultaten GPR-metingen en visuele inspectie

7.1 Inleiding

De veldmetingen zijn uitgevoerd om een niet-destructieve methode te ontwikkelen waarmee stripping van asfaltbeton onder een oppervlakbehandeling kan worden vastgesteld. Uit recente ervaringen met enkele dijkvakken in Friesland is gebleken dat delen van een dijkbekleding onvoldoende kunnen zijn hoewel kort daarvoor een gedetailleerde beoordeling is uitgevoerd waarbij de bekleding is goedgekeurd. Op deze locaties bleek het asfalt onder de oppervlakbehandeling ernstig te zijn aangetast op plaatsen waar het asfalt in contact kon komen met vocht. Het is waarschijnlijk dat de aantasting een proces van jaren is geweest. De metingen zijn uitgevoerd ten einde een diagnose-systeem voor het lokaliseren van aantastingen onder een oppervlakbehandeling te ontwikkelen.

7.2 Resultaten

De radarmetingen zijn uitgevoerd door TU Delft en Roadscanners OY. Hierbij is gebruik gemaakt van de volgende meetsystemen:

− _{Grondgekoppelde single channel antenne van PulsEKKO met een frequentie van 900} MHz. (TU-Delft)

− _{Grondgekoppeld} _31-kanaals _antenne _van _Geoscope _(3D-radar) _met _een frequentiebereik van 100-2000 MHz. (Roadscanners)

− _{Luchtgekoppelde hoornantenne van GSSI met een frequentie van 1 GHz.} (Roadscanners)

De rapportages van beide onderzoeken zijn opgenomen in bijlage 10 (TU Delft) en bijlage 11 (Roadscanners OY).

In bijlage 12 is een grafische weergave opgenomen waarin de presentatie van Roadscanners van de dïelektrische constante van het oppervlak is vergeleken met de resultaten van de visuele inspectie. Hieruit blijkt dat de resultaten van de visuele inspectie en van de radarmetingen van Roadscanners OY redelijk overeenkomen. Daarnaast is de laagdikte zoals bepaalde door de TU-Delft vergeleken met de resultaten van de visuele inspectie. Opvallend is dat de gebieden met de kleinste laagdikte niet aangetast zijn. Verder lijkt er geen correlatie tussen beide waarnemingen.

De hier gebruikte resultaten van de radarmetingen zijn verkregen door metingen met een luchtgekoppelde hoornantenne met een frequentie van 1 GHz. Gebleken is dat door het onregelmatige oppervlak een luchtgekoppelde antenne tot betere resultaten leidt dan een (3D) grondgekoppelde antenne. Daarnaast is gebleken dat een frequentie van 1 Ghz. voldoende is om de aangetaste locaties te detecteren. De resultaten kunnen wellicht nog worden verbeterd door toepassing van een antenne met een hogere frequentie en een groter frequentiebereik. Het meest geschikte radarsysteem lijkt op dit moment een luchtgekoppeld 3D-radarsysteem met een frequentie van circa 1 GHz.

(29)

e0700170 DEFINITIEF Bijlage 1

Formulier visuele inspectie

Dijknaam: Koehool - Westhoek 0700170 Blad nr.: 1/1

Datum: Waterbouwasfaltbeton (WAB)

Inspecteurs: A.K. de Looff en M. Weijers

a fs ta n d t .o .v n u lp u n t [m ] t. o .v . te e n [ m ] n a a d s c h e u r a a n g e ta s t o p p . g a t fo to le n g te [ m ] b re e d te [ m ] b re e d te s c h e u r [m m ] opmerkingen 0,00 18,00 1 en 2 1,95 0,60 x 0,40 0,60 Opbolling 4,65 0,80 x 0,50 0,50 Opbolling 7,55 4,20 x x 3 0,15 0,15 Gat? 8,80 10,50 x 0,40 0,40 Opbolling

8,80 - 43,2 0 - 3 4 Opbollingen over de onderste 3 m

38 - 40 0 - 3 Onderin beter/goed

10,10 - 10,40 2,60 x < 3 Begroeid

10,10 - 10,40 0,30 x lichte begroeiing

11,95 11,45 x x 1,20 0,40 Opbolling en gat stootijzer

15,36 6,25 x 2,00 1,00 Opbolling

15,80 8,00 x 2,45 1,00 Opbolling

16,30 5,30 - 11,45 x 5 en 6 begroeiing door reparatie

16,00 2,00 x 0,30 0,75 Riet 17,50 5,10 x 1,00 1,00 Opbolling 17,60 14,55 x x 0,20 0,20 Gat stootijzer 19,70 5,10 x 2,00 2,00 Opbolling 19,70 14,55 x 0,10 0,50 20,20 6,35 x 1,20 0,50 Opbolling 21,40 14,55 x 0,10 0,10 22,10 9,35 x 0,60 0,60 Opbolling

22,60 0,20 x 7 0,50 0,70 Slijtlaag (oppervlaktebehandeling) weg

22,70 6,35 x 1,50 0,50 Opbolling

13,80 x

24,60 14,55 x 0,15 0,15 Ingedroogde schapen uitwerpselen

25,05 1,60 x 0,30 0,30 Gras 28,90 6,00 x 1,00 1,00 Opbolling 29,40 9,70 x 0,40 0,40 Opbolling 9 Vak 30 m - 35 m 33,40 14,00 x x 1,00 0,30 < 3 Opbolling 35,60 15,10 x 0,05 0,05 Gat stootijzer 35,70 7,10 x 0,70 0,70 Opbolling 36,20 8,00 x 0,70 0,50 Opbolling 37,80 9,95 x 0,10 0,10 Gat stootijzer 40,30 x 10 0,30 0,30 Gras en aantasting

40 - 43,9 12 Gehele hoogte talud aangetast

41,70 16,60 x 0,10 0,10 Gat stootijzer

42,10 13,40 - 14,40 x x 1,50 1,00 Begroeiing en gat stootijzer 41 - 42,9 0,40 - 2,15 x x 11 1,90 1,75 Begroeiing en gat stootijzer

44,8 - 48,40 5,65 x 0,30 Opbolling 46,65 4,10 x 0,10 0,10 Gat stootijzer 48,95 5,10 x 0,10 0,10 Gat stootijzer 48,10 2,50 x x 0,10 0,10 Gat stootijzer 49,10 1,75 x 0,40 0,50 Slijtlaag weg 49,20 3,65 x 0,20 0,40 Slijtlaag weg Projectnr.: Bekleding: 04-05-2007

(30)

Foto’s van de visuele inspectie

Foto 1 Foto 2

(31)

e0700170 DEFINITIEF

Foto 5 Foto 6

Foto 7 Foto 8

(32)

e0700170 DEFINITIEF

Foto 11 Foto 12

(33)

e0700170 DEFINITIEF

Foto 15 Foto 16

Foto 17 Foto 18

(34)

e0700170 DEFINITIEF

Foto 21 Foto 22

(35)

Resultaten laagdikte bepalingen

Dikte H1 Dikte H2 Dikte H3 Dikte H4 Gem.hoogte Laagdikte

[mm] [mm] [mm] [mm] [mm cum] [mm] B1 opp beh 5 5 5 5 5 5 B1 WAB 40 40 65 65 53 48 B1 WAb 420 415 410 405 413 360 B2 OPP BEH 5 5 5 5 5 5 B2 WAB 20 20 10 10 15 10 B2 WAB 280 290 296 286 288 273 B3 OPP BEH 3 3 3 3 3 3 B3 WAB 30 30 20 15 24 21 B3 WAB 257 257 255 265 259 235 B4 OPP BEH 4 4 4 4 4 4 B4 WAB 20 15 10 10 14 10 B4 WAB 254 261 258 247 255 241 B5 OPP BEH 4 4 4 4 4 4 B5 WAB 207 216 207 205 209 205 B6 OPP BEH 4 4 4 4 4 4 B6 WAB 20 20 10 10 15 11 B6 WAB 253 260 264 259 259 244 B7 opp beh 4 4 4 4 4 4 B7 WAB 258 263 279 263 266 262 B8 OPP BEH 3 3 3 3 3 3 B8 WAB 10 10 10 10 7 B8 WAB 265 268 267 255 264 254 B9 OPP BEH 3 3 3 3 3 3 B9 WAB 256 258 258 254 257 254 B10 OPP BEH 4 4 4 4 4 4 B10 WAB 238 240 248 255 245 241 B11 OPP BEH 4 4 4 4 4 4 B11 WAB 320 325 330 325 325 321 B12 OPP BEH 3 3 3 3 3 3 B12 WAB 15 15 15 15 15 12

B12 WAB 273 240 244 259 254 239 los van rest9 cm " aangetast"

bovenste 10 cm "aangetast" bovenste 10 cm "aangetast" wortelresten

bovenste 7 cm "aangetast" SCB aan een kant niet mogelijk gedeelte los van rest

laag gedeeltelijk los van rest (5 cm "aangetast")

op oude kern geboord

Codering Soort asfalt Opmerking

los van rest (10 cm "aangetast") los van rest ("aangetast")

los van rest (8 cm " aangetast")

los van rest (10 cm "aangetast")

(7 cm " aangetast") laag gedeeltelijk los van rest

(36)

(37)

(38)

(39)

(40)

(41)

(42)

(43)

Resultaten breuksterkte en dichtheid

Proefstuk Temp. Hoogte Volume Massa Dichtheid Fmax Breukspanning Breukenergie [ºC] [mm] [cm3] [g] [kg/m3] [kN] [MPa] [kJ/m3] B1-A1 5 48,3 405,9 854,9 2106 3,229 1,90 14,0 B1-B1 5 47,9 401,9 845,2 2103 3,140 1,86 10,1 B1-A2 5 49,4 415,3 898,3 2163 3,512 2,02 18,6 B1-B2 5 49,3 421,3 906,4 2151 4,017 2,32 19,5 B1-A3 5 49,4 413,0 919,1 2225 4,915 2,83 25,0 B1-B3 5 50,5 434,7 968,2 2227 5,224 2,94 26,3 B1-A4 5 49,3 415,0 936,1 2255 5,159 2,97 34,9 B1-B4 5 49,4 423,9 961,3 2267 5,427 3,12 29,5

Proefstuk Temp. Hoogte Volume Massa Dichtheid Fmax Breukspanning Breukenergie [ºC] [mm] [cm3] [g] [kg/m3] [kN] [MPa] [kJ/m3] B4-A1 5 49,0 407,4 888,7 2181 2,627 1,52 3,1 B4-B1 5 49,8 421,8 926,5 2196 geen data beschikbaar B4-A2 5 48,5 405,3 874,7 2158 2,701 1,58 4,9 B4-B2 5 48,7 412,7 877,4 2126 2,316 1,35 6,8 B4-A3 5 46,9 383,2 788,6 2058 1,814 1,10 4,9 B4-B3 5 46,6 386,6 798,1 2065 1,747 1,07 4,8 B4-A4 5 49,7 389,4 798,8 2051 1,635 0,93 3,4 B4-B4 5 49,5 402,1 826,6 2056 1,960 1,13 4,5

(44)

e0700170 DEFINITIEF

(45)

e0700170 DEFINITIEF Bijlage 7 Kracht-verplaatsingsdiagrammen

B1-A1

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

B1-B1

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

(46)

e0700170 DEFINITIEF

B1-A2

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

B1-B2

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

(47)

e0700170 DEFINITIEF

B1-A3

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

B1-B3

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

(48)

e0700170 DEFINITIEF

B1-A4

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

B1-B4

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

(49)

e0700170 DEFINITIEF

B4-A1

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

B4-B1

0 0 0 1 1 1 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

(50)

e0700170 DEFINITIEF

B4-A2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

B4-B2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

(51)

e0700170 DEFINITIEF

B4-A3

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

B4-B3

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

(52)

e0700170 DEFINITIEF

B4-A4

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

B4-B4

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

(53)

e0700170 DEFINITIEF

B6-A1

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

B6-B1

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

(54)

e0700170 DEFINITIEF

B6-A2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

B6-B2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

(55)

e0700170 DEFINITIEF

B6-A3

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

B6-B3

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

(56)

e0700170 DEFINITIEF

B6-A4

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

B6-B4

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

(57)

e0700170 DEFINITIEF

B8-A1

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

B8-B1

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

(58)

e0700170 DEFINITIEF

B8-A2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

B8-B2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

(59)

e0700170 DEFINITIEF

B8-A3

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

B8-B3

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

(60)

e0700170 DEFINITIEF

B8-A4

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

B8-B4

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

(61)

e0700170 DEFINITIEF

B11-A1

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0 1 2 3 4 5 6 7

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

B11-B1

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

(62)

e0700170 DEFINITIEF

B11-A2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

B11-B2

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

(63)

e0700170 DEFINITIEF

B11-A3

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

B11-B3

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

(64)

e0700170 DEFINITIEF

B11-A4

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

B11-B4

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

(65)

e0700170 DEFINITIEF

B12-A1

0 1000 2000 3000 4000 5000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

B12-B1

0 1000 2000 3000 4000 5000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

(66)

e0700170 DEFINITIEF

B12-A2

0 1000 2000 3000 4000 5000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

B12-B2

0 1000 2000 3000 4000 5000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

(67)

e0700170 DEFINITIEF

B12-A3

0 1000 2000 3000 4000 5000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

B12-B3

0 1000 2000 3000 4000 5000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

(68)

e0700170 DEFINITIEF

B12-A4

0 1000 2000 3000 4000 5000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

B12-B4

0 1000 2000 3000 4000 5000 0 1 2 3 4 5 6

Verplaatsing [mm]

K

ra

c

h

t

[

N

]

Meting Maximum

(69)

(70)

(71)

(72)

(73)

(74)

(75)

(76)

(77)

(78)

(79)

(80)

Gegevens eerder uitgevoerd standaardonderzoek

Beoordeling Aantal (n) [-] Gemiddelde chloride gehalte [mg/kg] Standaarddeviatie (s) [mg/kg] Totaal 8 142 59 Niet-schadeplekken 4 180 41 Schadeplekken 4 103 50 Beoordeling Aantal (n) [-] Gemiddelde penetratie [mm] Standaarddeviatie (s) [mm] Totaal 16 4,8 1,7 Niet-schadeplekken 8 5,4 1,7 Schadeplekken 8 4,2 1,7 Niet-schadeplekken boven 4 6,0 1,8 Niet-schadeplekken onder 4 4,9 1,6 Schadeplekken boven 4 4,2 1,9 Schadeplekken onder 4 4,2 1,7 Beoordeling Aantal (n) [-] Gemiddelde verwekingspunt [°C] Standaarddeviatie (s) [°C] Totaal 16 57,3 7,2 Niet-schadeplekken 8 55,2 5,1 Schadeplekken 8 59,5 8,7 Niet-schadeplekken boven 4 53,9 4,6 Niet-schadeplekken onder 4 56,5 5,9 Schadeplekken boven 4 59,8 10,7 Schadeplekken onder 4 59,3 7,8 Beoordeling Aantal (n) [-] Gemiddelde penetratie-index [-] Standaarddeviatie (s) [-] Totaal 16 0,1 0,5 Niet-schadeplekken 8 0,1 0,3 Schadeplekken 8 0,2 0,6 Niet-schadeplekken boven 4 0,0 0,3 Niet-schadeplekken onder 4 0,1 0,4 Schadeplekken boven 4 0,2 0,7 Schadeplekken onder 4 0,2 0,5

(81)

e0700170 DEFINITIEF Beoordeling Aantal (n) [-] Gemiddelde dichtheid proefstuk verzadigd 'voor' [kg/m3] standaarddeviatie (s) [kg/m3] Totaal 16 2303 50 Niet-schadeplekken 8 2331 20 Schadeplekken 8 2275 56 Niet-schadeplekken boven 4 2348 9 Niet-schadeplekken onder 4 2315 11 Schadeplekken boven 4 2269 72 Schadeplekken onder 4 2281 44 Beoordeling Aantal (n) [-] Gemiddelde dichtheid proefstuk verzadigd 'na' [kg/m3] standaarddeviatie (s) [kg/m3] Totaal 16 2309 44 Niet-schadeplekken 8 2334 16 Schadeplekken 8 2285 50 Niet-schadeplekken boven 4 2347 6 Niet-schadeplekken onder 4 2320 8 Schadeplekken boven 4 2278 65 Schadeplekken onder 4 2291 38 Op zeef NEN 2560 Gemiddeld e standaardd eviatie Gemiddeld e standaardd eviatie Gemiddeld e standaardd eviatie C 22.4 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 C 16 0,5 0,3 0,7 0,4 0,5 0,3 C 11.2 9,9 3,0 9,8 3,1 11,7 1,9 C 8 23,6 3,8 23,1 4,5 25,6 1,4 C 5.6 36,7 2,7 36,3 2,8 38,1 2,1 C 4 43,1 1,4 42,8 1,4 43,5 1,5 2.8 mm 45,6 1,1 45,4 1,1 45,8 1,2 2.0 mm 46,9 1,1 46,6 1,1 47,2 1,1 1.0 mm 49,1 1,5 48,6 1,6 49,8 1,3 500 µm 54,4 2,1 53,7 1,9 55,4 1,9 355 µm 58,9 2,3 58,3 1,9 60,0 2,3 250 µm 65,1 3,1 63,8 3,1 64,8 3,6 180 µm 75,8 3,9 74,9 4,4 75,2 3,9 90 µm 91,7 1,0 92,2 0,9 91,7 1,1 63 µm 93,2 0,9 93,7 1,1 93,3 0,9 36 µm 96,0 0,5 95,9 0,7 96,3 0,1 2 µm 99,5 0,4 99,5 0,5 99,6 0,1 < 2 µm 0,5 0,4 0,6 0,5 0,4 0,1 Totaal Schadeplekken Niet- schade plekken

(82)

(83)

GPR survey on an asphalt concrete layer on a part of the sea

dyke near Koehool-Westhoek, Friesland

Introduction

The location of the survey lines are indicated in earlier KOAC-NPC notice (dated 15

May, 2007). The survey area is on the outside slope of the dyke and measures 50 m along the dyke

and 18 m along the slope of the dyke. The zero-zero location is on the bottom-west side of the dyke.

This area was known to be in bad condition. It was not specified beforehand what the condition was.

From later given information about layer thickness results from borehole samples (dated 19 June,

2007). The measurements were carried out in Wednesday 16 May, 2007, and Thursday 24 May,

2007.

The goals of the GPR survey were:

1) detecting any change/difference in the asphalt over the whole area,

2) estimating the thickness of the asphalt layer from the GPR data.

Field Set Up, Data & Analysis

The field work was performed on two days, 16 and 24 May, 2007. The full area was covered with

GPR lines measured from top to bottom of the dyke slope. Each line has a length of 18 m. Line

separation was roughly 30 cm, totaling in 168 lines. We have used the PulsEkko radar manufactured

by Sensors&Software, Canada, which is an impulse system and uses two separated ground coupled

antennas for transmitting and receiving radar waves. We have used antennas with a central operating

frequency of 900 MHz. The recording time window used was 20 ns. The resulting plots for the line at

11 m away from the zero point are shown in Figure 1.

distance from bottom of dyke [m]

recording time [ns]

line at 11 m away from the zero point

0 5 10 15 0 5 10 15 20

distance from bottom of dyk

recording time [ns]

e [m] line at 11 m away from the zero point

0 5 10 15 0 5 10 15 20

Figure 1. Example GPR line starting from the base-line up the slope of the dyke; results 900 MHz central

frequency, raw data after low-frequency filtering (left) and instantaneous phase plot of the same line (right).

The left plot is simply the data as recorded displayed after filtering the low frequency information

away. The right plot shows the instantaneous phase and shows all coherent and incoherent arrivals

independent of their amplitudes. The reflection from the bottom of the asphalt concrete layer can be

(84)

seen as the events in the time window between 8 ns and 10 ns. It is clear that with these antennas we

reach the bottom of the asphalt very well, although it is barely separated in time from the direct air

and ground waves that can be seen between 4 and 7 ns. In the instantaneous phase plot it can be seen

that the surface response changes a lot along the slope of the dyke. The reflection from the bottom of

the asphalt layer is changing a lot along the line and is disrupted between 11 m and 12 up the slope

from the bottom. It can also be seen that the signal containing the direct air and ground waves is

severely disturbed in the first seven meter of the line and that higher on the dyke disturbances occur

at smaller locations, between 11 m and 12 m and around 14 m.

After low-frequency information removal, an average of ten air measurements has been used to

estimate a received pulse, which includes all antenna effects in air. This signal is a good

deconvolution filter to increase the bandwidth of the data. The reason is that the antenna is part of a

linear response system. The deconvolution has been stabilized by using a second order derivative of a

Gaussian filter. The original data has its maximum energy between 500 MHz and 600 MHz, between

1GHz and 2GHz the energy is at 10% of the peak value and beyond 2 GHz there is almost no energy

in the data. After deconvolution the data has a wide range of frequencies from 400 MHz to 1.5 GHz

where the energy is high. With 1 GHz 3dB bandwidth and a subsurface wave velocity of 15 cm/ns,

the best depth resolution is roughly 4 cm. In early recording time the combined direct air and ground

waves coincide with near surface disturbances and the cannot be separated, because the wave in air

has twice the wavelength compared to the wavelength just below the surface and this reduces the

near surface resolution to roughly 8 cm. This implies that disturbances like separated asphalt layering

between 1 cm and 5 cm below the surface cannot be seen as separated events, but disturbances in the

so-called direct wave arrival indicate surface and/or near surface heterogeneities. This is a weak

indicator for asphalt layer integrity because there are many causes of direct wave energy

disturbances. The detection of fractures and cracks that have caused separation in the asphalt

structure can be seen using GPR with a dominant frequency of 4 GHz and a bandwidth of 4 GHz.

Figure 2 contains 11 plots of radargrams where samples were taken from borehole drillings. The

continuation of the asphalt layer can be seen quite well, because the deconvolution procedure has

increased the bandwidth and hence has shortened the time window of the received pulse, thereby

increasing the separation between the direct waves, including the near surface disturbances, and the

reflection from the bottom of the asphalt layer. The thickness of the asphalt layer at the locations of

the boreholes is indicated with black dots on the reflection from the bottom of the asphalt layer. It can

be seen that the reflection from bottom of the asphalt layer is some time severely disturbed (lines

over boreholes 3, 4, 6, 7, 9, 11), or with holes (lines over boreholes 3, 4, 9). Near the bottom of the

dyke the asphalt layer seems to increase rapidly in thickness at many locations, but not everywhere.

If we look at disturbances in the indicated first 100 mm depth range, it can be seen that for the line

over borehole 1, there are disturbances only in the first 3 m and between 8.5 m and 9m. For the line

over borehole 2 there are virtually no disturbances between 4 m and 6 m and beyond 14 m. Line 3 is

completely disturbed, while line 4 has no disturbances between 7.5 m and 12 m. Line 5 is disturbed

in the first 7 m, has a small disturbed area around 9 m and from 13 m to 14.5 m. Lines 6 and 7 show

disturbances in the first 3 m, while lines 8 and 9 are completely disturbed. Line 10 shows

disturbances in the first 2m, from 4.5 m to 5 m and from 11m to 16m. Line 11 is completely

disturbed, although there is somewhat quiet zone running from 7 m to 13 m. If we correlate this with

the information obtained from the layer integrity observed in the core drillings, we observe a general

good correlation. A false negative is observed in the line over borehole number 4 where the location

(85)

of the drilling is in the quiet area, while layer separation was reported from the drilling. A possible

false positive is the line over borehole number 5, where the borehole location is at the edge between a

disturbed and a quiet zone, and the second possible false positive is borehole 11 because according to

the drilling result there is not separation, although in the radar data we see that is located at the edge

if a clearly disturbed zone. Unfortunately I was unable to translate my observations and judgment of

the disturbed and quiet zones into a numerical feature that can be obtained in an automated way. This

study indicates that it might be possible to detect layer integrity with relatively low frequency radar

based on disturbances in the events usually denoted direct arrivals. A more detailed analysis and

careful calibration with other ground truth results in locations that seem to have intact layering and

separations in the layer from absence or presence of disturbances in the GPR early time events.

In Figure 3 the comparison is made between the estimated layer thickness from analyzing the

non-destructive GPR measurements and the measurements on cores obtained from drillings. The

difference between the two data sets is remarkably small, except for the thickness at borehole

location number 1. There the difference is 8 cm, for which I have no explanation. In case of a dipping

layer, as is the case of borehole 1, the error in the thickness estimate is inversely proportional to the

cosine of the dip angle of the layer relative to the surface. In this case that would require a dip angle

of 35

o

, which is clearly not the true dip angle. The second reason could be that the drilling was not

carried out in the direction to the normal of the dipping layer, while the GPR results always produces

the shortest distance to an interface. But for a small dip angle of 15

o

, even he combined effect would

only cause a difference of 7%, while the observed difference is 20%. The only two other reasons that

would produce such a difference would be an error in the core measurement or a higher actual wave

velocity then estimated. Both would be possible, I measured the wave velocity in the asphalt only at a

single location near the center of the area and a 20% higher wave velocity would be possible, but

strange compared to all the other results.

Figure 4 shows the final thickness estimate map of the asphalt layer for the whole area. The map is

plotted to scale. The map was crated using a computer program and no manual corrections were

made in the first two meter away from the base line, where the asphalt layer dips to depths larger than

400 mm and automated thickness estimator looses the reflector. The strips between the horizontal

distances 10 m and 17 m and vertical distances (upslope) above 10 m, and between 7 m and 20 m

horizontal distance and up to 10 m vertical distance have a non-smooth layer thickness. This does not

necessarily reflect an irregular boundary, but it is also caused by scattering due to near surface

heterogeneities. The reason is that the wave that reflects off the bottom of the asphalt layer has to

travel twice through this heterogeneous near surface and is affected by it. This can be clear seen in

the section over borehole 4, where there is strong correlation between the lateral differences in early

event arrival times and differences in the arrival times of the reflection, especially between the 3 m

and 4 m points. It does not always occur, but this effect can easily cause 3 mm difference in layer

thickness estimates.

(86)