Onderzoek Johan Blom

Abstract

De negatieve effecten van de de bouwinsdustrie op ons milieu zetten toenemende druk op de ontwikkeling van nieuwe, meer duurzame bouwpraktijken. Dit project beoogt de wetenschappelijke basis te leggen voor basisontwerpstrategieën voor de ontwikkeling van duurzamere en beter aanpasbare draagstructuren, die als het meest permanente onderdeel van het gebouw worden beschouwd en het overgrote deel van de belichaamde koolstof bevatten. Om te ontwerpen voor verandering, moet deze verandering eerst begrepen worden. Aan de hand van een empirische analyse van bestaande herbestemmingsprojecten, wil dit project nieuwe inzichten creëren in hoe en onder welke voorwaarden bouwstructuren verandering toelaten. Het project zal hierbij bevindingen uit academisch onderzoek en de architectuurpraktijk met elkaar verbinden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Rinke Mario
• Co-promotor: Blom Johan
• Mandaathouder: Pacquée Robbe

Onderzoeksgroep(en)

• Henry van de Velde

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Mobiliteit is een van de essentiële voorwaarden voor de duurzame groei van de moderne menselijke samenleving, die in toenemende mate geconfronteerd wordt met klimaatverandering, verstedelijking en uitputting van grondstoffen. Om deze uitdagingen aan te gaan is een aanzienlijke vooruitgang in de fundamentele kennis van microstructurele en fysisch-chemische eigenschappen van bitumen, als een kritische materiaalcomponent van asfaltverhardingen, en de innovatieve benaderingen voor de verbetering daarvan de onderliggende factor voor de doorbraak van de wegeninfrastructuur in een toekomst zonder uitstoot van schadelijke stoffen. Het gedrag van bitumen en zijn interactie met mineraal aggregaat wordt geprojecteerd over alle lengteschalen van asfaltprestaties. Daarom is een diepgaand begrip van de intrinsieke eigenschappen en de interactie met andere materiaalfasen van asfalt essentieel om het bovenstaande doel met succes te bereiken. De laatste jaren is er wereldwijd uitgebreid multidisciplinair onderzoek verricht naar de relaties tussen de microstructurele evolutie van bitumen (voornamelijk in de context van foto-oxidatieve veroudering) en zijn reomechanische prestaties, die een directe invloed hebben op de duurzaamheid van asfaltverhardingen. Hoewel deze ontwikkelingen mogelijk zijn gemaakt door een enorme vooruitgang in diverse microscopische technieken, is een systematische kwantitatieve spatiotemporele karakterisering van de meerfazige samenstelling, rekening houdend met diverse modificeerders en uitgebreide effecten van buitenaf, nog steeds niet beschikbaar. Het globale doel van dit wetenschappelijk onderzoeksnetwerk (SRN) is het verrichten van uitvoerig fundamenteel onderzoek naar de spatiotemporele microscopische en spectroscopische kenmerken van bitumen die verantwoordelijk zijn voor talrijke fysisch-chemisch-mechanische processen in de interactie tussen interne en externe materiaalfasen. Het geplande onderzoek zal worden uitgevoerd door toepassing van innovatieve manieren voor simulatie van thermische, oxidatieve en mechanische effecten (inclusief de combinatie daarvan) om de real-time kinetiek van de microstructuur van het materiaal en de relaties tussen de fasen te kwantificeren. Deze SRN zal zich aansluiten bij de meest geavanceerde experimentele middelen en technieken in het veld en deze toepassen. Er zal vooral aandacht worden besteed aan bitumen van verschillende oorsprong (uit heel Europa), nieuwe aspecten van elastomeerpolymeermodificatie en verjonging van oud (d.w.z. gerecycleerd) bitumen. De momenteel zeer relevante verschijnselen zoals fasescheiding, polymeerdegradatie en interactie met fijn mineraal aggregaat zullen ook worden onderzocht. De belangrijkste methoden om deze doelstellingen te bereiken zijn laser scanning confocal, atomaire kracht, scanning elektronenmicroscopie, en verschillende types calorimetrie, thermogravimetrische analyse, en kristallografie. De gegevensverwerking zal ook geavanceerde beeldanalyse-algoritmen omvatten als een nieuwe benadering op het gebied van bitumineuze materialen. Dit netwerk zal vooraanstaande en gevestigde wetenschappers omvatten en de bijdrage van leden onder het postdoctorale niveau stimuleren. Naast het verschaffen van nieuwe en diepgaande materiaalkundige inzichten moet de output van dit SRN de vaststelling van originele benaderingen en nieuwe normen voor de microstructurele karakterisering van bitumen als een meerfasensysteem omvatten. Deze resultaten zouden een essentiële achtergrond vormen voor de verdere ontwikkeling van op bitumen gebaseerde bestratingsmaterialen en hun toepassing in duurzame wegeninfrastructuursystemen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Blom Johan

Onderzoeksgroep(en)

• Duurzame verhardingen en asfaltonderzoek (SuPAR)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit onderzoeksproject heeft tot doel te begrijpen hoe gebouwen tijdens hun levensduur veranderen als ze worden aangepast. Als gebouwen niet meer gebruikt worden of niet meer gebruikt kunnen worden, verhindert hun zeer karakteristieke ontwerp, met name de bouwstructuur, vaak dat het aangepast kan worden aan nieuwe mogelijke functies, wat leidt tot leegstand en, bijgevolg, sloop. Veroudering is veruit de belangrijkste reden voor sloop - en meestal van vrij jonge gebouwen: Hun levensduur (ca. 40 jaar) is dus veel korter dan hun fysieke levensverwachting (min. 80-100 jaar). Inzicht in de omstandigheden van verandering, eerst van het gebruik en vervolgens van het gebouw, en welke onderdelen noodzakelijke transformaties of uitbreidingen verhinderen of mogelijk maken, vormt een wezenlijke basis voor het ontwerp van nieuwe gebouwen. Een dergelijke kennis van verandering ontbreekt grotendeels. Voortbouwend op zowel een gedetailleerde analyse van verschillende case studies langs hun aanpassingen als op het bureau van belanghebbenden in de bouwindustrie, zal het project aanpasbaarheid empirisch modelleren om te laten zien hoe gebouwfuncties, bouwsystemen en materialen met elkaar samenhangen, en welke paden van duurzaam gebouwontwerp het meest waarschijnlijk zullen leiden tot gebouwen met een lange levensduur.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Rinke Mario
• Co-promotor: Blom Johan
• Mandaathouder: Pacquée Robbe

Onderzoeksgroep(en)

• Henry van de Velde

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Zowel internationaal onderzoek als onderzoek aan UAntwerpen (AIRbezen (Universiteit Antwerpen, 2017) /strawbAIRies (Universiteit Antwerpen, z.d.) /CurieuzeNeuzen (CurieuzeNeuzen, z.d.)) hebben aangetoond dat onze buitenluchtkwaliteit, vooral in stedelijke gebieden, vaak te wensen overlaat. We ademen deze ongefilterde lucht elke dag in, ook binnen in onze gebouwen (aanvoer van buitenlucht zonder filter). Aangezien het verkeer een belangrijke bron van dit probleem is, is het niet verwonderlijk dat langs wegen verhoogde concentraties verontreinigende stoffen en schadelijke zwevende deeltjes worden gemeten. Naast de inzet van nieuwe transportmiddelen kan efficiënte lokale afvang en zuivering, dicht bij de bron, een oplossing bieden om deze situatie te beheersen en verdere verspreiding te voorkomen. Aan de TU Eindhoven werd recent een onderzoek uitgevoerd waarbij de concentratie aan fijne zwevende deeltjes in de buitenlucht werd verwijderd door middel van fijnstofzuigers (Blocken et al., 2016). In België werd door BESIX een innovatief "Clean Air"-concept ontwikkeld voor actieve zuivering van buitenlucht met behulp van mosfilters (BESIX, 2020). Hoewel de werking en het potentieel van beide technologieën werd aangetoond, zijn er tot dusver geen praktische implementaties van deze systemen, uitgezonderd proefopstellingen, omdat de investering nog niet interessant is. Stakeholders geven aan dat het nodig is de sociaaleconomische voordelen aan te tonen om hen te overtuigen. Dit PoC project wil een bijdrage leveren om de balans tussen systeemkosten voor installatie en onderhoud enerzijds en filterefficiëntie versus de maatschappelijke kosten van vervuiling anderzijds in een positieve richting te doen kantelen voor het Clean Air systeem. De focus ligt daarbij op onderzoek naar het ontwikkelen van goedkopere, meer efficiënte en volledig hernieuwbare mosfilters. Er zal worden onderzocht of overtollig en uitgeput mos van de wand kan worden hergebruikt en verwerkt tot een innovatief zero-waste, bio-based basisfilterdoek. Omwille van het beperkte projectbudget binnen dit PoC project zal in eerste instantie worden gefocust op ontwikkeling en karakterisatie van nonwoven 2D textielcomposieten op basis van gerecycleerde mosvezels. Als ondersteuning zal BESIX een volledig operationele luchtzuiverende moswand op de BlueApp site plaatsen, om de in situ filter efficiëntie van de nieuwe mosfilters te kunnen bepalen en te vergelijken onder gelijke (meerdere filters kunnen in de wand naast elkaar geplaatst worden) maar variabele randvoorwaarden (windrichting, windsnelheid, bezonning enz). Dit projectvoorstel richt zich op onderzoek naar het ontwikkelen produceren, testen en optimaliseren, van een efficiënter, goedkoper en circulair hart voor Clean Air. De mosfilters moeten betaalbaar zijn, optimaal werken en zich inschrijven in een circulaire economie vooraleer andere aanpassingen zinvol zijn. De samenwerking tussen EMIB, BESIX en een nieuwe venture die vanuit BESIX tegen de zomer van 2022 zal worden opgericht rond Clean Air (de 'NewCo' ), vormt echter een opstap naar vervolgonderzoek, waarbij de aanpassingen aan andere subsystemen het onderwerp kunnen uitmaken van nieuwe financieringsaanvragen. In het kader van dit grotere verhaal engageren BESIX /de NewCo en EMIB zich om samen met andere UA-onderzoeksgroepen een langetermijnsamenwerking aan te gaan. De doelstelling daarbij is om een win-win te realiseren voor alle partijen en om van Clean Air een zelfvoorzienende, maatschappelijk relevante investering te maken binnen een circulaire en groene bouwcontext. De doorontwikkeling van Clean Air kadert binnen de uitbouw van het onderzoeks- en valorisatieprogramma rond "Groen Bouwen" van EMIB, dat raakvlakken heeft met elk van de 3 speerpuntdomeinen van UAntwerpen. Het versterken van dit programma heeft het potentieel om expertise van verschillende onderzoeksgroepen van UAntwerpen samen te brengen in en te doen samenwerken aan een sterke BlueApp community.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Belmans Bert
• Co-promotor: Blom Johan

Onderzoeksgroep(en)

• Energie en Materialen in Infrastructuur en Gebouwen

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit onderzoeksvoorstel wordt er een nieuwe ontwikkeling in de restauratiesector gepresenteerd. Deze ontwikkeling bestaat uit de toepassing van 3D geprinte geopolymeren in stenen erfgoed. Zowel in het verleden als in de huidige maatschappij speelt stenen erfgoed een grote rol. Er zijn talloze bouwwerken, sculpturen en andere decoraties vervaardigd in steen, die variëren van louter functionele structuren tot structuren met hoge historische en culturele waarden. Steen heeft kwantitatieve eigenschappen, zoals duurzaamheid, en daarom wordt het geassocieerd met een lange levensduur. Toch is steen geen inert materiaal. Het ondergaat veranderingen in uiterlijk en functionele capaciteit die kunnen worden opgevat als oppervlakteprocessen die leiden tot degradatie, uiteindelijk met een algeheel waardeverlies (schade). Tegenwoordig is de meest toegepaste restauratiemethode het gebruik van restauratiemortels. Restauratiemortels zijn een efficiënte manier voor conservering, waarbij een maximaal behoud van het oorspronkelijke materiaal wordt beoogd. Echter kennen ze ook veel nadelen, waarbij de belangrijkste het gebrek aan compatibiliteit met het originele materiaal is. Hierdoor zal er op termijn schade ontstaan aan de ondergrond. Dit is een zeer gegronde reden om verder te kijken dan de gekende en geijkte producten en methodes uit de restauratiesector en dus een multidisciplinair onderzoek uit te voeren. Door de ingenieurswetenschappen en materialenkunde te combineren met de restauratiewetenschappen kunnen we nieuwe methodes ontwikkelen. Een nieuwe methode die hieruit kan vloeien, is de toepassing van 3D geprinte geopolymeren. Geopolymeren zijn steenachtige materialen die worden geplaatst tussen bindmiddelen, zoals cementen en keramische materialen. Daarnaast kunnen de eigenschappen van geopolymeren sterk worden beïnvloed. Er bestaan verschillende typen van geopolymeren, afhankelijk van het systeem waardoor ze worden geactiveerd. In deze studie zouden we de nadruk willen leggen op alkali-geactiveerde geopolymeren, omdat dit type van geopolymeren vervaardigd kunnen worden uit afvalstoffen. Op deze manier is dit een circulair materiaal en daardoor wordt de CO2-productie sterk verlaagd. Een bijkomend voordeel hiervoor is dat er al printapparatuur bestaat dat geschikt is om dit type geopolymeren 3D te printen (maar we sluiten het mogelijke gebruik van andere typen geopolymeren in de toekomst niet uit). Door dit onderzoek uit te voeren, kan er een nieuwe en innovatieve werkmethode worden ontwikkeld voor de restauratiesector. Deze zal het proces van restaureren verbeteren, waardoor ons stenen erfgoed voor latere generaties goed bewaard kan blijven, ondanks de degradatieprocessen van steen. Tegelijkertijd levert dit onderzoek ook een duurzame methode op, wat voor de latere generaties cruciaal zal zijn om het erfgoed te kunnen blijven bewonderen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Kock Tim
• Co-promotor: Blom Johan

Onderzoeksgroep(en)

• Erfgoedwetenschappen Antwerpen (ARCHES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project wordt uitgevoerd door Universiteit Antwerpen en VITO, en ondersteund door het Opzoekingscentrum voor de Wegenbouw (OCW). Twee mogelijke oplossingen worden hierbij onderzocht om de vrijgave van zink uit rubbergranulaat te verhinderen; enerzijds door het coaten van de rubberkorrels (UAntwerpen) en anderzijds door de vrijkomende schadelijke bestanddelen op te vangen in een sorbent voor ze in de omgeving terecht komen (VITO). Eventuele oplossingen kunnen nadien (fase II) echter verder ontwikkeld worden en ook dienen voor diverse toepassingen van rubbergranulaat waar de milieuproblematiek een rol speelt. In het vervolgonderzoek zal eveneens aandacht besteed worden aan de recycleerbaarheid en duurzaamheid van beide oplossingen (invloed van veroudering en/of uitzonderlijke weersomstandigheden).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vuye Cedric
• Co-promotor: Billen Pieter
• Co-promotor: Blom Johan
• Co-promotor: Blust Ronny
• Co-promotor: Dardenne Freddy
• Co-promotor: Vande Velde Christophe
• Co-promotor: Verbruggen Sammy

Onderzoeksgroep(en)

• Duurzame verhardingen en asfaltonderzoek (SuPAR)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Beoordeling van nieuwe Crumb rubber (CR) -voorstellen voor Green.er. De doelstellingen van dit project zijn de volgende: 1. Een samenvatting van de relevante wetgeving bij het gebruik van kruimelrubber als bouwmateriaal voor Vlaanderen, Wallonië, Brussel en de Europese Unie; 2. Een "position paper" over ecotoxiciteit met betrekking tot de mogelijke risico's van combinaties van toxische stoffen, zelfs wanneer de afzonderlijke verontreinigingen binnen hun in de wetgeving opgenomen kwaliteitsnormen vallen. Het document zal informatie geven over ecotoxicologische risico's van projecten waarbij CR wordt gebruikt. De paper zal zich toeleggen op de wetgeving en de methodes voor de beoordeling van ecotoxicologische risico's; 3. Een checklist voor nieuwe aanvragers met betrekking tot milieuoverwegingen (uitloging, VOC-emissies, ecotoxiciteit, ...); 4. Beoordeling van nieuwe projectvoorstellen voor Greener door een groep van deskundigen, beperkt tot de potentiële milieueffecten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Blom Johan
• Co-promotor: Dardenne Freddy
• Co-promotor: Teuchies Johannes
• Co-promotor: Vuye Cedric

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In Vlaanderen wordt meer en meer aandacht besteed aan duurzame wegstructuren, doch eerder aan de verharding. De komende decennia zullen we ook ter plaatse van bestaande wegen de funderingen en onderfunderingen moeten vernieuwen, op de meest duurzame (sustainable) manier. Alleen dit zal ons toelaten onze weginfrastructuur, die van primair economisch en maatschappelijk belang is, te bestendigen voor de volgende generaties. In het buitenland zien we meer en meer innovatief materiaalgebruik voor funderingen: nieuwe materiaalvormen (bijv. geopolymeren) en productietechnologieën (bijv. emulsies, schuimbitumen). In dit project werd één van de veelbelovende innovatieve technologieën ingezet: recycling van verouderde asfaltverhardingen tot gebonden funderingen met schuimbitumentechnologie. Met deze technologie wordt het bestaande asfalt eerst afgefreesd en gebroken tot een aggregaat. Vervolgens wordt het aggregaat verwerkt met een hydraulisch bindmiddel en schuimbitumen tot een semi-gebonden mengsel (FOAM). FOAM wordt vervolgens vervoerd tot de werf en (koud) verdicht, net zoals ongebonden funderingsmateriaal. Eventueel kan het proces zelfs in situ gebeuren, met emulsie en de aanwezige fundering. In dit project werd het asfalt gebroken en in de buurt van de werf tot granulaat herleid en in omgevingstemperatuur gemengd tot een bitumen-gebonden mengsel. Het ter plaatse kunnen frezen, mengen en verwerken spaart vooral transport uit, hetgeen leidt tot een lagere milieu-impact en economische balans. Dit project omvatte een marktstudie, een uitgewerkte labo-methodiek om kwalitatieve mengsels te ontwerpen met een alternatieve verdichting die beter toepasbaar is voor aannemers, richtlijnen voor procescontrole, een uitgewerkt wegontwerpmethodiek met standaardstructuren, de aanleg van twee proefvakken met verschillende secties en een uitgebreide LCA-LCCA berekening die aantoont dat deze wegstructuur een gunstig alternatief is voor gebonden en ongebonden funderingen. Het gebruik van FOAM laat toe om op een economische manier meer wegenbouwmaterialen ter plaatse te recyclen, met een evenwaardige mechanische kwaliteit en minder milieu-impact.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van den bergh Wim
• Co-promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Blom Johan
• Co-promotor: Craeye Bart
• Co-promotor: Vuye Cedric

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het voornaamste doel van dit onderzoek is om na te gaan wat de barrières zijn die het gebruik van gerecycleerd bandenrubber in Belgische asfaltwegdekken verhinderen en om vervolgens marktklare oplossingen te ontwikkelen die aan de wegbeheerders kunnen voorgelegd worden. De voornaamste verwachte resultaten binnen de tweede fase van dit project zijn de volgende: opschaling van het rubber gemodificeerd bitumen naar asfalttoepassingen, uitlogingsproeven, analyse van de recycleerbaarheid en een LCA/LCC studie van rubber gemodificeerd asfalt. Het laatste werkpakket omvat de nodige vervolgstappen om het eindproduct in één of meerdere proefvakken aan te leggen en uiteindelijk goedgekeurd te krijgen voor de Belgische markt.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vuye Cedric
• Co-promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Blom Johan
• Co-promotor: Van den bergh Wim

Onderzoeksgroep(en)

• Duurzame verhardingen en asfaltonderzoek (SuPAR)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Asfaltverhardingen moeten bestand zijn tegen de gevolgen van het weer (d.w.z. UV-, regen- en vries-dooi cycli) en (zware) verkeersbelasting tijdens hun levensduur, met behoud van de noodzakelijke mechanische prestaties, bijv. beperkte spoorvorming, weerstand tegen vermoeidheid en waterbestendigheid, en het bieden van comfortabele en veilige rijomstandigheden wat betreft de oppervlakte-eigenschappen, rekening houdend met de slipweerstand en de textuur. Recentelijk is niet alleen onderzoek gedaan naar de mechanische prestaties of de algehele milieu-impact van asfaltverharding, maar is er ook meer aandacht besteed aan slimme verhardingen, zoals fotokatalytische verhardingen. In de meeste gevallen worden TiO2-nanodeeltjes (halfgeleidermateriaal) gebruikt als fotokatalysator voor diverse doeleinden, meestal voor de fotokatalytische afbraak van lucht- en watervervuiling, omdat het effectief, niet-toxisch, gemakkelijk verkrijgbaar en goedkoop is. Door de enorme oppervlakte van de wegverhardingen en de nabijheid van de uitlaatgassen van auto's wordt het fotokatalytisch vermogen van asfaltwegdekken als veelbelovend voor de luchtzuivering genoemd. TiO2 is in staat om onder UV-licht (slechts 3-5% van het zonnespectrum) te reageren met vervuilende gassen, zoals NOx en SO2, waardoor respectievelijk in water oplosbare nitraten en sulfaten ontstaan, die door de regen gemakkelijk van de asfaltverharding worden verwijderd. Het heeft ook het potentieel om roet, (gemorste) olie en vluchtige organische stoffen (VOS) af te breken. In dit project willen we i) de effecten van het verkeer op de fotokatalytische efficiëntie verder onderzoeken, ii) mogelijke negatieve effecten op de verkeersveiligheid bepalen (slipweerstand) en iii) een in-situ testopstelling ontwikkelen om de NOx-reductie te meten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vuye Cedric
• Co-promotor: Blom Johan
• Co-promotor: Denys Siegfried
• Co-promotor: Tytgat Tom
• Co-promotor: Van den bergh Wim

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit project wordt een innovatieve methodologie ontwikkeld om met behulp van de Laser Scanning Confocaal Microscoop (LSCM) het gedrag van bitumineuze bindmiddelen en mortel onder specifieke fysieke en mechanische omstandigheden, alsook de impact van verschillende additieven, te onderzoeken. Bitumen, een oliederivaat, is een belangrijk bindmiddel dat gebruikt wordt in asfaltmengsels, dakbaanmaterialen en emulsies. Naar aanleiding van de circulaire economie visie wordt van dit materiaal een hoger recyclinggehalte en een langere levensduur verwacht in toekomstige toepassingen. Dit biedt namelijk economische en ecologische voordelen. Een LCA-studie toonde aan dat een asfaltonderlaag met 40% asfaltgranulaat, ca. 25% goedkoper is en dat de totale milieubelasting met 6% vermindert ten opzichte 0% recycling. Een langere levensduur en kwaliteit vermijden mobiliteitsproblemen en cumulatieve schade. In de meeste gevallen worden beide aspecten bewezen door mechanische tests in het laboratorium. Efficiënt gebruik van dit materiaal vereist echter steeds meer wetenschappelijk inzicht in het structureel gedrag van het bitumen. Om de huidige duurzaamheidsvisie positief bij te stellen, moeten naast de mechanische eigenschappen ook de fysisochemische aspecten in aanmerking worden genomen. In het bijzonder dient dit te gebeuren bij hogere recyclingpercentages, vezelversterking en specifieke additieven, die het zelfherstellend vermogen en de weerstand tegen vermoeidheid verbeteren. Bovendien hebben we bij de ontwikkeling van innovatieve technologieën, zoals het toevoegen van slimme vezels, en het begrijpen van het gedrag van het bitumineuze mengsel, b.v. het verouderingsmechanisme, gevalideerde fysiso-chemische modellen nodig. In dit project worden de mechanische en fysico-chemische methodes gebruikt om de eigenschappen van bitumineuze monsters (bitumen en mortel) te onderzoeken. Er wordt een nieuwe technologie geïntroduceerd en gevalideerd: de nieuwste LSCM maakt metingen over een gebied van 50 mm mogelijk met een nanometer resolutie (5 nm in de Z-richting en 10 nm in de XY-richting). Met deze technologie kan het bitumenoppervlak snel (5 s meettijd) worden gescand om aspecten zoals beestructures (wasgehalte) en bitumencoating (adhesie tussen bindmiddel en granulaat) te visualiseren. Verder worden ook het oppervlakteprofiel en de filmdikten gemeten, wat belangrijk is in de analyse van bitumenmengsels. Ten slotte wordt er door het combineren van de kwalitatieve afbeeldingen met de Digital Image Correlation (DIC)-methodologie, gedetailleerde kwantitatieve resultaten verkregen en zullen wijzigingen in het bitumineuze mengsel op nanometerschaal, b.v. tijdens het mengen of helen, bepaald kunnen worden. De LSCM technologie zal samen met mechanische tests (Dynamic Shear Rheometer, trekproeven, Fraass-buigpunt) gebruikt worden om o.a. het verouderings- en herstellingsproces, recycling en het gebruik van additieven, zoals vezels, vermalen bandenrubber en verjongers te onderzoeken. Het project is onderverdeeld in drie stappen: - de integratie en aanpassing van deze nieuwe hightech-apparatuur aan bitumenonderzoek in EMIB-bitumenlaboratorium, inclusief Matlab-software voor gegevensanalyse; - de ontwikkeling van een methodologie voor het testen van bitumineuze monsters met behulp van een LSCM met het oog op een breed inzicht van bitumenmorfologie en fysischchemische mechanismen, gerelateerd aan veroudering / herstelling, verbeterd gebruik van additieven en ter verificatie voor mechanische testen. Een open-source database van 6 binders, met de fysisch-chemische en reologische eigenschappen, zal beschikbaar worden gesteld en een afgesloten database met de speciale binders zal beschikbaar zijn voor onderzoek binnen samenwerkingsverbanden. - uitwerken van valorisatietrajecten voor het ontwerpen van nieuwe materialen in een bitumineuze matrix, zoals slimme vezels of verbeterd rubber-gemodificeerd bitumen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van den bergh Wim
• Co-promotor: Blom Johan
• Co-promotor: Vuye Cedric

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Aangezien beide aanwezige gyratoren aan het einde van hun levensduur zijn (aankoop in 2000 en 2008), met tal van problemen qua kalibratie en uitval, wordt er in dit project een nieuwe gyrator aangekocht voor onderzoeksdoeleinden. Dit toestel is essentieel als eerste stap in asfaltonderzoek aangezien tal van gestandaardiseerde testmethoden, zoals vermoeiing en watergevoeligheid, gebruik dienen te maken van volgens de norm EN 12697-31 gecompacteerde proefstukken. Met dit toestel worden cilindrische asfaltproefstukken met een diameter van 100 of 150 mm gecompacteerd, inclusief het real-time controleren en opmeten van belangrijke onderzoeksparameters zoals het percentage holle ruimte en de schuifspanning. Verder kunnen de hoogte en schijnbare volumieke massa van het proefstuk worden gecontroleerd en weergegeven. Alle benodigde accessoires zoals mallen voor zowel standaard als op verlaagde temperatuur geproduceerde asfaltmengsels zijn voorzien in deze projectaanvraag.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vuye Cedric
• Co-promotor: Blom Johan
• Co-promotor: Van den bergh Wim

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het voornaamste doel van dit onderzoek is om na te gaan wat de barrières zijn die het gebruik van gerecycleerd bandenrubber in Belgische asfaltwegdekken verhinderen en om vervolgens marktklare oplossingen te ontwikkelen die aan de wegbeheerders kunnen voorgelegd worden. De voornaamste verwachte resultaten binnen de eerste fase van dit project zijn de volgende: detectie van eventuele toxiciteit of gezondsheidsrisico's bij het gebruik van gerecycleerd bandenrubber als modificatie in bitumen (o.a. meting van de vluchtige organische componenten) en vergelijking van de mechanische en rheologische eigenschappen van bitumen gemodificeerd met gerecycleerd bandenrubber (CRmB) met commercieel verkrijgbare polymeer gemodificeerd bitumen (PmB).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Blom Johan
• Co-promotor: Van den bergh Wim
• Co-promotor: Vuye Cedric

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Afgefreesd asfalt wordt doorgaans opnieuw in de productiecyclus van asfalt gebracht als asfaltgranulaat, voornamelijk in onderlagen. Met een gemiddeld hergebruikratio van 66% van asfaltgranulaat, is er nog een laatste stap nodig voor het optimaliseren van hergebruik en/of het verruimen van het toepassingsgebied, bijvoorbeeld gebruik in toplagen. Rejuvebit heeft tot doel het technisch, economisch en ecologisch aftoetsen van het gebruik van verjongingsmiddelen in de asfaltsector, zodat het innovatief gebruik aanleiding kan geven tot een verhoging van het recyclingpercentage van vrijkomend asfaltgranulaat. De toetsing en marktsurvey van het aanbod van verjongingsmiddelen leidt tot een ranking van potentiële verjongingsmiddelen voor de Vlaamse asfaltsector. Aan de hand van 6 demonstratieve proefvakken in Vlaanderen werd de technische impact van het gebruik van verjongingsmiddelen geëvalueerd op niveau van mengselontwerpvoorstudie, mechanische eigenschappen van de nastudie en traceerbaarheid. Deze demonstraties zijn intensief gedocumenteerd aan de hand van een schriftelijke eindrapportage en een publiek toegankelijke website. Elk proefvak werd opgedeeld in subsecties opdat naast een referentie ook varianten werden aangelegd. Hierbij werden verschillende parameters gevarieerd en geëvalueerd:type verjongingsmiddel, %asfaltgranulaat, bindmiddelcompensatie en productietemperatuur.Het project voorziet in de rapportage van de kwantificering van de milieu-impact en economische haalbaarheid voor Vlaanderen, met scenario's voor asfaltcentrales, verwerkbaarheid en levensduur, ten opzichte van een referentie, ten einde het recyclingpercentage te verhogen op sectoraal niveau en per type-mengsel. De projectresultaten werden kenbaar gemaakt via rapportages (opvraagbaar), de projectwebsite (https://www.uantwerpen.be/en/research-groups/emib/rejuvebit/) en diverse presentaties in binnen- en buitenland. Het project handelt over duurzaamheid in de zin van het technische durability (kwaliteit en levensduur) en van het maatschappelijke sustainability (financiële haalbaarheid, ecologisch profiel en sociale effecten). Als economische impact wordt verwezen naar een hogere productie van asfalt en diepgaandere innovatiestudies voor "groener asfalt", gezien de toename van de recycling (zowel hogere percentages als nieuwe toepassingen) niet zal leiden tot lagere omzet maar tot een hogere productie voor eenzelfde begroting van de opdrachtgever. In dit project wordt het direct economisch effect (voor de doelgroep) berekend voor de 6 proefvakken (kostprijsbalans met hogere recycling en verlenging levensduur). De maatschappelijke meerwaarde is terug te vinden in een betere instandhouding van de weginfrastructuur (aangetoond in dit project d.m.v. labotestresultaten en nadien door middel van het ter beschikking hebben van proefvakken) en een verlaagde ecologische voetafdruk bij een hogere productiehoeveelheid, aangetoond in dit project door middel van vergelijkende LCA-studies van de 6 proefvakken. Deze kwantificering kan nadien ingezet worden door beleidsinstanties voor verdere milieumaatregelen in deze sector, of als voorbeeld in andere sectoren. Het project werd succesvol beëindigd. Het project heeft aangetoond dat het gebruik van asfaltgranulaat in toplagen tot 40% mogelijk is en in onderlagen tot 80%, mits gebruik van een verjongingsmiddel. De proefvakken worden jaarlijks gemonitord voor verdere evaluatie. Meer info via: https://www.uantwerpen.be/en/research-groups/emib/rers/projects/highlighted/rejuvebit/

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van den bergh Wim
• Co-promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Blom Johan

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject