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
Veldwerkzaamheden en onderzoek in het kader van verbetering inspectiemethoden asfalt dijkbekledingen
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
Projectnummer
:
Offertenummer en datum
:
Titel rapport
:
e0700170
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 Naam:
Autorisatie Ing. M. Weijers
Handtekening:
Datum:
Naam:
Ing. A.K. de Looff
Handtekening:
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.
e0700170
DEFINITIEF
pagina 2 van 27
Inhoudsopgave 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
Inleiding....................................................................................................................... 5 Kader............................................................................................................................ 5 Probleemstelling........................................................................................................... 5 Doelstellingen............................................................................................................... 5 Aanpak ......................................................................................................................... 5 Opzet van het rapport .................................................................................................. 6
2 2.1 2.2
Visuele inspectie ........................................................................................................ 7 Visuele inspectie .......................................................................................................... 7 Inspectieresultaten ....................................................................................................... 7
3 3.1 3.2 3.3
Visuele inspectie boorkernen ................................................................................... 8 Boren van kernen......................................................................................................... 8 Visuele inspectie van de kernen .................................................................................. 9 Lengte van de boorkernen ........................................................................................... 9
4 4.1 4.2
Visuele inspectie freeswerk .................................................................................... 11 Inleiding ...................................................................................................................... 11 Beoordeling ................................................................................................................ 11
5 5.1 5.2 5.3
Breuksterkte en dichtheid ....................................................................................... 15 Voorbereiding proefstukken ....................................................................................... 15 Proefopzet .................................................................................................................. 16 Resultaten .................................................................................................................. 18
6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 6.10
Standaardonderzoek................................................................................................ 23 Inleiding ...................................................................................................................... 23 Dichtheid proefstuk .................................................................................................... 23 Dichtheid mengsel...................................................................................................... 23 Bitumengehalte .......................................................................................................... 24 Holle ruimte ................................................................................................................ 24 Penetratie ................................................................................................................... 25 Verwekingspunt.......................................................................................................... 25 Penetratie-index ......................................................................................................... 25 Chloride gehalte ......................................................................................................... 26 Korrelverdeling ........................................................................................................... 26
7 7.1 7.2
Vergelijking resultaten GPR-metingen en visuele inspectie ............................... 28 Inleiding ...................................................................................................................... 28 Resultaten .................................................................................................................. 28
e0700170
DEFINITIEF
pagina 3 van 27
Bijlage 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
e0700170
Formulier visuele inspectie Foto’s van de visuele inspectie Resultaten laagdikte bepalingen Foto’s van kernen Foto’s freeswerkzaamheden Resultaten breuksterkte en dichtheid Kracht-verplaatsingsdiagrammen Beproevingscertificaat asfalt met referentie lv07.0900/kv/wma Gegevens eerder uitgevoerd standaardonderzoek Rapportage radarmetingen TU Delft Rapportage radarmetingen Roadscanners Grafische weergave resultaten radarmetingen en visuele inspectie
DEFINITIEF
pagina 4 van 27
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.
e0700170
DEFINITIEF
pagina 5 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 SCB-proeven. Van de 6 onderzochte kernen zijn per kern 4 (series van 2) SCBproeven 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.
e0700170
DEFINITIEF
pagina 6 van 27
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.
e0700170
DEFINITIEF
pagina 7 van 27
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 Afstand t.o.v.
Afstand t.o.v.
diepte aantasting
Beoordeling locatie
Breuksterkte
nulpunt [m]
teen [m]
kern (cm)
na frezen van 10 cm
bepaald
1
1,95
0,75
5
Niet gefreesd
2
11,65
11,60
10
Niet gefreesd
3
14,75
2,70
8
Goede locatie
4
15,65
8,45
11
Niet gefreesd
5
20,35
14,55
-
Niet gefreesd
6
22,30
1,90
8
Niet gefreesd
7
22,50
6,40
-
Niet gefreesd
8
36,50
8,10
6
Slechte locatie
Boring
X
X X 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 (ﾏッr) van proefstukken op deze locatie is bepaald.
e0700170
DEFINITIEF
pagina 8 van 27
Grafisch overzicht boorlocaties
18
Zeer veel opbollingen 16 B5, d = 0 cm B2, d = 10 cm, σbr
12 B9, d = 7 cm
10
B4, d = 11 cm, σbr B8, d = 6 cm, σbr
8
B7, d = 0 cm
6 B10, d = 10 cm
4
B3, d = 8 cm B11, d = 10 cm, σbr
2
B1, d = 5 cm, σbr
B6, d = 8 cm, σbr
Afstand t.o.v. teen [m]
14 B12, d = 11 cm, σbr
0 50
45
40
35
30 25 20 Afstand t.o.v . nulpunt [m]
15
10
5
0
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.
e0700170
DEFINITIEF
pagina 9 van 27
Tabel 3.2: Gegevens laagdikte kernen Opp. beh. + WAB Gemiddelde laagdikte [mm] 275 Standaard deviatie [mm] 51 Aantal 12
Opp. beh. 4 0,7 12
WAB 271 51 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.
e0700170
DEFINITIEF
pagina 10 van 27
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).
Figuur 4.1: Foto van vers freesoppervlak.
e0700170
DEFINITIEF
pagina 11 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).
Goede locatie beitelafdrukken
Slechte locatie met losse en verdwenen stenen
met
mooie
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).
e0700170
DEFINITIEF
pagina 12 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 ĂŠĂŠn 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.
e0700170
DEFINITIEF
pagina 13 van 27
Figuur 4.5: Foto van een dagnaad.
e0700170
DEFINITIEF
pagina 14 van 27
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 Proefstukken Proefstukken Onderzoek boven midden B1-A-4 B11-A-3 Chloride (6x) B8-A-4 B4-A-2 B4-A-4 + B-4 B6-A-2 + B-3 Standaardonderzoek (6x) B11-A-4 + B-4 B12-A-2 + B-3
e0700170
DEFINITIEF
Proefstukken onder B6-A-1 B12-A-1 B1-A-1 + B-1 B8-A-1 + B-1
pagina 15 van 27
Locatie SCB proefstukken 0
100
40
40
30
30
40
50
50
50
50
50
100
[mm]
200
50
50
50
35
50
50
50
50
50
20
15
50 50
19
20 50
50
30
50
WAB
50
SCB 1
50
50
34
20
50
50
25
25
300
14 SCB 2 SCB 3
50 SCB 4 400
33 Grens visueel waarneembare aantasting
413
255
259
264
325
254
B1
B4
B6
B8
B11
B12
500
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).
e0700170
DEFINITIEF
pagina 16 van 27
Temperatuur is constant Kracht
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
Kracht [N]
6000 5000 4000
Meting
3000
Maximum
2000 1000 0 0
1
2
3
4
5
6
Verplaatsing [mm] 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.
e0700170
DEFINITIEF
pagina 17 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 Gemiddelde breuksterkte [MPa] 1,65 Standaard deviatie [MPa] 0,69 Aantal 46
Aangetaste proefstukken 0,99 0,15 14
Tabel 5.3: Resultaten gemiddelde dichtheid Alle proefstukken 3 Gemiddelde dichtheid [kg/m ] 2142 3 Standaard deviatie [kg/m ] 80 Aantal 47
Aangetaste proefstukken 2054 64 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 Boven (4)
Dichtheid 3 [kg/m ] B1-A4 2255 B1-B4 2267 B4-A4 2051 B4-B4 2056 B6-A4 2016 B6-B4 2013 B8-A4 2100 B8-B4 2091 B11-A4 1917 B11-B4 1941 B12-A4 2130 B12-B4 2098 Gem 2078 st dev 107 Proefstuk
e0700170
Tabel 5.5: Resultaten midden boven Midden boven (3)
Breuksterkte [MPa] 2,97 3,12 0,93 1,13 0,79 0,81 1,03 1,16 0,71 1,22 1,02 0,98 1,32 0,82
Proefstuk B1-A3 B1-B3 B4-A3 B4-B3 B6-A3 B6-B3 B8-A3 B8-B3 B11-A3 B11-B3 B12-A3 B12-B3 Gem st dev
DEFINITIEF
Dichtheid 3 [kg/m ] 2225 2227 2058 2065 2025
Breuksterkte [MPa]
2203 2211 2209 2221 2075 2139 2151 80
1,99 2,03 2,15 2,11 0,83 1,06 1,72 0,77
2,83 2,94 1,10 1,07 0,87
pagina 18 van 27
Tabel 5.6: Resultaten midden onder Midden onder (2)
Tabel 5.7: Resultaten onder Onder (1)
Dichtheid [kg/m3] B1-A2 2163 B1-B2 2151 B4-A2 2158 B4-B2 2126 B6-A2 2091 B6-B2 2164 B8-A2 2210 B8-B2 2207 B11-A2 2209 B11-B2 2208 B12-A2 2224 B12-B2 2210 Gem 2177 st dev 41
Dichtheid [kg/m3] B1-A1 2106 B1-B1 2103 B4-A1 2181 B4-B1 2196 B6-A1 2142 B6-B1 2203 B8-A1 2203 B8-B1 2207 B11-A1 2136 B11-B1 2160 B12-A1 2169 B12-B1 2152 Gem 2163 st dev 37
Proefstuk
Breuksterkte [MPa] 2,02 2,32 1,58 1,35 0,85 1,32 2,27 2,30 1,92 2,05 1,80 2,06 1,82 0,46
Proefstuk
Breuksterkte [MPa] 1,90 1,86 1,52 1,14 1,67 2,08 2,20 0,66 1,07 2,55 2,72 1,76 0,63
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. 3
Met een gemiddelde dichtheid van 2142 kg/m 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.
e0700170
DEFINITIEF
pagina 19 van 27
3,5
Breuksterkte [MPa]
3,0 2,5 2,0 1,5
y = 0,0066x - 12,455 R2 = 0,5828
1,0 0,5 0,0 1900
1950
2000
2050
2100
2150
2200
2250
2300
Dichtheid [kg/m3]
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
Locatie 1
Breuksterkte [MPa]
Dichtheid [kg/m 3] 1900 0
50
50
Hoogteligging proefstuk [mm]
Hoogteligging proefstuk [mm]
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 0
100 150 200 250 300 350
2000
2050
2100
2150
2200
2250
2300
100 150 200 250 300 350 400
400
Figuur 5.6: Breuksterkte vs hoogte locatie 1
e0700170
1950
Figuur 5.7: Dichtheid vs hoogte locatie 1
DEFINITIEF
pagina 20 van 27
Locatie 4
Locatie 4
Breuksterkte [MPa]
Dichtheid [kg/m 3]
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
1900
50
Hoogteligging proefstuk [mm]
Hoogteligging proefstuk [mm]
1950
2000
100 150 200 250 300 350
Figuur 5.8: Breuksterkte vs hoogte locatie 4
2200
2250
2300
50
150 200 250 300 350
Figuur 5.9: Dichtheid vs hoogte locatie 4 Locatie 6
Locatie 6
Dichtheid [kg/m 3]
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
1900
0
1950
2000
2050
2100
2150
2200
2250
2300
0
50
Hoogteligging proefstuk [mm]
Hoogteligging proefstuk [mm]
2150
100
Breuksterkte [MPa]
100 150 200 250 300 350 400
50 100 150 200 250 300 350 400
Figuur 5.10: Breuksterkte vs hoogte locatie 6
Figuur 5.11: Dichtheid vs hoogte locatie 6 Locatie 8
Locatie 8 Breuksterkte [MPa]
Dichtheid [kg/m 3]
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
1900
0
1950
2000
2050
2100
2150
2200
2250
2300
0
50
Hoogteligging proefstuk [mm]
Hoogteligging proefstuk [mm]
2100
400
400
100 150 200 250 300 350 400
50 100 150 200 250 300 350 400
Figuur 5.12: Breuksterkte vs hoogte locatie 8
e0700170
2050
0
0
Figuur 5.13: Dichtheid vs hoogte locatie 8
DEFINITIEF
pagina 21 van 27
Locatie 11
Locatie 11
Dichtheid [kg/m 3]
Breuksterkte [MPa] 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
1900
1950
2000
50 100 150 200 250 300 350 400
2100
2150
2200
2250
2300
50 100 150 200 250 300 350 400
Figuur 5.14: Breuksterkte vs hoogte locatie 11
Figuur 5.15: Dichtheid vs hoogte locatie 11 Locatie 12
Locatie 12 Breuksterkte [MPa]
Dichtheid [kg/m 3]
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
1900
0
1950
2000
2050
2100
2150
2200
2250
2300
0
50
Hoogteligging proefstuk [mm]
Hoogteligging proefstuk [mm]
2050
0 Hoogteligging proefstuk [mm]
Hoogteligging proefstuk [mm]
0
100 150 200 250 300 350 400
50 100 150 200 250 300 350 400
Figuur 5.16: Breuksterkte vs hoogte locatie 12
Figuur 5.17: Dichtheid vs hoogte locatie 12
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: â&#x20AC;˘ De breuksterkte volgt dezelfde trend als de dichtheid proefstuk; â&#x20AC;˘ 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.
e0700170
DEFINITIEF
pagina 22 van 27
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 Aantal (n) Beoordeling [-] Totaal Boven (4) Midden (3 en 2) Onder (1)
6.3
6 2 2 2
Gemiddelde dichtheid 3 proefstuk [kg/m ]
Standaarddeviatie (s) 3 [kg/m ]
2092 1992 2130 2155
99 88 74 71
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 Aantal (n) Beoordeling [-] Totaal 6 Boven (4) 2 Midden (3 en 2) 2 Onder (1) 2
e0700170
Gemiddelde mengsel 3 proefstuk [kg/m ] 2386 2400 2372 2387
DEFINITIEF
Standaarddeviatie (s) 3 [kg/m ] 14 13 4 1
pagina 23 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 Aantal (n) Beoordeling [-] Totaal Boven (4) Midden (3 en 2) Onder (1)
6.5
6 2 2 2
Gemiddelde bitumen gehalte [%m/m]
Standaarddeviatie (s) [%m/m]
7,2 6,8 7,7 7,3
0,5 0,5 0,2 0,0
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 Aantal (n) Beoordeling [-] Totaal Boven (4) Midden (3 en 2) Onder (1)
6 2 2 2
Gemiddelde Holle ruimte [%v/v]
Standaarddeviatie (s) [%v/v]
12,3 17,0 10,2 9,8
4,5 4,1 3,0 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 Aantal (n) Gemiddelde Holle Beoordeling [-] ruimte [%v/v] Totaal Boven (4) Midden (3 en 2) Onder (1)
e0700170
47 12 23 12
10,1 13,4 8,8 9,4
DEFINITIEF
Standaarddeviatie (s) [%v/v] 3,5 4,4 2,6 1,5
pagina 24 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 Aantal (n) Beoordeling [-] Totaal Boven (4) Midden (3 en 2) Onder (1)
6 2 2 2
Gemiddelde penetratie [0,1 mm]
Standaarddeviatie (s) [0,1 mm]
43,7 20,5 62,0 48,5
20,6 17,7 2,8 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 NENEN 1427 bepaald. In tabel 7.7 zijn de resultaten weergegeven. Tabel 7.7: Verwekingspunt Beoordeling
Aantal (n) [-]
Gemiddelde verwekingspunt [째C]
Standaarddeviatie (s) [째C]
Totaal Boven (4) Midden (3 en 2) Onder (1)
6 2 2 2
58,3 68,8 51,6 54,5
10,2 13,3 0,6 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 Aantal (n) Beoordeling [-] Totaal Boven (4) Midden (3 en 2) Onder (1)
6 2 2 2
Gemiddelde penetratieindex [-]
Standaarddeviatie (s) [-]
-0,1 0,2 -0,3 -0,3
0,3 0,3 0,0 0,1
Een hogere penetratie-index geeft aan dat de bitumen minder temperatuurgevoelig is.
e0700170
DEFINITIEF
pagina 25 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 Aantal (n) Beoordeling [-] Totaal Boven (4) Midden (3 en 2) Onder (1)
6.10
6 2 2 2
Gemiddelde chloridegehalte [mg/kg,ds]
Standaarddeviatie (s) [mg/kg,ds]
114 105 71 165
62 7 41 92
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 Aantal (n) Beoordeling [-] Totaal Boven (4) Midden (3 en 2) Onder (1)
6 2 2 2
Gemiddelde gehalte > 2 mm [%m/m]
Standaarddeviatie (s) [%m/m]
46,8 47,1 46,5 46,8
1,6 1,6 2,7 1,8
Tabel 7.11: Gehalte 2 mm – 63 µm Aantal (n) Gemiddelde gehalte Beoordeling [-] 2 mm - 63 µm [%m/m] Totaal Boven (4) Midden (3 en 2) Onder (1)
6 2 2 2
Tabel 7.12: Gehalte < 63 µm Aantal (n) Beoordeling [-] Totaal Boven (4) Midden (3 en 2) Onder (1)
e0700170
6 2 2 2
Standaarddeviatie (s) [%m/m]
46,5 46,1 46,8 46,6
1,5 1,6 2,5 1,5
Gemiddelde gehalte < 63 µm [%m/m]
Standaarddeviatie (s) [%m/m]
6,8 6,9 6,7 6,7
0,2 0,1 0,1 0,3
DEFINITIEF
pagina 26 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.
e0700170
DEFINITIEF
pagina 27 van 27
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.
e0700170
DEFINITIEF
pagina 28 van 27
Bijlage 1 Formulier visuele inspectie
14,00 15,10 7,10 8,00 9,95
x
24,60 25,05 28,90 29,40
0,40 0,50 0,15 0,40
0,60 0,50 0,15 0,40
breedte scheur [mm]
x
breedte [m]
2,60 0,30 11,45 6,25 8,00 5,30 - 11,45 2,00 5,10 14,55 5,10 14,55 6,35 14,55 9,35 0,20 6,35 13,80 14,55 1,60 6,00 9,70
0700170 Blad nr.: 1/1 Waterbouwasfaltbeton (WAB)
lengte [m]
10,10 - 10,40 10,10 - 10,40 11,95 15,36 15,80 16,30 16,00 17,50 17,60 19,70 19,70 20,20 21,40 22,10 22,60 22,70
foto
0-3 0-3
gat
8,80 - 43,2 38 - 40
aangetast opp.
18,00 0,60 0,80 4,20 10,50
scheur
0,00 1,95 4,65 7,55 8,80
naad
t.o.v. teen [m]
Koehool - Westhoek Projectnr.: 04-05-2007 Bekleding: A.K. de Looff en M. Weijers
afstand t.o.v nulpunt [m]
Dijknaam: Datum: Inspecteurs:
x x x x
x
3
Opbolling Opbolling Gat? Opbolling
4
Opbollingen over de onderste 3 m Onderin beter/goed <3
x x x x
x
x
1,20 2,00 2,45
0,40 1,00 1,00
0,30 1,00 0,20 2,00 0,10 1,20 0,10 0,60 0,50 1,50
0,75 1,00 0,20 2,00 0,50 0,50 0,10 0,60 0,70 0,50
0,15 0,30 1,00 0,40
0,15 0,30 1,00 0,40
1,00 0,05 0,70 0,70 0,10 0,30
0,30 0,05 0,70 0,50 0,10 0,30
0,10 1,50 1,90
0,10 1,00 1,75 0,30 0,10 0,10 0,10 0,50 0,40
5 en 6 x x x x x x x x x x x x x x x
x
7
e0700170
x x x x x x
16,60 13,40 - 14,40 0,40 - 2,15 5,65 4,10 5,10 2,50 1,75 3,65
x x x
x x x
10 12 x x x x x x
11
0,10 0,10 0,10 0,40 0,20
DEFINITIEF
Begroeid lichte begroeiing Opbolling en gat stootijzer Opbolling Opbolling begroeiing door reparatie Riet Opbolling Gat stootijzer Opbolling Opbolling Opbolling Slijtlaag (oppervlaktebehandeling) weg Opbolling
9 33,40 35,60 35,70 36,20 37,80 40,30 40 - 43,9 41,70 42,10 41 - 42,9 44,8 - 48,40 46,65 48,95 48,10 49,10 49,20
opmerkingen
1 en 2
<3
Ingedroogde schapen uitwerpselen Gras Opbolling Opbolling Vak 30 m - 35 m Opbolling Gat stootijzer Opbolling Opbolling Gat stootijzer Gras en aantasting Gehele hoogte talud aangetast Gat stootijzer Begroeiing en gat stootijzer Begroeiing en gat stootijzer Opbolling Gat stootijzer Gat stootijzer Gat stootijzer Slijtlaag weg Slijtlaag weg
Bijlage 2 Fotoâ&#x20AC;&#x2122;s van de visuele inspectie
Foto 1
Foto 2
Foto 3
Foto 4
e0700170
DEFINITIEF
Foto 5
Foto 6
Foto 7
Foto 8
Foto 9
Foto 10
e0700170
DEFINITIEF
Foto 11
Foto 12
Foto 13
Foto 14
e0700170
DEFINITIEF
Foto 15
Foto 16
Foto 17
Foto 18
Foto 19
Foto 20
e0700170
DEFINITIEF
Foto 21
Foto 22
Foto 23
Foto 24
e0700170
DEFINITIEF
Bijlage 3 Resultaten laagdikte bepalingen Codering
Soort asfalt
Dikte H1 [mm]
Dikte H2 [mm]
Dikte H3 [mm]
Dikte H4 [mm]
Gem.hoogte [mm cum]
Laagdikte [mm]
Opmerking
B1 B1 B1
opp beh WAB WAb
5 40 420
5 40 415
5 65 410
5 65 405
5 53 413
5 48 360
los van rest ("aangetast")
B2 B2 B2
OPP BEH WAB WAB
5 20 280
5 20 290
5 10 296
5 10 286
5 15 288
5 10 273
los van rest (10 cm "aangetast")
B3 B3 B3
OPP BEH WAB WAB
3 30 257
3 30 257
3 20 255
3 15 265
3 24 259
3 21 235
los van rest (8 cm " aangetast")
B4 B4 B4
OPP BEH WAB WAB
4 20 254
4 15 261
4 10 258
4 10 247
4 14 255
4 10 241
los van rest (10 cm "aangetast")
B5 B5
OPP BEH WAB
4 207
4 216
4 207
4 205
4 209
4 205
B6 B6 B6
OPP BEH WAB WAB
4 20 253
4 20 260
4 10 264
4 10 259
4 15 259
4 11 244
B7 B7
opp beh WAB
4 258
4 263
4 279
4 263
4 266
4 262
B8 B8 B8
OPP BEH WAB WAB
3 10 265
3 10 268
3 10 267
3 255
3 10 264
3 7 254
laag gedeeltelijk los van rest (5 cm "aangetast")
B9 B9
OPP BEH WAB
3 256
3 258
3 258
3 254
3 257
3 254
op oude kern geboord bovenste 7 cm "aangetast" SCB aan een kant niet mogelijk
B10 B10
OPP BEH WAB
4 238
4 240
4 248
4 255
4 245
4 241
gedeelte los van rest bovenste 10 cm "aangetast"
B11 B11
OPP BEH WAB
4 320
4 325
4 330
4 325
4 325
4 321
bovenste 10 cm "aangetast" wortelresten
B12 B12 B12
OPP BEH WAB WAB
3 15 273
3 15 240
3 15 244
3 15 259
3 15 254
3 12 239
los van rest 9 cm " aangetast"
e0700170
DEFINITIEF
laag gedeeltelijk los van rest (7 cm " aangetast")
Bijlage 4 Foto’s van kernen
e0700170
DEFINITIEF
e0700170
DEFINITIEF
e0700170
DEFINITIEF
Bijlage 5 Foto’s van freeswerkzaamheden
e0700170
DEFINITIEF
e0700170
DEFINITIEF
e0700170
DEFINITIEF
e0700170
DEFINITIEF
Bijlage 6 Resultaten breuksterkte en dichtheid Proefstuk Temp. Hoogte Volume Massa Dichtheid 3
3
Fmax
Breukspanning Breukenergie 3
[ยบC]
[mm]
[cm ]
[g]
[kg/m ]
[kN]
[MPa]
[kJ/m ]
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 3
3
Fmax
[ยบC]
[mm]
[cm ]
[g]
[kg/m ]
[kN]
B4-A1 B4-B1 B4-A2 B4-B2 B4-A3 B4-B3 B4-A4
5 5 5 5 5 5 5
49,0 49,8 48,5 48,7 46,9 46,6 49,7
407,4 421,8 405,3 412,7 383,2 386,6 389,4
888,7 926,5 874,7 877,4 788,6 798,1 798,8
2181 2196 2158 2126 2058 2065 2051
2,627
B4-B4
5
49,5
402,1
826,6
2056
1,960
Proefstuk Temp. Hoogte Volume Massa Dichtheid 3
3
2,701 2,316 1,814 1,747 1,635
Fmax
Breukspanning Breukenergie [MPa]
3
[kJ/m ]
1,52 3,1 geen data beschikbaar 1,58 4,9 1,35 6,8 1,10 4,9 1,07 4,8 0,93 3,4 1,13
4,5
Breukspanning Breukenergie 3
[ยบC]
[mm]
[cm ]
[g]
[kg/m ]
[kN]
[MPa]
[kJ/m ]
B6-A1
5
49,1
408,8
875,7
2142
1,978
1,14
10,4
B6-B1
5
50,5
427,1
940,8
2203
2,977
1,67
18,9
B6-A2
5
49,1
396,0
828,2
2091
1,470
0,85
7,3
B6-B2
5
48,6
409,5
886,0
2164
2,260
1,32
11,0
B6-A3
5
49,3
397,3
804,5
2025
1,503
0,87
5,2
B6-B3
5
49,2
412,7
851,4
2063
1,724
1,00
5,2
B6-A4
5
49,9
396,7
799,6
2016
1,384
0,79
4,9
B6-B4
5
50,2
406,8
818,8
2013
1,440
0,81
4,0
e0700170
DEFINITIEF
Proefstuk Temp. Hoogte Volume Massa Dichtheid 3
3
Fmax
Breukspanning Breukenergie 3
[ยบC]
[mm]
[cm ]
[g]
[kg/m ]
[kN]
[MPa]
[kJ/m ]
B8-A1
5
49,2
415,3
915,0
2203
3,596
2,08
6,9
B8-B1 B8-A2
5 5
49,9 49,4
418,8 410,4
924,4 907,0
2207 2210
3,859 3,944
2,20 2,27
8,2 13,4
B8-B2 B8-A3
5 5
49,2 50,4
420,5 418,6
928,1 922,4
2207 2203
3,982 3,534
2,30 1,99
13,8 6,1
B8-B3 B8-A4
5 5
50,6 50,1
427,9 407,8
945,8 856,6
2211 2100
3,614 1,816
2,03 1,03
6,8 3,9
B8-B4
5
49,1
409,7
856,9
2091
1,997
1,16
3,2
Proefstuk Temp. Hoogte Volume Massa Dichtheid 3
3
Fmax
Breukspanning Breukenergie 3
[ยบC]
[mm]
[cm ]
[g]
[kg/m ]
[kN]
[MPa]
[kJ/m ]
B11-A1
5
48,7
400,4
855,4
2136
1,132
0,66
7,3
B11-B1
5
49,4
421,5
910,7
2160
1,863
1,07
13,7
B11-A2
5
50,1
420,4
928,7
2209
3,390
1,92
20,6
B11-B2
5
50,4
428,5
946,1
2208
3,631
2,05
18,3
B11-A3
5
49,4
407,5
900,1
2209
3,737
2,15
10,1
B11-B3
5
50,1
425,7
945,3
2221
3,719
2,11
10,4
B11-A4
5
49,7
377,3
723,2
1917
1,234
0,71
3,2
B11-B4
5
50,7
409,2
794,4
1941
2,169
1,22
2,9
Proefstuk Temp. Hoogte Volume Massa Dichtheid B12-A1 B12-B1 B12-A2 B12-B2 B12-A3 B12-B3 B12-A4 B12-B4
e0700170
3
3
Fmax
Breukspanning Breukenergie 3
[ยบC]
[mm]
[cm ]
[g]
[kg/m ]
[kN]
[MPa]
[kJ/m ]
5 5 5 5 5 5 5 5
50,4 50,0 49,0 49,3 46,5 47,6 49,7 50,0
416,1 424,4 408,3 419,5 380,0 391,2 388,0 405,2
902,4 913,3 908,2 927,2 788,3 836,6 826,2 850,2
2169 2152 2224 2210 2075 2139 2130 2098
4,531 4,782 3,103 3,579 1,360 1,779 1,781 1,730
2,55 2,72 1,80 2,06 0,83 1,06 1,02 0,98
6,0 6,8 7,6 5,0 5,7 7,8 8,1 3,2
DEFINITIEF
Bijlage 7 Kracht-verplaatsingsdiagrammen
B1-A1
Kracht [N]
6000 5000 4000
Meting
3000
Maximum
2000 1000 0 0
1
2
3
4
5
6
Verplaatsing [mm]
B1-B1
Kracht [N]
6000 5000 4000
Meting
3000
Maximum
2000 1000 0 0
1
2
3
4
Verplaatsing [mm]
e0700170
DEFINITIEF
5
6
B1-A2
Kracht [N]
6000 5000 4000
Meting
3000
Maximum
2000 1000 0 0
1
2
3
4
5
6
Verplaatsing [mm]
B1-B2
Kracht [N]
6000 5000 4000
Meting
3000
Maximum
2000 1000 0 0
1
2
3
4
Verplaatsing [mm]
e0700170
DEFINITIEF
5
6
B1-A3
Kracht [N]
6000 5000 4000
Meting
3000
Maximum
2000 1000 0 0
1
2
3
4
5
6
Verplaatsing [mm]
B1-B3
Kracht [N]
6000 5000 4000
Meting
3000
Maximum
2000 1000 0 0
1
2
3
4
Verplaatsing [mm]
e0700170
DEFINITIEF
5
6
B1-A4
Kracht [N]
6000 5000 4000
Meting
3000
Maximum
2000 1000 0 0
1
2
3
4
5
6
Verplaatsing [mm]
B1-B4
Kracht [N]
6000 5000 4000
Meting
3000
Maximum
2000 1000 0 0
1
2
3
4
Verplaatsing [mm]
e0700170
DEFINITIEF
5
6
B4-A1
Kracht [N]
3000 2500 2000
Meting
1500
Maximum
1000 500 0 0
1
2
3
4
5
6
Verplaatsing [mm]
B4-B1
Kracht [N]
1 1 1
Meting
0
Maximum
0 0 0
1
2
3
4
Verplaatsing [mm]
e0700170
DEFINITIEF
5
6
B4-A2
Kracht [N]
3000 2500 2000
Meting
1500
Maximum
1000 500 0 0
1
2
3
4
5
6
Verplaatsing [mm]
B4-B2
Kracht [N]
3000 2500 2000
Meting
1500
Maximum
1000 500 0 0
1
2
3
4
Verplaatsing [mm]
e0700170
DEFINITIEF
5
6
B4-A3
Kracht [N]
3000 2500 2000
Meting
1500
Maximum
1000 500 0 0
1
2
3
4
5
6
Verplaatsing [mm]
B4-B3
Kracht [N]
3000 2500 2000
Meting
1500
Maximum
1000 500 0 0
1
2
3
4
Verplaatsing [mm]
e0700170
DEFINITIEF
5
6
B4-A4
Kracht [N]
3000 2500 2000
Meting
1500
Maximum
1000 500 0 0
1
2
3
4
5
6
Verplaatsing [mm]
B4-B4
Kracht [N]
3000 2500 2000
Meting
1500
Maximum
1000 500 0 0
1
2
3
4
Verplaatsing [mm]
e0700170
DEFINITIEF
5
6
B6-A1
Kracht [N]
3000 2500 2000
Meting
1500
Maximum
1000 500 0 0
1
2
3
4
5
6
Verplaatsing [mm]
B6-B1
Kracht [N]
3000 2500 2000
Meting
1500
Maximum
1000 500 0 0
1
2
3
4
Verplaatsing [mm]
e0700170
DEFINITIEF
5
6
B6-A2
Kracht [N]
3000 2500 2000
Meting
1500
Maximum
1000 500 0 0
1
2
3
4
5
6
Verplaatsing [mm]
B6-B2
Kracht [N]
3000 2500 2000
Meting
1500
Maximum
1000 500 0 0
1
2
3
4
Verplaatsing [mm]
e0700170
DEFINITIEF
5
6
B6-A3
Kracht [N]
3000 2500 2000
Meting
1500
Maximum
1000 500 0 0
1
2
3
4
5
6
Verplaatsing [mm]
B6-B3
Kracht [N]
3000 2500 2000
Meting
1500
Maximum
1000 500 0 0
1
2
3
4
Verplaatsing [mm]
e0700170
DEFINITIEF
5
6
B6-A4
Kracht [N]
3000 2500 2000
Meting
1500
Maximum
1000 500 0 0
1
2
3
4
5
6
Verplaatsing [mm]
B6-B4
Kracht [N]
3000 2500 2000
Meting
1500
Maximum
1000 500 0 0
1
2
3
4
Verplaatsing [mm]
e0700170
DEFINITIEF
5
6
Kracht [N]
B8-A1 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
Meting Maximum
0
1
2
3
4
5
6
Verplaatsing [mm]
Kracht [N]
B8-B1 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
Meting Maximum
0
1
2
3
4
Verplaatsing [mm]
e0700170
DEFINITIEF
5
6
Kracht [N]
B8-A2 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
Meting Maximum
0
1
2
3
4
5
6
Verplaatsing [mm]
Kracht [N]
B8-B2 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
Meting Maximum
0
1
2
3
4
Verplaatsing [mm]
e0700170
DEFINITIEF
5
6
Kracht [N]
B8-A3 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
Meting Maximum
0
1
2
3
4
5
6
Verplaatsing [mm]
Kracht [N]
B8-B3 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
Meting Maximum
0
1
2
3
4
Verplaatsing [mm]
e0700170
DEFINITIEF
5
6
Kracht [N]
B8-A4 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
Meting Maximum
0
1
2
3
4
5
6
Verplaatsing [mm]
Kracht [N]
B8-B4 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
Meting Maximum
0
1
2
3
4
Verplaatsing [mm]
e0700170
DEFINITIEF
5
6
Kracht [N]
B11-A1 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
Meting Maximum
0
1
2
3
4
5
6
7
Verplaatsing [mm]
Kracht [N]
B11-B1 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
Meting Maximum
0
1
2
3
4
Verplaatsing [mm]
e0700170
DEFINITIEF
5
6
Kracht [N]
B11-A2 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
Meting Maximum
0
1
2
3
4
5
6
Verplaatsing [mm]
Kracht [N]
B11-B2 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
Meting Maximum
0
1
2
3
4
Verplaatsing [mm]
e0700170
DEFINITIEF
5
6
Kracht [N]
B11-A3 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
Meting Maximum
0
1
2
3
4
5
6
Verplaatsing [mm]
Kracht [N]
B11-B3 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
Meting Maximum
0
1
2
3
4
Verplaatsing [mm]
e0700170
DEFINITIEF
5
6
Kracht [N]
B11-A4 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
Meting Maximum
0
1
2
3
4
5
6
Verplaatsing [mm]
Kracht [N]
B11-B4 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
Meting Maximum
0
1
2
3
4
Verplaatsing [mm]
e0700170
DEFINITIEF
5
6
B12-A1
Kracht [N]
5000 4000 3000
Meting
2000
Maximum
1000 0 0
1
2
3
4
5
6
Verplaatsing [mm]
B12-B1
Kracht [N]
5000 4000 3000
Meting
2000
Maximum
1000 0 0
1
2
3
4
Verplaatsing [mm]
e0700170
DEFINITIEF
5
6
B12-A2
Kracht [N]
5000 4000 3000
Meting
2000
Maximum
1000 0 0
1
2
3
4
5
6
Verplaatsing [mm]
B12-B2
Kracht [N]
5000 4000 3000
Meting
2000
Maximum
1000 0 0
1
2
3
4
Verplaatsing [mm]
e0700170
DEFINITIEF
5
6
B12-A3
Kracht [N]
5000 4000 3000
Meting
2000
Maximum
1000 0 0
1
2
3
4
5
6
Verplaatsing [mm]
B12-B3
Kracht [N]
5000 4000 3000
Meting
2000
Maximum
1000 0 0
1
2
3
4
Verplaatsing [mm]
e0700170
DEFINITIEF
5
6
B12-A4
Kracht [N]
5000 4000 3000
Meting
2000
Maximum
1000 0 0
1
2
3
4
5
6
Verplaatsing [mm]
B12-B4
Kracht [N]
5000 4000 3000
Meting
2000
Maximum
1000 0 0
1
2
3
4
Verplaatsing [mm]
e0700170
DEFINITIEF
5
6
Bijlage 8 Beproevingscertificaat asfalt met referentie lv07.0900/kv/wma
e0700170
DEFINITIEF
Bijlage 9 Gegevens eerder uitgevoerd standaardonderzoek Beoordeling Totaal Niet-schadeplekken Schadeplekken
Aantal (n) [-]
Gemiddelde chloride Standaarddeviatie (s) gehalte [mg/kg] [mg/kg]
8 4 4
142 180 103
59 41 50
Beoordeling
Aantal (n) [-]
Gemiddelde penetratie [mm]
Standaarddeviatie (s) [mm]
Totaal Niet-schadeplekken Schadeplekken Niet-schadeplekken boven Niet-schadeplekken onder Schadeplekken boven Schadeplekken onder
16 8 8 4 4 4 4
4,8 5,4 4,2 6,0 4,9 4,2 4,2
1,7 1,7 1,7 1,8 1,6 1,9 1,7
Beoordeling
Aantal (n) [-]
Totaal Niet-schadeplekken Schadeplekken Niet-schadeplekken boven Niet-schadeplekken onder Schadeplekken boven Schadeplekken onder
16 8 8 4 4 4 4
Gemiddelde Standaarddeviatie (s) verwekingspunt [째C] [째C] 57,3 55,2 59,5 53,9 56,5 59,8 59,3
7,2 5,1 8,7 4,6 5,9 10,7 7,8
Aantal (n) Gemiddelde penetratie- Standaarddeviatie (s) [-] index [-] [-] 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 Beoordeling
e0700170
DEFINITIEF
Beoordeling
Aantal (n) [-]
Gemiddelde dichtheid proefstuk verzadigd 'voor' [kg/m3]
standaarddeviatie (s) [kg/m3]
Totaal Niet-schadeplekken Schadeplekken Niet-schadeplekken boven Niet-schadeplekken onder Schadeplekken boven Schadeplekken onder
16 8 8 4 4 4 4
2303 2331 2275 2348 2315 2269 2281
50 20 56 9 11 72 44
Beoordeling
Aantal (n) [-]
Gemiddelde dichtheid proefstuk verzadigd 'na' [kg/m3]
standaarddeviatie (s) [kg/m3]
Totaal Niet-schadeplekken Schadeplekken Niet-schadeplekken boven Niet-schadeplekken onder Schadeplekken boven Schadeplekken onder
16 8 8 4 4 4 4
2309 2334 2285 2347 2320 2278 2291
44 16 50 6 8 65 38
Op zeef NEN 2560
C 22.4 C 16 C 11.2 C 8 C 5.6 C 4 2.8 mm 2.0 mm 1.0 mm 500 µm 355 µm 250 µm 180 µm 90 µm 63 µm 36 µm 2 µm < 2 µm
e0700170
Totaal
Schadeplekken
Gemiddeld standaardd e eviatie
Gemiddeld standaardd e eviatie
0,0 0,5 9,9 23,6 36,7 43,1 45,6 46,9 49,1 54,4 58,9 65,1 75,8 91,7 93,2 96,0 99,5 0,5
0,0 0,3 3,0 3,8 2,7 1,4 1,1 1,1 1,5 2,1 2,3 3,1 3,9 1,0 0,9 0,5 0,4 0,4
0,0 0,7 9,8 23,1 36,3 42,8 45,4 46,6 48,6 53,7 58,3 63,8 74,9 92,2 93,7 95,9 99,5 0,6
DEFINITIEF
0,0 0,4 3,1 4,5 2,8 1,4 1,1 1,1 1,6 1,9 1,9 3,1 4,4 0,9 1,1 0,7 0,5 0,5
Niet- schade plekken Gemiddeld standaardd e eviatie 0,0 0,5 11,7 25,6 38,1 43,5 45,8 47,2 49,8 55,4 60,0 64,8 75,2 91,7 93,3 96,3 99,6 0,4
0,0 0,3 1,9 1,4 2,1 1,5 1,2 1,1 1,3 1,9 2,3 3,6 3,9 1,1 0,9 0,1 0,1 0,1
Bijlage 10 Rapportage radarmetingen TU Delft
e0700170
DEFINITIEF
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. line at 11 m away from the zero point 0
5
5
recording time [ns]
recording time [ns]
line at 11 m away from the zero point 0
10
15
15
20
10
15 10 5 distance from bottom of dyke [m]
0
20
15 10 5 distance from bottom of dyke [m]
0
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
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
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 nondestructive 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.
line over borehole 1
depth [mm]
0 100 200 300 18
depth estimate and location of B1 16
14
12
10 8 distance from bottom of dyke [m]
6
4
2
0
6
4
2
0
line over borehole 2
depth [mm]
0 100 depth estimate and location of borehole 2 200 300 18
16
14
12
10 8 distance from bottom of dyke [m]
Figure 2ab. Deconvolved 900 MHz data along the slope of the dyke. Each line crosses a borehole location, which is indicated by a black dot for location and layer thickness estimate from the automated estimation routine. In boreholes 1 and 11, the automated routine was not reliable because the layer thickness changes too rapidly from trace to trace and those thicknesses were estimated by hand.
line over borehole 3
depth [mm]
0 100 depth estimate and location of borehole 3
200 300 18
16
14
12
10 8 distance from bottom of dyke [m]
6
4
2
0
6
4
2
0
line over borehole 4
depth [mm]
0 100 200 300 18
depth estimate and location of borehole 4 16
14
12
10 8 distance from bottom of dyke [m]
Figure 2cd. Deconvolved 900 MHz data along the slope of the dyke. These two lines cross borehole locations 3 and 4, which are indicated by a black dot for location and layer thickness estimate from the automated estimation routine.
line over borehole 5
depth [mm]
0 100 200 300 18
depth estimate and location of borehole 5 16
14
12
10 8 distance from bottom of dyke [m]
6
4
2
0
2
0
line over borehole 6
depth [mm]
0 100 200 depth estimate and location of borehole 6
300 18
16
14
12
10 8 distance from bottom of dyke [m]
6
4
Figure 2ef. Deconvolved 900 MHz data along the slope of the dyke. These lines cross borehole locations 5 and 6, which are indicated by a black dot for location and layer thickness estimate from the automated estimation routine.
line over borehole 7
depth [mm]
0 100 200 300 18
depth estimate and location of borehole 7 16
14
12
10 8 distance from bottom of dyke [m]
6
4
2
0
line over borehole 8
depth [mm]
0 100 200 300 depth estimate and location of borehole 8 18
16
14
12
10 8 distance from bottom of dyke [m]
6
4
2
0
Figure 2gh. Deconvolved 900 MHz data along the slope of the dyke. These lines cross borehole locations 7 and 8, which are indicated by a black dot for location and layer thickness estimate from the automated estimation routine.
line over borehole 9
depth [mm]
0 100 depth estimate and location of borehole 9
200 300 18
16
14
12
10 8 distance from bottom of dyke [m]
6
4
2
0
4
2
0
line over borehole 10
depth [mm]
0 100 depth estimate and location of borehole 10 200 300 18
16
14
12
10 8 distance from bottom of dyke [m]
6
Figure 2ij. Deconvolved 900 MHz data along the slope of the dyke. These lines cross borehole locations 9 and 10, which are indicated by a black dot for location and layer thickness estimate from the automated estimation routine.
line over boreholes 11 and 12
depth [mm]
0 100 depth and location of borehole 11 200 300 18
depth estimate and location borehole 12 16
14
12
10 8 distance from bottom of dyke [m]
6
4
2
0
thickness [mm]
Figure 2k. Deconvolved 900 MHz data along the slope of the dyke. This line crosses borehole locations 11 and 12, which are indicated by a black dot for location and layer thickness estimate from the automated estimation routine.
drilling result GPR estimate
400 350
Figure 3. Comparison of average layer thickness values obtained from samples drilled on location (circles) and estimated nondestructively from GPR data analysis.
300 250 200
2
4
6 8 borehole number
10
12
Figure 4. A smoothed thickness map of the asphalt layer, with all borehole locations indicated with black dots. Notice that this map was created by automated estimates and the estimates in the first 2 m from the base line are not necessarily accurate.
Conclusions From the experience gained on the Koehool-Westhoek dyke and the obtained results, it can be concluded that 900 MHz center frequency GPR is capable of detecting asphalt layering because this layer shows sufficient contrast relative to the layer below it. The fact that the asphalt-concrete bottom is clearly visible over the whole area indicates that the thickness of the asphalt concrete layer is at least 200 mm, which leads to a completely separated arrival of the reflection off the bottom from the direct events. At several locations rapid lateral changes were observed in the estimated thickness of this top layer and at some locations the reflection event was absent or so incoherent it could not be detected. The average asphalt concrete layer thickness has been found from analyzing GPR data without the need of drilled core information with an overall difference with the drilled cores, numbers 2 to 11, of 3 mm. There was a single location, borehole location number 1, with a much larger difference, this occurred with a core drilled close to the baseline, where the difference was 8 cm. Several possible causes were reviewed, but this did not lead to a firm conclusion about the cause or multitude of causes. Near surface heterogeneities cause lateral changes in the timing of the early events because in early recording times the direct waves through the air just above the surface and through the ground just below surface coincide with each other and with all scattering due to heterogeneities within the first quarter wave length of the wave through air, which is the largest. This quarter wavelength is the best possible condition, which is usually not met in practice. From the GPR that was used in this survey, this depth range where scattering can originate without being detectable separate from the direct events is 8 cm. From the information obtained by drilling, most separations in the asphalt layer occurred within the first 2 cm and hence cannot be detected separate from the direct waves. This implies that their possible occurrence must be inferred from indirect indicators. These indicators are lateral changes in the timing of the maximum amplitudes of the early events and changes in peak-topeak amplitudes of the direct events. Changes in surface conditions, such as surface irregularities or roughness, and antenna coupling to the surface also contribute to these effects. Therefore these indirect indicators must be used with great care. In this study it has proven impossible to turn these indicators into a numerical feature that can be extracted in an automated way. The number of available drillings is too small to allow a positive conclusion about the possible routine use of these features. It is therefore concluded that either a more detailed analysis of the here obtained results is carried out, or GPR is used with higher frequencies and with a larger bandwidth (ultra-wide band GPR), for the direct detection of loss of layer integrity due to separation. The major drawback of the system used is the relatively small frequency bandwidth and a too low dominant frequency. Ultra-wide band radar, with a 6dB bandwidth from 400 MHz to 4.4 GHz, would improve the analysis. The higher frequencies will allow direct detection of near surface heterogeneities due to loss of layer integrity. From the measured GPR data, manual analysis of the indirect features yielded a preliminary conclusion that there are two intact zones, from 0 m to 7 m horizontal distance and from 3 m to 18 m vertical distance, and from 17 m to 37 m horizontal distance and from 12 to 18 m vertical distance.
Bijlage 11 Rapportage radarmetingen Roadscanners
e0700170
DEFINITIEF
3D GPR surveys on Friesland dike 2007 Tomi Herronen & Timo Saarenketo
1. Introduction In May 2007 Roadscanners did a series of Ground Penetrating Radar (GPR) surveys on two dikes in the Netherlands, one in Friesland and the other in Hellegatsdam. The purpose of these surveys was to determine pavement layer thickness for safety assessment reasons and to produce seed thickness values for FWD back calculation. Another goal was to locate degradation, cracks, voids and other indicators of poor quality structure in the top layers of the dikes. For this task a 3d ground penetrating radar technique was chosen to provide better area coverage over the dike. With a traditional single channel GPR system the limiting factor is that it only gives information along a single narrow line. A 3d GPR collects data from a 2.4 m wide area in a single run, providing a three dimensional view of the dike structures. The surveys were ordered by KOAC-NPC, contact person Arjan De Looff. This report provides a summary of the key research results from the Friesland (Koehool-Westhoek) dike.
Figure 1. Location of Friesland and Hellegatsdam test sites
2. 3d Ground Penetrating Radar (GPR) Technique There are several multichannel GPR systems on the market that can be called 3d GPR. In most of the 3d GPR feasibility surveys conducted during the last few years, Roadscanners Oy has been using a Geoscope 3d-radar system which was developed and manufactured by the Norwegian firm, 3d-radar As (see Fig. 2). To analyse the data, Roadscanners has developed a special 3d Module for its Road Doctor software. During 3d Radar data collection the transmitter antenna sends a pulse into the road and the reflections from the layer interfaces are received by a receiver antenna and itsâ&#x20AC;&#x2122; amplitude and frequency are measured. This process is repeated rapidly through a frequency range of 100 MHz to 2000 MHz at 2 MHz steps and through all the channels (antennas) (see Fig. 3). The resulting frequency domain data will later be processed into time-domain format and interpreted as a conventional pulse radar profile.
Fig 2. Geoscope 3d â&#x20AC;&#x201C;GPR with 2.4 m wide and 31 channel antenna array mounted on a survey vehicle.
During data collection the Geoscopeâ&#x20AC;&#x2122;s wheel mounted encoder controls the interval at which scans are recorded. The resulting files have a maximum of 31 parallel longitudinal profiles that present the possibility to easily compare differences (anomalies) in the structure layers.
Fig 3. Schematic picture of a 3d antenna array. The antenna consists of several transmitter-receiver antenna pairings.
3. Surveys conducted
In this work a specific section, marked on the site, of the Friesland dike was surveyed. The width of this special test section was approximately 17 m and 50 m in length. Data collection was done utilising 31 channels and using the full width of the antenna. The channel separation was 7,5 cm and the sampling interval was 10 cm, as a result of these settings the data is collected in a 7,5 * 7,5 cm grid. Survey speed was about 3 km/h. Additionally the same section was surveyed with a traditional single channel GPR, specifically a GSSI 1.0 GHz horn antenna. A total of 16 lines were measured with a separation of 1 m. Digital video was also collected in several runs over the section in order to visually inspect pavement surface damage. The collected data was then processed and interpreted with Road Doctorsoftware using the 3d module. With this module GPR data can be viewed as longitudinal lines, cross sections and as time slices from different depths. In the depth and time slice calculations a dielectric value of 7 was used. Figure 4 presents a view of the Road Doctor user interface while working with the Friesland data. Processing included filtering and gaining operations. The horn antenna data was preprocessed for height correction and to produce dielectric value data. Different filters and gaining settings were used in time slice view production to enhance anomalies of different type; frequency, depth or amplitude. The time slices are presented in the form that 0 m is on lower part of the dike and 16 m the upper part/top of the dike.
Fig 4. An example of 3d Radar data from the Friesland test site presented with Road Doctor software. Data shows GPR longitudinal section and cross section on the top and a time slice calculated from a depth of 10 cm. Bright colors indicate high reflection amplitude and high moisture content.
4. Results 4.1 General Friesland dike asphalt thickness results have been delivered to the customer, according to their specifications, in the form of Excel files. The results of this survey were sent to the customers in digital format. When comparing the two different GPR methods, it seems that the 3d radar provides an easier way to collect and analyse wide areas efficiently. It also gives better depth penetration than the horn-antenna. However the horn antenna is better for inspecting the upper part of the surface layer because of itsâ&#x20AC;&#x2122; higher resolution and more reliable amplitude and dielectric value calculations. Roadscanners Oy is continuously developing processing and analysis software to improve data handling possibilities and quality with 3d GPR.
The following text provides some special notes and findings from the survey results.
4.2 3d GPR data The collected 3d GPR data proved to be good for finding anomalies in different structure layers. In appendix 1 there are a lot of â&#x20AC;&#x153;radargramsâ&#x20AC;? or time slices from various depths showing strongly or weakly reflecting areas, indicating differences in the structural integrity of a layer. The reasons for these anomalies are usually higher air, water or saline content. One problem with the Friesland with 3d GPR data was that authors could not find good processing algorithms to make the asphalt-unbound layer interface clear and, as such, the thickness interpretation was made using only the 1.0 GHz horn antenna data (see chapter 4.3).
Bottom/sea
Time slice 6 cm depth (Er=7)
Defect?
Top
Fig 5. 3d Radar data and time slice calculated from a depth of 6 cm at the Friesland test site. One larger anomaly can bee seen from 40 to 43 m in the GPR time-slice data.
Fig 6. 3d Radar data and time slice calculated from a depth of 19 cm at the Friesland test site. Some interesting features are circled in the time-slice window.
4.3 GSSI 1.0 Ghz horn antenna data Unlike 3d Radar data the thickness of the asphalt was really easy to interpret from the 1.0 Ghz horn antenna data. Figure 7 provides an example of the data set and a contour map of the thickness of the profile. In the thickness calculation the surface dielectric value of the asphalt was used for the whole layer â&#x20AC;&#x201C; and this might be a source of small error in the thickness calculations. These high dielectric values can be seen in the contour map of the asphalt surface dielectric values presented in figure 8. This shows that high dielectric values are located close to the sea but also in some linear sections going up the dike. These sharp linear sections with high dielectric variations can be seen even more clearly in figure 9 which presents the absolute value profiles from each section. These areas of high dielectric value and high deviation have proven to be very good indicators of distress close to the asphalt surface in many past Roadscanners projects done in Finland, Sweden, Poland, Germany and USA. Figure 10 presents a comparison of surface dielectrics and drill core verification data provided by KOAC. Even though the data does not match
perfectly it shows that solid cores were all taken from places with low dielectric values and no deviation.
Fig 7. A 1.0 Ghz horn antenna GPR profile (line 0 m, closest to the sea) with asphalt thickness interpretation and a contour map presenting the thickness throughout the survey section. Red indicates thick asphalt and blue thin asphalt. In the contour map y-axis, 0 m is close to sea and 14 m on the upper side of the dike.
Figure 8. A 1.0 Ghz horn antenna GPR profile (line 3 m up from the bottom of the dike) with asphalt thickness interpretation. The lower contour map presents the dielectric value of the asphalt surface where blue colours represent low dielectric values (sound asphalt) and red colors high dielectric values (asphalt adsorbs water).
seaside
Upper dike
Figure 9. Asphalt surface dielectric profiles measured from 15 surveys lines at the Friesland test site.
Figure 10. Comparison of surface dielectric values and drill core data taken from the Friesland dike. Black dots present separated drill cores, grey dots present partly separated and white dots present solid cores.
Road Doctor software also allows calculation of some attenuation parameters from the GPR data that can be used to evaluate if the asphalt is saturated with sea water or with rain water. Figure 11 present one example of such a map, where attenuation was calculated from the asphalt at a level of 3 ns (16-18 cm) and from the unbound material at a level of 6 ns (34-36 cm).
1.0 Ghz Horn antenna data, channel 1 Attenuation 3 ns
Attenuation 6 ns
Figure 11. A GPR data profile and attenuation map calculated from 3 ns and 6 ns. Red colors present high attenuation (salty sea water?) and blue colors lower attenuation (rain water).
APPENDIXES APPENDIX 1:
3d radargrams
APPENDIX 1:
3d radargrams
Friesland 3d GPR 2007
Bottom/sea
8 cm depth (Er=7)
Top
Friesland 3d GPR 2007
Bottom/sea
9 cm depth (Er=7)
Top
APPENDIX 1:
3d radargrams
Friesland 3d GPR 2007
Bottom/sea
7 cm depth (Er=7) Higher amplitudes in the lower part of the dike
Top
Friesland 3d GPR 2007
Bottom/sea
19 cm depth (Er=7)
Top
APPENDIX 1:
3d radargrams
Friesland 3d GPR 2007
Bottom/sea
16 cm depth (Er=7)
Top
Friesland 3d GPR 2007
Bottom/sea
49 cm depth (Er=7)
Top
APPENDIX 1:
3d radargrams
Friesland 3d GPR 2007
Bottom/sea
93 cm depth (Er=7)
Top
Bijlage 12 Grafische weergave resultaten radarmetingen en visuele inspectie
In figuur 1 is de gemeten diĂŤlektrische constante van het asfalt aan het oppervlak zoals bepaald door Roadscanners weergegeven. De resultaten zijn vergeleken met de resultaten van de visuele inspectie.
50 m Figuur 1
40 m
30 m
20 m
De rode vlekken in de figuur staan voor locaties waar het asfalt waarschijnlijk vocht bevat. De met een zwarte lijn gemarkeerde vakken zijn locaties die bij de visuele inspectie zijn genoteerd.
e0700170
DEFINITIEF
10 m
0m
In figuur 2 zijn de resultaten van de laagdiktemetingen van de TU-Delft weergegeven. Daarnaast zijn er 2 vakken gemarkeerd waar volgens waarneming van de TU-Delft nauwelijks schade aan het oppervlak zichtbaar is. Het is opvallende dat dit tevens locaties zijn met een geringe laagdikte. Een mogelijk verklaring zou kunnen zijn dat op deze locaties door een betere verdichting van de ondergrond een betere verdichting van het asfalt is bereikt
Figuur 2
e0700170
DEFINITIEF
50 m
40 m
30 m
20 m
10 m
0m
Figuur 3 In figuur 3 is de laagdikte zoals bepaald door de TU-Delft vergeleken met de resultaten van de visuele inspectie. Er lijkt geen correlatie te zijn tussen beide warnemingen.
e0700170
DEFINITIEF