Rolweerstand betonwegen onderzocht3201566RolweerstandbetonwegenonderzochtInvloed van wegdektype op de rolweerstand vangebezemd en uitgeborsteld betonRolweerstand betonwegen onderzocht 32015 67In 2013 is een onderzoek uitgevoerd naar het effectvan verschillen in wegdektype op de variatie inrolweerstand voor personenwagens. Op acht beton-wegvakken zijn zowel rolweerstand- als textuurme-tingen uitgevoerd. Het betrof wegdekken van gebe-zemd en uitgeborsteld beton op de N285 tussenZevenbergen en Wagenberg. De invloed van hettype wegdek blijkt significant.Om te kijken wat de mogelijkheden zijn om brandstofverbruiken CO2-emissie van het wegverkeer in Nederland te reduceren,is meer kennis en inzicht nodig van de optredende variaties inrolweerstand van verschillende wegdektypen op het Neder-landse wegennet. M+P raadgevende ingenieurs heeft in 2013 inopdracht van Rijkswaterstaat (Dienst Verkeer en Scheepvaart)en provincie Gelderland rolweerstand- en textuurmetingenuitgevoerd op het hoofdwegennet en provinciale wegen inGelderland. In een aanvullende opdracht zijn voor hetCement&BetonCentrum dergelijke metingen uitgevoerd opwegvakken van beton.MeetopzetDe rolweerstand en textuurmetingen zijn uitgevoerd op achtwegvakken met beton, waarvan ??n met gebezemd en zevenmet uitgeborsteld beton. De totale lengte van de wegvakken isongeveer 8 km en ze zijn aangelegd in de periode van 1992 tot2006. In tabel 1 is een overzicht van de wegvakken gegeven.RolweerstandmeetsysteemDe rolweerstandmetingen zijn uitgevoerd met de rolweerstand-trailer van de TU Gdansk (foto 1). De twee voorste banden zijnde stuurbanden. De meetband bevindt zich in de behuizing enis bevestigd aan een arm. De hoek die de arm maakt bij hetrollen van de meetband over het wegdek, is een maat voor derolweerstand op de meetband. Het principe is schematischweergegeven in figuur 2.De rolweerstandmetingen zijn uitgevoerd met de SRTT(Standard Reference Test Tyre) bij een snelheid van 80 km/h. Inhet algemeen wordt verondersteld dat de meetsnelheid geensignificant effect heeft op de rolweerstand. Verder is hetsysteem niet gevsoelig voor (zij)wind.1ing. Wim KramerCement&BetonCentrumir. Fred Reinink,ir. Jan HooghwerffM+P raadgevende ingenieurs bv1 Rolweerstandtrailer van de TU GdanskCROW InfradagenDit artikel is gebaseerd op een paper en voor-dracht voor de CROW Infradagen, gehoudenop 18 tot en met 14 juni 2014.Tabel 1 Meetlocatiesnr. locatie datum aanleg type km1 N285 Moerdijk, Provinciale Rondweg 2005 gebezemd 2.9 ? 3.32 N285 Zevenbergen, ProvincialeRondweg2006 uitgeborsteld4.0 ? 4.53 4.9 ? 5.54N285 Zevenbergen, De Langeweg 2006 uitgeborsteld7.3 ? 7.75 8.0 ? 10.06N285 Wagenberg, De Brandestraat 1992 uitgeborsteld13.3 ? 15.87 16.2 ? 16.88 N285 Wagenberg, Wagenbergsebaan 1992 uitgeborsteld 17.4 ? 18.3Rolweerstand betonwegen onderzocht32015682 Principe meten rolweerstand3 Rolweerstandco?ffici?nt gemeten wegvakken4 Textuurparameters: (a) MPD, (b) RMS en (c) Skewnesswordt geschat op basis van bijdragen van verschillende compo-nenten en inzichten van de metingen (bijvoorbeeld variantie,herhaalbaarheid, reproduceerbaarheid en temperatuureffecten).De invloed van enkele van deze parameters worden kort toege-licht.BandenspanningVerschillen in bandenspanning kunnen invloed hebben opde gemeten rolweerstand. Daarom wordt de bandenspanningcontinu gemonitord en eventueel bijgesteld tot een banden-spanning van 2,10 bar. De tolerantiegrenzen liggen bij 2,05en 2,15 bar. Door deze procedure te volgen, is de invloed vanvariaties in bandenspanning klein. Daarom is er geen correctietoegepast op de meetresultaten.TemperatuurUit eerdere studies blijkt dat de luchttemperatuur een signifi-cante invloed heeft op de rolweerstandmetingen. Hierbij zijneffecten gevonden in de orde grootte van 0,06 tot 0,12 kg/t per ?C).In het bredere rolweerstandonderzoek is ook de invloed vantemperatuur op de meetresultaten onderzocht. Het blijkt dat deTextuurmeetsysteemDe textuurmetingen zijn uitgevoerd met het M+P textuurmeet-systeem. Dit systeem bestaat uit een laser gecombineerd meteen data-acquisitiesysteem. Tijdens de meetcampagne is delaser bevestigd op de rolweerstandtrailer van de TU Gdansk.Het textuurprofiel wordt gemeten in het midden van hetrijspoor van de meetband.Het textuurmeetsysteem voldoet aan ISO-13473-3 klasse Dvoor wat betreft verticale resolutie (beter dan 0,03 mm), enklasse E voor het golflengtebereik (groter dan 200 mm). Uit hetruwe textuurprofiel worden verschillende parameters bepaald.In dit project is gebruikgemaakt van de textuurparametersMPD, RMS en Skewness, zoals gedefinieerd in [3] (zie kader).Randvoorwaarden voor metingenDe rolweerstand- en textuurmetingen zijn gelijktijdig uitgevoerd.Iedere serie metingen wordt gestart met het opwarmen van demeetbanden en het instellen van de juiste bandenspanning.Tijdens de metingen worden de bandenspanning, bandtempera-tuur, luchttemperatuur en wegdektemperatuur opgeslagen.Om weersinvloeden op de meetresultaten zo veel mogelijk tebeperken, worden de metingen uitgevoerd binnen de volgenderandvoorwaarden:- Luchttemperatuur van minimaal +5 ?C;- Geen neerslag;- Wegdek moet droog zijn.De volgende randvoorwaarden zijn gehanteerd bij de selectievan wegvakken:- Wegvakken zonder (scherpe) bochten;- Wegdek moet vlak zijn.MeetonzekerhedenZowel bij de opzet als bij de analyse van de metingen is uitgebreidaandacht besteed aan meetonzekerheden. De totale onzekerheidTextuurparametersIn literatuur [3] wordt onderscheid gemaakt tussen diversetextuurparameters:- RRC: Rolling Resistance Coefficient;- MPD: Mean Profile Depth (de gemiddelde afstand van depieken tot het gemiddelde);- RMS: Root mean square (het kwadratisch gemiddelde van deruwheid);- Skewness: ook wel omschreven als`scheefheid van de textuur'.arm 1arm 2-FrFrN01 2 3 4 5 6 7 8RRC[kg/t]nr. betonwegvakgebezemd betonuitgeborsteld beton1110,5109,598,587,576,5623Rolweerstand betonwegen onderzocht 32015 69bandtemperatuur de beste correlatie heeft met de gemetenrolweerstandwaarden. Uit een regressieanalyse van rolweer-stand en bandtemperatuur volgt de volgende correctie:RRCT,gecorr= RRC - (0,17 ? 0,02) (25 - Tband)De rolweerstandmetingen aan betonwegen zijn uitgevoerd bijdezelfde temperatuur. Omwille van de vergelijkbaarheid met demetingen uit het bredere onderzoek rolweerstand, zijn allemeetresultaten gecorrigeerd voor bandtemperatuur.MeetresultatenDe rolweerstandco?ffici?nt van de gemeten betonwegvakkenzijn weergegeven in figuur 3. De meetresultaten zijn gecorrigeerdvoor bandtemperatuur. In het blauw is het wegvak gebezemdbeton weergeven, in het rood de wegvakken uitgeborsteld beton.Het gemiddelde verschil in rolweerstandco?fficient tussengebezemd en uitgeborsteld beton, bedraagt 11 ? 4%. Detextuurparameters MPD, RMS en Skewness voor deze wegvak-ken zijn weergegeven in figuur 4.Modelvorming rolweerstand en textuurDe gevonden verschillen in rolweerstand kunnen voor eengroot deel worden verklaard door de verschillen in de textuur-parameters MPD, RMS en Skewness. Met een (multi)regressie-analyse kan worden onderzocht welke textuurparameters hetbeste correleren met de gevonden rolweerstandco?ffici?nten.Daarnaast kan met een dergelijk model de rolweerstandco?f-fici?nt worden geschat op basis van een of meerdere textuur-parameters. De volgende modellen zijn onderzocht:- RRC = C1 MPD + C2- RRC = C1 RMS + C2- RRC = C1 MPD + C2 Skewness + C3- RRC = C1 RMS + C2 Skewness + C3BrandstofverbruikHet wegdek heeft een significante invloed op de rolweerstanden daarmee op het brandstofverbruik van voertuigen. De in ditonderzoek uitgevoerde meetmethode is geschikt voor personen-wagens. Een door TNO in 2012 uitgevoerde literatuurstudie gafaan dat het brandstofverbruik voor circa 10% wordt bepaalddoor de wegdekkarakteristieken [3]. Er bestaat in de wereldechter (nog) geen geschikte meetmethode om de invloed vanrolweerstand op het brandstofverbruik van vrachtwagens temeten.Een samenvatting van internationaal uitgevoerde onderzoekennaar de relatie tussen wegdek en brandstofbesparing is weerge-geven in een publicatie van EUPAVE [4].00,20,40,60,811,21,41,61,821 2 3 4 5 6 7 8MPD[mm]nr. betonwegvakgebezemd betonuitgeborsteld beton-1-0,8-0,6-0,4-0,200,20,40,60,811 2 3 4 5 6 7 8Skewness00,20,40,60,811,21,41,61,821 2 3 4 5 6 7 8RMS[mm]gebezemd betonuitgeborsteld betonnr. betonwegvaknr. betonwegvakgebezemd betonuitgeborsteld beton00,20,40,60,811 2 3 4 5 6 7 8MPD[mm]nr. betonwegvak-1-0,8-0,6-0,4-0,200,20,40,60,811 2 3 4 5 6 7 8Skewness00,20,40,60,811,21,41,61,821 2 3 4 5 6 7 8RMS[mm]gebezemd betonuitgeborsteld betonnr. betonwegvaknr. betonwegvakgebezemd betonuitgeborsteld beton00,20,40,60,81 2 3 4 5 6 7 8MPD[mm]nr. betonwegvak-1-0,8-0,6-0,4-0,200,20,40,60,811 2 3 4 5 6 7 8Skewness00,20,40,60,811,21,41,61,821 2 3 4 5 6 7 8RMS[mm]gebezemd betonuitgeborsteld betonnr. betonwegvaknr. betonwegvakgebezemd betonuitgeborsteld betonIn figuur 5 worden de resultaten van deze regressieanalysesweergegeven.Met de textuurparameter RMS kan ruim 85% van de gevondenspreiding in rolweerstandwaarden voor betonwegvakken worden4c4b4aRolweerstand betonwegen onderzocht32015705 Resultaten regressieanalyse: (a) en (b) werkelijke RR vs. voorspelde RR;(c) RR vs. MPD; (d) RR vs. RMSDe rolweerstand van de wegvakken 6, 7 en 8, aangelegd in1992, is op hetzelfde niveau gebleven als de wegvakken aange-legd in 2006. Er is hier dus geen terugloop van rolweerstandgeconstateerd. LITERATUUR1 Influence of road surface type on rolling resistance ? results of themeasurements 2013, +P.DVS.12.08.3, revisie 4, 20 november 2013.2 Rolling resistance of concrete road surfaces ? results of the measure-ments 2013, M+P.CBC.13.01.1, revisie 1, 22 november 2013.3 Literatuuronderzoek ? Brandstofverbruik in relatie tot wegdekkarak-teristieken, TNO-rapport 2012 R10528, 16 oktober 2012.4 Concrete pavements contribute to decarbonising of transport,EUPAVE, december 2011.verklaard. Als de parameter Skewness wordt toegevoegd, is de R2marginaal groter. Het volgende verband tussen textuur- enrolweerstandwaarden blijkt de hoogste correlatie te hebben:RRC = 2,03 RMS - 0,04 Skewness + 8,02Statistisch significant verschilGeconcludeerd wordt dat het verschil in gemiddelde rolweer-stand voor personenwagens tussen gebezemd en uitgeborsteldbeton 11 ? 4% bedraagt. Dit verschil is statistisch significant.Als de resultaten worden vergeleken met het bredere onderzoekrolweerstand [1], blijkt dat de rolweerstand van uitgeborsteldbeton (9,5 kg/t) ongeveer vergelijkbaar is met de rolweerstandvan zeer open asfaltbeton (ZOAB). De gemiddelde rolweer-stand van gebezemd beton (8,5 kg/t) is ongeveer gelijk aan derolweerstand van dunne, geluidreducerende deklagen (SMA) ofdicht asfaltbeton.voorspelde RR [kg/t]6 7 8 9 10 11 12werkelijkeRR[kg/t]6789101112voorspelde RR [kg/t]6 7 8 9 10 11 12werkelijkeRR[kg/t]6789101112RR = 1,2186 ? MPD + -0,47138 ? Skewness + 7,8107R2= 0,83402RR = 2,0282 ? RMS + -0,038025 ? Skewness + 8,0182R2= 0,85121MPD [mm]0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2RRC[kg/t]66,577,588,599,51010,5110 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 166,577,588,599,51010,511RMS [mm]RRC[kg/t]y = 0,93074x + 8,125R2= 0,77412y = 1,9929x + 8,0364R2= 0,85065dvoorspelde RR [kg/t]6 7 8 9 10 11 12werkelijkeRR[kg/t]6789101112voorspelde RR [kg/t]6 7 8 9 10 11 12werkelijkeRR[kg/t]6789101112RR = 1,2186 ? MPD + -0,47138 ? Skewness + 7,8107R2= 0,83402RR = 2,0282 ? RMS + -0,038025 ? Skewness + 8,0182R2= 0,85121MPD [mm]0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2RRC[kg/t]66,577,588,599,51010,5110 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 166,577,588,599,51010,511RMS [mm]RRC[kg/t]y = 0,93074x + 8,125R2= 0,77412y = 1,9929x + 8,0364R2= 0,85065b5a5c