Aggregaat

Agregaat” is een verzamelnaam voor de minerale materialen zoals zand, grind en steenslag die samen met een bindmiddel (zoals water, bitumen, portlandcement, kalk, enz.) worden gebruikt om samengestelde materialen te vormen (zoals asfaltbeton en portlandcementbeton). In volume maakt aggregaat doorgaans 92 tot 96 procent uit van HMA en ongeveer 70 tot 80 procent van portlandcementbeton. Aggregaat wordt ook gebruikt voor basis- en onderlagen voor zowel flexibele als harde verhardingen.

Agregaten kunnen zowel natuurlijk als geproduceerd zijn. Natuurlijke aggregaten worden over het algemeen gewonnen uit grotere rotsformaties door middel van een open uitgraving (steengroeve). Het gewonnen gesteente wordt meestal verkleind tot bruikbare afmetingen door het mechanisch te breken. Vervaardigd aggregaat is vaak het bijproduct van andere verwerkende industrieën.

Dit gedeelte zal kort de aggregaatbronnen en steengroeve operaties bespreken en dan de basis aggregaat minerale, chemische en fysische eigenschappen beschrijven die het meest belangrijk zijn voor verhardingen en de typische testen die gebruikt worden om deze eigenschappen te bepalen. De volgende bron bevat meer gedetailleerde informatie over aggregaten:

Agregaatbronnen

Agregaten kunnen zowel van natuurlijke als gefabriceerde bronnen afkomstig zijn. Natuurlijke aggregaten zijn afkomstig van gesteenten, waarvan er drie brede geologische classificaties zijn (Roberts, et al., 1996):

Igneuze gesteenten Deze gesteenten zijn voornamelijk kristallijn en worden gevormd door het afkoelen van gesmolten gesteente onder de aardkorst (magma). Sedimentgesteenten Deze gesteenten worden gevormd uit afgezet onoplosbaar materiaal (b.v. de resten van bestaand gesteente dat op de bodem van een oceaan of meer is afgezet). Dit materiaal wordt door warmte en druk omgezet in gesteente. Sedimentgesteenten zien er gelaagd uit en worden verder ingedeeld op basis van hun overheersende mineraal als kalkhoudend (kalksteen, krijt, enz.), kiezelhoudend (chert, zandsteen, enz.) of argillair (leisteen, enz.). Metamorf gesteente Dit zijn stollingsgesteenten of sedimentgesteenten die aan een zodanige hitte en/of druk zijn blootgesteld dat hun minerale structuur is veranderd en zij van het oorspronkelijke gesteente verschillen.

Vervaardigd gesteente bestaat meestal uit industriële bijproducten zoals slakken (bijproduct van de metallurgische verwerking – typisch geproduceerd bij de verwerking van staal, tin en koper) of speciaal gesteente dat wordt geproduceerd om een bepaalde fysische eigenschap te hebben die in natuurlijk gesteente niet voorkomt (zoals de lage dichtheid van lichtgewicht aggregaat).

Granulaatproductie

Granulaten worden geproduceerd in een steengroeve of mijn (figuur 1) die als basisfunctie heeft ter plaatse aanwezig gesteente om te zetten in aggregaat met gespecificeerde eigenschappen. Gewoonlijk wordt het gesteente opgeblazen of van de wanden van de groeve afgegraven en vervolgens in grootte verkleind met behulp van een reeks zeven en brekers. Sommige steengroeven zijn ook in staat om het afgewerkte aggregaat te wassen.

Minerale eigenschappen

De minerale samenstelling van een aggregaat bepaalt grotendeels de fysieke eigenschappen ervan en hoe het zich gedraagt als verhardingsmateriaal. Daarom kan, bij het selecteren van een aggregaat, kennis van de minerale eigenschappen van het gesteente een uitstekende aanwijzing geven over de geschiktheid van het resulterende aggregaat. Cordon (1979) geeft enkele algemene richtlijnen voor aggregaat gebruikt in HMA.

Tabel 1. Desirable Properties of Rocks for HMA
(van Cordon, 1979 zoals genoemd in Roberts et al, 1996)

In het algemeen zijn de relaties tussen minerale en fysische eigenschappen vrij complex, waardoor het moeilijk is om nauwkeurig te voorspellen hoe een bepaalde aggregaatbron zich zal gedragen op basis van minerale eigenschappen alleen.

Chemische eigenschappen

Hoewel de chemische eigenschappen van aggregaten relatief onbelangrijk zijn voor los aggregaat, zijn ze wel belangrijk in een verhardingsmateriaal. In HMA kan de chemie van het aggregaatoppervlak bepalen hoe goed een asfaltcementbindmiddel aan een aggregaatoppervlak hecht. Slechte hechting, ook wel stripping genoemd, kan voortijdige structurele schade veroorzaken. In PCC kunnen aggregaten die reactieve vormen van silica bevatten, expansief reageren met de alkaliën in de cementpasta. Deze expansie kan scheurvorming, ploppen van het oppervlak en afsplintering veroorzaken. Merk op dat sommige chemische eigenschappen van aggregaten na verloop van tijd kunnen veranderen, vooral nadat het aggregaat is gebroken. Een pas geplet aggregaat kan een andere affiniteit voor water vertonen dan hetzelfde aggregaat dat is geplet en een jaar in een voorraad is blijven liggen.

De volgende zijn typische chemische eigenschappen die voor aggregaten worden gemeten:

• Stripping
• Alkali-Agregaat Reactie

Fysische eigenschappen

De fysische eigenschappen van aggregaten zijn de meest direct waarneembare aggregaateigenschappen en ze hebben ook het meest directe effect op hoe een aggregaat presteert als een bestanddeel van een verhardingsmateriaal of op zichzelf als een basis- of subbasismateriaal. Gewoonlijk gemeten fysische aggregaat eigenschappen zijn (Roberts et al., 1996):

• Afbraak en grootte
• Taaiheid en slijtvastheid
• Duurzaamheid en deugdelijkheid
• Deeltjesvorm en oppervlaktetextuur
• Schoonheid en schadelijke materialen
• Vochtgehalte

Dit zijn niet de enige fysische eigenschappen van aggregaten, maar wel de meest gemeten. Tests die worden gebruikt om deze eigenschappen te kwantificeren zijn grotendeels empirisch. De fysische eigenschappen van een aggregaat kunnen in de loop van de tijd veranderen. Zo kan een pas gebroken aggregaat meer stof bevatten en dus minder ontvankelijk zijn voor binding met een asfaltbindmiddel

Aaggregaat als basismateriaal

Aaggregaat wordt vaak op zichzelf gebruikt als ongebonden basis- of onderlaag. Wanneer het als zodanig wordt gebruikt, wordt aggregaat gewoonlijk gekenmerkt door de voorgaande fysische eigenschappen en de totale laagstijfheid. De stijfheid van de laag wordt gekarakteriseerd door dezelfde tests die worden gebruikt om de stijfheid van de ondergrond te karakteriseren.