Petrografisk sammansättning (mineralogisk och kemisk)

Medan den kemiska variationen hos det stenmaterial, som användes till vägar, i de flesta länder spelar en mycket stor roll, är den i Sverige förhållandevis oviktig. Största delen av såväl naturgrus som krossberg har en kemisk mycket likartad sammansättning.

Sverige bildar tillsammans med Finland samt delar av Norge, ett område vars berggrund väsentligen består av urberg. I huvudsak har denna berggrund granitisk sammansättning. En annan faktor av betydelse är att detta område i sen tid var utsatt för inlandsisen. På grund av dessa båda samverkande orsaker finns det tillgång på naturligt grus- och stenmaterial av stor mäktighet. Detta ger ur grusvägsteknisk synpunkt en särskilt gynnad ställning i förhållande till övriga Europa och större delen av världen.

Likväl finns betydande områden i Sverige där berggrunden inte är av normalt urberg eller har motsvarande sammansättning, utan till väsentlig del består av lösare bergarter, främst kalksten, skiffer och lersten. Sådana områden är sydvästra Skåne, Öland och Gotland, de mellansvenska skifferområdena, det jämtländska silurområdet samt fjällkedjan (Beskow, 1934).

Stenkvaliteten hos det ingående stenmaterialet i slitlagret påverkar nedkrossningen av gruset under trafikens inverkan. Slitaget av trafiken är särskilt högt för svaga bergartskomponenter som bryts ner snabbt. Lerskiffer slits t.ex. lättare till ett lerigt finmaterial och vid överskott av skiffer erhålls ett starkt vattenkänsligt grusslitlager.

Höbeda (1978) noterar att enligt erfarenheter i Sverige och Norge skall det grova materialet i slitlager utgöras av starka bergarters fragment som inte krossas genom trafikbelastningen. Höbeda anger i sin rapport ”Idealgrus till slitlager” att

bergarter som skiffer, lersten och kalksten har mindre styrka än urbergsmaterial och därför bör undvikas i grusvägbanor.

Höbeda (1978) refererar till Rosenqvist (1943) som särskilt rekommenderar användning av ”basiska” bergarter. Basiska bergarter är i regel sega och ger stenmjöl med bättre bindande egenskaper än ”sura”, kvartsrika bergarter.

Utomlands används i slitlager ofta mycket dåliga stenmaterial i jämförelse med dem som används i Skandinavien. Ritter (1954) i Höbeda (1978) anger att lokala material som porös lava, mjuk och porös kalksten, snäckskal, gruvavfall, matjord, vittrad granit m.m., med större eller mindre framgång används till slitlager på lågt trafikerade vägar i USA. I många fall verkar dock sådana svaga material ha använts i nederbördsfattiga klimat utan tjälproblem, vilket kan ha reducerat de problem som annars kan uppstå.

Höbeda (1978) anser i sin litteraturstudie att starka grusmaterial ibland ger sämre gruslager än material innehållande svaga partiklar, sannolikt beroende på att lämplig bindjord erhållits genom nedbrytning i det senare fallet. Ett mycket starkt grusmaterial med olämplig gradering krossas inte lika lätt till en stabil, tät gradering med mindre hålrum som ett material innehållande en ”lagom” halt av svaga partiklar. En del svaga material packar sig också till täta, stabila massor och finmaterialet kan t.o.m. ibland ha vissa cementerande egenskaper. Höbeda anser därför att delvis vittrat grusmaterial, som uppvisar cementering i täkten, kan vara att föredra framför friskt grus vid tillverkning av grusslitlager.

Ovanstående gäller inte för stenmaterial i beläggningar bundna med bitumen eller cement. Inte heller får bärlagergrus förändras med tiden i allt för hög grad genom nedbrytning. Enligt amerikanska normer eller föreskrifter rekommenderas ett Los Angeles tal av högst 50 (sprödhetstal ≈ 70) för att alltför stor nedbrytning skall förhindras. Hållfasthetsvärde föreskrivs sällan för material till grusslitlager, sannolikt för att inte försvåra användningen av lokala materialtillgångar (Höbeda, 1978).

I VÄG 94 ställs tekniska krav på materialet t.ex. kulkvarnsvärde, organisk halt, kornstorleksfördelning och andel okrossat material för fyra olika lager, slitlager, bärlager, förstärkningslager och eventuell skyddslager, se kapitel 5 i denna rapport ”Tekniska krav på grusvägar i Sverige”.

Dammbindningsmedel har en viss betydelse för sönderdelning av vissa bergarter. Glimmerrika material, främst skiffrar, kan sönderdelas vid saltning med kalciumklorid som utövar en dispergerande verkan på glimmermaterial, varvid finmaterialhalten ökar. Denna fråga verkar dock inte ha blivit närmare utredd. Grusslitlager med stort innehåll av glimmerrika bergarter borde därför inte saltas, om inte bindjordsunderskott förelåg (Höbeda ”idealgrus”, 1978).

En hög krossytegrad på gruset i slitlagret verkar även gynnsamt på resultatet vid dammbindning t.ex. med lignin. Hoover (1973) påpekar också att effekten av dammbindning med lignin blir bättre ifall slitlagret består av kalksten.

Bergström och Grebacken (1995) påpekar att grusmaterialet i slitlagret på Gotland är kalksten. Kalksten är en svag bergart och bryts ned varje gång vägen underhållshyvlas vilket medför att finmaterialet ökar med tiden och effekten av dammbindning med bitumenemulsion minskar. Man tror sig ha löst problemet genom att man vid underhållsbehandlingen kompletterar slitlagrets samman- sättning med vissa fraktioner för att komma så nära idealkornkurvan som möjligt.

Höbeda (1978) anger att längre transporter av särskilt lämpade material är sällsynta när det gäller grusvägar. Lokala tillgångar måste av kostnadsskäl i möjligaste mån utnyttjas.

6.4.1.2 Kornform

Kornformens betydelse för slitlagret och andra lager beror främst på, att kantiga partiklar ger högre inre friktion, än runda. Därigenom förhindras rörelse mellan partiklarna och deformationen begränsas. Detta ger krossat bergmaterial företräde framför naturgrus. Tätheten är dessutom högre vid oregelbunden än vid rund partikelform. Men ju mindre partikelstorleken är, desto mindre betydelse har skillnaden i partikelformen hos olika material. Redan för de vanliga grus- storlekarna är skillnaden i egenskaper beroende på partikelformen hos naturgrus och krossgrus förhållandevis liten. Detta gäller särskilt efter någon tids slitning i vägbanan, när krossgrusets kanter blivit avnötta (Beskow, 1934).

Höbeda (1978) bekräftar att formen hos partiklarna i grusslitlager är av betydelse för slitlagers egenskaper. Liksom sammansättningen förändras även partikel- formen i grusslitlagret genom trafikbelastningen, särskilt för svaga stenmaterial. Skarpkantiga partiklar kantrundas och flisiga bryts sönder till mera ”kubiska” partiklar. Kornformens betydelse beror på rådande spänningsförhållanden. Vid sådana som uppkommer i en vägkonstruktion är som regel skarpkantiga partiklar till fördel. Höbeda påpekar att inverkan av finmaterialets kornform även kan vara stor vid bärlager- eller grusslitlagermaterial men detta verkar hittills inte ha undersökts.