Provsträckor, väg 42, Fristad (Borås)

Bakgrund

Behovet av varma återvinningsmetoder kommer att öka i takt med att det blir dags att ta hand om uppgrävda eller främst bortfrästa ABS-beläggningar. Större delen av det högtrafikerade vägnätet har idag slitlager av skelettasfalt som i de flesta fall innehåller 60-75 % av högkvalitativa stenmaterial, typ kvartsit och porfyr. Ett sätt att återvinna beläggningen är att remixa den på vägen, men i många fall är alternativet fräsning och då bör asfaltgranulatet nyttiggöras genom varm återvinning i verk. Den här typen av högvärdig återvinning svarar också väl mot samhällets krav på sund resurshushållning av värdefulla och ändliga resurser. Samtidigt är kraven på fullgod proportionering och utförande mycket stora för ABS-beläggningar varför möjligheterna till återvinning noggrant måste utredas, bl. a genom provvägsförsök. I vissa länder i Europa är man försiktig med återvinning av ABS- och ABD-beläggningar eftersom kvalitetskraven är stora på den här typen av högvärdiga beläggningar som också används på det mest trafikerade vägnätet.

Mot den bakgrunden och även de lovande resultaten på riksväg 40, initierades av Vägverkets arbetsgrupp för varm återvinning inom Region Väst, ett provvägs­ försök med granulatinblandning i ABS-massor. Ett lämpligt objekt valdes ut på riksväg 42 vid Fristad, Västergötland (nära Borås) och där lades under hösten 1997 några provsträckor med inblandning av asfaltgranulat i ABS11. Granulatet var förhållandevis åldrat med 20 i penetration och 69 i mjukpunkt enligt analys av bindemedlet.

Provsträckor och uppföljning

I provvägen (figur 33) ingår tre sträckor, varav två innehåller ABS 11 med 20 resp. 40 % granulatinblandning och den tredje är en referens med enbart nytillverkad massa. Granulatet innehöll kvartsit medan den nytillverkade massan bestod av ortens stenmaterial. Det lades ca 90 kg/m2 massa (mera om justeringsmassorna räknas in). Cellulosafibrer ingår i massorna.

ÅDT är ca 4 000 fordon per dygn med till synes tämligen stor andel tung trafik. Vägbredden är 6,5 m och skyltad hastighet 70 km/h. Provsträckorna startar ca

1100 m nordväst rondellen i Fristad och i riktning mot Vänga.

Ansvarig för proportionering, tillverkning, utläggning och packning av massorna, liksom ordinarie kvalitetskontroll var Vägverket Produktion.

1960 m Vänga ¡0 m 680 m 1260 m

I

t

Figur 33 Provsträckor med asfalt granulat i slitlager typ ABS11. Rv 42, Fristad.

Under hösten 1998 och 1999 har provvägen följts upp genom: • Laboratorieprovning av borrkärnor

• RST-mätningar • Besiktningar

Undersökningar av borrkärnor

En första provborrning gjordes några veckor efter trafikpåsläppet hösten 1997. Efter ett års trafik (september 1998) gjordes en förnyad provtagning på riksväg 42. Proverna togs i två sektioner per sträcka och vid varje sektion togs prov från vägytorna i yttre hjulspåret (4 st) och mellan hjulspåren (2 st). Under november

1999 (efter två års trafik) genomfördes en liknande provtagning som året innan.

Hålrum, pressdraghållfasthet och vidhäftningstal

Hålrumshalt, pressdraghållfasthet (+10°C), och vattenkänslighet på borrkärnorna framgår av figurerna 34-36 och bilaga 6. Hålrumshalterna har bestämts på 12 prov per sträcka medan pressdraghållfasthet och vidhäftningstalet avser 2*4 eller 2*5 prov.

I figurerna jämförs även provningen av asfaltmassa med borrkärnorna från 1997, 1998 och 1999. Provkropparna av massa tillverkades genom Marshallpackning.

Figur 34 Hålrumshalt på massa och borrkärnor tagna 1997-99. Väg 42

,

Figur 35 Pressdraghållfasthet på massa och borrkärnor från höstarna 1997- 1999. Väg 42, Fristad.

Figur 36 Vattenkänslighet (vidhäftningstal) på massa och borrkärnor från höstarna 1997-99. Väg 42, Fristad.

Kommentarer

De labtillverkade massaproven erhöll överlag lägre hålrumshalter än borrkärnorna från vägen och även om hänsyn tas till efterpackningen. Sannolikt så erhöll beläggningen dålig packning beroende på mycket kall väderlek vid utförandet men även av att relativt tjocka lager lades (både justering och slitlager i samma drag). Packningen stördes också av att det var mycket folk (besökare) på vägen vid försöket. Framför allt referensen och sträckan med ABS11, 20 % granulat har erhållit en påtaglig efterpackning. Sträckan med 40 % granulat har påverkats betydligt mindre, delvis beroende på att hålrumshalten från början låg på en lägre nivå. Samma tendens fanns dock vid väg 40 där också en av sträckorna med 40 %

tillsats av granulat erhöll lägre efterpackning än övriga blandningar. Det kan vara en effekt av att det hårdare granulatet styvar upp massan.

Som väntat erhöll borrkärnorna lägre pressdraghållfasthet än labtillverkade prov av massa. En bidragande faktor i detta fall kan vara skillnaderna i hålrumshalt men samma tendenser erhölls också på de andra provvägarna (även anvisningarna i TBV-beläggning tar hänsyn till detta med högre krav för massaprov resp. borrkärnor). Effekterna av granulatinblandningen och trafikarbetet är relativt oklar om sträckorna och provtagningstillfällena jämförs. Ett maximum för pressdraghållfastheten föreligger dock vid den andra provtagningen från hösten 1988, dvs. ett år efter utförandet. Vid den senaste provborrningen hade värdena överlag minskat.

Som för övriga objekt uppvisade borrkärnorna något lägre vidhäftningstal än de labtillverkade proven. Om borrkärnorna från 1999 jämförs med de från 1997 så finns också en tendens till försämrad vattenresistens. Sträckorna innehållande granulat uppvisar högre vidhäftningstal än referensen av jungfrulig massa. Skillnaden är dock liten mellan 20 och 40 % inblandning av granulat.

För att få en uppfattning om vägytans spårdjup, jämnhet och makrotextur (skrovlighet, RRMS) och hur dessa förändras med tiden har mätningar med VTIs Laser-RST bil utförts under hösten 1998 och 1999 (bilaga 7). Resultaten redovisas i figurerna 37-39 och avser medelvärderna för båda körriktningarna.

RST-mätning

Figur 37 Spårbildning enligt RST-mätning från höstarna 1997-1999. Väg 42, Fristad.

Figur 38 Jämnhet, IRI, enligt RST-mätning från höstarna 1997-1999. Väg 42, Fristad.

Figur 39 Makrotexturen i hjulspåren enligt höstarna 1997- 1999. Väg 42, Fristad.

Kommentarer

Efterpackningen första hösten låg på ca 2,0 mm för samtliga sträckor. Därefter har den årliga spårtillväxten legat på ca en millimeter. Skillnaden är liten mellan sträckorna men provsträckan med 40 % tillsats av granulat har hittills erhållit något mindre spårdjup än övriga sträckor.

IRI-värdena låg vid samtliga mätningar på ca 1,2 mm/m för provsträckorna och på ca 1,0 mm/m för referensen. Makrotexturen låg också från början något högre på provsträckorna jämfört med referensen. Skillnaden har med tiden blivit betydligt större på grund av att texturdjupet minskat mera för referensen än för provsträckorna. ABS11/B85 med 40 % granulat uppvisade hösten 1999 ett texturdjup på 0,77 mm medan referensen vid samma mätning erhöll 0,46 mm i medelvärde över hela sträckan (mätt i högra hjulspåret). Ett högre texturdjup ger fördelar för t ex avvattning, vattensprut och friktion men kan också vara en indikation på sten- eller brukssläpp. ABS 11 brukar erhålla lägre makrotextur än ABS 16 så värdet på referensen stämmer väl överens med tidigare erfarenheter. Genom dubbslitaget brukar också ABS-slitlager erhålla ett minskat texturdjup med tiden, åtminstone de första åren.

Besiktning

I september 1998 besiktigades provvägen. Slitlagerytorna var mer öppna än föregående höst beroende på att de blivit inslitna av dubbtrafiken. Något stensläpp förekom, speciellt på sträckan med 40 % granulat. En del kantsprickor förekom också i riktningen mot Fristad. Vid besiktningen från 1998 observerades att provsträckorna var mer öppna än referenserna och även hade fler stensläpp (dock ej i högre grad). I övrigt såg ytorna homogena och bra ut. Besiktningen från 1999 gav samma intryck med något stensläpp på provsträckorna medan referensen ej uppvisade stensläpp.

Bild 5 Besiktning på väg 42, 0 % granulat, hösten 1998.

Bild 6 Besiktning på väg 42, 20 % granulat, hösten 1998.

Bild 8 Besiktning på väg 42, 0 % granulat, våren 1999.

Bild 9 Besiktning på väg 42, 20 % granulat, våren 1999.

Väg 841, Stäket

Allmänt om provvägen

Hösten 1996 genomfördes ett mindre provvägsförsök väg C841 strax öster om gamla Stäketbron i Uppland. Några provsträckorna lades in i en ordinarie upphandling av slitlagermassor (Stabinor 11). Sammanlagt ingick fyra sträckor i provvägen varav två var referenser med nytillverkad massa och två återvinningssträckor med granulatinblandning. Beläggningstyperna var ABT 16 och ABS 16. I ABT 16/B 180 tillsattes 25 % asfaltgranulat. I ABS 16/B85 var motsvarande andel 15 % granulat.

Initiativtagare till försöket var Vägverket, region Stockholm och Skanska, asfalttekniskt centrum i Farsta. VTIs uppgift var främst att göra en del begränsade laboratorieundersökningar av borrkärnor. Försöket finns redovisat i en rapport av Skanska (se litteraturförteckningen). En översiktlig skiss av provsträckorna ges i figur 40.

Figur 40 Prov sträckornas läge på vägen.

Massorna tillverkades i Skanskas asfaltverk i Vällsta (se bilderna ) som bland annat anpassats för varm återvinning. I asfaltverket tillsätts granulatet direkt in i biandaren, vilket begränsar återvinningsgraden till högst 25 % (oftast mindre). För att kompensera värmeförlusterna från och fuktinnehållet i det kalla granulatet överhettas stenmaterialet för att massan skall få en tillräckligt hög temperatur. Den här typen av teknik är sannolikt den vanligaste förekommande i Sverige. Vid blandningen förlängdes tiden med ca 10 sek. Granulatet var krossat och sorterat samt uppdelat efter ursprunglig beläggningstyp (0-16 och 8-16 mm). Frästa ABS- massor med porfyr förvarades för sig i ett mellanupplag (0-16 mm). Penetrationen i granulatet låg mellan 30-40. Bindemedelshalterna i granulaten var för fraktionen 0-16 mm 5,6 % och för fraktionen 8-16 mm 3,2 %.

Bild 11 Upplag av granulat vid Vällsta.

Bild 12 Skanskas asfaltverk i Vällsta.

Från varje yta borrades 18 st 100 mm och 9 st 150 mm borrkärnor för analys på laboratorium. Dessutom togs ett antal kartonger massa från respektive yta.

Uppföljningar

Uppföljningsprogrammet för VTI såg ut enligt följande: • Utmattningstest och styvhetsmodul på borrkärnor • Okulär besiktning

Sträckorna bedömdes vara för korta för vägytemätningar.

Syftet med utmattningsförsöket var att se om granulatinblandning försämrar asfaltmaterialets förmåga att motstå upprepade (pulserande) belastningar. Granulat kan ha en förstyvande effekt på beläggningslagret som kan innebära att sprickkänsligheten hos materialet blir större. En viktig faktor i detta sammanhang är dock hur pass stora deformationerna är i beläggningens underkant som förutom beläggningens egenskaper även beror på de underliggande lagrens bärighet och vattenkänslighet. Det innebär att styvare lager blir mer känsliga på vägar med sämre bärighet, där flexibla egenskaper är att föredra, än vägar med bra bärighet där högre styvhet kan vara en fördel. För att kompensera den eventuella förstyvande effekten av granulatet på massan kan något mer bindemedel tillsättas eller ett mjukare bindemedel kan också användas under förutsättning att inte beläggningen blir instabil. Utmattningshållfastheten brukar förbättras (ibland markant) vid högre bindemedelsinnehåll.

Undersökningen gjordes enligt VTI:s metod för bestämning av utmattningshållfasthet hos asfaltprovkroppar genom pulserande pressdrag- provning. Ansvarig för provningen och utvärderingen av resultaten har varit Safwat Said på VTI.

Övriga undersökningar av materialsammansättning och egenskaper har Skanska ansvarat för. Dessa provningar har bland annat varit hålrumshalt, material­ sammansättning, mjukpunktsförändring hos bindemedlet i massan, nötningsresistens, homogenitets test, stabilitets test och vattenkänslighet (se litteraturförteckningen). Massorna klarade inte kraven på bitumenfyllt hålrum enligt VÄG 94 (kanske ej relevant för varm återvinning). Bindemedelshalten var 5,6% för A B T 16 och 5,8% för A B S 16 enligt arbetsrecepten. Enligt kvalitetskontrollen erhölls något högre bindemedelshalter. Kravet på mjukpunktsförändring uppfylldes. Hålrumshalterna hamnade på ca 2,0 vol-% för borrkärnor tagna första hösten. Spridningen i hålrumshalt inom återvinningssträckorna var inte större än för referenssträckorna. Återvinningsmassan med ABS + 15 % granulat erhöll något bättre stabilitet än referensen enligt dynamisk kryptest medan resultatet var omvänt för ABT där referensen blev något bättre. Värdena bedömdes dock trots detta ligga på bra nivåer för en ABT 16/B 180. Överlag erhölls höga vidhäftningstal (90-100 %). Slitageegenskaperna bestämda enligt Prall var också likvärdiga mellan återvinningsmassorna och referenserna.

Undersökning av borrkärnor

Figur 41 Resultat av undersökning av styvhetsmodulen vid 10°C på borrkärnor från C841 under 1996.

Figur 42 Resultat av undersökning av utmattning vid 10°C på borrkärnor från C841 under 1996.

Kommentarer Styvhetsmodul

En viss inverkan av granulatinblandningen kunde ses på A B T 16/B 180. Styvhetsmodulen hade ökat med ca 15 % men värdena låg på relativt låga nivåer så effekten av granulatinblandning bedömdes ha liten betydelse för beläggningens egenskaper. I det andra fallet uppvisade ABS 16/B 85 med 15% granulat lägre

styvhetsmodul än referensen med jungfrulig massa. Vid besiktningen såg provsträckan (15 % granulat) fetare ut än referensen, vilket pekade mot att skillnaden i styvhetsmodul kunde bero på att återvinningsmassan erhållit högre bindemedelshalt än referensen. Det är möjligt att hänsyn tagits till det förhårdnande granulatets egenskaper när massorna proportionerades.

Utmattningsresistens

Det konstaterades från utmattningsprovningen att ABT-beläggningen med och utan tillsats av granulat hade bättre utmattningsresistens än ABS-beläggningarna, vilket stämmer överens med tidigare undersökningar av slitlagerbeläggningar. Skillnaden i utmattningsresistens mellan referens- och provbeläggningarna med tillsats av granulat är beroende av töjningsnivån eftersom kurvorna som har olika lutning korsar varandra. Skillnaden var dock liten och i praktiken försumbar. Således bedömdes inblandningen av återvunnen asfalt (granulat) i ny massa inte ha försämrat utmattningsresistensen hos de två provbeläggningarna som i detta fall utgjordes av ABT 16/B 180 och ABS 16/B 85.

Spridningen i styvhet och utmattningsresultaten var låg i jämförelse med tidigare undersökningar av borrkärnor från ordinarie beläggningar. Troligen berodde det på att utborrningen skett vid en provsektion per sträcka, vilket medfört att provkropparna blivit mer identiska än vanligt.

Besiktning

Vid den första besiktningen kort efter utförande hösten 1996 konstaterades att återvinningssträckorna var något fetare än referenserna. Överlag upplevdes beläggningarna som bindemedelsrika och täta. Sträckorna klarade sig bra under kommande år och har inte behövts åtgärdas fram till hösten 1999. Återvinningssträckorna upplevdes som tätare och därför kanske mer hållbara än referenserna. Inga plastiska deformationer har förekommit. Beläggningen lades över hösten 1999 genom de ombyggnadsarbeten som förorsakades av den nya järnvägssträckningen intill provvägen.