V Zfnotat
Nummer: V 40 Datum: 1987-08-06
Titel: å Provningar av obundna material genom cykliska triaxial-försök och andra undersökningar
Intryck från en resa 12-15 maj 1987 till Dep. of Eng. Univ. Nottingham; Rijkswaterstaat och Laboratoium voor Weg- en Spoorwegbouwkunde, Tekn. Högskolan, Delft, Bast, Köln, och Författare: Institut för Grundbau, Ruhr-Universität, Bochum
Peet Höbeda, Lennart Djärf, Safwat Said och Leif Viman
Avdelning: V
Projektnummer: 4230604-3 Pråjektnamn: Makadam Uppdragsgivare: Vägverket Distribution: fri / /
& ö
3
Statens väg- och trafikinstitut
ä'[Vägzac,, "af,/(- Pa: 58101 Linköping. Tel. 013-11 52 00. Telex 50125 VTISGI S /LPTtlt"tet Besök: Olaus Magnus väg 37, Linköping
wegbouwkunde, Tekniska Högskolan, Delft, Bast, Köln, och Institut für Grundbau, Ruhr-Universität, Bochum
2 DELFT 87-05-13 5
3 ' BAST 87-05-14 16
4 BOCHUM 87-05-15 22
5 SAMMANFATTANDE INTRYCK 32
Bilaga 1 Pavement Research Group Nottingham
(informations-broschyr)
Bilaga 2 Förteckning över publikationer, Nottingham
forskning men har samtidigt en solid grund från grundforskning, se
litteraturlista (bilaga 2).
Dr Dawson berättade allmänt om vägkonstruktion i England. Han ansåg
förstärkningslagrets ("subbase") funktion vara att tåla byggnadstrafik,
medan den bituminöst bundna överbyggnaden skulle vara tillräckligt stark för att tåla senare trafik. Vid vägdimensionering beaktar man därför endast den senares egenskaper. Ett "capping layer" kan behövas under förstärkningslagret vid svag undergrund.
Man använde numera sällan obundet bärlagergrus ("wet mix") som
endast tillåts för dimensionerande trafik mindre än 1 miljon
standardax-lar på 8.2 ton, motsvarande ca å- milj standardaxstandardax-lar på 10 ton. Förstärk-ningslagret är nästan alltid av typ 1, dvs av krossat ägg, med
gränskur-vor ungefärligen som för svenskt bärlagergrus. "Capping layer" kan
bestå av sandigt material.
Vi ansåg förhållandena i England och Sverige vara ganska olika. Man hade ringa erfarenhet av överbyggnader med tunna asfalttjocklekar,
men skulle börja arbeta med ett amerikanskt kontrakt där en överbygg-nad med beläggningstjockleken 20 mm skulle provas.
Även om man sysslat en hel del med framtagning av matematiska
modeller för obundna material, används inte dessa vid dimensionering
enligt "Nottinghamskolan". Man satte alltid modulvärdet för obundet material till 100 MPa, ett värde som man funnit efter noggranna studier, men sade samtidigt att modulvärdet kunde reduceras till 20-30 MPa i fuktiga lägen.
Cykliskt triaxialförsök på prov 150 x 300 mm (diameter resp höjd)
Cykliskt triaxialförsök på prov 75 x 150 mm -"-.
Statiskt triaxialförsök på prov 225 x l+50 mm
_"-Dessutom fanns på experimentstadiet en "hollow cylinder"-utrustning
för finkorniga material. Man kan med utrustningen rotera
huvudspän-ningen, den permanenta deformationen anses öka vid sådan provning.
Den mindre triaxialutrustningen används främst för försök på leror. Man brukade sätta in en porvattentrycksgivare i det uppslammade
lerprovet, som konsoliderades på ett definierat sätt till provkrOpp.
Man hade ett gott samarbete med tekniska högskolan i Delft, som sades syssla med mer praktiskt orienterad materialforskning. Delft ansågs
också ha bättre anslag än Nottingham.
I triaxialcellerna, där celltrycket kunde växlas, användes silikonolja för att undvika sådana elektriska problem som kan uppkomma, med vatten. Man kunde föra in givare genom gummimembranen (med hjälp av
silikonklister). Frekvensen ansågs vara av mindre betydelse för
frik-tionsmaterial och man hade använt upp till 5 Hz. Porvattentryck gick
dock inte att mäta vid så höga frekvenser.
Man ville bl a studera hur mycket det går att "öppna" graderingen för
bättre vattengenomsläpplighet hos "subbase" (jämför VTI:s projekt).
Man hade provat bärlagergrus 0-40 mm i provkropp med 150 mm
diameter och tyckt sig få god repeterbarhet. Man packade stenmate-rialproven genom vibrering, men hade funnit att finmaterialet tenderar att vandra nedåt. Dawson höll tydligen på med sådana undersökningar inom ett projekt, men vi fick inte veta mycket (avhandling?). Man ansåg
att ostörda fältprov borde kunna tas genom frysningsteknik.
Annan utrustning som vi fick se var en slags "wheel-tracking" i elliptisk
bana, avsedd för ytbehandlingar (något för VTI?), även om vid besöks-tillfället asfaltmassa provades. Man hade även triaxialutrustning för asfaltprovning i ett klimatrum, men utrustningen användes tydligen
ytan ansågs bli verklighetsnära (kontakttryck 0.5 MPa).
En dragbänk i utvecklingsstadiet fanns och man skulle bl a studera fogar i betongbeläggningar.
Eftersom man tydligen samordnat vårt besök med två andra, utsattes vi
sedan för teoretiska föreläsningar (prof Brown, dr O'Reilly och en till)
där först Nottinghams matematiska "modellbyggen" rörande "elastisk" och permanent deformation presenterades. Man accepterar tydligen inte den för obundna friktionsmaterial vanligen använda sambandet
mellan modulvärde och summan av huvudspänningarna (dvs
E-modul:k1(C-))kz utan delar istället upp töjningarna, uppmätta vid
cykliskt triaxialförsök, till en volyms- och skjuvningskomponent. Ekva-tionerna blir (man gav även grafisk demonstration):
es : A ( ...3.6 )B skjuvtöjning Öpl
-
(6
)D
°
' °
Ev
C
p1
volymetrisk togmng
q = deviatorspänning p = normalspänning A, B, C, D = konstanterDen permanenta deformationen är svår att beskriva matematiskt, även om skjuvningskomponenten kan uttryckas på följande sätt:
5: p = F-log (antal belastningar). Konstanten F beror på spänningsväg och ökar särskilt mycket nära brottgränsen.
Porvattentrycket ansågs ha liten inverkan, vilket inte riktigt stämmer
med andras åsikter.
Man gick även in på leror och ansåg att överkonsoliderad lera fungerade "elastiskt" på samma sätt som ett "granular material". För permanent
deformation fanns därem0t ett tröskelvärde för lera från vilket provet
snabbt deformerades.
Man gick även in på analytisk dimensionering och presenterade sin finita-elementmetod SENSOL. Man visade sedan hur man från
fallvikts-mätningar kan beräkna E-modulen hos olika lager. Undergrundens
icke-lineära egenskaper "modellerades" genom att undergrunden för beräkningen uppdelades i horisontella skikt.
Man hade lagt upp ett mycket välplanerat och kompakt "studiepaket" i Nottingham för att visa sina resultat för besökare och tydligen "klum-par" man gärna ihop flera besök för bättre arbetsro. Enligt gästboken
låg föregående besök ca två veckor bak i tiden. Vi fick mycket "tung" teori till livs, men laboratoriebesiktningarna blev samtidigt något lidande. Vi hann inte se all utrustning, jämför bifogad broschyr i bilaga 1.
Safwat fick dock göra en specialbesiktning av bituminös provning,
varvid han bla fick veta att ett nytt projekt rörande "mix-design" ska
påbörjas. I den ingår att klarlägga mekaniska egenskaper hos komponen-terna innan sammansättning. Därefter skulle man undersöka massans funktion genom provning av dess mekaniska egenskaper. Beträffande
dessa så höll man på med utmattningsförsök på cylindriska provkroppar (med slankhetstal 2:1) vid olika temperaturer. Man är dock positiv till
tionen för väg- och spårbyggnad.
Man nämnde att man hade mycket goda erfarenheter av dränasfalt och
hade ännu inte behövt lägga över någon sträcka och saknade därmed erfarenheter från förstärkning med nytt slitlager.
Man använder sig i Holland av obundna bärlager, men har på senare år
haft en del Vägskador, som uppstått efter 3-4 är, något som initierat de
omfattande undersökningarna av obundna material. De holländska
kra-ven på bärlagergrus är ovanliga, eftersom gränskurvorna ej fortsätter
nedanför maskvidden 2 mm (figur 2:1). Kvaliteten hos sand, men ej bärlagergrus, 'undersöktes också genom sandekvivalentförsök. Sand
ut-gjorde det vanliga förstärkningslagermaterialet (eftersom man inte har
mycket annat att tillgå).
En annan orsak var att man inte har egna stenmaterialtillgångar och därför försöker använda restprodukter, framför allt hyttsten och bygg-avfall. Tydligen har man haft problem med det senare materialet eftersom man så mycket koncentrerat undersökningarna till detta.
Byggavfallet kan vara av mycket varierande kvalitet och är mycket nedkrossningsbenäget. Man utför tester som krossning i cylinder
(liknan-de sprödhetstal men vid statiskt tryck) och frystöväxling på analysfrak-tioner, men också packnings- och tjällyftningsförsök (det senare enligt TRRL:5 metod) på hela kornkurvan. Frystöväxlingen bestod av 20 cykler och analysfraktionerna vattenmättades först i vakuum och lagrades i flaskor vid försöket. Nedfrysnings- respektive upptiningsfaserna var
3timmar och lagringen vid -20 respektive +20°C ltimme (enligt RILEM-metod). Många prov sönderföll kraftigt, men man hade ännu
inte utvecklat bedömningskriterier. Utrustningen var avancerad, bla kunde temperaturen inne i proven avläsas.
sam-arbetar man med Tekniska Högskolan, som ligger nära intill och äger utrustningar för triaxialprovningar, bla en stor utrustning för prov-kroppar l;OO x 800 mm (provmängd ca 200 kgl, jfr figur 2:2-2z3).
Man har delat in undersökningarna i tre faser, nämligen:
l. Laboratoriestudier av obundna material, bl a cykliska och statiska
triaxialtester.
2. Utveckling av finita elementprogram för analytisk dimensionering,
varvid resultaten från fas 1 utgjorde indata.
3. Kontroll av resultaten från fasZ genom byggande av provytor, instrumenterade för spännings-töjningsmätningan Upprepad plattbe-lastning används för att efterlikna trafik.
Man nämnde att man funnit lägre E-moduler vid laboratorieanalyser än vid fallviktsmätningar på provytorna. En speciell egenskap hos betong-avfall var dock en markant självbindning, som hos viss hyttsten och
kalksten. Därför har man börjat upprepa triaxialförsöken efter lagring
olika lång tid.
Man ansåg att cykliska triaxialförsök inte lämpar sig för rutinbetonade
analyser utan enklare tester måste alltid finnas tillgängliga.
CBR-prov-ning hade inte fungerat, däremot hade man funnit lovande korrelationer med E-moduler, erhållna från statiska triaxialförsök. (Enligt bl a
ameri-kanska undersökningar är dock inte sådana statiska försök lämpade,
något som dock kan bero på olika packningsmetodik rn m.). En orsak till den goda korrelationen kan ev. vara att de svaga provmaterialen krossats så kraftigt vid själva packningen att efterföljande lastväxling
varit "mild" i jämförelse.
Vi gick över till tekniska högskolan för att titta på triaxialutrustningen.
En utrustning fanns för mindre provkroppar, 100x200 mm, varvid tryckluft användes för sidotryck. pF-värdet, ej porvattentrycket
kvoten inte kan vara över den optimala, dvs inverkan avvattenmättning
på bärighet inte kan studeras.
Proven packades i delbara provcylindrar genom en kombination av
instampning och statiskt tryck. Instampningen ansågs särskilt viktig, eftersom partiklarna då kan orientera sig. På frågan om man även kan
prova makadam, sades att man provat järnvägsballast, dock av en
gradering ca 8-60 mm.
En egenhet med de två systemen var att man inte använde sig av
töjbara gummimembran på provkropparna, utan av ett plastmaterial som man formade till själv. För att undvika spänningspåverkan av
membranet utfördes detta med större volym 1 mittpartiet, en ovanlig lösning.
Töjningarna i provkroppen mäts i vertikal- och horisontalled på prov-kroppen med hjälp av påmonterade plexiglasringar med LVDT-givare eller också med "gap sensery" system. För bestämning av elastisk deformation använde man sig av frekvensen le, för permanent deformation 5 Hz. För att få fram skillnader mellan materialen
över-drev man spänningarna vid provningarna. (Totalspänningarna i bärlagret ansågs vara ca 100 kPa.) Man hade funnit tröskelvärden för
spännings-förhållanden, varvid sand var speciellt känslig, värdet 61/63 var här ca
1.5 medan det var ca 8 för krossat tegel.
En komplett mätserie omfattade 72 mätvärden. På frågan vad en sådan
provning av ett material i stor utrustning skulle kosta, fick vi svaret ca 30 000 Skr, då tillsammans med rapport.
Två rapporter erhölls, en på holländska rörande försök som gjorts med
olika alternativa material (jämför figur 2:2), en annan på engelska som
I den förstnämnda rapporten ger man rii-moduler som funktion av
huvudspänningarna (figur 2:4 ger ett exempel och figur 2:5 en samman-ställning vid två spänningar), medan den permanenta deformationen åskådliggörs grafiskt (figur 2:6). Man hade också varierat graderingen men fått fram små skillnader, en "öppen" gradering var dock mest
spänningsberoende. I den senare rapporten har man däremot använt sig
av Nottinghams metod att dela upp töjningar i en skjuv- och en
volymkomponent för bättre överensstämmelse mellan teori och försöks-resultat. I rapporten presenteras även en finita elementmetod (DIANA i modifierad form). Dessutom presenteras försöken i instrumenterade
provytor (jämför figur 2:7). Överensstämmelsen mellan resultaten från
den finita elementmetoden och provytorna är inte riktigt bra, varken
för asfaltlager, bärlager eller undergrund.
Vi besiktigade provytorna, som låg utomhus strax utanför laboratoriet.
Man höll just på med upprepad plattbelastning och utförde sedan
mätningar med fallvikt i samma provpunkt.
I närheten hade man också en liten provvägsmaskin, där man testade
beläggning utförd av betongplattor, bl a med och utan bärlagergrus.
Beträffande provning av bitumenbundna material så höll man vid
Rijkswaterstaat på med utmattningsprovning av balkar vid kontrollerad
töjning. Man använde samma metod vid Shellaboratoriet i Amsterdam.
Två publikationer på holländska erhölls, skrivna av F Greysendorpher och P C Hopman.
Man utförde även deformations- och slitageundersökningar på
dräne-rande asfaltbetong med hjälp av ett rullande hjul, en form av "Wheel,
tracking test".
20 L- _-40 - --'60 N 3 60 '- ._ i ' 51:00.78 80 '- OGe'a'ntørpoleerd -1 1 l i L L 1 2 4 6 16 224 31.5 45 Diameter
Figur 2:1 Gränskurvor för bärlagergrus i Holland.
20 1. d o o r zoo!
Fi ur2O
O2 Delfts stora triaxialutrustning.
Hp 1:300 Computar Cañtrnia Gahauguq
Labor-gtor-ium Comput-r* J platt-r- ] Graphic. tormfnal] '_{Prlncar ] Hp 6848 A Multiprcgrammur
[
MTB Conn-oi unit; Trloxlaalopatnllln[MPa ] 10 ? M P 10 a
THDmH
UETSELWERKCRANULAAT1 HETSELWERKCRANULAAT! HETSELWERXCRAHULAKT2 HETSELWERKCRANULAXTZ BETONCRANULAAT 1 BETONGRANULMT 1 I 10 uCBD HGOD NZBD UZOO 6680 8000 07 01 02 01 01 1'Vu5 IT/uö 2UM7 2T/u 7 1T/u 6 2T/u 7/
/
Theta H20 H28 H08 NCO IkPa]Figur 2:4 E-modul Mr som funktion av summan för huvudspänningar
för krossade byggavfall av olika kvalitet.
Mr
0 0m
p
ut
i
l
i
l
i
l
l
zi
z
0 .W _ O5 5 ñl p l l l l n l l a t l zl i l l l __ z _ FG re 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ! ! M M _ . _ _ l i l l i l l l t t ul l a l l l l l t l l a l_
.
.
.
.
.
l
l
i
l
l
l
l
i
i
l
l
l
l
i
l
i
_ _ r l l i l a l ul ul t l l l d l l l l l l n l l i _ . . . I l l i i l l øl l l 1 . 1 . 1 1 1 1 . . . ] I l I I i l I I I I. .. | _ r a l l l l ul l l l l l l l l q l l l n l l l l l l _ F r i l l a n . . . 1 : 1 1 i l l I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 : I l l i l l i l l a ! ! ! _ , F ul q l t l l l l l l l l a l l l a n l l l l l a l l l s l l ul l l l n ul l i l l . . . I i l I I I . I I I I uI I I I I I I l I i I i l ul ul _. I I I l l I l l 1 : 1 1 . 1 1 ! ! _ p ul ul l l l l l t l a l l l q l l I l I i .. .l ll _ r l l l l l l l l l l l l l . I l i l l s l l I I l I I . l ul l l _ r I ! I I i .. .1 4. I i I i I l l . . F I l I I I I .. .n al .g _ _ _ _ ... J 0 O O 0 0 O 0 0 0 O 0 D r 5 MM 4 3 7. 1. F D LM08 M60 M28 M20 868 860 FFB FFO LAB LAO KTE K2E KiE
Fi ur 2:5 E-moduler vid två spänningsförhâllanden vid undersökta
HETSEUNERKCRANULAAT 1 HETSEUHERKGRANULAAT 1 14 HCBD (IS 080 10 UGBD 06 LASS 07 LUND 08 '.3 06 METSEUHERKCRANULAKTI LNAÅ LAVA LNMA OI' HO <: 0I.. o P (-1 Inn-J o' -0 xm < ..
ä
OD m8 oi O 7 oi O N .---e==========:? Ck_ 2 .4 to 10 10 v V V V , 10 10 AANT . LASTHERH.Figur 2:6 Permanent deformation som funktion av antal lastväxlingar
och spänningsnivå n (cyklisk spänning/sidospänning).
Q.. TH Delft H68 n-to LAB n-LO H68 n- 9 H68 n- B LAB n- 9 <9>LAB n- 8
Figur 2:7
1
1.5
1--._.+_..."...
|
15
16
3 BAST 870514
Besöket var egentligen inte inplanerat från början eftersom man vid
BAST oss veterligt inte utförde triaxialförsök av den typ vi var intresserade av. Eftersom vi fick en dag över mellan Delft och Bochum passade vi dock på att göra ett besök i det närbelägna Köln. Tyvärr
anmälde vi vårt besök först veckan innan och fick då veta att en interdelstatlig vägkonferens om "Erdbau" skulle pågå i Rheinhausen, varför många forskare var borta.
Vi blev först mottagna av en betongforskare, dr Hellerbroit (?), senare
dr Buschek och Hürtgen, som båda tydligen sysslade med främst bitumi-nösa material. Man informerade bl a om BAST uppbyggnad i fyra "Bereiche"; Strassenbautechnik, Strassenverkehrstechnik,
Umfalls-forschung och Zentralbereiche. Sedan följde underindelningar i ämnes-områden (figur 3:l). Zentralbereich sysslar enligt den senaste
årsberät-telsen 1981-84 inte bara med administration och service utan bla
beläggningsforskning. Man har lokaler av mycket ,hög klass, dimensione-rade för 500 personer, men är f n ej mer än 350 st.
Vi fick viss information om betongvägar. Man berättade att en prov-sträcka byggts med vältbetong, men med asfaltbeläggning av olika tjocklek. Även s k SAMI (spänningsabsorberande gummiasfalt som
mel-lanlager) provades för att motverka reflektionssprickor.
Vi fick information om västtyska observationssträckor, som var upp till
23 år gamla och som påbörjats av dr von Becker. Observationssträckor-na var av väsentligt olika uppbyggObservationssträckor-nad, bl a ingick betongöverbyggObservationssträckor-nad, och låg på vägar med olika trafik. Man hade fått modifiera ursprungliga
nedbrytningsmodeller eftersom livslängden visat sig längre (>20 år) än
beräknats. De 170 observationssträckorna var 500 m långa, men indela-de i 100 m långa indela-delavsnitt. Vi ficern opublicerad redovisning.
Man gjorde en stor mängd mätningar, bl a deflektionsmätningar med
Benkelmanbalk, tvär- och längdprofileringar m.m. Axeltryckmätningar
utfördes och vi fick det intrycket av samtalet att både relativ andel
rial, annars följer man RSTO (motsvarar närmast BYAzs
dimensione-ringskapitelX
Man sade att vägarna inte verkade nedbrytas genom utmattning och därför kanske var överdimensionerade. Däremot utgjorde plastisk
defor-mation av bitumenbundna lager ett problem. Vid "mix-design" användes
f.n. endast Marshallmetoden.
Forskning pågick varvid borrkärnor stötbelastades och jämförande
full-skaleförsök i provhall utfördes. Man ansåg att den plastiska
deformatio-nen var ett reologiskt problem och inte gick helt att undvika. Man har
kommit fram till en relation mellan den permanenta töjningen och
antalet belastningar vid olika temperaturer och spänningar (en publika-tion skulle skickas till oss).
Stötbelastningen gjordes i en utrustning där en sinusformad lastimpuls kunde varieras mellan 0.1 och 1 MN/mz. Tidsintervallet var 0.033 s och
motsvarade en lastbilsöverfart. Man hade funnit ett samband
pzaj'Wzaj 'NO'5
v'arvid aj är en "parameterkonstellation".
Oväntat nog meddelade man oss att en stor triaxialutrustning för provkroppar 30 x 60 cm var under byggnad. Man skulle dock inte ha
växelvis varierande spänningar som i Bochum utan tänkte använda sig av konstant sidotryck. På frågan vad man räknade med för kostnader
svarade man att "det vill vi inte tänka på". Man skulle bla prova bärlagergrus samt mäta elastiska och permanenta deformationer. De senare antogs bero på deviationsspänningen. Även vattenkvoten tänkte man variera. Orsaken till att man _tänkte börja med sådana provningar
verkade vara att man tror sig f.n. överdimensionera vägar.
Vi fick besöka försökshallen, där fullskaleförsök utfördes på
fullskale-_överbyggnaden Man kunde oberoende från varandra prova 5
18
en platta med 15 cm diameter (jfr figur 3:2). Belastningstiden var 0.025 sek och kraften kunde varieras mellan 20 och 100 kN. En
gummi-platta användes som mellanlägg. Plattan förflyttades 1 mm mellan varje lastpuls och kunde även röras i sidled för bredare spår. Man visade
upptagna balkar, där deformationerna både i asfaltbundna och obundna lager kunde studeras. Egenskaperna hos de senare ansågs dåligt kända
och skulle bl a studeras i stor triaxialapparat.
Vi fick däremot inte se BAST:3 upprättstående, originella
provvägs-maskin, använd bl a för slitageforskning på beläggningar.
Samtal följde med dr Ballman som studerade stenmaterial. Man hade fått poleringsproblem (dålig friktion på fuktig vägbana) på
asfaltbelägg-ningarna efter det att dubbdäcken förbjöds. Poleringsförsök gjordes och en internationell grupp med bl a västtysk representationarbetade med
det brittiska poleringstestet som används i många länder. Man hade efter Bringanalyser och sammanträden lyckats få tillfredsställande
värden på reproducerbarhet, t o m bättre än vad som krävdes i 55812.
Man hade ännu inte vågat sätta upp några gränsvärden för polering 1 Västtyskland. Ballman sade att vägmyndigheterna hade många åtal efter olyckor som sades bero på dålig friktion på våt vägbana.
Man hade efter mycket stora kostnader lyckats standardisera det
västtyska fallhammarförsöket. Utrustningarna kalibrerades varje år. F n
sysslade man med standardisering av vittringsförsök (frystöväxling) och
hade tagit den bästa av tidigare tre existerande tester. Ballman menade
också att en sådan standardisering, omfattande ringanalyser, tog minst
fem år.
Man hade för tre år sedan byggt en provväg i södra Tyskland med olika sorters sandmaterial (krossand, natursand) i asfaltbetong. Kalkstenssand tenderade att ge sämre friktion, men man hade annars inte lyckats få fram några påtagliga skillnader. Egenfiller användes i beläggningar
eftersom man hade svårt att annars få bort produkten från
asfalt-verken.
produkter som rivningsavfall, sopförbränningsaska m.m. än hos statliga
vägmyndigheter.
Det verkar som BAST inte ger ut egna publikationsserier, men många av
forskarna publicerar sig flitigt i facktidskrifter varav det finns ett större utbud än i Sverige. och En orsak kan också vara att man inte som
VTI sysslar med uppdragsforskning och känner inte samma tvång att avrapportera.
i. 4, _.A Wäág åy . . . .. 4 i? ?? så? i: 'i \ \ §5_ i BE IR AT L E I T U N G P R ÅS I D E N T U N D P R O F E S S O R DR .-|N G. H. P R A X E N T H A L E R ,S TE LL V. LE IT ER : LT D. D I R E K T O R U N D P R O F E S S O R BF L-IN G. K. K R E L L J v . 3» .Å$ r^ "s ä-MN : ' Bo re lc h B Bo re lc h V S T R A S S EN V E H K E H R S T E C H N I K LT D. D I R E K T O R U N D P R O F E S SO R DR .' |N G. K. K R E L L Bo re im U U N F A L L F O R S C H U N G D I R E K T O H U N D P R O F E S S O R D R -I N G . K. -H . L E N Z Bo ro im Z Z E N Y R AL B E R E I C H S T R A S S E N B A U T E C H N I K ' DIR E K T O R U N D P R O F E S S O R Dl PL Å-lN G. P. C A N I S l U S LT D. D I R E K T O R U N D P R OF E S S O R Dl PL .-IN G. E. N A K K E L 4x,.-5'* 3 Ab te uun g B: Ab te il un g B2 Ab le il un g B 3 Ab te il uñg V1 Ab lo il un q V 2 S T R A S S EN -G E S T A L T U N G Ab |e ll un g V 3 Abla il un g U 1 Ab le nun g U 2 Ab ta il un g U 3 Ab le il un g U 4 Ab le il un g 2 1 D A T E N V E R -A R B E I T U N G Ab le il un g Z 2 'A bl oi lun g Z 3 A L L G EM E I N E U N D I N T E R N A T R O N ALE S T R A S S E N A U S -R E C H E N Z E N T R U M F O R S C H U N G S o S T A T T U N G B M V / B A S T A N G E L E G E N H E l T E N . -. s. «3^ ézx$ .åám «xz ' . < -\ :-_ ' ' . -'v -' : ' 'A ii ås låp ia mu .. .. -' ' . z . _ äv' ååä' b' .n ' B R O C K E N -U N D K O N S T R U K T I V E H I N G E N I E U R B A U V E R K E H R S A B LA U F V E R K E H R S -E M |S S I O N E N F O R S C H U N G S -P L A N U N G U N D E R D -U N O G H UN D B A U O B E R B A U S T R A S S E N -B E T R I E B F O R S C H U N G A U S W E R T U N G EF FI Zl EN Z-K O N T R O L L E V E R W A L T U N G .'.u' W Fa da gr up pø V 1. 1 Fa ch gr up pa V 2. 1 F a c h g m p p e U 1. 1 <n: .a B E T O N -B A U W E IS E N Fa chgr up pe 8 2. 2 S T A H L B A U Fa ch gr up pe 8 3. 2 ST AT IS TI K UN D BE RE CH NU NG DE S V E R K E H RS A B L A U F S F a m g r up p a V 1. 2 S T R A S S E N R A U M R A D W E G E N E B E N A N L A G E N Fa dug rup pe V 2 2 "äng ' -.. tødwvnack-'nu \ » V E H K E H R S -R E G E L U N G W E G W E I S U N G F a m g r up p o V 3. 2 B E O B A C H T U N G U N D K O O R D I -N I E R U N G D E R F O R S C H U N G Fa ch gr up pe U 1. 2 P S Y C H O L OG I E P ÃD A G O G l K S O Z I O L O G U E ,F ac hg rup pe U 2 2 A U S W E R T U N G U N D B E R A T U N G I Fa ch gr up pe U 3 2 . _Vi-rg. .Å W I R K S A M -K E i TSU N T E R -S U C H U N G E N Fl chgr up pe U 4. 2 O VvA N L A G E N B E T R I E B D A T E N F E R N -O B E H T R A G U N G Fa chgr up pe 21 .2 l N T E R N A T |O NAL E Z U S A M M E N -A R B E I T Fl ch gr up po 2 2. 2 I N N E R E R D I E N S T Bür o 2 3.2 2, 'än"51 i .L .x V E R K E H R S -B E E INF L U S S U N G E N E R G I E -E l N S P A R U N G F O R S C H U N G S < P R O G R A M M E P R O J E K T -G R U P P E N M A S S N M E N» B E U R T U N G W I R T S C H A F T U C H -K E I T S A NA L Y S E D V -AN G E L E G E N -H E I T E N D E S B M V D V -P R O J E K T E _ H U N D /L ÄN D E R O F F E N T L I C H K E I T S -A R B EI T B I B L I O T H E K S P R A C H E N D l E N S T E R F A S S U N G U N D A N A L Y SE D E S VE RK EH RS SI CHER E EA Hn aA HN . OB ERFL ÃC HE G R U N O BA U F E L S M E C H A N I K A U S W E R T U NG U N D B ER A T U N G II B I T U M I N U S E B A U W E I S E N M A S S I V B A U T U N N E L M E D I Z I N P E R S O N A L W E S E N .av . .Lm Wááê 'bi? ., ;han.. 1.152743? 3% -15? F a m g r upp a B L? ) M I N E R AL S T O F F E G E O L O G I E B O D E N -E R K U N D UN G Fa ch gr up po 8 2. 3 Fa ch grup pe 8 3. 3 Fa ch gr up pa V 2. 3 '35:jan'35% Fa ch gr up pe V 3. 3 Fa dr gr up pe U 1. 3 Fa ch gf up pe U 2. 3 Fa ch gr up pe U 3. 3 W I S S E N -S C H A F T L I C H E I N F O R M A T ION S -Fa ch gr up pe U 4. 3 Fn ch gr up pa 21 .3 B E N U T Z E R B E R A T U N A N W E N O E R -S O F T W A R E G R A F I S C H E D V Fa ch grup po 2 2. 3 Bür o Z 3. :! a. .15??? B A U W E R K S -U N T E R H A L T U N G M E S S W E SE N .., S C H U T Z -U N D LE IT -E l N R I C H T UN G E N U C H T T E C H N I K I N F O R M A T I O N S -U BE R T R A G U N G S T R A S S E N B A U -C H E M IE A U S B l L D U N G F O R T S l L O U N G D V -S C H U L U N G V E R K E H R S -E M l S S I O N E N .i K R A F T F A H R -Z E U G T E Q H N I K F O R S C H U N GS -A B W l C K L U N G ST AT IS TI K K A S S E N -U N O R E C H N U N G S W E S E N 451:: 2:32:33: Fa ch gr up pe 81 .4 F a m g r up p o 8 2, 4 L A N G Z E l T -B E O B A CH T U N G E N S U B S T A N Z -E R H A L T U N G h a v., . i :1 .3 : " Fa ch gr up po V 3. 4 Fa ch gr up po U 2. 4 Fa ch gr up po 2 2. 4 M E S S T E C H N I K M E S S D A T EN V E R A R -B E I T U N G . A N AL O G -R E C H E N T E C H N I K Bül o 2 : H so uo en um en -SU CH UN GE N GE OP HY SI K S T R A S S E N U N T E R -H A L TU N G S -U N D W I N T E R D l E N S T S T R A S S E N -T E C H N l K H A U S T E C H N I K B A U W E S E N . .A:5:7 ;vw i :III Fa ch gr up pe Z 2. 5 Bür oZ 3 5 i V E R S U C H S -AN L A G E N M O D E L L T E C H N I K är? '-få). H A U S H A L T .1:- ' mi? Bür o 2 3. 6 'I S I C H E HHE Q T S W E S E N S O N D E R A U FG A B E N 3 ; ; 44
rie revêtement a essayer est posé dans une cuue dfessai en béton éguipée d'un drainage (7.5 x 38 x Bm). Une charge est appliquée verticalement par un diSpositif de chargement par impulsions. La charge mobile doit être considérée comme la superposition d'impulsions individuelles a des points successifs le long d'une trace.La plaque de charge se déplace longitudinalement et trans-versalement. But de l'essai: Détermination du comportement a long terme de différents types de revêtemehts a l'aide de déformations permanentes (profondeur d'ornieres) par rapport au nombre de pasw sages de roues simulé.
(
-
J
Caractéristiques fr". * *\
1 ' 0
de 1 essal . pomw Jumm
tga)es
- chargezü-lDO kN --
--, . Lattralement däplacablc
- duree de l'lm- *
pulsion: 25ms
.mLyI indre .fordra-u? Icue
- application de la charge: láS/min
- vit. de dépl. de
7-3
la charge: 2mm/s âáäZ* hdumm f ;§25 uuawun
Q ' en båten
- vitesse de roule- 2222' 3. ázåá
ment simulée par //\hlufmuhm t láøá
la durée de l'im- / ? X:§yx '
?gáç/ "êçyçiir\Qi§EQÖÖÖQOCQQCinGQQÖQQGB.\\ /áåêå
pu131on: .
L Ern/.80 km/h
J
/Bcite dynanométrique
/,91ñque de charge Rii1$
Plaque en CiOutChOuC\\ ( 1 / 1 . . ;i __ r Lemne» ;eñçfe"p' ' i .' .5551 V ana»:azazans* i Figur 3:2
22
4 RUHR-UNIVERSITÄT, BOCHUM 870515
Vi träffade först dr. Güttler, som främst sysslat med triaxialförsök vid
Institut für Grundbau och en kort stund även prof. Jessberger. Vidare fick vi göra ett oväntat besök hos prof. Krass vid den ganska nyinstifta-de Institut für Strassenbau. Krass har tidigare arbetat vid
Schlacken-forschungsinstitut, Rheinhausen.
Man sysslar mest med geotekniska problem vid förstnämnda institution.
En litteraturlista erhölls, där Jessbergers namn står på ca160 publika-tioner (1) f o m 1958. Han inledde sin karriär bl a som tjälforskare. F.n.
sysslar man också med tjälproblem, men mest med frysning i samband med jordförstärkning och t om arktiska problem. Ett annat nytt och viktigt område var speciella problem i samband med deponering av
avfall (jfr SGI:s forskning).
Man påbörjade triaxialprovning av vägmaterial någon gång i början av 70-talet. Nämnas kan att man inte kände till Bochums undersökningar varken i Nottingham eller i "'löelft - det förstnämnda är dock ett geotekniskt, de senare vägbyggnadstekniska institutioner. Det verkar
således som man ibland ovetandes arbetar med samma problem.
Man hade tre utrustningar för cyklisk provning, nr 1 och 2 var avsedda för provkroppar med 10 cm diameter, båda tryckluftsdrivna. Högsta frekvens var l Hz. Det senaste tillskottet nr 3 är en stor utrustning som tar provkroppar 30 x 60 cm (figur 4:2-3). Den senare utrustningen är konstruerad med belastningskolven i botten och med stadig överdel för att minska på dimensionernahos apparaten. F.n. användes inte utrust-ningen eftersom forskningsuppdraget var avslutat. Ev. kunde ett nytt uppdrag erhållas, varvid högre spänningar skulle användas än tidigare för att bättre efterlikna förhållandena under tunnare asfaltbelägg-ningar.
Karakteristiskt för apparaterna nr 2 och 3 är att man använder sig av en skjuvspänningsväxling för att bättre efterlikna trafikinverkan (jfr
fi-gur 4:1). Axial- och sidospänning kan cykliskt varieras oberoende från
utrustningen, där provmängden var ca 90 kg. I mindre utrustning var provmängden endast 3 kg.
Resultaten redovisas i några publikationer. Enligt en rapport från 1982 (referens 94 i bilaga 3) har man studerat "bärlagergrus" 0-16 mm bestående av kalksten, basalt, hyttsten och grus i utrustning nr 2. Man fann en tydlig förstyvning av materialen under belastning och samtidigt
en ringa permanent deformation (<1%). Man menar att det obundna
materialet bidrager litet till spårbildningen hos vägar. Någon
nedkross-ning har inte kunnat konstateras under själva lastväxlingen.
En nyare rapport erhölls, nämligen V. G'Littler, Beurteilung des
Steifig-keits- und Nachverdichtungsverhalten von ungebundenen
Mineral-stoffen, Heft 8 från 1984 (denna är inte med i bilaga 3). Provning av hyttsten och grus, båda 0-16 mm, redovisas och undersökningen verkar vara en fortsättning av tidigare arbete, men endast med två av
materialen. Man har även beräknat E-modul och packningsgrad på olika
djup i obundet material som funktion av antal lastväxlingar. Den
permanenta deformationen är liten och kan beräknas i tiondels, ibland
dock också i hela mm.
Senare (referens 147 i bilaga 3) har man gjort jämförande försök med
"fullskalegraderingar" i stor utrustning med basalt och hyttsten (båda
0-45) samt grus (0-32 mm). Endast en gradering studerades för varje
material och försöken gjordes vid optimal vattenkvot samt vid både 1
och 10 Hz frekvens.
Man fick ganska stor spridning i försöksvärden (packningssvårigheter?). Man ger "elastiska" materialkarakteristika âj och 61
(begynnelseampli-tud resp s.k. avtagningskoefficient) som funktion av skjuvspänningsnivå
i figur 4:5, varvid värden från prov *0-16 mm inritats (skuggade fält) för två av materialen. Vissa avvikelser kan konstateras med de två
utrust-ningarna. Materialen verkar bli något styvare i stor utrustning, även om hyttsten och basalt visar en avvikande tendens när det gäller tillväxt av elastisk deformation med antal belastningar.
24
Motsvarande materialkarakteristika ål och 51 ges för axiell permanent deformation i figur 4:6. Initial deformation resp s.k.
stegringskoeffi-cient) ökar med skjuvspänningsnivån. Olika frekvenser har inte utskilj-bar effekt.
Man menar att man fått framii stort sett samma tendenser i liten och
stor utrustning med graderingar såväl 0-16 som 0-45 och 0-32 mm. Några skillnader mellan de olika materialen framkommer knappast. Man kan också notera från rapporterna att man bestämt
skjuvhållfast-heten hos provmaterialen genom "statiskt" triaxialförsök varvid nästan
identiska värden erhölls för så olika material som hyttsten och grus. Vid rundvandringen såg vi div. geoteknisk apparatur, men man byggde också upp "tjälburkar" i en klimatkammare. Vi fick dock ingen närmare
information och en senare kontakt kan vara värdefull för VTI:s
tjäl-forskare. Vi var också nere i underjorden i "världens största centrifug"
(helt nybyggd) av dimensioner ung. som VTI:s provvägsmaskin.
Centri-fugen kan gå med 400 km hastighet och man gav som exempel att om en
"modelluppbyggnad" av ett underjordiskt schakt utsattes för 150 g, kunde spänningarna på 300 m djup efterliknas. Man avsåg även att studera grundläggningsproblemen för en skyskrapa i centrifugen.
Besöket hos prof. Krass, som hade endast kort tid till förfogande, visade att han även på vägbyggnadsinstitutionen specialiserat sig på
restpro-dukter. Han visade tyska "Merkblätter" för restprodukter, skrifter som VTI redan har. Kontakten med Krass kan dock vara värdefull för
framtiden.
Han berättade att institutionen ännu var under uppbyggnad. Man hade
hittills mest sysslat med provvägsbyggen. Till sommaren planerade man
en provväg där olika restprodukter *som flygaska, slagg, gruvavfall m.m. användes som bankfyllnad och främst urlakningen studerades. Vidare
berättade han om en provsträcka med avsvavlingsprodukt som gått
sönder redan efter några månader. Tyvärr fanns ingen skriftlig
informa-tion; laboratorieprovningarna hade också gjorts av ett
rium. Noteras kan dock att man gjorde flödestest på sand
(kornforms-mätning), en utrustning som även VTI byggt. Ett större
forskningspro-jekt rörande bärigheten hos betongplattbeläggningar pågick. Man
be-lastade statiskt olika plattyper på olika bärlager m.m. och sammanlagt planerade man totalt 35 st provytor.
26
/ gcbundenc a) Kopfplotte hm Samsungs-' kolben ZeHwster A5, { i i i i Zellwnnd m 0,.. A53
_ "Frâtii'ñz 7! C3
\ \ / I ,x :x: Membrcne ,7 1 ;j x/-x A 1, A_ '\1 I O-ng q \ . l L" , 1-1Funpzone . '
'iår-3
:G: Scckei EEE] AÖ1=-AÖ3Å) \E'i/ ////jZ//L / [EEE]
Figur 4:1 a) Spänningsändring under hjullast b) triaxialcell och cykliskt
Agggwertung
THC! xnolzelle mit Agfzeichnungê; mat numeruscher Menwertoufnehmem gerötg Kiemrechenonlcgg_
roftmendose Ö, x-t _ Drucker :ver Wegcufnehmer E1 lnduktiver _ Wegoufnehmer :3 Druckmeñdose Öa Plotter
Figur 4:2 Schema för styr- och mätutrustning :för triaxialutrustning
28
Loufkotze _
Schemotische Dorstellung des Triaxialen
Schubwechsel-Versuchsstandes TSWDI
[
x
,
SeifendruckKolbenwe 5 V "göäxxäv '
T ä i
CL
g
' LJ ' _ 1%3 \ 2:3? 50 1 Funktionsgenerctor 80 t < -:.5';ç;: :gå 10 Solhwertstener 7' '325555?Ä:$E§: 2 RegePVerstörker içfêff{f::::§F 20 [Jästungsverstörker Äfjåiff;f;;;å 5 3 Serv0ventH 8 D U' ?iii ' 1. Hydropulstylinder 75 s TSW 111- ZeHe I. ?i \ Ö 5 {;';%p), 50 axkqxdm ø30cmju60 :3 :f/ AÅ///t J 5: 1 r 4! E: 6 Krochfnehmer l' §3 i; 7 ?Aenverstörker . W . I i; - 8 Oszdlogrof l .. i I 2 80 Vorwohlzchler | -L V 8b Digitolonzeige 10 2(] T 6 I | 9 Hydrouhkcggrego!'
I
|
1 PID > -l M I f 1 L . :hl der L031- Grön: 2 Sleuerung i I:xtfunkhon des Soll- Solhls'_ du
;d der Frequenz wertas we Sarvo- '
wgcbe einer Kraft Ab ' . h ventil: ! I
eguldrzn Hem- 00:! 9 "c ' ' .
ung mil Halle Wag IL _' ., I
5 Mogneb | _ .
mdgerales %::_::::__:__:_7 L, % ,1 ;IL .\ r_ ' P]
4:;=;::{3i:e? nm1z<\vøöxx\ /mçxx /r \\K,: ,xx V . xxxv': .övr/x*- \. - /KY'V'LNx-'w 7r ' rs j
fä 1 Versförker
/
Digitala .7 r Anzeâge der Meñdoten 4; 4+ E30 ' r_____ .Magnetband-Geröt. '. .1- Zumiruck _--J (Anomge Mendofenerfossung)X t Schrmber
'"f' TT 53"' Analoge rv-iendolenwiedergnbe) Rechner PloHer 4. . Ek o ' I . . .J J ,..0 G A - . . ' . o _ a 0 e Probe __ 3 S: dpfg »_- -0 0 'v Meñdolen' »vu-_-. _ in den . MW _9291961_ W ______
_-Figur 4:4 Schema för mätning och databearbetning, stor triaxialut-rustning.
Figur 4:5 30 84x1 -L -2 :IE/TE JL___^ 'fi/Tåg 05 0 0,8
o--o 1 HZ
iår-:5
0,8 * 51[X1O-5] -L A _L - BA G1lx10 ]L
! ,A
'
,lo _. BA (UU-EB2
^,"
08 b
I I,4
.
.
.
.Eng
I
C ' 0,1. 0,8 V *Elastiska töjningsandelar (ål :begynnelseamplitud och 51
"avtagningskoeüicient") för stor och liten (skuggat fält)
01. :0 *al-WN?', ' ' e 8
_
<
BA
..
I? BA
,I -'20 I. i I I; .. - I, 0 , I , 1/18.40
0 - "'A
1. 08' 4
v
-1 ,- \o/b
Figur 4:6 Perm_anenta, axiella töjningsandelar (ål :bygynnelseandel
och bl = stegringsmått) för stor och liten (skuggade fält)
32
5 SAMMANFATTANDE INTRYCK
Våra besök var lärorika och vid fick både se och höra mycket. Tiden räckte inte alltid till, eftersom vi hade ganska skiftande intressen.
Ändamålet med vår resa var främst att studera "dynamisk" triaxial-provning av grova obundna materials deformationsegenskaper och att inhämta kunskaper för egen apparatutveckling. I Nottingham menade
man att bärlagergrus (ex. 0-40 mm) kunde provas i triaxialcell med
endast 150 mm diameter. Vad som dock förvånade oss var att man inte använde sig av laboratoriedata för obundna material vid analytisk
dimensionering. Orsaken är dock de tjocka asfaltbeläggningarna som man använder i England.
I Delft höll man på med intensivt utvecklingsarbete, men materialen som studerades avviker mycket från våra. En begränsning med den
mycket stora utrustningen (provdiam. 400 mm) är att vattenmättade
prov inte kan undersökas, dvs tjällossningsbärighet inte efterliknas. Man var också ute efter en smidigare provning för att få fram modulvärden och* trodde mest på ett statiskt triaxialförsök (provdiam. 150 mm). Den stora triaxialutrustningen i Bochum, som funnits några år, har
använts ganska litet och man nämnde att totalt 20 försök utförts.
Vattenmättade prov går att undersöka, även om sådana försök inte
gjorts. Spridningen av försöksresultat verkade vara ganska stor. Man
sade sig också ha fått fram ganska likartade tendenser vid försök på
"nermodellerade" bärlagergrus 0-16mm vid cykliska triaxialförsök med
provdiameter 10 cm. En orsak till den ganska ringa aktiviteten var
tydligen också att man kommit fram till att de ostabiliserade
materia-len betyder litet för vägars nedbrytning (1 Västtyskland tydligen lika
med permanent deformation av asfaltlager).
Vid BAST fick vi dock höra att man misstänkte att de tyska vägarna är
överdimensionerade (alltför tjocka asfaltlager) och att man därför
borde studera obundna material vid högre spänningar än vad som
tidigare gjorts. Man höll därför på med egen utveckling av egen
Schwab, Eigenschaften unter Verkehrsbelastung, Strassenforschung 302
1986. Man har gjort statiska och cykliska triaxialförsök, visserligen i liten utrustning med "nermodellerat" stenmaterial 0-8 mm. Intressant
är att man dels provat med konstant sidotryck, dels med växlande
skjuvspänning som i Bochum. Man anser att försöket bör utföras på
konventionellt sätt med konstant sidotryck, annars underskattas perma-nent deformation, även om elastisk deformation inte påverkas mycket.
Schwabs åsikt delas dock inte av MacDonald och Raymond (Canadian
Geotechn. Journ. nr 3, 1984) som ifrågasätter lämpligheten av
konven-tionell cyklisk triaxialprovning, varvid man främst diskuterar järnvägs-ballast. Korrelationen mellan laboratoriedata och verkligheten har varit
dålig. Man anser att rotationen av huvudspänningsriktningen under
trafiklasten inte kan negligeras. Man har gjort försök i olika typer av
utrustningar (med sand) varvid skillnader i resultat erhållits. Man ger dock ingen lösning, beroende på än så länge bristande kunskaper. Till
skillnad från Schwab så fick man fram ökad permanent deformation vid skjuvspänningsväxling medan elastisk deformation påverkades litet.
I juninumret 1987 av Eisenbahntechnischer Rundschau finns en artikel
av A. Hettler, Inst. Bodenmechanik u. Felsmechanik vid Univ. Karlsruhe, behandlande triaxialprovning av järnvägsballast. Han anser att tidigare försök gjorts med alltför små prov och har därför tagit fram en triaxialutrustning där provdiametern är 78 cm och höjden 45.
Slankhetstalet är således 0.58, vid konventionella utrustningar är den
2.0. Man anser en sådan form nödvändig för att undvika ojämna deformationer. Provets ändplattor smöer med fett för att komma ifrån inverkan av skjuvspänningar. Sidotryck kan åstadkommas antingen med
vakuum som i Delft eller med vatten (vid högre sidotryck än 0.08 MPa).
Beroende på det höga, nödvändiga vertikaltrycket kunde lastcyklerna inte anbringas automatiskt via servoventiler utan fick manövreras för hand. Man utförde därför endast* 100 lastcykler. Man anser detta tillräckligt för framtagning av värden för E-modul och permanent
deformation (den senare anses följa en logaritmisk lag). Tyvärr fick vi veta om denna speciella triaxialutrustning först sedan vi kommit hem
34
En sak vi tydligt förstod var att triaxialförsök på obundna material krävde mycket "know how" och att man tidigare hade erfarenheter från
mindre utrustningar innan man börjat bygga upp jätteapparater. Det är
inte fråga om normerade försök och osäkerhet råder hur ett sådant försök egentligen ska gå till. Vi har därför svårt att rekommendera att ett sådant bygge genast påbörjas vid VTI, särskilt som det med all sannolikhet rör sig om miljonkostnader. Bättre är att istället sätta igång i mindre skala, en hittills oanvänd triaxialcell med 100 mm diameter finns redan., Denna borde vara tillräcklig för försök med
förstärkningslager (A- och B-material). För bärlagergrus krävs dock
större utrustningar, såvida man inte "nermodellerar" graderingen.
Kanske man kunde komplettera med utrustning för provdiameter 150 mm för en billig penning?
Triaxialförsök kan också användas för asfaltprovningar och troligen
behöver t ex dränasfalt testas under triaxiellt tillstånd förmeningsfulla
resultat. Man behöver inte extremt stora utrustningar i sammanhanget. En idé kan vara att man ger ett utländskt laboratorium uppdraget att testa några svenska, obundna överbyggnadsmaterial. F.n. verkar man ha mest "go" i Delft och sade sig även kunna ställa upp. Begränsningen är
då att man inte kan få vattenmättning, något som dock inte är
ve
veserh
gtfoup
.. , .. .. .. -. 4. .. .. _. .N .... .-.u
FAthVltNl HEÖEAHUH /-\l NUI llNUHAIVi
Research work in the field of flexible pavement design,
pavement materials and related soil mechanics problems, has
been in progress continuoust at Nottingham since 1954 when
Professor P. S. Pell began his work on fatigue cracking ot
asphalt. This led to further research on the mechanical properties
of asphalt mixtures, unbound aggregates and soils under
repeated loading. Data from this research and other studies of
stresses and strains in pavement structures has been used to
develop computer and chart based methods for pavement design
using analytical concepts A number of full scale trials have been
conducted in conjunction with local highway authorities and
contractors to assess the materials and pavement design
developments which have emerged from the laboratory and
theoretical studies.
This research, presently under the direction of
Professor S. F. Brown, has been carried out in close
collaboration with industry and government and has involved a
total income to the Department in excess of St m. Current
research contracts and grants amount to about 8200000 per
year. Particular'support has been received from the Shell and
lvlobil Oil Companies, the Transport and Road Research
Laboratory, the Science and Engineering Research Council, lCl
Fibres and the US Army. Over 30 separate projects have been
undenaken
The results of the research have generated over 30 higher
degrees, the majority being PhDs with one DSc. The work has
been publicised and presented at conferences throughout the
world and has involved the writing of about 100 major papers and
two books.
A major Government grant for technology transfer has been
received to facilitate application of research results to
engineering practice and has led to the establishment of a
specialist consulting firm, SWK Pavement Engineering, on the
Universitys Science Park.
, Materials and ' ' ' layer thicknesses Temperature ANALYSIS Standard dual wheels
FATIGUE LINE
STRAIN (E)
»en
V
j
Pavement Design FlNALlZE Design life
Against Fatigue Cracking » DESIGN (standard axles)
Elastic properties
PAVEME TE F All
i
^'
ln addition to the standard facilities ot well tounded
bitumen and soil mechanics laboratories, a unique range
of specialist research testing equipment is available for
pavement engineering.
Pavement Test Facility: This O Uniaxial repeated load test unique taCility allows realistic
pavement sections 4 8m (16 tt) long and 2 4m (8 ft) Wide to be constructed in a test pit t 5m (5 ft) deep and subjected to
rolling wheel loading up to 2t and
500 kPa (73 pSl) contact pressure
at speeds up to 16 km/hr
(10 mph) under controlled temperature conditions
Slab Test Facility: Asphalt slabs or other pavement packages 1 ?m (4 tt) long can be tested under a rolling wheel load of up to it and 530 kPa (77 pSl) contact
pressure at speeds up to 6km/hr
(4 mph) and controlled
temperature
O TestPit:A4x2x2m(13x7x 7 tt) deep sealed test pit With a loading frame tor static or repeated plate loading is available for pavement or geotechnical experiments O Repeated load triaxial test
facilities: Two sophisticated servo-hydraulic facilities are available for asphalt and granular material samples up to 150mm (6 in) diameter DeViator and cell pressures can be cycled Two Similar pieces of apparatus tor testing sorl samples up to 100mm (4 in) diameter are also available in addition, Simpler, pneumatically operated equipment can be used for repeated loading of scils or asphans
facilities: Three servo-hydraulic
machines are used to test asphalt
or other materials in tension and/or compreSSIon With
temperature control in each case
Cyclic loads up to 5t can be
apphed
Special soil testing equipment: A
cyclic load, servo-hydraulically
Operated hollow cylinder apparatus tor speCimens of 280mm (it in) outSIde diameter
and 28mm (i 1 in) wall thickness is available for scils or granular
materials A Simple shear apparatus for 210 x 1 40 x 30mm (8 3 x 5 5 xt 2 in) samples and a biaXIal apparatus for 100mm (4 in) cubical speCimens are both operated pneumatically and allow repeated loading to be applied Multi-slab tester: An apparatus in a controlled temperature
enVironment is used for testing up
to SIX slabs ot asphalt Simultaneously under rolling wheel loading to study rutting reSistance The slab dimenSions
are 400 x 275mm (15 7 x 10 8 in)
and up to 100mm (4 in) thick Specialist equipment: SpeCial
purpose equrpment can always
be developed for particular proiects by in-house staff With extenSive workshop faCilities available
nEUENI HEOEHñW l" WW ' Ö
ELD TRlALS
å Pavement design and asphalt 3 Polymer grid reinforcement of
=
MENT lN PAVEMENTSmix design: A major prolect sponsored by MObll Oil and the
Scrence and Engineering Research Councrl (SERC)
concerned wrth analytlcal pavement desrgn and
devel0pment of le desrgn and
testing methods for bltumlnous bases ThlS led to publication of a pavement desrgn manual for the
U K
Pavement evaluation and
overlay design: Use of the Falling Weight Detlectometer for
pavement testing and
development of analytlcal
techniques to accurately model the pavement for evaluation and overlay or reconstructlon desrgn
(SERC grant)
Pavement ioundations: Research on granular materials in the laboratory and the field to develop desrgn and testing methods for construction up to sub-base level
The role of geotextlles as
separators rs being investigated and the work IS Jorntly tunded by
SERC and lCl Fibres Assocrated
research supported by the Transport and Road Research Laboratory (TRRL) lS concerned wrth the behavrour of fine grarned sorls under repeated loading
asphalt: An experimental study of
polymer grlds for reduclng
reflection or latlgue cracklng and ruttlng ln asphaltlc layers
Supported by SERC, Netlon Ltd and the Tensar Corporation Testing of bridge deck
expansion joints: A major servo-hydraullc test tacrllty has been devel0ped to test bltumlnous expansion Jornts between
concrete slabs to srmulate both the thermal and transrent loading
conditions experienced on srte (TRRL contract)
Field trials: The performance ot
several experimental sections on
public roads, some With msrtu Instrumentatlon, rs being
monrtored A private haul road IS the subject ot specral detailed study and contains 16 test sections wrth extensive
Instrumentatlon (SERC grant)
Pavement Evaluation and Overlay Desgn survey
3
Assume structural properties3
LStructural analysis [ Deflection,coring IDo deflections match .7 Overlay materials, thicknesses
5
Structural analysis 'new' pavement Life, economics OK? % PROCEEDConsulting: SWK Pavement Engineering
is a speCialist consulting firm established to expl0it the research developments of
the Group It is located on the
UniverSity's SCience Park and operates internationally
Specialist testing: The extenSive
Iaboratory facilities allow a speCialist
testing serVice to be offered to industry
on all paVing materials and soHs
Education: in addition to undergraduate teaching, the Group is very active in running short courses for industry, often in coniunction With the profeSSional engineering institutions
PUBLICATIONS
An up-to-date list of papers published in the past three years is included on a separate sheet A complete list of publications and details of current and past research actiVities, together With the Groups current Newsletter, is available on request from
Professor S. F. Brown
Department of Civil Engineering
The University
NOTTINGHAM NG7 2RD United Kingdom
Telephone: 0602-506101 x 2677 Telex: 37346 UNINOT G
Papers
59 BROWN, S.F. and BROORICK, B V.,
60 BROWN, S.F.,
61 BROWN, 5 F., BRUNTON, J.M. and PELL, P.S.,
62 BROWN, S.F. and PAPPIN, J.W.,
63 BROWN, S.F. COOPER, K.E. and POOLEY, G.R.,
64 BROWN, S.F. and BRODRICK, B V.,
65 BROWN, S.F.,
Bilaga 2
"Instrumentation for monitoring the
response of pavements to wheeT Toading , Proc. Conf. on Sensors in Highway and CiViT Engineering, ICE, 1981, pp 118-129.
The structura1 roTe of granuTar materiaTs in fTeXiDTe pavements , Proc. Symp. on Unbound Aggregates for Roads, V01. 1, UniverSity of Nottingham, 1981, pp 1-8.
The deveiopment and impTe-mentation oi anaTyticaT pavement design for British conditions , Proc. 5th Int. Conf. on the Struct. DeSign of AsphaTt Pavements, V01. 1, 1982, pp 3-16.
Use of a pavement test faciiity for the va1idation of ana1ytica1 deSign methods , Proc. 5th Int. Conf. on the Struct. Design of AsphaTt Pavements, V01. 1, 1982, pp 209-220.
MechanicaT properties of bituminous materiaTS for pavement deSign", Proc. Eurobitume Symposium, 1981, Cannes, France, pp 143-147.
Instrumentation for the Nottingham Pavement Test FaCiTity , Transportation Research Record 810, 1981, pp 73-79.
The deveTopment of Geotechnique 1948 to 1980 - the first
3O voTumes", Geotechnique, V01. 32, No. 2, 1982, pp 95-110.
66 BROWN, S.F., JONES, C P.O. and BRODRICK, B.V , Use of non«woven fabrics
67 BROWN, S.F.,
68 BROWN, S.F.,
69 BROWN, S.F. and BRUNTON, J.M.,
70 BROWN, S.F. and COOPER, K.E.,
71 BROWN, S.F. and BRUNTON, J.M.,i
72 BROWN, S.F., BRODRICK, B.V. and HUGHES, D.A.B.,
in permanent road pavements , Proc. Inst. of CiviT Engrs., Pt. 2, V01. 73, 1982, pp 541-563. Authors' repTy to discussion, V01. 75, Pt. 2, 1983, pp 355-358.
"Practicai tests for the design and controT of asphaTtic mixes , British NationaT Report to 3rd Int. Symp. on Testing of Hydrocarbons, Binders and Materiais, RILEM, BeTgrade, 1983.
OverTay materiaTs and design , Proc. Symp. on Highway Maintenance and Data coTTection, University of Nottingham, 1983.
"Microcomputers for pavement deSign , Proc. 4th Conf. on Asphait Pavements for Southern Africa, Cape Town, V01. 1, 1984, pp 139-151.
Improved asphaTt mixes for heaViTy
trafficked roads , Proc. 4th Conf. on AsphaTt Pavements for Southern Africa, Cape Town, V01. 1, 1984, pp 545-560.
The infiuence of bonding between bitumin-ous Tayers", Highways and Transportation, V01. 31, No. 5, 1984, pp 16-17.
Tensar reinforcement of aspha1t - Taboratory studies , Proc. Symp. on PoTymer Grid Reinforce-ment in CiviT Engineering, SERC/NetTon Ltd., 1984.
74 BROWN, S.F. and BRUNTON, J.M., "Computer programs for the analytical deSign of asphalt pavements", Highways and Transportation,
Vol. 31, No. 8/9, 1984, pp 18-27 (Awarded the Croda Prize for
1984).
75 KNIGHT, V.A., BROWN, S.F., PORTER, J., LAKE, J.R., COOK, J. and
WALKER, B.J., "Question II - Pavement and surfaCings , Part of British National Report to PIARC, 17th World Congress, Sydney,
1983 (Vol. 2), pp 27-49.
76 BROWN, S.F. and BRUNTON, J.M., "Improvements to pavement subgrade strain criterion", Journ. Transp. Eng., ASCE, Vol. 110, No. 6,
1984, pp 551-567.
77 BROWN, S.F., BRUNTON, J.M. and STOCK, A.F., "The analytical design of
78 ROGERS, C.D.F., BROWN, S.F. and BOYLE, G.,
bituminous pavements", Proc. Inst. of Civil Eng., Pt. 2, Vol. 79, 1985, pp 1-31.
"The influence of bedding and sidefill on the response of uPVC pipes to surface loading , Proc. 6th Int. Conf. on Plastic Pipes, York, 1985, pp 14.1-14.7. 79 BROWN, S.F., Structural role of the granular layer", Proc. UNBAR 2,
Vol. 1, Univ. of Nottingham, 1985, pp 1-6.
80 BROWN, S.F., "The role of accelerated testing in the laboratory", Paper presented to Annual Transp. Congress, Pretoria, S. Africa,
1985.
81 BROWN, S.F., COOPBR, K.E. and POOLEY, G.R., Improved road bases for
82 BROWN, S.F., HUGHES, D.A.B. and BRODRICK, B.V.,
83 BROWN, S.F. and PAPPIN, J.W.,
longer pavement life", Proc. 3rd Eurobitume Symposium, Vol. 1, The Hague, 1985, pp 217-222.
"The use of polymer grids for improved asphalt performance", Proc. 3rd Eurobitume Symp., Vol. 1, The Hague, 1985, pp 223-228.
"Modelling of granular materials in
pavements", Transp. Res. Rec.1022, 1985, pp 45-51,
84 BROWN, S.F., BRUNTON, J.M., HUGHBS, D.A.B. and BRODRICK, B.V.,
85 COOPER, K.E., BROWN, S.F. and POOLEY, G.R.,
"Polymer grid reinforcement of asphalt", Proc. AAPT, Vol. 54 1985, pp 18-41.
"The design of aggregate
gradings for asphalt basecourses", Proc. AAPT, Vol. 54, 1985, pp 324-34
86 BROWN, S.F., TAM, W.S. and BRUNTON, J.M., "Development of an
analytical method for the structural evaluation of pavements", Proc. 2nd Int. Conf. on the Bearing CapaCity of Roads and Airfields, Vol. 1, Plymouth, 1986, pp 267-276.
Papers 7 87. 88. 89. 90. 91. 92. 93. 94. 95. 96. 97.
BROWN, S.F., The deveTopment of pavement design techniques", MobiT InternationaT Lecture 1984, Journ. of the Inst. of AsphaTt
Tech., No. 37, Dec. 1985, pp 5-9. *
SHAW, P. and BROWN, S.F., "Cyciic simpTe shear testing of granuTar
materiaTs", Geot. Testing JournaT, ASTM, VoT. 9, No. 4, 1986,
pp 213-220.
BRUNTON, J.M., BROWN, S.F. and PELL, P.S., DeveTopments to the Nottingham AnaTyticaT Design Method for asphaTt pavements ,
Proc. 6th Int. Conf. on the Struct. Design of AsphaTt
Pavements, VoT. 1, Ann Arbor, Mich., 1987, pp
BROWN, S.F., TAM, W.S. and BRUNTON, J.M., "StructuraT evaTuation and
overTay design: anaiysis and impiementation , Proc. 6th Int.
Conf. on the Struct. Design of AsphaTt Pavements, VoT. 1, Ann Arbor, Mich., 1987, pp
BROWN, S.F. and DAWSON, A.R., The effects of groundwater on pavement foundations", Proc. 9th European Conf. on S.Mech. and Found. Eng., V01. , 1987, pp
HUGHES, D.A.B., GILCHRIST, A.J.F. and BROWN, S.F., PoTymer grid
reinforcement of asphaTt pavements , Proc. Sino-British Highways and Urban Traffic Conf., Beijing, China, 1986, pp 163-170.
BROWN, S.F., CorreTation between resuTts of Taboratory tests on sampTes and insitu performance , Proc. RILEM ResidentiaT Seminar, OTivet, 1986.
BROWN, S.F. and COOPER, K.E., Hot RoTTed asphaTt to 88594: 1985. A Commentary , Highways and Transp., V01. 34, No. 1, 1987,
pp 29-30.
THOM, N.H. and BROWN, S.F., The effect of moisture on the structuraT
performance of a crushed Timestone road base , Transp. Res.
Record , 1987, pp
BARKSDALE, R.D. and BROWN, S.F., Geosynthetic reinforcement of aggregate bases of surfaced pavements", Transp. Res. Record 1987, pp
BROWN, S.F., DAWSON, A.R. and BARKSDALE, R D., "Innovations for pavement foundations", Presented to the IHT AnnuaT Workshop, Leamington Spa, 1987.
»Jáb-agil
Verzeichnis der wissenschaftlichen Arbeiten
1. Jelinek, R., Jessberger, H.L., Körner, H.: Die bautech-nische Bedeutung von Tdnschlämmen. Die Bautechnik 35
(1956), HeFt 6 und 9
2. Jessberger, H.L.: Tonschlämme als Bauhilfsmittel. Die Bautechnik 36 (1959), Heft 2, 5. 52-55
3. Jelinek, R., Jessberger, H.L.: über die Stabilität von Tonschlämmen. Geologie und Bauwesen 25 (1959),
Heft 1, 3. 66-82
4. Jessberger, H.L.: Bodenmechanik und Rhedlogie. Vdrtrag
gehalten auf dem Kolloquium der Deutschen Rheoldgischen Gesellschaft in Berlin am 12.5.1959, veröffentlicht in Materialprüfung 1 (1959], NF. 6, 5. 269-276
5. Jessberger, H.L.: Die Flüssigkeitsaufnahme von Tonen und die Bildsamkeit und Sedimentationsstabilität von
Ton-Wasser-Gemischen. Dissertation TH München (1960), herausgegeben von der Deutschen Gesellschaft Für
Erd-und GrErd-undbau e.V., Essen (1961], Auszug veröFfentlicht
in: Die Bautechnik 36 (1961], 3. 229-305
6. Jessberger, H.L.: AbschluBbericht über das von der
Deutschen Porschungsgemeinschaft geFörderte
Forschungs-vorhaben "Der EinçluB von Mineralaufbau,
KorngröBen-verteilung und Kationenbelegung auf die Eislinsenbildung und auf das thixotrdpe Verhalten von Tdnen , München
(1961), nicht veröFFentlicht
7. Jessberger, H.L.: Die viskdsen und thixotrdpen FlieB-eigenschaften von Ton-Wasser-Gemischen.
Teil 1: MeBmethdden zum Bestimmen der FlieBeigenschaFten.
VDI-Zeitschrift 105 (1963) Nr. 1, 5. 6-13 Teil 2: Messen des thixotrdpen Verhaltens.
VDI-Zeitschrift 105 (1963] Nr. 2, 9. 59-66 Teil 3: Experimentelle Untersuchungen zum Erfassen
des thixotrdpen Verhaltens.
VDI-Zeitschrift 105 (1963] Nr. 5, 8. 187-194
6. Jessberger, H.L., Zenk, H.: Untersuchung des Bodenirdstes
an Tonen und Ton-Sand-Gemischen. StraBe und Autobahn 14
(1963] Nr. 5, 8. 170-176
9. Jessberger, H.L.: Theorie und Praxis eines neuzeitlichen
Verankerungsverfahrens. Die Beutecnnik 40 (1963]
10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20 Jessberger,
Jessberger, H.L.: Die wichtigsten Verfahren zur Verbesserung des Baugrundes. ÖTfentliche Antrittsvcrlesung am
20.6.1963, TH München, nicht veröFFentlicht
Jessberger, H.L.: Berechnung und Ausführung vcn
UmschlieBungs-wänden für tiefe Baugruben. Vortraggehalten am
AuBen-institut der TH Graz im Rahmen der Vortragsreihe
"Bodenmechanik und Grundbau" am 24.6.1963, nicht ver-öfFentlicht
Jessberger, H.L.: Das Kriechverhalten von gefrcrenem
Lacker-gestein im Zusammenhang mit der bautechnischen
Anwen-dung des Befrierverfahrens. Vcrtrag gehalten auf der
Jahrestagung der Deutschen Rheclcgen-Vereinigung und
der Deutschen Thecldgischen Gesellschaft am 6.4.1965 in Bad Nauheim, veröftentlicht in Rheclogica Acta 4
(1965) HeFt 2, 6. 123-133
SchriFttum über die physikalisch-chemischen das Fliererhalten und die
Frostempfind-Scnderheft der
Berlin (1965]
Jessberger, H.L.:
EigenschaFten,
lichkeit von Ton-Wasser-Gemischen.
Deutschen Rheologischen Gesellschaft,
Jessberger, H.L., Hartel, F.: EinfluB von Druckspannungen
auf die Volumenänderung des Bodens beim Gefrieren.
Die Bautechnik 44 (1967) HeFt 4, 5. 122-127
Grundlagen und Anwendung der
Boded-VDI-Verlag Düsseldorf (1967] 152 S. Jessberger, H.L.: stabilisierung. gehalten veröFFentlict Vcrtrag nicht Untergrundinjektionen. Baugrundkurs TH München, Jessberger, H.L.: am 21.3.1967,
Jessberger, H.L.: Neuere Entwicklungen in einigen
Spezial-gebieten der Grundbautechnik. Vcrtrag gehalten am
5.4.1966 an der Tschechoslowakischen Akademie der
Wissenschaften Prag, und am 10.4.1966 an der
For-schungsanstalt Für Ingenieurbauten Bratislava
Tendenzen der Frostforschung. Beitrag
Wien 1968 Jessberger, H.L.:
zur Donau-Eurcpäischen Baugrundtagung,
Erkundung des Baugrundes für EinpreB-(1969) Nr. 6, 5. 540-547
Jessberger, H.L.:
arbeiten. VDI-ZeitschriTt 111
H.L.: Zusammenstellung und Auswertung des neueren SchriTttums über die Wirkung von Frost auf
den Boden. AbschluBbericht über ein von der
gesellschaft Für das StraBenwesen gefördertes
Forschungs-vorhaben, SchriFtenreihe "StraBenbau und StraBenver-kehrstechnik", HeFt 125, Bundesminister Für Verkehr,
22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30.
Jessberger, H.L., Carbee, D.: Influence oF Frost action
on the bearing capacity of soils. Vortrag gehalten am
12.1.1970 auf der 49. Jahrestagung des Highway Research
Board in Washington, 0.0., USA, veröFFentlicht in Highw. Res. Rec. 304 (1970) 6. 14-26
Jessberger, H.L.: 0ie EinpreBmittel für den Baugrund und
ihr Verhalten bei Einpressungen. VDI-ZeitschriFt 112 (1970) 3, 6. 181-186 Jelinek, R., an StraBen. Band 2 Frostwirkungen Wien 1968, Jessberger, H.L., Lackinger, 8.-00nau-Europäische Baugrundtagung,
Jessberger, H.L., NuBbaumer, M.: EinF1u8 von Zeit und Temperatur auF die Bemessung von Konstruktionen aus gefrorenem Lockergestein. Vortrag gehalten am 3.7.1970 auf einer Vortragsveranstaltung der Techn. Universität Clausthal, veröfientlicht in BergbauwissenschaFten 17
(1970) 8, 6. 299-303
Grundlagen und Anwendung des
Gefrierver-fahrens beim Tunnelbau, städtischen Ingenieurbau und
beim Bao von Flüssiggasspeichern. Vortrag gehalten am
20.4.1971 auF der 35. Vortragsveranstaltung Für Beamte des höheren 0ienstes der Bergverwaltung des Landes
Nordrhein-Westfalen in Bad 0riburg
Jessberger, H.L.:
Eignungsprüfungen bei 0berFlächen-Boden-Vortrag gehalten am 22.3.1973,
Ausbil-Bauindustrie, Stockdorf
Jessberger, H.L.: vertestigung.
dungszentrum der Bayer.
Jessberger, H.L.: Frost susceptibility criteria - a survey of different criteria in use. Highway Research Repord
429, Washington (1973], 6. 40-46
NuBbaumer, M.: Anwendung des
Befrier-Vortrag gebalten am 20.2.1973
veröFFentlicbt in
Vortrags-Vulkan-Verlag Jessberger, H.L.,
verfahrens beim Tunnelbau. im Haus der Technik, Essen,
veröffentlichungen - Haus der Technik,
Dr. W. Glassen, HeFt 314, 6. 24-35; 0ie Bautechnik 12
(1973), 6. 414
Jessberger, H.L., Heitzer, K.: The procedure to determine the
Symposium on bearing capacity of soils after thawing.
(1973]