V Zfnotat
Nummer : V153 Datum: 1991-09-09
Titel: Plastiska deformationer på väg E4, E-län
Författare: Safwat S. Said
Avdelning: Vägavdelningen, Materialsektionen
Projektnummer : 4238006-3
Projektnamn: Stabila beläggningar
Uppdragsgivare: Vägverket
Distribution: fri
Väg- och Trafik. Statens väg- och trafikinstitut
a Pa: 58101 Linköping. Tel.013-204000. Telex 50125 VTISGIS. Telefax 013-14 1436 Inst/tutet Besök: Olaus Magnus väg 37 Linköping
FÖRORD
På uppdrag av vägförvaltningen i E-län (VFE) har denna skade-utredning påbörjats. Utredningen har ekonomiskt understötts av VFE och Vägverkets huvudkontor. Ett tack till kolleger som har bidragit till denna undersökning.
Linköping september 1991
INNEHÅLLSFÖRTECKNING 5.1 5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 BILAGOR INLEDNING SYFTE VÄGENS UPPBYGGNAD PROVNINGSPROGRAM PROVNINGSRESULTAT Observationer från balken Laboratorieundersökningar Mekaniska egenskaper Sammansättning Stenmaterialegenskaper Bärlagermaterial SLUTSATSER 4 4 0 0 0 0 10 10 11 11
Plastiska deformationer på väg E4, E-län
1 INLEDNING
Sommaren 1990 konstaterades ovanligt kraftiga spårbildningar på vissa avsnitt av väg E4, bl a på motorvägen vid Melby, Tift och Mantorp. Hösten 1990 startades en undersökning för att klarlägga orsaken till spårbildningen. Med hänsyn till ekonomin begrän-sades undersökningen till enbart slitlagret, som består av 90
HAB12T (BCS). Det var utlagt under våren 1988 och 1989. Eftersom
spårkonfigurationen tyder på låg stabilitet hos beläggnings-massan, undersöktes borrade kärnor från tre vägavsnitt med av-seende på plastiska deformationer hos slitlagret.
Slutsatserna från undersökningen av slitlagret, se VTI Utlåtande
nr 485, bekräftar slitlagrets (HAB 12T med BCS)
deformations-benägenhet, som medverkar till spårbildningen. Det kunde dock
inte uteslutas att flera skikt har medverkat i spårbildningen. För att klarlägga deformationsbenägna asfaltlager i beläggningen vid ovannämnda sträckor valdes en provplats vid Tift för vidare undersökning.
2 SYFTE
Syftet med denna kompletterande undersökning är dels att utröna om det finns flera skikt än slitlagret i beläggningen som har medverkat i framträdandet av spår på vägen, och dels att komma
3 VÄGENS UPPBYGGNAD
Enligt dokumentation (per telefon) från VFE är vägsträokan vid
Tift belagda med asfaltbetong. Under 1976-77 lades bärlager av
110AG25 och slitlager av 60MAB12T. År 1980 förbättrades vägen
genom justering med MAB12T och utläggning av ny topp bestående av 60 kg MAB12T massabeläggning. Därefter förbättrades vägen på nytt, ca 1983, med ett asfaltlager som bestod av 8OHAB12T. Under
åren 1987 till 1989 gjordes en fläckvis justering och
hyvel-justering. Sedan lades nytt slitlager bestående av 90 kg HAB12T med BCS 16-20 på delar av E4:s sträckning genom E-län. Vägens
konstruktion famgår av figur 1 enligt erhållen dokumentation.
Det bör påpekas att totalhöjden hos den utsågade balken är ca 180 mm. Den är alltså tjockare än vad dokumentationen anger. Men denna skillnad i totaltjockleken beror förmodligen på juste-ringslagrets tjocklek. 9OHAB12T+BC816-20 (1987-89) justering 8OHAB12T (1983) justering MAB12T+60MAB12T (1980) 6OMAB12T (1977) 110AG25 (1976-77)
4 PROVNINGSPROGRAM
Ett testprogram utarbetades för att utreda dels om bitumenbundna lager under slitlagret har medverkat till uppkomsten av spår i vägytan, och dels om nedsatt bärighet hos överbyggnaden och dubbdäckslitage har samverkat med låg stabilitet hos belägg-ningsmassan till spårbildningen. Följande undersökningar plane-rades:
l. Sågning av enbalk från den mest drabbade vägsträckan.
2. Uttag av borrkärnor för laboratorieundersökning m a p plas-tiska deformationer, styvhetsbestämning, hålrumshalt och sammansättning.
3. Bestämning av krossytegrad och flisighet hos stenmaterial från slitlagret.
4. Kornfördelning hos obundet bärlagermaterial.
5 PROVNINGSRESULTAT
5.1 Observationer från balken
En balk sågades ur beläggningen för att undersöka om det fanns flera skikt som har medverkat i spårbildningen. Figur 2 visar balken från den skadade sektionen vid Tift. Följande noteringar har gjorts.
1. De djupaste spårens utseende tyder på att de har framkommit pga den tunga trafiken. Även spår pga dubbdäckslitage har noterats.
En viss omlagring i slitlagret har noterats. Någon
urskilj-bar omlagring i underliggande lager kunde inte konstateras.
Denna observation stämmer överens med laboratorieresultaten,
som indikerar att endast slitlagret är känsligt för
plas-tiska deformationer.
Flera utmattningssprickor i balkens underkant noterades, se
figur 3. Sprickorna har framkommit under hjulspåren och har gått igenom AG-lagret. Det är ovanligt med utmattnings-sprickor på motorvägar. Därför kan dessa sprickor ha
åstad-kommits under åren fram till 1980 då den bituminösa
konst-ruktionen var endast ca 70 mm tjock.
Figur 4 visar en hosisontell spricka i beläggningslagret som består av 80HAB12T och är utlagt 1983. Sådana sprickorkan bero på låg skjuvhållfasthet hos beläggningslagret. Det bör påpekas att Sprickorna inte uppmärksammades vid första be-siktning av balken. Sprickorna har blivit tydligare under lagringstiden.
.q uam n >m ucmxuwvc s H mxo anm mmo cac upma ps m Hsm wm
H IWm m lll IW!
Hi
5.2 Laboratorieunde:sökningar 5.2.1 Mekaniska egenskaper
Testresultaten från krypförsök (provningen beskrivs i VTI
Med-delande 342) och resilientmodul (enligt MBB 54) hos det gamla
slitlagret (lager 2) redovisas i tabell 1 och 2. Krypförsöket
utfördes vid +40°C på fyra prover. Varje prov bestod av två
sammansatta borrkärnor för att komma upp till en provhöjd på
Tabell 1 Krypresultat hos det gamla slitlagret, från år 1983
(lager 2).
Prov nr Total höjd Initial Max töjning Permanent
töjning töjning
(mm) 1 min (0/00) 60 min (0/00) 120 min (0/00)
1+3 64.3 11.4 11.8 11.7
2+4 64.7 19.2 21.2 20.9
8-10 63.6 7.5 7.7 7.5
9-11 64.1 12.5 15.8 13.6
Medelvärde 12.7 14.1 13.4
Resilientmodulmätning har utförts på 4 borrkärnor endast vid
lO°C pga ekonomiska orsaker. Resultaten redovisas i tabell 2.
Tabell 2 Resilientmodul hos det gamla slitlagret (lager 2),
vid lO°C. Prov Resilientmodul nr (MPa) 1 4800 3 4090 9 3890 11 3620 Medelvärde 4100
Vid jämförelse mellan krypresultat erhållna vid undersökning av
det nya slitlagret av HAB12T (BCS) (tabell 3) och det gamla un-derliggande slitlagret av HAB12T (lager 2) (tabell 1)
konsta-teras att det nya slitlagret är mer deformationsbenäget än det gamla slitlagret.
Maximal töjning hos det gamla slitlagret (lager 2), se tabell 1, är 14.1 promille vilket är under den gräns på 15 promille som har rekommenderats i vissa undersökningar (VTI Medd 342), medan maximal töjning hos det nya slitlagret, se tabell 3, är 23.1 promille. Även de initiala och permanenta töjningarna är högre än motsvarande töjningar hos det gamla slitlagret. Detta stämmer till viss del med balkundersökningen, eftersom där inte kunde noteras någon omlagring i det gamla slitlagret.
Erhållna resilientmoduler hos det gamla (tabell 2) och det nya
(tabell 4) slitlagret visar inga signifikanta skillnader.
Modul-värdena är relativt låga för båda lagren.
Tabell 3 Medelvärde på krypresultat från Tift vägavsnitt (VTI
Utlåtande 485).
Initial töjning Maximal töjning Permanent töjning 1 min (0/00) 60 min (o/oo) 120 min (o/oo)
18.3 23.1 22.1
Tabell 4 Medelvärde på resilientmodul från Tift vägavsnitt (VTI
utlåtande 485)
T°C Resilientmodul (MPa)
+10 4340
+20 1290
10 5.2.2 Sammansättning
Analys av sammansättningen hos massan finns i tabell 5 samt i bilagorna 1 och 2.
Tabell 5 Sammansättning hos provkroppar, Tift.
Hålrumshalt Bindemedelshalt (%) (%) HAB12T + BCS (slitlager) 2.6 6.81 HAB12T (lager 2) 2.2 6.7 5.2.3 Stenmaterialegenskaper
Bestämning av flisighet och krossytegrad har utförts på
sten-material (utan chipsten) extraherat från det nya slitlagret av
HAB12T (BCS).
Dessa test genomfördes för att utröna om stenmaterialet egenskaper hade någon avvikelse från BYA:s krav och därmed eventuellt medver-kade till uppkomsten av de kraftiga spårbildningarna. Flisighets-talen redovisas i tabell 6. De avviker inte från BYA:s krav. Enligt P. Höbeda kan extremt kubiskt material tänkas ge instabilitet. BYA skulle här egentligen också ha ett undre gränsvärde, t ex i Norge >1.2.
11
Tabell 6 Flisighet hos stenmaterial från det nya slitlagret av
HAB12T (BCS) Prov Flisighetstal nr 1 1.33 2 1.34 Medelvärde 1.34 BYA 5 1.45
Både stenmaterialet i massan och chipstenen består av krossat
berg, varför krossytegraden kan sättas till 100/0 (BYA:s krav är
lägst 20/40).
5.2.4 Bärlagermaterial
Siktning av dubbelprov från bärlagermaterial har utförts
inklu-sive bestämning av finmaterialhalten. Det ena provet togs ut
under vänster hjulspår och det andra mellan hjulspåren. Bilaga 3
visar kornfördelning hos båda proven. Skillnaden mellan dessa
två prov är obetydlig och de fyller BYA:s krav.
6 SLUTSATSER
- Med hänsyn till laboratorieprover och balkundersökning visar utredningen att
1) plastiska deformationer i bundna lager har stått för den
största delen av spårbildningen.
2) En mindre del av beläggningens spårbildning härrör från
12
3) Det senaste slitlagret av HAB12T (BCS) är mycket
deforma-tionsbenäget medan det underliggande gamla slitlagret av HAB12T har bättre stabilitetsegenskaper. Det kan också påpe-kas, enligt undersökningen av den utsågade balken, att den övervägande delen av deformationen ligger i det senast ut-lagda slitlagret.
Vi rekommenderar bortfräsning av det nuvarande slitlagret.
Annars är risken stor för att spårbildningen återkommer.
Därefter utläggning av ett nytt slitlager av en stabil och relativt avnötningsstark beläggningsmassa.
*..I'l .1 .. v 1.. .!" . .I n. JU nu nu nu rL nu nu nu nu r: .s. -; _-:r -_ ,h a. rk çp --h; nya : hzu -z. ,|wr .L .; r; |. |. _ . . . I . m i n I c I : I \ . . : . . . . . 1 1 . . . \ I. . x u l I I a nI .. x 355 .mmw nad nu. ,4 -nx n_ wnu nnu .-l\ d 0-'I I ."2 H I:
'TI
2 .nu mp-VT "'l Provets e "17 'EE E. .1 . r 3 U . L '.r V erande urk-.% L . 2 tiñññ] :-:2 J-...IrL ;1: o I I P . 8 I 1 X .4. I ; I I .4-I I - 'TI i.-Inl . *. J-1 r-. I. 85 r E EF' Enslllda Vli- t." §3 7353 II l 'i I! 1 _L . _1/ F. 7 .I a -oo .q -I L _ . . 7 r -. . I . . . 5 1 1 . . -I I L I I i i I U i I l I l l l . I I I I | I' Iu. i l . . . L 1::) I: 0J 1 :' 1 H 1!? ..51 I I 6.. L. .., l a I BINDEMEDELSHQLT varden i:). .3.5.1.3 I 1 c __-XL. l:)l ) T: ?DRNSTBJLEFSFDHDEL L T1%t in I I I ., enllüt nrl ING A M 9 B nl ; i. I 11. B... . ._ D ,D _ .H .1. q-. _ .1... I :4 '-1' v »4 2. . . . . .--. -L .. + -, -* .-.T ,- .-. .. .I m,g-L)
'431
u-* _ o_ _c_ _*_*_*__ nø_-_ _aø-o_ _ø_ _m__ _* .r .. .l -'7l l |H .-q I 1 T: *ä :9 L. l || I i . -.ul . I v' i i o l ul i l i l l l i l l l l l l . I . : I I 0 . 3 ' l l l . . 'I .1 ( b a s a l : 0 , C C 7 a av _ .x h _. J _ 7 5 .U _ ... ut nn .. . _ w -. q _-' "" ! L P-1*Z!r*i 4. '- .-.I I lip.: 65 If, 3 l -a-I 1 Iu.. ...u o« r.-.. u .- se nu. ...4. .4... ....- »« »0- -oou .nu nu. ...u n... ....- ...u ...n .-001 ...u0-." nu o. n... ...- nu..u... .04 04 .out nu.us .-.. o. n .. u . . i! I X 8. Jul .. il .. . .I .L --s i. -d ma . min .0 Ö. Tr än s.. "L L ..n i vå? i ; M L ... w.. -._ .i. "§m L.-. w.i . .2 i . : : u-. J I J i . . ! I I . ua -l ! ! : f i t l l l l l l l 1 l |ål l l ! . ul I . _ _ . 1 + 9. 0. 0 I l r l : l t .. . . . t l In . : : 1 : : t . . l : 1 1 : 1 l l t l . . . l l . Medelvärde i ,. .. tm* ... 3 3:515.: . . . i n f i l a l l l l t l t i i i l -. l f a ål l ål [ 1 1 : 1 0 . 2 2 1 1 2 1 I -m' I . _ _ ". uu. .. .. .. .. .. |. ...|: .. ._ .. .. mx. . '. 4.. in.0.... .X0. ..# .:in .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. . :. .. .xxxx. .. .. «. .x. .m .. -. .. .x .. .. .. . l .. .1 . 1. -_ åa -. . . 1 1 c xl l . i l l . |l . . -I l i i l i ' i l l i l l l i f a l l l . . . . . 2 l a... "2 _ _ . . . i i . ! l $ . . 3 0 . 1 . 1 . . . . l l l . ' l l . . l l ' 2 . . . l i p -l a ! ! :l2 C' ._: "1 *r . n. .. ? I i LU ". . . . : : . . x: : : |. ut : 1 uX I S i l a h l l : m 4 : xt t t t l äa . l a w-. nn _ . .2 . t. _ I Q . . am I! . I i 1 I 1 X i I E i 2 I I l 2 I . I 1 I 1 3 1 I 1 l 4 l 3 I I 0 I . I". '. IS? 1_! ... ., . I -r l .. ---r i I 23:", ...i 1 I I I 1 .I I I 8 X l I 3 i I '5 i I I . I I 1 ; I 2 l 8 X l 2 '.'g'i 'I . w x JL l . f J-U i F; L U *7* åk: C ! HH C' L* I 5. I \.J 'i' i t *"n i 4.. ..». . _ _ 2 . 0 4 . 9 5 ) . * i i i -l l l . : i. .. ) . . . t i l l åt i -Ps: _:' . I I I 1*C 1ÖÖ.Ö lir ...o- 0.... L.:F3 3 .. ,..a ... Elli: 0000 u n nu nu .i 1... M: .d .5t...
u n... .nu »nu o. um nu .nu nu. ...o .- .n ...-
...--»u ...n nu. »ca .0001 nu" ...0. .nu .nu nu. »00. .nu nu. nu. .nu .nu .a.0000 nu. .nu ...oc mo- nu nu .nu .nu n..- 000.. u .4 ...-0 m.. ..00 ».00 .nu .0
x ----.
Po ss er on de mön qd , vi k1 pr oc cn 1
