Inledande studie av betongbeläggningars slitstyrka i provvägsmaskin

notat Nr: 55-1995 Titel: Författare: Programområde: Projektnummer: Projektnamn: Uppdragsgivare: Distribution: Utgivningsår: 1996

Inledande studie av betongbeläggningars slit-styrka i provvägsmaskin

Bo Carlsson och Bengt-Åke Hultqvist

Vägteknik (Vägkonstruktion) 60084

Provningsmetod för dubbslitage

Vägverket, Cementa, Svenska Byggbranschens Utvecklingsfond (SBUF) och VTT

Fri div Väg- och transport-forskningsinstitutet ä

Förord

Föreliggande VTI-notat redovisar resultatet från de två första slitageprovningarna av betong som genomfördes 1993 i VTI:s provvägsmaskin. Provningarna som be-nämnes PVM 7 och PVM 9 har i huvudsak följt det ursprungliga förslaget till CEN-metod för provning av slitstyrka hos betongbeläggningar . Provningarna har utförts för provplattor med olika betongsammansättning. Avsikten med under-sökningen var i första hand att prova VTI:sprovvägsmaskin för betongplattor, i andra hand att undersöka olika betongbeläggningars slitstyrka. I de fall det har varit möjligt har resultaten jämförts med motsvarande resultat från den norska provvägsmaskinen Veislitem . Undersökningen har legat till grund för den ring-analys sOm 1995 har utförts mellan tre nordiska provvägsmaskiner och som redo-visas i VTI Meddelande 774.

Arbetet har utförts inom det gemensamma FoU-projektet Cementbundna lager i vägöverbyggnad som har samñnansierats av Vägverket, Cementa, SBUF och VTI.

Linköping i december 1995

Bengt-Åke Hultqvist

INNEHÅLLSFÖRTECKNING

Sammanfattning

1

2

3

3.1

3.2

4

5

5.1

5.2

6

Bilaga 1: Bilaga 2: Bilaga 3: Bilaga 4: Bilaga 5:

Bakgrund och syfte

Beläggningstyper och stenmaterial

Beskrivning av provvägsmaskiner

Sverige

Norge

Provningsmetod

Resultat

Avnötning-spårbildning

Relativt slitage

Jämförelse mellan VTl:s provvägsmaskin och

norska Veislitern

Slutsatser

Referenser

Ursprungligt förslag till CEN-metod Inläggningsplan för provplattor i PVM 7 Inläggningsplan för provplattor i PVM 9 Resultat från slitagemätning i PVM 7 Resultat från slitagemätning i PVM 9 VTI notat 55- 1995 Sida _ L _ -O \ l \ l U1 4 3 0 0 0 0 N -L

15

16

Sammanfattning

Vid två tillfällen under 1993 provades betongbeläggningars slitagemotstånd mot dubbade vinterdäck i VTI:s provvägsmaskin.

Till provningama tillverkades betongplattor som hade olika hållfasthet och olika ballastmaterial (Durasplit, porfyr) med olika största stenstorlek. Några platt-or hade också tagits upp från tidigare utförda betongvägar, E6 förbifart Falkenberg byggd 1993 och E6 söder om Malmö byggd 1972. Som referens användes den referensbetong, som anges i det ursprungliga förslaget till CEN-metod.

Provningsprogrammet var något olika vid de två tillfällena, små ändringar

gjor-des mellan körningarna. Hastigheten vid provningarna var 80-85 km/h.

Avnötningen på referensplattorna blev olika vid de båda provningarna. Detta kan förklaras av olika provningshastigheter, olika slitage på dubbdäcken och olika långa provningsintervall vått och torr.

Vid jämförelse mellan vått och torrt slitage var avnötningen i samtliga fall större vid våtslitage. Beläggningar innehållande ballast av Durasplit hade större våtslitage än beläggningar med ballast av porfyr. Även betongreferensen hade större våtslitage än betong med porfyr. Beläggningar med porfyr hade även mindre torrslitage men skillnaden var i detta fall mindre mellan beläggningar med olika stenmaterial

Resultaten från den svenska provvägsmaskinen har jämförts med resultaten från den norska "Veislitern". Resultaten är ej direkt jämförbara med varandra då maskiner och provningsförfaranden skiljer sig på en del viktiga punkter.

Ett sätt att jämföra resultaten från olika körningar är att beräkna slitaget relativt en referensbetong för vilken slitaget sätts som 100 %. I detta fall användes refe-rensbetongen enligt ursprungligt förslag till CEN-metod.

Bäst resultat i dessa undersökningar erhöll en betongbeläggning med porfyr och största stenstorlek 16 mm vilken hade ett relativt slitage av 29 %. Betongplattor upptagna från den nyligen byggda betongvägen på E6 förbifart Falkenberg erhöll ett relativt slitage av 88 %.

Största stenstorleken i en beläggning och betongens hållfasthet inverkar på av-nötningens storlek. I regel får en betongbeläggning med större stenstorlek och högre hållfasthet bättre nötningsmotstånd.

I den här undersökningen har ett relativt SPSp-värde beräknats för varjeprov-platta enligt det ursprungliga förslaget till CEN-metod. Detta är i princip identiskt med den metod som används vid den norska "Veislitern". Vid beräkningen sätts betongreferensen alltid till ett relativt SPSp=9. Övriga provplattor får därför ett

relativt SPSp i förhållande till referensen.

1 Bakgrund och syfte

Sedan mitten av 1980-talet har man i Norge använt en cirkulär provvägsmaskin vid utvecklingen av slitstark betongbeläggning [1]. I Sverige har VTI:s provvägs-maskin tidigare använts för provning av asfaltbeläggning. Först på senare år har maskinen börjat att användas för provning av betongbeläggningars slitstyrka.

Cirkulära provvägsmaskiner finns i bl.a. Sverige, Finland och Norge.

Maski-nema skiljer sig dock åt, eftersom de har anpassats för förhållandena som råder i

respektive land. Däcktyp, dubbtyp, hjultryck och hastighet är några av skillna-dema.

Vid upphandling av betongbeläggningar går utvecklingen mot att ställa krav på funktionella egenskaper såsom slitstyrka, jämnhet, hållfasthet och friktion. Kravet på slitstyrka ställs vanligen utifrån provning i provvägsmaskiner.

I det Europeiska standardiseringsarbetet, CEN, har provvägsmaskiner före-slagits som metod vid provning av olika betongbeläggningars slitagemotstånd mot dubbade vinterdäck.

Syftet med detta notat är i första hand att redovisa resultat från de två första

provningama av betong som genomfördes i VTI:s provvägsmaskin 1993. Prov-ningarna som benämnes PVM 7 och PVM 9 har i huvudsak följt det ursprungliga CEN-förslaget.

Under vintern 1994/1995 har en ringanalys utförts vid provning i tre nordiska provvägsmaskiner. Syftet med ringanalysen varatt undersöka om det finns möj-lighet att utforma en gemensam provningsmetod för de nordiska provvägsma-skinema (Finland, Sverige och Norge). Resultaten från ringanalysen kommer att avrapporteras i VTI Meddelande 774 [2]. Med utgångspunkt från ringanalysen kommer ett reviderat förslag till provningsmetod att utarbetas inom CEN.

2 Beläggningstyper och stenmaterial

I denna undersökning som omfattar två provningar (PVM 7 och PVM 9) av be-tongbeläggningar i VTI:s provvägsmaskin finns dels provplattor tagna från färdig betongväg (E6 Falkenberg och E6 Vellinge) dels provplattor tillverkade på labo-ratorium. I tabell 1 finns en sammanställning av de betongplattor som har provats under 1993.

Vid provningen har även andra provplattor legat med i provvägsmaskinen, men dessa har inte ingått i den här undersökningen. Här redovisas endast de provplattor som var av cementbetong. I VTI notat 47-1994 redovisas resultat för samtliga

provplattor i PVM 9 [3].

Tabell 1 Beläggningstyp, stenmaterial och hållfasthetsklass för betong-plattor provade i PVM 7 och PVM 9 vid VTI.

Beläggnings- Stenmaterial Max. sten- Betong- PVM-kör- Anmärkning

typ storlek kvalitet ning

mm

E6 Falkenberg Durasplit 22 K60 7 Från väg

Betongpl. 5/8 Durasplit 8 K80 7 Lab.ti|lv.

Betongpl. 8/1 1 Durasplit 1 1 K80 7 Lab.ti|lv.

Betongpl. 1 1/16 Durasplit 16 K60 7 Lab.ti|lv.

Referensbetong* Hornfels 16 K80 7 och 9 Referens

E6 Vellinge Kvartsit 35 7 Från väg

Betong 8 Durasplit 8 K80 9 Lab.ti|lv.

Betong 16 Durasplit 16 K80 9 Lab.ti|lv.

Betong 8 por-fyr 8 K80 9 Lab.ti|lv.

(Alvdalen)

Betong 16 porfyr 16 K80 9 Lab.tillv.

(Alvdalen)

*) Referensbetong enligt ursprungligt förslag till CEN-metod.

Durasplit som används i betongen till betongvägen på E6 vid Falkenberg är

egentligen ett firmanamn, stenmaterialet består av kvartsdiorit.

3 Beskrivning av provvägsmaskiner

3.1 Sverige

VTI:s provvägsmaskin är en utrustning för accelererad provning som huvudsak-ligen används för bestämning av olika beläggningstypers resistens mot dubbade

personbilsdäck. Maskinen har sex hjul, men normalt används endast fyra.

Driv-ning sker med en motor på varje hjul. Den cirkulära banans diameter är 5,25 m, vilket ger en medellängd för ett varv av 16,5 m.

Däcken som används är ordinära vinterhjul med dimension 185/70 R14 av fab-rikatet Gislaved Nord Frost med 110 stycken dubb i varje däck. Däcken är dubba-de med ståldubb (hårdmetalldubb) som vardubba-dera har en vikt av 1,8 gram. Ring-trycket var vid dessa provningar 250 kPa och hjullasten 4,5 kN. Före provningen slits däcken in genom landsvägskörning ca 50 mil vid en hastighet av 70-90 km/h.

Under provningen förskjuts hjulen i sidled genom en excenteranordning, ca 60 mm. Rörelsen i sidled är viktig vid provning med dubbdäck som i annat fall skulle ge distinkta spår i beläggningen efter varje dubbrad i däcken.

Figur 1 :s v

Provbanan rymmer 28 stycken provplattor, varav 2 stycken i regel utgörs av referensprov. I dessa körningar användes referenbetong med ballast av hornfels enligt ursprungligt förslag till CEN-metod.

Provytorna kan begjutas med vatten för att simulera nederbörd. I hallen där provvägsmaskinen finns placerad kan temperaturen varieras från ca +30°C till ca -10°C. Vid dessa provningar var temperaturen ca i 0°C.

Maskinens hastighet kan varieras upp till en maximal hastighet av ca 85 km/h för hjullasten 4,5 kN.

För mätning av avnötningen används en datorstyrd laserprofilometer som an-vänder kontaktlös avståndsmätning med laserteknik. Laserprofilometern består av en ca 1 meter lång balk med stödben som sätts i förmonterade fixar. Varje profil VTI notat 55-1995

registreras med en täthet av ca 400 mätpunkter/meter. Normalt mäts ett slitagespår som har bredden 300 mm, dvs. ca 120 mätpunkter/linje. Vid varje mättillfälle mäts tre profiler på varje provplatta (tot. ca 360 mätpunkter/provplatta). Avläs-ningsnoggrannheten för laserbalken är ca 0,01 m. MätAvläs-ningsnoggrannheten för

hela mätförfarandet är ca 0,1 mm.

3.2 Norge

Den norska Veislitem är placerad vid Norcems fabriksområde i Brevik.

Vei-slitern består av en cirkulär bana med en diameter av 6 meter. Under en körning

kan tolv stycken provsegment provas varav två stycken utgörs av referensprov. Veislitem har fyra stycken koniska lastbilsdäck, som vardera har ca 400 lastbils-dubbar med en vikt av 8 g/st. Vid normal provning har varje hjul en belastning av ca 25 kN. Provsegmenten kan begjutas med vatten för att simulera nederbörd. Temperaturen vid provning är mellan ca +10 och +25°C.

Mätning av avnötningen sker med en mätbrygga som har 16 stycken mätson-der. Slitaget beräknas som medelvärdet av de åtta mellersta mätsonderna. Mät-bryggan placeras i förmonterade fästpunkter för att mätutrustningen skall stå exakt lika vid varje mätning. På varje provsegment mäts tre stycken profiler. Normalt omfattar varje provning 70000 varv med mätning av tvärproñler efter perioder om

10000 varv.

Figur 2 Norcems provvägsmaskin Veislitem .

4 Provningsmetod

De två inledande provningarna i VTI:s provvägsmaskin följde i huvudsak det ur-sprungliga förslaget som tagits fram till CEN-metod, se bilaga 1.

Vid provningarna har hastigheten varit ca 85 km/h för PVM 7 och ca 80 km/h för PVM 9. Vid de två provningarna har körprogrammet modiñerats från det ur-sprungliga förslaget till CEN-metod.

Den 1:a provningen (PVM 7) har följt följ ande körprogram:

KÖRPROGRAM FÖR BETONG I VTI:PROVVÄGSMASKIN (PVM 7)

-Körningen startade med en inköming om 1700 varv torrt.

-Nollmätning mätning 0

-10 000 varv torrt, mätning 1 -10 000 varv torrt, mätning 2 - 10 000 varv torrt, mätning 3

- 10 000 varv torrt, mätning 4 - 10 000 varv vått, mätning 5 - 10 000 varv vått, mätning 6 - 10 000 varv vått, mätning 7 - 10 000 varv vått, mätning 8 - 10 000 varv tönt, mätning 9 - 10 000 varv torrt, mätning 10

- 40 000 varv torrt, mätning 11

- 10 000 varv torrt, mätning 12

- 40 000 varv vått mätning 13 - 40 000 varv torrt mätning 14 - 40 000 varv vått mätning 15

- 40 000 varv torrt mätning 16

- 40 000 varv vått mätning 17 Totalt: 320 000 varv

Den 2:a provningen (PVM 9) har följt följ ande körprogram:

KÖRPROGRAM FÖR BETONG I VTI:PROVVÄGSMASKIN (PVM 9)

- Inkörning 5000 varv med sommardäck.

- Körningen startar med en inkörning om 1000 varv torrt.

- Nollmätning mätning0

- 10 000 varv tom, mätning 1 initialslitage - 30 000 varv torrt, mätning 2

- 30 000 varv vått, mätning 3 - 30 000 varv torrt, mätning 4 - 30 000 varv vått, mätning 5

- 30 000 varv torrt, mätning 6

- 30 000 varv vått, mätning 7 - 30 000 varv torrt, mätning 8 - 30 000 varv vått, mätning 9 - 30 000 varv torrt, mätning 10 - 30 000 varv vått, mätning 11 Totalt: 310 000 varv

Vid båda körningarna har temperaturen varit ca i0°C, dvs. ungefär samma medeltemperatur som råder i Sverige under en stor del av dubbdäcksperioden.

5 Resultat

5.1 Avnötning-spårbildning

Vid varje mättillfälle mättes tre stycken tvärproñler på varje provplatta (120 stycken mätpunkter/linje) dvs. 360 mätpunkter/platta. Spårets bredd var 300 mm.

I början av den första provningen (PVM 7) mättes avnötningsproñlerna efter perioder om 10000 varv, för att få en uppfattning om utvecklingen för initial-slitaget. I körprogrammet föreskrevs att för de första 120000 varven skulle mätning ske efter var 10000 varv. I figur 3 redovisas spårutvecklingen för de

första 120000 varven.

PVM 7

Spårutveckling de första 120000 varven

+E6 Falkenberg 10 - e - - - ' - - ° - - - ' - betong 9 - - - . - - - - . - - - -O-Betongpl.5/8 8 _ _ . . . _ . . . _ _ . . . _ . . . _ _ E +Betongpl 8/11 5 7 ee e -ä ö __ . . _ _ . . . _ . . _ . . _ . . _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ . _ _ _ _ _ _ -D-Betongpr 11/16 'ä . :c 5 -- - - . - - - A E A/A/ _ _ _ - - - -Ref.betongenl. cc 4_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ . _ _ _ _ _ _ . __ urspr.CEN-.-5 _{A i ,. - - l / försla}

E 3 __ _ _ _ _ _ . _ _ _ _ _ _ _ _ _ . _ __ ,. _'__-

_ - _-

+E6vånnge

z /1 / överyta pl 1 2 _ . ._{' ' '} . _ . _ . _ . . - - /"_{4/ /âøt ' '} - _{' '} - - _ _{' ' ' ' ' ' * ' _O-Eö Vellinlgå:} A// .*_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Överytap l-h--u

.AN/z,-0 /'A' I I I I I I I 1 I i I _A_E6 Vellinge sågad

o

c;

₀

:2

_O

<5

_O

:5

_O

c;

_O

é

_O

C;

_O

<5

_O

:2

_O

:3

_O

c.:

_O

5

_O

ytaP

O O O O O O O O O O O O

O O O O O O O O O O O 0

Antal varv

Figur3 Spåratvecklingen under de första 120000 varven, PVM7 (40 000

varv torrt + 40 000 varv vått + 40 000 varv torrt).

Av ñgur 3 framgår att avnötningen under varje period om 40000 varv var rela-tivt linjär. Vid provningen verkade det vara tillräckligt att mäta avnötningen efter perioder om 40000 varv.

I bilaga 2 och 3 redovisas betongplattornas placering i provvägsmaskinen vid provningen.

I figur 4 och 5 visas hur avnötningens storlek (i mm) förändrades med antal varv under hela provningen för PVM 7 och PVM 9.

Spårutveckling PVM 7 ._ _ _ . _ . . _ _ . . _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ p_ . _ _ _ . _ . _ _ . _ . . . _ _ . . _ _ - _ Me de la vn öt ni ngm m 0 f l : l l l l : O O O 0 g C C O O O 0 C O O O C CD 0 O O O O O O O O C CD CD 0 D <1' 00 N \0 O d' 00 N v-l v-I N N N m Antal varv Figur 4 Avnötning PVM 7. Spårutveckling PVM 9

14 F

12

-10 Me dela vn öt ni ng m m 0 5 Figur 5 __ _ . _ . . . _ . . _ _ _ _ _ . _ _ _ _ . . _ . _ _ _ . _ _ _ _ _

10 00 00 «-13 00 00 -19 00 00 -_ 22 00 00 -25 00 00 -28 00 00 -31 00 00 -* Antal varv Avnötning PVM 9.

+E6 Falkenberg betong -O-Betongpl 5/8 +Betongpl 8/11 -U-Betongpl 11/16 - -- Ref. betong enl.urspr.

CEN-förslag

+E6 Vellinge överyta pl l -O--E6 Vellinge överyta pl 3 +E6 Vellinge sågad yta pl 1

-- - Ref.betong enl.urspr. CEN-förslag _X_- Betong8, durasplitt _0_ Betong16, durasplitt +Betong16, porfyr _A- Betong8, porfyr

I figurerna 4 och 5 framgår det att slitaget i PVM 7 var större än vid provningen i PVM 9. Detta kan delvis förklaras av att hastigheten i PVM 7 var något högre än i PVM 9. Vid tidigare försök med asfalt har det också visat sig att under liknande provningsbetingelser kan nivån på slitaget variera med upp till ca 15 % (körningar med enbart våtslitage). En annan orsak kan vara att slitaget på dubbdäcken blir olika vid olika provningar beroende på hur pass slitstarka provbeläggningarna är.

I PVM 7 var gummislitaget på däckenså stort att dubbutsticket ökade kraftigt. Däcken måste bytas efter 240 000 varv. Detta kan ha inverkat på avnötningen på provplattorna. I PVM 9 byttes däcken i förebyggande syfte efter halva körningen (160 000 varv) så att ej samma problem skulle uppstå som vid PVM 7.

Vid provningen används plattor av referensbetong. Genom att relatera resulta-ten till referensbetongen, kan effekresulta-ten av olika körprogram till stor del kompen-seras.

Av figur 4 och 5 framgår det att stenmaterialet har inverkan på avnötningens storlek. Betongplattor med porfyr hade mindre slitage än motsvarande plattor med Durasplit. Även betongplattor med hornfels (referensbetong) hade mer slitage än plattor med porfyr. Stenstorleken i beläggningen inverkar också på avnötningens storlek. Betongplattor med största stenstorlek 16 mm hade mindre avnötning än motsvarande plattor med 8 mm största stenstorlek (porfyr och Durasplit).

I bilaga 4 och 5 finns resultat från profilmätning redovisat som medelavnötning och standardavvikelse för profilerna från varje platta (tre stycken per platta).

Vid jämförelse mellan våt- och torrslitage har initialslitaget tagits bort. Det innebär att 120 000 varv torrslitage jämförs med 120 000 varv våtslitage.

PVM 7

Förhållande mellan våt- och torrslitage 120000 varv torrslitage och 120000 varv våtslitage

10 E E 07 .E E :g _{,137 ._. Eltorrt} ä _{r å} Ivått E 1. .V ; '51; :4:37: ' nu,_--Ã I_. f _{' I}I 5:.- *1-_{I sitt???} 9 5 C '5. D L' c? 8) *- gum 0) P g

_{c 9}

_a

0

_-

a 029

_{5 :}

_{23 9 :5}

5 aa .s 5

_{= :2}

.E 5

_{= 2}

_{E m}

05 09 o 03 O' *" v- -9 3 T m 2* (D E* = S .-2 u_{m a) 0}c: ₈m _CDm _{5 c LU}. _- 2 _{(0 g}> _{co då}> _{> g}0 0_ -D *"o .-(D I (1)O nu :O Lu O LU g)(0 8 CD m _m 0 .. C 0 '

Flgur 6 Farlzallande mellan vat- och torrslitage PVM 7.

10

PVM 9

Förhållande våt- och torrslitage

120000 varv torrslitage och 120000 varv våtslitage

10 9 8

E 7

6 Eltorrt C ?5:5 5 vått ä 4 Itot slitage '5 g 3 2 1 0 E? ._ 3_{_} 35; :2-:_Q. ?i . °å§ ;

å 3%

å ä

g s

?å

.ä 8

2 i; E

_{m q, Lu}

§3 å

_{:n '0}

*6 5

_m

8 G

.§8

D-'I 0

Figur 7 Förhållande mellan våt- och torrslitage PVM 9.

Av figur 6 och 7 framgår att avnötningen var betydligt större vid våtslitage än vid torrslitage. Skillnaden är till stor del beroende på vilket stenmaterial som be-läggningen innehåller. Betongbeläggningar innehållande Durasplit slits mer vid våtslitage än beläggningar innehållande porfyr. Även referensbetongen som inne-håller homfels slits mer vid våtslitage än beläggningar som inneinne-håller porfyr. Beläggningar med porfyr hade även mindre torrslitage men skillnaden var i detta fall mindre mellan beläggningar med olika stenmaterial.

5.2 Relativt slitage

För att kunna jämföra resultat från olika prövningar i provvägsmaskinen redovisas dubbavnötningen som relativt slitage till en referensbetong. Relativa slitaget be-räknas som förhållandet mellan slitaget för provplattorna och slitaget för referens-plattorna.

Som referensbetong användes betong K80 med ballast av homfels som anges i det ursprungliga förslaget till CEN-metod. Samma referensbetong används i Vei-slitern .

I figur 8 redovisas resultat från PVM 7 och PVM 9. Det relativa slitaget är räk-nat på hela provningsförloppet. Det relativa slitaget för referensbetongen har satts till 100 %.

ll

Relativt slitage

Referensbetong enligt ursprungligt CEN-förslag=100 %

I PVM7 El PVM9 Re la ti vt sl it ag e %

__

_

H I H l l l l I 9 9 S 59 _-8* 9 55 E å å 3. ; __Q . CD '- me a) q) .m (D U) 0 O :05 - - v- - m m 0. :1 U) _- I ' . m_ 3 -97:6_{_42 .6}8 ₂: g,_: §2 mv- mm 020. 'o 'o 59 °å> mg 95 ?a åm 06 (5 E 5 ;p m 9 2 -0 '_-3 E 53* C» '- o *-m 00. > > 0 C G) ED 'IE3 (D_m <0_l.lJ 3 ä ä_m m

Figur 8 Relativt slitage för provplattor i PVM 7 och PVM 9.

Betongbeläggningar med olika stenmaterial, olika hållfasthet och olika största stenstorlek uppvisar stora skillnader i slitageegenskaper. En betong med porfyr uppvisar betydligt bättre slitageegenskaper än betongmed Durasplit (kvartsdiorit) eller hornfels. Största stenstorlek har betydelse för slitagemotståndet. I framför allt PVM 9 framgår klart att både betongbeläggning med porfyr eller Durasplit får bättre slitageegenskaper om man använder största stenstorlek 16 mm i stället för 8 mm.

För flera provplattor saknas recept och Värden på hållfasthet, luftinnehåll och stenhalt. Det är därför svårt att i detta skede dra några exakta slutsatser men av de betongplattor som hittills har provats Visar betong med hög hållfasthet och med porfyr som ballast på mycket slitstarka egenskaper.

12

Tabell 2 Stenmaterial, största stenstorlek och relativt slitage för provplattor iPVM 7 och PVM 9.

Beteckning Stenmaterial Största stenstorlek Relativt slitage

mm 0/0 E6 Falkenberg Durasplit 22 88 Betongpl. 5/8 Durasplit 8 88 Betongpl 8/1 1 Durasplit 1 1 90 Betongpl 11/16 Durasplit 16 100 Betongreferens Hornfels 16 100

E6 Vellinge, platta 1,

Kvartsit

35

137

överytan

E6 Vellinge, platta 3,

KvartSit

35

105

överytan

E6 Vellinge, platta 1,

KvartSit

35

129

sågad yta .

Betong 8 Durasplit 8 86

Betong 16 Durasplit 16 73

Betong 8 Porfyr (Älvdalen) 8 54

Betong 16 Porlyr (Älvdalen) 16 29

Av figur 8 och tabell 2 framgår bland annat att den bästa beläggningen i denna undersökning, en betong med stenmaterial av porfyr och största stenstorlek 16 mm, har ett relativt slitage av 29 (dvs. endast 29 % av slitaget för referensbe-tongen). Samma betong med största stenstorlek 8 mm har ett relativt slitage av 54. Provplattor som tagits från betongvägen E6 vid Falkenberg uppvisar ett relativt slitage av 88.

Av dessa resultat framgår att valet av stenmaterial har stor betydelse för en be-läggnings förmåga att motstå avnötning från dubbade vinterdäck. Vid provningen undersöks endast avnötningen från dubbade Vinterdäck vilket är den enda orsaken till spårbildning på betongvägar. För betongvågar förekommer inte någon efter-packning eller deformation som kan ge upphov till spår.

Flera faktorer påverkar dubbavnötningen på Vägar, bland annat: klimat, utför-andekvalite, trafikhastighet, trafikmångd, dubbfrekvens, vägbredd och sidoläges-fördelning

13

6 Jämförelse mellan VTl:s prowägsmaskin och

norska Veislitern

Provvägsmaskinerna och provningsförfarandet skiljer sig på en del viktiga punk-ter. Den norska Veislitem använder sig av dubbade koniska lastbilsdäck och en hjullast av 25 kN, medan VTI:s provvägsmaskin använder sig av ordinära dubbade personbilsdäck och en hjullast av 4,5 kN. Hastigheten skiljer också mellan provvägsmaskinema. Den norska Veislitern körs med en hastighet av 60 km/h, medan VTI:s provvägsmaskin körs med en hastighet av 75-85 km/h.

I Veislitern körs i regel totalt 70 000 varv. I VTI:s provvägsmaskin körs i regel ca 300 000 varv.

Mätning av avnötningen skiljer också. I Veislitern mäts avnötningen ej över

hela spårbredden utan i spårets mellersta del (15 cm). I VTI:s provvägsmaskin

mäts avnötningen över hela spårbredden (30 cm).

På grund av maskinemas olikheter är det svårt att direkt jämföra avnötningen. Genom att relatera avnötningen till en definierad betongreferens kan resultatet jämföras mellan provvägsmaskinerna. Som tidigare redovisats i kap. 5.2 anges resultatet som förhållandet mellan bortnött material för provplattan och bortnött material för betongreferensen. I resultatet beaktas också initialslitaget. Ett annat sätt är att redovisa resultatet enligt ursprungligt förslag till CEN-metod, dvs. beräkna ett relativt SPSp-värde för respektive platta. Betongreferensen antas ha ett relativt SPSp=9. Detta sätt att redovisa avnötningen används vid den norska

prov-vägsmaskinen Veislitem . Vid beräkning av relativt SPSp antar man att det råder

torr vägbana under 80 % av den tid då det går dubbade fordon över beläggningen. Beräkning av relativt SPSp enligt ursprungligt förslag till CEN-metod Visas nedan (se även bilagal):

SPSp= (0,8*St+0,2*Sv)*KW

St = Partiellt slitage torrt (uttryckt i nm/varv) I Sv = Partiellt slitage vått (uttryckt i nm/varv)

KW = Hjulkonstant= 9/(0,8*St ref + 0,2*Sv ref)

I tabell 3 visas relativt SPSp för de betongbeläggningar som är provade både i den norska Veislitern och i VTI:s provvägsmaskin.

14

Tabell 3 Resultat för beläggningar som är provade i både Vejslitern och VTl:s provvägsmaskin.

Beläggning SPSp SPS.: Anmärkning

Vejslitern VTl:s PVM

E6 Falkenberg 8,5 8,2 Durasplit, K60

E6 Vellinge 13,8 11,1 Kvartsit, K40

Bet.pl. 5/8 6,5 8,9 Durasplit, lab.tillv. K60 ?

Bet.pl. 8/11 7,8 8,8 Durasplit, lab.tillv. K60 ?

Bet.pl. 11/16 7,3 9,7 Durasplit, lab.tillv. K60 ?

I Retbetong 9,0 9,0 Hornfels lab.tillv.

I de resultat som redovisas i tabell 3 har ej initialslitaget medräknats (endast de sista 240 000 varven i den svenska provvägsmaskinen).

Betongreferensen ges alltid ett relativt SPSp-värde som har bestämts till 9. Med

utgångspunkt från detta beräknas relativa SPSp-värden för Övriga provplattor.

Detta innebär att man kan jämföra resultaten från olika provvägsmaskiner och

olika provningsomgångar med varandra även om absoluta storleken på

avnöt-ningen kan variera mellan olika provningar. Detta kan bero av flera olika faktorer, exempelvis att vid provning med många slitstarka beläggningar slits dubbdäcken hårdare vilket kan få till följd att avnötningen på beläggningen blir mindre. De relativa SPSp-värdena för olika beläggningstyper bör emellertid bli lika vid prov-ning i olika provprov-ningsmaskiner.

Vid beräkning av relativt SPSp enligt det ursprungliga förslaget till CEN-metod beaktas endast 20 % av våtnötningsegenskapema. Detta innebär att material med dåliga Våtnötningsegenskaper ändå kan få ett bra relativt SPSp-värde. För att und-vika detta bör också våt- och tormötningsegenskapema redovisas separat.

15

7 Slutsatser

Provning av betongbeläggningars nötningsmotstånd mot dubbdäcksslitage har visat sig fungera bra vid VTI:s provvägsmaskin. I de två första provningarna (PVM 7 och PVM 9) har det ingått både laboratorietillverkade plattor och plattor som tagits upp från två betongvägar, väg E4 Vellinge och E6 förbifart Falkenberg. Av hittills provade ballastmaterial klarade sig porfyr bäst. Detta beror till stor del på att porfyr har bättre våtnötningsegenskaper än andra material. Största stenstor-lek i en betongbeläggning har inverkan på slitageegenskapema. En betongbe-läggning med största stenstorlek 16 mm har bättre slitstyrka än en betongbelägg-ning med största stenstorlek 8 mm (i framför allt PVM 9).

För att resultatet från provning i provvägsmaskin skall spegla betongbelägg-ningens egenskaper vid verklig trafikering bör våt- och torrnötningsegenskapema beaktas lika och allt slitage (även initialslitaget) ingå i det redovisade värdet.

Ett sätt som används i detta notat är att jämföra resultatet för provplattoma med resultatet för en betongreferens och därmed få fram en faktor som visar förhållan-det till referensen uttryckt i procent.

För de två första kömingarna i VTI:s provvägsmaskin saknas recept (stenhalt, hållfasthet och luftinnehåll) för flera av betongbeläggningarna varför en nog-grannare utvärdering är svår att göra. Jämförelse med resultat från den norska ma-skinen Veislitern visar att det finns goda möjligheter att uppnå en god korrela-tion med denna trots olikheter mellan maskinerna.

Av resultaten framgår att den bästa beläggningen i denna undersökning, en be-tong med stenmaterial av porfyr och största stenstorlek 16 mm, har ett relativt slitage av 29 (dvs. endast 29 % av slitaget för referensbetongen). Samma betong med största stenstorlek 8 mm har ett relativt slitage av 54. Provplattor som tagits från betongvägen E6 vid Falkenberg uppvisar ett relativt slitage av 88.

En ringanalys har nyligen avslutats (vintern 1995) i tre nordiska provvägsma-skiner (Finland, Sverige och Norge). Syftet var att ta fram en gemensam metod som kan ligga till grund för en revidering av ursprungligt förslag till CEN-metod. Resultaten från ringanalysen kommer att avrapporteras i VTI Meddelande 774 [2].

16

8 Referenser

[1]. Baerland, T; Höyfast vegbetong - Utveckling av slitefast vegbetong 1985-89, Norcem Cement A/S, Slemmestad 1989.

[2]. Hultqvist, B-Ä och Carlsson, B; Ringanalys av nordiska provvägsma-skiner och förslag till gemensam provningsmetod för slitstyrka hos be-tongbeläggningar, VTI Meddelande 774, Linköping 1996.

[3]. Jacobson, T; Undersökning av slitstyrkan och ljusreflektionsegenskaper hos vägbeläggning. Försök i VTI:s provvägsmaskin. Projekt RYT. VTI Notat 47-1994, Linköping 1994.

Bilaga 1 Sid 1 (3)

CEN TC 277/WG3/TG1 A/lay 1995 Draft 3.] Page 13

ANNEX C

Method for the determination of wear resistance to studded tyres.

1 Scope

2 Test specimens

The sample shall consist of at least two specimens. Each specimen shall conform to dimensions accordineg

to used method (roadtesting-machine). Dimensions of specimens is given in Table 1 Table 1 Dimension of specimens*

Method Thickness Width Edge-length

mm mm mm

Method 1 250 900 ' Ll = 1340

Trapezoid specirnens L2 = 1810

(e. g. VeisliterJn. Norway)

' Method 2 40 480 Ll = 580

Half trapezoid specimens L2 = 680

(e.g. VTI. Sweden)

Method 3 90 300 1760

Segment (middle line

(eg. VTT Finland) length)

* Other dimensions may be used, providing the samples can be securely fixed into the testing apparatus. .

3 Test equipment

Measuring device to determine depth of rut shall have an accuracy < i 0.1 mm. Test configuration for Method 1 to Method 3, see TABLE 3.1 to 3.3

Table 2.1 Test configuration to Method 1.

Diameter for testing machine 6 m

Wheel load 2.5 ton

Contact pressure 0.7 MPa

Speed 60 kni/h

Four truck-wheels with studs 400 pieces, 12/17 ?g,

7 on each wheel

Air-temperature in room + 100 C to + 250 C

Table 2.2 Test configuration for Method 2.

Diameter for testing machine 5,25 m

Wheel load 0,45 ton

Contact pressure 0.2 MPa

Speed 85 km/h

Four capwheels with studs 110 pieces, 1,8g ?, on

185/70 R14 each wheel

Air-temperature in room 00 C to + 100 C

Bilaga 1

S'ld 2 (3)

Table 2.3 Test configuration for Method 3.

Diameter for testing machine 3,36 m

Wheel load 0,40 ton

Contact pressure 0,22 MPa

Speed 31 km/h

Four car-wheels with studs 90 pieces, 1,8 g kometa

165/82? R13 P8-110/1,8 on each

wheel

Air-temperature in room 00 C to + 100 C

Two references segments, shall always be used in every wear test. The segments shall conform to

speciñcations in accordance with TABLE 3

Table 3 Speciñcation for material to reference segment.

Binder Type 1 Portland HS cement 390 kg/mJ

(equivalent to HS65 Norcem = CEN-standard ?)

Binder Silica fume 15 kg/m°

Sand Nenset 0-4 mm 797,5 kg/m'

Crushed aggregate Hornfels 8-12 mm 582 kg/'m°

Crushed aggregate Hornfels 12-16 min 582 lag/m)

Water-reducing adm'urture Scancem SP40 2,82 kg/m'"

Water-reducing admixture Scancem P 3 Kg/m)

Water (Cement + Silica) 0 40

Slump 20-60 mm

Material < 4 mm i 32-25 %

Fineness Modulus FM N 55

Compressive Strength 85 ___t_ 2 MN/mz

* Aggregate should have an even grading curve.

3 Preparation of samples

Compaction of moulded specimens shall be by internal vibration. The surface shall be trowelled.

Moulded specimens shall be fust be moist cured for 2 days, remaining curing time of mould specimens shall be at 20°C (i 2°C), 50% RH (-:L 10% RH).

Moulded specimens shall be 10 :i: 2 weeks old when testing.

Elements taken from the road shall have an age corresponding to 10 i' 2 weeks at a temperature of *1" 20°C,

when testing. Elements shall be stored in the same way as for moulded specimens.

4 Procedu re

After installation of the concrete elements in the roadtesting-machine (Method l, Method 2 and Method 3),

one zero drive shall be performed. The roadtesting-machine shall be driven 1000 revolutions and the zero

measurement taken. '4 'I '

Testing shall be carried out in the following sequence:

( l) 10,000 revolutions dry wear ( Initial wear)

Bilaga 1

Sid 3 (3)

CEN TC 277/WG3/TG1 A4ay1995 Draft 3.] Page 15

(2) 3 x 10,000 revolutions dry wear (St)

(3) 3 x 10,000 wet wear (Sv)

The following sequence shall be continued (4) 3 x 10,000 dry wear (St)

(5) 3 x 10,000 wet wear (Sv)

until depth of rut has reached a minimum depth of 15mm.

The depth of wear shall be measured for each 10 000 revolutions for Method 1 and for each 3 x 10 000 revolutions for Method 2 and 3.

The wear profile shall be measured at least every 5 mm across the track.

The result from the test shall be presented in SPS value. SPS=speciñc wear, concrete wear in ton per km of road after 1 million passes of four 'wheels with studdedtyres. SPS value for Method 1 to Method 3

(roadtesting-machines) shall be calculated as follows:

SPS = (0,8 * :St + 0,2 *ZSV) * K., (With initial wear)

St = dry wear Sv = wet wear

Kw = 9/(0,8 *ZSt + 0,2 * ESV) (without initial wear)

Kw = wheel constant according to reference segment.

The result shall always be presented with the name of method used,SPS Mahod 1, SP5 Methodz or SPS Adethad 3.

Initial wearshall be presented in mm. Initial wear shall be measured after 10 000 revolutions. If the diagram shows otherwise, eg. the change in slope is before or after 10 000 revolutions then the initial wear shall be

calculated accordingly to this point.

The result shall also be presented in diagrams with mean value of wear (in mm) on the vertical axis and revolutions on the horizontal axis. Each wear result shall be presented.

Bilaga 2 PVM 7 351 ₃₅₂

Betong 5/8 B Betong 8/11 A

/ ₃₅₀ //' x _{, \ Betong 5/8 A}

,, '

_{13 \}

\

14

₁

_{15 /}

_{\* \}

,' 16 /

₃₅₃

Ä _{\ l ,'l 17} / / 7 _Betong 8/11 B // \ _{L ---*-9**-.-\.--.. s M i /} / -\\ I \ _{/ d /} *I* _/ L\\.

/

\

_/

₁₈

₃₄₃

11 \\ _/ " Referensbetong

19

'N

10

_{, / /}

355

\ \ \ z / / _{Betong 11/1615} \ \ " 20 (1/ 9

"

'v

_'354

\ 2 1 _{Betong 1 1/11}

8

, --- - _{' ' _ _ 'é} _ _ _ _ _ - ' q2 344 ' Referensberc

':

7

'i

' E6 Falkenberg 6 . x \ .

l\

_{/ ' Å}

\ x \/ 34745N

\ , / / 24 /, \\\/ _{5 \\} \\\ X* _{/ \-.} \ _{v Eö Falkenberg}

/4

-\ / /

5 i?

\\\

_{\\ \ 25}

_32000N

\ /V .\\\ / / _{e ,} 76 \ \ 383

\\ z

3

_[I

_----i"

_\

\\ "

_j.

_{E6 Vellinge}

\\

_{/ 7 /}

_I

_{1 27}

_{\ _/}

_{överyra pl 1}

'"'\

"\\\\<

H

I

₁

_{78 \}

_/

i E \ / \\/ _{/l/'/ E6 Falkenberg} 385 _{384 331458} 56 Vellinge E6V ' 0

enm°e sågad yta pl l

Överyta p] 3

' ' 0 - 3 ;. 0. - U .

Nummer 2 - 13 och nr 16 är plattor som CJ mgar 1 den har undersoknlngen

BHaga 3

F /h459

\

_{// 18 ///// x\ 565}

4)/ _.\ . _{j Referensbetong}

,

_{/ 19}

_.

W 10 ' _{/ / 563} x \ ' / / _{Betong 8 mm} 9 \ xt / 20 _Duraspht 'I 564 8 21 _{Betong 8 H} 8 Durasph't

_ -

_{_}

_{_}

i 561

22 _{;I Betong 16} \ _Durasplit . 23 6 I \ _I' f. \ \ _{' Betong 16 11} / / / \ x / Duraspüt , / '7 x

5

\

4

_'/

»x

7

\

557

\ _{Betono 16 mm} 6/ \\ 25 \. _° _ 4 / á _\\ Porfyr / \' - _ \ 558 - - _'7 \\ / 3 / I _{-v-ø-e \ \ 6 X,} Betong 16 mm / _/ \ _/' \\

- \_\ /

/ 7

_-

_,

_; '

_i

_{28 \}

\ 27 / / Porfyr

559

\\_\ _{/ 1 l \} Betong 8 mm \ / \ // _{Porf r} _ _{Betong 8 mm} 3 66_ _Porfyr Reterensbetong

Nummer 1 - 18 är plattor som ej ingår i den här undersoknmgen.

VTI notat 55-1995 PVM 7 mvár lk n. 38 5 35 1 35 ? 35 0 pl ac er in gl l i lM ed el iêl dav 14 vMede l

?St

dav

15 *Med el .S td ev 17 TM ed el lSt dav

Me

de

l

St da v 18 Sl da v Me de l St de v 20

21

Sl da v Me de l Sl da v Me de l St da v Me del St da y Me de l

Std

av

Med ie! Stda v Me de l Sl da v 22 23 24 25 26 28 19 ,M ed el_'_ Mede l *2 0' .,.____..____,__..__ _ to nt_uw 199 .00 _0.327_ ₉₃3 _95.39 ₍₁06

₁₁₂

65

_9.05 _"0.2.9 ₍₁05' ₀₀3 02_{(1 (1}25 _(L02 ₀₃4 0₍₁05

_0.4

2

₀₀

7

_0,3

0

0, 03

9.3

3.

_0.0

1'

0, _3 3

...0

.04

0,73 0,15

_0,3

1_

.00

6

0,4

0

0, 03

l

l to m-j. .. .A.

4?6

0.6

9

-0 15 0 .

0.02

.

05

4

*. .-9 ,11 .0 .46 04 99 8. gg n 90 9 .9. 52 -94 02. (154_ (1050,62 (107 76(1 çpog (L62 9103_ 019 003 0.160_ _{_0}-08 1.131_ OJ? 959 ₉105 _{_9}2.7 3 0, 05 1

1901

._f .3

990

0.

9. 94 92. 74 9.14 0.56 0,07 0725 çxo sl ,(1091 0.014' C181. 0,06 000 HO_ 0,1? (19 7 (10 7 Lo g 2_( 10 2 .9. 139 _OJ? _13.38_ _E011

₉₁₈

7"

L

91 99 ._ L0 7 (10 6»

'

0, 87 "_

1731

.5

0, 07 0 "v' åt'l ,5 00 09 .4

.1.

99

4

0,21' 3%. _-..911.9 _{__1,}199. 0j2 ivân ' [1 0. 8 60 00 0 23 2? 9.2 14 _L?? _93 .2»3 Lêê 0112,

1,

85

_

04 9 ?195 _00,90. __ 0 20 4 2, 06

₀₃

5'

?§5 3 OJ ? ?.5 1 0, 17 ._ 21 24 _0.1.2_ _2,20 '0 ,2 6 __, 91 9

2,1

1

_'0.

14

_2,

710_

(330

45

405

_

0, 15 70 99 0

Å

021' 0,27 _' '

42

%*

_01,

9

_,2,6

3

0 , 1 9 _ . . 2 . . . A .3: 35 _ 0, 24

1490

!..

_

90

00

0

(3

8

_0,50'

.:

11.0

_.

9.2

2

_.,3-9 7

t0hrrt '. ₁₂00 00

,N

äää OA6

U

_ll-å!! 16 00 00 " 5, 51 to rr t ₂₀00 00 ?4 00 0: 0i " 3 20 %0 10 ,0 5 _0 ,6 5 -§3 9

§9-._

67

Bilaga 4

VTI notat 55-1995 PV M 9 mär kn . 56 5 56 3

56

4

56 1

552

.

55 7

.55

8

45.

590

₅₆

0

_56.

6

_.- . ...__.,_F_ _76.

pl

ac

er

in

g

'

19 20 21

22_

23.

24

?6.

.27

?8

l l

Si

da

v.

.

Me de l

Std

áv

'_

f

Med

el

snd

av

Mede l_

Sfd

áfvÅ

Me

de

l

Std

áv_

5

Me de l

.E

äd

av

M e d e l

St

dá!

.

,

Sl

dêvh

0

Me

de

l

Stda vv

Me

de

l

St

dá'

v

"

to rrt

49

00

9'

1, 07 0, 82*

00

9

046.8 .0.111

_..V

V,

99

5.

_

A_.

_9

29

5

_,..

..

_

l

i_

0.1.

3.5.

_

_0:

51_

.0

99

...

929

9

797

,57

_4

98

.9

_

'0 ,0 7

"

10

00

00

_lo rrt l

₀

9:

14

.

,._

yåt

t

1. 39 99 9.

'

397

39

"

w0

,2

3

, _ . _ _ _ _ . _ . _ . _ _

331.

1'

_

e

'á_

.t

or

rt

_W 1000 00 " yåt t

?9

90

%

_1,

70

,5_

91?

?

_'42

03._

_. A. W, _Vtor rt

'"

22

00

00

M

to rr t

.2§9

99

§

..-.lät

t..

31

00

00

. r_ _-m_ A A, 0- .--4 .. .. _ . 6, 09 _j_

Bilaga 5