Filler för bituminösa beläggningar : Lägesrapport 851215

V Tfnotat Nummer: Titel: Författare: Avdelning: Projektnummer: Projektnamn: Uppdragsgivare: 24 Datum: ;987-03-05

Filler för bituminösa beläggningar - Lägesrapport 851215

Ulf Isacsson

Vägavde Iningen 4231901-2

Filler för bituminösa beläggningar Vägverket

Distribution: FÄXKKYEÖKVäRNK / begränsad /

div

G

Statens väg- och trafikinstitut Pa: 58101 Linköping. Tel. 013-11 52 00. Telex 50125 VTISGI S

f Väg-och

LÄGESRAPPORT för projekt nr 4231901-2

"Filler för bituminösa beläggningar" Av Ulf Isacsson

INNEHÅLLSFÖRTECKNING

1 INLEDNING

2 INSAMLING AV FILLERP ROVER 3 FILLERA NALYSER

3.1 Densitet

3.l.l Några inledande metcdförsök

. 3.1.2 Analysresultat

3.2

Hålrumshalti torrpackat filler ("Rigdenhålrum")

3.3 Specifik yta enligt Blaine .

3.4

Enslintal (fuktkänslighet)

3. 5 Kornstorleksf ördelning

3. 5.1 Sedi ment ations anal ys

3.5.2 Analys med lasergranulometer

4 SAMBAND MELLAN OLIKA FILLERPARAMETRAR 4.1 Hålrumshalt enligt Rigden - specifik yta enligt Blaine

4.2 Specifik yta -lerhalt

4.3

Specifik yta -halt (ler + finmjäla)

4.4 Specifik yta -Enslintal

4.5 Kornstorleksf ördelning - hålrumshalt enligt Rigden

5 VARIATION I FILLERKVALITET I ASFALTVERK UNDER EN DAGSPRODUKTION

6 ANALYSER PÅ FILLER-BITUMENBLANDNINGAR Tillverkning av filler-bitumenblandningar

Analysresultat

.1 M jukpunkt och penetration .2 Styvhetsmcdul

o

m

?

?

N N N P

-7 NÅGRA ALLMÄNNA SLUTSATSER

8 BEHOV AV YTTERLIGARE UNDERSÖKNINGAR

9 REFERENSER Sid 24 25 :-J 25 29 30 31 33 33 36 36 39 46 46 47

1 INLEDNING

Sedan 1983 pågår vid VTI ett flerårsprojekt rörande filler för bituminösa beläggningar. Med filler avses den stenmaterialfraktion som har den minsta partikelstorleken. I Sverige definieras filler i vägöverbyggnads-sammanhang som material <0.075 mm.

Syftet med projektet är i huvudsak att belysa följande frågeställningar: - Vilka kunskaper rörande fillrets egenskaper och dess funktion finns i

andra länder?

För att kunna besvara denna fråga utförs kontinuerligt litteraturstu-dier under projektets gång. Direktkontakt med fillerforskare utanför Sverige planeras. I ett fall (Frankrike) har sådan direktkontakt redan tagits

- Hur stor är variationen i kvalitet hos egenfiller och köpfiller i Sverige idag?

Frågan besvaras i denna lägesrapport.

- Varierar kvaliteten hos det egenfiller som används i ett och samma

asf alt verk?

Variationen under en dagsproduktion vid två asfaltverk har studerats. Resultaten redovisas i denna lägesrapport. Variationen under en hel

säsong har inte studerats ännu, men sådana undersökningar planeras för 1986.

- Hur inverkar fillerkvalitet och -mängd på förstyvningen av bindeme-del?

Undersökningar av filler-bitumenblandningar ("mastik") har utförts

under 1985 och resultaten presenteras i denna lägesrapport.

- På vilket sätt och i vilken omfattning inverkar fillerkvalitet och

Detta är en svår fråga att besvara och omfattande laboratorieunder-sökningar krävs för att belysa denna problematik. Sådana undersök-ningar planeras att igångsättas under 1986 och pågå under minst två år.

- Hur skall nu gällande specifikationer i BYA rörande filler ändras så att de bättre än vad som är fallet idag beskriver de filleregenskaper som påverkar beläggningens funktionella egenskaper?

Detta är den naturliga slutpunkten för det aktuella projektet. Som framgått ovan kan en definitiv revidering av fillerspecifikationerna inte förväntas förrän tidigast 1988.

2 INSAMLING AV FILLERPROVER

Genom medverkan av Vägverket, entreprenörer och fillerleverantörer har till VTI inkommit ca 100 olika fillerprov. Av dessa är ca 80% egenfiller från asfaltverk och resten köpfiller (kalkstensfiller, dolomitfil-ler samt några specialfildolomitfil-ler). I ovan nämnda egenfildolomitfil-ler ingår 12 st prover som VTI tagit vid två olika asfaltverk under en dagsproduktion (se avsnitt

5).

3 FILLERANALYSER

Vid genomgång av litteraturen har ett stort antal metoder avsedda för analys av filler påträffats. Ett försök till värdering av dessa metoder har gjorts. Baserat på dennavärdering och de analysutrustningar finns till-gängliga på VTI har följande parametrar utvalts:

- densitet

- hålrumshalt i packat filler ("Ridgenhålrum")

- specifik yta enligt Blaine

- vattenkänslighet enligt Enslin

- bestämning av kornstorleksfördelningen genom sedimentationsanalys

- bestämning av kornstorleksfördelningen med hjälp av

3.1 Densitet

3.1.1

_Några_ inledande _metogförsök

Bestämning av fillrets densitet vid 25°C går i princip till på följande sätt:

En kalibrerad pyknometer (volym 100 ml) fylls till ca 1/4 av sin volym med det material vars densitet skall bestämmas. Provet täcks med

utfyllnadsvätska (se nedan). Den luft som finns i provet bortskaffas med hjälp av vakuum. Pyknometern fylls därefter helt med utfyll-nadsvätska och termostateras till 25°C. Ur pyknometerns volym, utfyllnadsvätskans täthet och vikt samt materialprovets vikt beräk-nas provets densitet.

Det är av avgörande betydelse för resultatet att all luft bortskaffas från

fillerprovet. Normalt används destillerat vatten som utfyllnadsvätska.

Tidigare undersökningar vid VTI har antytt att man kan få för låga densitetsvärden pga att destillerat vatten dåligt väter fillerkornen, dvs luft blir kvar i provet. Av denna anledning utfördes några inledande metodförsök varvid följande utfyllningsvätskor användes:

- destillerat vatten,

- destillerat vatten med 1.0, 1.5, 2.0 resp 3.0 vikt-% maskintvättmedel,

- 99.5% etylalkohol,

- industrisprit("Metydol").

Dessutom provades två olika procedurer för bortskaffandet av luft från

provet. I det ena fallet utsattes provet för vakuum under 20 min. Vid den andra proceduren användes ultraljud. Pyknometern med provet förvara-des först i ultraljudbadet under 20 min, därefter appliceraförvara-des vakuum

under 20 min och till slut ultraljud ytterligare 20 min.

Två olika filler undersöktes.

Resultaten sammanfattas i figur 1 och 2.

positiv effekt på luftutdrivningen borde högre densitetsvärden erhållas med ultraljud jämfört med "ren" vakuumbehandling. Som framgår av

figur 1 är resultatbilden ej entydig (bara i 4 av 6 fall erhålls högre

densitetsvärden efter ultraljud).

Figur 2 visar att mycket olika resultat (filler nr 2) kan erhållas med olika utfylladsvätskor. De högsta densiteterna erhålls med alkohol (99.5%

etanol resp teknisk sprit).

Densitet Vld 25°C

(g/Cma) 0 I A Endast vakuum

0 D A Ultraljud +vakuum + ultraljud H20 Dest. vatten

28*

T2

- u -

med 2 vikt-°/o tvättmedel

A

99,5 <=/o etylalkohol

1-,2- Fillerprovens nummer A A

.

I

2,7-0 D A

0

A

.0 2,6* I I I T T i 1- 1- 1- 2- 2- 2-HZO T2 A H20 T2 A

Figur 1 _{Densitetsvärden hos två olika filler med resp utan} "ultraljud-behandling".

Densitet

(g/cm3)

X Desf. vaHen

I - - - med 1,0 vikT-°/o fvdTTmedel

A - IO -- 1.5 _ ll _-D -H- 2,0

-2:8 "

o -u-

3,0

-u-99,5% alkohol O Industrisprif ("Mefydol") A 0 0 2,7-x I D A A I AXD. 2,6* 0 I I

FIHEF nri Filter nr 2

Figur 2 _{Densitetsvärden för två olika filler vid bestämning med olika} utf yllnadsv äts kor .

3.1.2 ênalxsresultat

Vid densitetsbestämningar på de prov som ingått i den aktuella

undersök-ningen (ca 100 st) har som utfyllnadsvätska teknisk sprit ("Metydol")

utnyttjats. Vid bortskaffandet av luften i provet har ultraljudförfarandet (se avsnitt 3.1.1) använts.

I figur 3 ges en sammanställning av analysresultat för "egenfiller" från 70 olika asfaltverk. Endast ett prov från varje verk ingår i sammanställ-ningen. Som framgår av figur 3 ligger de flesta densitetsvärdena (ca

90%)1 området 2.55-2.70 g/cm3).

I tabell 1 ges en sammanställning av värden på densitet och "rigdenhål-rum" (se avsnitt 3.2) för ett antal "köpfiller". Vad gäller densitet bör ett "extremvärde" observeras, nämligen det för flygaska (2.26 g/r-m3).

Tabell 1 Densitet, hålrumshalt enligt Rigden, specifik yta enligt Blaine samt Enslintal hos några "köpfiller".

Filler Typ av filler Densitet Hålrums- Specifik

Enslin-nr vid 25°C halt enl. yta enl. tal

Rigden Blaine

(g/ cm 3)

(vol-%)

(cm 2/g)

(0/0)

1 Kalkstensfiller 2.734 33.8 4940 -2 " 2.690 30.2 4030 -3 " 2.756 30.5 2600 -4 " 2.754 33.3 5950 -5 " 2.741 28.8 - -6 Kalkstensmjöl från filter 2.721 41.6 - -7 Dolomitfiller 0-0.250 mm 2.859 28.6 1100 31 8 Dolomitfiller 0.010-0.070 mm 2.865 34.8 - -9 Dolomitfiller 0.030-0.070 mm 2.860 41.9 1330 38 10 Dolomitfiller 0-0.070 mm 2.861 33.0 4950 41 11 Fältspat/ kvarts-filler 2.634 41.4 4260 39 12 Talk ' 2.745 52.6 7150 83 13 Flygaska 2.259 35.8 3640 51 14 Elfilterdamm 2.767 42.2 -

-Antal prov

DensifmL Antal prov

(Anml asfaltverk) :70 Egenfüler 30 20 -10 * 2,50- 2,55- 2,60- 2,65: 2,70- 2,75- 280- 285- 2,90- 2,95- 3,00- Fullrefs 2,55 2,60 2,65 2,70 2,75 2,80 2,85 2,90 2,95 3,00 3,05 densnet (g/cm3)

Figur 3 Fördelning av densitetsvärden hos egenfiller från 70 asfalt-verk.

3.2 Hålrumshalt i torrpackat filler ("Rigdenhålrum")

Pâ samtliga prover har det s.k. "Rigdenhålrummet" bestämts enligt BS 812: Part 2 (1975) "Method for the determination of voids of dry

compacted filler". Provningen går i korthet till på följande sätt:

Cirka 10 g torrt filler överförs i en metallcylinder (inre diameter

25 mm) och packas på ett väldefinierat sätt genom att en stämpel

med massan 350g får falla 100 mm 100 ggr. Fillercylinderns höjd uppmäts och hålrumshalten beräknas. På varje prov utförs tre be-stämningar. I figur 4 ges en schematisk bild av packningsutrustningen.

STODp- L .

anordnim i

/Slym'ng

C... -D

100

'

Stdmpel

]

//

AL ,

0;; ,/

lA

'

10"

_I'

_-|

I VE 20:' I

.

7

_{30'I t}

'I .

I

_\

_..

. /

I' '

I FI

Skola for

/ AOI, :

l i l'

avläsning av

/ 50:' I

: I

fillerprovefs

j'

'Tj

h0jd

Fillerprov

'

p- fil

a

/

-

/Basplatto

20'

|

/

l

l

Figur 4 Schematisk bild av packningsutrustning för bestämning av hålrumshalt enligt Rigden.

För att underlätta arbetet för laboranten har packningsutrustningen som ursprungligen var manuell automatiserats vid VTI. Detta innebär att laboranten ställer in antalet slag (normalt 100) på ett räkneverk och trycker på startknappen. Sedan det föreskrivna packningsarbetet utförts

stannar apparaten. Innan utrustningen automatiserades fick laboranten

själv förhand lyfta stämpel (300 ggr per fillerprov).

I figur 5 har resultaten för 70 egenfiller sammanställts (samma prov som

i figur 3). Hålrumshalter mellan 27.2 och 43.7 vol-% har uppmätts.

I tabell 1 ges resultaten för undersökta "köpfiller". Här kan observeras

att endast ett filler (talk) har en hålrumshalt (52.6 vol-%) som ligger

utanför det om råde som täcks av undersökta egenfiller.

Antal

prov

"Hålrumsholt Antal prov

enligt Rigden" (Antal asfaltverk):70

20 <

10

-I i l l

26- 28- 30- 32- 34- 36- 38- LO- 42-28 30 32 31» 36 38 40 42 #4

Figur 5 Fördelning av "Rigdenhålrum" hos egenfiller från 70 asfalt-verk.

10

3.3 Specifik yta enligt Blaine

Vid bestämning av specifik yta enligt Blaine utförs provning enligt ASTM C 204-55. Provningsförfarandet innebär i korthet (jfr figur 6):

Till en mätcell av rostfritt stål överförs en känd mängd filler. Provet

komprimeras för hand till bestämd skrymdensitet med hjälp av en

stämpel som därefter avlägsnas från mätcellen. Cellen med prov placeras i manometerröret så ett en lufttät förbindelse åstadkommes.

Manometerröret är fyllt med en bestämd typ av olja. Med hjälp av

gummiblâsan åstadkoms undertryck i systemet tills oljepelarens övre yta står vid läge M1. Glaskranen stängs. Utjämning av trycket sker

genom att luft penetrerar genom provet. Tiden som erfordras för att

oljan skall flyta mellan markeringen M2 och M3 bestäms. Ur den unpmätta tiden beräknas provets specifika yta.

§.w/*Cell av rostfntt STGl

Sugblåso (GummH

Perforerdd SKIVG

Figur 6 Schematisk bild av utrustning för bestämning av specifik yta

ll

Antal

prov

specifik yta

Antal prov: 21.

enligt Blaine (14 egenfiller

10 köpfiller) 5-1

\\

\\

_N

%

_"

_/

_/

_/

1000-1 500' 2000' 2500-30003 500-100004» 500'5000-5500'60006500*

7000-1500 2000 2500 3000 35000000 4500 5000 5500 0000 0500 7000 7500

Figur 7 Fördelning av "specifik yta enligt Blaine" hos 24 undersökta

fillerprover.

I figur 7 sammanfattas resultaten från analyser på 24 prover, av vilka 14

är egenfiller och resten köpfiller. För undersökta egenfiller varierar specifika ytan mellan 1660 och 4210 cmZ/g. I tabell 1 ges resultaten som

erhållits med köpfiller. Den klart största specifika ytan har talk.

3.4 Enslintal (fuktkänslighet)

12

använts. Utrustningen benämns "Enslinpipett" och provning av fillers

fuktkänslighet med denna utrustning går till på följande sätt (se figur 8): Destillerat vatten fylls på så att en kontinuerlig vattenfas erhålls från den perforerade skivans underyta via mellanröret till den

grade-rade. pipettens spets. Fillerprovet vägs in (ca 0.5 g) och överförs på den perforerade skivan i provhållaren. Volymen vatten som provet

adsorberar avläses på pipetten varje halvtimme till dess att konstant värde erhålls. Det s.k. enslintalet, Ew, beräknas

V

Ew=__I:I_2_(_)___.1OO Wprov

där Wprov är fillerprovets vikt i g och VHZO volymen vatten i ml som provat adsorberat. Om man antar att vattnet: densitet är 1.0 g/cm3, innebär ett enslintal på 100 att provet adsorberat en vattenmängd lika med provets vikt.

I figur 9 har enslintalen från 20 undersökta fillerprov sammanställts. För egenfiller varierar enslintalet mellan 33 och 57 medan variationsområdet

för köpfiller är något större (31-83), se tabell 1.

Som jämförelse ges nedan typiska enslintal för några olika materialtyper (1): kvartsmjöl 30 kaolin 70-100 Ca-Bentonit 300 humus 500 Na-Bentonit 700-1000

Fi ur8 Schem atisk bild av utrustning för bestämning av enslintal. T r a Hför de st il le ra ? Fi ll er -va tt en Gr ad er ud pi pe H /T re vüg sk run / Pr ovb e; L J ' höU ur e '

.

.'\

* ' ' \ C r , \ \Mel l0 nr ör (U -r ör ) I Pe rf or er ud Sk IV O

f'

14

Enslintdl Antal prov: 24

(14 egenfillerl 10 köpfiller)

N

/ / /

/ /A /ø

W/

30- 35- 40- 45- 50- 55- 60- 65- 70- 75- 80- Enslm-35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 'ral(°/o)

Figur 9 Fördelningen av enslintal hos 14 egenfiller (ofyllda ytor) och

6 köpfiller (streckade ytor).

3.5 Kornstorleksför delning

3.5.1 §edimegtatiogsanalxs

När det aktuella projektet startade (1983) användes vid VTI klassisk sedimentationsanalys för bestämning av fillers kornstorleksfördelning.

Det var därför naturligt att välja ut ett antal filler (20 st) för analys

enligt denna teknik.

Sedimentationsanalys enligt den metodik som VTI använder går kortfat-tat till på följande sätt:

15

I en glascylinder (diameter ca 6cm, höjd ca 40 cm) med disperge-ringslösning överförs provet (<2 mm, provmängd normalt 100 g).

Cy-lindern placeras i en vändskakapparat för dispergering av provet. En

s.k. hydrometer med graderat skaft nedsänks i suspensionen. Ned-sjunkningen av hydrometern avläses vid bestämda tidpunkter och ger direkt koncentrationen av korn mindre än en given diameter d.

Korndiametern d kan sedan beräknas med hjälp av ett nomogram och

resultatet sammanställs till en komkurva.

I figur lO ges ett par exempel på kornkurvor erhållna med sedimenta-tionsanalys. Proven ifråga är de två egenfiller som gett högsta (43.7 vol-%) resp lägsta värdet (27.3 vol-vol-%) vid bestämning av hålrumshalt enligt Rigden. Som framgår av figuren skiljer sig också proven åt markant vad gäller kornstorleksfördelning.

LER MJÄLA MO SAND GRUS STEN

Flnmjdh Gravmlala Flnmo Grovmo Mellansand Grovsund Flngrus Grovqrus

0 om 0. 0.02 0 06 0.2 0.6 2 6 20 60 .T 1 l i ! H g: 43,7 vol-å- % x-Pa ss er an dc ma nq d, va kt pr oc cn t 0 000! 0.001 0.003 ' om Om 0:074 0125 0.25 0.5 1.0 2 4 Se 8 111 16 20 32 5064 KorvMorlekmm

Figur 10 Kornstorleksfördelningen bestämd genom sedimentationsana-lys hos två egenfiller.

16

I figur ll redovisas kornkurvan för två kalkstensfiller som idag är kommersiellt tillgängliga i Sverige. Som framgår är även i detta fall skillnaden påtaglig.

LER MJALA MO SAND GRUS STEN

fmmjola Grovmmla Fanmo Grovmo Mellonmnd Grovsand Fingrus Grovgru;

0 002 0 000 0.02 0 06 0 2 0.6 2 6 20 00 Pa ss ar on de mo nq d va ki pr oc en f 0 0.001 0.002 0.005 001 0.02 0.014 0.125 0.25 0.5 1.0 2 4 5.6 8 11.3 16 20 32 50 64 Kormlorlck. mm

Figur 11 Kornstorleksfördelningen bestämd genom

sedimentationsana-lys hos 2 olika kalkstenfiller.

I Vägverkets byggnadstekniska anvisningar (BYA -84) sägs att andelen "lermaterial", dvs material <0.002 mm, i fraktionen O-0.075 mm, för

köpfiller inte "bör" överstiga 5 vikt-% (i BYA -76 var motsvarande "krav"

2vikt-%). Av de 14 egenfiller som undersökts varierade "lerhalten"

mellan 6.4 och 11.0 vikt-°/o. Omräknat på material <0.075 mm blir variationsomrâdet 7.1-17.0 vikt-%. I figur 12 visas kornkurvan för ett

filler som har "lerhalten" ll vikt-%, vilket innebär en "lerhalt" på

17

LER MJALA MO SAND GRUS STEN

F mmgala Gravmgala Flnmo Grovmo Mcllansand Grovsand Fingrus Grovgrus

0 002 0 006 0.02 0 06 0.2 0.6 2 6 20 60 Po ss er on dc m o n q d va kt pr oc cn f 0 v I I I I 0.5 ..o 2 4 s 6 a i | 64

Figur 12 Kornstorleksfördelningen bestämd genom

sedimentationsana-lys hos ett egenfiller med "lerhalten" ll vikt-%.

Hydrometeranalys är relativt tidskrävande. Önskemål fanns därför om

mer automatiserad metodik. Genom tillmötesgående från Institutionen för Mineralteknik vid Tekniska Högskolan i Luleå fick VTI tillfälle att

prova en kommersiellt tillgänglig utrustning för sedimentationsanalys benämnd Sedigraph 5000 D. Tiden för bestämning av ett provs

kornstor-leksfördelning i området 0.070-0.002 mm är ca 10 min. Till detta kom-mer tiden» för provberedning.

Överensstämmelsen mellan resultat erhållna med VTI:s utrustning och i

"Sedigrafen" vari de flesta fall god. Det är ju inte heller att förvåna sig

över detta då ju i bägge fallen analyserna baseras på samma fysikaliska

principer.

I figur 13 illustreras resultaten av dessa jämförande undersökningar för ett egenfiller.

18 100 \\ C D 0 o O / / I

\ \\--Med :Sedigmph 5000 D

5'

_/

8

gå

a

m

\

/

U' I O p 0 L U C

/

Pa ssee r ma ng d, Vi kt -V a

/

./

I

I

/

_I.

_l

/

O . 100 80 60 LO 20 10 6 L 2 1 Kornstorlek, pm

Figur 13 Kornstorleksfördelningen hos ett egenfiller bestämd med två

olika utrustningar för sedimentationsanalys.

3. 5.2 ênalxs_mgd_la_s_e_rgr§_nulgmeter

Under 1985 fick VTI tillfälle att anskaffa en ny typ av analysutrustning

som går under benämningen lasergranulometer (se figur 14). Utrustningen används för bestämning av partikelstorleksfördelningen tex hos filler OCh i bitum enemulsion.

Bestämning av ett fillers kornstorleksfördelning i en lasergranulometer

går i princip till på följande sätt (jfr figur 14):

Ultraljudbadet fylls med dispergeringslösning (normalt

natriumpyro-fosfatlösning). En liten mängd fillerprov (<1 g) överförs till lösningen

och dispergeras med hjälp av ultraljud (normalt under lminut). Provlösningen rundpumpas via provcellen (provhâllaren) med hjälp av

19

en peristaltisk pump. En laserstråle får belysa det suspenderade provet i mätcellen. När ljuset träffar en partikel i lösningen bryts

ljusstrålen och brytningsvinkelns storlek beror av partikelns storlek;

ju mindre partikel ju större brytningsvinkel. Bakom provet finns en

fotodetektor bestående av 15 fotoceller så placerade att de kan detektera ljusets fördelning med brytningsvinkeln. Absorberat ljus ger upphov till en elektrisk signal vars storlek står i relation till andelen

partiklar av en viss storlek. Med hjälp av en "dator" omräknas dessa

elektriska signaler till en partikelstorleksfördelning hos provet. Mät-tiden är 25 5. Under denna tid mäts kornstorleksfördelningen 256 gånger. Det "statistiska" materialet blir därför mycket stort. Detta är sannolikt en av anledningarna till den mycket goda

repeter-barhet som uppnås vid dessa mätningar (se nedan). Resultatet

presen-teras på en remsa. Med hjälp av en plotter kan resultatet också fås i

grafisk forma Analystiden från det att dispergeringslösningen påfylls

tills resultatet presenterats i form av en uppritad kornkurva på plottern är ca 6 minuter. (Medan plottern ritar upp resultatet rengörs mätsystemet genom ett antal sköljningar varefter granulometern är

klar för nästa analys).

Den lasergranulometer som VTI inköpt tillåter mätning av kornstorlek i området O-O.l92 mm. Om fillerprovet innehåller partiklar :0.192 mm

måste dessa partiklar bortskaffas genom siktning innan analysen i laser granulom etern utförs.

Alla fillerprov som ingår i det aktuella projektet (ca 100) har analyserats med hjälp av lasergranulometern. Innan analysen utförts har material

:0.180 mm bortskaffats genom torrsiktning.

Andelen material :0.180 mm kan variera starkt mellan olika egenfiller. I figur 15 illustreras detta för 72 undersökta egenfiller. Som framgår kan i

20

G) Ulfraljudbad

Pu rn p

cv L _

.-3

22

cc , os ? .c

5

1

3

L . L a ) 0 -m 0

69

-'

JV

© Tangentbord

ildfönsfer

(DB

/

\,

ivare

Skr

_AF_-395mm ._ 475mm IJL-|[

E

:uuuuuo DDDODDD 995mm

Schematisk bild av lasergranulometer. Fi ur 14

21

Kumu-lerad

rehrhv

frekvens

(96)

100*

80-60*

40-

20-Figur 15

Antal egenfillerr72

21800m\

\27Sum

1 I 1, I |

20

40

60

80

100

Andel 2180|4m

resp27Sum (vikf-%)

Kumulerad relativ frekvens av fillerprover som funktion av

22

Andelen filler, dvs material <0.075 mm, i ett egenfiller (se figur 15)

kan vara <20°/o. I BYA finns krav att köpfiller inte får innehålla mer än 20 vikt-% material __>_0.075 mm. Skulle detta krav gälla även för egenfilier skulle 60 av de 72 proven (figur 15) underkännas.

Vid analys av kornstorleksfördelningen med lasergranulometer är repe-terbarheten mycket god. I figur 16 ges en typisk resultatbild vid dubbelbestämning (två olika analysprov ur ett och samma laboratorie-prov). 100

\\ \

90 80 70 50

40

30

/4/

20

10 -7/ 1 1.5 2 3 4 6 8 12 15 24 32 48 64 98 128 192 Um Pass er nt ma te ri al , va kt -yo ua 0

Figur 16 Typisk resultatbild vid undersökning av två analysprov ur ett

Vid jämförelse mellan resultat erhållna vid hydrometeranalys och i

lasergranulometer erhålls nästan utan undantag högre lerhalt (material

<0.002 mm) vid hydrometeranalys. Detta kan bero på att bladformiga

partiklar, t ex glimmer, sjunker långsammare än sfäriska partiklar med samma massa. I prov innehållande glimmer kan därför lerhalten över-skattas vid hydrometeranalys (enligt Stokes lag som är den teoretiska grunden för sedimentationsanalys antas partiklarna vara sfäriska). Över-ensstämmelsen 1 resultat mellan de bägge metoderna kan karakteriseras alltifrån bra till dålig. I figur 17 illustreras jämförande undersökningar på kalkstensfiller. Som framgår är överenskommelsen god. Detta skulle

kunna förklaras utifrån det förhållandet att kalcitpartiklar är relativt "kompakta". 100 90 80 70 60

Seclime

entuti

50 40 30

rLasergt

'unwlorneeten Po ss er ot ma te ri al , vi kt -'/o 20 10 \ \ ,.|- i \

Figur 157 6 B 12 16 24 32 48 54 96 128 192 um

Resultat vid bestämning av kornstorleksfördelningen hos ett

prov av kalkstensfiller med sedimentationsanalys resp laser-granulom eter.

24

I figur 18 visas kornkurvan för två egenfiller. Mellan dessa ytterligheter ligger i stort sett resten av undersökta egenfiller. Det skall betonas att kurvorna i figur 18 beskriver den del av provets partiklar vars storlek understiger 0.180 mm. 100 90 80 70 60 50 40 30 Pa ss er ut ma te ri al , va kt -yo 20 10 1 1.5 2 3 4 6 B 12 15 24 32 48 54 95 128 192 tim

Figur 18 _{Kornstorleksfördelningen hos två "extrema" egenfiller} be-stämd med lasergranulometer.

4 SAMBAND MELLAN OLIKA FILLERPARA METRAR

Det är lätt att tänka sig att de i föregående avsnitt beskrivna

paramet-rarna på något sätt kan vara "besläktade" med varandra. Stor andel :finmaterial i provet borde tex medföra stor specifik yta. För att undersöka om så är fallet har nedan beskrivna korrelationsberäkningar

25

4.1 Hålrumshalt enligt Rigden - specifik yta enligt Blaine

I figur 19 har specifika ytan enligt Blaine avsatts mot hålrumshalt enligt Rigden för 24 undersökta fillerprover (14 egenfiller + 10 "köpfiller"). Först kan konstateras att något entydigt samband inte existerar om man betraktar samtliga 24 filler. Om man däremot tar med enbart egenfiller

(fyllda cirklar) i korrelationsberäkningarna erhålls en

korrelationskoeffi-cinet på 0.90. Motsvarande beräkningar på kalkstensfiller ger en helt

annan lutning på regressionslinjen (fyllda kvadrater, streckad linje). Då denna linje baseras på endast 4 punkter måste detta resultat tas med en "stor nypa salt".

Det är svårt att förklara ett linjärt samband mellan specifik yta och rigdenhålrum. Bestämmande för värdet på specifika ytan borde framför allt vara andelen finmaterial och i viss mån ytstrukturen; medan

hålrummet i huvudsak bestäms av kornstorleksfördelning och kornform.

Det antydda sambandet mellan specifik yta och hålrum för egenfiller kan

därför tänkas kunna förklaras på andra grunder (se avsnitt 4.5).

4.2 Specifik yta - lerhalt

Lerhalten, dvs andelen material <0.002 mm, har bestämts genom

sedi-mentationsanalys.

I figur 20 har specifika ytan avsatts mot lerhalten. En antydan till samband kan utläsas (korrelationskoefficient 0.70). För talk är avvikelsen

från regressionslinjen större än för övriga filler.

Ett samband mellan specifik yta och lerhalt är lätt att förklara då specifika ytan i hög grad beror av partikelstorleken, dvs hög lerhalt

borde innebära hög specifik yta.

4.3 Specifik yta - halt (ler + finmjäla)

Om man avsätter specifika ytan mot halten material <0.006 mm (ler + finmjäla) erhålls bättre korrelation än med lerhalten

26

Specifik . _ ..

ym enl. A Dolomlfflller 0 - 250 um x Falfspuf- kvartsfiller

Btuine A -"- 30 - 70 um , D Tatk

(cmZ/g) V --U- 0 - 70 um O Flygaska -O Egenfiller _ I Kalkstenfiller

D 7000 - _{Korr. koeff.=0,90 (egenfiller, n=1L,.)}

=0,80 (kalkstensfiller, n=L, I)

-, /

/

/

/

3000 q 1000 -30 40 50 Hölrumshnlt enligt

Rngden (vol -°/o)

Figur 19 Specifik yta enligt Blaine som funktion av hâlrumshalt enligt Rigden.

27

Specifik

yta enl. _ i U .

Blaine A DOlom'muer O ' 250 um x Falfspuf - kvarfshller

(cmZ/g) Å - N- 30 - 70 um El Talk V - H- 0 - 70 um I Kalkstensfiller O Egenfiller D 7000 H 5000 3000 1000 -V ' I\ I 5 10 15 "Lex-halt_(VIKT'OÃD)

Figur 20'

Specifik yta enligt Blaine som funktion av lerhalt för 24

28

Specifik ._

yta enl. A Dolomiffiller O - 250 mn x Fdlfspa'r-kvorfsfiller

Blaine A - "- 30 - 70 um D Talk

(CW/9)

v - u-

0 - 70 pm

u Katkstenfiuer

' E] 7000 _ Q Egenflller Korr. koeff.=0,96 5000 d 3000 d i* I 0 0 A

1000 -

A

?M 1 T I 5 15 25 Half (lerñmmplo) (VlkT'o/o)

Figur 21 Specifik yta enligt Blaine som funktion av halten (ler + finmjäla) för 24 undersökta filler.

29

4.4 Specifik yta - Enslintal

Om de undersökta fillren inte skiljer sig markant från varandra vad gäller ytkemi borde ett samband föreligga mellan specifik yta och enslintal. Figur 22 antyder också att så kan vara fallet.

Specifik

yta enl. , _ _ u _ .

Blaine A DOlom'tf'uer 0 250W x FGU'SDOT kVle'l'SflllEF

(cmz/g) A _"_ 30' 70um EI Talk

V

*"-

0 - 70um

O Flygdskd

D

7000 -< 0 Egenfiller K0rr. koeff. =0,82 50003000 - 1000-V 1 I I T

20

40

60

80

Enslin-ml (%)

Figur 22 _{Specifik yta enligt Blaine som funktion av enslintalet för 24} undersökta filler.

30

4.5 Kornstorleksfördelning - hâlrumshalt enligt Rigden

För att kunna få en uppfattning om det existerar ett samband mellan

hâlrumshalt enligt Rigden och fillrets kornstorleksfördelning måste körn-kurvan ges ett numeriskt mått. I detta arbete har som mått på kornkurvan använts ett K-värde definierat på följande sätt:

_ X0.002 + X0.006 + X0.020 + 0.074

4 K

där Xy = andelen material i vikt-% < y mm.

I figur 23 har K-värdet avsatts som funktion av hålrumshalt enligt Rigden för 23 undersökta filler. Vid beräkning av regressionslinjen erhålls en korrelationskoefficient 0.66. Beräkningar visar att sambandet är signifikant på risknivån 5%. K-varde o egenfiller _{. 0 x} I kalkstensflller 0 dolomutfiller x talk 50 « A fdltspdt-kvartsfiller 1.0 « 30 « 0 20 + (3 A 210 Bb 1:0 §0 Hölrumsnan enngt ngden (vol -°/'o)

Figur 23 K-värde för kornkurvan son funktion av hålrumshalt enligt Rigden för 23 undersökta filler.

31

5 VARIATION I FILLERKVALITET I ASFALTVERK UNDER EN

DA GSPRODU KTION

VTI har under en dagsproduktion tagit ut prover på egenfiller i två asfaltverk, i Skärlunda resp Styvinge, båda belägna i

Norrköping-Linköpingregionen. Vid vardera verket har 6 prover uttagits med jämna tidsintervall (ca 2 timmar).

Proven har analyserats med avseende på densitet och hålrumshalt enligt Rigden. Resultaten framgår av tabell 2 och illustreras i figur 24.

Som framgår av tabell 2 är variationsområdet för filler från Skärlunda endast 1.7-vol-°/o för de 6 proven (medelvärde = 36.3 och standardavvikel-sen O.57 vol-°/o). Variationskoefficienten (standardavvikelstandardavvikel-sen dividerat med medelvärdet) är l.6%. Denna variation får anses ligga inom det experimentella felet. (Vid bestämning av hålrum enligt Rigden får för tre

analysprov från ett och samma laboratorieprov maximala avvikelsen ej

överstiga l vol-%). Variationen är något större med filler från Styvinge

(medelvärde 37.0 och standardavvikelse 1.03 vol-%, variatiosakoefficient

2.8%). Detta kan vara en "slumpens skörd" men kan också bero på att styvingegranit ur mineralogisk synvinkel är ett mer inhomogent material' än skärlundagranit.

Uppmätta variationer torde knappast i väsentlig grad påverka den

färdiga beläggningens egenskaper.

Tabell 2 Densitet och hålrumshalt enligt Rigden på prover tagna vid två asfaltverk under en dagsproduktion.

Prov Skärlunda Styvinge

densitet hålrumshalt densitet hålrumshalt

enl. Rigden enl. Rigden

nr

__

(g/cm 3)

(vol-%)'

(g/ cm 3)

(vol-%)

1 2.640 37.1 2.689 36.6 2 2.623 35.7 2.692 37.5 3 2.635 36.6 2.692 35.2 4 2.635 35.4 2.690 38.5 5 2.633 36.5 2.686 36.5 6 2.638 36.5 2.686 37.5

32

Hålrums-

_

half enl.

O--C Skürlunda

Ri den

,

(våt-Wo)

-

0-- --O Sfyvmge

45

-I

,0\

I \ / I

35 4

V

El

25 4

ä F I I I I I '

1

2

* 3

1+

5

6 Prov nr

Figur 24' Hålrumshalt enligt Rigden hos fillerprover uttagna under en dagsproduktion vid två asfaltverk.

33

6 ANALYSER PÅ FILLER-BITUMENBLANDNINGAR

En rad undersökningar under årens lopp har visat att filler har en

förstyvande effekt på bitumen och att effekten varierar från filler till filler. Då filler-bitumenblandningens (mastikens) styvhet i hög grad påverkar beläggningens styvhet och därmed hållbarhet har det ansetts intressant att undersöka ett antal filler i detta avseende. De filler som

utvalts är:

- 3 egenfiller med lågt, "normalt" resp högt Rigdenhålrum (27.2, 36.5 resp 43.7 vol-%),

- 4kalkstensfiller.

Fillrets förstyvande effekt har karakteriserats genom uppmätning av:

- mjukpunkt (kula och ring),

-v penetration,

- styvhetsmodul vid OOC och belastningstiden 30 min.

6.1 Tillverkning av filler-bitum enblandningar

Det är väsentligt för analysresultatet att varje filler-bitumenblandning tillverkas på samma sätt. Av denna anledning har speciell provberedning-metodik utvecklats. Vid tillverkning av mastik enligt denna provberedning-metodik

förfars på följande sätt (se figur 25):

Bindemedlet (i denna undersökning hela tiden ett och samma binde-medel, av sort [3180, med de egenskaper som framgår av tabell 3)

uppvärms i ett värmeskåp. Uppvärningen får inte ske längre tid och vid högre temperatur än "nöden kräver". Målet för uppvärmningen är

att bindemedlet skall få så låg viskositet att man kan hälla det.

Uppvärmningstemperaturen och -tiden beror på det aktuella

binde-medlets hårdhet och mängd. Lämplig uppvärmningstid för en 1 1 burk

med B 180 i ett värmeskåp vid 145°C är ca _3_ timmar. I en 11

aluminiumburk ("målarburk") invägs så mycket bindemedel som

er-fordras för EOQ _m_l _rga_s_t_i_k (för en given filler-bitumenkvot ger olika

provvolymer olika resultat vid bestämning av tex mjukpunkt, jfr nedan). Burken med bindemedel försluts med Al-folie och förvaras i

34

Tabell 3 Egenskaper hos det bitumen (B 180) som använts i

undersök-ningen.

Parameter Analys- Krav enl

metod BYA

Penetration 25°C, 100 g, 5 s mm/lO ASTM D 5 173 145-210

Viskositet, 60°C

Ns/m2

ASTM D 2171

68

350

Viskositet, 135°c

mm2/s

ASTM D 2170

230

3180

Mjukpunkt, KoR OC IP 58* 39

-Densitet, 25°c

kg/dm3

ASTM D 70

1.015

-Syratal

mg KOH/g ASTM D 664

3,7

-Viktförlust vid upphettning vikt-% ASTM D 1754 0,58 _<_l,5 Efter upphettning

Viskositet, sooc

Ns/m2

ASTM D 2171

163

<350

Duktilitet, 25°C cm ASTM D 113** >100 _>_100

*)

utan omrörning

**) gjutformar och antal analysprov enligt IP 32

Erforderlig mängd filler vägs in i en bägare och uppvärms till 1500C. Burken med bindemedel placeras i en tjockväggig glasbägare som i sin tur Sitter i en värmemantel. Burken spänns fast i glasbägaren med

hjälp av en speciell fastsättningsanordning. Värmemantelns effekt

regleras så att temperaturen hos filler-bitumenblandningen under hela blandningsproceduren är 145f50C. För omröring av provet an-vänds en omrörare enligt figur 25.

Sedan omröringen startats (hastighet ca 1 varv/ s) överförs portionsvis

fillret till bindemedlet via en tratt med en sådan hastighet att allt filler överförts efter 10 min. Omröringen får sedan fortsätta med konstant hastighet. Totala blangdningstiden, dvs tiden från det över-föringen av filler startar tills omröringen avbryts, är 30 min.

Burken med filler-bitumenprovet tas ut ur tempereringsenheten och får svalna i rumstemperatur. Under avsvavlingsförloppet rörs provet om för hand med jämna mellanrum (för att minimera risken för

35

sedimentation av fillret).

När provet fått en sådan konsistens att det nätt och jämnt går att hälla överförs det till "analysformama" (ringar, penetrationsburk och

gjutform för styvhetsmätning).

Varje Al-burk används endast en gång.

Omrorormotor h /Termometer

Glostrott Temperaturgivore Fnstspdnnings-anordning Gloskdrl y "3 /\

Temperatur -. Jregulotor

0b

"Mölorburk"

V'ormemontel i./ , / Prov

36

6.2 Anal ysres ultat

6-201

Migkeuak: 26h. Resefrâtiou

Av ett bindemedel (5180) och 7 olika filler har 27

filler-bitumenbland-ningar tillverkats och analyserats med avseende på mjukpunkt och

penetration. Resultaten ges i tabell 4 och illustreras grafiskt i figurerna

26 och 27. I dessa figurer är den oberoende variabeln (vågräta axeln)

fillerkoncentrationeni vol-%, Cv resp "effektiva fillerkoncentrationen" i vol-%, Cv,eff. Dessa bägge parametrar definieras på följande sätt:

v

CV = F VB + VF CV

cv,eff

*mm-1 _ __ lOO där V1: = kornvolym filler i cm3 VB = volym bindemedel i cm3

HR = hålrumshalt enligt Rigden i vol-°/o.

Som framgår av figur 26 varierar den förstyvande effekten (ökningen i

mjukpunkt "kula och ring", ATKOR) självklart med fillerkoncentrationen

men också med fillrets rigdenhålrum. Vid t ex CV = 45 vol-% är A TKOR ca 14°C med filler vars hålrumshalt enligt Rigden är 27.2 vol-°/o. Motsvarande värde på ATKOR är ca 43°C med det filler som har

hålrumshalten 43.7 vol-°/o. Ett filler som har en stark förstyvande effekt

på bindemedlet, dvs ett filler med hög hålrumshalt enligt Rigden, benämns ibland starkt filler. I de holländska fillerspecifikationerna (2) definieras tre typer av filler, "mycket svagt", "svagt" och "medel". Man ställer sig frågande inför benämningarna - någon "stark" kvalitet finns inte normerad. För ett mycket svagt filler skall hålrumshalten enligt

Rigden vara :36 vol-°/o och för ett "medel"-filler ?_44 vol-°/o. Enligt denna

specifikation skulle samtliga undersökta egenfillgr inom detta projekt

Ta be ll 4 Re sul ta t vi d an al ys av fi ll er -bi tum en bl an dn in ga r. An a-Typ av Hål rum s-Sp ec i-Cv Mj uk -Pe ne -G we ü lys -fi ll er ha lt en l. fi k yt a pun kt tr at io n pe ne -pr ov Ri gd en en li gt K O R tr a-Bl ai ne ti on

(c

mz/

g)

(vo

l-%)

(0

C)

(l

/l

O

mm

)

(vo

.l

-%

)

(O

C)

Re la tiv A T K O R 5 1 8 0 0 4 0 " 4 [ 5 5 1 8 0 0 4 0 4 vi d 0 C Vi d O C

(vo

l-%)

(N

/m

z)

(N

/m

z)

L. E B 18 0 0 39 .1 * 17 0* 1. 00

-INMJ'UNW I\OOC\ OÄNMÖVNWv--lv-l-lv-d-lv-'l-l I\OOO\ O-*N-4--4--4 NNN Mil-'ANNN 26 27 28

Eg en fi ll er (R ut vi k) Eg en f il le r (S kär lun da ) . Eg en f il le r

(T

ra

nås

)

Ka lkst en -fi ll er(9 5) Ka lk sten

s-fi

ll

er

(9

6)

K al ks te ns -fi ller (97) Ka lkst en s-fi ll er (9 8) 43 .7 36 .5 27 .2 33 .8 3. 0. 2 30 .5 33 .3 39 20 36 10 18 10

49

40

40 30 26 00 59 50 11 .0 27 .2 36.8 42.8 45.4 11.4 27.8 46.2 11.3 27.8 36.6 43.5 46.2 55.0 59.7 35.8 42.6 55.0 36.1 43.0 55.0 35.6 42.4 55.0 35.6 42.4 55.0 41 .5 48 .1 56 .4 70 .5 82 .5 41 .7 46 .7 67.9 40.9 45.1 47.9 52.2 54.1 66.1 84.5 49.9 55.6 84.0 48.3 54.5 75.6 48.1 52.1 68.9 49.7 53.9

70

.7

'

13 6 84 65 47 41 ₁₃8 93 50 ₁₃7 96 82 72 65 50 34 67 54 33 73 59 38 77 66 40 72 58 38 19 .5 48 .3 65 .4 76 .0 80 .6 18 .0 43 .8 72 .8 15 .5 38 .2 50.3 59.8 63.5 75.6 82.0

.1

54

64

.4

83

.1

.751 61.6 78.8 51.2 .061 79.1 53.4 63.6 82.4 0. 80 0. 49 0. 38 0. 28 0. 24 0. 81 0. 55 0. 29 0. 81 0. 57 0. 48 0. 42 0. 38 0. 29 0. 20 0. 39 03 2 0. 19 0. 43 0. 35 0. 22 0.45 0.39 0.24 0.42 0.34 0.22 AMC? N d-OMd-d-OOWOOOOOOO-AOOd-OOVNONNd-'AOOOOWOOW ONGN-*MNNOO-AmOOMUNNl-'NOWJ-mhwmmmOd-H -d-INJ-0 0 0 0 O O O 0 0 O 0 -c-ud- -am -4N--l--4m

*)

Ef

te

r

om

rör

ni

ng

30

mi

n

vi

d

14

5

:5

5%

37

38

ATkor ('C) 50-O 50-O Rutvik E E . 365) ' eff. D I Tranas ( ' V ._ _{H43. I / 0 Ö 5(272} A A Skarlunda I ' l . 40_ o - Kalksten 0. -U- 96 00 -N- 97 0

a-

98

/

I 80 CV resp. Eweff. (vol -°/o)

Figur 26 Förhöjning av mjukpunkten, ATKOR, som funktion av CV

resp Cweü (se text).

'

Om man avsätter AT KCR mot effektiva fillerkoncentrationen, cv,eff,

visar det sig att samtliga filler "samlas" kring en linje, åtminstone upp

mot cv,eff <55 vol-°/o. Detta är helt Överstämmande med resultat givna i andra publikationer, t ex (3).

I figur 27 har relativa penetrationen, dvs kvoten mellan

filler-bitumen-blandningens penetration och bindemedlets penetration, avsatts mot CV

resp Cv,eff. Linjära relationer erhålls (korrelationskoefficienten ca

0.99). Punkterna kring "Shea-linjen" härrör, förutom från de 3

egenfil-ler som redovisats från ett antal blandningar med kalkstensfilegenfil-ler. Mot-svarande "CV-linjer" har utelämnats för tydlighetens skull.

39 Relativ penefrua tion i 101 0,90,8 -0,7 < 0,6 - 0,5- 0,1.- 0,3-

_{E(43,7) E(36,S) E(27,2)}

Cv,eff, 0,1*

10 20 30 40 50 60 70 80 9b C V resp.

CV , Eff

(vol 6)

Figur 27 Relativa penetratiønen som funktion av CV resp Cv,eff (se

text).

6.2.2 åtxvhetsgodul

Fillrets förstyvande effekt på bitumen har också undersökts med hjälp av

en s.k. "Sliding-Plate-Rheømeter". Med en sådan utrustning kan bitumens och filler-bitumenblandningars styvhetsmodul bestämmas.

Styvhetsmodulen är en grundläggande fysikalisk storhet i motsats till

40

storheterna bestäms med enklare analysutrustning än styvhetsmodulen

och analystiden är kortare vid bestämning av penetration och mjukpunkt än vid bestämning av styvhetsmodul. Det är därför av intresse att påvisa

eventuellt samband mellan penetration eller mjukpunkt och

styvhetsmo-dul. Ett sådant samband skulle "sanktionera" användningen av tex mjukpunktsförhöjning som mått på fillrets förstyvande effekt på

bitu-men.

Vid bestämning av styvhetsmodul med "Sliding Plate Rheometer" förfars i princip på följande sätt:

där

Provet (bitumen eller filler-bitumenblandning) hålls i en gjutform (se '

figur 28). För att inte provet skall fastna i formen finns i botten av

denna en celloidfilm. Vid gjutningen erhålls en provkropp i form av en parallellepiped med sidorna 20, 30 och 10 mm. Sedan provet fått anta

rumstemperatur placeras det i en frys (vid -18°C) under ca 15 min. Genom denna nedkylning kan celloidfilmen lätt avlägsnas. Eventuellt

överskott i "toppen" av provet bortskaffas med hjälp av en vass kniv. Provet tempereras till aktuell provningstemperatur (i de aktuella

undersökningarna OOC) under 30 min, varefter själva mätningen av styvhetsmodulen utförs. Vid denna belastas en av de bägge alumi-niumskivorna (se figur 29) medan den andra hålles i fixt läge. Den

rörliga skivans förskjutning mäts med hjälp av enrörelsegivare och registreras som funktion av tiden på en skrivare. Härvid erhålls

diagram av den typ som schematiskt visas i figur 30. Ur detta

diagram kan sedan styvhetsmodulen, St, vid den aktuella

temperatu-ren och en godtycklig belastningstid, t, beräknas enligt

3-F-E

3-M-g-1O_3-E

A°X A-X F = M ° g - 10"3 = applicerad kraft i N N = provets tjocklek = 1* cm = (1.01 m A : provets yta = 2 cm x 3 cm = 0.0006 m2 M = lasten i gram

g = tyngdaccelerationen 2 9.806 m/s2

X = förskjutningen (Al-plattans förflyttning) i m St = 0.49

41

Om styvheten avsätts som funktion av belastningstiden erhålls diagram av den typ som visas schematiskt i figur 31.

'Figur 28

Figur 29

Pusst

Utrustning för gjutning av prov till

styvhetsmodulbestäm-ning (efter ref. 4).

,/ #4-4

/ F- APPLICERAD LAST / A- PLATTORNAS á L GENOMSKARNINGSYTA / A-PROVKROPPENS ? GENOMSKARNINGSYTA /

x- ABSOLUT TOJNING wo T|DEN t ?

I

L- -..I X L -PROVKROPPENS LANGD

/

\

IX

/ sL .l E-PROVKROPPENS TJOCKLEK /

F

F

F DRAGSPANNING 6 = ;- SKJUVSPANNING I = % 1

RELATIV DRAGSPANNING Et = %

SKJUVNING

xt = %

STYVHET

st = _Ö_

SKJUVNINGSMODUL st:

.§-Et t

Principskiss för styvhetsmcdulmätning med "Sliding Plate

42

S

I I I I I U 1 I I ,

0 1 2 3 t. 5 6 77,2

Tle(x103)

Figur 30__ Töjning som funktion av belastningstiden (efter ref. 4)

7,2x103s YV HE TS MO DU L, N/ M2 1 3 10'11 102 101' 106 108 101° BELASTN|NGST|D 5

Figur 31 Styvhetsmodul som funktion av belastningstid (efter ref. 4)

I figur 32 ges exempel på resultat erhållna vid mätningar med

Sliding Plate Rheometer. Figuren illustrerar styvhetsmodulen som

funktion av belastningstiden vid OOC för bindemedlet (B 180) och för 3 olika blandningar av bitumen och skärlundafiller.

43 Sfyvhefs-modul Skürlundafiller

(N/mZ)

Provningsfempernfur GT

106' \ CV(VOl.'°/o) 46,2

105-27,8 11,4

101H

0

102

. .103

104

Belusfmngs'rid I S

Figur 32 Styvhetsmodulen som funktion av belastningstiden för bitu-men och 3 olika filler-bitubitu-menblandningar vid OOC.

44

I figur 33 har styvhetsmodulen vid 0°C och belastningstiden 30 min avsatts mot Cv resp Gweü för tre egenfiller med olika hålrumshalt enligt Rigden. Kvalitativt erhålls samma resultatbild som i figur 26.

Styvhe'rs-modul

vid 'E _{E(l 3.7) E(36.5) Cv eff}

och _X ' f:30m|n _{\ .} O

/E(27,2)

106.. 8 .. 6* 0 x 00 L I L J I 1 ||1 \ Ö 0 l ml'-T I I I 1 ' 7 I T 10 20 30 1.0' 50 60 70 80 90 100

Cvresp Cvleff (vol-Wo)

Figur 33 _{Styvhetsmodulen vid 0°C OCh belastningstiden 30 min som} funktion av fillerkoncentrationen.

.45

I figur 34 har mjukpunktsförhöjningen, ATKOR, vid inblandning av filler i bitumen avsatts mot motsvarande förhöjning i styvhetsmodul (vid OOC och t = 30 min), ASlgoo. Som framgår av figuren existerar ett samband mellan de bägge storheterna.

A51800

vad O'C

(N/mz)

T r T I

10 20 30 40 ATKOR ('C)

Figur 34 Förhöjning av styvhetsmodul (OOC och t = 30 min) som funktion av mjukpunktsförhöj ningen.

46

7 NÅGRA ALLMÄNNA SLUTSATSER

På grundval av de resultat som presenterats i denna lägesrapport kan några allmänna slutsatser dras:

- Variationen i "kvalitet" hos undersökta egenfiller och köpfiller är stor. Kvaliteten har bedömts utifrån mätningar av fillerparametrar som specifik yta, hålrumshalt enligt Rigden, kornstorleksfördelning och fuktkänslighet.

- Någon signifikant variation i fillerkvalitet har inte kunnat påvisas vid en dagsproduktion i två olika asfaltverk (begränsat resultatun-derlag).

- Ett fillers förstyvande effekt på bindemedlet varierar kraftigt från filler till filler. Fillrets hålrumshalt enligt Rigden tycks härvid spela en avgörande roll.

8 BEHOV AV YTTERLIGARE UNDERSÖKNINGAR

Det arbete som beskrivs i detta arbete är första delen av ett

omfattan-de FoU-projekt som syftar till att kartlägga fillrets betyomfattan-delse i

bitumi-nösa beläggnin gar.

På grundval av hittills uppnådda resultat bör ett antal "extrema" filler väljas ut och deras betydelse för olika beläggningstypers funktionella egenskaper studeras. Med "extrema" filler avses här filler med tex

väsentligt olika hålrumshalt, kornstorleksfördelning och/eller specifik yta. Intressanta funktionella egenskaper hos beläggningen som bör

undersökas är t ex motstånd mot plastisk deformation, dubbdäcksslitage

och vatten. Vidare bör fillret betydelse för beläggningens

utmattnings-egenskaper studeras.

På sikt bör dessa undersökningar leda till en kunskapsbank som

möjlig-gör revidering av nuvarande specifikationer i Vägverkets anvisningar (BYA -84). På basis av de erfarenheter som hittills inhämtats inom

detta projekt tillsammans med erfarenheter i andra länder kan man emellertid redan idag skönja vissa parametrar som kan tänkas ingå i de

reviderade specifikationerna. Sådana parametrar är tex hålrumshalt

47

av 15 iller.

VV har tillsammans med VTI planerat en kvalitetsuppföljning av filler

under 1986. Denna uppföljning innebär provtagning av filler vid samtliga

producerade asfaltverk (ca 80) 2 gånger under säsongen. Dessutom skall

producenter av köpfiller till VTI leverera 2 prover av varje fillerkvalitet man har för avsikt att saluföra 1986. Varje prov skall analyseras med

avseende på hålrumshalt, kornstorleksfördelning samt mjukpunkt KOR

hos en filler-bitumenblandning (viktförhållande filler:bitumen = 1.321).

9 REFERENSER

1. Wieden, P. och Pippich, J. "Charakterisierung von Füllern, die im Strassenbau verwendet werden". Bundesministerium für Bauten und

Technik. Strassenforschung. Heft 84 (1977).

2. Eisen voor bouwstoffen in de wegenbouw (1978), avsnitt 3.11.

3. Heukelom, W. "Die Rolle des Füllers in bituminösen Mischungen"

Bitumen 29, 3 (1967) 61.

4. Gaw, WJ. "The measurement and prediction of asphalt stiffness at low andintermediate pavement service temperatures". Proc. Ass.