Försök med cementbunden makadam (CM)

(1)

ISSN 0347-6049 V//meddelande

&3

1987

A

_f

ä

X

4 l4'-

v laga 1 vokal

v 1

lk

fs" m jet tt t a k. >)

dd Nat k v N n om1 pagty t'JJ

N

atv, N

t

S

"" 19% SERLS ST ASE E hecke e r fet serna e see e tts sve) (

i??? Ai WWW :WÅW, Prefekt d k t a 1t tl e r er te ked 0 tr e kt 2 1 d d y k t e- 7, på Sd f f blade [06 i dPs TV eb 2 k chf A 1 W SE NN jr Ca M am så Låt i Vet ank där J4 Pi h Åedvkt alt S_ .,; he Vkit Qv. vf gå?-'.. %&

s

N e 02 .t- g h, # k V nå_* OkStars etsasWWsdieet (i;_* _melon _{dee W} fal T TA_{j si} _h

gå P ₄

Met vg; döde ill "Je 0 TRE yra s. W. jogg s d u my % * * % M kH ml av JH 3 4 T & E gig a (S- är Cd ter väst4 mm % * » J 4 st F # 4 v * oll Sys län mit 4 ss 4 * , g ..? Försök m ed _cementbunden makadam (CM)

Örjan Petersson och Bo Karlsson

i

Väg och Trafik- Statens väg- och trafikinstitut (VT!) * 581 01 Linköping

(2)

ISS/V 0347-5049

V77meddelandei_

523

1.987 Försök med cementbunden makadam (CM)

Örjan Petersson och Bo Karlsson

VTI, Linköping 198 7

ä : 7;' Statens väg- och trafikinstitut (VTI) 0 581 01 Linköping IlStItllt Swedish Road and Traffic Research Institute 0 8-58 7 0 1 Linköping Sweden

(3)

(4)

FÖRORD v

Föreliggande VTI Meddelande utgör resultatet av ett delprojekt inom

huvudprojektet "Cement i Vägöverbyggnad". Projektet "Cement i

Väg-överbyggnad" är ett samfinansierat projekt av Stiftelsen Svensk Betong-forskning, Vägverket och VTI. I projektets styrgrupp för "Cement i Vägöverbyggnad" ingår följande personer:

Håkan Wilhelmsson Vägverket Sten Pettersson "

Bo-Göran Hellers ' Cement- och betonginstitutet Jan Byfors AB Betongindustri

Lars Holmgren Cementa AB

Ulf Gejhammar "

Ingemar Bronge Väg- och trafikinstitutet

Örjan Petersson

"

Örjan Petersson '

(5)

(6)

INNEHÅLLSFÖRTECKNING SAMMANFATTNING SUMMARY l BAKGRUND 2 LABORATORIEFÖRSÖK

3 PROVVÄGSSTRÄCKA PÅ VÄG 667, ÅTVIDABERG-KISA

3.1 Byggnation

3.2 Observationer efter provvägens färdigställande

l+ PROVYTA\HDSTRÅBRUKENSBETONGSDNHONI LINKÖPING

4.1 Inledning 4.2 Byggnation

5 REFERENSER

6 FÖRTECKNING ÖVER BILAGOR

VTI MEDDELANDE 523 Sid III ' 13 15 15 16 21 22

(7)

(8)

Försök med cementbunden makadam (CM)

av Örjan Petersson och Bo Karlsson

Statens väg- och trafikinstitut

581 01 LINKÖPING

SAMMANFATTNING

Cementbunden makadam (CM) utföres genom att på ett väl packat makadamlager utsprida ett lättflytande bruk, som genom lätt vibrering nedtränger och fyller upp hålrummen i det packade makadamlagret.' Erfarenheter från CM-bärlager har visat på god bärighet samt ringa antal reflektionssprickor. Att metoden inte fått någon större omfatt-ning beror på svårigheter att tillverka ett tillräckligt lättflytande bruk. Med dagens moderna betongteknik finns helt andra möjligheter att både tillgodose lättflytandekrav samt också beständighetskrav.

Utvecklingsarbetet har bestått av laboratorieförsök samt två provvägs-sträckor/ytor.

Laboratorieförsöken har haft som mål att försöka belysa ett antal

egenskaper för bruket.

Konsistensen är en viktig egenskap för ett CM-bruk och vi har funnit att med hjälp av flyttillsatsmedel har ett både homogent och lättfly-tande bruk erhållits. Kravet för konsistensen bör_ sättas så att ett

utbredningsmått av 800 mm (utan 15 stötar) uppfylles.

Hållfastheten för bruket bör vara minst 15 MPa (150 mm kub), med

denna tryckhållfasthet samt god utfyllnadsgrad och med ett bibehållet makadamskelett fås mycket goda bärighetsegenskaper. En E-modul av 30-40 GPa är ett rimligt värde på ett CM-bärlager. Böjdraghållfasthet är vid ett stabilt makadamskelett i regionen 4-5 MPa, vilket är ett mycket bra värde, speciellt jämfört med ett CG-bärlager.

För att uppnå tillräcklig beständighet för 'CM-bärlagret bör lufthalten

(9)

II

vara minst 6 % (vid max kornstorlek 8 mm) samt vattencementtalet bör

begränsas till 0.75. För att få en god homogenitet hos bruket kan filler

tillsättas, vi har funnit att en tillsats av flygaska har givit ett homogent bruk och med bra hållfasthetsegenskaper. Cementhalten bör ej

under-stiga 250 kg/m3.

Den maximala kornstorleken för sanden bör begränsas till 8 mm. I vår undersökning har vi funnit att ett bruk med 0-4 mm sand har haft mycket goda egenskaper när det gäller nedträngning i makadamen.

Makadamens fraktionsgränser bör vara snäva för att få en lättare nedträngning av bruket. I undersökningen har använts en makadamfrak-tion 32x65 mm, som har fungerat väl. Hålrumshalten har varit 40-45 °/o. För att få en bra stabilitet hos makadamlagret bör makadamen ha en viss stänglighet, alltför kubiska makadam har varit svårarbetade både ur packningssynpunkt, men också för att bibehålla makadamskelettet intakt under utläggning.

Vid vårt första praktiska försök med CM-bärlager visade det sig att tekniken för utläggning och nedträngning av bruket inte var tillräckligt utvecklad. Detta medförde att någon form av maskin behövde utvecklas för att uppnå våra krav på utspridning och nedvibrering av bruket.

Vi fann att en mindre modifiering av en asfaltläggare gav en bra maskinell teknik, som kunde tillgodose våra krav på att makadamske-lettet kunde bibehållas intakt under utläggning samt också underlätta för bruket att nedtränga i makadamens hålrum.

Undersökningen har visat att ett CMM-bärlager utgör ett

bärighets-mässigt mycket starkt alternativ, samt att tekniken för att både

tillverka ett bra bruk och en rationell utspridning/nedträngning av

bruket i makadamskelettet är möjlig. Även ekonomiskt utgör ett

CM-bärlager ett konkurrenskraftigt alternativ.

(10)

III

Tests with Cement-grouted Macadam (CM)

By Örjan Petersson and Bo Karlsson

Swedish Road and Traffic Research Institute (VTI)

5-581 01 LINKÖPING

Sweden

SUMMARY _

Cement-grouted macadam (CM) is applied by speading a wet mix of

cement over a well-compacted layer of crushed aggregate which is then lightly vibrated so that it penetrates and fills the voids in the

compacted layer of macadam.

Experiences of CM roadsbases have shown good bearing capacity and

few reflection cracks. The reason why the method has not reached wide

acceptance is the difficulty in manufacturing a sufficiently liquid grout.

With modern concrete technology there are now completely new

possibilities of meeting both the requirement on high fluidity and

durability.

Development work has consisted of laboratory tests and construction of two test sections/ surfaces.

The laboratory tests have aimed at determining a number of characte-ristics of the grout.

The consistancy is an important quality in a CM grout. We have found that with the aid of a superplasticizer agent a both homogeneous and fluid grout can be achieved. The requirement of consistancy should be

set so that a spreading of 800 mm (without 15 pulses) is fulfilled.

The strength of the grout should be at least 15 MPa (150 mm cube). With this compressive strength, agood filling ratio and an unchanged matrix of crushed aggregate, excellent bearing capacity are obtained.

An E-modulus of 30-40 GPa is a reasonable value of a CM layer.

Flexural strength in a stable, crushed aggregate matrix, is in the region

of 4-5 MPa, which is a very good value, especially compared to a CG (Cement-bound Gravel) roadbase.

(11)

IV

In order, to achieve' sufficient durability in the CM roadbase, the air

content should be at least 6% (for a maximum particle size of 8 mm)

and the water/cement ratio should be limited to 0.75. In order to obtain good homogenity of the cement, fillers may be added. We have found that the addition of fly ash gives a homogeneous grout with good strength properties. The cement content should not be less than

250 kg/cm3.

The maximum particle size of the sand should be limited to 8 mm. In our investigation, we have found that a cement with 0-4 mm sand has had excellent properties regarding penetration into the crushed aggre-gate.

The fraction limits of the crushed aggregate should be narrow to facilitate penetration of the cement. The investigation used a crushed aggregate fraction of 32 x 65 mm, which has been fully satisfactory. The voids content was 40-#5%. To achieve good stability in the crushed aggregate layer the aggregate should have a certain fibrous form; too much cubic aggregate is difficult to work with, both from the compac-tion aspect and also in preserving the aggregate matrix during laying.

At our first partical experiment with CM roadbases, it was found that the technique used for laying the material and making the cement

penetrate the aggregateäwas not sufficiently developed. This meant that some form of machine had to be constructed in order to meet our

demands on spreading and vibration of the grout.

We found that'minor modifications of an asphalt layer offered an effective mechanical method that fulfilled requirements on retention of the aggregate matrix during laying and good penetration by the grout into the voids in the aggregate.

The investigation has shown that a CM roadbase is a very competitive solution regarding bearing capacity, and that the technique of manufacl-turing a good grout and achieving rational spreading/penetration of the grout into the aggregate matrix is effective. Furthermore, CM

road-bases are economically competitive.

(12)

l BAKGRUND

Cementbruksbunden makadam (CM) utföres genom att på ett väl packat makadamlager utsprida ett lättflytande bruk, som genom lätt vibrering nedtränger och fyller upp hålrummen i det packade makadamlagret.

Metoden att bygga upp ett bärlager med CM har utnyttjats i mycket

liten omfattning i vårt land.

Erfarenheter från t ex "provväg Västerås 64" (1) visar på mycket goda egenskaper för ett CM-bärlager. Ett väl utfört CM-lager bör ge ett mycket stabilt bärlager, med ett begränsat antal tvärsprickor. Orsaken till att tvärsprickornas antal blir begränsat jämfört med ett bärlager av cementbundet grus, härrör förmodligen från att det vid ettcementbun-det makadamlager finns ett stabilt stenskelett från början med begrän-sad förmåga till rörelser.

Att inte metoden har utförts i större omfattning beror främst på svårigheter att tillverka ett tillräckligt lättflytande bruk, med förmåga att lätt tränga ned i makadamen. Dagens moderna betongteknik ger helt andra möjligheter att med tillsatsmaterial och tillsatsmedel tillgodose flytegenskapskrav och ändå få ett homogent bruk med god beständighet.

Utvecklingsarbete med CM har bedrivits medelst laboratorieförsök samt två mindre provsträckor, en på väg 667 Åtvidaberg-Kisa samt en

mindre industriplanyta på Stråbrukens betongstation i Linköping.

(13)

2 LABORATORIEFÖRSÖK

Syftet med laboratorieförsöken har varit att prova fram ett lämpligt bruk, för att därefter för några lämpliga blandningar utföra mindre

CM-ytor i laboratoriemiljö. Realistiska prov av det sammansatta

lag-rets egenskaper har då varit möjliga att utföra.

Nedanstående egenskaper har varit utgångspunkter för våra laboratorie-prov:

- Konsistens, förmåga att lätt nedtränga i makadamen

- Separation

- Beständighetskrav - Hållfasthet

- Kornkurva för sand

- Kornkurva för makadam

I bilaga 1 redovisas de olika valda recepten samt provningsresultaten. Ett problem vid dessa lättflytande bruksblandningar var att få en tillräckligt hög lufthalt för att uppnå god frostsäkerhet. Kraven enligt BBk79.är att vid en maximal stenstorlek av 8 mm skall lufthalten vara minst 6 %. Med tillräcklig mängd finmaterial samt ej alltför lättfly-tande konsistens var detta möjligt.

Konsistensen har naturligt nog stor betydelse vid utförandet av ett CM-bärlager. Vid laboratorieprovningen fann vi att ett utbredningsmått av minst 800 mm (utan 15 stötar) var tillräckligt för att få erforderligt

lättflytande blandning, se figur 1. Med hjälp av en glasförsedd alumi-niumlåda (en idé hämtad från Cementa, Slite) som var fylld med

makadam kunde nedträngningen av bruket i makadamen studeras.

(14)

Figur 1. Mätning av utbredningsmått.

För att motverka separation har filler tillsatts. Fillern bör ha en maximal kornstorlek av 0.074 mm för att fungera tillfredsställande. Som filler har både kalkstensmjöl samt flygaska använts. Flygaska har

den egenskapen att med dess runda korn fås också en bättre smidighet

på bruket. Flygaskan motverkar också. eventuell mikrosprickblldning. I två av blandningarna har också Silica använts. Silican är ca 100 ggr finare än cement och motverkar då även eventuell separation. Hållfast- _ heten påverkas också då silican är ca 3 ggr effektivare än cement.

Tillsammans med Paul Samuelsson, Cementa, och Gunnar Fredriksson,

BPA, gjordes också en del försök med CM-bruk (5). Bruksblandningarna

överensstämmer med en del av de i våra försök använda. Erfarenhe-terna blev inte helt lika, beroende på att arbetsmetoderna för.

tillverk-ning av proVkrOpparna skiljer sig åt. Skillnaderna 1 resultat består främst av olika böjdraghållfasthet och frostprovsresultat.

(15)

Figur 2. Utläggning av makadamlager.

Efter dessa inledande provblandningar, både på AVTI och i Slite, valdes 6 st ut för vidare provning. I en tempererad hall på VTI utlades ett 15 cm tjockt makadamlager, se figur 2. Makadamens fraktion var 32 x 65 mm. Hålrumshalten bestämdes och var ungefär 40-45 %.

Efter packning av makadamlagret utlades det lättflytande bruket och vibrerades ned med hjälp av en vibroplatta. Strax före utspridningen vattnades makadamen för att förhindra eventuell konsistensförlust för bruket vid nedträngning i makadamen.

Tabell 1 och 2 utgör en sammanställning av de valda bruksblandningar-nas variabler. Bruksblandning nr 15 är ett recept hämtat från norska

erfarenheter av cementbunden makadam. Den är extremt lättflytande,

men har också låg hållfasthet samt dålig förmåga att motstå frost, speciellt vid salt miljö.

(16)

Tabell 1. Försök med olika bruksblandningar.

*) Hêlt sönderfrusen.

VTI MEDDELANDE 523

Bland- Cement Flyg- Filler Silica Sand Vatten Flyt- Luftp. Vct Luft

ning aska medel

kg/m3 kg/m3 kg/m3kg/m3 kg/m3 kg/m3

kg/m3

%

11 350 - 200 - 1333 280 7 0.44 0.80 8 14 350 180 - - 1368 280 7 0.66 0.80* 7 15 (N) 300 - 200 20 1350 350 . (1.2 INJ) 0.60 1.16* 9 16 210 210 100 - 1414 280 7 0.85 1.33* 6 17 200 200 100 20 1355 300 7 0.85 1.50* 5 18 .600 - - - 1433 274 12.1 0.75 0.46 10 Prov-väg (14) 350 180 - - 1368 270 7 1.75 0.77* 12

*)

Flygaska, silica ej medräknad.

Tabell 2. Försök med olika bruksblandningar.

Bland- Vct Luft Utbred- Tryckh. Frystest kuber Böjdragh.

ning

(utan flygaska)

' 56 dygn

Vatten Salt MPa

%

mm

MPa

kg/m2

11 0 . 80 8 850 15 Bra Hyfsad 2 . 2

(0.22)

(0.85)

14 0.80* - >1000 20 - - -15 (N) 1.16* >1000 7 Dålig Dålig/* .0 (3.30) " ' 16 1.33* 6 >1000 9 - - -17 1.50* -5 820 8 -. _ -18 0.46 10 830 28 Bra Bra .2 _ (0.12) (0.13) Prov-väg(l4) 0.77 12 800 15 - -

(17)

-Resultaten från frystest samt böjdraghållfasthet är hämtade från

CM-försök i Slite (5) med likartade blandningar. Från CM-ytorna i

provvägshallen har utborrats ett antal cylindrar samt sågats balkar för

provning av beständighet (frystest) samt böjdraghållfasthet. De värden

på frystest samt böjdraghållfasthet som är angivna i tabell 1 och 2 är framtagna från kuber där makadam först packats in, och därefter har

bruksblandningen invibrerats i kuben (5).

Tabell 3 utgör resultat från utborrade prov från frystest i saltmiljö. Provningen har utförts av CBI, Stockholm.

Tabell 3. Frysprovning.

Bland- Ålder Vct "vct"* Luft Frystest, dygn Anmärkning

'ing

dygn

96

28

56 kg/m2

kg/m2

11

7

0.80

8

2.2

8.3

14 m 7 ' '0.30

0.69

7

1.7

2.3

15 (N) 7.5 1.16 0.97 9 2.4 3.7

16

6.5

1.33

1.02

6

2.5

4.6

17 6.5 1.50 0.94 5 2.6 5.7 18 7.5 0.46 0.46 10 1.6 2.0 Prov-väg (14) 4.5 0.77 0.67 12 _ 0.09 0.10 Sågad yta

*)

"vct" = vatterfcement+0.3xflygaska+3xsilica)

Värdena visar på dåliga resultat för alla prov som är utförda utan sågad yta, vilket innebär att själva bruket får sägas vara bra ur beständighets-synpunkt. Att proven 'utförda i provvägshall är dåliga berorbl a på att ytan inte varit speciellt jämn och därför har den exponerade yta för saltlösningen varit stor (RAK-lösningen har tvättats bort före prov-ning). Den intensiva packningen med vibroplatta har förmodligen också 2 medfört att lufthalten i ytan blivit lägre och därmed också sämre ur

frostsynpunkt.

(18)

' Eftersom CM-lagret till viss del skyddas med ett överliggande asfalt-lager behöver inte kraven ställas lika högt som om ytan varit helt exponerad mot luften. Ett rimligt krav på vct skulle kunna vara i i regionen O.7-O.8, för att få ett beständigt CM-lager. Man bör komma ihåg att CM-lagret skall jämföras med ett CG-lager, ett CG-lager har betydligt mindre möjligheter att få beständighet i samma grad, framför

allt i salt miljö.

Norska erfarenheter visar att kraven inte behöver ställas allt för högt, jämfört med normal betong utsatt för frysning. Texten nedanutgör ett

utdrag från (4) ang. norska erfarenheter.

"Vi har imidlertid normalt ikke hatt vesentlig forvitring av Cg- eller ' Cp i utförelsene, men ettersom disse utförelsene bare er benyttet i baerelag, med et beskyttende slitedekke, så er disse lag ikke så utsatt for vekslinger frost-opptining som toppflaten, og samtidig er lagene ikke sä utsattfor å bli vannmettet. For dârlig drenering, og ujamne telehiv eller setningen har imilertid gitt vesentlige skader."

Från de utsâgade balkarna har bestämts E-modul (egensvängnings-metod, Eurudite), böjdraghâllfasthet samt tryckhållfasthet. Resultaten

redovisas i tabell 4.

Tabell 4. Prov av utsâgade balkar från CM-ytor.

Blandning

Ålder

Vct

E-modul Böjdragh. Tryckh.

Luft

månad MPa MPa MPa %

11 7 0.80 42000 3.1 20 6.5 14 7 0.80 53300 5.6 44 7.9 15 7.5 1.16 46600 5.0 22 4.4

16

6.5 1.33 "

41300

4.6

26

5.6

17 6.5 1.50 45700 4.4 30 6.8 18 7.5 0.46 53900 6.5' 37 5.7 Provväg (14) 4.5 0 .77 32600 2. 2 28 12 .7 VTI MEDDELANDE 523

(19)

Av tabellen framgår att CM-balkarna har väldigt höga E-moduler helt

jämförbara med vältbetong (1(40). Även böjdraghållfastheten är hög,

speciellt eftersom jämförbar konstruktion ekonomiskt och tankemässigt är cementbundet grus.

Den stora skillnaden mellan resultaten' från provvägen och jämförd blandning gjord i provvägshall kan förklaras med att makadamen var olika samt utläggningsförfarandet, se också avsnitt provvägssträcka.

Sammanfattningsvis kan sägas att mycket goda resultat har erhållits vid laboratorieprovningarna. Provningarna har också gett en bra grund för de fortsatta provvägskonstruktionerna, samt för att :få fram lämpliga teoretiska och praktiska anvisningar för byggandet med cementbundet makadambärlager.

(20)

3 PROVVÄGSSTRÃCKA pÅ VÄG 667 ÅTVIDABERG-KISA

3.1 Byggnation

På nybyggnationen av delen Söderö-Östantorp, väg 667, utfördes en ca

140 m lång provsträcka med cementbunden makadam CM, se bilaga 2. Vägen är ca 7 m bred och trafikeras med en del tunga timmertranspor-ter. Tabell 5 beskriven vägens upjabyggnad både för normal sektion samt för provvägssträckan.

Tabell 5. Överbyggnadskonstruktioner.

Normal CM planerat CM verkligt YlG 1.5 cm YlG 1.5 cm MAB 3 cm Grusbärlager 13.5 cm CM 13.5 cm CM 13.5 cm Förstärk- _ Förstärk-

Förstärk-ningslager A 45 cm ningslager A 45 cm ningslager A 45 cm Dj-Dz-material

Då jämnheten av CM-lagret inte blev den avsedda fick en justering göras med MAB. Eftersom det är svårt att justera bort ojämnheter med ett YlG-slitlager får man nog räkna med att göra någon form av justering när slitlagret består av enYlG.

Två olika sorters makadam användes, 32x65 och 35-75. Utläggningen

gjordes med en Leiton-läggare, se figur 3. Det var svårt att med

Leiton-läggaren få tillräckligt bra jämnhet vid denna tjocklek, maka-damen fick även först vattnas för attmöjliggöra läggning. Efter hand

lades makadamen till lite mer än halva tjockleken för att sedan justeras till full höjd med väghyvel. Erfarenheten blev att med hyvel erhölls väl så bra jämnhet.

(21)

10

Figur 3. Utläggning av makadam med Leiton-läggare.

Figur 4. Packning av makadam med en Dynapac CA15R.

(22)

ll

Packningen gjordes med en Dynapac CAlSR-vält, dvs en 6-tonsvält med gummiklädd vals. Valet av en vält med gummiklädd vals var för att undvika krossning av makadamen, eventuellt krossat stenmjöl skulle kunna försvåra nedträngningen av bruket. Antalet öve-rfarter med

välten var sex.

Innan spridningen av det lättflytande bruket (jämför tabelll och 2) vattnades makadamen, detta för att underlätta för bruket att tränga ned i hålrummen. Makadamens jämnhet var god innan bruket påfördes, men när lastbilarna med bruket trafikerade makadamen uppstod kraf-tiga spår. Det är svårt att med en så ensartad makadam få tillräcklig

stabilitet. Vid provvägen i Västerås 64 (l) uppstod ej dessa problem, här

använde man en makadam 40-75, som tydligen var stabilare.

En jämförelse mellan de två olika makadamerna som använts, dvs för

provvägen resp vid laboratorieförsöken i provvägshallen visar att maka-damen i provvägshallen är mera avlång "stänglig" jämfört med den mera "kubiska" som användes vid provvägen (jfr bilaga 3 och 4). Förhållandet mellan längd och bredd för makadamen vid provvägen var att 96% var mindre än 3:1 och för makadamen vid lab.försöken är motsvarande'- siffra 64 %. Denna skillnad är förmodligen orsaken till svårigheten att få makadamen stabil under byggskedet av provvägen. En mera stänglig makadam har bättre förmåga att låsa/kila sig och därför också en bättre stabilitet. Förmodligen påverkar stänglighet också böjdraghållfastheten i gynnsam riktning, böjdragsprickan får "längre väg

att vandra".

Makadamen får däremot inte ha ett alltför stort förhållande mellan längd och bredd, så att en nedkrossning av materialet kan försvåra nedträngningen av bruken. Avsnitten om försök på betongstation i Linköping visar också på betydelsen av att inte använda ett alltför kubiskt makadam ur stabilitetssynpunkt.

En bruksspridare från Norge, som var en till bruksspridning ombyggd sand/saltspridare, var inlånad för spridning av bruket (se figur 5).

(23)

12

Figur 5. Norsk bruksspridare.

Spridningen av bruket var omöjligt med bruksspridaren. Den igensattes nästan omedelbart efter det att lastbilen tömt bruket i den. Orsaken härrör förmodligen från att det var för många stenar som var större än 8 mm. Eftersom blandarstationen producerade normalbetong mellan bruksblandningarna blev det antagligen en del av den grövre ballasten kvar och hamnade då i bruksblandningen.

Detta medförde att bruket fick spridas direkt från lastbilens "ränna". Störthöjden blev därför hög och detta orsakade att på vissa ställen trycktes makadamen upp i ytan och gav en viss vågbildning längs vägen. Jämnheten blev därför inte specielltgod utan en justering med 3 cm MAB fick göras.

Även nedvibreringen av bruket gav 'upphov till smärre ojämnheter, då bruket i vissa fall hade en tendens att fastna på valsen. Nedträngningen av bruket var inga problem, borrning/sågning i efterhand visar på god utfyllnad, se figur i bilaga 6. Däremot kan man fråga sig om inte en vält

utgör onödigt stor kraft, utan att det räcker med en mindre

skak-ning/vibrering för att fylla upp hålrummen.

VTI MEDDELANDE 523

(24)

13

3.2 Observationer' efter provvägens färdigställande

Efter vägens färdigställande borrades cylindrar ut för frystest samt balkar sågades ut för att bestämma böjdraghållfasthet, tryckhållfasthet

samt E-modul, se tabell 6. I tabell 6 har också jämförbar blandning (14)

' från provvägshall medtagits.

Tabell 6. _ Resultat från utborrade/sågade prov från provväg.

Ålder

Tryckh.

Böjdragh.

E-modul

månad MPa MPa MPa I

Provväg 4.5 28 2.2 32600

14 7 44 5.6 53300

Av tabellen framgår att en stor skillnad i böjdraghållfasthet har erhållits mellan de båda likvärdiga blandningarna. Detta härrör förmod-ligen från att makadamens stenskelett vid provvägsbygget inte varit stabilt, utan att bruket fått makadamen att "flyta" och därigenom har en svagare CM erhållits. Vid böjdragprovningen kunde detta ses när man studerade brottytorna 'från CIM-blandningar gjorda i provvägshall jäm-fört med balkar från provväg.

Efter ca 1.5 månad gjordes en inspektion av vägen beträffande reflek-tionssprickor, jämför bilaga 5. Tvärgående reflektionssprickor har upp-kommit längs vägen på ett medeltal av ca 14 m. Eftersom sprickorna är i ett CM-bärlager bör inte dessa utgöra några problem bärighetsmäs-sigt, då det är god kraftöverföring mellan sprickorna (p g a makadamens

stenskelett).

Fallviktsmätningar har utförts på vägen efter ca 4 månader och

resul-tatet visar på god bärighet, speciellt jämfört med normalsektion, se

figur 6.

(25)

14

' FAlLVIKTSVÄRDEN FRÅN KISA-ÄTVIDABERG

E-MODULER CM. 50000 40000- E-MO DU L MP O. N

å

ä

0 s

å

17 /375 -j ZZZZ ZZ ZZ ZZZZ ZZ ZZZZ ZZ -j'V I I I I I I 17 /3 50 jE J

Figur 6. Uppmätt dynamisk E-modul längs provvägen.

Av figur 6 framgår den höga E-modulen som fås vidett CM-bärlager. Medelvärdet på E-modulen är ca 28000 MPa, dvs 2-3 ggr högre än vad som fås vid ett,cementbundet bärlager. Modulen varierar kraftigt vilket beror på de sprickor som uppstått, jämför sprickprotokoll, bilaga 5.

Naturligtvis sjunker inte E-modulen egentligen vid en spricka utan att det är den teoretiska utvärderingen som inte tar hänsyn till att belastningsfallet är annorlunda invid en spricka. Men som ett uttryck för bärigheten kan det vara praktiskt att ta fram en fiktiv E-modul, där man inte har tagit hänsyn till om den dynamiska belastningen gjorts invid eller långt ifrån en spricka.

Att sprickor uppstått i provvägen beror förmodligen främst på att en överbelastning gjorts vid läggning, dvs stenskelettet har inte varit

intakt. Som tidigare nämnt har (då inte bruksspridare kunnat användas)

störthöjden för bruket varit för hög, vilket också har påverkat samman-hållningen hos skelettet.

(26)

15

4 PROVYTA VID STRÅBRUKENS BETONGSTATION I

LINKÖPING 4.1 . Inledning

Erfarenheterna från byggnationen av provvägen Kisa-Åtvidaberg gav att utläggningstekniken för CM inte var tillräckligt utvecklad. En grupp med representanter från Vägverket, Cementa och VTI bildades för att diskutera fram tänkbara lösningar. Nedan följer ett antal punkter/frå-getecken som diskuterats inom gruppen.

A. Undvika att belasta makadamen för kraftigt så att spårbildning uppstår.

- Välj en stabilare makadam, längd-breddförhållandet (jfr bilaga 4). - Om möjligt försöka använda en bandgående utläggningsmaskin. - Bygga en väghalva 1 sänder så att betongbilen inte ger spårbildning i

den yta där bruket skall spridas.

B. Ta fram en maskin som ger en god spridning av bruket utan någon hög "störthöjd" så att makadamskelettet bibehålles.

- En bättre fungerande sand-saltspridare än den som användes på provvägen. ' I

- Någon form av längsgående "propeller" som ger en jämn utspridning

av bruksmassan på makadamytan. Kan t ex vara styrd av den

framåtgående hastigheten på maskinen.

C. Behövs ett ännu smidigare bruk än som provades vid provvägen? - Prova ett 0-4 sand som ballast i bruket som jämförelse (jfr bilaga 4).

D. Kan vältningen som arbetsmoment vid bruksnedträngningen tas bort, för att undvika ojämnheter på CM-ytan?

- Eftersom bruket är så lättflytande borde det vara möjligt att med

mindre vibrationer/skakningar ändå få en god nedträngning av

(27)

16

bruket. i

- En asfaltläggares screed borde vara tillräcklig för attfå bruket att nedtränga i makadamens hålrum.

Sammanfattningen av våra diskussioner blev att det skulle vara intres-sant att prova om en modifierad asfaltläggare kunde användas. Vägver-ket var villiga att bygga om en läggare för vårt syfte, för att utföra ett experiment. Stråbruken ställde välvilligt upp med en yta plus material för att utföra läggningen vid dess betongstation i Linköping.

4.2 Byggnation

Vid provytan på betongstationen provades att använda ett 0-4 material

istället för ett 0-8 material (jfr bilaga 4). Att ett finare material

användes som ballast medförde också att vattenbehovet ökade. Det

recept som användes vid försöket framgår av tabell 7.

Tabell 7. Cement . 350 kg/m3 Flygaska 180 " Sand 1368 "8. Vatten 319 " Luftporbildare O . 88 " Flytmedel ' 7 " vct = 0.91

"vct" = 0.79 (inkl 0.3 x flygaska)

Lufthalt: 12.5%

Utbredningsmått: 850 mm (utan lyftningar)

Makadamen som användes var från'Sk'ärlunda, kornkurva enligt bilaga 4. Utläggningen av makadamen gjordes med väghyvel till 15 cm tjocklek, se figur 7. Utläggningen med hyvel utgjorde inga problem, jämnheten blev god och en viss förpackning av makadamen erhölls. Packningen utfördes med en 6-tons släpvält, och var totalt 6 överfarter där 4 överfarter gjordes med vibrering samt två överfarter, den första och ' sista, med statisk vältning.

(28)

17

Figur 7. Utläggning av makadam med väghyvel.

M ul uuum um m un u.

Figur 8. Packning med 6-tons släpvält.

(29)

18

För spridningen av bruket användes en ombyggd, bandgående asfalt-läggare typ Blaw-Knox PF500. Förändringen av asfalt-läggaren bestod av att en kraftig gummiduk placerats under och framför matarskruven på så sätt att ett tråg bildades med ett utsläpp av bruket i bakkant, precis innan screeden. Ovanför matarskruven placerades en tratt som hjälpte till att fördela bruket längs tråget och där också matarskruven förde-'lade bruket i längsled. Bruket från roterbilen hälldes direkt i tratten, se figur 9.

Figur 9. Roterbilens ränna används för att få bruket i asfaltläggarens

tratt.

För nedvibrering av bruket användes asfaltläggarens Screed som vibre-rade makadamen och även drog med sig eventuellt överskott av bruk, se figur 10.

(30)

19

Figur 10. Nedvibrering av bruket med asfaltläggarens screed:

Figur 11. Resultat efter utspridning av bruk med asfaltläggare.

(31)

20

Resultatet blev väldigt lyckat. En jämn yta erhölls och av de utlagda mängderna av bruket som gjorts, kan beräknas att en god utfyllnad av hålrummen i makadamen erhållits. Figur ll visar resultatet efter det att utspridningen av bruket gjorts.

Efter vintern 86/87 kommer ett antal balkar och cylindrar att sågas

resp borras ut för att bestämma utfyllnadsgrad resp

hållfasthetsegen-skaper. Vid utläggningen var temperaturen 5-60C och under natten var temperaturen under noll. Ett antal kuber med bruket placeradesute vid

provytan och efter 7 dygn bestämdes tryckhållfastheten. Två kuber

provtrycktes också efter 7 dygn, men var placerade i 20°C temperatur,

se tabell 8.

Tabell 8. Tryckhållfasthet efter 7 dygn för kuber vid 20°C samt vid samma yttre betingelser som för provyta.

Inomhus 20°C Vid provyta

Tryckhållfasthet, MPa

18.3, 21.6

15.2, 15.7

Medel, MPa 20 15.5

Av tabellen framgår att hållfasthetsutvecklingen varit god, trots den låga temperaturen som varit under tidsperioden. Ur spricksynpunkt har den låga temperaturen varit gynnsam och till dags datum har inga sprickor observerats. Nämnas kan också att något behov av försegling av ytan med tanke på uttorkning inte varit nödvändigt.

Sammanfattningsvis kan sägas att med en utspridning och nedvibrering av bruket med hjälp av en modifierad asfaltlägggare har tekniken för . att bygga ett CM-bärlager blivit maskinellt bra. Med den här beskrivna utläggningstekniken samt de materialtekniska förutsättningar som nu finns med tillsatsmedel/material, är ett cementbundet bärlager ett konstruktivt bra alternativ med ett rationellt maskinellt byggande.

(32)

21

REFERENSER

1. Statens Väginstitut, Prov med bärlager av cementbunden makadam

på väg 65 vid Västerås 1964, Einar Lind, 1969.

2. Vegdirektoratet, Cementbunden Pukk, Ombyggnad av Salko singel-spreder til mdrtelsingel-spreder 1981, Jens Fossheim, Gudbrand Berg,

Rapport 249.

3. NVF OCh Den Norske Ingeniorforening, Forslag til retningslinjer for utforelse av cementbundne baerelag, 1967.

4. Brevkommunikation, G. Trevland, Vegdirektoratet Lab/betong, 1986.

5. Cementa, Internrapport, CM-försök Slite, Paul Samuelsson, 1986.

(33)

Bilaga 1 Bilaga 2 Bilaga 3 Bilaga 4 Bilaga 5 Bilaga 6 22

FÖRTECKNING ÖVER BILAGOR

Sammanställning av provresultat

Provväg Åtvidaberg-Kisa

Kornkurvor makadam, sand Komkurvor makadam, sand

Sprickkartering provväg Åtvidaberg-Kisa Fotøgrafier av CM-balkar

VTI MEDDELANDE 523

(34)

Bilaga 1 Sid 1(3)

Sammanställning över provresultat

nr: 1 2a Cement 350 350 Sand 0-8 1368 1368 Sand 0-4 Filler 200 200 Flygaska Silica Vatten 250 270 Luftporb.: Cefyll L Sika Aer 3.5 3.5 Flytmedel: Pozzol. 322-1 _

v33 (röd)

7

Barra lN Lufthait: utan flyt med flytm.

13.5 15 _

15.5

660 750 - Utbr.mâtt 15 stötar vct 0.71 0.77 Yta nr: 1:a provt. 7 dygn 28 dygn Utbr.mått Vid provgr. 15 stötar Lufthait vid provgr. Tryckh. MPa Kuber 7 dygn Cylindr. 7 dygn 350 1333 200 280 12 12. 710 800 0.80 350 1333 200 280 .875 12 12. 645 740 0.80 350 1368 200 275 3.5 0.78 350 1368 200 220 3.5 10 0.63 VTI MEDDELANDE 523

(35)

Bilaga 1

Sid 2(3)

nr:

' 7 '

8

9

10

11

12

Cément 350 350 350 350 350 350 Sand 0-8 1368 1368 1368 1368 1333 Sand 0-4 1333 Filler 200 200 200 200 Flygaska 180 180 Silica Vatten 236 236 264 236 280 300 Luftporb.: Cefyll L 0.438 0.438 Sika Aer i; 4 4 4 Flytmedelz Pozzol. 322-1 3.5 3.5 ' 3.5 3.5

V33 (röd)

7

Barra 1N Lufthalt: utan flyt 7 10 med flytm. 8 3.7 2.7 5 7.8 10 Utbr.mått 560 720 15 stötar 720 790 vct 0.67 0.67 0275 0.67 0.80 0.86 Yta nr: (A),E 1:a provt. 7 dygn 860505 28 dygn 860526 Utbr.mått Vid prøvgr. 820 15 stötar 870 Lufthalt vid prcvgr. 7.8 Tryckh. MPa Kuber 7 dygn 15 Cylindr. 7 dygn 12 VTI MEDDELANDE 523

(36)

Bilaga 1

snjacn

nr:

-

13

14

15 J 16'

17

18

Cement 350 350 300 210 200 600 Sand 0-8 1368 1368 1350 1414 1355 1433 Sand 0-4 ' Filler 200 100 100 Flygaska 180 180 210 200 Silica 20 20 Vatten 280 280 350 280 300 274 Luftporb.: CefyllL 0.438 0.66 0.6 0.85 0.85 0.75 Sika Aer Flytmedel: Pozzol. 322-1 V33 (röd) 7 7 7 7 12.1 Barra 1N 1.2 Lufthalt: utan flyt 4.5 A med flytm. 4.4 6.5 2.2 7 8 5.4 Utbr.mått 710 >1000 >1000 >1000 930 680 15 stötar 760 980 750

vct

0.80

1.16

1.02

1.50

0.46

Yta nr: F C G H D 1:a provt. 7 dygn 860513 860423 860521 860523 860425 28 dygn . 860603 860514 860611 860613 860516 Utbr.mått Vid provgr. >1000 >1000 >1000 820 830 15 stötar 890 870 Lufthalt vid provgr. 7 . 9.5 6.3 5.2 10.5 Tryckh. MPa Kuber 7 dygn 20 7 9 8 28 Cylindr. 7 dygn 17 8 8 7 24 VTI MEDDELANDE 523

(37)

(38)

Bilaga 2

. V i_ _ 0._- ' - A0

Stjamtor _ _ l . Lenbergswk 22 ,v 4* ' 8 ?I

. . " ' \ x \

_ \ . stad Fiskelg :rå-f_ ' v. , I

e- \Röb ing

F bbingshotm

Vi

= RJ \ ?§5_'#u 'R

a s . w _ . ...!v ' b» . Babel? . u fo .. 'i U - .r . 4 \ = ,w ; N_ . .. / n . fa ,i (i s\\ . 'Toiske'p I

.0 x___ / i \ ' kär ac 'a. \

;1k

3

. T ilsät er Krok agen

«. .Frostorp (g- - For . f: . x " . ' ; .\\- ' i' i' . '.1 x-.. ' / . D . o . " .w _ n e 8 åoxenbar " Ö WWW . St - | 33 Galen i; Ã\\..- .. u \ .. NOTShOI i. -' 0.5krukeby; 'run rk'

' d M V :Ä-C'I/ '_

OHa oxäøçyê. 7:4' M ' ' . Fransber dk du'nd 102 ,I 27 e n 98 1-5225! 0"

x '\

-b \

\ l\.

; om I Stinto 0/ V . . 3_ I yrb . 2 "i av". ' 1 i .Ld'x i? l 2 v ' 'NF ' u ' alun L/ Kulefal . _ Sverker: Q 0 I 0.. c Ly e n . _ . Le: , _Iste . ' L* i Oden :2 Ö! '5 's' a r I Hägge

s ta ttet _{;JA'EHOVetO'i'DVx .2:-} _{Vegalla /}

' _{Viggeth rf - :}

= - 'kan-orm

: ärka-Säb _. 'Kus oholm 734 ' i . Q // orskogeg ._ V. E 3 M i 1 . ästerby' ' v ;

' dpa ;H B 4' eStOVP ;n'k'et .

2 a ' n

-

Dju . Långserb \ ' '= ro rum \ ° . üytorp 0._

,,. 31%_

o BritebL! g0

.J 7 ^ / _ Könserum ' .' \ ...,...§ I, \_ Gar . \ eru . V- \. . m; -\- ravsa

' Gård

I

. :

.

Seda Åiarp'qers | \ 7 ' i: ;90 x - / 'I .1.- ' .La Vi: I : _Skedeyid bo rst. ' i 098g - , ?a Norrö H t .83 F / N* N.,1:55 all f* I av /

'Gu , 9:.. A ,i . 1 v ( . i ' ' eo '3 F* -4' c'-Or'bY i 3.. ' /Qvgn/*rum ' ' . . V . lf.: \ .I ._0-t . . '\_ \_ , '5; v- " r \ |éeT'Stad . '2; .. __ o : Pfättibge 3

i, \ Bod . .

Provväg

*I VTI MEDDELANDE 523

(39)

VT I M E D D E L A N D E 52 3 96 .1 % 3. 9 % 0 % <3 :l >3 :l

>5:

l

Län gd -t jo ck le ks för hâl la nd e: M a k a d a m 32 x 65 -0 ,074 _ 03 25 03 5 0,5 1,0 4 5,6 8 11, 2 16 20 32 50 64 - .A C) C) 5)C) U)C) Passerande mängd, viktprocent á. C) U1C) 0\C) \1C) G)C) *0C) 100 __F____F____F__ __p__ __F___-1_- _._.F._.1_. _iF-.1 .-...F-...q __F--n 11111111 IHHHH 111111111 111111111 HHUHI 111111111 111111111 P 111111111 C) IHHHH 111711111 1 |1 1 1 I 1 H 1 H 1 11111\ __L__ nanI _ L--HHUHl ..._l__..q 111111111 __L__ 111111111 __L_« 111111111 _-L__ 1111 I . i

rcâ/

va

9%

rn 1'1'1'111111 L--111111111 __L_d 111111111 -_L__ 111111111 11111111! 111111111

\

111111111 \. 111111111 1111. -

lci

b-för

s

Unn

mun

er

ml

111111111 111111111 __L_4 Inqun __L_a -_L__ 111111111|1.qHH __L__ II 1111 _Tt§\111111111__L-4

\

HH| g 9

\

'3'

111111111 -_L_N HHUHI __L__ 111111111 -_L__ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 111111111 111111111 Inuhn 111111111 111111111 111111111 IIIRk\\\IIH111H

\

111111111 111111111 1 111111111 IHqHH1 111111111l 111111111| 1111111111 111111111l 111111111l WHUN*111111111J 111111111J 111111111 111111111 111111111 [Nunn HHUHI

Ã'r

P

111111111 lHHMH 111111\ 111111111 \ IIWII_{__L_}._1 111111111» ...1 3

51

g

Muäa

d

1"

W"

1111:1111 1111'1111_{_ ,. .a _ _ "_L__ 11 111111}_{_LL__}1

:\L_a

1'1. 1i1111111 111111111 111111111 111111111

Eg

iduE

âJ

e

51m 111111111 111111111 111111111 1111411X 111111111 111111111 111111111 111111111 .1 11m111

Ki

_.

sa

111111111 111111111 111111111 111111111 111111111 :§k;; _-111111111 __L__

\

111111111 __L-_ ääiä_ 111111111 __L__ 111111111 __L__ 11111111 1__L_-__L__._..L__1111111111 111111111 111111111 __L__ 111111111 __L-T _.... _. . ..-,_. 111111111 111111111 111111111

1111

/

WWH1 111111111111111111 \ \ nnpnl \ 111111111 ...1

\;

Gr ovm o Me ll an sa nd G roV san d Fin grus 0,0 6 ' 0.2 0.6 A 2 L 6 Gr ovg rus 20 Bi la ga 3

(40)

Passerande mängd, viktprocent -3 N UU .h U1 O\ N 00 \D 0 O O O O O O O O O 100 -F--F--F-4-F--hk--F-1-F- -F--F- -F- 00₆ 50 @T

4 IIIIIIII IIIIIIITITITI'I111IIHIIIIIIIIIIIIII1TTIIIIH Ill'll'll [III1T1TI IIIIIIII Illllllll

j . i 03 25 <3 :1 Gr ovm o

IIHIKIHIIHII HIIIHH IlHlel HHIIIII Miu-I:th Hmm IIIIIHH Illllllll HHIIHI

D __L____ ---_L_-__L____L-m__L__crE%___L_ I I I I I I I l l I l H 2__L_ñ__L___ 0,₂ M a k a d a m 32 x 65 63 .5 % ₀₃ 5 VT I M E D D E L A N D E 52 3 [D

HHIIHI HHIHII IIIINIIHILTH lllllllll IIHIIHl

C)

_ N\\\\ :3

_ \ D

I

IIHH lllllllll IFHIIHI IIHIHH Me

ll an sa nd 0,5 Län gd -t jo ck le ks för hål la nd e >3 :l 33 .9 % 1,0

Illllllll IHIIIHI IIHIHII nzllllll IIIIiITTI HIIIIIII Ir ||I|[IIH IIHIHII IIHIIIH

__ __L___._L....4.._L_....__L___...L.._1__L...___L__J_ L...__..L_._.__L._..

i

\

p . . . ? . _ . -0.6 >5 .1

Illllrm IIIIJIIH Illlllnll WIIIHH IHI|IIH IIII[HH HHUWI IHIIIHI ITIIIIXIIIIIHII

Gr ovs an d 1 I I I I |I T 2. 6 °/o 4 2 L 1 1 | J I I I 1

Hrqnn HIIIIIH IIIIIIHI ITTIIHH unpnl nnpnr IIIIIIIH lllllllll HIIIIIII HH] II '7

'5,6

Fi

ng

rus

1

luqnnannnlnqnnlnqnu ,- _{IIIIIIIII IIIIIIIH} _{IIIHHIF IHIIIIII}

sf

" ...__.- _.-_..

.--UUUULUUULLLLU_HUHUU! 7.] | A IHIHIH I1 I 7.1 Tn IWI'I'HI_{---_L__UUCÄH_}'!

EPF

CEY

Y+.

_1.

IO

FJ

lillllhl IIIIIIIII TTHIIIH IIHUIH _

-6

;M

ak

ad

am

E

lä llll IIIIIIIH III ITT OI IIIIITITT

TJ

D

,

bei]L

HTTI'HH IIIIIIHI lllllllll HHIITII llHH IIIIIIHI lll nu HHan

77 C3 Il Gr ovg rus

?a

cäm

f

Li5k"

8 11, 2 16 20

ong

bf

p'

rs

ök

0 mb

-III|IIIIITIWIWTH1llllllll HIIIIHI __L_ ,. E I 7:_ _{I. HH} _IIHIIHI _lll p_. _ _ ,. . _ . lenupnl L __L_T T l l l [ I l l _I ₁ _ .I _{__L__} 20 _L_-__L___._L_H_{_} _-1 _. '-1