Möjligheter att använda hård rumänsk asfalt till vägbeläggningar

(1)

S T A T E N S V Ä G I N S T I T U T

S T O C K H O L M

R A P P O R T 18

M Ö JLIGH ETER ATT

ANVÄNDA HÅRD RUMÄNSK ASFALT

TILL VÄGBELÄGGN IN GAR

AV

S T E N H A L L B E R G

(2)

F Ö R T E C K N I N G ÖVER

R A P P O R T E R F R Å N S V E N S K A V Ä G I N S T I T U T E T

O C H

STATENS VÄGI NSTI TUT

1. Erfarenheter från provvägen vid Bålsta under åren 1932 och 1933, av N . von Matern

och S. H allberg ... 1933

2. Vägbeläggningar på landsbygdens allmänna yägar i Sverige den 1 januari 1934 ... 1934

3. Vägbeläggningar på landsbygdens allmänna vägar i Sverige den 1 januari 1935 (Utgången) ... 1935

4. H yvelblandning på kustvägen norr om K alm ar år 1935, av N . von M a t e r n ... 1936

5. Vägbeläggningar på landsbygdens allmänna vägar i Sverige den 1 januari 1 9 3 6 ... 1936

6. Vägbeläggningar på landsbygdens allmänna vägar i Sverige den 1 januari 1 9 3 7 ... 1937

■7. Vägbeläggningar på landsbygdens allmänna vägar i Sverige den 1 januari 1 9 3 8 ... 1938

9. Maskinblandning av grusvägbana Södra Åsbo 19 38— 1939, av G. Beskow. (Utgången) 1939 10. Vägbeläggningar på landsbygdens allmänna vägar i Sverige den 1 januari 1 9 4 0 ... 1940

1 1 . Möjligheter till ökad användning av sulfitlut i Sverige ... 1940

12. Bom ullsväv som inlägg i bituminösa beläggningar av S. H allberg och A. H jelm ér . . . . 1941

14. N ågra undersökningar av sulfitlut, av H . A rn felt ... 19 4 1 15. Provväg med olika pågrus vid Derome i H allands län av A. H jelm ér och B. L iljeqvist 19 41 16. Avnötningsmätningar på smågatstensbeläggningar ... 1941

17. Vägbeläggningar på landsbygdens allmänna vägar i Sverige den 1 januari 1 9 4 3 ... 1943 18. Möjligheter att använda hård rumänsk asfalt till vägbeläggningar av Sten H allberg 1943

(3)

MÖJLIGHETER ATT ANVÄNDA HÅRD RUMÄNSK

ASFALT TILL VÄGBELÄGGNINGAR

yl

S F A L T från Rumänien har icke före det nu pågående kriget använts i vårt land till vägbeläggningar. Genom avspärrningen har det emellertid blivit alltmer önskvärt att utnyttja de lager därav, som redan fiinnas i landet eller alltjäm t kunna importeras. Väginstitutet har därför undersökt möjligheterna att använda sådan asfalt till vägbeläggningar.

Undersökningarna ha bestått i provning av egenskaperna hos tillgänglig ru mänsk asfalt och tillgängliga fluxoljor, undersökning av rumänsk asfalt, fluxad dels till penetrationen 70— 100 och dels till lösare konsistens, lämplig för Falb- massa. Slutligen ha några undersökningar utförts av den fluxade asfaltens homo genitet.

Den rumänska asfaltens egenskaper.

De rumänska bergoljorna äro i allmänhet asfaltfattiga eller icke asfalthaltiga. Genom läm pliga raffineringsm etoder kan man dock numera ur många av oljorna utvinna asfaltprodukter, som i de flesta avseenden tillfredsställa fordringarna på fullgod asfalt. Det är dock mycket svårare att fram ställa fullgod asfalt ur asfalt fattiga oljor än ur asfaltrika. Särskilt är det svårt att undvika att den fram ställda asfalten blir spröd vid låg temperatur.

I tabell 1 återges efter M anheim er1 egenskaperna hos dels en relativt mjuk (prov A) och dels en mycket hård (prov B) rumänsk asfalt. I samma tabell ha analysvärdena införts för två av väginstitutet år 19 4 1 undersökta asfalter

S .V . 13 5 och S.V . 1 som enligt uppgift härstamma från Rumänien.

För provet S.V . 13 6 erhölls m ycket varierande duktilitet vid upprepade be stämningar på olika delar av provet, såsom fram går av tabell 2.

Den märkligaste skillnaden mellan Manheimers och väginstitutets försöksdata är, att Manheimer fann betydligt mer p araffin än väginstitutet. P araffin anses allmänt vara en olämplig beståndsdel, och de flesta länders beläggningsnormer maximera därför paraffinhalten. I Sverige tillåtes högst 2.0 % . En måttlig paraffin halt behöver emellertid i och för sig ej vara skadlig. Försök ha nämligen visat, att man kan tillsätta betydligt mer p araffin till en god asfalt än normerna tillåta, utan att asfaltens egenskaper försämras. Finner man emellertid p araffin i en asfalt kan detta anses som en fingervisning om, att asfalten kan stamma från

(4)

Tabell 1. R um änsk asfalt provad 1941, jäm förd med

analysvärden ur litteraturen.

A B S-V. 135 S.V. 136 Penetration vid 2 5 ° C ... 146

19-5

42 23 Mjukningspunkt enl. K & R , ° C ...

4

_i

70

58

59

Brytpunkt enl. Fraass, ° C ... —

9

0 — 1 1 — 2

Duktilitet vid 2 5 ° C cm ... > 1 5 0 6.5 Se nedan Duktilitet vid io ° C cm ... — — » »

Specifik vikt vid 2 5 ° C ... 1.0 14 1.0 3 1 1.002 1,005 H alt av aska, vikt-°/o ... ... 0.63 0.45 < 0.4 < 0.3 Löslighet i kolsvavla vikt-°/o ... ... _98.73

98.35

_>

99-5

100 H alt av paraffin (DIN-m etod) ... ...

5

_-

4

_° 3.50 0.6 0.8 V iktförlust vid upphettning till 16 3 ° under 5 tim.

enl. D IN-m etod, vikt-°/o ... 0.506 0.372 0 0 Minskning av penetrationen under upphettningen, °/o

55

₂₃

35

₃₀ Stegring av mjukningspunkten enl. K & R under upp

hettningen, ° C ... 6.7 7.8

3-9

4-4

Brytpunktens läge efter upphettningen, ° C ... — 6.7

+

1 — 9.0 — 2.0 D uktilitet efter upphettningen, cm ... ... — — Se nedan

en m indervärdig bergolja och därför kan ha mindre önskvärda egenskaper, i främ sta hand dålig klibbkraft och sprödhet. Å andra sidan är från varo av p araffin icke något tecken på, att asfalten är fullgod.

Genom lämplig behandling, exempelvis väl avvägd blåsning,kan paraffinhalten minskas och asfalten förbättras.

A v större vikt än paraffinhalten äro därför de prov som direkt ange asfaltens fly tegenskaper och tänjbarhet vid olika temperaturer. , v

D uktilitet före upphettning enl. tab. i :

vid 2,5°» C, cm S.V. 135 ... . . . . ... 27, 30, 3 1 , 42, 49, 59 medeltal 40 S.V. 136 ... ... ... 57, 58, 6 1, 52, 1 1 7 ,

> 1 2 5 , 85, 98, > 1 2 5 » > 8 7 vid io ° C, cm S.V. 135 ... ...

4

_-

5

_>

4

_-

5

_>

4*5

» 4.5

S.V. 136 ... 0 . 1 , O . I , 0.1 » 0.1

D uktilitet efter upphettning enl. tab. 1 :

vid 2 5 ° C, cm S.V. 135 ... 9> 9> 9 medeltal 9 S.V . 136 ... ... .. 20, 2 1, 26 » 22 vid io ° C , cm S.V. 135 ... ...

3

>

3

»

3

S.V . 136 ... ... 0.2, 0.2, 0.2 » 0.2

(5)

Tabell 3. R um änsk asfalt, provad år 1943.

Penetration Mjuknings punkt enl. K. & R . Duktilitet vid 2 5 ° C Delvärden Medelvärde Parti a S.V. 680 . . . ₁₇ 62

_

61

_

61 S.V. 681 . . . 21 59 — 107 > 120 > 1 1 3 S.V. 682 . . . ₂₃ 58 — > 1 2 0 > 1 2 0 > 1 2 0 S.V. 683 . . . 22 57 > 1 2 0 > 1 2 0 > 120 > 120 Parti b S.V. 684 . . . 16 65

76

76 88 80 S.V. 685 . . . 15

63

58 69 72 66 S.V. 686 . . . 1 1 66 24 29 32 28 S.V. 687 . . . _*5 — — Parti c S.V. 674 . . . ₃₃ ₅₅ > 1 2 0 > 120 > 1 2 0 > 120 S.V. 675 . . . 23 60 23 24 25 24 Parti d S.V. 6y6 . . . ₁₇ 64 6.0 6.5 — 6.5 S.V. 679 . . . 20 — — S.V. 677 • 48 72 4-5 5-0 5.0 5-° Parti e S.V. 678 . . . 33 60 19 2 1 ₂₃ 21

För de båda av väginstitutet undersökta proven S.V . 13 5 och S.V . 13 6 var spännet mellan brytpunkt och mjukningspunkt tillfredsställande stort (69 resp. 6 1° ) .

Betänklig är den stora spridningen av duktilitetsvärdena för prov S.V . 136 , vilket tyder på inhomogenitet.

Även prov tagna innevarade år visade stora variationer i duktiliteten såsom fram går av tabell 3. Dessa prov uttogos ur olika delar av fem partier asfalt, som enligt uppgift ha införts till Sverige från Rumänien.

Sam tliga asfalter voro enligt tab. 3 m ycket hårda och sålunda ej direkt använd bara till vägbeläggningar.

Fluxoljor.

För att kunna använda hård rumänsk asfalt till vägbeläggningar är det nöd vändigt att flu xa den. D ärvid är det av betydelse för fluxningens resultat, att fluxoljan är lämplig. Under normala förhållanden bruka petroleumdestillat vanligen användas som fluxmedel. M öjligheterna att välja fluxm edel äro emel lertid under nuvarande förhållande synnerligen begränsade. T v å oljor, som för närvarande kunna erhållas i tillräckliga kvantiteter och ha förutsättning att vara användbara, äro tungolja och ski f f er olja. Tungoljan erhålles vid gasverken ur stenkolstjära och skifferoljan bl. a. från oljeverken vid K varn torp i N ärke.

De oljor, som väginstitutet använde vid de försök, som beskrivas i det fö l jande, hade egenskap enligt tabell 4.

(6)

Tabell 4. Egenskaper hos prövade fluxoljor.

S.V. 200 Tungolja

S.V. 693 Skifferolja Viskositet enl. Engler vid 30° C ... 1.84 23.2

vid 50° C . ... 1.38 5.4

6

Spec, vikt vid 25° C ... 1.09 1.02 Flampunkt i öppen degel ... 00 0 0 0

Vattenhalt (xyloldestillation) ... — 0.2 % Destillation enligt Engler-Ubbelohde:

Vatten ... 0.2 °/o D estillat intill 17 0 ° ... — I %

» 2

7

° ° ... 23 % I I %

» » 300° ... 4 1 % 22 %

Tungoljan var således mer tunnflytande än skifferoljan.

Tillgången på de nämnda oljorna är begränsad. V id undersökningen ha de emellertid förutsatts komma till användning i sådan myckenhet, att den er hållna beläggningsmassan blir av normernas Falbtyp och kan läggas i halv varm t, men ej i kallt tillstånd. Om en massa önskas, som kan lagras och utläggas kall, k an den ytterligare fluxningen ske med vägtjära. A tt helt eller delvis ersätta oljorna med vägtjära vid framställningen av massor för halvvarm utläggning är mindre lämpligt, bl. a. enär vägtjäran innehåller alltför flyk tiga beståndsdelar. Ä ven till massor för kall utläggning torde det vara läm pligt att använda den effektivt fluxande tungoljan eller skifferoljan i minst samma mängd som till halvvarm massa. Sammanlagda mängden stenkolsdestillat bör nämligen ej bli för hög, enär då utflockning kan uppstå.

Stenkolstjära, avsedd som fluxmedel, bör lämpligen vara fattig på beck och rik på mellan-, tung- och antracenoljor. H alten lättolja bör vara m ycket låg. Likaså naftalinhalten. Den av väginstitutet vid laboratorieförsöken använda tunna stenkolstjäran, S.V . 194, var i vissa avseenden icke idealisk. Den hade fö l jande egenskaper:

S.V. 194.

Viskositet i 4 mm standardviskosimeter vid 20 0 C . . . . 15 sek. Fraktioner ad destillation enligt t järnorm er:

H alt av v a t t e n ... — » » lättolja (intill 17 0 ° C) ... 4 % » » mellanolja (17 0 — 2 7 0 0 C) ... 24 % » » tungolja (270— 300° C) ... 5 % » » antracenolja ... . . ... 17 % » » beck ... 50 % H alt av n a f t a lin ... 5 %

(7)

Egenskaper hos rumänsk asfalt, fluxad till

penetration 7 0 —100.

E tt prov av de rumänska asfalterna med dålig duktilitet S .V 6791 och ett prov med ganska dålig duktilitet S.V . 6871 fluxades med tungolja och skifferolja. Fig. 1 visar hur penetrationen varierar med oljehalten. Tungoljan flu xar mer effektivt. Den behöver blott tillsättas i 8.5 å 1 1 . o % mängd för att höja penetrationen till 80; medan av skifferoljan måste tillsättas 13.0 a 14.5 % .

I tabell 5 anges egenskaperna för de två asfalterna, S.V . 679 och S .V . 687, som fluxats med tungolja eller skifferolja, så att penetrationen blivit ungefär 75.

N ågon avgörande skillnad mellan proven med tungolja och med skifferolja har icke framkommit.

A v undersökningen fram går, att asfalten genom fluxningen erhållit goda plas- ticitetsegenskaper. Brytpunkten ligger visserligen väl högt, men detta torde ha mindre betydelse, enär asfalten — såsom fram går av det följande — alltid måste fluxas ytterligare, varvid brytpunkten sänkes tillräckligt mycket. Spännet mel lan brytpunkt och mjukningspunkt var resp. 62, 56, 60 och 54. Det brukar för mexikansk asfalt vara omkring 6o— 6 5.

Duktiliteten blev fullgod, trots att prov utvalts, som före fluxningen voro ganska otillfredsställande i detta avseende.

Fig. 1. Samband mellan penetration och fluxoljehalt fö r två hårda rumänska asfalter S.V. 679 och S.V . 687, fluxade med tungolja S.V. 200 resp. skifferolja S.V. 693.

(8)

Tabell 5. Egenskaper hos två asfalter, fluxade till

penetrationen 7 0 — 100.

A sfalt Tungolja Skifferolja 89.5 % S.V.679 10.5 % S.V. 200 9 1.5 % S.V.687 8.5 % S.V. 200 85.4% S.V.679 14.6% S.V.693 86.8% S.V.687 13.2% S.V.693 N orm enlig asfalt P e n e tra tio n ... 82

73

74

76 70— 100 Mjukningspunkt K & R

51

_° 48°

50

° 0 0\

₄₅

_—

₅₅

Brytpunkt enl. Fraass . . - n ° - 8° — io ° _-

5

_° < IO° Duktilitet vid 250 C . . . . > 1 2 0 cm > 120 cm > 1 2 0 cm > 120 cm > 100 cm Duktilitet vid io ° C . . . . 18 »

75

_» 25 » > 1 2 0 » > 1 2 » Upphettning till 16 3 ° C under 5 tim: viktförlust ... 3.8 % 2.9 % 2.7 % 2 .6 ^ 1.5 % stegring av mjuknings punkt ... 12 °

13

_° i i° 8° < IO° brytpunkt enl. Fraass . - 2 ° _{— o*}

5

_° - i° ₊

4

_-

5

_° A 1 OO O

Däremot tålde den fluxade asfalten dåligt upphettning, vilket är förklarligt med hänsyn till att den var flu xad med en fly k tig olja. Den torde därför kn ap past kunna användas till beläggningar av typen topeka, sandasfalt eller asfalt betong. Dessa blandas vid så hög temperatur, att fluxoljan skulle avdestillera under blandningen. *

Genom att tillsätta mer flu xolja kan man emellertid sänka den erforderliga blandningstemperaturen, så att risken att fluxoljorna avdunstar, minskas. Den fluxade asfalten liknar då tjäran i tjärbetong. T järan tål ej heller upphettnings- provet, men kan trots detta användas till tjärbetong. Tjärbetongen blandas näm ligen vid avsevärt lägre temperatur än topeka och liknande massor, och särskild försiktighet iakttages, för att tjäran ej skall bli förstörd. Samma försiktighet måste iakttagas med flu xad rumänsk asfalt.

Undersökningen har således visat, att den rumänska asfalten, sedan den b livit flu xad till penetrationen 75, på grund a v sin flyktigloet icke är läm plig fö r fram  ställning a v beläggningsmassor, som blandas och utläggas v id hög temperatur. Enär den fluxade asfalten i övrigt har praktiskt taget samma egenskaper som normenlig asfalt, bör den däremot efter ytterligare flu xnin g, lika vä l som norm- enlig asfalt, kunna användas till beläggningsmassor av Falbtyp.

Egenskaper hos rumänsk asfalt, fluxad till konsistens

lämplig för Falbmassa.

Falbmassorna kunna indelas i två huvudtyper: sådana som utläggas i halvvarm t tillstånd och sådana som utläggas kalla, ofta efter en tids lagring.

För täta, relativt bindemedelsrika massor av den halvvarm a typen har det visat sig lämpligt att använda asfaltlösning av omkring 12 sek. viskositet vid

(9)

7 0 ° C i io mm standardviskosimeter. Försök utfördes i syfte att bestämma, hur stor mängd tungolja, som fordrades för att få denna viskositet.

Viskositet vid 70 ° C i 10 mm standardviskosimeter blev för asfalt S.V . 687 + + tungolja S.V . 200 följande

vid 17 % oljehalt ... 19.5 sek.

» 20 % » 1 1 »

» 25 % » ... 4— 5 »

En lösning av 80 % rumänsk asfalt + 20 % tungolja visade sig således lämplig. För en lösning med denna oljehalt undersöktes viskositeten vid olika tempera turer. Resultatet fram går av fig. 2, som även visar viskositeten för m exikansk oljeasfalt 51/60 fluxad med kreosotolja. Denna lösning har använts med gott resultat i praktiken. Temperaturkänsligheten — dvs. kurvornas lutningsvinkel i diagrammet — var densamma för rumänsk asfalt, fluxad med tungolja, och mexikansk asfalt, fluxad med kreosotolja.

En Falbmassa tillverkades innehållande 5.5 % flu xad asfalt och 94.5 % sten mjöl. Den fluxade asfalten (S.V. 687) innehöll 20 % tungolja (S.V . 200). Bland- ningstemperaturen för beläggningsmassan var 7 5 °. V id denna temperatur avgavs något tjungolja, vilket man kände på lukten. N ågon rök utvecklades emellertid ej, och oljeförlusten var liten. Massan vältades i vältm askin med 50 kg tryck per cm och 1 000 slag vid 20 0 temperatur, i syfte att efterlikna den efterkom pri- mering, som massor av denna typ erhålla under trafik. Så väl blandning som vältning förlöpte fullt normalt, och den erhållna beläggningsplattan företedde fullt normalt utseende.

Massor, som skola kunna lagras och utläggas kalla, fordra större halt flu x-

medel. Denna ytterligare fluxning kan, såsom förut fram hållits, ske med v äg tjära. Mängden tjära blir starkt beroende av, vilken typ av kallt utläggbar massa, som tillverkas. A v denna anledning har väginstitutet icke utfört några bestämningar av erforderlig tjärmängd. Undersökningen har inskränkts till att pröva homogeniteten hos med tjära flu xad asfalt.

Homogeniteten hos fluxad rumänsk asfalt.

I samma mån som mängden fluxmedel ökar, komma oljornas egenskaper att bli alltmer avgörande för den fluxade produktens egenskaper. V ariationer i ut- gångsasfaltens egenskaper bli samtidigt av allt mindre betydelse. U tgångsasfalten blir jämställd med tjärbecket i en vägtjära, vilket kan variera ganska avsevärt utan att tjärans egenskaper lida därav. De observerade skillnaderna i hårdhet hos olika prov av rumänsk asfalt torde därför icke vara farliga, om fluxningen drives så långt, som erfordras för ett bindemedel till Falbmassa. Fluxningen torde även nöjaktigt förbättra duktiliteten i de fall, då den är otillfredsställande, såsom försöken att flu xa de dåliga proven S.V . 679 och S.V . 687 visat.

N ä r asfalt fluxas med olämpliga fluxmedel, kan utflockning in träffa i asfalt lösningen. Detta mycket ogynnsamma fenomen, som ibland in träffar först när

(10)

o

Fig. 2. Viskositet-temperaturdiagram för två rumänska asfalter S.V . 679 och S.V. 687, fluxade med 20 °/o tungolja S.V . 200 (heldragna linjer) och en mexikansk asfalt S.V. 232 fluxad med

(11)

fluxmedelshalten överskridit ett visst gränsvärde, medför, att bindemedlet mister sin klibbkraft och blir »kort» och saknar tänjbarhet. För att kontrollera att detta ej in träffat tillverkades följande lösningar, vilkas homogenitet undersöktes okulärt och i mikroskop.

82 % S.V. 232 mexikansk asfalt + 18 °/o S.V, 196 kreosotolja. 80 °/o S.V. 687 rumänsk asfalt + 20 °/o S.V. 200 tungolja. 80 °/o S.V. 679 » » + 20 °/o S.V. 693 skifferolja. 80 % S.V. 687 » » + 20 % S.V. 693

60 % S.V. 687 rumänsk asfalt + 20 °/o S.V. 200 tungolja + 20 °/o S.V . 194 tunn tjära.

60 °/o S.V. 679 » » + 20 % S.V. 200 » + 20 °/o S.V. 194 » »

60 °/o S.V. 687 » » + 20 °/o S.V. 693 skifferolja + 20 °/o S.V. 194 » » 6 0 % S.V. 679 » » + 2 0 % S.V. 693 » + 2 0 % S.V. 194 » »

Den m exikanska asfalten, fluxad med kreosotolja, tjänstgjorde som jäm förelse material.

A v lösningsmedlen var skifferoljan klar och visade i mikroskopet en optiskt tom bild. Tungoljan innehöll enstaka små partiklar av en å två tusendels mm storlek samt enstaka något större kristallfragm ent. T järan innehöll massor av små några tusendels mm stora partiklar. De fluxade produkterna visade samma allmänna bild som lösningsmedlen. N ågon förstoring av partiklarna, som kunde tyda på att fällningar uppstått i samband med fluxningen, kunde ej iakttagas.

Det obeväpnade ögat kunde ej heller konstatera någon inhomogenitet hos lös ningarna. De kunde alla dras ut till trådar, vilket icke är fallet med asfalt, som lider av utflockningsdefekter.

Försök ha vidare utförts i syfte att klarlägga, om »klibbkraften» är olika för tungoljefluxad och skifferoljefluxad asfalt. O bjektiva provningsmetoder saknas för denna odefinierade egenskap, m en'så vitt man kunde bedöma av försöken, förefanns ingen skillnad av betydelse.

E j heller kunde någon skillnad i vidhäftning vid närvaro av vatten konstateras.

Sammanfattning.

Sam tliga de utförda försöken tyda på att den rumänska asfalten bör vara fullt användbar till tillverkning av beläggningsmassor av Falbtyp. Beläggningarnas slitstyrka och väderbeständighet ha däremot ej undersökts. Det finnes emellertid knappast anledning misstänka, att den rumänska asfalten i dessa avseenden skall medföra särskild risk. — T ill topeka, sandasfalt, asfaltbetong och liknande typer bör den ifrågavarande rumänska asfalten icke användas, åtminstone ej med så

lättflyktiga fluxoljor som här omnämnts. 18.5.43

Stockholm 1943 Ivar Hseggströms Boktryckeri A. B.

(12)