Kall återvinning av asfaltbetong : Provvägsförsök i Värmland. Lägesrapport 1994-03

VTI notat

Nr 31-1994 Utgivningsår: 1994

Xitel: Kall återvinning av asfaltbetong. Provvägsförsök i Värmland. Lägesrapport 1994-03.

Författare: Torbjörn Jacobson

Programområde: Vägteknik (Asfaltbeläggning) Projektnummer: 60098

Projektnamn: Kall återvinning av asfaltbetong Uppdragsgivare: Vägverket

Lägesrapport 1994-03

SAMMANFATTNING I

1. INLEDNING OCH BAKGRUND 1

2. SYFTE 3

3. BESKRIVNING AV PROVVÄGEN 4

3.1 Läge och trafik 4

3.2 Provsträckor 4 3.3 Recept 6 3.4 Fräsgranulatet 7 3.5 Bindemedlet 7 4. FÖRPROVNING - LABORATORIEPROVNING AV FRÄSGRANULAT 8

5. PROVVÄGENS UTFÖRANDE MED MATERIAL­

KONTROLLER 9 5.1 Tillverkning av återvinningsmassor 9 5.2 Utläggning av återvinningsmassor 9 5.3 Referenssträckor 11 6. UPPFÖLJNING AV PROVVÄGEN 12 6.1 Spårutveckling 12 6.2 Laser-RST 14 6.3 Friktion 17 6.4 Fallviktsmätning 18 6.5 Borrkärnor 22 6.6 Besiktning 26 6.7 Slitagemätning 30

7. JÄMFÖRELSE BORRKÄRNOR - FÖRPROVNING 31

8. DISKUSSION OCH KOMMENTARER 35

SAMMANFATTNING

Intresset för kallblandade asfaltmassor har ökat på senare år beroende på de miljö­ mässiga och ekonomiska fördelar som tekniken erbjuder och inte minst av att till­ gången till fräsmassor markant ökat mot tidigare. Nya typer av emulsioner och bättre blandningsutrustningar har också givit tekniken "en skjuts" framåt. På senare år har flera olika tekniker etablerats runt om i landet. Eftersom tekniken är förhållandevis ny är erfarenheterna ännu så länge begränsade, både utomlands och i Sverige.

Föreliggande lägesrapport behandlar uppföljningen av ett provvägsförsöket på väg 63, mellan Filipstad och Hällefors, i Värmland. Försöket omfattar sammanlagt nio provsträckor, sex med återvinningsmassor och tre referenser med nytillverkad varmblandad asfaltmassa. Återvinningsmassoma testas både som slitlager, tre sträckor, och som bärlager, tre sträckor.

Provvägsförsöket är inriktat mot laboratorieprovning av asfaltgranulat, utförande­ teknik och långsiktig uppföljning av provvägen.

Laboratorieprovningama är dels inriktade på karakterisering av asfaltgranulatet, dels på funktionellt inriktade provningar av mekaniska egenskaper och beständig­ het. Provpreparering och proportionering behandlas också. De mekaniska egen­ skaperna har undersökts genom stabilitet enligt Marshall, pressdraghållfasthet och styvhetsmodul. Beständighetstestema omfattar känsligheten för vattenlagring och frys-töbeständigheten. Några olika packningsmetoder för tillverkning av prov­ kroppar studeras. Ett av syftena med undersökningen är att studera relevansen i ovan nämnda provningar genom provvägsförsök.

Uppföljningen av provvägen omfattar spårutveckling, bärighet, jämnhet, textur, provtagning av borrkämor för laboratoriekontroll, dubbslitage på återvunnet slit­ lager samt okulär bedömning.

Efter drygt ett års uppföljning är det för tidigt att dra några mer långtgående slut­ satser av försöket men vissa tendenser kan redan skönjas. Resultaten från förprov­ ningen på laboratoriet, som är en viktig del av undersökningen, stämmer hittills ganska väl överens med resultaten från vägen. De provningsmetoder som ingår i förundersökningen verkar på ett bra och realistiskt sätt beskriva och rangordna de egenskaper som erhållits från fältmätningama.

Uppföljningen av provvägen tyder i detta fall på att återvinningsmassor som bär­ lager (AGÅ) erhåller optimala egenskaper vid inblandning av 1 - 2 vikt-% bitu- menemulsion. Högre bindemedelshalter medför ökad risk för spårbildning och sämre bärighet. Enbart inblandning av vatten (utan nytt bindemedel) i asfaltgranu- latet underlättar packning men medför att materialet får dålig beständighet enligt tester på borrkärnor från vägen.

Vidare konstateras att återvinningsmassor som slitlager (MABÅ) i detta fall er­ håller optimala egenskaper vid inblandning av 2 - 3 vikt-% bitumenemulsion. Högre bindemedelshalter medför ökad spårbildning och sämre hållfasthet hos materialet medan lägre bindemedelshalt riskerar att ge materialet sämre beständig­ het. Slitlagrets egenskaper och utseende påverkas ganska markant av binde- medelshalten. De bästa återvinningssträckoma uppvisar bra vägyteegenskaper medan bärigheten är sämre än för referenssträckoma med nytillverkad, varm- blandad asfalt. Med tanke på att det handlar om kallblandad asfalt, vilken är svårare att packa än varmblandad, bedöms spårutvecklingen som tämligen måttlig för de flesta av återvinningssträckoma även om den överlag är något större än för referenssträckoma.

Sammanfattningsvis visar provvägen att återvunna kalla asfaltmassor genom in­ blandning av ett nytt bindemedel kan erhålla relativt bra egenskaper och fungera väl som slit- och bärlager på låg till medeltrafikerade vägar. Innan en slutlig be­ dömning görs måste dock en längre tidsperiod studeras så att de faktorer som på­ verkas av klimatet, åldringen och trafikpåkänningen kan få mera tid att verka.

1. INLEDNING OCH BAKGRUND

Sommaren 1992 byggdes en större provväg med kall återvinning av frästa asfalt­ massor på väg 63, delen Yngshyttan - Saxån, mellan Filipstad och Hällefors. Provvägen initierades från början inom ett SBUF-projekt som behandlade kall återvinning av asfaltgranulat men kom att genomföras av Vägverket och VTI. Planeringen, uppläggningen, förprovningar mm har Vägverket och VTI gemensamt ansvarat för. Försöket finansieras av Vägverket.

Den äldre vägen hade innan åtgärd omfattande krackeleringar och var i behov av både beläggningsunderhåll och förstärkning. Förundersökningar av vägen visade att främst bärlagergruset hade fel sammansättning och dessutom var för tunt. En åtgärd som då bedömdes intressant att prova var att efter bortfräsning av den gamla beläggningen påföra ett nytt bärlagergrus och efter "uppfräschning" lägga tillbaka det gamla asfaltmaterialet på vägen igen. Mot den bakgrunden bedömdes väg 63 vara ett lämpligt provningsobjekt för att studera återvinningsteknikens möjligheter i samband med förstärkning av äldre, nedslitna vägar.

Intresset för kallblandade asfaltmassor har ökat på senare år beroende på de miljö­ mässiga och ekonomiska fördelar som tekniken erbjuder och inte minst på att till­ gången till fräsmassor markant ökat mot tidigare. Nya typer av emulsioner och bättre blandningsutrustningar har också givit tekniken "en skjuts" framåt. På senare år har flera olika tekniker etablerats runt om i landet (t ex Ecoasfalt).

Det är viktigt att belysa att kall återvinning av asfaltmaterial är en mycket resurs- snål teknik med många miljömässiga fördelar. Den anses milj ovänligare än t ex varm återvinning, både för personal och omgivande natur, beroende på att rök­ gaser undviks. Den är vidare flexibel och passar bra för småskalig verksamhet och tar till vara ett restmaterial som ibland måste deponeras.

VTIs verksamhet inom området har hittills varit inriktad på provningsmetoder för att bedöma asfaltgranulatets egenskaper, främst de mekaniska (Jacobson T.;VTI Notat nr V I68), på provtagning av gammal beläggning eller fräsmassor i upplag (Said S.; VTI Meddelande nr 659) och på provvägsförsök (Jacobson T.; VTI Notat nr V I 15 o V I68). Preparering av provkroppar, proportionering, hållfasthetsprovning och vattenkänslighet är exempel på parametrar som ingått i laboratoriestudiema. Erforderlig mängd nytt bindemedel som behöver tillsättas den gamla asfalten har på så sätt kunnat bedömas.

I föreliggande lägesrapport behandlas uppföljningen av provvägen vid Saxån. Ut­ förandet, förprovningar, proportionering, materialkontroller och första tidens upp­ följningar behandlas i VTI Notat V211 från 1993. I bilagorna 1 - 3 ges en sam­ manställning över de viktigaste resultaten från laboratorieprovningama (förprov­ ningen) och provvägens utförande med bl a materialkontroller.

2. SYFTE

Det finns flera syften med provvägen. Det kanske viktigaste är att bedöma rele­ vansen av de provningsmetoder som ingår i laboratoriedelen (bilagorna 1 och 2). En procedur för proportionering har bl. a. tagits fram. Den bygger på att labora- torietillverkade provkroppar testas vid olika bindemedelshalter. Vid testerna undersöks bl a de mekaniska egenskaperna och beständigheten. Ett annat viktigt område är att kartlägga vilka parametrar som har betydelse och bör ingå i karak­ teriseringen av asfaltgranulatet.

Provvägsförsök ger också bra möjligheter till studier av utförandetekniken, vilket är viktigt vid ny teknik.

Målsättningen med försöket var vidare att hela asfaltgranulatet skulle återvinnas med konventionella utrustningar vilket innebar att de utrustningar som fanns för annan typ av kallteknik skulle användas, t ex samma typ av verk och läggare som förekommer inom oljegrus- eller mjukbitumenhanteringen. Önskemålet var vidare att tekniken skulle hållas på en "rimlig" nivå för att inte åtgärden skulle bli allt för kostnadskrävande. Erfarenheter har visat att ny teknik antingen måste vara billigare eller bättre än etablerad om den skall slå igenom.

Provvägen ingår också i VTIs program med observationssträckor. Det innebär att provvägen kommer att följas upp under en längre tidsperiod vilket innebär att frågeställningar som är kopplade till dimensionering vid förstärkning, konstruktiv utformning, livslängd, nedbrytning etc på ett bra sätt kan belysas genom det stora jämförande material som kommer att finnas tillgängligt.

Sammanfattningsvis kommer försöket att ha stort allmänt värde för hela "branschen" eftersom behovet av "rejäla" provvägar är stort inom hela kallteknik­ området. Tidigare undersökningar har ofta varit av "ad hoc" karaktär.

3. BESKRIVNING AV PRO W Ä G E N

3.1 Läge och trafik

Provvägen är belägen på väg 63, delen Yngshyttan - Saxån, som ligger mellan Filipstad och Hällefors. Årsmedeldygnstrafiken, ADT, var 1540 fordon enligt trafikmätning från november 1993 (Vägverket). Andelen tunga fordon var 13 %. Omgivningen består av kuperad skogsterräng. Provsträckoma ligger på en rak­ sträcka med till synes homogena terrängförhållanden. Vägen är ca 8 m bred.

3.2 Provsträckor

Provvägen omfattar sex provsträckor med återvinningsmassor och nytt bärlager- grus samt ytterligare tre referenssträckor med konventionell varmmassa. Tre av provsträckoma innehåller 100 kg (ca 5 cm) återvinningsmassa som bärlager (AGÅ) med 80 kg (ca 4 cm) återvinningmassa som slitlager (MABÅ). De andra tre provsträckoma innehåller 100 kg återvinningsmassa som bärlager (AGÅ) med 80 kg nytillverkat slitlager, MABT16.1 samtliga sträckor med återvinningsmassor ingår 10 cm nytt bärlagergrus.

Referenssträckoma består av AG16 resp AG25 med MABT16 som slitlager. Be­ läggningen lades direkt på den gamla vägbanan (obs, inget nytt bärlagergrus).

Sträckornas placering, sammansättning och uppbyggnad framgår av figurerna 1 och 2.

900 m 800 m 700 m 600 m 500 m 400 m 300 m 200 m 100 m 0 m

8

Hällefors

Filipstad

Figur 1 Provsträckor vid väg 63, delen Yngshyttan - Saxån. Sträckorna 1 - 6 omfattar kall återvinning, sträckorna 7 - 9 är referenser.

Sträcka 1 Sträcka 2 Sträcka 3 Sträcka 4 Sträcka 5 Sträcka 6 80 MABÅ 2,0 % BE 80 MABÅ 3,0% BE 80 MABÅ 4,0 % BE

80 MAB16T 80 MAB16T 80 MAB16T

100 A G Å 100AG Å 100 A G Å 100 A G Å 100 A G Å 100 A G Å _ _ J,5 %_BE_ _ _ 1,5%_BE___ ___1-5 %_BE___ ___ 1_,5 %_BE___ __3,0% _BE__ _ 5,0_%Vqtte_n_

1 0cm GBL nytt 10cm GBL nytt 1 Ocm GBL nytt 10cm GBL nytt 10cm GBL nytt 10cm GBL nytt GBL gammalt GBL gammalt GBL gammalt GBL gammalt GBL gammalt GBL gammalt

F igur 2 Schematisk bild över provsträckoma med återvinningsmassor, sträc­ korna 1 - 6 .

3.3 Recept

Recepten framgår av tabell 1.

Tabell 1 Recept, provsträckor, väg 63.

Sträcka Slitlager Bärlager

1 80 kg MABA 2,0 % BE60/2200 + 1,5 vatten 100 kg AGA 1,5 % BE60/2200 + 2,0 % vatten 2 80 kg MABÅ 3,0 % BE60/2200 + 1,5 % vatten 100 kg AGA 1,5 % BE60/2200 + 2,0 % vatten 3 80 kg MABA 4,0 % BE60/2200 + 1,5 % vatten 100 kg AGA 1,5 % BE60/2200 + 2,0 % vatten 4 80 kg MABT16 100 kg AGÅ 1,5 % BE60/2200 + 1,5 vatten 5 80 kg MABT16 100 kg AGA 3,0 % BE60/2200 + 1,0 % vatten 6 80 kg MABT16 100 kg AGA

5,0 % vatten (ej bindemedel)

7 (ref) 80 kg MABT16 180 kg AG25

8 (ref) 80 kg MABT16 120 kg AG25

Materialkontroller omfattande bindemedelshalt och kornkurva framgår av bilaga 3.

3.4 Fräsgranulatet

Den befintliga beläggningen bestod ursprungligen av 100 kg MABT16 som delvis förseglats under årens lopp. Beläggningen lades mellan 1980 och 1983.

Fräsmassorna togs upp med hjälp av en fräsmaskin typ Wirtgen 1900 C med fräs- bredden 1,9 m och tandavståndet 15 mm. Fräsmassorna lagrades i ca två veckor i upplag innan de återanvändes.

3.5 Bindemedlet

Bindemedlet utgjordes av bitumenemulsion, typ BE60/2200, som levererades av Nynäs Bitumen. Basbitumenet i emulsionen är mjukbitumen med viskositeten 2200. Samma typ av bindemedel har under senare år använts vid flera återvin- ningsobjekt.

4. FÖRPROVNING - LABORATORIEPROVNING AV FRÄS-GRANULAT

Laboratorieprovningen av fräsgranulatet är en fundamental del av försöket och redovisas utförligt i VTI Notat V211. En sammanställning över de viktigaste provningarna och resultaten ges dock i bilagorna 1 och 2. Förprovningen om­ fattade provtagning, karaktärisering av asfaltgranulat, proportionering, mekaniska egenskaper och beständigheten. I figur 3 ett ges en översikt över proportione- ringsförfarandet.

PREPARERING MEKANISKA BESTÄNDIGHET

EGENSKAPER Blandning Hobart 4 recept Stabilitet Flytvärde Marshall 25°C Instampning

Marshall Draghållfasthet Vattenkänslighet

60°C Härdning 10°C Vacuummättning

► - > 7 dygn > ►

Statisk 40°C Styvhetsmodul Frostbeständighet

packning 10°C Frys-tö 25°C Återvinning bin d em ed el penetration viskositet mjukpunkt

5. PROW ÄGENS UTFÖRANDE MED MATERIALKONTROL­ LER

Provvägens byggande finns utförligt beskrivet i VTI Notat V211. En kort sam­ manfattning av tillverkning och utläggning ges i följande avsnitt. I bilaga 3 ges en sammanställning över de material- och utförandekontroller som gjordes i sam­ band med vägen byggande. Kontrollerna visar att erhållna recept ligger nära de föreskrivna (nominella) och erfarenheterna från vägens byggande är överlag posi­ tiva. Försöket kunde i stort sett genomföras som planerat utan några större stör­ ningar vilket visar att återvinningsmassor inte skiljer sig från annan liknande kall­ teknik. Den här typen av åtgärder är inte så känsliga för nederbörd eftersom mate­ rialet redan innehåller vatten. Temperaturen har dock större betydelse, framförallt på härdningen och efterpackningen.

5.1 Tillverkning av återvinningsmassor

Återvinningsmassoma tillverkades i ett satsblandningsverk fabrikat Kalottikone, typ MX-30 B Turbo som är ett blandningsverk konstruerat för kalla eller halvvarma massor. Kapaciteten i verket är 100 - 200 ton/timme och satsstorleken maximalt 3000 kg. Verket är försett med ånguppvärmning som dock inte användes.

Massorna tillverkades i satser på 2000 kg. Vattnet tillsattes granulatet i biandaren ungefär samtidigt som bindemedlet. Normalt är verket inte utrustat för vattenin­ blandning varför pump och spridare fick monteras speciellt för provvägsförsöket. Vatteninblandningen fungerade bra och precisionen var tillfredställande.

5.2 Utläggning av återvinningsmassor

Asfaltbundet bärlager - AGÅ:

Återvunnet asfaltbärlager, AGÅ, utlades på sträckorna 1 - 6 med en asfaltläggare typ BITELLI BB52. Massan packades med en vibrerande tandemvält typ BOMAG BW160 AC som är kombinerad stålvals och gummihjulsvält. Antalet vältöverfarter var 8.

AGÅ-sträckoma fick ligga i en vecka innan slitlagret påfördes. Detta för att vattnet i beläggningen skulle få en möjlighet att avdunsta innan ytan förseglades. Trafiken släpptes på ca en timme efter packningen.

Massorna med 1,5 vikt-% emulsion upplevdes som lätthanterliga, smidiga och lättpackade. Efter avslutad packning tålde ytan tung trafik och verkade mycket stabil. Enligt okulär besiktning hade enstaka grövre stenar i massan dålig täck­ ningsgrad. I övrigt såg massan ut att vara ordentligt blandad och ytan upplevdes som mycket homogen frånsett enstaka stråk med lite grövre, separerat, material.

Massan med 3,0 vikt-% emulsion upplevdes som kladdigare, trögare och styvare än övriga två AGÅ-massor. Trögheten i massan medförde att lagertjockleken blev mindre än planerat, ca 90 kg/m^ i stället för 100 kg/mÅ Läggaren orkade helt enkelt inte att lägga nominell tjocklek. Massan var dock lättpackad. Trögheten i massan kan bero på att emulsion delvis hade brutit i den varma väderleken. Ytan blev stabil, tät och homogen men upplevdes som kladdig och avsandades därför. Täckningsgraden var något bättre än för övriga sträckor men fortfarande förekom enstaka otäckta stenar i massan.

Massan med enbart vatteninblandning upplevdes som smidig och lättpackad. Fläckvis blev ytan något fuktig efter packningen men stabiliteten var ändå bra. Ytan var dock öppnare än på övriga sträckor och på så sätt mer ömtålig och käns­ lig för trafik.

Slitlager - MABÅ

Ca en vecka efter utförandet av AGÅ -lagret, utlades återvunnet slitlager, MABÅ. Vägbanan klistrades först med BE 60 R. Utläggningen och packningen gjordes med samma maskiner som vid AGÅ:n. Packningen utfördes genom 8 överfarter och de sista överfarterna gjordes utan vibro. Ytorna blev inte speciellt kladdiga men för att inte ta några onödiga risker, både för trafikanterna och för att skydda slitlagret, avsandades vägytan. Den nyutlagda beläggningen hölls under arbetet avstängd för trafik i några timmar.

Massan med 2,0 vikt-% emulsion upplevdes som smidig, lättlagd och förhållande­ vis lättpackad. Ytan blev relativt tät, homogen och kändes stabil. En del av det grövre stenmaterialet hade dålig täckningsgrad.

Massan med 3,0 vikt-% emulsion upplevdes som styvare och segare än den med 2,0 vikt-% emulsion. Massan var dock mer lättpackad. Ytan blev tät och homo­ gen. Stabiliteten var mycket god. Täckningsgraden bedömdes som något bättre än sträcka 1.

Massan med 4,0 vikt-% emulsion upplevdes som trög och fet. Massan "nöp" direkt efter utläggningen vilket kan bero på typen av emulsion. Om läggaren stod still i några minuter drog skriden isär massan med sprickbildning som följd. Ytan blev mycket tät och fet. Massan var lättpackad och blev mycket stabil direkt efter packningen. Solvärmen medförde att ytan blev mjuk och betydligt mjukare jäm­ fört med de andra sträckorna. Täckningsgraden bedömdes som bäst av samtliga blandningar men det fanns fortfarande en del otäckta stenar i massan. Enligt vissa uppgifter kryper emulsionen med tiden på stenen.

Slitlager - MAB

På provsträckoma 4 - 6 lades nytillverkad MABT16 som slitlager. Initialt blev ytan något mjuk beroende på att underlaget, AGÅ, troligtvis mjuknade på grund av värmen från MAB:n. Av den anledningen uppstod en del spår initialt. Efter det att materialet svalnat förelåg inga stabilitetsproblem. Läggs varm massa direkt på kalltillverkad massa kan den här typen av effekter dyka upp vilket kräver en viss beredskap. Det är bra om vägen kan hållas avstängd för trafik lite längre tid än vad som är vanligt inom varmsidan, för att underliggande lager skall hinna stabili­ sera sig (svalna av ordentligt).

5.3 Referenssträckor

Referenssträckoma 7 - 9 utfördes med konventionell förstärkningsteknik genom påförande av varmblandad beläggning typ AG och MAB. AG:n på sträcka 7 lades i två lager (90+90 kg). På varje sträcka togs ett massaprov för kontroll av binde- medelshalt och kornkurva.

6. UPPFÖLJNING AV PROW ÄGEN

Kallblandad asfalt är ett mer "levande" material än varmblandad asfalt beroende på t ex mjukare bindemedel, relativt höga hålrum och vatteninnehåll i materialet, vilket medför att egenskaperna på vägen i hög grad kan förändras med tiden. Den första tidens efterpackning från trafiken har oftast en positiv inverkan på belägg­ ningen genom den knådning (påminner om vältning med gummihjul eller vals) som vägytan erhåller, speciellt varma dagar. På längre sikt kan alltför höga hålrum medföra oacceptabel spårbildning och försämrad beständighet. Den här typen av material används dock på lågtrafikerade, mindre vägar där spårbildningen inte är ett akut problem. Höga bindemedelshalter i kombination med mjuka bindemedel kan också medföra vissa problem. Plastiska deformationer och blödningar är exempel på detta. Av flera anledningar kan det därför vara befogat att följa upp försök med kallblandad asfaltbeläggning lite mer noggrannt än vad som t ex är nödvändigt inom varmsidan.

Under hösten 1992 och 1993 har provvägen följts upp genom följande mätningar:

spårutveckling, Profilograf och RST bärighet, fallviktsmätning jämnhet, RST textur, RST borrkämor okulär besiktning 6.1 Spårutveckling

Spårutvecklingen har följts upp genom tvärprofilmätningar med VTI's profilograf. Ur tvärprofilerna som är tio per sträcka har (enligt trådprincipen) maximala spårdjupen beräknats för vänster och höger spår i båda körriktningarna. I figur 4 redovisas spårdjupet i form av medelvärden per sträcka för hela vägen. I figur 5 har spåren och körriktningarna delats upp. Några representativa tvärprofiler redovisas även i bilaga 4.

Figur 4 Beräknat spårdjup från uppmätta tvärprofiler åren 1992 - 93. Sträckorna 1 - 9 .

Figur 5 Beräknat spårdjup från uppmätta tvärprofiler hösten 1993. Sträckorna 1- 9.

Kommentarer:

Sträckorna 1 - 3 , AGÅ och MABÅ, uppvisar större spårutvecklingen än övriga sträckor, ca 3,5 - 5,5 mm efter drygt ett års trafik. Studeras recepten i MABÅ ökar spårbildningen med bindemedelshalten och mest spår uppvisar sträcka 3 som innehåller 4,0 vikt-% emulsion i slitlagret.

Sträckorna 4 - 6 , AGÅ och nytt slitlager, uppvisar något mindre spårutveckling, ca 1,5 - 3,0 mm. Av AGÅ-recepten erhåller 1,5 vikt-% emulsion minst spårbildning.

Referenssträckoma med nytillverkad asfalt erhåller ca 2 mm spår efter drygt ett års trafik. Skillnaden är liten mellan de tre olika AG-tjocklekarna.

Studeras spårutvecklingen sedan hösten 1992 är tillväxten måttlig för de flesta sträckorna och i de flesta fall omkring en mm. Efterpackningen första sommaren låg på 2 - 4 mm och då mest för sträckorna med de högsta emulsionshaltema.

Spårvidden, avståndet mellan spåren, ligger omkring 2 meter vilket tyder på att den tunga trafiken är orsaken till huvuddelen av spårbildningen.

6.2 Laser-RST

Vid mätning med Laser-RST erhålls mått på vägens spårdjup, längsojämnhet och ytskrovlighet. Mätningarna har utförts i båda körriktningarna. I figurerna 6 - 8 redovisas medelvärden från respektive sträcka .

F igur 6 Spårdjupsdata enligt Laser-RST. Hösten 1992 och 1993. Sträckorna 1- 9 .

Sträckorna 1- 9.

Figur 8 Makrotextur (ytskrovlighet) enligt Laser-RST. Hösten 1992 och 1993. Sträckorna 1 -9.

Kommentarer:

RST-konceptet har från början tagits fram för inventering av vägyteegenskaper på vägnätsnivå och är inte direkt anpassad för FOU-mätningar som ofta kräver större noggrannhet. Eftersom RST-data efterfrågas, bl a av väghållaren och är det mät­ system för uppföljning av vägytan som normalt används inom Sverige, har RST- mätningar utförts på väg 63, Saxån.

Enligt höstmätningen 1993 varierar spårdjupen mellan 2 - 6 mm. De högsta vär­ dena noteras för sträckorna som innehåller MABÅ och AGÅ. Sträckorna med MAB och AGÅ erhåller ungefär samma spårdjup som referenserna med MAB och AG. Resultatet stämmer väl överens med tvärprofilmätningama.

IRI-värdena som beskriver jämnheten i vägens längsled ligger omkring 1,5 - 2. MABÅ-sträckoma erhåller något sämre jämnhet än övriga sträckor men jäm n­ heten bedöms ändå som bra. Kallblandade massor som är trögare än varma brukar erhålla något sämre jämnhet än varmblandad asfalt.

Makrotexturen som beskriver vägytans skrovlighet redovisas normalt inte vid RST-mätningar men har i detta sammanhang bedömts intressant att ta med. Mätningen bör ses som en jämförande undersökning mellan provsträckoma. Högre värden tyder på öppnare, skrovligare vägyta med t ex bättre halkegen- skaper. Som det framgår av figur 8 skiljer sig MABÅ-sträckoma tydligt inbördes och texturen minskar med ökad bindemedelsmängd. Resultatet stämmer bra öve­ rens med intrycken från besiktningen. Ytan upplevs tätare och fetare vid de högre bindemedelshalteme. Skillnaden mellan 2, 3 och 4 vikt-% bitumenemulsion är mycket tydlig.

6.3 Friktion

Friktionen har mätts med VTI:s Saab Friction Tester. Mätningen gjordes i juni 1993, ungefär ett år efter åtgärd. Resultatet framgår av figur 9.

Figur 9 Friktionsmätning juni 1993. Sträckorna 1- 4 .

Kommentarer:

Friktionen är överlag mycket bra. Av MABÅ-sträckoma erhåller sträcka 1 det högsta värdet medan sträcka 3 erhåller lägst friktion. Återvinningssträckoma ligger i samma nivå som referensen, MABT16.

6.4 Fallviktsmätning

Efter vägens byggande har flera fallviktsmätningar utförts, bl a hösten 1992 samt våren och hösten 1993. Mätningarna är gjorda i yttre hjulspåren i båda rikt­ ningarna.

Fallviktsresultaten redovisas som krökningsradien, R, som beskriver påkän- ningama i det övre lagren, främst slitlager + bärlager, och kan sägas vara en indi­ kation på vägens förmåga att motstå deformationer och sprickbildning (VTI Notat V207, Djärf L.). R har beräknats från deflektionema DO och D30. Formeln för R är följande:

där R = krökningsradien (m) r = radien (mm)

DO = deflektionen i centrum (mm)

Dr = deflektionen vid avståndet r från centrum (mm)

För att underlätta jämförelserna mellan de olika mätningarna och även mellan provsträckor med varierande temperatur har fallviktsdatan korrigerats för tempe­ raturen enligt VTIs dataprogram tempkorr (VTI Notat V 87). Som referenstempe­ ratur har +10°C valts.

Temperaturkurvorna som använts vid korrigeringen är i första hand framtagna för konstruktioner med AG och MAB/HAB och inte för återvinningsmassor som jäm ­ fört med konventionella massor innehåller större mängd bindemedel, till en viss del också av mjukare bitumen. Temperaturkänsligheten hos beläggningen anses öka med bindemedelshalten och återvinningsasfalt kan vara mer temperatur­ känslig än konventionell asfalt. Andra faktorer som kan inverka vid korrigeringen är variationer i bindemedelshalt och svårigheter att korrekt bedöma temperaturen i beläggningen. I undersökningen har vägytans temperatur legat till grund för bestämningen av beläggningens temperatur. Fallviktsmätningama är utförda vid ganska låga temperaturer utom i ett fall (juni 1993).

r,2

För att beskriva undergrundens bärighet har deflektionen, D60 valts. Vid tunnare konstruktioner anses D60 vara ett mått på undergrundens bärighet. Vid provvägs- försök är det viktigt att få en uppfattning om det mellan sträckorna föreligger eventuella skillnader i undergrundens bärighet. De måste i så fall beaktas vid ut­ värderingen.

Resultaten (medelvärden per sträcka) redovisas i figurerna 10 - 11. En samman­ ställning över enskilda fall viktsdata ges dessutom i bilaga 5.

Figur 10 Fallviktsmätning (krökningsradien) på sträckorna 1 -9. Hösten 1992, våren 1993 och hösten 1993.

Figur 11 Fallviktsmätning (deflektionen D60) på sträckorna 1 -9. Hösten 1992 och 1993.

Det är alltid svårt att rättvist jämföra olika typer av beläggningar. Referenssträc­ korna vilka innehåller ett betydligt styvare bindemedel och samtidigt är välpacka- de uppvisar som väntat mindre deformationer än provsträckoma. Återvinnings- massor är ett mer fjädrande material och därför bl a svåra att packa till låga hål­ rum. Material med låga E-moduler men bra kohesion kan av den anledningen missgynnas vid fallviktsmätningar medan det är tvärtom för styva lager.

Jämförs återvinningssträckoma med varandra är skillnaden mellan dem liten. Sträckorna med MAB och AGÅ erhåller ungefär samma deformationer som sträckorna med MABÅ och AGÅ. De olika återvinningsrecepten verkar inte heller i någon större utsträckning inverka på resultaten. Fallviktsmätningen visar att den återvunna beläggningen har flexibla egenskaper vilket innebär att den inte är speciellt sprickbenägen. Påkänningama på underliggande lager och undergrund blir emellertid betydligt större.

Bärigheten i undergrunden (figur 11) verkar vara av ungefär samma storleksord­ ning för samtliga sträckor och är också ganska hög enligt deflektionen D60.

De helt olika nivåerna på krökningsradien på återvinnings- resp referenssträckoma visar att dragtöjningen i beläggningen är betydligt större på återvinningssträckoma (figur 10). För en rättvis jämförelse av sprickrisken måste dock den stora skillnaden i flexibilitet ("mjukhet") beaktas. Här kan detta approximativt men enkelt göras genom att ta relationerna i krökningsradien som ett mått på relationerna i styvhet (E-modul). Därefter kan exempelvis Asphalt Institutes livslängdsmodell ansättas (med vetskap om att den inte är utvärderad för svenska förhållanden eller ännu mindre för "kallblandade massor") för att få en relativ värdering av betydelsen av skillnaden i dragtöjning.

Modellen har formen:

N = 1,1 * 10’3 * £ '3’3 * E '0’85 N = livslängd

e = töjningen

E = E-modulen (här således ersatt med krökningsradien)

Av modellen framgår att vid en given töjning (påkänning) gynnas beläggningar med flexibla egenskaper. Töjningen har beräknats från deflektionema DO, D30 och D60 (VTI Notat V190, Håkan Jansson, 1992). Resultaten framgår av figur 12.

6.5 Borrkärnor

För att bedöma beläggningens tillstånd togs hösten 1992 och 1993 ett större antal borrkämor för provning på laboratoriet. För att få en uppfattning om belägg­ ningens känslighet för efterpackning togs borrkärnoma både i och mellan hjulspå­ ren. Provtagningen koncentrerades till ett relativt litet antal provpunkter per sträcka men vid varje provpunkt togs istället flera prov.

I stort sett alla borrkärnorna var vid provtagningen hela och av bra kvalitet. På sträcka 6 innehållande AGÅ utan nytt bindemedel erhölls hösten 1992 några borr- kämoma av sämre kvalitet. Vid samma provpunkter på sträcka 6 erhölls hösten

1993 endast ett fåtal hela, provningsbara borrkämor.

Borrkärnoma har på laboratoriet undersökts med avseende på hålrumshalt, drag­ hållfasthet, styvhetsmodul och vattenkänslighet. Provningarna har i princip gjorts enligt samma metoder som vid förprovningen. Innan provningen lagrades prov- kropparna i ca en månad vid rumstemperatur. Resultaten framgår av i figurerna 1 3 - 1 7 och är medelvärden från fyra provningar. På sträcka 6 har dubbelprov testats. En sammanställning över provtagningen och enskilda provningsresultat ges i bilaga 6.

Figur 14 Utveckling av hålrumshalt, borrkämor. Provtagning hösten 1992 och 1993. Prov tagna i hjulspår.

Figur 15 Utveckling av draghållfasthet, borrkämor. Provtagning hösten 1991 och 1992. Prov tagna i hjulspår.

Figur 16 Utveckling av styvhetsmodul, borrkämor. Provtagning hösten 1991 och 1992. Prov tagna i hjulspår.

Figur 17 Utveckling av vattenkänslighet (vidhäftningstal), borrkärnor. Provtagning hösten 1992 och 1993. Prov tagna i hjulspår.

Kommentarer:

Återvinningsmassor som slitlager. MABÅ

Hösten 1993 erhölls hålrumshalter på ca 4 vol-% (figurl3 o 14). Jämfört med året innan uppvisar sträckorna 1 och 2 (2,0-3,0 vikt-% emulsion) en fortsatt efterpack- ning medan sträcka 3 (4,0 vikt-% emulsion) verkar ha stabiliserat sig. För att vara kallblandad återvunnen asfalt är hålrummen oväntat låga. Skillnaderna i hålrums- halt mellan prov tagna i och utanför hjulspåren visar också vilken stor betydelse trafiken har på beläggningens tillstånd. Den första provtagningen från hösten 1992 visade på hålrumshalter omkring 10 vol-% mellan hjulspåren som kan sägas vara ett mått på beläggningens tillstånd vid utförandet eftersom trafiken varit ringa på den delen av vägen. Drygt ett år senare ligger hålrummen omkring 4 vol- % i hjulspåren, mer än halvering av hålrummet. Sannolikt närmar sig nu belägg­ ningen det slutliga tillståndet när det gäller hålrum. Fortsatt efterpackning ökar risken för plastiska deformationer. Det bör påpekas att hålrummet är en mycket viktig parameter hos asfaltbeläggningar. Det inverkar starkt på t ex mekaniska egenskaper och beständighet. Inverkan är sannolikt större för varmblandad asfalt än för kallblandad.

Draghållfastheten och styvhetsmodulen verkar ha försämrats något sedan föregå­ ende provning hösten 1992 (fig. 15 o 16). Det är anmärkningsvärt med tanke på att hålrummen under samma tid har minskat. Det är möjligt att klimatpåverkan i kombination med trafiken har hunnit inverka på materialets mekaniska egen­ skaper. Den försämrade vattenbeständigheten tyder också på det (fig. 17). Skillna­ derna mellan sträckorna är ganska liten, men hållfastheten verkar minska något med ökad bindemedelshalt. Draghållfasthetema ligger på 400 - 600 kPa medan styvhetsmodulema är 1000 - 2000 MPa. Brottdeformationen (se bilagan) ligger mellan 2 - 5 mm, de högsta värdena för recepten med högre emulsionshalt. Brott­ deformationen kan sägas vara ett mått på materialets flexibilitetet.

Vattenkvoten i borrkämoma var vid provningarna ca 0,1 - 0,3 vikt-% och bör inte påverka resultatet. Tidigare provningar (VTI Notat V211) har dock visat att lag­ ringstiden på laboratoriet kan inverka på resultatet även om vatteninnehållet är litet (bindemedlet påverkas). Ett förfarande anpassat för borrkärnoma bör därför tas fram, t ex 28 dygns lagring vid rumstemperatur (som betong). Testning av en­ bart vattenlagrade prov är ett annat sätt.

Provtagningen hösten 1993 visar också på försämrad beständighet för vatten jäm ­ fört med föregående år (figur 17). Vidhäftningstalen är 50 - 70 % .Vidhäftnings- talet är förhållandet mellan våta och torra prov som testats genom pressdragprov- ning.

o o

Atervinningsmassor som bärlager. AGA

Hålrumshalten varierar ganska mycket beroende på recept (figur 13 o 14). De lägsta värdena erhåller blandningen med 3,0 vikt-% emulsion, ca 3 vol-% hålrum, medan blandningen med enbart vatten och återvinningsmassa (str. 6) erhåller ca 7 vol-% hålrum. Hålrumshalten är i allmänhet lägre i hjulspåren än mellan spåren.

O

Efterpackningen har i flera fall varit betydande för även AGA-sträckoma.

Hållfasthetsprovningen och beständigheten tyder på något försämrade egenskaper hos bärlagret (figur 15 o 16) jämfört med tidigare. Sträcka 6 (enbart vatten) upp­ visar de högsta värdena men man bör komma ihåg att det var den sträckan som vid provborrningen erhöll det sämsta resultatet, endast fyra hela borrkämor av totalt tolv. Resterande prov var trasiga. Resultaten tyder på att materialet är "torrt" och styvt men samtidigt sprött och sprickkänsligt. Frågan är om pressdrag- och styvhetsprovningar på ett relevant vis återspeglar egenskaperna hos ett gammalt asfaltmaterial utan nytt bindemedel. Sträcka 6 (enbart vatten) erhåller också dålig vattenbeständighet (figur 17). Vidhäftningstalen ligger för AGÅ:n på 40 - 60 % med det lägsta värdet för sträcka 6.

När det handlar om tunna beläggningar och lågtrafikerade vägar är det viktigt att beläggningen både har en god flexibilitet och en acceptabel hållfasthet eftersom andelen tung trafik kan vara hög. Man får inte bara eftersträva så höga hållfast­ heter som möjligt utan en avvägning mellan flexibilitet, beständighet och hållfast­ het bör ingå i en relevant bedömning. Det behövs sannolikt också bättre tester för kallblandade material.

6.6 Besiktning

Drygt ett år efter det att vägen åtgärdades har inga skador observerats. Som tidigare nämnts är MABÅ-ytoma ganska olika varandra. Sträcka 3 som innehåller 4 vikt-% emulsion i slitlagret är mycket tät och fet medan sträcka 1 som innehåller 2 vikt-% emulsion har en råare, öppnare yta. Under varma

sommardagar är MABÅ-sträckoma något mjuka i ytan men detta förorsakar inga problem.

Vid besiktningen våren 1993 noterades en del stensläpp på sträcka 1, enstaka sten­ släpp på sträcka 2 och på sträcka 3 endast lokalt stensläpp. Efter vinterns dubbtra­ fik som slitit fram stenmaterialet hos beläggningen upplevdes ytorna mer lika än året innan. De foton som redovisas härstammar från besiktningen våren 1993. En­ ligt besiktningen från hösten 1993 var vägytan fetare och mörkare än under våren.

Foto 2 Besiktning väg 63, sträcka 1. Våren 1993

Foto 4 Besiktning väg 63, sträcka 2. Våren 1993.

Foto 6 Besiktning väg 63, sträcka 3. Våren 1993.

6.7 Slitagemätning

För att få en uppfattning om ytans hållbarhet och utveckling samt för att intresset för återvunna slitlagers egenskaper är stort följdes dubbslitaget upp på MABÅ- sträckorna första vintern. Fem slitagelinjer per sträcka sattes ut. Mätningen miss­ lyckades dock pga att mätfixama som monterats in i slitlagerbeläggningen rört på sig under mätperioden (höst-vår) och resultatet blev av den anledningen missvis­ ande. Mätmetoden används normalt på varmblandad asfaltbeläggning där slitlagret normalt är betydligt styvare och mer stabilt än kallblandad asfalt och liknande problem är därför mycket ovanliga. Det är möjligt att metoden fungerar bättre när beläggningen stabiliserat sig.

7. JÄMFÖRELSE BORRKÄRNOR - FÖRPROVNING

Ett av syftena med provvägen var att testa relevansen i de provningsmetoder som presenterades i förprovningen, avsnitt 4 . 1 följande figurer, 18 - 21, jämförs resul­ taten mellan laboratorietillverkade provkroppar av asfaltgranulat och borrkär- noma från vägen.

Figur 18 Jämförelse av hålrum mellan laboratorietillverkade prov och borr- kärnor från vägen.

Figur 19 Jämförelse av draghållfasthet mellan laboratorietillverkade prov och borrkämor från vägen.

Figur 21 Jämförelse av beständigheten (vidhäftningstalet) mellan laboratorie- tillverkade prov och borrkärnor från vägen.

Kommentarer:

Som det framgår av figurerna stämmer resultaten mellan borrkämorna i de flesta fall bättre överens med prov tillverkade enligt statisk press än Marshallinstampade prov, åtminstone det första året och främst för hålrumshalten och draghållfast­ heten. Marshall till verkade prov erhåller höga hålrum, långt från borrkämorna hösten 1993. Det är känt att packningen vid Marshall försämras om materialet innehåller vatten p g a fjädrande inverkan när porvattentryck byggs upp vid stöt- belastningen. Marshall verkar dock bättre beskriva beläggningens tillstånd i bör­ jan innan trafiken packat till beläggningen. Eftersom egenskaperna visat sig för­ änderliga med tiden är det svårt förutsäga vilken packningsmetod som bäst beskri­ ver beläggningens slutliga tillstånd. Tidigare har också knådande packning testas som gav låga hålrumshalter. Gyratorisk packning kommer också att testas på återvinningsmassor.

Det är möjligt att de mekaniska egenskaperna redan efter första sommaren erhållit maximala egenskaper och att de sedan långsamt försämras med tiden under

tra-fikens och klimatets inverkan. Den försämrade hållfastheten kan eventuellt tyda på detta.

Resultaten från förprovningen stämmer hittills ganska väl överens med resultaten från uppföljningen av vägen. De laboratoriemetoder som ingår i förundersök­ ningen verkar på ett bra sätt beskriva de egenskaper som erhålls i fält och bör fungera tillfredställande i ett proportioneringsförfarande där det primära syftet är att optimera receptet genom relativa provningar.

8. DISKUSSION OCH KOMMENTARER

Det är för tidigt att dra några mer långtgående slutsatser av försöket men vissa tendenser kan redan skönjas. Som tidigare nämnts stämmer det sammantagna resultatet från vägen väl överens med erfarenheterna från förprovningen på laboratoriet. De recept som vid förprovningen gav de bästa resultaten i fråga om stabilitet, hållfasthet och beständighet verkar hittills ha fungerat bäst även på vägen. Provningsmetodema verkar på ett realistiskt sätt skilja ut och rangordna de olika recepten som har ingått i undersökningarna.

När det gäller provvägen kan följande kommentarer göras:

Återvunnet bärlager. AGÅ

Provvägsförsöket tyder på att 1 - 2 vikt-% inblandning av bitumenemulsion av denna typ ger bärlagret optimala egenskaper. Mer bindemedel medför ökad spår­ bildning och sämre bärighet. Enbart inblandning av vatten (utan nytt bindemedel) har klarat sig ganska bra men enligt borrkärnorna har materialet dålig beständig­ het. Laboratorieförsöken med asfaltgranulat visade också på dålig resistens mot frys-töpåkänningar om enbart vatten tillsattes granulatet. Enligt beständighetstes- tema räcker inblandning av 1 - 2 vikt-% bitumenemulsion för att materialet skall erhålla maximal beständighet mot påkänningar från vatten och frys-töväxling.

Den bästa AGÅ-sträckan uppvisar ungefär likartad spårutveckling som referen­ serna med nytillverkad AG men har samtidigt sämre bärighet enligt fallviktsmät- ningarna. Styvhetsmodulen ligger efter drygt ett års trafik på ca 2000 MPa och draghållfastheten på ca 600 kPa för AGÅ med 1,5 vikt-% emulsion. Det är dock tveksamt om fallviktsmätning på ett relevant sätt beskriver bärigheten på mer "levande"och flexibla material typ återvinningsmassor. Den fortsatta uppföljning­ en kommer att ge svar på den frågan.

Erfarenheterna från tillverkningen och utläggningen av återvinningsmassoma visade också att ca 2 -3 vikt-% bitumenemulsion gav massan bäst egenskaper. Massan var smidig och lättpackad och "nöp" ihop bra efter packningen. Detta kan sannolikt variera med annan typ av emulsion eller asfaltgranulat. En anledning till det lyckade resultatet vid utförandet var också att förutom nytt bindemedel även en "lagom" mängd vatten tillsattes granulatet. Vattnet underlättade fördelningen

av bindemedlet vid blandningen i verket och förbättrade packningsegenskaperna, viktiga faktorer vid kallteknik.

Återvunnet slitlager

När det gäller MABÅ visar försöket att mängden inblandad emulsion har stor be­ tydelse för vägytans egenskaper och utseende. Utförandemässigt fungerades alla de tre recepten bra och inga större problem uppstod. Massorna uppvisade dock skiftade egenskaper i fråga om smidighet, packningsbarhet samt i fråga om väg- yteegenskaper. Blandningen med mest bitumenemulsion, 4 vikt-%, var trögast att lägga ut, vilket delvis kan bero på emulsionens brytningsegenskaper. Ytorna blev (som vanligt) något ojämna genom den tröghet som kallblandade massor har jäm ­ fört med varmblandad asfalt beroende på att asfaltläggaren (skriden) inte riktigt klarar av att pressa ut massan kontinuerligt på vägen. Samtliga blandningar upp­ levdes som mycket stabila och tålde tung trafik omedelbart efter packningen.

Resultaten tyder på att 2 - 3 vikt-% bitumenemulsion ger slitlagret optimala egen­ skaper. Ett bra samband mellan spårutvecklingen och mängden nytt bindemedel föreligger. Sträckan med 2 vikt-% emulsion uppvisar ungefär halverad spårbild­ ning jämfört med sträckan med 4 vikt-% emulsion. Spårbildningen bedöms dock som måttlig för samtliga återvinningssträckor men är större än referenssträckoma. Det måste anses som acceptabelt att kallblandad asfalt erhåller högre spårbildning, åtminstone till en början innan beläggningen satt sig, jämfört med varmblandad asfalt.

Friktionen är bra för samtliga recept men högst för sträckan med 2 vikt-% emul­ sion. Sträcka 2 erhåller också den högsta makrotexturen (skrovligheten) av MABÅ-sträckoma.

Jämnheten ligger mellan 1,5 - 2 i IRI-värde för MABÅ-sträckoma medan MAB- sträckoma uppvisar IRI på ca 1,5. Jämnheten bedöms som bra med tanke på att det handlar om en väg med måttlig trafik.

Bärigheten i de bituminösa lagren är ungefär densamma för de tre MABÅ- sträckoma. Nivån på krökningsradien är generellt ganska låg, 120 - 150 m. En väg med bra bärighet anses behöva ha en krökningsradie på 200 m eller mer

O vilket också referenssträckoma uppvisar. Vi får inte glömma bort att

MABA-sträckorna ligger på bärlager av återvinningsmassor som har sämre bärighet än t ex AG.

Draghållfastheten och styvhetsmodulen tenderar att minska med mängden bitu- menemulsion. De högsta värdena av recepten erhåller sträckan med 2 vikt-% emulsion medan beständigheten är bäst för blandningen med 3 vikt-% emulsion enligt borrkämoma från hösten 1993.

Vädret (framförallt temperaturen) som har stor betydelse vid kallteknik var mycket gynnsamt under provvägens utförande och kan ha bidragit till det lyckade resultatet. Det bör påpekas att trots det varma vädret som rådde under hela bygg­ tiden, de relativt höga bindemedelshaltema i massan och ett relativt mjukt nytt bindemedel uppstod inga problem med plastiska deformationer eller blödningar.

Jämfört med nytillverkad varmblandad massa uppvisar återvinningssträckoma sämre bärighet men är samtidigt mer flexibla vilket i vissa sammanhang kan vara en fördel, t ex minskar sprickkänsligheten. Frågan är hur relevant det är att jäm ­ föra kallblandad asfalt med varmblandad. Alternativet till kall återvinning är i första hand andra kalla eller halvvarma beläggningstyper som oljegrus, mjukbitu- men och emulgerad mjukbitumen som har ungefär likartade egenskaper. Intill provvägen ligger en konventionell beläggning som består av mjukbitumen med samma ålder som provvägen. Den uppvisar ungefär liknande spårdjup och bärig­ het som de bästa återvinningssträckoma (ingår i L-G Wågbergs obs.sträckor).

Sammanfattningsvis upplevs beläggning av återvinningsmassor med emulsion som ett levande och fjädrande material med ganska bra motståndskraft mot spår­ bildning vid optimal sammansättning.

FÖRPROVNING PÅ LABORATORIET

Karakterisering av asfaltgranulatet (gammal beläggning)

Asfaltgranulatet har karaktäriserats genom komstorleksfördelning av asfaltgranulat resp. extraherat material, bindemedelshalt, packningsegenskaper och analyser av återvunnet bindemedel. Resultaten redovisas i figurerna 1 och 2 och i tabell 1.

Figur 2. Packningskurva fö r asfaltgranulat. Maximal skrymdensitet och optimal vattenkvot enligt tung instampning.

Tabell 1. Analyser på återvunnet bindemedel frå n asfalt granulatet.

Provning Metod Resultat

Penetration vid 25°C, mm/10 MBB 37-82 58 Kinematisk viskositet vid 135 C, mm2/s ASTM D 2171-83 301

Mjukpunkt, kula och ring MBB 38-82 51

Kommentarer:

Bindemedelshalten är 4,9 % i granulatet. Komkurvoma visar att granulatet är välgraderat och liknar ett obundet bärlagergrus. Efter extraktion har materialet en komkurva typ ABT16 med relativt hög finmaterialhalt.

Optimal vattenkvot ligger omkring 5 % enligt tung instampning. Vattenseparation uppträder vid 6 - 8 %. Vattenkvoten i upplaget var 1,0 - 1,6 %.

Bindemedelsanalysema visar att bitumenets egenskaper avsevärt förändrats genom åren. Den erhållna penetrationen och mjukpunkten liknar specifikationerna för bitumen typ B 60. Det ursprungliga bitumenet var B 180. En stor del av åldringen eller hårdnandet av bindemedlet skedde sannolikt redan vid tillverkningsprocessen i asfaltverket men åldringsförloppet är också avhängigt av hålrumshalten och klimatet. Den förhårdning som sker av bindemedlet medför att beläggningen får försämrade egenskaper i fråga om flexibilitet vilket medför att

FÖRPROVNING PÅ LABORATORIET

Proportionering och mekaniska egenskaper Allmänt

De provningsmetoder som ingår i undersökningen innebär att laboratorietillverkade

provkroppar innehållande asfaltgranulat, vatten och i de flesta fall bitumenemulsion testas med avseende på mekaniska egenskaper. Provningarna görs vid fyra olika emulsionskvoter samt på blandningar av enbart granulat och vatten. Vattenkvoten i granulatet har också varierats. Bindemedlets förändring vid olika inblandningskvoter redovisas också. Det avser penetration, viskositet och mjukpunktsförändringar och har gjorts på återvunnet bindemedel från

blandningar av asfaltgranulat, vatten och asfaltemulsion.

Vid provning av kallblandade massor är det många faktorer som i hög grad inverkar på resultatet. Blandningsförfarandet, prepareringen av provkroppar, härdningstiden och temperaturen, parametrar som är kopplade till beredning av provkroppar, är faktorer som noggrant måste styras upp och kontrolleras.

De mekaniska egenskaperna har bestämts genom pressdragprovning (indirekt draghållfasthet), styvhetsmodul och stabilitet - flytvärde enligt Marshall. Metoderna har hämtats från

"varmsidan" och det är inte säkert att de ger ett rättvisande resultat för återvinningsmassor som förutom både gammalt och nytt bindemedel innehåller vatten och dessutom har ett högt hålrum jämfört med varmblandade massor. Provningsresultaten måste därför bedömas med en viss

försiktighet.

Eftersom det handlar om kallblandade asfaltmassor som innehåller vatten redan vid

tillverkningen och som erhåller förhållandevis högt hålrum på vägen är det viktigt att skaffa sig en uppfattning om materialets beständighetet för vatten och vinterklimat. Därför har

vattenkänsligheten och frys-töbeständigheten undersökts. Provningarna görs på provkroppar som först härdas vid förhöjd temperatur och sedan utsätts för påkänningar i form av

vattenmättning - vattenlagring och ibland frys-töväxlingar. Provningsmetodiken är framtagen på VTI och har tidigare använts vid bedömning av emulsionsstabiliserat bärlager (VTI Meddelande nr 666, 1991). Inom varmsidan pågår för närvarande en del studier av asfaltbeläggningars beständighet (Höbeda P.; VTI Notat nr V 151).

Uppläggningen av undersökningen har gjorts på grundval av erfarenheterna från VTI Notat nr V I68 som handlar om laboratorieprovning av asfaltgranulat med inriktning på mekaniska egenskaper och proportionering.

Flertalet av provningarna har gjorts genom dubbelprov. I följande avsnitt redovisas endast medelvärden i diagram. Enskilda provningsresultat och kompletta provningar sammanställs i bilagor.

Provblandningar - receptur

Undersökningen omfattar följande recept: Bindemedelstillsats Vattentillsats Emulsionskvot vikt-% vikt-% 0 5 1 (0,7) 3 2(1,4) 3 3 (2,0) 3 4 (2,7) 3

Siffran inom parentesen anger bitumenkvoten

Inverkan på bindemedelsegenskaper

Tabell 1. Förändring av bindemedelsegenskaper hos asfaltgranulatet.

Penetration 25°C, mm/10 Kinematisk viskositet 135°C, mm2/s Mjukpunkt Asfaltgranulat 58 301 51 2% emulsion 133 109 42,4 3% emulsion 159 74 40 4% emulsion 201 53 38 BYA 84 B 180 145-210 > 4 5 -B85 70-100 >120 46

Blandningsförfarande

Asfaltgranulat, vatten och bitumenemulsion blandades i degblandare typ Hobart enligt följande förfarande:

1. Ca 5 - 10 kg torrt granulat neddelades 2. Granulatet värmdes till 60 C

3. Vatten inblandades under omröming i ca 30 sek

4. Bindemedlet, 60°C, tillsattes och massan blandades i ytterligare 2 min

Innan asfaltgranulatet behandlades torkades de på plåtar vid rumstemperatur och materialet större än 20 mm siktades bort (några procent).

Preparering av provkroppar

Provkroppama tillverkades enligt Marshallinstampning, 50 slag per sida (i princip MBB 14). Temperaturen i provet hölls kring 60°C under tillverkningsprocessen. Provkroppen lagrades (härdades) i 7 dygn vid förhöjd temperatur i värmeskåp. Det första dygnet fick provet sitta kvar i formen.

Bakgrunden till att proven instampades vid förhöjd temperatur var att det tidigare visat sig svårt att erhålla hela, provningsbara provkroppar vid Marshallinstampning vid rumstemperatur. Speciellt vid låga bindemedelskvoter blir provkroppama sköra och svårhanterliga.

Anledningen till att Marshall valts som packningsmetod är att utrustningen finns på de flesta väglaboratorier. Marshall anses dock generellt efterlikna packningsförloppet på vägen dåligt. Ingår vatten i provet som är fallet för återvinningsmassor dämpas packningen också av det porvattentryck som uppstår i provet och hålrummet blir ofta relativt högt.

Som ett alternativ till Marshall tillverkades också provkroppar genom statisk packning. Det är en förhållandevis enkel metod att arbeta med och packningsarbetet kan lätt varieras.

Asfaltgranulatet behöver inte värmas utan provprepareringen görs vid rumstemperatur. Provkroppama får ett lägre hålrum än vid Marshall vilket medför att kvalitén och

hanterbarheten blir bättre. Frågan är dock om statisk packning överdriver packningsarbetet jämfört med vägen, bl a har vissa undersökningar tidigare pekat i den riktningen. Hålrummet

förändras dock med tiden på vägen genom efterpackningen från trafiken och kan bli förhållandevis lågt även för kallblandade massor.

1. Ca 1100 gr massa delades ned och placerades i en Marshallcylinder.

2. Massan stöttes 20 ggr i centrum och 20 ggr i kanten med en stav (9,5 mm diameter och 40,5 mm lång) så att den omlagrades och förpackades något. 3. Provet placerades i pressen och belastades med 5,6 ton (7,1 MPa) vid

deformationshastigheten 1,3 mm/min. Trycket fick vid maximala belastningen ligga kvar i 30 sek.

4. Provet lagrades några timmar innan det trycktes ut. 5. Provet lagrades i 7 dygn vid 40°C.

Förfarandet påminner mycket om Hveem-metoden som bl a används i USA.

Mekaniska egenskaper

Efter 7 dygns härdning i värmeskåp vid 40°C provades provkroppama enligt följande tester: * Hålrumshalt och vattenkvot

* Pressdraghållfastheten - beskriver materialets draghållfasthet, provningstemperatur: 10°C

* Styvhetsmodulen - ett mått på materialets lastfördelande förmåga och flexibilitet, provningstemperatur: 10°C

* Stabilitet och flytvärde enligt Marshall - beskriver materialets känslighet för plastiska deformationer, provningstemperatur: rumstemperatur

Figur 1. Hålrummet som funktion av emulsionskvoten.

Figur 3. Styvhetsmodulen som funktion av emulsionkvoten.

V attenkänslighet

Ett realistiskt provningsförfarande för kallblandade asfaltmassor bör ta hänsyn till materialets känslighet för vatten (figur 8). Provning av enbart torrlagrade prov skulle ge ett missvisande resultat och t ex gynna finkomiga och bindemedelsfattiga material med hög kohesion i torrt tillstånd.

Vattenkänsligheten provades enligt följande: A. Förbehandling

1. Provet (Marshallprovkroppar) torrlagrades i 7 dygn vid 40°C 2. Draghållfastheten bestämdes vid 10°C

3. Provet vägdes B. Vacuummättning

4. Provet vacuummättades i 1 tim vid 40 mbars undertryck följt av 23 timmars vattenlagring vid atmosfäriskt tryck

5. Provet vägdes och höjden mättes med skjutmått 6. Draghållfastheten bestämdes vid 10°C

C. Utvärdering

7. Vattenupptagningen (absorption) och vattenmättnadsgraden beräknades

8. Vidhäftningstalet beräknades som förhållandet mellan vattenlagrat och torrlagrat prov i procent

Figur 8. Inverkan av emulsionskvoten på vidhäftningstalet.

F rys-töbeständighet

Beständigheten mot frys-töväxlingar (figur 9), har bestämts enligt ett förfarande som från början utvecklades för bitumenstabiliserade bärlager och som på senare år också använts vid beständighetstester inom varmsidan. Försöken utfördes enligt följande steg:

A. Förbehandling

1. Marshallprov torrlagrades 7 dygn i torkskåp vid 40°C

2. Draghållfastheten resp. styvhetsmodulen bestämdes vid 10°C 3. Provet vägdes och höjden mättes med skjutmått (4 mätningar) B. Vacuummättning

4. Provet placerades i exsickator och täcktes med dest.vatten 5. Vattenmättning i en timme under vacuum, 40 mbars undertryck 6. Provet lagrades ytterligare 23 timmar i vatten under atmosfäriskt tryck 7. Provet vägdes

C. Frvs-töbehandling

8. Provkroppama placerades i fry slådan och täcktes med våt sand (Baskarp nr 6, 20 % vattenkvot)

9. Fry slådan placerades i klimatskåpet som var inställt på 10 frys-töcykler. En cykel omfattade 12 tim vid + 23 °C och 12 tim vid -23 °C

10. Efter avslutad frys-töväxling vägdes provet och höjden mättes D. Utvärdering

11. Vattenupptagningen (absorptionen) beräknades efter frys-töbehandlingen 12. Pressdraghållfastheten och styvhetsmodulen bestämdes vid 10°C

13. Beständigheten beräknades som förhållandet mellan frys-töbehandlat och torrlagrat prov i procent

4.3.8 Kommentarer

Hålrummet påverkas markant av packningsmetod. Marshallinstampade prov erhåller hålrum på 1 0 - 2 0 volym-%, de högsta värdet för blandningar av enbart granulat och vatten. Provkroppar tillverkade enligt statisk packning erhåller betydligt lägre hålrum, 4 - 1 1 volym-%. Hålrummet minskar med ökad emulsionskvot.

Draghållfasthetens storlek påverkas av packningsmetoden, bindemedelshalten och av vattenlagringen. Prov tillverkade enligt statisk tillverkning får högre värden än

Marshalltillverkade. Maximal draghållfasthet erhålls vid 1 - 2 % emulsion för Marshallprov och 0 - 1 % vid statisk packning. Proven med enbart vatten och granulat uppvisar oväntat höga värden trots de högsta hålrummen.

Styvhetsmodulen visar ungefär samma resultat som draghållfastheten. Statisk packning ger de högsta värdena. Ett maximum föreligger vid 1 % emulsion för Marshallpackade prov.

Provningen har endast gjorts på torrlagrade prov.

Stabiliteten följer samma mönster som provningarna ovan. Stabiliteten är högst vid 2 %

emulsion för Marshallpreparerade prov medan den minskar med ökad emulsionshalt för statiskt pressade prov.

Beständigheten för vattenlagring och frys-töväxlingar förbättras avsevärt av 1 - 2 %:s inblandning av emulsion. Mer bindemedel förbättrar inte beständigheten ytterligare enligt testerna. Framförallt frys-töbeständigheten är låg för blandningarna med vatten och granulat. De hållfastheter som presenteras i undersökningen ska inte betraktas som beläggningens "sluthållfasthet" utan syftet är i första hand ta fram ett optimalt arbetsrecept som grundas på relativa, jämförande tester av för återvinningsmassoma viktiga egenskaper. Tidigare

provningar har visat att härdningstiden och temperaturen har stor betydelse för resultatnivån men den relativa skillnaden mellan olika blandningar verkar vara oförändrad. Det är dock viktigt att provet ges tid att härda ordentligt innan provningen. Förfarandet med 7 dygns lagring vid 40°C har visat sig vara tillräckligt härvidlag.

Vid utläggningen har återvinningsmassomas stabilitet stor betydelse eftersom beläggningen måste tåla trafik omedelbart efter utläggning och packning. Stabiliteten påverkas förutom av mängden nytt bindemedel även av granulatets vatteninnehåll. Av den anledningen bör

vattenkvoten i asfaltgranulatet noggrant kontrolleras vid utförandet. Packningskurvan enligt tung instampning (avsnitt 4.2) kan ligga till grund för bedömningen av lämpligt vätskeinnehåll i massan. Den totala vätskemängden i massan som omfattar vattnet i granulatet initialt,

Som framgår av laboratorieprovningama är det förhållandevis komplicerat att testa

återvinningsmassor på ett realistiskt och funktionellt inriktat sätt. Jämfört med varmblandade massor måste provprepareringen och provhanteringen styras upp och kontrolleras

noggrannare. Det är många parametrar som kan inverka på resultatet, t ex vatteninnehållet kan förändras med tiden, provets ålder och hur det nya och gamla bindemedlet samverkar.

Provningsförfarandet blir av den anledningen omfattande men det finns dock inga enkla metoder att ta till om man vill testa materialegenskaperna på ett verklighetsnära och relevant sätt.

Ett relevant provningsförfarande för kallblandade massor måste innehålla beständighetstester. Beläggningens vatten- och klimatbeständighet är viktiga att känna till i vårt nordliga klimat, med relativt korta somrar och fuktiga, växlingsrika vintrar. Hålrummet för kallblandade massor är också större än för varmblandade vilket innebär att beläggningen exponeras för tuffare påkänningar i fråga om fukt och klimat. Provningarna bör också göras på vattenlagrade prov som dock först måste härdas ett tag.

MATERIAL OCH UTFÖRANDEKONTROLL

I samband med utförandet av provvägen togs ett antal prov av bindemedel och massa för analyser på laboratoriet. På vägen följdes spårutvecklingen, vatteninnehållet i beläggningen och temperaturen, både i vägen och i luften, upp kontinuerligt under och närmaste tiden efter utläggningen.

Bitumenemulsion

Ett prov av bitumenemulsionen togs från tankbilen i samband med leverans av bindemedlet till asfaltverket. Analysresultatet framgår av tabell 1.

Tabell 1. Analyser på bitumenemulsion, BE60/2200.

Metod Sort Analysresultat (medelvärde)

Bindemedelshalt Vikt-% 68,3 Vattenhalt Vol-% 29,5 Lösningsmedelshalt Vol-% 2,0 Viskositet STV 4mm 50°C 13 Silprov, 0,5mm 50°C <0,01 Kemisk brytning, (Glanshammar) 25°C 127 Destillationsåterstod: Kinematisk viskositet 60°C mm2/s 1733

Återvinningsmassa

Massaprovema analyserades med avseende på bindemedelshalt, komkurva, hålrum och draghållfasthet. Hålrummet och draghållfastheten bestämdes på provkroppar tillverkade enligt Marshall. Provkroppama tillverkades och härdades på samma sätt som vid förprovningen, dvs instampning vid 60°C följt av 7 dygns lagring vid 40°C. Innan provningen förvarades

massaprovema förslutna i plastpåsar i ca en vecka. Vattenkvoten bestämdes dock omedelbart efter provtagningen. Resultaten redovisas i figurerna 1- 4.

P a ss e ra n d e m ä n g d , v ik tp ro c e n t o.oiu bu Kornstorlek, mm

Figur 4. Draghållfasthet på Marshalltillverkade provkroppar. Sträckorna

Kommentarer:

Bindemedelshaltema i de olika provsträckoma stämmer väl överens med arbetsreceptet. Sträcka 3, MABÅ, innehåller t ex 7,8 % bitumen medan sträcka 6, AGÅ, innehåller 4,8 % bitumen.

Hålrummet varierar mellan 7 - 11 %, det högsta värdet för blandningen med enbart vatten och granulat. Jämfört med förprovningen på laboratoriet uppvisar massaproven från vägen markant lägre hålrum.

Draghållfastheten påverkas av bindemedelsmängden. De högsta värdena erhåller blandningarna med de lägsta bindemedelsmängdema, 0 och 1,5 % emulsion. Sträcka 6 som innehåller enbart granulat och vatten uppvisar anmärkningsvärd hög draghållfasthet, ca 1000 kPa, trots ett hålrum på drygt 11%. Tydligen har den gamla beläggningen ett bra "restvärde" samtidigt som bindemedlet är styvt vilket leder till förhållandevis höga draghållfastheter vid låga

emulsionsmängder. Det nya bindemedlet som är betydligt mjukare än det gamla medför att beläggningen får mer viskösa, flexibla egenskaper.

Referensmassa, AG och MAB

I tabell 2 redovisas bindemedelshalt och komkurva på AG16, AG25 och MABT16.

Tabell 2. Bindemedelshalt och kom kurva på nytillverkad asfaltmassa.

Massatyp Bind.halt <0,074mm <2 mm <4mm <8mm <ll,2m m

MABT16 5,9 9,3 40,5 52,4 71,0 86,4

AG16 5,2 8,7 40,3 61,4 77,7 89,2

AG25 4,5 6,1 31,9 41,3 55,4 62,6

Vatteninnehåll

Kallblandade massor måste till en början innehålla en "lagom" mängd vatten av olika skäl. Vattnet underlättar blandningen, förbättrar täckningsgraden, gör massan mer bearbetbar och smidig samt påverkar också massans utläggnings- och packningsegenskaper. När massan väl kommit på plats på vägen är det en fördel om vattnet relativt snabbt försvinner så att

härdningen kommer igång. Används massorna som bärlager måste materialet torka ut ett tag innan ytan förseglas. Av den anledningen fick AGÅ-sträckoma ligga i en vecka innan slitlagret påfördes.