V//meddelande
587 1989
Armering och stabilisering av sandlager vid förstärkning av väg
Prov vid Sunne 1988
Byggnadsrapport
V//meddelande
87 1989
rmering och stabilisering av sandlager vid
orstärkning av väg
ov vid Sunne 19889
iggnadsrapport
nar Lindh och Leif Viman
Att undersöka hur man bättre ska kunna utnyttja sand som byggnadsma-terial exempelvis vid vägbyggnad är en angelägen forskningsuppgift såväl ur lokal som global synvinkel. Det primära syftet med det här rapporterade fältförsöket är dock att finna användning för sandöver-skott som uppstått genom sandavskiljning vid grusframställning.
På väg 881 vid Sunne har sommaren 1988 Vägverket utfört förstärkning av
befintlig väg och i samband därmed anlagt ett antal provsträckor:
med ett lager av sand som armerats eller stabiliserats med filler och
bindemedel.
VTI har på Vägverkets uppdrag
planerat. provsträckorna och därvid
utnyttjat känd kunskap hos forskare och specialister på VTI, SGI och
AB Nynäs Petroleum.
Främst har följande personer bidragit vid planeringen av
provsträckor-na: Peet Höbeda, VTI (stabilisering), Leif Eriksson, SGI (armering), Lars
Johansson, VTI, Kjell Hortlund och Ulf Lillbroända, AB Nynäs
Petro-leum (bitumenstabilisering).
Vid förplaneringsdiskussioner har också deltagit Leif G Wiman, Hans G
Johansson, Lennart Djärf och Sven Fredén, samtliga VT], vilka bidragit
med sakkunskap inom olika ämnesområden. Vid besök på
Veglaborato-riet i Oslo har samtal förts med Geir Refsdal och Öystein Myhre.
Även Agne Minsér, Nor-Vest AB, har konsulterats om armering med
geogrid.
De relativt omfattande kontakterna som tagits under förplaneringen
sammanhänger främst med att erfarenheterna av armering av
över-byggnadskonstruktioner med sand är få. Av flera skäl har dock inte alla
synpunkter kunnat beaktas vid den slutliga planeringen av
provsträckor-na.provsträckorna ligger tillhör VFS, arbetsområde (Ao) 15 i Sunne (väg-mästare Hans Lundgren) men av resursskäl har arbetet utförts av personal från Ao 23 i Kil som tillhör samma driftområde. Ansvarig för genomförandet har på Ao 23 varit vägmästare Sune Nilsson men för den direkta arbetsledningen och anskaffning av material har biträdande vägmästaren Jonny Glad ansvarat.
Förprovningarna på VTI har gjorts av Leif Viman, Nils-Gunnar Görans-son, Gösta Gustafson och Ruth Bobeck.
Vid utförandet av provsträckorna har VTI kontrollerat blandningar, utläggning av blandade material och armerade lager samt utfört prov-tagningar. Kontrollen har utförts av Leif Viman, Klas Hermelin och undertecknad.
Mätningar av bärighetsegenskaper genom fallviktsmätning före och efter förstärkningen har gjorts av Anders Swenson och mätningar av förändringar i tvärprofilen (spårbildning) har gjorts med lasermätare (Primal) av Björn Björnsson.
Einar Lindh Projektledare
* & M ba d D jono= t N # å fn j h S X) d-n a g a a g a an b fo ö f o P-F 9 NJ + . O N O N O N b v m NV QL h o n DV 00 6.2.9 6.2. 10 6.2.1 1 n a s | -J NJ 6.2. 14 6.2.15 INNEHÅLLSFÖR TE CK NIN G REFERAT ABSTRACT SAMMANFATTNING SUMMARY INLEDNING UNDERSÖKNINGENS SYFTE PROVSTRÄCKOR Läge Beskrivning av provsträckorna PLANERING Förplaner ing FÖRPROVNINGAR Mater ialundersökningar CBR -bestämningar
Hållfasthetsprovningar på provkroppar med bindemedel
BYGGANDE
Arbetsbeskrivning, maskin- och materialförteckning Byggnadsbeskrivning
Provsträcka 1. Referenssträcka med bärlagergrus Provsträcka 2. Referenssträcka med sandlager Provsträcka 3. Bitumenstabiliserat sandlager Provsträcka 4. Sand stabiliserad med "Mesa" + + cement
Provsträcka 5. Sand + stenmjöl
Provsträcka 6. Sand armerad med korta plastfibrer Provsträcka /a. Armering med geogrid i underkant
av bärlager '
Provsträcka 7b. Armering med geogrid i över -byggnadens underkant
Provsträcka 83a. Armering med vävd geotextil i underkant av bär lager
Provsträcka 8b. Armering med vävd geotextil i överbyggnadens underkant
Provsträcka 9. Armering i två lager med nonwoven
geotextil ,
Provsträcka 10. Sand armerad med korta plastfibrer Provsträcka 11. Bärlager av sand stabiliserad med bitumenemulsion
Provsträcka 12. Bärlager av sand stabiliserad med stenmjöl och cement
Provsträcka 13. Bärlager av sand stabiliserad med "Mesa!" + cement Sid II IV VI 22 22 22 23 23 24 25 26 27 28 29 30 31 31 32 33 34 35
7 PROVTAGNINGAR OCH PROVNINGAR UNDER OCH 37 EFTER BYGGANDET AV PROVSTRÄCKORNA
7.1 Vattenkvot 37 7 2 Lagertjocklek 37 7 3 Instampade provkroppar 33 7 4 Utborrade provkroppar 33 7,5 Packningsgrad
'
38
8
MÄTNINGAR PÅ FÄRDIG VÄG
39
8.1
Fallviktsmätning
39
8.2
Jämnhetsmätning
42
9
LITTERATURREFERENSER
43
10
FÖRTECKNING ÖVER BILAGOR
000
45
Statens väg- och trafikinstitut (VT] 581 01 LINKÖPING
REFERAT
Ett prov utfört sommaren 1983 med några olika metoder att stabilisera sandlager och armera överbyggnad med lager av sand och bärlagergrus vid förstärkning av väg beskrivs i denna byggnadsrapport. Tolv
prov '
sträckor där lager av sand ingår har utförts på väg 381 vid Sunne i
Värmland.
Ett syfte med de utförda provsträckorna är att de ska ingå som ett
orienterande förprov i en undersökning om möjligheter att använda sand
högre upp i vägöverbyggnader än vad som nu tillåts. Ett annat syfte är
att prova några olika medel att armera överbyggnadskonstruktioner där
i detta fall sand ingår som ett undre bärlager.
Provsträckorna har byggts av Vägverket men har planerats och
kontrol-lerats av VTI på Vägverkets uppdrag. Vid planeringen har även SGI
(Statens geotekniska institut) och Nynäs Petroleum AB konsulterats.
I provet ingår stabilisering med cement och bitumenemulsion samt
mekanisk stabilisering med stenmjöl som även, liksom "Mesa" en
restprodukt av kalk från sulfatfabrik, använts som fillermaterial vid
stabilisering med cement. Vid stabilisering med cement har
cementhal-ten hållits speciellt låg för att minimera sprickutvecklingen.
Vid armering som har utförts med armeringen placerad i olika lägen har
använts geogrid, vävd geotextil samt nonwoven geotextil. På två
sträckor har sanden armerats genom .inblandning av korta (5 cm)
plast-fibrer.
Inspektioner samt registrering av spårutveckling och bärighetstillstånd
ingår i kommande resultatdokumentation.
Reinforcement and stabilisation of sand layers in strengthening roads
by Einar Lindh and Leif Viman
Swedish Road and Traffic Research Institute (VTT) S-581 01 LINKÖPING
Sweden
ABSTRACT
The report describes a field trial during the summer of 19883 to test methods of stabilising layers of sand and reinforcing pavements contai-ning layers of sand and basecourse gravel when strengthecontai-ning a road with low bearing capacity.
Twelve test-stretches containing layers of sand have been constructed on the road 331 near Sunne in the province of Värmland.
One aim of the construction of the test stretches is that they should act as an informatory and preliminary test in an investigation of the possibilities of using sand at a higher level than is allowed at present. A second aim is to test means of reinforcing pavement constructions where, as in this case, a layer of sand is used in the lower part of the basecourse.
The test stretches have been built by the National Road Administration, but have been planned and supervised by the VTl (on commission by the National Road Administration).
Planning-has taken place in consultation
with SGI (the Swedish Geotechnical Institute) and the company Nynäs
Petroleum.
The trial includes stabilisation with cement and bitumen emulsion and
mechanical stabilisation with stone dust as well as "Mesa", a waste
product from lime manufacture in a sulphate mill, used as a filler in
cement stabilisation. In the stabilisation with cement, a low cement
content has been used to minimise shrinkage cracks.
Reinforcing has been performed with the reinforcing sheet in different
locations in the pavement and geogrids, both geotextile and non-woven
geotextile, have been used. On two test stretches, plastic fibers (length 5 cm) have been mixed in the sand.
Inspections and measurements of ruttings and bearing capacity are the principal methods used in documentation of the results.
Armering och stabilisering av sandlager vid förstärkning av väg
av Einar Lindh och Leif Viman Statens väg- och trafikinstitut (VTI) 581 01 LINKÖPING
SAMMANFATTNING
Prov med några olika metoder att stabilisera sandlager och armera överbyggnad med lager av sand och bärlagergrus vid förstärkning av grusväg före beläggning har sommaren 1983 utförts på väg 381 vid Sunne i Värmland. I samband med förstärkningen av vägen har tolv olika provsträckor med sandlager i överbyggnaden anlagts. En referens-sträcka med bärlager enbart av grus tillkommer dessutom.
Ett syfte med de utförda provsträckorna är att de ska ingå som ett orienterande förprov i en undersökning om möjligheter att använda sand högre upp i vägöverbyggnader än vad som nu tillåts. Ett annat syfte är att prova några olika medel att armera överbyggnadskonstruktioner där i detta fall sand ingår som ett undre bärlager.
Provsträckorna har byggts av Vägverket men har planerats och kontrol-lerats av VTI på Vägverkets uppdrag. Vid planeringen har även SGI (Statens geotekniska institut) och Nynäs Petroleum AB konsulterats.
I provet ingår stabilisering med de vanliga stabiliseringsmedlen cement och bitumen och mekanisk stabilisering med fyllnadsmaterial som stenmjöl och "Mesa", en restprodukt av kalk från Skoghalls sulfatfabrik. Cementhalten har hållits speciellt låg för att begränsa sprickutveck-lingen.
På tre provsträckor utgör det cement- respektive bitumenstabiliserade lagret hela bärlagret med ytbehandling av Y1G direkt på det stabilise-rade lagrets yta. På de övriga 9 provsträckorna där sand ingår, i de flesta fall ostabiliserad, har på sandlagret lagts ett 10 cm bärlager av grus under beläggningen av Y1G.
sträckor har armerats genom att i sanden inblandats korta (5 cm) plastfibrer.
Resultat från provet kommer att dokumenteras vid inspektioner och genom registrering av spårutveckling samt bärighetstillstånd.
Reinforcement and stabilisation of sand layers in strengthening roads
by Einar Lindh and Leif Viman
Swedish Road and Traffic Research Institute (VTI) S-581 01 LINKÖPING
Sweden
SUMMARY
A field -trial using different methods of stabilising sand layers and reinforcing pavements with layers of sand and basecourse gravel has been carried out during the summer of 1988 on road 881 at Sunne in the province of Värmland. Twelve test stretches containing layers of sand have been constructed. A control stretch with a basecourse of merely gravel has also been laid.
One aim of the construction of the test stretches is that they should act as in informatory and preliminary test in an investigation of the possibilities of using sand at a higher level that is allowed at present. A second aim is to test means of reinforcing pavement constructions
whereyås in this case, a layer of sand is used in the lower part of the
basecourse.
The test stretches have been built by the National Road Administration,
but have been planned and supervised by the VTI (on commission by the
National Road Administration). Planning has taken place in consultation
with SGI (the Swedish Geotechnical Institute) and the company Nynäs
Petroleum.
The trial includes stabilisation with cement and bitumen emulsion and
mechanical stabilisation with stone dust as well as "Mesa", a waste
product from lime manufacture in a sulphate mill, used as a filler in
cement stabilisation. In stabilisation with cement, a low cement
con-tent has been used to minimise shrinkage cracks.
On three test stretches, the cement and bitumen-stabilised layer
constitutes the whole basecourse of Y1G laid directly on the surface of
the stabilised layer. On the remaining 9 stretches where sand has been
used, in most cases unstabilised, a pavement of Y1G has been laid over a 10 cm basecourse of gravel.
Reinforcing has been performed with the reinforcing sheet in different locations in the pavement and geogrids, both geotextile and non-woven geotextile, have been used. On two test stretches, plastic fibres (length 5 cm) have been mixed in the sand.
Inspection and measurements of rutting and bearing capacity are the principal methods used in documentation of the results.
Sand som byggnadsmaterial finns tillgängligt i betydligt större utsträck -ning än exempelvis grus men kan genom sina egenskaper inte användas som ersättning för grus i nämnvärd omfattning. Det är sandens dåliga motståndskraft mot omlagring som gör att sandlagret inte är lika stabilt som ett gruslager.
Genom att sand och sandiga grusmaterial inte kan användas högt upp i överbyggnaden i vägar uppstår ett överskott på sand. Förbättring av: sandiga grusmaterial genom sandavskiljning har också medfört att sand erhållits som restmaterial och lagts i upplag. Man har ofta inte funnit acceptabel användning av denna sand.
För att söka nya användningsområden för sand har Vägverket gett VTl i uppdrag att i ett forskningsprojekt undersöka om sand genom olika åtgärder kan användas högre upp i vägöverbyggnader än vad som nu tillåts enligt BYA-84 och om det finns andra nya användningsområden för sand som möjliggör ett effektivare och mera ekonomiskt utnyttjan-de av sanutnyttjan-den.
Olika metoder att stabilisera sand och då främst med cement och bitumen har dock redan tidigare provats, varför en grundläggande kunskap finns om fördelar och nackdelar med dessa metoder. Det nya projektet syftar till att förutsättningslöst pröva om det finns andra metoder som förbättrar möjligheterna att använda sand i vägbyggnad. I projektet har därför förutsatts att förutom stabilisering av sanden genom inblandning av filler med eller utan tillsats av bindemedel även prova att armera sanden eller armera konstruktionen med ingående sandlager. Därigenom ges samtidigt möjligheter att erhålla vissa kun-skaper om armering av jord i vägöverbyggnader, vilket också är ett för Vägverket och VTI intressant forskningsområde.
På eftersommaren 1983 har anlagts tretton provsträckor på väg 881 vid Sunne. På fem av provsträckorna har använts armering av olika slag, på sex sträckor har sanden stabiliserats med filler och/eller bindemedel.
2 UNDERSÖKNINGENS SYFTE
Provsträckorna på väg 881 vid Sunne har utförts med två huvudsyften. Det ena är att i ett förförsök prova användning av armering i en vägöverbyggnadskonstruktion med hänsyn till ett ingående lager av sand. Det andra syftet är att prova varianter av mera etablerade. metoder att stabilisera sandlagret genom inblandning av filler samt bindemedel.
3 PROVSTRÄCKOR
3.1 Läge
Provsträckorna är belägna på väg 881, Berga-Folkesgården, ca 1 mil söder om Sunne i Värmland. Se figur 1.
Sunne Väg 881 Folkesgården Berga PROVSTRÄCKOR
f
Väg 234
Karlstad
Figur 1.
Provsträckornas läge.
ning i vägens ytskikt förbättrats genom infräsning av grövre material, makadam, till ett djup av ca 12 cm dels en påläggning med ca 15 cm bärlagergrus. Efter förstärkningen har Y1G utförts som slitlager.
Vägens tidigare uppbyggnad bestod av från ytan ca 5 cm slitlagergrus, därunder varierande sandigt-grusigt material. Vägen har inom avsnitten för provsträckorna varit utsatt för ytuppmjukning och ojämn tjällyft-ning. Tjällyftningen var vintern 1987/88 maximalt ca 15
c.m. Rustbäddar
i vägen på vissa avsnitt tyder på starkare bärighetsnedsättning under
våren vissa år. Dessa avsnitt ligger dock utom provsträckorna.
Dikning har utförts i samband med förstärkningsarbetena.
Trafikmängden på vägavsnittet är ca 200 fordon per dygn (ÅDT), varav
den tunga trafiken uppskattningsvis utgör ca 10 %.
3.2
Beskrivning av provsträckorna
Totalt har 13 provsträckor utförts. Sträckorna 1-10 har anlagts mellan
sektionerna 0/240-0/620 inom ett lågt och någorlunda horisontellt
vägavsnitt inom den i övrigt starkt kuperade terrängen och vägen.
Sträckorna 11-13 däremot är belägna inom ett högt beläget avsnitt
mellan sektionerna 0/800-0/960. Det var svårt att i den starkt kuperade
terrängen finna delar med likartad undergrund för de olika
prov-sträckorna. De utvalda vägavsnitten bedömdes bäst motsvara kraven på
lika förutsättningar mellan provsträckorna.
I figur 2 visas en planskiss och profil över de aktuella vägavsnitten och i
figur 3 en schematisk skiss över provsträckornas indelning.
Tvärsektio-ner visas i figurerna 4 och 5. En mera detaljerad beskrivning av varje
provsträcka visas i figur 6.
___ PROFIL Pra/str. Provstr. 50 [_d 12-13 I I | / 11 | | & 15 $ 40 i Provstr. s_| 1 - 10 ÖBSXN V 30 i 0/833 0/960 Sekt. 0/240 0/620 0/800 0/875
Figur 2. Plan och profil över provsträckorna.
PROVSTRÄCKOR PÅ VÄG 981 BERGA - FOLKESGÅRDEN
DEL 1. Provsträckorna 1-10.
| BärLAGERGRUS[ SAND situmxenemuu.s *mesar s&% STENMJÖL 25% KRENIT GEOGRID GEOTEXTILVÄV GEOTEX TIL ICKE KRENITI 20 cm 5% +CEM15%] +CEM. 4 % 0.5 VIKT-% UNDER | UNDER UNOER UNDER VÄV0 ÖVER Q 0.25 | BÄRLAG. SANDLAG./ BÄRLAG. SANDLAG./ UNDER SANDLAG.] VIKT-%
(OMVIRAT ) DEL 2, Provsträckorna 11-13. 1 40 m g L__ 40 m i 40 m 4 _9 [-_- [9 = NOMINELLA LAGERTJOCKLEKAR CCH LÄNGOER PÅ PROVSTRÄCKORNA SANÖ 20cm SAND 20 cm SANO 20 cm
+5% BITUMEN+ ©25% STEN* +5% "MESA" EMULSION MJÖL *4% CEM. + 1.5 % CEM. * 4 % CEM.
Figur 3. Schematisk indelning av provsträckor.
fo. -20% © *, så 92- : Pn ma_...$-. >> +, Pa + + t RS t ++ se *, * - 2
» ker> leTr e ty jet Tt
Infräsning avmakadam
till ca 12cm djup i den
befintliga vägens ytskikt
Figur 4. Tvärsektion provsträcka 2-10.
pROVSTR.. 11-13 416 -Färdig vägbredd 6 m tabiliserat sandlager . [Nominell tjockiel: 20 cm # at e * * e eg e tat Py A 2 fel te he oj+ % ge 9 *. 3 "9 å *" l / Infräsning av makadam XX till ca 12 cm djup i den befintliga vägens ytskikt
vo & & , & -D . Q | 40 m _ Ep #. u 2 ; |; b + ; * A,"..AL'H [__ ..,-a' ;;. :., +* :,:: .: %:" ot :-S] G O ") QC 0 25 m n La 747 4 7014 - 4 i ? 4, j» po 2 P 125] F_._ o G 0 D 0 ! Figur 6.
Makadam infräst i befintlig vägs ytskikt.
Y1G
10 cm bär lagergrus 10 cm sand
Makadam infräst i befintlig vägs ytskikt.
Y1G
i0 cm bär lagergrus
10 cm sand stabiliserad med 5 % bitumenemulsion + 1.5 % cement Makadam infräst i befintlig vägs ytskikt.
Y1G
IN cm bär lagergrus
10 cm sand stab. med 5 vikt-% "Mesa" (restprodukt av kalciumkarbonat från sulfatfabrik) och 4 % cement. Makadam infräst i befintlig vägs ytskikt.
Y1G
10 cm bär lagergrus
10 cm sand mek. stab. med 25 % stenmjiö l
Makadam infräst i befintlig vägs ytskikt.
Y1G
10 cm bär lagergrus
10 cm sand armerad med korta (4 cm) fibrer, 0.5 vikt-%
Makadam infräst i befintlig väg.
Y1G
iN cm bär lagergrus Armering med gecgrid 10 cm sand
Makadam infräst i befintlig väg.
Y1G
10 cm bär lagergrus 10 cm sand
Armering med geogrid
Makadam infräst i befintlig väg..
tjocklekar och längder.
VTI MEDDELANDE 587 ( 25 m g Mat ost at !; 47 * ,. % å v-b.':A_ A"| [DLL SET, - 71 L s ©. .fJ k. "Goon 0 '
Makadam infräst i befintlig vägs ytskikt.
Y1G
10 cm bär lagergrus ;O cm sand
Armering med vävd geotegti1 25-39; % makadam infräst i befintlig vägs ytskikt. Y1G
10 cm bär lagergrus 10 cm sand armerad med två lager geotextil (nonvoven). Makadam infräst i befintlig vägs ytskikt
Y1G i 10 cm bär lagergrus
10. cm sand armerad med korta (4 cm) fibrer, 0.25 vikt-%. Makadam infräst i befintlig vägs ytskikt.
Y1G
- 20 cm (nom.) sand stabiliserad med 5 % bitumenemulsion+1.5 % cement .
Makadam infräst i befintlig vägs ytskikt.
YiG ,
20 cm (nom.) sand stab iliserad med 25 vikt-% stenmjöl + 4 % cement.
Makadam infräst i befintlig vägs ytskikt.
Y1G
20 cm (nom.) sand stabiliserad med 5 % "Mesa" + 4 % cement. Makadam infräst i befintlig vägs ytskikt.
figur 6. Detaljerad beskrivning av provsträckorna .
lager-4. 1 Förplaner ing
För att tillvarata kunskap över ett brett fält bildades en grupp sammansatt av specialister från VTI och SGI för att ge synpunkter och råd vid förplaneringen av provsträckorna. Ytterligare aktuell kunskap inhämtades genom en översiktlig litteraturstudie och vid seminarier om armering av jord i Oslo och Linköping.
Under vintern 1987-33 diskuterades olika alternativ för att binda eller armera sandlager. Bla undersöktes möjligheten att stabilisera sanden med flygaska från värmekraftverket i Karlskoga som delkomplement. Det visade sig dock senare att askans sammansättning varierade för mycket.
För stabilisering diskuterades främst följande typer:
- Mekanisk stabilisering genom inblandning av exempelvis stenmjöl och andra filler för att höja den inre stabiliteten i sanden.
- Stabilisering med hydrauliska bindemedel som cement.
- Stabilisering med bituminösa bindemedel som bitumenemulsion och skumasfalt.
- Stabilisering med två komponenter, varav den ena skulle utgöras av produkter som själva inte hade tillräcklig bindförmåga men fyllde hålrummen till viss del och därigenom minskade behovet av binde-medel. Exempel på sådana är "Mesa", en restprodukt från sulfatfab-riken i Skoghall, som består av kalciumkarbonat i pulverform och som är en slutprodukt av den vid sulfatframställningen använda kalken. Den innehöll vid deponeringen en vattenkvot av ca 40 vikt-%.
För armering diskuterades främst plastnät och -dukar (geogrids och geotextil) men också möjligheterna att använda stapelfibrer (korta
påminnande om bikupeceller. Ett annat sätt att binda sand är den i Frankrike utvecklade och patenterade metoden att armera med konti-nuerliga fibrer (2, 3 och 4). Man använder där en teknik att successivt blanda jordpartiklarna med kontinuerliga fibrer vid en platsblandning och tillverkning av ett armerat jordmaterial. Med tryckluft alternativt en bandtransportör förs jordpartiklarna i en kontinuerlig ström till en punkt dit fibrerna samtidigt matas separat med samma maskin. När jordmaterialet ramlar ner på upplaget faller samtidigt hela tiden ' fibertrådar och blandas kontinuerligt med jordmaterialet.
Den vanliga jinblandningsmängden är 0.1-0.2 vikt-% fibrer. En typisk fibertyp anges ha en vikt av 30 g per 1000 m längd och en draghållfast-het av 1-2 deka-newton, vilket anges vara en vanlig typ av garn i textilindustrin (5). Ett annat mått på inblandningsmängden fibertråd anges vara att till varje cm3 sand tillförs 20 cm tråd (6).
Andra exempel redovisade i litteraturen på armering av sand genom inblandning av fibrer är exempelvis laboratorieprov (7) genom statisk och cyklisk belastning, triaxialtester på prov med vävda och icke vävda (nonwoven) dukar av syntetiskt material respektive glasfiber placerade i flera horisontella lager. Vid samma undersökning provades inblandning av korta (5-7 cm) fibrer tagna från vävda dukar. Inblandningsprocenten var 0.15-0.8 vikt-% av torr sand.
Liknande prov (8) visade att armeringen gav förbättrad hållfasthet och medgav en ökad axiell töjning innan brott. Linjära och kvadratiska former av "ankare" har också provats laboratoriemässigt (9) liksom stålplattor och stålfibrer (10).
En metod att armera jord med bitar (mesh) av plastnät anges ha patentsökts i ett stort antal länder (11).
På grundval av förplaneringen bestämdes i samråd med Vägverket att prov skulle utföras både med stabilisering och armering av sand. Ett 10 cm lager av grus (bärlager) skulle utföras på sandlagret. De
kostnad/nyttosynpunkt. Prov med dessa som bärlager omedelbart under Y1G-beläggningen skulle därför göras på en särskild del av vägen (jfr provsträckorna 11-13).
5 --- FÖRPROVNING
Före det definitiva valet av vilka prov som skulle utföras på vägen' gjordes förprovningar i laboratoriet på VTI med blandningar av sand och mekaniskt stabiliserande material som stenmjöl, olika bindemedel samt plastfibrer. Vid
förprövningar med bitumenemulsion medverkade Nynäs
genom tillverkning av provkroppar som sedan transporterades till VTI
och provades.
Undersökningar av material redovisas enligt följande:
- Materialundersökningar under 5.1
- CBR-bestämningar under 5.2
- Hållfasthetsprovningar på provkroppar med bindemedel under 5.3
5.1
Mater
Sand
Basmaterialet - sanden - fanns i upplag ca en mil från de blivande
provsträckorna på väg 881. Sandens siktkurva visas i figur 7. Cy-talet
deq:dig är ca 3.5.
90 80 P 192 ] Q bo d 2 0 [o ] o a v k o r n " d v i k t p r o c e n t 22 2 0,074 5,6 11,3 16 22,6 45 Figur 7. Sand från upplag Sunne använd på provsträckorna.
Sandens packningsegenskaper provades genom laboratoriepackning med tung instampning. Resultatet visas i figur 8 och därav framgår att vattenkvoten inte hade någon betydelse för packningsresultatet förrän vid vattenmättning dvs när överskott av vatten tillförts. Sanden kunde inte hålla kvar högre vattenkvot än ca 11 % vid packningen. Om mera vatten tillsattes uppstod vattenseparation. Även vid en tillsats av 11 % vatten uppstod mindre separation. I fält är det vanligen svårt att uppnå och behålla en vattenkvot vid gränsen för vattenseparation.
Sandens lämplighet för stabilisering med cement provades enligt ce-mentföreningens förfarande med natronlutprovet och gav till resultat 1 i färgskalan för humus, vilket betyder att den var lämplig för cement-stabilisering.
Packningsmetod: TUNG INSTAMPNING
Behållarens storlek: 1000 cm Max.kornstorlek vid provning: jod & -Vattenfyllt hålrum
2.4 0 ; l ' Materialets 2,30 m -- spec. vikt : 2,20 -2,1 0 2,00 1,90 T O R R D E N S I T E T 1,8 0 -A D j y r I a ' 2 9 d 5 s u a p i a s u p s Ö s b 5 u i u ] ) D y 305! do P O 2 4 5 3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 "QX
VAT TENKVOT, ViKT+% N
Figur 8. Sand. Packningsegenskaper. Samband mellan vattenkvot vid packning och erhållen torrdensitet vid tung instampning.
Stenmjöl
För att öka stabiliteten i sanden och även minska porvolymen, vilket skulle innebära mindre bindemedelsbehov (främst av cement) provades inblandning med stenmjöl.
Siktkurvan för stenmjölet visas i figur 9.
Ler l Finsilhi' | Metlans'lt i Grovsilt Finsand [Melåunsand | Grovsand | Fingrus | Mellangrus l Grovgrus L Mellansten |
T i - m +
Ler ! Finmjäla | Grovmjäla 1 Finmo 11 Grovmo | ** :"ansand | Grovsand ] Fingrus I Grovgrus i Sten 1 0,902 9,006 0,02 9,06 2 6 20 | 60 å Pa ss er an de mä ng d, vi kt pr oc en t 1 ' s 0,C01 -0,002 0,0C5 C,01 0,92 0,053 -0,125 0,25 0,5 1,0 2 4 56 8 11,2 16 20 25 32 5055Å 109 200 h 0,074 Kornstorlek, mm
Figur 9. Stenmjöl från Hynboholm och "Mesa" från Skoghall. 11 Mesa"
"Mesa" är en restprodukt från sulfatframställning och i det här fallet från Skoghalls sulfatfabrik intill Karlstad. Den består huvudsakligen av kalciumkarbonat CaCO3 dvs kalksten i finpulvriserad form (se figur 9). Detta beror på att den bildas av från början osläckt kalk CaO som i fabriksprocessen förbrukas under omvandling tillbaka till ursprungsma-terialet CaCO3. "Mesa"-maursprungsma-terialet innehöll ca 40 % vatten i upplag vid avhämtning.
legaska
Provningar gjordes på blandningar av sand och flygaska från värmever-ket vid Karlskoga. Det visade sig dock att flygaskan varierade mycvärmever-ket starkt i sammansättning varför beslöts att inte använda denna för provsträckorna. Den gav även låg hållfasthet.
5.2 CBR -bestämningar
De obundna materialens stabilitet är av stor betydelse. Särskilt vid förstärkningsarbeten eftersom materialen då utsätts för trafik direkt efter utläggning. För att bestämma stabiliteten hos olika blandningar har CBR -provning enligt ASTM D 1383 utförts.
Provningen kan göras med eller utan överlast, för att efterlikna olika överbyggnadslager i vägen. Samtliga resultat i denna undersökning har gjorts utan överlast.
Provningsförfarande:
CBR-provning innebär att ett prov, instampat med ett packningsarbete motsvarande mod.proctor, utsätts för ett penetrationsförsök genom att en kolv med 5 cm diameter pressas ner i provet med en hastighet av 1.27 mm/min. Kraften och deformationen registreras på skrivare. CBR--värdet erhålls genom att jämföra belastningen vid 2.54 eller 5.03 mm deformation (den som ger högsta värdet) med belastningen hos ett standardmaterial (kalkstenskross).
CBR - Belastning hos provet x 100 1) Belastning hos standardmaterial
1) Belastning vid 2.54 och 5.08 mm deformation. Det högsta CBR -vär-det redovisas.
CBR-provning har utförts på blandningar av sand och stenmjöl, mesa resp krenitfibrer. Varje material har provats vid olika halter och vid ett par olika vattenkvoter. Resultaten framgår av tabell 1 och figurer-na 10-14,
För stenmjöl ökade värdet ju mer stenmjöl som inblandades. Vid "Mesa'"-inblandning erhölls ett optimalt värde vid 15% inblandning. Krenitfibrer gav inget entydigt utslag.
Som jämförelse kan nämnas att man i Frankrike använder CBR-värde
(bestämt utan överlast) vid klassificering av sand som ska stabiliseras enligt följande:
CBR -värde Förväntade egenskaper
25 Instabilt material, svårt att packa och trafikera innan bindning skett
25-40 Varierande stabilitet, men packning möjlig, medelgod kör-barhet innan bindning
i
>40
Stabilt material, lätt att packa och trafikera.
Ett stort antal CBR-provningar gjordes på olika blandningar av sanden
med mekaniskt stabiliserande material samt plastfibrer för armering.
De viktigaste resultaten framgår av tabell 1.
Resultaten visar för prov enbart med sand att CBR-värdena 45 och 49
erhölls efter packning vid 3.1-3.2 % vattenkvot men endast CBR=30
efter packning vid 10 % vattenkvot. De förstnämnda CBR
som
grundas på deformationen 2.5 mm är förvånansvärt höga för enbart
sanden. En förklaring till detta ges i figur 10 och kommentarer till
denna längre fram i texten.
Med stenmjöl till olika inblandningsmängd, 10-75 vikt-%, erhölls från
CBR=52-57 % vid den lägsta halten stenmjöl till CBR=155-174 % vid
den högsta halten. För fältprovet valdes 25% stenmjöl, vilket som
framgår av tabell 1 vid laboratorieprovet gav CBR=58-63 %. Högre halt
stenmjöl bedömdes vara ett alltför orealistiskt alternativ sett ur
kostnadssynpunkt.
"Mesa" provades inblandad i halter mellan 5-20 vikt-%.
Som framgår av tabell 1 var den bästa inblandningshalten 15 vikt-%
"Mesa" med CBR=105-111 %. Detta med hänsyn till stabiliteten vid
optimal vattenkvot. Vattenupptagniågsbenägenheten vid vattenlagring
av provkroppar visade sig emellertid vara stor och halten för fältprovet
sänktes därför till 10 vikt-% "Mesa". Det skulle emellertid på vägen
visa sig att halten av arbetstekniska skäl måste sänkas ytterligare till
5 vikt-%, vilket vid laboratorieprovningen som synes gett CBR=51.
Krenit (produktnamn) fibrer med en längd av 2.5 respektive 5 cm provades i halter av 0.25-1.0 vikt-%. Som framgår av tabell 1 kunde någon större effekt på CBR-värdet inte konstateras. För provet på vägen valdes dock 0.5 vikt-% fibrer.
Tabell 1. Förprovningar, CBR-bestämningar, på prov av sand utan tillsatser respektive med tillsats av olika halter stenmjöl, "mesa" och korta plastfibrer (Krenit).
Inblandning Efter Vatten- CBR Anmärkning packn. kvot (California
Torr- vid Bearing densitet packning Ratio) vikt-% kg/dm3 vikt-% % 100 % sand 1.74 3.2 45 1.72 10 - 30 1.79 8.1 0 49 Stenmjöl: . 10 1.78 8 52 10 1.79 10 57 Vattenseparation vid packning 25 1.35 8 . 2 63 -25 1.838 10.2 58 Vattenseparation 50 1.89 8. 1 33 50 1.97 10 105 Vattenseparation 7 5 2.04 8 174 75 2.04 9 155 Vattenseparation "Mesa": 5 1.39 3.2 51 10 1.97 3.6 58 15 2.02 7 . 8 111 15 1.99 7 9 105 20 1.92 7 9 90 Krenit: (fibrer ca 5 cm långa) 0 . 25 1.73 8. 1 37 0 . 3 1.77 9.4 60 0 25 1.76 $. i 51 0 . 6 1.73 9.38 46 0 . 5 1.75 8 . 1 51 1 1.71 8 . 1 58 1 1.7 3 51 Krenit: (fibrer ca 2.5 cm långa) 0 . 25 1.77 9.5 47 0 . 25 1.74 7 9 35 0.5 1.74 8.1 . 54 0 5 1.74 8 4 1 0 . 5 1.74 7 9 34 1 1.65 3. 1 24 1 1.74 8 57 1 1.72 8 36
Som tabell I visat har i flera fall inte nämnvärt högre CBR-värden erhållits efter inblandning av låga halter stenmjöl och "Mesa" och framför allt inte med fibrer jämfört med
enbårt sand utan tillsatser.
Samtidigt visar tabell 1 CBR-värden för sanden som kan synas
förvå-nansvärt höga med tanke på sandens dåliga stabilitet. Det kan därför
vara intressant att se hur tryck-deformationskurvan ser ut vid
CBR--provningen. Därför visas i figurerna 10-14
tryck-deformationsför-loppet dvs hur den tryckspänning förändras
som erfordras för att
erhålla den deformation per tidsenhet som CBR
kräver.
Figur 10 visar belastningskurvor för sand utan tillsats. Det ena provet
har packats genom instampning vid 8 % vattenkvot och det andra vid
10 %. Av kraft-deformationskurvorna framgår att det torrare provet
(heldragen linje) snabbare har kunnat mobilisera friktionskrafter än det
fuktigare provet och därigenom gett större motstånd mot deformation
på ett tidigt stadium av belastningsprovningen. Båda proven har
drabbats av brott och vid ungefär samma maximala belastning.
Figur 11 visar CBR-provningar på sand + "Mesa". Det framgår att redan
5 % "Mesa" här gett en förbättring i stabilitet jämfört med enbart sand
(figur 10) om än ganska liten uttryckt i CBR. Även provet med 5 %
"Mesa" har drabbats av brott men först vid en betydligt högre
belast-ning än för proven av enbart sand eller ca 5 MPa för prov med 5 %
"Mesa" mot ca 3 MPa för prov av enbart sand.
Provet med 10% "Mesa" har inte gett någon större förbättring i
CBR -värdet vid liten deformation men visar ingen tendens till brott.
En mycket påtaglig effekt i hållfasthet och penetrationsmotstånd visar
provet med 15% "Mesa". Därför valdes också först 15% "Mesa" som
lämplig halt för provsträckorna. En stor tillsats av kalkmaterial innebär
dock även risker för vattenkänslighet vid tjällossning, varför en lägre
tillsats, 10 %, senare valdes och ävén tillsättning av 4 % cement. Det
skulle dock senare vid utförandet på vägen visa sig uppstå problem vid
blandningen i betongstationen, vilket medförde att en ännu lägre halt
(5% Mesa +4% cement) "Mesa" blev nödvändig att användas på vägen,
vilket framgår av beskrivningen över utförandet av provsträckorna.
Tillsats av stenmjöl i sanden gav som visas i figurerna 12 och 13 en viss effekt redan vid 10 % stenmjöl, dock inte riktigt lika stor som tillsatsen av "Mesa" vid samma halt. En inblandning av 25 % stenmjöl bedömdes som rimlig för provsträckorna och gav vid provningen CBR=57-63 %.
Tillsats av plastfibrer vid de halter som här provats, 0.25-1.0 vikt-%, har som figur 14 visar inte gett någon stark ökning i CBR och penetra-tionsmotstånd. Däremot har en bättre uthållighet mot brott inträffat efter inblandningen och någon tendens till brott framgår inte av resultaten.
För provet på vägen valdes en tillsats av 0.5 vikt-% fibrer med 5 cm längd som vid CBR-provningen gett jämnare resultat än proven med kortare fibrer (se tabell 1). I figur 14 visas några exempel på resultat från några CBR-provningar. Den ger dock inte en komplett bild av resultaten enligt tabell 1.
SAND + STENMJÖL
SAND 100 % --- = PACKNING VID 8% VAÄTTENKVOT
et100/0 mv a ne-en ee ne-en Z emm aa ee CBR =155 % CBR:s 109 % (T TR YC K 15% STENMJÖL 9 % VAÄTTENKVOT 50 % STENEJÖL 10% VATTENKVOT CBR » 105 % 25%STENMJÖL m=" 10 % VATTENKVOT hå 1 hdd " go" T= + 63%
& lensen J :can 63%
joo R 1 d i
& CBR =45 % CBR = 30% La! -
-i 0. mm m" m - e =51% f ican.
/ _ e- t". | 21% ) "eZ Tian ss rst eos vartencvet
-" 2 1 1 *
__ -- T cBrR= 27% i L, Z i i
-To' 1i - Ze i l
i
.
I
'
2.54 mm
" 5.08 mm
'
2.54mm
e
DEFORMATION
(NEDTRYCKN'NG STAMPEL) DEFORMATION ( NEDTRYCKNING STAMFE:. )Figur 10. CBR-bestämningar Figur 11. CBR-bestämningar på 11 11
på sand. sand + "Mesa".
SAND + STENMJÖL em" CBR = 63% -: t SAND + "MESA" 25% STENHJÖL 8 % VATTENKVOT "MESA" 15% CBR = 80% 1 50% STENMJÖL e | CBR = 105 % T t i " 1 h 10 "MESA" 20% H i I CBR = 90% 1 , 1 1 CBR = 57% 1 i 1 t 1 "ME SA" 19% H 5as 1 o i S CBR= 79 % CBR=S8% "_ 1 & I MESÅ 5 / se i ( CBR= 50% #1. i 1 & i »: i 1 CBR = 44 % 1 1 1 i 1 1 i 1 1 f ] i : 1 - H H 2.54 mm . 5.08 mm s % pas 1 1 u.
2 Sk mm DEFORMATION (NEDTRYCKNING STÄMPEL)
OEFORMATION ( NEDTRYCKNING, STÄNMPEL )
CBR -bestämningar sand + stenmjöl. Figur 12. CBR-bestämningar på sand + stenmjöl. Figur 13. T t r e x -C(BR= 41% SAND + PLASTFIBRER 1.0% FIBRER (FIBRER 2.5 cm) 0.5% FIBRER (FIBRER 2.5cm) 0.25 %FIBRER CBR = 43% (FIBRER 5.0 cm) = o CBR = 32% : CBR = 29% 1 1 1 Figur 14. 2.54 mm OEFERMATION[NEDTRYCKNING STÄMPEL )
Jämför också med samtliga resultat i tabell 1.
VTI MEDDELANDE 587
5.3 Hållfasthetsprovningar på provkroppar med bindemedel
För prov med stabilisering av sanden med cement och bitumenemulsion gjordes ett antal provkroppar som provtrycktes. Resultaten redovisas i bilaga 1 beträffande cementstabiliserade provkroppar och i bilaga 2 för de bitumenstabiliserade.
Resultaten kommenteras i det följande för de olika typerna av mate-rialblandningar och bindemedel.
Av flera skäl har det varit nödvändigt att starkt begränsa laboratorie-provningarna, som med tanke på det relativt stora antalet varianter av prov eljest skulle ha blivit mycket omfattande.
Vid hydrauliska stabiliseringar är hållfastheten av stor betydelse. För att bestämma hållfasthetsutvecklingen hos olika blandningar med ce-ment har provkroppar instampats enligt tung instampning och sedan lagrats olika lång tid varefter tryckhållfastheten bestämts. Resultaten visar att cementhalten kan nedbringas genom att sanden först stabili-seras med en viss halt stenmjöl respektive mesa.
Sand + cement
Provkroppar med sand tillsatta med olika halter cement packades genom tung instampning vid 8 vikt-% vattenkvot och provtrycktes efter 7 dygns lagring i fuktrum vid +200C. Resultatet visas i figur 15 där också resultat från övriga prov med cement visas (prov med mesa och stenmjöl).
Resultaten för provkroppar med sand + cement visar att för erhållande av tryckhållfastheten 5 MPa, vilket är kravet i BYA84 för cementstabi-liserat bärlager, skulle en cementhalt av ca 10 % erfordras. Erfaren-hetsmässigt ger dock ett cementstabiliserat lager av sand med så hög cementhalt upphov till kraftig sprickbildning. Provningen med enbart sand + cement gjordes dock bara som referensprov i laboratoriet.
6 Tryckh. MPa? s 4 -- E + g - [ 2. t * Et v0 X sand 100% - ) 8 mesa 9. 5% i T STEG 29% 24 4Z 67% (Å 25 24, 4. 37, 6. 47. Cement, 7
Figur 15. Tryckhållfasthet 7 dygn för provkroppar med cementtillsats.
Sand + "Mesa" + cement
För att minska cementbehovet vid stabilisering av sanden provades att före cementinblandningen tillföra "Mesa". Resultatet framgår av fi-gur 15. Denna visar att trots tillförseln av ca 10 vikt-% "Mesa" skulle ca 38-10 % cement behövas för 5 MPa. Detta bedömdes fortfarande vara alltför mycket cement med risk för stark sprickbildning. Med hänvisning till att det här gäller ett prov överenskoms därför med Vägverket att kraven på hållfasthet skulle sänkas och det bestämdes att 4 % cement skulle användas vid stabilisering av sand + "Mesa". Det motsvarar enligt figur 15 en 7 dygns tryckhållfasthet av ca 2.5 MPa.
Sand + stenmjöl + cement
Prov gjordes med en blandning av 75 % sand + 25 % stenmjöl och med tillsats av cement. Även i detta fall valdes en cementhalt av 4 vikt-% för provsträckorna. Som framgår av figur 15 motsvarar detta enligt förprovningen en 7 dygns tryckhållfasthet av ca 2.5 MPa.
Sand + bitumenemulsion
Av tidsskäl bestämdes i samråd med Nynäs att för stabilisering med bitumenemulsion använda 5 vikt-% emulsion E114-BE60/2200,
rande en restbitumenhalt av ca 3 vikt-%. Valet av emulsionstyp och -halt valdes mot bakgrund av erfarenheter vid tidigare utförda prov med sand.
För att förbättra effekten av bitumenemulsionen skulle en låg halt (1.5 vikt-%) cement inblandas i sanden omedelbart före inblandningen av emulsionen. Detta medför en effektivare reaktion vid kontakten mellan bitumenemulsionen och stenmaterialet.
Resultaten från provningarna på provkroppar med sand + 1.5 % cement. + 5 % bitumenemulsion framgår av bilaga 2. Hållfasthetsprovningarnas resultat sammanfattas också i tabell 2 nedan.
Tabell 2. Bitumenstabiliserade provkroppar. Pressdragprovning. MBB 49-86.
Prov tempe- Draghåll- Brottde- Brottyp rerade 4 tim fasthet formation a) i stenar
vid +9.80C b) i sten-bruk kPa mm c) i bruk Provkropp nr a/b/c 1 32 0.65 0/20/80 3 33 0.62 0/20/80 5 32 0.68 0/25/75
Prov efter 10 frys-tö cykler
Provkropp nr
2 49 , 7 1.18 0/15/85
t. 49 6 1.30 0/15/85
6 BYGGANDE
6.1 Arbetsbeskrivning, maskin- och materialförteckning
För utförandet av provsträckorna gjordes en arbetsbeskrivning och en materialförteckning som låg till grund för anskaffning av maskiner och material. Arbetsbeskrivningen framgår av bilaga 3 och materialförteck-ningen av bilaga 4. Nedan följer förteckning över maskiner som använts vid utförandet av provsträckorna samt blandningsstationer.
Maskinförteckning
Makadamläggare, Layton-läggare
Asfaltläggare Blaw Knox, Babcock, BK 165 Vält 1. Dynapac CC21, 7 ton
Vält 2. Dynapac CH33, 3.3 ton, traktordragen Väghyvel BM, VHR312, 17 ton
Bil med vattentunna och spridare
Bandtraktor med skopa: Caterpillar 951C
Blandningsstationer
1. Betongstation med frifallsblandare belägen ca 5 km från provvägen och ca 200 m från sandupplag.
2. Oljegrusverk, Vägverkets mobila anläggning i Värmland.
6.2 Byggnadsbeskrivning
Provsträckorna har utförts med den uppbyggnad som visas i figur 16. En detaljerad byggnadsbeskrivning över de olika lagrens sammansättning och hur de utförts redovisas i det följande för varje delsträcka.
Underlaget för provsträckorna utgörs av befintlig grusvägbana där man omedelbart före utförandet av provsträckorna med jordfräs blandat in makadam till ca 10 cm djup. Dikning gjordes dessförinnan längs hela vägen.
6,2. 1 Provsträcka 1
Referenssträcka med bärlagergrus. Referens str. 40 m Y1G - e ». o UA å e e e '.
©
P .A.._A'A'AB',
ä
ob, 3, . 3 4 9
: 3 120 cm bärlagergrus
'&'-. , _q, , A M .b ,J. C Makadam infräst i befintlig vävs ytskikt. ,
Figur 16. Provsträcka 1. Uppbyggnad.
I den befintliga vägens ytskikt inblandades makadam i samband med fräsning ner till ett djup av ca 10 cm. Detta gjordes för att förbättra materialets kornsammansättning och därigenom minska dess vatten-känslighet. Det befintliga materialet har tidigare vid tjällossning ytupp-mjukats. Materialets sammansättning efter inblandning av makadam visas i bilaga 5:1.
Efter packning av det frästa ytskiktet utlades
bärlagergrQset genom
spridning från bil, justerades med väghyvel och packades med
vibreran-de vält. Den av Vägverket planeravibreran-de lagertjockleken för
normalutföran-det var enligt förhandsuppgift vid provvägsplaneringen 20 cm men normalutföran-det
bedömdes senare att 15 cm skulle räcka på grund av infräsningen av
makadam i den befintliga vägens ytskikt och denna lagertjocklek
användes därför på vägen i övrigt. Referenssträcka 1 utfördes dock med
20 cm lagertjocklek enligt förplaneringen.
6.2.2
Provsträcka 2
Referenssträcka med sandlager.
20 m
3 Y1G
©
rå "__..A" AAABI 10 cm barlagergrus
Lolle? ___ 10 cm sand
"| Makadam infräst i befintlig
Huvudtanken med provsträckorna är att använda sand så högt som möjligt i överbyggnaden dvs så nära vägytan som det är möjligt med hänsyn taget till den dåliga stabiliteten i packat ostabiliserat sandmate-rial. Det bedömdes nödvändigt att lägga ett 10 cm lager av bärlagergrus som tryckutbredande skikt närmast vägytan på alla provsträckor som tillhörde det först planerade provet där cementstabilisering ej ingick.
För att bedöma effekten av olika åtgärder på sandmaterialet utfördes en referenssträcka med sand som ej åtgärdats.
Infräsning av makadam i vägens ytskikt gjordes på samma sätt som på provsträcka 1. Därefter spreds sand från bil och justerades med väghy-vel till lagertjocklek 10 cm, varefter bärlager utlades med väghyväghy-vel (frontblad) efter tippning på färdig yta.
Packning av sandlagret gjordes med självgående vibrovält, först med packning utan vibrering en tur, därefter vibrering fyra turer och sist avslutning utan vibrering. Hela vägbredden lades på en gång, varför enstaka fordon måste tillåtas passera på det färdigpackade sandlagret. Spår uppstod i ytan men justerades med väghyvel.
Vatten spreds i samband med packning både på sand- och bär lagret.
6.2.3 Provsträcka 3. Bitumenstabiliserat sandlager
| o i Y1G
j 4 7-4 008 00 4 01
| pl." Å Aghprw .:. 10 cm bärlagergrus
|__ ___ '"._| 10 cm sand stab. med 5%
%
;;) bitumenemulsion + 1.5 %cem
I
|Makadam infräst i befintlig
U O i) C
vägs ytskikt
)
Figur 18. Provsträcka 3.
Uppbyggnad.
Befintlig vägs ytskikt preparerades genom infräsning av makadam och
packning. På denna yta utlades med asfaltläggare 10 cm (lagertjocklek
efter packning) sand stabiliserad med 5 vikt-% bitumenemulsion och
1.5 % cement. Efter packning av detta lager spreds bärlagergrus från bil och justerades med väghyvel i ett 10 cm lager och packades. Tillverkning av det bitumenstabiliserade materialet gjordes genom att först tillsätta 1.5 % cement i sanden och blanda dessa i betongstation, varefter emulsion tillsattes i ett oljegrusverk.
Tillverkningsproceduren startade genom att sand hämtades från upplag och transporterades med bil till en närliggande betongstation där den blandades med 1.5 vikt-% standardcement. Från betongstationen trans-porterades det färdigblandade materialet med lastbilar till Vägverkets: oljegrusverk som vid detta tillfälle var stationerat vid Hagfors ca 5 mil från betongstationen där den med cement blandade sanden på nytt blandades men denna gång i samband med tillsättning av 5 vikt-% bitumenemulsion Ell4-BE60/2200. Den verkliga halten bitumenemul-sion visade sig vid kontroll vara 5.2 vikt-%. Den färdiga blandningen lades i upplag till nästa dag då den transporterades till provvägen (ca 6 mil) och utlades med asfaltläggare samt packades med vibrerande vält Dynapac CC21, 7 ton, 3 turer.
Vattenkvoten justerades i samband med blandningen i betongstationen. Sanden från upplag var dock i huvudsak så fuktig att ytterligare vatten ej behövde tillsättas för att tillsammans med vattnet i emulsionen ge avsedd vattenkvot.
Betongblandaren var en frifallsblandare.
Asflatläggavren hade
typbe-teckningen BK 165 Babcock, Blaw Knox.
6.2.4
Provsträcka 4. Sand stabiliserad med "Mesa" + cement
4
40 m
Y1G
&)
g Kr r 910 81 81 p
1514; ib) g, -8t : 10 cm barlagergrus
.
|? enth Se Rep|10 cm sand stab. med 5 vikt-%"Mesa"
pi rette it- :-: j (restprod. av kalciumkarbonat)+ 4%cem.
I
|Makadam infräst i befintlig vägs
Cu V " " ytskikt
Figur 19. Provsträcka 4. Uppbyggnad.
På befintlig väg (efter inblandning i ytskiktet av makadam och pack-ning) utlades sand stabiliserad med "Mesa" som fyllnadsmaterial och 4 % cement som bindemedel.
Tillverkning av det stabiliserade materialet gjordes i betongstation.
"Mesan'" (finpulveriserad restprodukt av kalk-kalksten från sulfatfabrik) hade en vattenkvot av ca 40 vikt-% och bakade ihop sig. Den visade sig (i motsats till ett tidigare prov) omöjlig att mata genom betongstatio-nens transportsystem till blandaren och fastnade i matarfickorna. Det" blev nödvändigt att
grovt förblanda sand och "Mesa" vid sandupplaget
med skoplastare före transport till betongstationen. Det visade sig
också att konsistensen på den färdiga blandningen blev för lös trots att
inget extra vatten tillsattes. Detta medförde att halten "Mesa" måste
sänkas från 10 % till 5 vikt-% för att få en godtagbar konsistens på den
färdiga blandningen som då också innehöll 4 vikt-% cement.
Utläggning på vägen gjordes med asfaltläggaren till ett efter packning
10 cm tjockt lager. Utläggningen gjordes under två arbetsdagar med
halva vägbredden vardera dagen.
Bärlagergruset spreds från bil och utjämnades med väghyvel samt
packades.
6.2.5
Provsträcka 5. Sand + stenmjöl
4
40 m
Y1G
|A ' AA AAAAAA 10 cm bärlagergrus
l._.__.. +___|' 10 cm sand mek. stab. med 25% stenmjöl
i(J Ö ;) Qj Makadam i befintlig vägs ytskikt
Figur 20. Provsträcka 5. Uppbyggnad.
På samma sätt som på övriga provsträckor infrästes makadam i den
befintliga vägens ytskikt följt av packning med vibrerande vält.
I betongstationen blandades sand och stenmjöl i proportionerna 75/25 dvs blandningen innehöll 25 % stenmjöl. Inget bindemedel tillfördes blandningen på denna sträcka. Utläggning gjordes med asfaltläggaren och packning med 7 tons vibrerande tvåvalsvält.
Bärlagret spreds från bil och justerades med väghyvel.
6.2.6 Provsträcka 6.Sand armerad med korta plastfibrer
;
40 m
JIY1G
[45 SSB OTRS] ATLAS SS
..
i,:A- Bl Sy 11... 4 - ;p5 j 10 cm bärlagergrus
: ::! 10 cm sand armerad med korta (5 cm)
:; fibrer ca 0.5 vikt-%
(
Makadam infräst i befintlig vägs
u O © C ytskikt
-Figur 21. Provsträcka 6. Uppbyggnad.
Sand och plastfibrer blandades i betongstationen (frifallsblandare) utan
svårigheter till en homogen blandning med jämn fördelning av
plastfib-rerna. De här använda fibrerna består av 48 mm långa plastfibrer som
är bandformade med en bredd av 4-5 mm och som var och en i sin tur
består av i ett zick-zackformat mönster sammanflätade tunnare fibrer.
De marknadsförs under produktnamnet Krenit och är egentligen avsedda
att användas i betong för att motverka plastiska krympsprickor där.
Plastfibrerna levereras i påsar om 0.9 kg fibrer per påse.
För att kunna tillföra fibrerna i betongblandaren tömdes varje påse med
fibrer direkt i blandartråget efter tillförsel av sand. Vatten tillsattes i
samband med blandningen.
På vägen utlades den med fibrer blandade sanden i ett efter packning
10 cm tjockt lager genom tippning från bil och utjämning med väghyvel.
Den fiberarmerade sanden filtade ihop sig och lagret var mycket svårt
att justera med hyvel p g a att materialet följde med hyvelbladet ända
till lagrets botten och lät sig inte dela i något skärsnitt med
hyvelbla-det. En justering av ytan med handverktyg (spadar, grepar, krattor) blev
därför nödvändig före och i samband med vältning.
Packning gjordes med vibrerande vält. Lagrets yta blev efter omstän-digheterna någorlunda jämn och kunde utan problem packas till ett fast och synbart bärkraftigt lager med god stabilitet och hållfasthet.
På sandlagret spreds bärlagergruset med bil och justerades med väg-hyvel samt packades med den vibrerande tvåvalsvälten 3.8 ton.
6.2.7 Provsträcka 7a. Armering med geogrid i underkant av bär-lager
va 4-8 T* KC B - 2 ..
24: Sk, 2 05 2&:-. 10 cm bärlagergrus . + JB P3 CA 3.4 ]3 , &: A .
homme --- Armering med geogrid pyrt Por hehe tee --; 10 cm sand
Cy O V Q Makadam infräst i befintlig vägs
_
ytskikt
Figur 22. Provsträcka /a. Uppbyggnad.
Överbyggnaden består här av 10 cm sand + 10 cm bärlager och
kon-struktionen är armerad i underkant av bärlagret med plastnät eller
geogrids, Tensar SS2.
Efter utläggning av sanden i ett 10 cm lager med makadamläggaren och
packning utan vibrering med vält CH33, 3.3 ton, lades plastnätet längs
vägen i två våder med vardera 3 m bredd och med överlappning i
vägmitt.
Bärlagergruset tippades från bil på färdig yta, utbreddes med
väghy-velns frontblad och
ytan justerades därefter med väghyveln. Stor
försiktighet måste iakttas för att nätet skulle ligga kvar plant.
Tenden-ser till vågbildning uppträdde i ett fall vid utläggning av bärlagergruset
men i stort sett kunde bärlagret utläggas med avsedd täckande tjocklek
på nätet.
Hela vägbredden lades på en gång då det bedömdes vara svårt att utföra
- en väghalva i sänder.
6.2.8 Provsträcka 7b. Armering med geogrid i överbyggnadens underkant
i 25 m I Y1G
lrug'nuqz A':A'wg-A'lw
L2Q %, 2.254 0
:* ':, 54
cm bärlagergrus
.
|..A.'.-..'4.o
A:: er'lvé .. .., .4 a. v.. g ghut
| 10 cm sand
o
'.iArmering med geogrid
Makadam infräst i befintlig vägs
ytskikt
Figur 23. Provsträcka 7b. Uppbyggnad.
På provsträcka 7b har plastnät, geogrid Tensar SS2 utlagts på den
befintliga vägens yta före utförandet av den egentliga
överbyggnadsför-stärkningen med sand och bär
Plastnätet utlades på den packade vägytan efter inblandningen av
makadam i underlaget. Nätet lades liksom på provsträcka /a i två
våder, 4 och 3 m breda, längs vägen och med överlappning i vägmitt
med 0.5 m. Överlappningen fixerades med nästtråd (ståltråd) för att
näten skulle ligga kvar i rätt läge.
Sanden utlades på nätet med Layton-läggare (makadamläggare) dragen
av bil och hela vägbredden utfördes i en följd. Inga problem uppstod vid
utläggningen av sanden beträffande nätet trots att både lastbilens och
läggarens hjul måste rulla på nätet. Däremot uppstod problem med
matningen av sanden genom läggaren.
Sandlagret justerades med bandtraktorn som därigenom också utförde
packning av lagret. Som sista åtgärd på sandlagret packades detta utan
vibrering med tvåvalsvälten 3.8 ton.
Bärlagergruset tippades på färdig yta och utbreddes med bandtraktorn
samt packades med den vibrerande tvåvalsvälten 3.3 ton.
6.2.9 Provsträcka 3a. Armering med vävd geotextil i underkant av bärlager
0 __ 1 222 ne
CA AS
2279? 2
10 cm bärlagergrus
'
--- --
--- Armering med vävd geotextil
':. :.: 10 cm sand
-. - p p [Makadam infrästi befintlig
u V "D - vägs ytskikt
o o
O e m
Figur 24, Provsträcka 3a. Uppbyggnad.
För jämförelse mellan armering med vävd geotextilduk och geogrid
(provsträckorna 7a och 7b) gjordes på provsträckorna 3a och 3b
arme-ring på motsvarande sätt men med en duk UCO 34/34 med hög
hållfasthet. På provsträcka 3a lades duken i underkant av bärlagret och
på sandlagret.
Sandlagret utlades med makadamläggaren på den packade befintliga
. vägen efter infräsningen av makadam.
Packning gjordes på sandlagret utan vibrering med vält CH33 före
läggning av duken.
Duken lades tvärs över vägen och med 0.5 m överlapp mellan varje våd i
vägens längdriktning. Hela vägbredden lades alltså samtidigt.
Utläggning av bärlagergruset gjordes med bandtraktorn efter tippning
från bil på färdig yta. Packning gjordes därefter med vibrerande vält
CH33, 3.3 ton.
Utläggningen av duk skedde etappvis med två dukar i sänder, varefter
bärlager utlades som skydd.
31
6.2.10 Provsträcka 3b. Armering med vävd geotextil i överbygg-nådens underkant
2 m ___ io
'jå'. A"._' Å'Ä';5»?ÄiAÄÖÄTAä 10 cm bärlagergrus
l
:i 10 cm sand
,,.
IArmerlng med geotextil
CG
O Ö Makadam infräst i befintlig
vägs ytskikt
Figur 25. Provsträcka 8b. Uppbyggnad.
Vävd geotextilduk UCO 34/34 utlades på befintlig vägyta sedan
ytskik-tet där behandlats genom infräsning av makadam och packning. På
duken utbreddes sand till 10 cm lagertjocklek (efter packning) med
bandtraktor försedd med skopa. Duken lades tvärs vägens längdriktning
med 0.5 m överlapp. Lagret packades utan vibrering med vält CH33,
3.3 ton.
'
Bärlagret tippades på färdig yta och utbreddes med bandtraktorn till
10 cm lagertjocklek efter packning med traktorn och den vibrerande
välten CH33.
6.2. 1 1
Provsträcka 9. Armering i två lager med nonwoven geotextil
40 m
i Y1G
Sp"
-h
' ]?ÄåSm
AA: 10 cm bärlagergrus
L
10 cm sand armerad med två lager
;) geotextil (nonvoven)
j Cy
Or) Cx lMgkkgggm infräst i befintlig vägs
yts
en
På denna provsträcka har armeringen gjorts i två lager, det ena i underkant av bärlagret och det andra i underkant av sandlagret. Duken har virats om sandlagret och lagts tvärs över vägen så att endast en skarv finns i vägens längdriktning. Överlappningen var väl tilltagen för att nå bästa effekt. Använd duk är Trevira 13/150.
På den packade vägytan utlades duken tvärs över vägen och med längder som medgav att duken efter utläggningen av sandlagret viktes in över detta och förankrades med det överliggande bärlagrets friktion mot duken. Den övervikta duken gavs en överlappning av ca 1.5 m.
Sandlagret utlades med bandtraktor och packades med denna. Därefter veks duken över och bärlagret lades ut med bandtraktorn samt packades med välten CH33.
Det omvirade sandlagrets tjocklek blev något varierande och lagrets överyta ojämn, vilket medförde ojämn tjocklek på bärlagret och risk för skador i duken vid huveljustering.
62.12 Provsträcka 10. Sand armerad med korta plastfibrer
20 m Y1G
: 2
Sfi
mer];2 i . 10 cm bärlagergrus
"
T 10 -m sand armerad med korta
i (5 cm) fibrer, 0.25 vikt-%
j Makadam infräst i befintlig vägs
( IOI) C
ytskikt
m
e
e-S e *
Figur 27. Provsträcka 10. Uppbyggnad.
Då det på provsträcka 6 med korta plastfibrer armerade sandlagret gett
ett pålitligt intryck och kunde väntas vara speciellt intressant som prov
utökades provsträckorna med ytterligare en kort (20 m) delsträcka för
att se vilken inverkan en sänkning av inblandningsmängden fibrer skulle .
ha. Halten fibrer sänktes från 0.5 vikt-% på sträcka 6 till 0.25 vikt-%
på sträcka 10.
På samma sätt som tidigare blandades sand och fibrer i betongstationen samtidigt som vatten tillsattes.
Sandmaterialet med plastfibrer tippades på vägen genom spridning från bil och lagertjockleken justerades med väghyvel. Samma svårigheter med hantering av materialet uppstod här genom att material till lagrets hela tjocklek kunde följa med vid hyvling. Justering av ytan med handverktyg erfordrades därför.
Lagret justerades till rätt tjocklek och acceptabel ytjämnhet i samband" med packning med vibrovält CH33. Det färdiga lagret blev fast och gav samma goda intryck som på sträcka 6.
Bärlagret spreds från bil, justerades med väghyvel samt packades med den vibrerande välten CH33.
6.2. 13 Provsträcka 11. Bärlager av sand stabiliserad med bitumen-emulsion och cement
40 m Y1G
© :
;
20 cm (nom.) sand stabiliserad med
rot el t : ::, 5% bitumenemulsion+ 1.5 %cement
. - & ©
| Makadam infräst i befintlig vägs
U V D C-
Heki
Figur 28.
Provsträcka 11. Uppbyggnad.
På provsträckorna 11-13 har sanden helt fått ersätta gruset som
bärlager. En förutsättning för att detta ska vara möjligt är dock att
sanden är stabiliserad med bindemedel så att lagret får tillräcklig
stabilitet.
Tillverkningen av det bitumenstabiliserade bärlagret började med att
sand från upplag transporterades till betongstationen där det blandades
med 1.5 vikt-% cement. Inblandningen av cement gjordes för att
förbättra effekten av bitumenemulsionen, vilket enligt erfarenhet kan
uppnås av förbehandling med låg halt cement.
Efter blandningen transporterades det med cement förbehandlade sand-materialet till ett oljegrusverk där 5 vikt-% bitumenemulsion inblanda-des. Efter mellanlagring över natten transporterades det färdigblandade materialet till vägen och utlades med asfaltläggare. Avsikten var att lägga så tjockt bärlager som det var möjligt i ett lager. Det visade sig att lagret efter packning blev ca 15 cm tjockt. Packning gjordes med vibrerande vält CC21, 7 ton genom 3 vältturer med vibrering. Ytan var efter packningen så fast att lätta till medeltunga fordon kunde trafi-' kera den utan att spår uppstod. Redan över natten förbättrades stabiliteten ytterligare och efter några dagar var stabiliteten i lagret så god att de planer kunde skrinläggas som funnits att - om det visade sig nödvändigt - lägga ett lager av bärlagergrus på ytan som skydd och tryckutbredande lager.
62.14 Provsträcka 12. Bärlager av sand stabiliserat med stenmjöl och cement
oo V-, ':; 20 cm (nom.) sand stabiliserad med i 25 vikt-% stenmjöl + 4% cement Ty $
D © | Makadam infräst i befintlig vägs
Gu O £) C ytskikt
Figur 29.
Provsträcka 12. Uppbyggnad.
Sand (71 vikt-%) + stenmjöl (25 %) + cement (4 %) blandades i
betong-stationen under tillsättning av vatten till optimal halt för packning.
Det blandade materialet transporterades med bil till vägen och utlades
med asfaltläggaren (Barber-Greene) till den maximala tjocklek som
kunde uppnås i ett drag. Den nominella tjockleken var 20 cm men den
verkliga uppnådda lagertjockleken blev ca 15 cm. Syftet med provet
bedömdes ändå uppnås och de nackdelar som skulle ha följt med
läggning i två tunnare lager bedömdes vara större än följden av ett
tunnare lager än från början planerat.
Packning gjordes med CC21, 7 ton, 8 turer med vibrering.
Stabiliteten var efter packning tillräcklig för omedelbar trafikering med lätta och medeltunga fordon.
Provningar och provtagningar i samband med utförandet av det cement-stabiliserade bärlagret redovisas i nästa kapitel.
6.2. 15 Provsträcka 13. Bärlager av sand stabiliserat med "Mesa" +
cement i
© '
-
: :| 20 cm (nom.) sand stabiliserad med
0. [-: 5% "Mesa" + 4% cement
-- n f
Makadam infräst i befintlig vägs
CA
Q 1) C
ytskikt
Figur 30.
Provsträcka 13. Uppbyggnad.
Avsikten var att till sanden blanda in 10 vikt-% "Mesa" + 4 % cement.
Sammansättningen är densamma som planerats för provsträcka 4 men
där endast som undre lager under bärlagergruset. Som redan framgått
av byggnadsbeskrivningen för provsträcka 4 blev det nödvändigt att
ändra receptet för blandningen till 91 vikt-% sand + 5 vikt-% "Mesa" +
4 vikt-% cement.
Vid utläggningen på provsträcka 4 lades också ena väghalvan på
prov-sträcka 13 (vänster väghalva i längdmätningens riktning) men bara till
halva den blivande lagertjockleken.
Utläggningen fortsatte påföljande dag på eftermiddagen liksom tidigare
med asfaltläggaren. På höger väghalva lades i ett drag hela
lagertjock-leken som efter packning blev ca 15 cm. På den vänstra väghalvan lades
ett andra lager på det redan utlagda skiktet upp till samma höjd som på
höger sida. Lagertjockleken blev här totalt ca 15 cm.
vältturer.
Stabiliteten blev tillräcklig för omedelbar trafikering med lätta och medeltunga fordon.
7 PROVTAGNINGÄR OCH PROVNINGAR UNDER OCH EFTER BYGGANDET AV PROVSTRÄCKORNA
Under byggandet av provsträckorna har provtagningar gjorts för att kontrollera och dokumentera faktorer som har betydelse för en senare värdering av hållbarheten för de olika konstruktionerna. På prov-kroppar, dels sådana som instampats vid utläggningstillfället på vägen, dels sådana som utborrats senare ur den färdiga konstruktionen, har hållfastheten undersökts. Bestämning av packningsgrad har gjorts efter mätning av torrdensitet med isotopmätare.
Resultaten redovisas i bilagorna 6:1-6:6 men beskrivs också kortfattat i _ det följande.
7. 1 Vattenkvot
För bestämning av vattenkvoten vid packning på vägen uttogs prov som sedan torkades i ugn. Resultatet framgår av bilaga 6:2 där vattenkvoten i prov från olika provsträckor är angivna.
7 2 Lagertjock lekar
Sandlagrets tjocklek kontrollerades kontinuerligt vid utläggning. På sträckor med 10 cm lagertjocklek justerades tjockleken med band-traktor där så erfordrades. På de sträckor där sandlagret efter stabili-sering fick utgöra hela bärlagret (provsträckorna 11-13) utlades hela lagret i ett enda drag och med den största lagertjockleken som var möjligt med asfaltläggaren. Ett undantag var sträcka 13 där på vänster sida ett undre lager med efter packning ca 7 cm lagertjocklek utlades separat. När detta lager utlagts gjordes den bedömningen att uppenbar risk fanns för att dålig vidhäftning mellan detta lager och nästa tillsammans med den hårda ytan skulle kunna medföra att bärlagret delade sig horisontellt i två skikt och inte samverkade. Det bedömdes dock fortfarande provningsmässigt vara så stora fördelar med att lägga ut sandbärlagret på provsträckorna 11-13 med läggare att denna form av läggning bibehölls. Den planerade lagertjockleken på dessa sträckor
