Titel: Stabilisering/remixing av skadade beläggningar genom inblandning av bitumenemulsion. Lägesrapport 97.10
Författare: Torbjörn Jacobson
Programområde: Vägteknik (Asfaltbeläggning)
Projektnummer: 60320 och 60343
Projektnamn: Stabilisering med bituminosa bindemedel. Skadeutredning AEBÖ-beläggning
Uppdragsgivare: Vägverket
FÖRORD
I samband med utprovning av förbättrings/förstärkningsmetoder genom markinblandning av bituminosa bindemedel i befintligt vägmaterial har VTI medverkat vid uppföljningen av ett antal vägobjekt i mellersta Sverige.
Undersökningen har dels finansierats av Vägverket, Division Väg & Trafik, dels av Vägverket, region Mälardalen. Kontaktpersoner inom Vägverket har varit Svante Johansson, Tord-Inge Eriksson och Gunnar Carlqvist medan Torbjörn Jacobson varit projektledare på VTI. Från VTIs sida har även Anders Svensson, Fredrik Nilsson och Karl-Axel Thörnström medverkat vid utvärderingen av resultaten och genomförandet av fält- och laboratorieprovningama.
Linköping i oktober 1997
I N N E H Å L L S F Ö R T E C K N I N G Sa m m a n f a t t n i n g... 3 B a k g r u n d o c h s y f t e...5 St a b il is e r in g/k a l l r e m ix in g - a l l m ä n t... 6 In b l a n d n in g a v b in d e m e d e l m e d d j u p f r ä s, Wir t g e n 2 1 0 0 D C ...7 Sa m m a n s t ä l l n in g ö v e r o b j e k t, å t g ä r d e r o c h r e c e p t...8 Up p f ö l j n in g a v k o n t r o l l s t r ä c k o r n a... 9 Vä g T 2 0 5 , Rö f o r s - Ma r k e b ä c k... 10 Vä g T 2 0 4 , Åt o r p - Sv a r t å... 15 VÄG T 6 3 3 , Ty n n in g e - På l s b o d a... 17 V Ä G T815, SOLBADDET- KÄGLAN... 18 Sa m m a n f a t t a n d e k o m m e n t a r e r...2 0 Li t t e r a t u r...2 3 Bilagor: 1. RST-mätning, T205, Röfors-Markebäck 2. Fallviktsmätning, T205, Röfors-Markebäck 3. Borrkämor 1996, T205, Röfors-Markebäck 4. Borrkämor 1995, T205, Röfors-Markebäck 5. Proportionering, T205, Röfors-Markebäck 6. RST-mätning, T204, Åtorp-Svartå 7. Fallviktsmätning, T204, Åtorp-Svartå 8. Proportionering, T204, Åtorp-Svartå 9. RST-mätning, T633, Tynninge-Pålsboda 10.Fallviktsmätning, T633, Tynninge-Pålsboda 11.RST-mätning, T815, Solbaddet-Käglan 12.Fallviktsmätning, T815, Solbaddet-Käglan
Sammanfattning
Sommaren 1995 åtgärdades ett antal vägar inom region Mälardalen genom markinblandning av bituminosa bindemedel i befintligt vägmaterial. Vid åtgärderna användes en ny djupstabiliseringsfräs av fabrikatet Wirtgen 2100DC och nominellt fräsdjup var 10 cm.
Enligt förprovningen utgjordes materialen (de övre 10 cm) av öppen asfalt- emulsionsbetong (AEBÖ), indränkt makadam (IM) eller oljegrus (OG) samt i en del fall även bärlagergrus. De gamla beläggningarna hade innan åtgärd omfattande beläggningsrelaterade skador, typ stripping och materialsläpp. Vägarna ligger i intervallet 500-1500 fordon per dygn (ÅDTt) med i några fall stor andel tung trafik.
I samband med åtgärderna fick VTI i uppdrag att ta fram arbetsrecept, svara för kvalitetskontroll av prov tagna både före och efter åtgärd samt slutligen följa upp åtgärdad väg på längre sikt genom fältmätningar och provtagningar I VTI notat 14-1996 redovisas förprovning, proportionering, utförande, kvalitetskontroll och första tidens (hösten 1995) uppföljning medan detta notat behandlar uppföljningarna under 1996 och våren 1997.
Ett av syftena med försöken var också att studera relevansen i ett proportioneringsförfarande framtaget för kalla massor. Det bygger på att arbetsreceptet tas fram genom jämförande tester av materialets hålrum, mekaniska egenskaper och beständighet hos laboratorietillverkade provkroppar med varierande halt nytt bindemedel (så kallad funktionsinriktad proportionering).
Kvalitetskontrollen av massaproven visade att det stabiliserade lagret erhöll mindre halt nytt bindemedel än planerat, sannolikt beroende på att fräsdjupet blev större än det nominella på 10 cm. Även provborrningen pekade i samma riktning med 10-14 cm i tjocklek för hela provkroppar. Bindemedelshaltema i åtgärdade lager bedöms trots allt ligga på en relativt bra nivå och i de flesta fall mellan 4,0-5,0 % om halten gammalt och nytt bindemedel i materialet läggs ihop.
Provborrningen drygt ett år efter åtgärd visade att i ca hälften av fallen erhölls hela, provningsbara provkroppar och då företrädesvis i hjulspåren och där bindemedelsinnehållet var som störst. Labresultaten från borrkärnoma stämmer mycket väl överens med förprovningen (proportioneringen), speciellt när det gäller hålrumshalt, pressdraghållfasthet och vidhäftningstal. Styvhetsmodulen blev dock något högre för borrkärnoma jämfört med de labtillverkade proven vid proportioneringen.
Spårdjupen efter drygt ett års trafik ligger mellan 2-6 mm med de högsta värdena för väg T205 som också har störst antal tunga fordon. Spårutvecklingen har på denna väg varit måttlig efter den första sommaren. Av totalt ca 6 mm i maximalt spårdjup hösten 1996 kan drygt 5 mm härledas till den första tidens efterpackning. Det innebär sannolikt att spårbildningen i framtiden kommer att bli måttlig för de stabiliserade/remixade vägarna och huvuddelen av de hittills uppmätta spårdjupen kan sannolikt tillskrivas effekter från efterpackningen av det drygt 10 cm tjocka stabiliserade lagret och 4 cm nya slitlager.
Ojämnhetsmåttet IRI ligger i de flesta fall mellan 1,3-1,8 mm/m, vilket måste betraktas som acceptabelt för den här kategorien av vägar. Vägarna klarar också kravet för jämnhet i VÄG 94 (vid jämnhetsklass 3).
Krökningsradien (R) som vid fallviktsmätning beskriver påkänningarna i de övre lagren pekar mot acceptabla bärighetsnivåer i de bundna lagren. R ligger med ett undantag mellan 100-200 m, det vill säga en medelnivå och sannolikt inom ett lämpligt intervall för åtgärder på regionala vägar med förhållandevis måttliga trafikvolymer.
Inga skador har tills våren 1997 observerats inom uppföljningssträckorna eller på övriga delar av de åtgärdade vägarna. Lokalt har tjälsprickor och någon bärighetsbetingad spricka konstaterats men intrycket från besiktningen är positivt, särskilt med tanke på hur omfattade skadorna var på den gamla beläggningen innan åtgärd.
Sammanfattningsvis visar resultatet hittills att kall remixing och stabilisering kan vara ett realistiskt alternativ vid underhåll och förstärkning av nedslitna vägar, speciellt om påbyggnadsåtgärder vill undvikas (smal väg) och naturresurser sparas. Transportbehoven blir också minimala vid markinblandningsmetoder. En förutsättning för ett bra resultat är dock att vägen har de rätta förutsättningarna för den här typen av åtgärder, det vill säga att sammansättningen på befintligt material ligger inom rimliga gränser och att den inte i övrig har för dåliga lager och att den har tillfredsställande dränering. Försöken visar också att det är viktigt att fräsutrustningen kalibreras innan åtgärd, bland annat med avseende fräsdjupet.
Kontrollsträckorna avses att följas upp de närmaste åren, bland annat genom förnyade borrkärnor och besiktningar samt genom mätningar av vägens bärighet och vägytans tillstånd med avseende på spår- och jämnhetsutveckling.
Bakgrund och syfte
Sommaren 1995 åtgärdades ett antal vägar inom region Mälardalen genom markinblandning av bituminosa bindemedel i befintligt vägmaterial. Vid åtgärderna användes en ny djupstabiliseringsfräs av fabrikatet Wirtgen 2100DC och nominellt fräsdjup var 10 cm.
Enligt förprovningen utgjordes materialen (de övre 10 cm) av öppen asfalt- emulsionsbetong (AEBÖ), indränkt makadam (IM) eller oljegrus (OG) samt i en del fall även bärlagergrus. Lagertjocklekarna varierade men merparten av materialet som stabiliserades utgjordes av asfalt (varierar från objekt till objekt). De gamla beläggningarna hade innan åtgärderna omfattande skador, typ stripping och materialsläpp, vilket tyder på dålig beständighet hos asfalten. Skadorna hade också börjat uppträda i ett relativt tidigt skede. Vägarna ligger i intervallet 500- 2000 fordon per dygn (ÅDTt) med i några fall stor andel tung trafik.
Våren 1995 beslutade Vägverket, region Mälardalen, att vägarna skulle åtgärdas genom stabilisering/remixing av de övre lagren och därefter påförande av ett nytt slitlager typ MAB. I samband med åtgärderna fick VTI i uppdrag att ta fram arbetsrecept för objekten, svara för kvalitetskontrollen av prov tagna både före och efter åtgärd samt att följa upp några av de åtgärdade vägarna på längre sikt genom borrkärnor, besiktning, fallvikts- och RST-mätningar.
Arbetsrecepten togs delvis fram genom funktionell proportionering, dvs jämförande tester av materialets mekaniska egenskaper och beständighet hos lab.tillverkade provkroppar med varierande halt nytt bindemedel. På grund av tidsbrist gjordes proportioneringen endast på de första två objekten, vilka fick ligga till grund för valet av recept för övriga objekt.
I VTI notat 14-1996 redovisas förprovningar, proportionering, utförande,
kvalitetskontroller och första tidens (hösten 1995) uppföljningar. Detta notat behandlar uppföljningarna under hela 1996 och våren 1997.
Stabilisering/kall remixing - allmänt
Vid underhåll, förbättring eller förstärkning av skadade, nedslitna vägar (beläggningar) finns det i princip tre alternativ att välja mellan, nämligen:
1. påbyggnadsåtgärd, t ex justering + AG + slitlager
2. borttagning av svaga lager som ersätts med nya, t ex kallfräsning + AG + slitlager eller kallfräsning + bärlagergrus + slitlager
3. remixing/stabilisering av befintliga lager, t ex genom infräsning av bindemedel/stenmaterial i beläggning och bärlagergrus + slitlager
Återvinningsmetoder typ stabilisering och kall remixing innebär att befintliga material, på plats (in-situ), förbättras genom inblandning av bindemedel och ibland nytt stenmaterial. Kombinationer av flera bindemedel kan också komma i fråga, t ex bitumenemulsion och cement. Följande bindemedel kan användas:
• bitumenemulsion • skummad bitumen
• hydrauliska bindemedel typ cement, flygaska/kalk, slaggbindemedel mm • kombinationen bitumenemulsion/cement
Den här typen av åtgärder är mycket resurssnåla och tekniken svarar på ett bra sätt upp mot Vägverkets mål med miljö- och kretsloppsanpassat vägunderhåll. En fördel är att materialet inte behöver värmas upp. Metoder som bygger på att befintligt material återanvänds och förbättras på vägen kan ha följande för- och nackdelar:
Fördelar
• resurssnål teknik, materialet behöver inte värmas upp
• resurshushållning, tar till vara gammalt vägmaterial och behovet av nytt material begränsas
• gamla asfaltmassor slipper tas bort och deponeras
• blandningen på vägen medför att behovet av transporter begränsas
• profilhöjningen av vägen begränsas, viktigt vid underhåll/förstärkning av smala vägar som annars kan behöva breddas
• kan trafikeras omedelbart efter packning • kan vara kostnadseffektiv
Nackdelar
• variationerna i materialets/lagrets sammansättning/tjocklek kan vara stora, ej samma jämna kvalitet som vid nytillverkad massa
• svårigheter att homogent fördela och blanda in bindemedlet
• kan vara svårt att uppnå föreskriven lagertjocklek, t ex på grund av stora stenar som stör maskinen, hårda lager och brist på lämpligt material
Inblandning av bindemedel med djupfräs, Wirtgen 2100DC
Objekten åtgärdades genom infräsning av bitumenemulsion i befintliga material med hjälp av en modern djupfräs, fabrikat Wirtgen 2100DC. Nominellt fräsdjup var 10 cm, vilket för tre av objekten innebar att obundet bärlagergrus från underliggande lager frästes in tillsammans med beläggningen. Det åtgärdade lagret fick ligga öppet i ett par veckor för trafik innan slitlagret, 100 kg/m2 MABT16 lades. Detta för att materialet skulle hinna härda (emulsionen bryta) ordentligt och även erhålla en del efterpackning från trafiken. Bindemedlet utgjordes av bitumenemulsion typ BE 60M/B180.
Arbetet utfördes i följande steg:
1. fräsning och inblandning av bitumenemulsion 2. justering med väghyvel
3. packning med stålvalsvält
Fräsens kapacitet var ca 7-8 m per minut och fräsbredden 1,9 m. Materialet såg homogent och finfördelat ut och gick lätt att hyvla till. Väghyveln (hjulen) åstadkom dock en del spår vilka även fanns kvar efter vältningen. Den nypackade ytan verkade överlag stabil och relativt torr och tålde omedelbart att trafikeras. Med tiden (dag för dag) hårdnade ytan till ytterligare.
De arbetsrecept som användes innebar att 1,7-3,0 vikt-% emulsion inblandades beroende på objekt. Det motsvarar en restbitumenhalt på ca 1,1-2,0 vikt-% eftersom emulsionen innehöll ca 65 % bitumen. På vägen, under arbetets gång, korrigerades bindemedelsmängden efter den gamla beläggningens sammansättning. Förekom feta partier, t ex mycket lagningsmassor, eller mycket torra partier sänktes resp höjdes bindemedelsreceptet med 0,5 procentenheter. En anpassning av receptet till de variationer som förekommer i vägen är bruklig vid markinblandning.
Kvalitetskontrollen av massaprov visade att bindemedelsinblandningen blev lägre än förväntat. För samtliga objekt låg bindemedelshalten i genomsnitt på en betydligt lägre nivå än den teoretiska och förväntade med utgångspunkt från den gamla asfaltbeläggnings bindemedelsinnehåll och tillsatt mängd nytt bindemedel enligt receptet. Arbetsreceptet var satt som ett riktvärde med möjligheter att både sänka och höja bindemedelshalten efter massornas och den gamla beläggningens utseende. Detta bör dock inte generellt ha inneburit att medelvärdena blev lägre för samtliga objekt. Enligt provborrningen 1996 verkar fräsdjupet ha blivit större (11-13 cm) än föreskrivna 10 cm, vilket skulle förklara de lägre bindemedels- halterna i massaproven. Det är viktigt att påpeka att det inte är den totala mängden bindemedel som blandats in i vägen som varit lägre än planerat utan det är halten nytt bindemedel i det stabiliserade lagret som blivit lägre genom att fräsdjupet varit större än nominella 10 cm, vilket var riktvärdet för maskinens dosering. Tidigare erfarenheter har visat att det varit svårt att klara nominellt fräsdjup (VTI Meddelande 666, 1991) vid djupstabilisering.
Sammanställning över objekt, åtgärder och recept
En beskrivning över vägobjekt, äldre beläggningslager, årsdygnstrafik (ADT,), typ av åtgärd samt recept ges nedan:
Väg T205, Röfors - Markebäck
• gammal beläggning: ALB + AEBÖ16 (lagd 1986) + 2 förseglingar (den senaste 1993) + lagningar
• ÅDTt: 1320, 14% tunga
• åtgärd: enbart fräsning i beläggningen (Wirtgen). 10 cm, 1,7 % emulsion + 100 kg/m2 MABT16
Väg T204, Åtorp - Svartå
• gammal beläggning: OG + IM 8-16 mm + lagningar och OG + OG + lagningar, slitlagren är lagda 1983-87
• ÅDTt: 670, 7 % tunga
• åtgärd: fräsning i beläggning och bärlagergrus (Wirtgen), 10 cm, 3,0 %
emulsion + 100 kg MABT16
Väg T545, Billingstorp - Å torp
• gammal beläggning: OG + IM 8-16 mm (1984) + lagningar • ÅDTt: 540
• åtgärd: fräsning i beläggning och bärlagergrus (Wirtgen), 10 cm, 3,0 % emulsion + 100 kg/m2 MABT16
Väg T633, Tynninge - Pålsboda
• gammal beläggning: AEBÖ + OG (1983) + lagningar (AEBT) • ÅDTt: 1480, 7 % tunga
• åtgärd: enbart fräsning i beläggning (Wirtgen), 10 cm, 2,0 % emulsion + 100 kg/m2 MABT16
Väg T815, Solbaddet - Käglan
• gammal beläggning: OG + Y1B eller IM + AEBÖ och lagningar. Slitlagren är lagda 1987-88
• ÅDT,: 480-860, 6 % tunga
• åtgärd: fräsning i beläggning och bärlagergrus (Wirtgen), 10 cm, 3,0 % emulsion + 100 kg/m2 MABT16 eller AEBT 16
Som det framgår av ovan utgörs slitlagret av 100 kg/m2 ABT16/B180. Sannolikt behöver markinblandade material ett tjockare, nytillverkat slitlager (som här är fallet) på grund av att risken för inhomogena partier är större än vanligt. Tunna slitlager typ ytbehandling, försegling med mera måste anses vara för riskabelt och otillräckligt vid djupstabilisering.
Uppföljning av kontrollsträckorna
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. I dessa sammanhang handlar det om gamla asfaltmaterial med förhållandevis mjuka bindemedel (kalla eller halvvarma massor ursprungligen) samtidigt som emulsionen var baserad på B 180, dvs relativt hårt bindemedel. Analyser av de gamla bindemedlen (bindemedelsåterstod genom återvinning) visade att de fortfarande var ”fräscha” med penetrationsvärden och mjukpunkter på ca 100 och 46.
Från hösten 1995 (den första) fram till hösten 1996 respektive våren 1997 har provvägen följts upp genom följande provningar och mätningar:
Parameter Mätmetod
Spår RST, höst -96
Jämnhet RST, höst -96
Bärighet Fallvikt, höst -96
Skador, sprickor etc Okulär besiktning, vår -97 Materialets tillstånd (stabiliseringen) Borrkämor, höst -96
Väg T205, Röfors - Markebäck
I samband med arbetena på väg T205 valdes tre sträckor ut för långsiktig uppföljning. På två av sträckorna varierades bindemedelsinblandningen (3,0 %
och 1,0 % emulsion) medan den tredje följde det ordinarie receptet (1,7 %). Kvalitetskontrollen visade dock att erhållna bindemedelshalter varierade en del, både inom och mellan sträckorna, sannolikt beroende på skillnader i befintligt material och det kan därför vara svårt att utifrån detta försök bedöma inverkan (betydelsen) av halten nytt bindemedel. Överlag erhöll sannolikt sträckorna mindre bindemedel än avsett eftersom det intilligande objektet erhöll ca 1,1 istället för 1,7 % emulsion som arbetsreceptet föreskrev. Den totala bindemedel shalten i det stabiliserade lagret låg på 4,9-7,2 % med 5,7 % i medelvärde.
100m 200m 500m
•v; v "i.M?
Sträcka 1 Sträcka 2 •••*•* Sträcka 3
Mot ^ Laxå ^ 3,0% BE60M . " t-r ■ .i . .. v;" *. x5 J1,0%BE60IVP * . ' ” ' 1,7%BE60M Mot Askersund Vägbredd: 6,8m
Figur 1 Provsträckor på väg T205, Röfors - Markebäck.
RST-mätning
Resultaten från RST-mätningama redovisas i figurerna 2-3 (medelvärden) samt i bilaga 1 (enskilda värden, spridning och medelvärden). Mätningen omfattar båda körriktningama (200 m - sträcka 1-2, 400 m - sträcka 3).
Figur 3 Jämnhet, //?/ in/igf RST-mätning. Väg T205. Röfors - Markebäck.
Fallviktsmätning
Fallviktsmätningama omfattar, per sträcka och i båda riktningarna, 20 provpunkter i yttre hjulspåret. Resultaten framgår av figurerna 4 och 5.
Figur 4 Fallviktsmätning, krökningsradien, på provsträckor, våren och
Figur 5 Fallviktsmätning, deflektionen D60, på provsträckor, våren och hösten 1995 samt hösten 1996. Väg T205. Röfors - Markebäck.
Borrkärnor
En andra provborrning gjordes hösten 1996. På respektive sträcka togs 12 prov, 8 i höger hjulspår och 4 mellan hjulspåren. Resultatet av labprovningen (medelvärden från 2-4 prov) framgår av tabell 1 medan enskilda resultat redovisas i bilaga 3.
Tabell 1 Resultat av provtagning och provning (medelvärden) på borrkärnor. Väg T205, Röfors-Markebäck. Prov tagna i oktober 1996.
Prov nr Prov punkt Läge Hålrums-halt vol-% Pressdrag- hållfasthet torr, kPa Vidhäft-ningstal % Styvhets-modul MPa Borrkärnans kvalitet 1,0 % emulsion
1-4 1 Hjulspår - - - - Delvis trasiga
5-6 1 Mellan - - - - Trasiga prov
7-10 2 Hjulspår - - - - Trasiga prov
11-12 2 Mellan - - - - Trasiga prov
1,7 % emulsion
1-4 1 Hjulspår 11,8 951 - 4316 Hela prov
5-6 1 Mellan - - - - Delvis trasiga
7-10 2 Hjulspår 10,2 926 60 3792 Hela prov
11-12 2 Mellan - - - - Delvis trasiga
3,0 % emulsion
1-4 1 Hjulspår 8,8 1096 - 5135 Hela prov
5-6 1 Mellan - - - - Delvis trasiga
7-10 2 Hjulspår 9,7 1002 60 5372 Hela prov
Kommentarer:
RST-mätning
Spårutvecklingen (figur 2) har enligt den senaste mätningen varit måttlig (knappt 1 mm) sedan hösten 1995. Av totalt ca 6 mm i maximalt spårdjup hösten 1996 kan drygt 5 mm härledas till den första tidens efterpackning (juni till september 1995) enligt de två mätningarna. Ingen större skillnad i spårbildningen (medelvärdena) föreligger mellan de tre sträckorna men spridningen kan vara förhållandevis stor inom vissa av sträckorna (sträcka 3 mot Askersund uppvisar 2,4 mm i standardavvikelse).
IRI-värdena ligger mellan 1,3-1,6 mm/m, vilket innebär att vägen bör uppfylla kraven i VÄG 94 enligt jämnhetsklass 3.
Besiktning
Enligt besiktningen från våren 1997 ser provvägen bra ut. Lokalt förekom kantsprickor. Studeras hela vägobjektet verkar beläggningen ha klarat de två första åren bra (slaghål, bärighetssprickor har ej observerats). Slitlagret utgörs av ABT16/B180.
Fallviktsmätning
Fallviktsmätningen från hösten 1996 visar att krökningsradien, (R-värde, figur 4), som beskriver påkänningama i de övre lagren, har förbättrats med ca 30 procent efter åtgärd. Jämförelsen kompliceras något av att mätningen innan åtgärd gjordes på senvåren (slutet av maj) medan de andra mätningarna härstammar från hösten när fuktinnehållet i undergrunden kan vara lägre. Studeras deflektion D60 (figur 5) som beskriver påkänningama i de understa lagren är bärförmågan också något lägre vid vårmätningen men ligger ändå på en bra nivå, vilket tyder på att förhållande i undergrunden mellan mätningarna är förhållandevis lika.
Beläggningen uppvisar också en positiv bärighetsutveckling mellan höstarna 1995 och 1996, sannolikt beroende på effekter från efterpackningen och att det stabiliserade lagret styvats upp (härdning och åldring). R-värdet brukar anses vara en indikation på vägens förmåga att motstå deformationer och sprickbildning och beräknas från sjunktratten. Skillnaden i R-värdet är relativt liten mellan provsträckoma. För att de olika mätningarna skall kunna jämföras har krökningsradien korrigerats till beläggningstemperaturen +10°C (L. Djärf, Notat 51-1997).
Krökningsradien, R, ligger på en mellannivå, ca 155-170 m. Acceptabel nivå för riksvägar (obs. gäller ej denna väg) brukar anses vara R > 200 m.
Deflektionen, D60, beskriver undergrundens bärighet och bör beaktas vid jämförelser mellan provsträckor. D60 ligger på en låg nivå (figur 5), ca 0,15 mm, vilket visar att bärigheten är bra i underliggande lager och undergrund. Skillnaden mellan sträckorna är också relativt liten.
Borrkärnor
Borrkärnorna hösten 1996 (tabell 1) erhöll varierande kvalitet, ca hälften var fullt provningsbara medan övriga var trasiga, framför allt på sträckan med lägst emulsionsinblandning (1,0 %) och de prov som var tagna mellan hjulspåren. Jämfört med provtagningen året innan erhölls ej fler hela provkroppar. Den största anledningen till att en del av provkroppar föll sönder vid borrningen är den låga mängden nytt bindemedel (på hela objektet 0,5 % bitumen istället för planerade 1,1 %) som inblandades. Allmänt kan också sägas att bitumenstabiliserade lager ligger på gränsen för hela, provningsbara borrkärnor. Faktorer såsom halten nytt bindemedel, bitumenmängd och bitumenkvalitet i de gamla lagren, trafikpackningen, åtgärdens ålder, temperaturen vid borrningen har betydelse i dessa sammanhang. Enligt provborrningen låg lagertjockleken på de hela proven mellan 10-12 cm.
Eftersom ett av syftena med borrkämorna är att jämföra erhållna resultat med proportioneringen på laboratoriet och hur asfaltens egenskaper förändras med tiden redovisas tidigare resultat i bilaga 4 och 5.
Hålrumshalterna ligger mellan 9-12 vol-%, ungefär på samma nivå som hösten innan (1995, bilaga 4). Vid förprovning erhöll motsvarande blandningar enligt statisk packning vid rumstemperatur ca 11 vol-% hålrum.
Pressdraghållfastheten ligger mellan 900-1100 kPa på borrkämorna från hösten 1996, vilket innebär att nivån är något högre än året innan. Vid förprovningen på laboratoriet uppvisade motsvarande blandningar (sannolikt något mer bindemedel) pressdraghållfastheter på ca 800 kPa.
Styvhetsmodulema ligger på en oväntat hög (och bra) nivå, 3800-5400 MPa. Den höga styvhetsmodulen pekar mot att bindemedlet med tiden förstyvats och att inblandad mängd bindemedel varit låg. Normalt brukar styvhetsmodulen minska med ökad mängd bindemedel. Vid proportioneringen låg styvhetsmodulen på ca 2700 MPa för blandningen med lägst bitumenhalt (1,0 % emulsion).
Vidhäftningstalen (vattenkänsligheten) ligger för sträckorna 2 och 3 på 60 %, jämfört med ca 65 % vid förprovningen. Enligt förprovningen påverkades inte materialets vattenkänslighet i detta fall så markant av mängden nytt bindemedel utan vidhäftningstalen låg mellan 65-75 % för samtliga provblandningar. Vattenmättnadsgraden var vid provningen ca 80-85 %. Vid så pass höga vattenmättnadsgrader bör provningen vara förhållandevis sträng och utslags givande. Provningsmetodiken finns beskriven i Notat 14-1996.
Sammanfattningsvis stämmer resultaten från borrkämorna mycket väl överens med resultaten från proportioneringen. Proportioneringssystemet syftar bland annat till att skapa egenskaper hos provblandningama som efterliknar tillståndet hos beläggningen efter ca ett års trafik. Emulsionsbeläggningar behöver både en längre tid, värme och trafikarbete innan de uppnår sitt strukturella tillstånd. Initialt erhåller den här typen av asfaltmaterial sämre egenskaper men ändå tillräckliga för att klara påkänningarna från trafiken och klimatet utan att vägen erhåller skador.
Väg T204, Åtorp - Svartå
Uppföljningssträckan på väg T204 ligger mitt på objektet och omfattar en raksträcka på 200 m. Omgivningen utgörs av skogsmark. Arbetsreceptet låg på 3,0 % emulsion och det stabiliserade lagret bestod både av grusbärlager och gammal asfaltbeläggning (mest oljegrus). Som fallet var för övriga objekt inblandades även här mindre halt bindemedel än avsett, ca 1,6 % emulsion istället för 3,0 %. Det innebär att den totala halten bindemedel i det stabiliserade lagret hamnade på 3,0-3,5 %.
RST- och fallviktsm ätning
Resultaten från RST- och fallviktsmätning 1996 redovisas i tabell 2 (medelvärden) samt i bilaga 6 och 7 (enskilda värden, spridning och medelvärden). Mätningen omfattar hjulspåren och båda körriktningama (200+200 m).
Tabell 2 Resultat av RST- och fallviktsmätning (medelvärden) hösten 1996. Väg T204, Åtorp-Svartå.
Riktning Spårdjup IRI-värde Kröknings-
Deflek-radien, R tionen, D60
mm mm/m m (+10°C) •p m
Mot Atorp 2,0 1,3 150 115
Mot Svartå 5,9 1,5 162 112
Borrkäm or
En första provborrning gjordes hösten 1996. På respektive sträcka togs 12 prov, 8 i höger hjulspår och 4 mellan hjulspåren. Resultatet av labprovningen (medelvärden från 2-4 prov) framgår av tabell 3 i bilaga 3.
Tabell 3 Resultat av provtagning och provning (medelvärden) på borrkämor. Väg T204, Åtorp-Svartå. Prov tagna i oktober 1996.
Prov sektion nr Prov punkt nr Läge Hålrums-halt vol-% Pressdrag- hållfasthet torr, kPa Vidhäft nings tal % Styvhets-modul MPa Borrkärnans kvalitet
1 1-4 Hjulspår - - - - Trasiga prov
5-6 Mellan - - - - Delvis trasiga
2 7-10 Hjulspår 15,9 731 73 3918 Hela prov
11-12 Mellan - - - - Delvis trasiga
Kommentarer:
RST-mätning
Spårbildningen (tabell 2) har varit betydligt större i riktningen mot Svartå, 5,9 mm, jämfört med riktningen mot Åtorp, 2,0 mm. Andelen tung trafik är enligt
uppgift 7 % och ÅDTt 540 fordon per dygn. IRI-värdena ligger mellan 1,3-1,5 mm/m, med det lägsta värdet i riktningen mot Åtorp.
Besiktning
Enligt besiktningen från våren 1997 såg kontrollsträckan bra ut. Inga sprickor, slaghål eller andra skador förekom. Även övriga vägobjektet såg bra ut. Lokalt förekom några bärighets- och tjälsprickor.
Fallvikts mätning
Krökningsradien, R-värdet, ligger mellan 150-162 m, en acceptabel nivå för den här vägkategorien. Deflektionen, D60, ligger på en låg nivå, ca 0,11 mm, vilket visar att bärigheten är bra i underliggande lager och undergrund. Skillnaden mellan väghalvorna är också relativt liten.
Borrkärnor
Hela, provningsbara borrkämor erhölls endast i hjulspåret vid en av provsektionerna. Övriga kärnor föll sönder vid provtagningen (i klumpar). En bidragande orsak till att inte fler hela prov erhölls är att det stabiliserade lagret innehöll en förhållandevis låg mängd bindemedel (totalt drygt 3 % bitumen), vilket innebär att materialet låg på gränsen för hela borrkärnor.
Resultaten från proportioneringen (förprovningen) redovisas i bilaga 8.
Enligt labprovningen (tabell 3) av de hela borrkämorna ligger hålrumshalten på 15,9 vol-%, pressdraghållfastheten på 731 kPa, styvhetsmodulen på 3918 MPa och vidhäftningstalet på 73 %. Jämfört med väg T205 ligger hålrumshalten som väntat på en högre nivå och hållfastheterna något lägre. Beständigheten är också något högre 73 % jämfört med 60 % för väg T205.
I jämförelse med förprovningen ser resultatet ut på följande sätt:
Proportionering Borrkärnor
Hålrumshalt: 15-16 vol-% 15,9 vol-%
Pressdraghållfasthet (torr): ca5 0 0 k P a 731 kPa
Styvhetsmodul: 2900-3700 MPa 3918
Vidhäftningstal: 53-70 % 73 %
Förprovningen stämmer även vid detta objekt väl överens med resultatet från borrkämorna. Att hållfasthetsnivåema även här blivit något högre för borrkämorna jämfört med proportioneringen kan bero på att bindemedlet förstyvats mera på vägen jämfört med de 7 dygn vid +40°C som proportioneringen föreskriver i härdningstid för provkropparna. I båda fallen har provkropparnas höjd legat omkring 65 mm.
Väg T633, Tynninge - Pålsboda
Objektet är beläget på väg T633 mellan Tynninge och Pålsboda, sektionen 1/758- 4/439. Det gamla bituminosa lagren utgjordes av AEBÖ, OG och en del lagningar. ÅDT är 1480 med ca 7 % tunga fordon. Vägen åtgärdades under sensommaren 1995. Arbetsreceptet föreskrev 2,0 vikt-% emulsion (2,0 % restbitumen) men enligt kvalitetskontrollen av massaprov inblandades sannolikt mindre halt emulsion. Totala bindemedelshalten i det stabiliserade låg omkring 4,2 %.
RST- och fallvikts mätning
Resultaten från RST- och fallviktsmätning 1996 redovisas i tabell 4 (medelvärden) samt i bilaga 9 och 10 (enskilda värden, spridning och medelvärden). Mätningen omfattar hjulspåren och båda körriktningarna (400+400 m).
Tabell 4 Resultat av RST- och fallviktsmätning (medelvärden) hösten 1996. Väg T633, Tynninge-Pålsboda.
Riktning Spårdjup IRI-värde Kröknings Deflek
radien, R tionen, D60 mm mm/m m (+10°C) •p m Mot Tynninge 2,1 1,2 159 124 Mot Pålsboda 5,0 1,4 176 134
Kommentarer:
RST-mätningSpårbildningen (tabell 4) har varit större i riktningen mot Pålsboda, 5,0 mm, jämfört med riktningen mot Tynninge, 2,1 mm. IRI-värdena ligger mellan 1,2-1,4 mm/m, med det lägsta värdet i riktningen mot Tynninge.
Besiktning
Enligt besiktningen från våren 1997 såg kontrollsträckan (400 m) provvägen bra ut. Inga sprickor, slaghål eller andra skador förekom.
Fallviktsmätning
Krökningsradien, R-värdet, ligger mellan 159-176 m, ungefär på samma nivå som övriga objekt och på en acceptabel nivå för den här vägkategorien. Deflektionen, D60, ligger på en låg nivå, ca 0,13 mm, vilket visar att bärigheten är bra i underliggande lager och undergrund. Skillnaden mellan väghalvoma är också relativt liten.
Borrkärnor
En första provborrning gjordes hösten 1996. På kontrollsträckan togs 12 prov, 8 i höger hjulspår och 4 mellan hjulspåren. Flertalet av borrkämoma föll sönder i klumpar vid provtagningen. På ett prov bestämdes hålrumshalten till 12,4 vol-% (bilaga 3).
Väg T815, Solbaddet - Käglan
Objektet är beläget på väg T815 mellan Solbaddet och Käglan nära Glanshammar i Närke. Det gamla slitlagret utgjordes dels av OG, dels av IM. Skadade partier hade även lappats. Det undre lagret var enligt uppgift ABT resp AEBÖ. ADT varierar inom objektet mellan 480 och 860 fordon per dygn. Andelen tung trafik är liten (3-6 %). Vägen åtgärdades under sommaren 1995 genom inblandning av bindemedel med djupfräs (Wirtgen).
På grund av tidsbrist fick erfarenheterna från tidigare förprovningar och materialets sammansättning ligga till grund för val av mängden nytt bindemedel. Mot bakgrund av att bindemedelshalten var relativt låg valdes 3,0 % emulsion (2,0 % restbitumen) till arbetsreceptet. Enligt kvalitetskontrollen inblandades dock mindre med emulsion än avsett och den totala bindemedelshalten i stabiliserat lager låg mellan 3,8-5,5 % med 4,4 % i medelvärde.
På ca hälften av förstärkningsobjektet lades AEBT 16 (asfaltemulsionsbetong, kallblandad asfalt)) som slitlager och på den andra hälften ABT 16 (varmmassa). Det innebär att uppföljningen omfattar två sträckor med vardera 400 m.
RST- ochfallviktsm ätning
Resultaten från RST- och fallviktsmätning 1996 redovisas i tabell 5 (medelvärden) samt i bilaga 11 och 12 (enskilda värden, spridning och medelvärden). Mätningen omfattar hjulspåren och båda körriktningama.
Tabell 5 Resultat av RST- och fallviktsmätning (medelvärden) hösten 1996. Väg T815, Solbaddet-Käglan.
Sträcka Spårdjup IRI-värde Kröknings-
Deflek-radien, R tionen, D^o
mm mm/m m (+10°C) •p m
AEBT 16 + stabilisering 2,4 2,6 91 252
ABT 16 + stabilisering 2,6 1,8 127 270
Kommentarer:
RST-mätning
Den måttliga spårbildningen (2,5 mm) bekräftar att andelen tung trafik är låg på väg T815. Typen av slitlager verkar inte inverka på spårdjupet. IRI-värdena ligger på oväntat höga nivåer, 1,8-2,6 mm/m med det högsta värdet för sträckan med AEBT 16 och stabilisering. En orsak kan vara den relativt låga bärigheten i vägen, framför allt i de undre lagren (D^o =0,26 mm). Kallblandade slitlager typ AEBT 16 är också tröglagda, vilket förklarar det höga IRI-värdet på den sträckan.
Besiktning
Enligt besiktningen från våren 1997 såg sträckorna bra ut. På sträckan med slitlager av AEBT16 förekom lokalt försegling i lastbyteszoner. Inga sprickor, slaghål eller andra skador observerades förutom lokala tjälsprickor.
Fallviktsmätning
Krökningsradien, R-värdet, ligger för detta objekt på en lägre nivå, 91-127 m, jämfört med övriga stabiliseringsobjekt i undersökningen. Samtidigt är också bärigheten i underliggande lager lägre på detta objekt, vilket sannolikt förklarar en del av de lägre krökningsradierna. Deflektionen, D60, ligger på en högre nivå än övriga objekt, ca 0,25-0,27 mm.
Borrkärnor
På båda sträckorna utfördes provborrning hösten 1996, det vill säga drygt ett år efter åtgärd. Sammanlagt 24 borrförsök gjordes men i samtliga fall utom ett gick kärnorna sönder vid provtagningen. I det hela provet var hålrumshalten 15,6 vol- % (bilaga 3). Den höga hålrumshalten och de trasiga borrkämoma tyder på att bindemedelsinnehållet är förhållandevis lågt i det stabiliserade lagret. Stabilisering av öppna beläggningstyper såsom IM, OG och AEBÖ innebär också att hålrumshalterna hamnar på håga nivåer.
Sammanfattande kommentarer
Kvalitetskontroll
Kvalitetskontrollen av massaproven (Notat 14-1996) visade att det stabiliserade lagret erhöll mindre halt nytt bindemedel än planerat, sannolikt beroende på att fräsdjupet blev större än det nominella på 10 cm. Även provborrningen pekar i samma riktning med 10-14 cm i tjocklek för hela provkroppar. Bindemedelshalterna i åtgärdade lager bedöms trots allt ligga på en relativt bra nivå och i de flesta fall mellan 4,0-5,0 % om halten gammalt och nytt bindemedel i materialet läggs ihop. På nytillverkade kallblandade asfaltbärlager ligger, enligt VÄG 94, bindemedelshalterna mellan 3,5-4,2 % och för varmblandat bärlager på 3,5-4,9 % Allmänt kan det sägas om asfaltbeläggningar att stabilitetsegenskaperna gynnas av lägre bindemedelsinnehåll medan resistensen mot beständighetsskador och utmattningssprickor förbättras vid högre mängd bindemedel.
Borrkärnor
I flera fall erhölls inte hela, provningsbara borrkämor vid den senaste provborrningen som gjordes efter drygt ett års trafik. Det var dock inte så oväntat eftersom det kan vara svårt att ta upp borrkämor på den här typen av material med förhållandevis låg mängd nytt bindemedel och höga hålrum. Det innebär att en kvalitetskontroll som enbart föreskriver testning av borrkämor inte är en framkömlig väg utan kraven måste ställas på massaprov och färdig vägyta efter åtgärd. Hela prov erhölls företrädesvis i hjulspåret och där bindemedelsinnehållet var som störst.
I de fall hela, provningsbara borrkämor erhölls stämmer labresultaten väl överens med förprovningen och framför allt i fråga om hålrumshalt, pressdraghållfasthet och vidhäftningstal. Styvhetsmodulen blev något högre för borrkämoma jämfört med de labtillverkade proven vid proportioneringen. Den högre styvhetsmodulen kan peka mot att bindemedlet med tiden förstyvats något men kan även bero på att inblandad mängd bindemedel blev lägre i falt än den lägsta enligt förprovningen. Sammantaget verkar proportioneringsförfarandet och de metoder som där ingå där ge en bra bild över hur materialegenskaperna blir hos det stabiliserade lagret på vägen efter en tids trafik. Att hålrumshaltema sammanfaller visar att laboratoriepackning av prov genom statisk belastning verkar fungera på ett tillfredsställande sätt för kallblandade massor. Innan lasten läggs på förpackas materialet för hand med en stav (2*20 ggr slag) så att komen kan orientera sig.
Vägy temätningar, bärighet och besiktning
En sammanställning över fältmätningar hittills och de olika vägobjekten ges i tabell 6.
Tabell 6 Sammanställning över RST, fallviktsmätning och besiktning fö r samtliga provsträckor. Mätningarna avser hösten 1996 medhn besiktningen härrör från våren 1997. Objekt/sträcka Spårdjup mm IRI-värde mm/m Kröknings radien, R m(+10°C) Borrkärnor status Skador
T205, Röfors, 1,0 % emulsion 6,0 1,6 175 trasiga nej
T205, Röfors, 1,7 % emulsion 6,2 1,3 157 mest hela nej
T205, Röfors, 3,0 % emulsion 5,8 1,5 178 mest hela nej
T204, Åtorp-Svartå 4,0 1,4 156 enstaka hela nej
T633, Tynninge-Pålsboda 3,6 1,3 168 enstaka hela nej
T815, Solbaddet, AEBT+stab. 2,4 2,6 91 trasiga nej
T815, Solbaddet, ABT+stab. 2,6 1,8 127 trasiga nej
Spårdjupen efter drygt ett års trafik (två somrar) ligger mellan 2,4-6,2 mm med de högsta värdena för väg T205 som också har störst antal tunga fordon. Spårutvecklingen har på denna väg varit måttlig efter den första sommaren. Av totalt ca 6 mm i maximalt spårdjup hösten 1996 kan drygt 5 mm härledas till den första tidens efterpackning (juni till september 1995) enligt de två mätningarna som hittills har gjorts. Det innebär sannolikt att spårbildningen i framtiden blir måttlig (låg) för samtliga vägobjekt och huvuddelen av de hittills uppmätta spårdjupen kan tillskrivas effekter från efterpackningen av det drygt 10 cm tjocka stabiliserade lagret och 4 cm nya slitlagret av ABT16. Inga tendenser till plastiska deformationer har observerats, vilket inte heller bör förväntas med tanke på att bindemedelsinnehållet ligger på en förhållandevis låg nivå.
Ojämnhetsmåttet IRI ligger i de flesta fall mellan 1,3-1,8 mm/m, vilket måste betraktas som acceptabelt för den här kategorien av åtgärder och vägar. Det innebär också att vägarna klarar kravet för jämnhet i VÄG 94 (vid jämnhetsklass 3). I ett fall ligger IRI-värdet på 2,6 mm/m men då utgörs slitlagret av asfaltemulsionsbetong (AEBT16), det vill säga kalltillverkad massa som brukar vara trög att lägga ut med följd av att IRI-värdena brukar hamna på en högre nivå jämfört med varm massa.
Krökningsradien (R) som vid fallviktsmätning beskriver påkänningama i de övre lagren pekar mot acceptabla bärighetsnivåer i de bundna lagren. R ligger med ett undantag mellan 100-200 m, sannolikt en lämplig nivå för regionala vägar med förhållandevis måttliga trafikvolymer. När slitlagret utgörs av AEBT erhålls lägre värden, vilket beror på att bindemedlet i denna beläggningstyp utgörs av mjukbitumen (en mjukare och flexiblare beläggning än ABT, t ex särskilt lämplig för svagare vägkonstruktioner).
Inga skador har hittills (våren 1997) observerats inom uppföljningssträckoma eller på övriga delar av de åtgärdade vägarna. Lokalt har tjälsprickor och någon bärighetsbetingad spricka konstaterats men intrycket från besiktningen är positivt, särskilt med tanke på hur omfattade skadorna var på den gamla beläggningen innan åtgärd (i vissa fall var de knappt framkomliga).
Det är viktigt att komma ihåg att det stabiliserade materialet bestod av flera olika lager av nedbrutna och överlagda kalltillverkade asfaltbeläggningar (AEBÖ, OG, EM mm) och att befintligt obundet bärlager också i flera fall inblandats i åtgärden. Bitumenemulsionen baserad på B 180 har använts som bindemedel vid åtgärderna och verkar ha givit massan bra egenskaper. När hårdare bindemedel används, som här är fallet, bör risken för instabilitet minska samtidigt som massan kan bli litet styvare att packa. Erhållna hålrumshalter (10-15 %) är dock inte anmärkningsvärt höga utan verkar ligga på en normal och rimlig nivå för kallblandat bärlagermaterial. I Norge brukar bitumen med penetrationen B370 användas vid stabilisering.
Sammanfattningsvis visar resultatet hittills att kall remixing och stabilisering kan vara ett realistiskt alternativ vid underhåll och förstärkning av nedslitna vägar, speciellt om påbyggnadsåtgärder vill undvikas (smal väg) och naturresurser sparas. Transportbehoven blir också minimala vid mix in-situ metoder. En förutsättning för ett bra resultat är dock att vägen i övrigt inte har alltför dåliga förutsättningar (hög finmaterialhalt, tunna lager, tjälfarliga jordarter nära vägytan, dålig dränering etc) och att variationen och sammansättningen i det befintligt material som skall åtgärdas inte är för stor eller felaktig. Försöken visar också att det är viktigt att fräsutrustningen kalibreras innan fräsningen, bland annat avseende fräsdjupet. Om fräsdjupet blir för stort eller litet kommer bindemedelshalten i åtgärdat material att avvika från arbetsreceptet och i värsta fall markant försämra kvalitén på materialet med förkortad livslängd som följd. Enligt förprovningen, som verkar ge en relevant beskrivning över egenskaperna hos materialet på vägen, är dock inte i de här fallen materialen så känsliga för mängden tillsatt bindemedel inom rimliga gränser.
Fortsatt uppföljning
Kontrollsträckoma avses att följas upp de närmaste åren, bland annat genom förnyade borrkämor och besiktningar samt mätningar av vägens bärighet och vägytans tillstånd med avseende på spår- och jämnhetsutveckling.
Litteratur
Djärf L. ”Tillståndsförändring- (nedbrytnings)modeller på asfaltbelagda och ytbehandlade landsbygds vägar”. VTI Notat 51-1997.
Höbeda P. ”Skiffermaterial i olje- och bärlagergrus”. VTI Meddelande 126, 1978.
Höbeda P. "Stabilisering och modifiering av svaga vägöverbyggnader med binde medel - val av bindemedel". VTI Meddelande 553, 1988.
Jacobson T och Johansson L. "Prov med ny metod att förstärka vägar - En bygg- nadsrapport om markinblandning med emulsion på väg 336 i Jämtland". VTI Notat V57, 1988.
Jacobson T. "Stabilisering med bitumenemulsion. Försök i Z-län. Lägesrapport 8902". VTI Notat V83, 1989.
Jacobson T. "Laboratorieprovningar på material stabiliserat med bitumenemul sion. Mekaniska egenskaper hos provkroppar med olika massasammansättning. Delrapport 8912". VTI Notat V I 18, 1989.
Jacobson T. "Förstärkning av lågtrafikerade vägar genom inblandning av bitu- minösa bindemedel - Provvägar och laboratorieprovning, Huvudrapport". VTI Meddelande 666, 1991.
Jacobson T. "Förstärkning av lågtrafikerade vägar genom inblandning av bituminösa bindemedel. Uppföljning av äldre provvägar". VTI Notat 13-94, 1994.
Jacobson T. "Förstärkning genom djupfräsning. Väg 166, Ed-Lunnane (Dalsland)". VTI Notat 28-95, 1995.
Jacobson T. "Kall återvinning av asfalt - en teknik under utveckling". VTI Notat 66-1995.
Jacobson T. "Stabilisering/remixing av skadade beläggningar genom inblandning av bitumenemulsion. Skadeutredning, region Mälardalen". VTI Notat 14-1996.
Johansson L., "Stabilisering med bitumen - Försök på väg 88 i Jämtland 1986". Byggnadsrapport 1986 (opublic.).
Ärlemo R. "Bitumenstabiliserat bärlager". BD-rapport 86601-22/25, Vägverket, 1987.
19960916, Laxå, 1:a mätning, 11 lasrar
Object Distans IRlhö IRlvä Spårdjup RRMSvä RRMShö
1 20 1,88 1,5 6,1 0,31 0,42 1 40 2,97 1,91 6,9 0,29 0,34 1 60 1,62 1,33 7,4 0,32 0,44 1 80 1,13 1,99 8,6 0,32 0,45 1 100 1,02 1,2 9 0,31 0,32 medelvärde: 1,72 1,59 7,60 0,31 0,39 stdav: 0,78 0,35 1,20 0,01 0,06 2 20§ 1,39 1,95 8,3 0,29 0,28 C\J 2,05 2,38 9 0,39 0,43 2 60 1,89 2,1 6,8 0,37 0,32 2 80 1,6 2,18 4,3 0,36 0,27 2 100 1,31 1,13 5,6 0,43 0,43 medelvärde: 1,65 1,95 6,80 0,37 0,35 stdav: 0,32 0,48 1,92 0,05 0,08 3 20 1,5 1,78 6,9 0,42 0,42 3 40 1,05 1,2 7,9 0,33 0,37 3 60 1,64 1,69 9 0,35 0,41 3 80 0,79 1,29 7,8 0,38 0,37 3 100 1,18 1,05 7,1 0,4 0,47 3 120 0,83 0,9 6,2 0,39 0,4 3 140 1,65 1,67 6,9 0,4 0,41 3 160 0,83 1,78 4,7 0,36 0,35 3 180 2,34 2,64 5,3 0,4 0,34 3 200 0,88 1,39 5,1 0,45 0,35 3 220 0,96 1,7 4,4 0,41 0,34 3 240 2,31 1,78 6,6 0,4 0,38 3 260 1,84 1,52 9,8 0,38 0,32 3 280 1,67 1,39 11,9 0,42 0,34 3 299 1,04 1,62 12,5 0,38 0,36 medelvärde: 1,37 1,56 7,47 0,39 0,38 stdav: 0,53 0,41 2,44 0,03 0,04 4 20 0,91 1,26 2,8 0,41 0,25 4 40 1,01 0,94 3,6 0,32 0,17 4 60 1,09 0,93 4,7 0,31 0,19 4 80 1,48 1,36 5,3 0,33 0,18 4 100 1,19 0,73 4,4 0,39 0,2 4 120 0,98 1,06 3,2 0,42 0,2 4 140 1,56 1,05 7,1 0,39 0,19 4 160 1,5 1,96 6,1 0,4 0,2 4 180 1,61 2,98 5 0,3 0,22 4 200 1,01 0,95 5,4 0,34 0,21 4 220 1,07 0,79 5,1 0,4 0,26 4 240 0,81 1,21 6 0,35 0,15 4 260 1,13 1,33 5,1 0,39 0,17 4 280 0,91 1,09 6 0,39 0,17 4 300 1,25 1,06 4 0,34 0,18 medelvärd e: 1,17 1,25 4,92 0,37 0,20 stdav: 0,26 0,56 1,17 0,04 0,03 5 20 1,47 1,65 7,2 0,32 0,21 5 40 1,23 1,29 8,2 0,28 0,18 5 60 1,24 1,96 4,8 0,34 0,24 5 80 1,39 1,62 2,8 0,36 0,15 5 100 1,44 1,06 3,1 0,39 0,14 medelvärde: 1,35 1,52 5,22 0,34 0,18 stdav: 0,11 0,35 2,41 0,04 0,04
6 20 1,64 1,18 5,1 0,38 0,13 6 40 1,03 1,26 3,5 0,39 0,19 6 60 1,31 2,08 3,4 0,31 0,15 6 80 0,75 1,14 3,5 0,37 0,18 6 98 0,98 1,63 4,4 0,35 0,21 medelvärde: 1,14 1,46 3,98 0,36 0,17 stdav: 0,34 0,40 0,75 0,03 0,03
V ä g T205, Laxsjön-stabilisering Fallviktsmätning: 960904
Sensor N um ber : 0 1 2 3 4 5 6
Sensor Distance : 0.0 20.0 30.0 45.0 60.0 90.0 120.0 (cm )
Sträcka 1
Distance Imp Load DO D1 D2 D3 D4 D5 D6 Air Pave K.rad Töjning
m kN pm pm pm pm pm pm pm °C °C m mikrostrain 0 3 48 503 381 328 273 236 182 148 17 23 168 234 10 3 48,2 447 319 258 193 150 90 61 16 22,7 137 261 20 3 48,2 407 281 224 164 126 74 49 15 22,6 135 252 30 3 48,2 426 305 245 179 137 81 52 15 22,1 143 254 40 3 48 416 284 221 160 123 73 52 14 21,2 123 264 50 3 47,8 497 352 279 203 157 97 66 15 20,7 116 295 60 3 48,3 389 283 230 176 140 89 61 14 23,4 167 224 70 3 48,2 396 292 247 197 165 110 77 14 23,4 188 209 80 3 48,3 395 290 239 184 150 100 72 15 23,1 175 220 90 3 48,3 424 309 248 180 136 82 56 15 22,9 150 251 90 3 47,7 464 331 266 190 142 80 49 17 27,4 130 277 80 3 48,5 416 301 243 179 136 81 52 16 24,7 152 246 70 3 48,2 344 236 178 127 94 54 34 17 22,4 140 232 60 3 48,1 392 271 210 149 110 63 41 17 24,8 132 253 50 3 47,9 435 305 244 179 137 83 55 17 23 132 263 40 3 48 429 315 268 200 157 99 70 16 27,2 175 234 30 3 48 365 246 203 152 117 74 52 16 27,2 154 227 20 3 47,9 422 290 231 166 122 69 44 17 24,8 129 265 10 3 47,9 453 308 240 168 123 74 49 17 23,4 112 290 0 3 47,9 525 402 331 249 194 126 88 17 21,7 146 276 M edel 48,1 427 305 247 183 143 89 61 16 23,6 145 252 Min 47,7 344 236 178 127 94 54 34 14 20,7 112 209 M ax 48,5 525 402 331 273 236 182 148 17 27,4 188 295 Std.aw . 0,2 45 40 37 33 31 27 24 1,0 1,9 21 23 Tempkor. 10,0 178 Riktning 1 :
Testing C om m ent: te m p 5 c m 18 g rader Riktning 2:
Testing C om m ent: te m p 5 c m 21 g ra de r
Sträcka 2
Distance Imp Load DO D1 D2 D3 D4 D5 D6 Air Pave K.rad Töjning
m kN pm pm pm pm pm pm pm °C °C m mikrostrain 100 3 48,2 361 242 185 129 95 53 32 14 21,7 131 244 110 3 48,3 368 254 202 151 120 75 51 14 22,3 149 229 120 3 48,1 357 249 196 153 125 81 57 14 18,8 153 219 130 3 48,3 447 315 242 171 130 73 44 15 19,9 119 280 140 3 48,2 366 252 196 140 105 59 37 15 20,4 142 238 150 3 48 413 293 225 166 132 85 61 15 26 130 255 160 3 48,3 394 287 233 182 151 105 82 15 26,5 165 222 170 3 47,8 446 328 271 209 169 112 83 16 26,5 156 243
180 3 47,8 439 324 263 193 148 90 61 15 20,8 153 251 190 3 48 376 265 210 157 127 84 63 15 20,4 151 229 190 3 48,1 332 248 201 151 119 80 61 17 20,1 208 195 180 3 48 419 295 231 161 123 77 57 17 25,3 132 262 170; 3 48,1 389 275 220 157 116 69 49 18 30,7 151 242 160 3 48 403 292 235 176 138 91 68 18 28,1 156 236 150 3 48,2 374 256 194 134 98 60 44 18 27 130 250 140 3 47,9 305 211 156 105 73 40 26 18 21,6 154 216 130 3 47,9 442 321 251 175 125 67 40 17 20,7 134 273 120 3 48 420 290 222 149 106 54 34 17 20,8 120 276 110 3 48,3 385 263 205 148 112 64 41 18 23,6 133 248 100 3 47,8 639 486 384 264 182 77 38 18 25,1 106 365 Model 48,1 404 287 226 164 125 75 51 16 23,3 144 249 Min 47,8 305 211 156 105 73 40 26 14 18,8 106 195 Max 48,3 639 486 384 264 182 112 83 18 30,7 208 365 Std.aw . 0,2 67 56 46 33 25 18 16 1,5 3,3 22 35 Tempkor. 10,0 175 Riktning 1 : Testing C o m m e n t: te m p 5 c m 20 g ra de r Strâcka 3
Distance Imp Load DO D1 D2 D3 D4 D5 D6 Air Pave K.rad Tôjning
m kN pm pm pm pm pm pm pm °C °C m mikrostrain 200 3 48,2 391 269 220 170 138 95 72 14 19,2 148 233 230 3 48,4 374 244 189 143 115 76 57 14 26,6 123 245 260 3 48,4 400 274 214 157 124 78 56 15 21,4 129 252 290 3 47,9 412 286 226 165 126 82 60 14 18 133 256 320 3 48,1 501 343 264 188 142 88 61 14 20,4 100 315 350 3 48 542 371 277 192 146 91 66 14 18,8 87 346 380 3 47,9 431 306 257 188 148 96 71 14 19,1 154 247 410 3 48,3 477 350 283 212 169 109 77 14 19 138 267 440 3 47,9 497 353 288 215 170 110 80 15 18,8 125 284 470 3 47,9 488 344 269 198 156 100 74 15 17,6 113 292 470 3 48,2 600 438 347 256 201 127 92 15 21,2 103 337 440 3 48,2 501 375 305 229 181 116 82 16 22,3 140 273 410 3 48,3 481 343 273 202 158 100 71 16 21,6 123 282 380 3 48 475 344 277 209 167 110 79 16 20,2 133 270 350 3 47,8 493 341 259 180 132 81 57 16 22,3 101 315 320 3 48,1 475 320 251 183 141 91 65 16 21,5 106 297 290 3 47,9 488 331 251 179 136 86 61 16 20,7 98 312 260 3 48,5 406 286 225 164 129 86 65 16 22,3 138 249 230 3 48,3 374 258 204 148 114 73 52 16 27,1 144 237 200 3 48 385 283 231 174 138 93 69 17 21,6 175 221 M edel 48,1 460 323 256 188 147 94 68 15 21,0 126 277 Min 47,8 374 244 189 143 114 73 52 14 17,6 87 221 M ax 48,5 600 438 347 256 201 127 92 17 27,1 175 346
Std.aw. 0,2 61 47 37 28 23 14 10 0,8 2,5 22 36
Tempkor. 10,0 157
Riktning l: j
Testing C om m ent: te m p 5 c m 20 g ra d e r
Borrkärnor, hösten 1996
Väg 205, Laxå, Väg 204, Svartå-Atorp, Väg 815 Solbaddet, Väg 633 Pålsboda
A=absorption / M=mättn.grad V 205 Hålrum Laxå % Draghållf.(kPa) / Brottdef. torr våt (mm) S-modul (MPa) VATTEN(%) A M V-häftn.tal (%) Anm. Str.1:1 9,1 998 2,3 4824 Hjulspår 1,3 9,0 1032 2,8 5684 1,4 8,3 10062 2,6 4897 1,7 9,4 10492 2,6 5033 1,8 9,1 955 2,2 5711 1,9 10,0 552 1,6 3,8 84 1,10 10,1 418 1,7 3,8 83 Medelv: 9,3 807 485 2,3 5230 3,8 84 60 Str.3:1 11,2 877 2,8 4265 Hjulspår 3,2 12,3 817 2,8 3281 3,3 12 903 2,2 4540 3,4 11,8 903 2,8 5177 3,7 9,7 903 2,4 4041 3,8 10 886 2,8 3542 3,9 10,8 509 1,9 3,6 80 3,10 10,3 547 2,2 3,7 81 Medelv: 10,1 882 528 2,5 4141 3,7 80 60 V 815 Solbaddet Str.2 Endast hålrumsbestämning 15,6 V 204 Å torp 7 ! 18,1 688 1,9 3595 Hjulspår 8 14,8 774 2,4 4241 9 15,6 518 2,0 5,6 79 10 15,1 547 1,7 5,8 81 Medelv: 15,9 731 533 2,0 3918 5,7 80 73 V 633 Pålsboda Endast hålrumsbestämning 12,4
Tabell 1 Resultat av provtagning och provning på borrkämor. Väg T205, Röfors-Markebäck. Prov tagna i oktober 1995.
Prov nr Prov punkt Läge Bind. halt vikt-% Pressdrag-hållfasthet kPa Hålrums-halt vol-% Borrkärnans kvalitet 3,0 % emulsion
1-4 1 Hjulspår 5,9 964 11,3 Hela prov
5-6 1 Mellan 6,6 751 12,2 Delvis trasiga
7-8 2 Hjulspår 5,0 1157 5,4 Delvis trasiga
9-10 2 Mellan - 814 6,9 Delvis trasiga
1,0 % emulsion
1-4 1 Hjulspår - - - Trasiga prov
5-6 1 Mellan - - - Trasiga prov
7-8 2 Hjulspår - 1092 10,2 Delvis trasiga
9-10 2 Mellan 5,2 722 9,6 Hela prov
1,7 % emulsion
1-4 1 Hjulspår 5,8 805 13,7 Delvis trasiga
5-6 1 Mellan 6,0 809 10,1 Delvis trasiga
7-8 2 Hjulspår 6,5 897 10,4 Hela prov
9-10 2 Mellan - 595 11,8 Delvis trasiga
Kommentarer:
Borrkämoma erhöll varierande kvalitet, ca hälften var fullt provningsbara medan övriga var delvis skadade. De prov som var hela testades.
Som det framgår av tabell 5 är variationen i bindemedelshalt förhållandevis stor inom sträckorna, sannolikt beroende på skillnader i den gamla beläggningen. Delar av vägen hade tidigare lagats vid flera tillfällen. Mot den bakgrunden och beroende på att så få provningsbara borrkämor erhölls är det svårt att ännu bedöma vilken effekt mängden nytt bindemedel (1,0 -3,0 vikt-% emulsion) haft på vägen. Det är också svårt, att utifrån borrkämoma, bedöma hur mycket bindemedel som blandades in i resp provsträcka. Som det framgår av massakontrollen inblandades i medeltal för hela vägen betydligt mindre med bindemedel än arbetsreceptet föreskrev, eventuellt delvis beroende på att inblandad halt emulsion korrigerades nedåt pga att den gamla beläggningen på sina håll var mycket bindemedelsrik (feta lagningsmassor).
Hålrumshaltema varierar mellan 5 - 1 3 vol-% men i de flesta fall ligger de på drygt 10 vol-%. Pressdraghållfasthetema varierar mellan 600 - 1100 kPa, med tyngdpunkten på 800 kPa. I båda fallen stämmer borrkämoma väl överens med förprovningen.
Proportionering - allmänt
Proportioneringen syftar till att ta fram ett optimalt arbetsrecept genom relativa, jämförande provningar på blandningar av granulat, bindemedel och vatten. Funktionellt inriktad proportionering betyder att provningarna inriktas mot tester av mekaniska egenskaper och beständighet hos labtillverkade provkroppar.
Det är förhållandevis komplicerat men möjligt att testa mekaniska egenskaper hos kallblandad massa. Det är dock många parametrar kopplade till provprepareringen som kan inverka på resultatet och som måste beaktas och styras upp vid provningen, exempelvis blandningsförfarande, packningsmetod, lagringstid, val av provningsmetod, temperaturer vid konditionering och provning mm. Valet av testmetoder påverkas också av vad materialet skall användas till t ex bär- eller slitlager. De metoder som valts ut för denna undersökning har tidigare inom VTIs FoU-verksamhet visat bra överensstämmelse med erfarenheterna från vägen. Eftersom provningsmetodiken är förhållandevis ny och under utveckling bör resultaten betraktas med en viss försiktighet. Ett av syftena med undersökningen (från VTIs sida) är att studera relevansen i de provningsresultat som tas fram genom labprovningama. För att göra detta krävs dock att vägen följs upp under en längre tidsperiod.
Proportionering
-utförande
Samtliga prov (provpunkter) slogs ihop till ett storprov, vilket låg till grund för proportioneringen. För att få så homogen sammansättning som möjligt i provet blandades det i en s.k. degblandare (Hobart). Bindemedelshalt i sammanslaget prov var 4,9 %, dvs. något lägre än medelvärdet av de enskilda proven
Proportioneringen gjordes på blandningar av granulat, emulsion och vatten. Följande blandningar testades:
Granulat vikt-% Emulsionskvot vikt-% Vattenkvot vikt-% 100 1,0 2,0 100 1,7 2,0 100 2,4 2,0 100 3,0 2,0
Vattenkvoten, 2,0 %, motsvarade ungefär vatteninnehållet i erhållna prov från vägen. Emulsionskvot innebär att mängden emulsion beräknas utifrån torrt material.
Proportioneringen gjordes enligt förfarandet i figur 3. Metodbeskrivningar för blandning av massa, tillverkning av provkroppar (statisk packning), vattenkänslighet och fry-töbeständighet redovisas i bilaga 2.
Blandning Preparering Lagring Mekaniska Beständighet egenskaper
Figur 3 Proportioneringsförfarande fö r val av arbetsrecept.
Proportionering
-resultat
Resultatet redovisas i följande figurer.Figur 6 Styvhetsmodul - förprovning. Väg T205, Röfors-Markebäck.
Figur 7 Stabilitet, Marshall - förprovning. Väg T205, Röfors-Markebäck.
Figur 8 Vattenkänslighet, vidhäftningstal - förprovning. Väg T205, Röfors- Markebäck.
Figur 9 Frys-töbeständighet - förprovning.Väg T205, Röfors-Markebäck.
Kommentarer:
Inom asfaltsidan är ett arbetsrecept för massan en kompromiss mellan olika egenskaper, t ex utmattningsegenskaper och beständighet gynnas normalt av hög halt bindemedel medan stabiliteten gynnas av låg halt. Kallblandad asfaltmassa måste också ha bra vidhäftningsegenskaper för att motstå vatten- och klimatpåkänningar. Emulsionen innehåller exempelvis vidhäftningsmedel. Det är
viktigt att komma ihåg vad materialet skall användas till, i detta fall som bärlager, vilket innebär att egenskaper kopplade till stabilitet och beständighet får stor betydelse för valet av recept.
Hålrumshalten (figur 4) ligger för de olika blandningarna mellan 8 - 1 1 vol-%, en bra nivå för kallblandat bärlager. Som jämförelse kan nämnas att för MJAG (halvvarm massa) skall hålrummet enligt VÄG 94 ligga mellan 7 - 1 3 vol-% på borrkämor.
Pressdraghållfastheten (figur 5) minskar något med ökad bindemedelsmängd (normalt). Värdena ligger på en förhållandevis hög nivå, 600 - 800 kPa, för att vara kallblandad massa.
Styvhetsmodulen (figur 6) minskar också med ökad bindemedelsmängd (normalt) och hamnar mellan 1600 - 2700 MPa.
Stabiliteten enligt Marshall vid 25°C (figur 7) minskar även den något med ökad bindemedelsmängd (normalt) och ligger mellan 12-15 kN.
Hålfasthetsprovningama visar alla ungefär samma mönster och kan sägas motsvara förväntat resultat. Värdena bedöms ligga på en bra nivå för att vara kallblandad massa. Skillnaden mellan de olika blandningarna är i de flesta fall relativt liten vilket visar att massan inte är så känslig för variationer eller avvikelser i bindemedelshalten. Detta kan bero på att bitumenet i granulatet varit relativt ”fräscht” (tabell 2) och samverkat med tillfört bitumenemulsion.
Vattenkänsligheten (figur 8) påverkas inte i högre grad av mängden tillsatt emulsion och ligger på en acceptabel nivå, ca 65 - 70 %, med tanke på hålrumsintervallet. Vattenmättnadsgraden var vid provningen ca 75 %.
Frys-töbeständigheten (figur 9) ökar något med bindemedelsinnehållet, 50 - 65 % och ligger på en jämförbar nivå med de bästa provsträckoma vid prov vägen i Saxån (kall återvinning, VTI Meddelande 764).
Val av arbetsrecept
Sammanfattningsvis pekar undersökningen mot att en inblandning av 1,0 vikt-% emulsion (räknat på torrt material) är tillräcklig och sammantaget ger det bästa resultatet. En kriterium för bärlager, som används i vissa länder, innebär att om materialet uppfyller vissa krav på beständighet och styvhetsmodul skall den blandning som ger högst stabilitet väljas. Det kan dock vara svårt att homogent sprida och blanda in en så liten emulsionsmängd som 1,0 vikt-% med en djupfräs varför 1,7 vikt-% emulsion (1,1 % restbitumen) valdes i arbetsreceptet. För att minska risken för plastiska deformationer på de delar av vägen som innehöll mycket lagningsmassor rekommenderades att emulsionstillsatsen i dessa fall skulle sänkas med 0,5 procentenheter.
19960916, Ätorp-Svartå, 1:a mätning, 11 lasrar
Objekt i Distans IRlhö IRlvä Spårdjup RRMSvä RRMShö
1 20 1,6 1,13 1,7 0,37 0,24 1 40 0,79 1,15 1,1 0,38 0,21 1 60 1,07 1,1 1,8 0,39 0,23 1 80 1,42 1,37 1,6 0,41 0,25 1 100 1,07 1,54 1,7 0,34 0,24 1 120 1,52 1,24 2,3 0,38 0,27 1 140 1,37 0,97 2 0,45 0,24 1 160 1,1 1,23 2,3 0,39 0,24 1 180 1,57 0,97 2,5 0,34 0,26 1 198 1,95 1,48 2,9 0,39 0,32 medelv: 1,35 1,22 1,99 0,38 0,25 stdav: 0,34 0,20 0,52 0,03 0,03 O C\J CM 1,45 1,15 9,2 0,39 0,39 O CM 2,58 1,82 7,3 0,35 0,37 260 1,9 1,26 3,6 0,39 0,31 2 80 1,78 1,47 4,2 0,35 0,28 2 100 1,35 1,27 6,4 0,38 0,28 2 120 0,84 1,26 8,3 0,32 0,24 2 140 1,57 1,56 3,3 0,38 0,33 2 160 1,68 1,71 6,2 0,36 0,29 2 180 1,35 1,58 6,2 0,37 0,27 2 199 1,38 1,42 3,8 0,36 0,25 medelv: 1,59 1,45 5,85 0,37 0,30 stdav: 0,45 0,22 2,06 0,02 0,05
