Treaxiell provning av hyttsten och granulerad hyttsand

Författare

Håkan Arvidsson

FoU-enhet

Väg- och banteknik

Projektnummer

60636

Projektnamn

Mekaniska och funktionella

egenska-per hos hyttsten, underlag för teknisk

beskrivning

Uppdragsgivare

Merox

Distribution

Fri

VTI notat 53-2001

Treaxiell provning av hyttsten

och granulerad hyttsand

VTI notat 53 • 2001

Förord

Detta är ett projekt för att karaktärisera mekaniska egenskaper genom treaxiell provning för olika korngraderingar av hyttsten och granulerad hyttsand. Projektet har utförts på uppdrag av Merox, Oxelösund. Kontaktpersoner på Merox har varit Lotta Lind och Torbjörn Karlsson. Projektledare för detta projekt på VTI var från början Krister Ydrevik. Det togs sedan över av Håkan Carlsson. Håkan Arvidsson har utfört provningarna, sammanställt data samt skrivit detta notat. Andreas Waldemarsson har hjälpt till med hyttstensförsöken.

Linköping, Oktober 2001

Innehållsförteckning

3 Treaxialförsök, beskrivning av metoden 10

3.1 Förstärkningslagertest 10 3.2 Skyddslagertest 10 3.3 Bärlagertest 10 3.4 Lagring 11 4 Resultat från treaxtest 11 4.1 Hyttsten 11 4.2 Granulerad hyttsand 13 5. Sammanfattning 16 6. Litteratur 17 Bilaga: Resultatdiagram

1 Inledning

För att bedöma mekaniska egenskaper på material från Merox har bestämning av styvhet och stabilitet gjorts med dynamisk treaxiell provning på VTI.

Olika kornfördelningar av hyttsten, bärlager 0–63 mm, samt granulerad hyttsand har testats. För att studera självbindande egenskaper har samtliga kornfördelningar (av hyttsten och hyttsand) testats både efter 1 dygn och efter att ha lagrats 1 månad. Lagringen gjordes i 50°C för att påskynda bindnings-proceduren.

2 Materialbeskrivningar

2.1 Hyttsten

Hyttsten från Merox testades genom treaxiell provning vid VTI hösten 2000. Tre olika kornkurvor har testats. Hyttstenen kom till VTI i fem fraktioner. På VTI proportionerades fraktionerna till av Merox önskade kornkurvor. Nr 1 "VÄG 94 Bärlager Högsta Max", nr 2 "VÄG 94 Bärlager Normal Min" och nr 3 "Merox Min". Samtliga material går upp till 63 mm.

Tabell 1 Resultat av proportionering

Nr Kurva Recept

Andel per fraktion

0-3 mm 0-6 mm 6-18 mm 18-32mm 32-63 mm

1 VÄG94 Bärlager Högsta Max 15,0% 43,0% 18,0% 10,0% 14,0%

2 VÄG94 Bärlager Normal Min 1,0% 26,1% 30,0% 18,1% 24,8%

3 Merox Min 5,0% 42,0% 24,0% 12,0% 17,0%

Figur 1 Kurvor av Merox önskade kornfördelningar.

Optimal vattenkvot och maximal torr skrymdensitet bestämdes på VTI. Optimal vattenkvot bestämdes enligt VVMB 36:1977 "Tung Instampning". Dock används

0.075 _{2 4} 5.6 8 11.216 31.5 45 63 90 200 0.063 0.125 0.25 0.5 1 0.06 0.2 0.6 2 6 20 60 Sand Gr us

f in mellan grov f in mellan grov

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Kor ns tor le k , m m P a sser an d e m ä n g d Nr 1 "Högsta Max" Nr 2 "Normal Min" Nr 3 "Merox Min" Bärlager, V Ä G94

CBR-burk med volymen 2,1 dm³ istället för Proctorburk med 1 dm³ och största sten 32 mm. Vattenkvoten omräknad för 0–63 mtrl enligt formel:

w<63 = w<32(1-"andel >32") + 1,5 * "andel >32"

Maximal torr skymdensitet är bestämd på vibrobordet enligt VVMB 607:1998. Jämförelse av resultaten har gjorts mellan hyttsten och krossat berg (från Skärlunda). Kornfördelningarna för det krossade berget är en "Mitt i bärlager-zonen, VÄG94" 0–32 mm, en "Mitt i förstärkningslagerbärlager-zonen, VÄG94" 0–63 mm och en kallad "brant förstärkningslager" 0–63 mm. På bergkrossmaterialet har ingen lagring utförts.

Figur 2 Jämförelsematerialens kornfördelningar. Material av krossat berg.

0.075 2 4 5.6 8 11.216 31.5 45 63 90 200 0.063 0.125 0.25 0.5 1 0.06 0.2 0.6 2 6 20 60 Sand Grus

fin mellan grov f in mellan grov

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Kornstorlek, m m P a s s e ra nde m ä ngd Mitt i BLzonen, VÄG 94 Mitt i FLzonen, VÄG 94 Brant -FL Bärlager, VÄG94

Tabell 2

Resultattabell, materiald

ata, för hyttsten och dess jämförelsematerial.

Nr Kurv a Pas s er and e vik ts -% (100% p as s er ar 63 m m på s a m tliga) T ung Ins t. 0-3 2m m Vibr obor d et 0,07 5 mm 0,25 mm 1 mm 4 mm 16 _mm 31,5 mm Op t w Omr _{Opt w} 0-63 M a x to rr sk ry m dens M ax t o rr skr ymd e n s . Ö ns k ad pac k n . gr ad Ö nk ad to rr sk ry m -dens it et Ö ns k ad pr ov- _vikt Ö ns k ad vat ten-kv o t Ö ns k ad vat ten-m ängd 1 V Ä G 94 Bärlag er Högs ta M a x 8,0 14,0 28,0 50,0 75,0 87,0 7,4% 6,8 % 2,12 kg /d m³ 2,12 6 kg /d m³ 97% 2,06 2 kg /d m³ 87,5 k g 4,1% 3,6 k g 2 V Ä G 94 Bärlag er Normal M in 3,0 6,0 13,0 25,0 56,0 75,0 6,3% 5,5 % 2,05 kg /d m³ 1,86 6 kg /d m³ 97% 1,81 0 kg /d m³ 76,8 k g 3,3% 2,5 k g 3 M e ro x M in 4,0 10,0 20,0 42,0 70,0 85,0 7,3% 6,7 % 2,10 kg /d m³ 2,00 2 kg /d m³ 97% 1,94 1 kg /d m³ 82,3 k g 4,0% 3,3 k g Kr os s a t be rg " M itt i BLzone n" 4,5 9,0 19,0 35,0 67,5 100, 0 4,7% 4,7 % 2,15 kg /d m³ -- kg /d m³ 97% 2,08 6 kg /d m³ 88,5 k g 2,8% 2,5 k g Kr os s a t be rg " M itt i FLz one n 3,0 5,0 8,0 21,0 40,0 60,0 4,8% 3,4 % 2,11 kg /d m³ 1,94 3 kg /d m³ 97% 1,88 5 kg /d m³ 79,9 k g 2,0% 1,6 k g Kr os s a t be rg " B ra nt FL " 1,0 2,5 5,0 9,0 20,5 45,0 3,0% 2,1 % 2,09 kg /d m³ 1,70 9 kg /d m³ 97% 1,65 8 kg /d m³ 70,3 k g 1,3% 0,9 k g Önskad packningsgrad ä

r procent av maximal tor

r skrymdensitet .

Önskad vattenk

vot är 60 % av optimal.

2.2 Granulerad hyttsand

Den granulerade hyttsanden, en ensgraderad sand, testades på VTI.

Bestämning av optimal vattenkvot och maximal torr skrymdensitet gjordes med "Tung instampning". Kontrollsiktning efter instampning visade att stor nedkrossning skett vilket innebär att maximal torr skrymdensitet kan bli "för hög". Önskade densiteter och packningsgrader gick därför ej att uppnå vid tillverkning av treaxprover. Enligt samtal med Merox hamnade uppnådda densiteter ändå på realistiska nivåer.

Figur 3 Kornkurva för hyttsand. Den övre kurvan ("Hyttsand e. TungInst") visar hur mycket den krossats ned vid Tung Instampning (Modifierad Proctor). Stor nedkrossning innebär för hög "maxdensitet", därav låga packningsgrader, se tabell.

Den granulerade hyttsanden jämförs med olika material som tidigare testats som "skyddslager" på VTI. Tre stycken naturmaterial, (grusig) sand, och två olika restprodukter, kolbottenaska och slaggrus.

Figur 4 Kornkurva för hyttsand i jämförelse med jämförda material, skydds-lagertest. grov mellan f in grov mellan f in _0.2 San d _{0.6 2 6} Gr u s _{20 60} 0.06 1 0.5 0.25 0.125 0.063 2 4 5.6 8 11.2 16 31.5 45 63 90 200 0.075 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Ko r n s t o r le k , m m P ass eran d e m än g d Hy tts and e. TungIns t. Hy tts and, Merox grov mellan f in grov mellan f in Sand Gr us 60 20 6 2 0.6 0.2 0.06 1 0.5 0.25 0.125 0.063 2 4 5.6 8 11.216 31.5 45 63 90 200 0.075 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Korns tor le k , m m P a sse ra n d e m ä n g d Hyttsand, Merox Skyddslager 2X Skyddslager 5 Skyddslager "11" Kolbottenaska Slaggrus

Tabell 3

Materialdata för jämförelser med skyddslagert

est. Ma te ri a l P a ss erande vi kt s -% (100% pass erar 31, 5 m m på s a m tl iga) Tung I n s t. 0-32 m m V ibrobordet 0, 075 mm 0, 25 mm 1 mm 2 mm 4 mm 16 mm Opt im a l vat tenk vot Ma x t o rr s k ry m den s Ma x t o rr s kr y m d e n s. Ö n ska d pac k n . grad Ö n ska d to rr s k ry m -densi te t Ö n ska d vat ten-kv o t Ö n ska d rel a ti v vat ten-k v ot H y tt sand 2, 2 7, 0 36, 4 75, 9 96, 9 100, 0 18, 3% 1, 45 kg/ d m ³ -- kg /d m ³ 97% 1, 41 k g /d m ³ 11, 0% 60 % Sk y ddslager "2X" 6, 1 25, 8 66, 3 76, 5 81, 5 98, 4 8, 3% 2, 01 kg/ d m ³ -- kg /d m ³ 97% 1, 95 k g /d m ³ 5, 0% 60 % Sk y ddslager "5" 3, 1 36, 4 89, 8 94, 1 96, 7 100, 0 11, 8% 1, 77 kg/ d m ³ -- kg /d m ³ 97% 1, 72 k g /d m ³ 7, 1% 60 % Sk y ddslager "11" 3, 4 26, 9 69, 9 80, 6 86, 0 90, 4 9, 9% 1, 94 kg/ d m ³ -- kg /d m ³ 97% 1, 88 k g /d m ³ 5, 9% 60 % Kol bottenaska 7, 3 14, 3 28, 0 39, 0 55, 4 86, 8 23% 1, 18 k g /d m ³ 1, 03 kg /d m ³ 93% 1, 1 k g /d m ³ 17% 74 % Sla g g rus 7, 1 14, 0 28, 1 36, 9 48, 2 86, 5 15, 3% 1, 71 kg/ d m ³ -- kg /d m ³ 90% 1, 54 k g /d m ³ 15, 3% 100 % Önskad packningsgrad ä

r procent av maximal tor

r skrymdensitet, "

T

ung Instampning"

.

Önskad relativ vattenk

vo

t är i förhållande til

l opti

m

al vattenkvot.

Vibrobordet för kolbottenaska testades vid optimal vattenkvot då det ej va

r "

fr

idränerande"

som m

3

Treaxialförsök, beskrivning av metoden

Bestämning av styvhet (E-modul) och stabilitet (permanent deformation) har gjorts med dynamisk treaxiell provning (treaxtest) med olika provningsnivåer med flera belastningsnivåer. Provningsnivåerna är benämnda efter de vanligaste tillämpningarna på VTI efter läge i vägkroppen.

3.1 Förstärkningslagertest

För hyttstensproverna, med korngradering <63 mm, har det valts s.k. "förstärk-ningslagertest". Materialblandningarna benämns dock som bärlager, nr 1 och nr 2. För att klara tumregeln att största sten ska vara ca 1/5 av provdiametern valdes stora cylindern.

Treaxproverna är cylindriska prover med diametern 300 mm och nominella höjden 600 mm (vilket ger en volym på 42,4 liter). Proverna packas i 6 lager.

Proverna testas med en statisk vertikal last på 20 kPa och med kammartrycken (horisontell last) 60 resp. 120 kPa. De dynamiska lasterna är 100, 200, 400 och 600 kPa.

Belastningsnivå anger "dynamisk last"/"kammartryck" t.ex. 200/60 som innebär 20 kPa statisk last plus 200 kPa dynamisk last och kammartryck 60 kPa.

Nivåerna 100/60, 200/60, 400/60 och 400/120 belastas med 1000 pulser medan nivå 600/120 belastas med 100 000 pulser. En puls består av en sinusformad dynamisk lastvåg på 0,1 s och en vilodel med enbart statisk last på 0,1 s.

3.2 Skyddslagertest

Kornfördelningen av hyttsand, ensgraderad sand, gjorde att "skyddslagertest" valdes till provningssnivå.

Treaxproverna är cylindriska prover med diametern 150 mm och nominella höjden 300 mm (vilket ger en volym på 5,3 liter). Proverna packas i ett lager.

En lastpuls består av en sinusformad dynamisk lastvåg på 0,1 s utan viloperiod. 10 pulser i sekunden (10 Hz). Proverna testas med en statisk vertikal last på 20 kPa.

Proverna testas med kammartrycken (horisontell last) 10 resp. 20 kPa. De dynamiska lasterna är 10, 30, 50, 70, 100 och 150 kPa.

Belastningsnivå anger "dynamisk last"/"kammartryck" t.ex. 30/10 som innebär 20 kPa statisk last plus 30 kPa dynamisk last och kammartryck 10 kPa.

Nivåerna 10/10, 30/10 och 50/10 belastas med 1000 pulser medan nivå 50/20 och 70/20 belastas med 100 000 pulser. Lastnivåerna 100/20 och 150/20 belastas med 10 000 pulser.

3.3 Bärlagertest

Då relativt små deformationer uppstod under skyddslagertestet kompletterades de lagrade proverna av hyttsanden med ett s.k. bärlagertest. Samma provkropp användes direkt från skyddslagertestet till bärlagertestet.

Treaxproverna är cylindriska prover med diametern 150 mm och nominella höjden 300 mm (vilket ger en volym på 5,3 liter). Proverna packas i ett lager.

En lastpuls består av en sinusformad dynamisk lastvåg på 0,1 s utan viloperiod. 10 pulser i sekunden (10 Hz). Proverna testas med en statisk vertikal last på 20 kPa.

Proverna testas med kammartrycken (horisontell last) 60 resp. 120 kPa. De dynamiska lasterna är 100, 200, 400, 600, 800, 1000kPa och 1200 kPa.

Belastningsnivå anger "dynamisk last"/"kammartryck" t.ex. 200/60 som innebär 20 kPa statisk last plus 200 kPa dynamisk last och kammartryck 60 kPa.

Nivåerna 100/60, 200/60, 400/60 och 400/120 belastas med 1000 pulser medan nivå 600/120 och 800/120 belastas med 100 000 pulser. Lastnivåerna 1000/120 och 1200/120 belastas med 10 000 pulser.

3.4 Lagring

Proverna som skulle lagras packades på samma sätt som de "vanliga" proverna. De stora proverna, med hyttsten, diameter 300 mm och höjd 600 mm, placerades i specialcylindrar som förseglades med plastsäckar och tejp. Därefter ställdes de ned i värmeugnar med 50°C i en1 månad. Efter lagringen togs specialcylindrarna bort och proverna kläddes med gummimembran och försågs med tryckplatta som för vanligt test.

De små (läs: normalstora) proverna, diameter 150 mm och höjd 300 mm, iordningsställdes precis som vanligt med gummimembran och ändplattor för att sedan förseglas i plastpåsar och placeras i värmeskåp en månad i 50°C. Efter lagringens slut testades proverna "som vanligt".

4

Resultat från treaxtest

Bestämning av styvhet (E-modul) och stabilitet (permanent deformation) har gjorts med dynamisk treaxiell provning (treaxtest) med olika belastningsnivåer.

Med styvhet menas ett lagers förmåga att fördela last till underliggande lager. Ju styvare ett material är desto högre E-modul.

Med stabilitet menas ett lagers förmåga att motstå omlagringar. Ju stabilare ett material är desto mindre permanenta deformationer erhålles.

4.1 Hyttsten

Hyttstenens olika graderingar testades med förstärkningslagertest liksom jämförelsematerialen av krossat berg.

E-modulen för krossat berg på nivå 400/120 är ca 320 MPa medan färsk hyttsten hade mer än 420 MPa och lagrad hyttsten nådde upp till minst 510 MPa.

Hyttstensmaterialen uppvisar tydligt spänningsberoende vilket innebär att ju större last desto högre E-modul. Det krossade berget är också spänningsberoende men inte lika tydligt.

Hyttstenen uppvisade betydligt lägre totala permanenta deformationer efter hela testet än det krossade berget (ca 1,3 mm mot 9,8 mm, medelvärden), bortsett från färsk "Bärlager Normal Min" som låg i nivå med de mer välgraderade konventionella materialen (9,2 mm).

Lagringen hade störst inverkan på den grövsta hyttstenskurvan, Bärlager Normal Min, 9,2 mm ackumulerad permanent deformation för färsk och 0,7 mm för lagrad. Liten eller nästan ingen effekt hade lagringen på Merox Min, 1,4 mm för färsk mot 1,1 mm för lagrad.

På konventionella material har ingen "lagringseffekt" kunnat påvisas i en tidigare studie.

VT I not a t 53-2001 Tabell 4 Re sultattabe ll för hy ttste n me d jämföre lse r me d krossat be rg Nr Kurva E n sk ilda Treax- prover Uppnådd packn. g rad Uppnådd vattenkvot A c k u m ul erad per m anen t def or m at ion E ft er res p. bel .n iv å. M edel värde (m m ) E -m odul e ft er 1000 bel . P er bel .ni v å. M edel värde (M P a) nr Ö n ska d p a ckn . grad M edel värde Ö n ska d vat ten-kv o t M edel värde 100/ 60 200/ 60 400/ 60 400/ 120 600/ 120 100/ 60 200/ 60 400/ 60 400/ 120 600/ 120 1 V Ä G 94 Bärl ager H ögst a M ax 331 & 332 97% 92, 0% 4, 1% 4, 0% 0, 037 0, 163 0, 497 0, 582 2, 630 316 338 378 423 448 1 Lagrad V Ä G 94 Bärl ager H ögst a M ax 338 & 341 97% 91, 2% 4, 1% 0, 5% 0, 039 0, 163 0, 381 0, 436 0, 68 4 406 437 490 548 583 2 V Ä G 94 Bärl ager No rm al M in 333, 334 & 335 97% 97, 2% 3, 3% 3, 3% 0, 058 0, 218 0, 673 0, 767 9, 180 321 349 390 43 5 455 2 Lagrad V Ä G 94 Bärl ager No rm al M in 339 & 343 97% 97, 0% 3, 3% 0, 2% 0, 064 0, 116 0, 292 0, 341 0, 746 380 406 469 519 554 3 M e ro x M in 336 & 337 97% 95, 8% 4, 0% 3, 9% 0, 062 0, 215 0, 465 0, 529 1, 412 329 362 427 478 520 3 Lagrad Me ro x M in 340 & 342 97% 94, 8% 4, 0% 1, 8% 0, 083 0, 265 0, 564 0, 635 1, 08 4 381 408 458 510 551 Krossat berg "M it t i B L zo ne n" 97% --% 2, 8% --% 0, 044 0, 126 0, 883 1, 883 7, 906 241 257 273 32 5 339 Krossat berg _"Mit t i FL z onen 97% 98, 0% 2, 0% 2, 0% 0, 064 0, 373 3, 486 3, 907 11, 789 284 287 269 320 343 Krossat berg "B rant FL " 97% 101, 1% 1, 3% 1, 2% 0, 097 0, 757 8, 033 8, 658 20, 341 249 249 260 316 346 Uppnådd packningsgrad är beräknad med häns yn

till verklig höjd och event

uellt material som inte fi

ck plats. Medel

värde av

de en

skilda

proverna. Uppnådd vattenkvot är b

estämd genom torkning a

v hela provet efter trea

xt est. Medelvärd e av de en skilda proverna. Ackumulerad p ermanent

deformation efter 600/120-nivån är total deformation efter treaxtestet.

E-modul efter 1000 bel.

på 400/120-nivån betec

knas som karaktäristisk E-modul.

Lagrad

innebär att proverna lagrats i ca 50ºC i 1

månad.

(U

ttorkning gick

ej att undvika.

4.2 Granulerad hyttsand

Den färska granulerade hyttsanden testades enbart med skyddslagertest medan de lagrade proverna kompletterades med bärlagertest.

Skyddslagertest: De ackumulerade permanenta deformationerna var för färsk

hyttsand ca 5 mm efter testet. För lagrad hyttsand, slaggrus och kolbottenaska ca 1 mm. De konventionella materialen gick till brott innan testet var klart. Något (klart) spänningsberoende uppvisar inte de alternativa materialen inklusive hyttsand. Färsk hyttsand och kolbottenaskan har E-moduler på ca 100 MPa testet igenom oavsett nivå. Lagrad hyttsand och slaggrus hamnar på ca 200 MPa. Det av de konventionella materialen som höll för att ge några modulvärden uppvisar litet spänningsberoende och nådde upp till 130 MPa.

Bärlagertest: Lagrad hyttsand nådde "brottkriteriet", 20 mm efter 5000

belastningar på 600/120-nivån men hade efter 100 000 bel. på samma nivå bara ökat till 23 mm. Slaggrus hamnade på 20 mm efter 100 000 bel. på 600/120-nivån. Krossat berg (kornfördelning mitt i BL-zonen, bärlagertestad) har vid samma läge 7 mm. Hyttsten, förstärkningslagertestad under hösten 2000, hade deformationer mellan 0,6 och 9 mm (provhöjd 600 mm). Lagrad hyttsand och slaggrus uppvisar ett svagt spänningsberoende med moduler mellan 205 och 278 MPa.

Hyttsten och krossat berg har ett klart spänningsberoende. Krossat berg har 199 MPa på lägsta nivån, på 600/120-nivån 384 MPa och på de högsta nivåerna nästan 530 MPa.

Medelvärden för hyttsten är drygt 320 MPa för färsk och knappt 390 för lagrad på lägsta nivån och drygt 420 MPa för färsk och drygt 560 för lagrad på 600/120-nivån.

Tabell 5

Treaxresultat för skyddslagertest, hyttsand och jämförda material

M a te ri a l Ö n ska d to rr skr y m d . Uppnådd torr skr y m d . Ö n ska d vat ten-kv o t Uppnådd vat ten-kv o t A c k u m ul erad per m anen t def or m at ion E ft er res p. bel a s tni ng s ni vå. M edel värde (m m ) E -m odul e ft er 1000 bel a s tni ngar. P e r bel ast n ings n ivå. M edel värde (M P a ) M edel v. M edel v. 10/ 10 30/ 10 50/ 10 50/ 20 70/ 20 100/ 20 150/ 20 10/ 10 30/ 10 50/ 10 50/ 20 70/ 20 100/ 2 0 150/ 20 H y tt sand (" färsk" ) 1, 41 kg /d m ³ 1, 11 kg /d m ³ 11, 0% 10, 9% 0, 054 0, 460 1, 024 1, 256 1, 545 1, 975 5, 388 92 87 89 99 106 110 111 H y tt sand Lagrad 1, 41 kg /d m ³ 1, 18 kg /d m ³ 11, 0% 9, 4% 0, 011 0, 060 0, 130 0, 242 0, 387 0, 505 1, 093 166 198 196 204 215 204 186 Sk y ddslager "2 X" 1, 95 kg /d m ³ 1, 94 kg /d m ³ 5, 0% 4, 9% 0, 054 0913 2, 607 2, 777 3, 131 7, 515 B rot t 102 99 99 119 130 128 B rot t Sk y ddslager "5" 1, 72 kg /d m ³ 1, 71 kg /d m ³ 7, 1% 7, 0% 0, 073 2, 937 B rot t B rot t B rot t B rot t B rot t 96 86 B rot t B rot t B rot t B rot t B rot t Sk y ddslager "11" 1, 88 kg /d m ³ 1, 87 kg /d m ³ 5, 9% 5, 9% 0, 059 1, 548 B rot t B rot t B rot t B rot t B rot t 104 96 B rot t B rot t B rot t B rot t B rot t Kol bottenaska 1, 1 kg /d m ³ 1, 05 kg /d m ³ 17% 16, 9% 0, 034 0, 269 0, 470 0, 544 0, 608 0, 709 1, 098 86 82 80 90 103 103 95 Sla g g rus 1, 54 kg /d m ³ 1, 42 kg /d m ³ 15, 3% 15, 8% 0, 018 0, 102 0, 189 0, 301 0, 385 0, 464 0, 817 182 177 180 197 221 213 182 Sk yddslage r 2X: 2 st. de lp rov ( a v 3 ) gi ck till brott på 50/10-n iv ån Skyddslager 5: samtliga

delprov gick till brott på 50/10-nivån.

Skyddslager 11: samtliga

Tabell 6 Tre a xre sultat för bärlage rte st (och " fö rstärknin g sla g er test"). H

yttsand jämfört med slaggrus oc

h krossat berg samt

hy ttste n. Ma te ri a l

Uppn. packn. grad

Uppn. vatten- kvot

A c k u m ul erad per m anen t def or m at ion E ft er res p. bel a s tni ng s ni vå. M edel värde (m m ) E -m odul e ft er 1000 bel . P e r bel ast n ings n ivå. M edel värde (M P a ) Ö n ska d p a ckn . grad M edel v. Ö n ska d vat ten-kv o t M edel v. 100/ 60 200/ 60 400/ 60 400/ 120 600/ 120 800/ 120 1000/ 120 1200/ 120 100/ 60 200/ 60 400/ 6 0 400/ 120 600/ 120 800/ 120 1000/ 120 1200/ 120 H y tt sand Lagrad 97% 81, 8% 11, 0% 9, 4% 0, 028 0, 269 5, 822 6, 444 23, 265 B rot t B rot t B rot t 210 236 219 265 278 B rot t B rot t B rot t Sla g g rus 90% 82, 9% 15, 3% 15, 4% 0, 202 0, 785 3, 332 3, 712 20, 180 B rot t B rot t B rot t 230 229 205 260 257 251 B rot t B rot t Krossat berg _mit t i B L -z one n 97% -- 2, 8% 2, 6% 0, 168 0, 681 3, 080 3, 269 7, 309 10, 896 12, 136 B rot t 199 232 290 344 384 470 528 528 V Ä G94 Bärl ager H ögst a M ax 97% 92, 0% 4, 1% 4, 0% 0, 037 0, 163 0, 497 0, 582 2, 630 -- -- -- 316 338 378 423 448 -- -- -- V Ä G94 Bärl ager H ögst a M ax L A GRAD 97% 91, 2% 4, 1% 0, 5% 0, 039 0, 163 0, 381 0, 436 0, 684 -- -- -- 406 437 490 548 583 -- -- -- V Ä G94 Bärl ager No rm al M in 97% 97, 2% 3, 3% 3, 3% 0, 058 0, 218 0, 673 0, 767 9, 180 -- -- -- 321 349 390 435 455 -- -- -- V Ä G94 Bärl ager No rm al M in L A GRAD 97% 97, 0% 3, 3% 0, 2% 0, 064 0, 116 0, 292 0, 341 0, 746 -- -- -- 380 406 469 519 554 -- -- -- Me ro x Mi n 97% 95, 8% 4, 0% 3, 9% 0, 062 0, 215 0, 465 0, 529 1, 412 -- -- -- 329 362 427 478 520 -- -- -- Me ro x Mi n L A GRAD 97% 94, 8% 4, 0% 1, 8% 0, 083 0, 265 0, 564 0, 635 1, 084 -- -- -- 381 408 458 510 551 -- -- -- De under hösten år 2 000 testade h yttstensproverna m ed bärlagergr aderingar är testade med s.k. förstärkningslagertest. Förstärkningslagertest innebär: mtrl 0-63 mm, diameter 300 mm, höjd 600 mm, samma belastn ingsnivåer som " bärlagertest" t il l 600/120-nivån och 0,1 s

vilopuls mellan lastpulse

rna.

Slaggruset klarade preci

s att få ett E-modulvärde (

1000 b

el

) på 800/120-ni

vån innan brott.

Krossat berg klarade precis att få ett E-modulvärde

(1000 bel

) på 1200/120

5 Sammanfattning

Lagrad hyttsten får anses mycket bra med de testade kornfördelningarna eftersom den har mycket låga permanenta deformationer och höga E-moduler. Även färska prover har bra värden (minst lika bra eller mycket bättre) jämfört med krossat berg av testade kornfördelningar.

Egenskaperna för styvhet och stabilitet gör att hyttsten mycket väl skulle kunna ersätta konventionella material som bär- eller förstärkningslager med ledning av dessa treaxialförsök.

Jämfört med natursand är den granulerade hyttsanden överlägsen i treaxialförsök, skyddslagertest, vad gäller stabiliteten. Hyttsanden når nästan upp till samma styvhet som natursand medan den är färsk. Lagring ökar dock styvheten markant. Lagrad hyttsand får ungefär samma resultat som slaggrus, som är välgraderad till skillnad från den ensgraderade hyttsanden.

Lagrad hyttsand klarar relativt stora belastningar. I bärlagertestet gick den till brott (ackumulerad perm. def >20 mm) först på 600/120-nivån dock relativt tidigt. Slaggruset som hyttsanden jämförs med i detta test klarade sig precis igenom den nivån. 600/120-nivån är den högsta belastningsnivån för förstärkningslagertest.

Hyttsand har låg densitet, vilket kan vara en fördel i vissa konstruktioner. Det har även kolbottenaskan som hyttsanden jämförs med i detta test. Kolbottenaskan och den färska hyttsanden har likvärdiga värden för styvhet. För stabiliteten är det den lagrade hyttsanden som är jämförbar med kolbottenaskan.

Styvhets- och stabilitetsegenskaperna för granulerad hyttsand, särskilt lagrad, är så pass goda i detta test att man kan använda det åtminstone som skyddslager eller kanske till och med som förstärkningslager i vissa konstruktioner.

6 Litteratur

P, Höbeda, K, Ydrevik, H, Arvidsson: Bedömning av hyttsten som

förstärk-ningslager genom dynamiskt treaxialförsök. VTI Notat nr 9-1995.

H, Arvidsson: Dynamisk treaxiell provning för bedömning av lagringstiders

inverkan på styvhets- och deformationsegenskaper hos bärlagergrus. VTI

Notat nr 10-1995

M, Arm: Egenskaper hos alternativa ballastmaterial - speciellt slaggrus,

Bilaga Sid 1 (4)

Diagram med resultat från treaxförsöken.

Styvheten som E-modul. "Förstärkningslagertest". Hyttsten och krossat berg. Ju brantare kurva desto större spänningsberoende.

Jämförelse krossat berg och hyttsten

0 100 200 300 400 500 600 0 200 400 600 800 1000 1200 Summa huvudspänning E -m odul ( M P a )

Nr 1, Högsta Max, Lagrad Nr 2, Normal Min, Lagrad Nr 3, Merox Min, Lagrad Nr 3, Merox Min Nr 2, Normal Min Nr 1, Högsta Max Brant FL -kr berg Mitt i FL-zonen -kr berg Mitt BL-zonen -kr berg

Bilaga Sid 2 (4)

Ackumulerad permanent deformation för hyttsten.

Stabiliteten som ackumulerad permanent deformation. "Förstärkningslagertest". Hyttsten och krossat berg. Rangordnad bäst från vänster, sämst till höger.

Hyttsten 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 Antal belastningar A c k. p er m an en t d ef o rm at io n ( µµµµ m) Nr 1, Normalt Nr 1, Lagrat Nr 2, Normalt Nr 2, Lagrat Nr 3, Normalt Nr 3, Lagrat 0 5 10 15 20 BL Högsta Max-Lagrad BL Normal Min-Lagrad Merox

Min-Lagrad Merox Min

BL Högsta Max Mitt i BLzonen -Kr berg BL Normal Min Mitt i FLzonen -Kr berg Brant FL -Kr berg A c k. per m def ( m m ) 100/60 200/60 400/60 400/120 600/120

Bilaga Sid 3 (4)

Stabiliteten som ackumulerad permanent deformation "Skyddslagertest". Ackumu-lerat antal belastningar. Hyttsand, naturmaterial och alternativa material.

Styvheten som E-modul. "Skyddslagertest". Hyttsand, naturmaterial och alterna-tiva material.

Jämförelse ack. permanent deformation

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 0 50000 100000 150000 200000 250000 Antal belastningar A ck. p er m an en t d ef o rm at io n ( µµµµ m) Slaggrus Hyttsand Lagrad Kolbottenaska Hyttsand ("färsk") Skyddslager2X Skyddslager11 Skyddslager5 Treaxresultat skyddslagertest. Jämförelse E-modul 0 50 100 150 200 250 0 50 100 150 200 250

Summa huvudspänning (kPa)

E-m o d u l ( M Pa ) Slaggrus Hyttsand Lagrad Skyddslager2X Skyddslager11 Skyddslager5 Hyttsand ("färsk") Kolbottenaska Treaxresultat, skyddslagertest

Bilaga Sid 4 (4)

Jämförelse ack. permanent deformation

0 5000 10000 15000 20000 25000 0 50000 100000 150000 200000 250000 Antal belastningar Ack. p er m an en t d e fo rm at io n (µµµµ m)

Hyttsten HögstaMax, Lagrad Kr berg mitt i BLzonen Hyttsten NormalMin (färsk) Slaggrus

Hyttsand Lagrad

Treaxresultat bärlagertest.

Största och minsta deformationerna för

Hyttsten (FL-test)

Stabiliteten som ackumulerad permanent deformation. "Bärlagertest". Ackumu-lerat antal belastningar.

Jämförelse E-modul 0 100 200 300 400 500 600 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

Sum m a huvudspä nning (kPa )

E -m odul ( MP a ) Hyttsten lagrade Mv. Hyttsten färska Mv. Kr berg mitt i BLzonen Hyttsa nd La gra d Slaggrus Treaxresultat, bärlagertest

(Hyttsten FL-test)