Dubbslitage på asfaltbeläggning : sammanställning av resultat från provvägar och kontrollsträckor 1990-1998

VT

I

me

ddelande

86

2

*

1

9

9

9

Dubbslitage på

asfaltbeläggning

Sammanställning av resultat från prowägar

och kontrollsträckor 1990-1998

VTI meddelande 862 ■

1999

Dubbslitage på asfaltbeläggning

Sammanställning av resultat från prowägar och kontrollsträckor

1990-98

Torbjörn Jacobson

Fredrik Hornwall

Utgivare Publikation VTI meddelande 862 Utgivningsår 1999 Projektnummer 60265,60408,60101 Projektnamn Författare Torbjörn Jacobson Fredrik Homwall Uppdragsgivare Vägverket Titel

Dubbslitage på asfaltbeläggning. Sammanställning av resultat från provvägar och kontrollsträckor 1990-98.

Referat

Dubbslitaget, som förorsakat en stor del av spårbildningen på det högtrafikerade vägnätet, har medfört att mer nötningsresistenta slitlagerbeläggningar utvecklats, till exempel olika varianter av skelettasfalt. I dessa samman­ hang har VTI medverkat vid ett antal prowägsförsök där syftet bland annat varit att undersöka slitstyrkan hos olika asfaltbeläggningar. Denna rapport sammanfattar fem prowägsförsök med slitlager av skelettasfalt eller dränerande asfaltbetong och ytterligare sex kontrollsträckor med skelettasfalt eller tät asfaltbetong. Beläggninga­ rna har följts upp sedan de var nylagda. Uppföljningen omfattar upp till åtta vintrars (1990-1998) dubbslitage mätt med VTIs laserprofilometer. Förutom mätning av dubbslitaget ingår kontinuerliga RST-mätningar, skadebesiktningar och i vissa fall mätningar av dubbanvändningen. Stenmaterialkvalitet, största stenstorlek och bindemedelstyp är exempel på parametrar som ingår i analysen av prowägama.

De årliga uppföljningarna visar att beläggningsslitaget från dubbade fordon har minskat markant under 1990- talet genom nya, slitstarka beläggningstyper, val av högkvalitativa stenmaterial och införande av skonsammare dubbdäck. Trots förhållandevis hög dubbanvändning under senare vintrar har slitaget på prowägama minskat och ibland påtagligt. SPS-talen (specifika slitaget, gram bortnött material per dubbat fordon och kilometer) när­ mar sig numera extremt låga nivåer med SPS-tal på 2-4 för skelettasfalt med högkvalitativa stenmaterial. Det innebär att den spårbildning som förorsakas av dubbtrafiken i många fall hamnar på låga nivåer. På de mest tra­ fikerade vägarna står dock fortfarande dubbslitaget för merparten av spårbildningen.

Stenmaterialets kvalitet är den enskilda parameter som har störst betydelse för beläggningens förmåga att motstå dubbslitage. Stenhalten är en annan viktig faktor som tillsammans med den tredje faktorn, lättviktsdubben är för­

daringen till det markant reducerade dubbslitaget. Typen av bindemedel, modifierat eller konventionellt, verkar inte påverka slitstyrkan hos skelett- eller dränerande asfalt.

Publisher Publication VTI meddelande 862 Published 1999 Project code 60265,60408,60101 Project Author Torbjörn Jacobson Fredrik Homwall Sponsor

Swedish National Road Administration

Title

Wear from studded tyres on asphalt pavements

Summary of results from test roads and control sections 1990-98

Abstract (background, aims, methods, result)

Wear from studded tyres, which has caused a large part of the rutting on heavily used roads, has led to the development of more durable wearing courses, such as various types of mastic asphalt. The VTI has taken part in a number of test road experiments aimed partly at studying the wear resistance of different asphalt pavements. This report summarises five test road experiments with wearing courses of mastic asphalt or po­ rous asphalt concrete, and a further six control sections using mastic asphalt or dense-graded asphalt con­ crete. The pavements have been monitored since they were laid. Monitoring now comprises up to eight win­ ters (1990-1998) of tyre wear measured with the Institute’s profilometer. In addition to measurement of wear from studded tyres, continuous RST measurements are being performed. The quality of the mineral aggregate, maximum particles size and binder type are among the parameters included in the analysis of the test roads.

Annual monitoring shows that pavement wear from vehicles with studded tyres has decreased consider­ ably during the 90s through new, wear-resistant pavements, the use of high quality mineral aggregates and the introduction of less damaging studded tyres. Despite relatively high usage of studded tyres in recent winters, wear on the test roads has decreased, in some cases very noticeably. The SPS ratios (specific wear, grams of abraded material per vehicle with studded tyres and kilometre) is approaching extremely low levels, with SPS ratios of 2-4 for mastic asphalt with high quality mineral aggregate. As a result, rutting caused by vehicles with studded tyres is often on a low level. However, on those roads with the heaviest traffic volumes, wear from studded tyres continues to account for most of the rutting.

The quality of the mineral aggregate is the individual parameter with the greatest importance for the pave­ ment’s capacity to stand up to wear from studded tyres. Another important parameter is the stone content, which, together with a third factor, the lightweight stud, accounts for the noticeable decrease in wear from studded tyres. Binder type, i.e. modified or conventional, does not appear to affect the wear resistance of mastic or porous asphalt. ISSN 0347-6049 Language Swedish No. of pages 67 + Appendix

Förord

För att studera slitstyrkan hos olika asfaltbeläggningar och även validera VTIs slitagemodell har slitage­ utvecklingen följts upp på ett antal prowägar och kontrollsträckor under åren 1990-98.

Undersökningarna har finansierats av Vägverket genom, Väga vdelningen (Borlänge) och Region Väst

(Göteborg). Kontaktmän har varit Svante Johansson på HK och Hans Stjemberg på Region Väst. Från VTIs sida har Torbjörn Jacobson varit projektledare medan Fredrik Homwall medverkat vid utvärderingen av resultaten och sammanställningen av rapporten. Fredrik Homwall och Fredrik Nilsson har utfört fältmätningama.

Linköping i juni 1999 Torbjörn Jacobson

Innehållsförteckning

Sam m anfattning...9

S um m ary... 13

Bakgrund och sy fte... 17

M ätm etodik... 19

Mätmetod for dubbslitage... 19

Beräkning av SPS-tal... 20

RST-mätning... 21

V ägobjekt... 22

E6, Göteborg, delen Kallebäck-Åbro...23

Allmänt... 23

Dubbslitage... 23

SPS-tal och dubbanvändning i Göteborg...25

RST-mätning... 27

Besiktning...30

E20, Partille, delen Skulltorp-Högen...33

Allmänt...33 Dubbslitage...33 SPS-tal...36 RST-mätning...37 Besiktning...39 Tynneredsmotet-Västerleden, G öteborg...41 Allmänt... 41 Dubbslitage...41 SPS-tal... 43 RST-mätning...43 Besiktning... 46 Väg 73, Länna (Stockholm)...48 Allmänt... 48 Beskrivning av provsträckor...48 Dubbslitage... 48 RST-mätning... 51 Besiktning...53 E4, N orrköping... 55 Allmänt...55 Dubbavnötning...55 RST-mätning...57

E18, Jakobsberg...62 Allmänt...62 Dubbslitage...62 RST-mätning... 62 Besiktning...63 Kontrollsträckor, Göteborgsområdet...64 Beskrivning av sträckorna... 64 Dubbslitage...64

Sammanfattande kommentarer och slutsatser...65

R eferenser... 67

Bilagor

1 ... Skiss över provsträckor vid E6, Kallebäck-Åbro

2 ... Sammanställning över väg- och trafikdata, E6, Kallebäck-Åbro 3 ... RST-data, E6, Kallebäck-Åbro, hösten 1997

4 ... Sammanställning över väg- och trafikdata, E20, Partilie 5 ... RST-data, E20, Partille, hösten 1998

6 ... Sammsntällning över väg- och trafikdata, Tynneredsmotet 7 ... RST-data, Tynneredsmotet, hösten 1998

8 ... Sammanställning över väg- och trafikdata, Länna 9 ... RST-data, Länna, hösten 1998

1 0 Sammanställning över väg- och trafikdata, E4, Norrköping 11 RST-data, E4, Norrköping, hösten 1998

1 2 RST-data, E18, Jakobsberg, hösten 1998

1 3 Stenmaterialsdata för de undersökta beläggningarna

Dubbslitage på asfaltbeläggning

Sammanställning av resultat från provvägar och kontrollsträckor 1990-98

av

Torbjörn Jacobson och Fredrik Homwall

Statens Väg- och transportforskningsinstitut, Linköping

Sammanfattning

Undersökningen visar att beläggningsslitaget från dubbade fordon har minskat markant under 1990- talet genom nya, slitstarka beläggningstyper och skonsammare dubbdäck. Vidare haren systematisk kartläggning av en rad beläggningstekniska fakto­ rer tillsammans med relevant, ny provningsmetodik gjort det möjligt att utveckla en prognosmodell för beräkning av dubbslitaget på asfaltbeläggningar.

Bakgrund och syfte

VTI har under lång tid arbetat med frågor som berör nötningsresistensen hos asfaltbeläggningar. Tidigt foku­ serades intresset på stenmaterialets betydelse och provningsmetoder utvecklades. På senare år har inver­ kande slitagefaktorer kunnat kartläggas tack vare att bra provningsmetodik utvecklats. Laserprofilometem, prov­ plattor och prowägsmaskinen är exempel på detta. Systematisk kartläggning och kvantifiering av de para­ metrar som inverkar på dubbslitaget har gjort det möjligt att ta fram en beräkningsmodell för val av ny beläggning med utgångspunkt från dubbslitaget. Model­ len innebär att beställaren kan optimera valet av belägg­ ning efter de förutsättningar som råder för det aktuella objektet. Modellen behöver dock uppdateras och valide- ras med färska slitagedata år från år, vilket för närvarande sker genom ett flertal kontrollsträckor där bland annat en del av provsträckoma i denna undersökning ingår.

På senare år har en utveckling mot allt slitstarkare asfaltbeläggningar ägt rum inom vägbranschen. I dessa sammanhang har VTI medverkat vid ett antal prowägs- försök där syftet bland annat varit att undersöka

slitstyrkan hos olika typer av asfaltbeläggningar. Under­

sökningarna har gjorts på uppdrag av Vägverket och i samarbete med både beställare och entreprenörer.

Prowägaroch kontrollsträckor

Rapporten behandlar uppföljningen av följande 7 objekt: • E6, Göteborg, Kallebäck-Åbro, 6 sträckor (ABS) • E20, Partille, 4 sträckor (Dränasfalt)

• Väg 73, Länna, Stockholm (Nynäsvägen), 3 sträckor (ABS)

• E4, Norrköping (ABS)

• El 8, Jakobsberg (Remixing av ABS)

• Fem sträckor i Göteborgsområdet (ABS, ABT). Det handlar i de flesta fall om högtrafikerade vägar/ gator med en skyltad hastighet av 70, 90 och 110 km/h. Beläggningarna har följts upp sedan de var nylagda.

Mätmetoder, beläggningstyper och provnings-

variabler

Uppföljningen omfattar upp till åtta vintrars (1990-1998)

dubbslitage mätt med VTIs laserprofilometer. Förutom

mätning av dubbslitaget ingår kontinuerliga RST- mätningar och skadebesiktningar. De beläggningstyper som ingår i undersökningarna är främst olika varianter av skelettasfalt (stenrik asfaltbetong) och dränerande asfaltbetong. I ett fall studeras remixad (Pyropaver) ABS- beläggning respektive tät asfaltbetong (ABT med ortens material). Stenmaterialkvalitet, största stenstorlek och bindemedelstyp är exempel på parametrar som ingår i analysen av prowägama.

Minskat dubbslitage

En samlad bild över de olika prowägarna med hög-

kvalitativ skelettasfalt visar att det relativa dubbslitaget

(per dubbat fordon) under senare år minskat markant i omfattning. Trots förhållandevis hög dubban vändning under senare vintrar har slitaget på prowägama mins­ kat och ibland påtagligt. SPS-talen (specifika slitaget, gram bortnött material per dubbat fordon och kilome­ ter) närmar sig numera extremt låga nivåer med SPS- tal på 2-4 för skelettasfalt med högkvalitativa sten­ material. Det innebär att den spårbildning som förorsa­ kas av dubbtrafiken också hamnar på låga nivåer, 0,5-1,8 mm per år.

En bidragande anledning till det minskade slitaget är effekter av ökande andel lättviktsdubb som visat sig betydligt skonsammare mot vägen jämfört med den äldre

Slitstyrkan hos beläggningarna

Prowägama visar att slitlager av skelettasfalt med hög­ kvalitativa stenmaterial erhåller mycket bra resistens mot dubbtrafik. Ingenting i undersökningarna tyder heller på att den här typen av beläggningar med tiden blir sämre. Uppföljningen omfattar numera både stränga och milda vintrar. Klimatet verkar dock inte ha påverkat slitaget märkbart men sträckorna ligger endast i södra och mellersta Sverige.

Typen av bindemedel, modifierat eller konventionellt, verkar inte påverka slitstyrkan hos skelett- eller dränerande asfalt. Dränerande asfaltbetong uppvisar enligt de här undersökningarna förhållandevis bra slitstyrka och hållbarhet. Efter 7-8 års trafik börjar dock prowägen vid Partille (110 km/h) visa tecken på sönderfall (stenlossning) och det gäller för samtliga prov­ sträckor. Undersökningen visar att om hastigheten är måttlig (70 km/tim) kan drän- och skelettasfalt erhålla ungefar likartad slitstyrka. Vid högre hastigheter (110 km/tim) kan skillnaden bli större. Vid E6, Åbro, ligger SPS-talen för skelettasfalt numera omkring 3-4 jämfört med 7-10 för dränasfalt på E20, Partille. I båda fallen har samma typ av kvartsit använts och största nominella stenstorlek är också densamma (16 mm).

Hur mycket spårbildning orsakar dubbtrafiken

Dubbslitaget har förorsakat vägen en spårbildning mellan 0,5-2,0 mm årligen med de lägsta värdena för skelettasfalt och de högsta för dränasfalt. I samtliga fall handlar det om högtrafikerad motorvägar. Avnötningens storlek påverkas förutom av trafikvolymen även av dubbffekvensen, hastigheten, trafikens spårbundenhet, om vägbanan är fuktig (indirekt av saltningen), belägg- ningstypen och stenmaterialets kvalitet, faktorer som beaktas i slitagemodellen. På den starkt trafikerade E6:an, delen Åbro-Kallebäck (ÅDT|. 57 000, motorväg, fyr- fältig), erhåller skelettasfalt med kvartsit ca 1,5 mm spår per år trots spårbunden trafik och en dubbanvändning på ca 50% under vinterperioden (1,3 milj fordon har passerat prowägen senaste vintern). En orsak till den låga avnötningen är att de stenmaterial som använts har en mycket bra slitstyrka och att stenhalten i beläggningen är stor.

På motorvägarna, och speciellt där trafikvolymen är hög, utgör dubbdäcksslitaget också merparten av den totala spårbildningen (60-90%) enligt mätningarna ffån 1990-talet. Dubbslitagets andel av den totala spårbild­ ningen kommer dock sannolikt att minska beroende på det reducerade dubbslitaget.

Stenmaterialets kvalitet är den enskilda parameter som har störst betydelse för beläggningens förmåga att motstå dubbslitage. Stenhalten är en annan viktig faktor

som tillsammans med den tredje faktorn, lättviktsdubben är förklaringen till det markant reducerade dubbslitaget.

Specialprodukter

Av de specialprodukter som studerats har färgad asfalt­ beläggning (Mexphalte, Nynäsvägen) klarat sig bra och resultaten ffån vägen skiljer sig inte ffån konventionell asfalt utom att ytan blivit ljusare genom det vita färgpigmentet. Även beläggningen med Multigrade (Multiphalte) uppvisar minst lika bra vägyteegenskaper som referensen med konventionellt bitumen. Den remixade ABS-beläggningen innehållande porfyr vid E 18, Hjulsta uppvisar motsvarande slitage- och vägyte­ egenskaper som kan förväntas av en nytill verkad AB S. Polymermodifierade bindemedel verkar inte märkbart ha påverkat beläggningens slitstyrka eller hållbarhet enligt sträckorna vid Åbro och Partille.

Hållbarhet och livslängd

Förutom den numera 8 år gamla dränbeläggningen vid Partille uppvisar ingen av provsträckoma skador, typ stripping eller materialsläpp En viss andel stensläpp förekommer men endast lokalt och i normal utsträck­ ning och ffämst under första vintern när svaga partiklar krossades ur beläggningen. Även delvis nerslitet sten­ materialet (ibland flata och flisiga kom) sitter kvar i beläggningen och verkar klara påffestningama ffån dubbtrafiken. Det är viktigt att påpeka att det här hand­ lar om korrekt proportionerade, tillverkade och utlagda slitlagermassor.

Resultaten ffån RST-mätningama tyder på att samt­ liga beläggningar i undersökningen klarar minst tio års livslängd enligt de krav som finns på maximalt tillåtet spårdjup (17 mm). IRI-värdena har också legat på acceptabla nivåer även om de i viss mån förämrats med tiden (ibland mera). Texturmätningarna visar att ytskrov- ligheten på stenrika beläggningar typ skelett- och dränasfalt med tiden minskar men ytan är ändå att betrakta som relativt skrovlig (högsta värdena för dränasfalt) efter lång tids trafik.

Positiva effekter på miljön

Det minskade dubbslitaget på senare år har haft många positiva effekter kopplade till miljöfrågorna. Fömtom att material och energi sparas medför reducerat dubbslitage att miljön för trafikanten och omgivningen blivit bättre, till exempel avseende smuts och damm genom att bort­ sliten mängd beläggning reducerats kraftigt. Beräkningar visar också att högkvalitativa skelettasfalter är kostnads- effektiva på det mest högtrafikerade vägnätet.

Det markant minskade dubbslitaget medför att användningen av de mest högkvalitativa stenmaterialen kan reduceras i framtiden och att skelettasfalt inte alltid är ett självklart val på högtrafikerade vägar. VTIs slitage­ modell som beräknar livslängd, spårprofil och årskost­ nad utifrån dubbslitaget kan vara ett bra stöd vid val av beläggningstyp och stenmaterialkvalitet. Modellen är anpassad för de förhållanden som råder idag med bland annat lättviktsdubb. Lagstiftning på vinterdäck kan dock snabbt förändra situationen i södra Sverige med ökande dubbdäcksanvändning som följd och därför måste denna utveckling beaktas noga innan mer strategiska föränd­ ringar görs vid upphandling och beställning av asfalt­ beläggningar.

Slitstarka beläggningar kan ge försämrad friktion

En nackdel med mycket slitstarka beläggningarna är att de på hårt trafikerade vägar med rörig trafik (mycket inbromsningar, accelerationer, sidorörelser) och då

främst på utsatta platser (tunnlar, broar, tvära kurvor, rondeller, korsningar) kan bli polerade, vilket leder till att friktionen blir låg. Enligt VTIs undersökningar är det främst ABS-beläggningar innehållande porfyr som vid dessa förhållanden under efitersommaren och hösten erhållit förhållandevis låga friktionsvärden. Dubbtrafiken ruggar dock upp vägbanan relativt snabbt på vintem. Vid en omfattande inventering hösten 1997 av E4:an mellan Linköping och Härnösand konstaterades inga låga friktionsvärden för ABS-beläggningar med porfyr. Det är viktigt att påpeka att trafikpoleringen av vägytan påverkas av en rad faktorer, såsom beläggningens makro- och mikrotextur, trafikvolym, andel tunga fordon, hastighet, sidorörelser, acceleration/retardation, däck/ ringtryck och av vägens utformning. Vägytans makro- och mikrotextur påverkas, förutom av trafiken, av slit­ lagrets sammansättning och stenmaterialets beskaffen­ het.

Wear from studded tyres on Wearing courses

Summary of results from t est roads and control sections 1990-98

By

Torbjörn Jacobson and Fredrik Homwall

Swedish National Road and Transport Research Institute, Linköping

Summary

The survey shows that wear from studded tyres has decreased significantly during the nineties through the use of new, wear-resistant wearing courses and less damaging studded tyres. In addition, a system­ atic survey of a number of technical factors, to­ gether with new test methods, has made it possible to develop a model for forecasting wear from stud­ ded tyres on asphalt pavements.

Background and purpose

The Institute has been working on issues concerning the wear resistance of asphalt pavement layers for a con­ siderable time. At an early stage, interest was focused on the significance of the mineral aggregate and test methods were developed. In recent years, it has become possible to study influential wear factors through the development of effective test methods, such as the la­ ser profllometer, test slabs and road simulator. System­ atic surveys and quantification of the parameters influ­ encing wear from studded tyres has made it possible to develop a calculation model for selecting new surfac­ ing based on wear from studs. The model enables the client to optimise the choice of pavement according to the prevailing conditions for the particular object. How­ ever, the model requires updating and validation with fresh wear data each year. At present, this involves ob­ servations on a number of control sections, which in­ clude some of the test sections in this survey.

In recent years, there has been a trend towards the use of increasingly wear-resistant asphalt pavements (in the road industry). In this context, the Institute has taken part in a number of test road experiments aimed partly at investigating the wear resistance of different types of asphalt surfacing pavement. The investigations have been commissioned by the National Road administration and carried out in collaboration with clients and contrac­ tors.

Test roads and control sections

The report deals with monitoring of the following seven objects:

• E6, Gothenburg, Kallebäck-Åbro, six sections (stone mastic asphalt, SMA)

• E20, Partille, four sections (porous asphalt, PA) • Tynnered interchange, Gothenburg, four sections

(porous asphalt, PA)

• Road 73, Länna, Stockholm (Nynäsvägen), three sections (stone mastic asphalt, SMA)

• E4, Norrköping (stone mastic asphalt, SMA) • E l8, Jakobsberg (remixed stone mastic asphalt,

SMA)

• Five sections in the Gothenburg area (stone mastic asphalt, SMA and dense graded asphalt concrete, AC).

In most cases, this involves roads and streets with heavy traffic and speed limits of 70, 90 and 110 km/h. The pavements have been monitored since they were new.

Measuring methods, surfacing types and test

variables

Monitoring covers up to eight winters (1994-1998) with wear from studded tyres measured with the Institute’s laser profllometer. In addition to measurement of wear from studded tyres, continuous RST measurements and damage inspections have been performed. The surfac­ ing types included in the studies are mainly variants of stone mastic asphalt (SMA) and porous asphalt (PA). In one case, remixed (Pyropaver) SMA and dense- graded asphalt concrete (AC with local material) respec­ tively were studied. The mineral aggregate quality, maxi­ mum particle size and binder types are among the pa­ rameters included in the analysis of the test roads.

Reduced wear from studded tyres

A general picture of the test roads with high quality SMA shows that the extent of the relative wear from studded tyres (per vehicle fitted with such tyres) has decreased noticeably in recent years. Despite relatively high usage of studded tyres in recent winters, wear on the test roads has decreased, in some cases considerably. SPS ratios (specific wear, grams of abraded material per vehicle with studded tyres and kilometre) are now approaching extremely low levels, with SPS ratios of 2-4 for SMA with high quality mineral aggregate. This means that rutting caused by traffic with studded tyres is also on a low level, 0.5-1.8 mm per year.

One of the causes of the decrease in wear is an in­ creasing proportion of lightweight studs, which have proved to be considerably less damaging to the road compared with older heavier steel studs, and that older tyres with steel studs which are still in use (no tyres with steel studs have been sold in recent years) have become worn and thereby less aggressive.

Wear resistance of the pavements

The test roads show that wearing courses of SMA with high quality mineral aggregate have very high resistance to studded tyres. Furthermore, there is nothing in the survey indicating that this type of pavement deteriorates with time. The survey now includes both severe and mild winters. However, climate does not appear to have no­ ticeably affected wear, possibly because the sections are located only in southern and central Sweden.

The type of binder, modified or conventional, does not appear to influence the wear resistance of SMA or PA. According to these surveys, PA demonstrates com­ paratively good wear resistance and durability. However, after 7-8 years of traffic, the test road at Partille (110 km/h) shows signs of disintegration (loose stones), as do all test sections. The survey shows that if speed is moderate (70 km/h), PA and SMA have approximately the same wear resistance. At higher speeds (110 km/h), the difference may be greater. At Abro on the E6, the SPS ratios for SMA are approximately 3-4, compared with 7-10 for PA at Partille on the E20. The same type of quartzite has been used in both cases and the largest nominal particle size is also the same (16 mm).

Extent of rutting caused by vehicles with studded

tyres

Wear from studded tyres has caused rutting of between 0.5 and 2.0 mm annually, with the lowest values for SMA and the highest for PA. In every case, this relates to motorways with heavy traffic. In addition to traffic

volume, the extent of abrasion is influenced by the fre­ quency of vehicles with studded tyres, speed, traffic alignment, moisture on the road surface (indirectly by deicing), pavement type and quality of the mineral ag­ gregate. All these factors are taken into account in the wear model. On the Âbro-Kallebàck section of the heavily used E6, (AADT 57,000,4-lane motorway), SMA with quartzite shows 1.5 mm rutting per year, despite unfa­ vourable traffic alignment and studded tyre usage of about 50% during the winter period (1.3 million vehi­ cles used the test road last winter). One reason for the low level of wear is that the mineral aggregate used has excellent wear resistance and that the pavement has a high coarse aggregate content.

On the motorways, particularly where traffic vol­ umes are large, wear from studded tyres also consti­ tutes most of the total rutting (60-90%) according to the measurements from the nineties. However, the pro­ portion of wear from studded tyres in relation to total rutting will probably decrease owing to the reduced wear from studs.

The quality of the mineral aggregate is the most im­ portant individual parameter for the pavement’s capac­ ity to resist wear from studded tyres. Another impor­ tant factor is the stone content which, together with the third factor, lightweight studs, explains the significantly reduced wear from studded tyres.

Special products

Among the special products tested, coloured asphalt pavement (Mexphalte, Nynâsvàgen) has performed well. The results from the road do not differ from conven­ tional asphalt, apart from the surface becoming lighter owing to the white pigment. Also the pavement with Multigrade (Multiphalte) shows road surface properties at least as good as the control surface with conventional bitumen. The remixed SMA containing porphyry on the E l8, Hjulsta, shows corresponding wear and road sur­ face properties that can be expected from a newly manu­ factured SMA. Polymer modified binders do not appear to have noticeably influenced the wear resistance or durability of the pavement, as judged from the sections at Abro and Partille.

Durability and life

Apart from the eight-year-old porous pavement at Partille, none of the test sections shows damage such as stripping or ravelling of material. A certain propor­ tion of loose stones occurs, but this is only local and has occurred to a normal extent, mainly during the first winter when weak particles were crushed out of the

pavement. Presently partly worn mineral aggregate (oc­ casionally flat and flaky particles) remains in the pave­ ment and seems to stand up to the stresses of vehicles with studded tyres. It is important to note that this is a matter of correctly mixed, manufactured and laid wear­ ing courses.

The results from the RST measurements indicate that all the pavements in the survey have at least 10 years life according to the requirements set on maximum per­ mitted rut depth (17 mm). The ERI values have also been on acceptable levels, even if they have deteriorated to a certain extent with time (sometimes more). Macro-tex- ture measurements show that the surface roughness of mineral-rich pavements of the mastic asphalt and po­ rous asphalt types decreases with time, although the surface can still be regarded as relatively rough (high­ est values for porous asphalt) after a long period of use.

Positive effects on the environment

The decrease in wear from studded tyres in recent years has had many positive effects in regard to environmen­ tal issues. Apart from saving material and energy, the reduced wear from studded tyres means a better envi­ ronment for road users and the surroundings, for ex­ ample in regard to dirt and dust since the quantity of abraded pavement material has been greatly lessened. Calculations also show that high quality SMA are cost- effective on roads with the heaviest traffic.

The noticeably reduced wear from studded tyres means that usage of the highest quality mineral aggre­ gates can be reduced in the future and that SMA is not always an obvious choice on heavily used roads. The Institute’s wear model, which calculates life, rut profile and annual cost on the basis of wear from studded tyres,

may provide excellent support in choosing pavement type and mineral aggregate quality. The model is adapted for currently prevailing conditions, including lightweight studs. However, legislation on winter tyres may rapidly change the situation in southern Sweden, leading to in­ creased use of studded tyres, and therefore this devel­ opment must be examined closely before more strate­ gic changes are made in purchasing and ordering asphalt pavements.

Wear-resistant pavements may lead to poorer

friction

A disadvantage of highly wear-resistant pavements is that on heavily used roads where vehicles make exten­ sive braking, acceleration and lateral movements, mainly at exposed locations (tunnels, bridges, sharp curves, roundabouts, junctions), they may become polished, leading to poorer friction. According to the Institute’s studies, it is mainly SMA pavements containing wear resistant porphyry that demonstrate comparatively low friction values under such conditions during late sum­ mer and autumn. However, vehicles with studded tyres roughen the pavement relatively quickly in the winter. An extensive survey conducted during autumn 1997 on the E4 between Linköping and Härnösand found no low friction values for SMA surfacing with porphyry. It is important to note that polishing of the road surface by traffic is influenced by a number of factors, such as pavement macro- and micro-texture, traffic volume, proportion of heavy vehicles, speed, lateral movement, acceleration/retardation, tyre pressure and road align­ ment. Apart from traffic, the macro- and micro-texture of the road surface is influenced by the composition of the wearing course and type of mineral aggregate.

Bakgrund och syfte

VTI har under lång tid arbetat med frågor som berör nötningsresistensen hos asfaltbeläggningar. Tidigt foku­ serades intresset på stenmaterialets betydelse och prov- ningsmetoder utvecklades. Slipvärdet och senare kulkvamsmetoden är exempel på detta. Asfaltbelägg­ ningarnas nötningsegenskaper har studerats genom full- skaliga prowägar, provplattor, prowägsmaskinen och labmetoder såsom Prall och Tröger. Den kartläggning och kvantifiering som därvidlag gjorts av olika para­ metrars inverkan på dubbslitaget har gjort det möjligt att ta fram en beräkningsmodell (ref 1-3) för val av ny beläggning med utgångspunkt från dubbslitaget. Model­ len innebär att beställaren kan optimera valet av belägg­ ning efter de förutsättningar som råder för det aktuella objektet. För att modellen skall vara aktuell måste den uppdateras med färska slitagedata år från år, vilket för närvarande sker genom kontrollsträckor (som redovisas i denna rapport).

Förståelsen av stenmaterialets betydelse för asfalt­ ens förmåga att motstå dubbslitage har inneburit en intensiv utveckling mot allt slitstarkare beläggningar. Signifikativt för dessa beläggningar är att de innehåller hög andel av slitstarkt stenmaterial. En rad olika typer av slitstarka slitlager har således kommit fram på mark­ naden och för beställare av asfaltbeläggning har valmöj­ ligheterna markant ökat mot tidigare. VTI har i dessa sammanhang sedan flera år medverkat i ett flertal prov- vägsförsök och ansvarat för den långsiktiga upp­ följningen inklusive utvärderingen av försöken. Dessa undersökningar har visat att en AB S-beläggning inne­ hållande porfyr eller kvartsit är mycket slitstark och markant slitstarkare än de beläggningar som användes för 10-15 år sedan (ref 4).

På senare år har trenden varit att dubbslitaget relativt sett minskat på grund av att däck med lättvikts- dubbar ersatt de tidigare ståldubbade däcken. Enligt VTIs mätningar i prowägsmaskinen (ref 5) sliter lättvikts- dubben (ca 1,0 g) ungefär hälften jämfört med de tyngre ståldubben (1,8 g). Förutom vikten har dubbutsticket och dubbkraften också reducerats (ref 6). Denna ut­ veckling innebär att livslängden ytterligare bör ha ökat på senare år och att det flesta beläggningar idag kan erhålla acceptabel livslängd ur slitage synpunkt.

Rapporten redovisar uppföljningen från sex fullskaliga prowägsförsök på högtrafikerade vägar och fem kontrollsträckor på medel- till högtrafikerade vägar. Provsträckoma har i de flesta fall följts upp kontinuer­

publicerade i en rad lägesrapporter (ref 7-15). Tidigare försök i prowägsmaskinen framgår av referenserna

19-20

De olika prowägama har från början initierats och planerats var och en för sig och det finns därför ingen direkt koppling mellan de olika försöken. Försöken är upplagda som relativa undersökningar, där huvudsyftet från början varit att jämföra resultaten inbördes mellan olika provsträckor med varierande sammansättning. Gemensamt för prowägama är att det handlar om hur olika materialparametrar kopplade till asfaltbeläggningen inverkar på i första hand beläggningens slitstyrka. Exempel på parametrar som studeras är:

• inverkan av högkvalitativa stenmaterial • inverkan av beläggningstyp

• inverkan av bindemedelstyp • inverkan av stenstorlek

I de olika prowägama finns fler parametrar som ingår (bindemedelshalt, friktion, bindemedelsåldring mm) och som har följts upp men de belyses inte i denna rapport (referenslistan).

De beläggningstyper som har studerats är olika varianter av skelettasfalt (ABS, stenrik asfaltbetong), dränerande asfaltbetong (ABD) och i något fall tät asfalt­ betong (ABT). I flera av provbeläggningama ingår modifierade bindemedel, t.ex. PmB20, Vestoplast och färglöst bindemedel, Mexphalte. I det senare fallet hand­ lar det om färgade (ljusa) asfaltbeläggningar med inrikt­ ning på lämpligheten till tunnelbeläggningar. Det vanli­ gaste syftet med modifierade bindemedel är att förbättra låg- och högtemperaturegenskapema hos asfalt­ beläggningen. Egenskaper som därvidlag kan påverkas positivt är stabiliteten, styvheten (flexibiliteten) och be­ ständigheten. Stenmaterialen utgörs huvudsakligen av porfyrer eller kvartsiter. Stenstorleken är 8, 11, 16 eller 22 mm. I skelett- och dränasfalt ingår också fibrer av typen mineral- eller cellullosafiber.

Prowägama har förutom dubbslitaget även följts upp med avseende på jämnhet, spårbildning, makrotextur och skadeutveckling. De kontrollsträckor som redovisas i denna rapport är kopplade till slitagemodellen och har därför enbart följts upp med avseende på dubbslitaget.

Dubbavnötningen redovisas, dels som medelslitage över hela körfältet, dels som maximalt spårdjup. Maxi­ mala spårdjupet beskriver i detta sammanhang hur mycket spår dubbtrafiken åsamkat vägen. Spårbild-

RST-laserbil beskriver den totala spårutvecklingen på vägen. I de fall aktuella uppgifter om trafikmängden erhållits, har dubbavnötningen räknats om till specifika slitaget, SPS-talet, vilket i viss mån underlättar direkta jämförelser mellan olika objekt men framför allt möjlig­

gör jämförelser över tiden (år till år) inom samma objekt.

Flertalet av provsträckoma har också använts vid valideringen av slitagemodellen. Förutom prowägama har också fem kontrollsträckor med varierande sten­ material, stenstorlek, hastighet och vägkategori tillkom­ mit under 1996/98.

Mätmetodik

Mätmetod för dubbslitage

Dubbslitaget har mätts med VTI:s laserprofilometer som är ett mycket precist mätinstrument framtaget för nog­ granna profilmätningar. Vid mätningen placeras instrumentets ben i fixar som gjutits in i beläggningen. Mättekniken bygger på kontaktlös avståndsmätning mellan profilometem och vägytan. Slitaget (dubbav- nötningen) beräknas ur skillnaden mellan nollmätningen

och slutmätningen som görs på hösten resp. våren strax före och efter dubbsäsongen. Mätutrustningen har en precision på 0,01 mm.

Slitaget redovisas dels som medelavnötningen i mm tvärs hela körbanan, dels som maximala spårdjupet i mm. Maximala spårdjupet beskriver den spårbildning som dubbtrafiken orsakat vägen. Medelavnötning och maxi­ malt spårdjup definieras och beräknas enligt följande:

1) medelavnötning = summan av varje enskilt mätvärde, d (mm), genom antalet mätpunkter (drygt 400/m)

2) maximalt spårdjup = det värde som av alla d (mm) ger det största spårdjupet anges. Spårbotten jämnas av (över 20 cm) fö r att inte ytskrovligheten skall inverka på spårdjupet.

Bild 1

Beräkning av SPS-tal

Med utgångspunkt från avnötningsmätningama och trafikdata har beläggningarnas SPS-tal (specifikt slitage) beräknats på de flesta av mätobjekten. Trafikdata har erhållits från Vägverket eller från egna mätningar. Dubb­ frekvensen har hämtats från Gatubolagets årliga mät­ ningar från Göteborgs innerstad, Vägverkets mätningar eller genom egna mätningar.

SPS-talen skall uppfattas som ungefärliga och inte absoluta värden på slitaget beroende på att trafikdatan

och dubbfrekvensen alltid är något osäkra i dessa sam­ manhang. SPS-talet påverkas förutom av trafiken också av hastigheten, vilket försvårar direkta jämförelser mel­ lan olika objekt. En heltäckande trafikmätning i dessa sammanhang rymmer uppgifter om trafikmängd, för­ delningen mellan lätta-tunga fordon, fördelningen mel­ lan körfält, trafikens faktiska hastighet, andel lättvikts- dubb och totala andelen dubbade fordon för det aktuella objektet under mätperioden.

SPS-talet definieras och beräknas enligt följande:

Definition:

- bortsliten mängd beläggning uttryckt i ton per

kilometer väg, som passeras av en miljon for­

don med dubbade däck

eller

- den mängd beläggning, uttryckt i gram, som ett

fordon med dubbade däck sliter bort på en

sträcka av en kilometer

Spg _ medelcivnötning (mm) * 2 * körfältsbredd (m) * skrymdensitet (kg/dm3 ) * jq6 antal dubbade fordon under mätperioden

Antal dubbade fordon = antal personbilar* dubbfrekvens* antal mätdygn Antal personbilar = ÅDTtotai* fördelning mellan tunga och lätta fordon *

fördelning mellan körfält

En korrekt dubbfrekvensmätning måste i södra och mellersta Sverige (Götaland och Svealand) omfatta mätningar minst varannan vecka under vintern om medeldubbffekvensen skall kunna beräknas, vilket är nödvändigt för noggrannare slitagestudier och om VTIs slitagemodell skall användas. I Norrland, som har mer konstanta vinterförhållanden från år till år, räcker det med en mätning per månad. Lagstiftning om vinterdäck bör ge konstantare dubbanvändning även i södra Sverige och det är möjligt att det i framtiden räcker med färre mät­ ningar (novemberjanuari, april).

Räkning av andelen dubbade fordon på en större parkeringsplats (200 fordon behövs) rekommenderas före akustiska metoder (lyssna bredvid vägen) eftersom de nya lättviktsdubbama hörs dåligt om vägbanan är moddig eller isig.

RST-mätning

Vid mätning med Laser-RST-bil erhålls mått på vägens spårdjup (maximalt spår djup), längsojämnhet (IRI) och makrotextur (ytskrovlighet uttryckt som RMS, Root Mean Square). IRI-värdena mäts i båda hjulspåren (med två kameror). Makrotexturen mäts dels i högra hjul­ spåret, dels på vägytan mellan hjulspåren. Den bil som använts vid den senaste mätningen hösten 1998 var ut­ rustad med 17 kameror jämfört med 11 kameror tidigare. Det innebär att spårdjupet numera blir något större (några tiondels mm men skillnaden beror bland annat på vägbredd, spårbredd och spårdjup) eftersom

fler mätpunkter fångar upp profilen (skillnaden mellan spårbotten och ryggar) på ett noggrannare sätt.

IRI-värdet är ett mått på vägens ojämnhet i längsled och påverkas normalt inte av dubbslitaget. Om IRI- värdet ökar med tiden är det ett mått på vägens struktu­ rella nedbrytning och i de sammanhangen har slitlager- beläggningen en liten roll så till vida om inte omfattande beläggningsskador uppstår som ger ojämnheter. I samband med framtagandet av Vägverkets nya anvis­ ningar för beläggningsunderhåll (Underhålls ATB) kan det dock vara intressant att studera hur IRI-värdena med tiden förändras vid olika underhållsåtgärder. Om asfalt­ massan är trög vid läggningen (händer ibland) brukar IRI-värdena hamna på högre nivåer (1,2-1,5 mm/m). Normalt brukar varmblandade slitlager hamna runt

1,0 mm/m i IRI, förutsatt att underlaget är bra. Makrotexturen brukar normalt inte redovisas vid RST-mätning men ingår i de parameterar som registre­ ras med VTIs FoU-bil (RRMS-värdet, kallas frekvens­ värde och mäts vid våglängdsområdet 10-100 mm). Ett bra samband finns mellan RRMS och Sand-Patch men absolutvärdena skiljer sig (drygt en faktor 2, ref 17). Idag finns dock inga krav på makrotextur för vägbeläggningar.

Resultaten som redovisas i diagrammen avser medel­ värden av samtliga 20imeters sträckor som ingår i kontroll- eller provsträckoma. Enskilda mätvärden från den senaste mätningen (1998) samt medelvärden och spridningsmått redovisas i bilagor. Tidigare RST- mätningar finns redovisade i lägesrapporterna (se referenslistan).

Vägobjekt

Följande vägar och provningsvariabler ingår i undersök­ ningen:

1. E6, Göteborg, delen Kallebäck-Åbro.

Beläggningstyp: skelettasfalt. Variabler: modifierat/ konventionellt bindemedel, typ av stenmaterial (kvartsit/porfyr), största stenstorlek (16/22 mm), stenhalt.

2. E20, Partilie.

Beläggningstyp: dränasfalt. Variabler: modifierat/kon­ ventionellt bindemedel. Stenmaterialet utgörs av kvartsit.

3. Tynneredsmotet, Västerleden, Göteborg.

Beläggningstyp: drän- och skelettasfalt. Sten­ materialet utgörs av kvartsit.

4. Väg 73, Länna söder om Stockholm (Nynäsvägen). Beläggningstyp: skelettasfalt med färgat bindeme­ del. Variabler: modifierat/konventionellt bindemedel, typ av stenmaterial (kvartsit/porfyr).

5. E4, Norrköping.

Beläggningstyp: skelettasfalt. Variabler: modifierat/ konventionellt bindemedel.

6. E l8, Jakobsberg. Remixad beläggning (Pyropaver). Beläggningstyp: skelettasfalt med porfyr.

7. Kontrollsträckor i Göteborgsområdet, fem objekt. ABS11-16 med kvartsit och ABT16 med ortens material.

E6, Göteborg, delen Kallebäck-Åbro

Allmänt

På uppdrag av Vägverket, region Väst, har VTI följt upp dubbslitaget på provsträckoma vid E6, Göteborg, delen Kallebäck-Åbro. Prowägen byggdes 1990 och har följts upp under åtta år, 1990-98. Sträckorna är ca 450 m långa vardera.

Sammanlagt sex provsträckor med skelettasfalt typ ABS16/B85 eller Stabinor 16 och 20 ingick i undersök­ ningen. Stenmaterialen utgjordes av kvartsit från Kärr (Dalsland) och i ett fall av porfyr från Adelöv (Småland). På två av sträckorna ingick modifierat bindemedel, PmB 20 och Vestoplast i kombination med B85. Övriga sträckor hade enbart konventionellt bindemedel, B85.

Halten högkvalitativt stenmaterial (>4mm) var 60% för fem av sträckorna medan den sjätte hade 55% kvartsit- inblandning. Mineralfiber ingick i massorna. Recepten framgår av tabell 1.

Provsträckoma är belägna i det högra körfältet i rikt­ ning mot Åbro (Mölndal). ÅDTt var vintem 1996/97 56 600 fordon (avser båda körfälten i båda körrikt- ningama). Skyltad hastighet är 90 km/tim.

Dubbslitage

Dubbslitaget 1997/98 redovisas i tabell 2 och figur 1. De senaste åtta vintrarnas dubbavnötning framgår av figurerna 2-3.

Tabell 1 Provsträckor, E6 Kallebäck-Åbro.

Sträcka Beläggnings- Bindemedel Stenmaterial nr typ

1 A B S16 5,7% PmB20 60% kvartsit, Kärr

3 A B S16 5,7% B85+0,5%Vestoplast 60% kvartsit, Kärr

5 Stabinor 16 6,1% B85 60% kvartsit, Kärr

7 Stabinor 16 6,1% B85 55% kvartsit, Kärr

8 Stabinor 16 6,0% B85 60% porfyr, Adelöv

10 Stabinor 22 5,8% B85 60% kvartsit, Kärr

Tabell 2 Dubbavnötning 1997/98, E6 Kallebäck-Åbro.

Sträcka Beläggnings- Medel- Stdav Spår­ SPS-tal nr typ avnötning mätlinjer bildning

mm mm 1 ABS 16 0,6 0,08 1,7 4 3 ABS 16 0,6 0,07 1,8 4 5 Stabinor 16 0,6 0,07 1,8 4 7 Stabinor 16 0,5 0,03 1,4 3 8 Stabinor 16 0,4 0,01 1,5 3 10 Stabinor 22 0,6 0,03 1,5 4

Figur 1 Dubbslitaget (medelavnötningen över körbanan) vintern 1997/98. E6, Kallebäck-Åbro.

Figur 2 Det sammantagna dubbslitaget (medelavnötning över körbanan) 1990-98. E6, Kallebäck-Åbro.

Figur

Kommentarer

Dubbavnötningen vintern 1997/98 (figur 1) var unge­ fär av samma storleksordning för samtliga sträckor (0,4-0,6 mm) även om mindre skillnader förelåg. Minst avnötning uppvisade sträckan innehållande porfyr (str 8).

Studeras slitaget över en längre tidsperiod (figur 2) är skillnaderna mellan sträckorna fortfarande förhållan­ devis små (4,3-5,2 mm). Sträcka 1, som uppvisat mest slitage av samtliga, erhåller ca 20% större slitage än sträcka 8 som erhållit minst slitage. Sträckorna 1, 3 och 5 erhåller dock sannolikt något mer trafik (och slitage) än övriga på grund av att en del av lokaltrafiken söderut från Göteborg svänger av vid trafikplatsen vid Lackarbäcksmotet som ligger mellan sträckorna 5 och 7. Mot den bakgrunden bedöms sträckorna ur slitage­ synpunkt som likvärdiga. Det innebär att de provnings- variabler som testades inte nämnvärt har inverkat på beläggningens slitstyrka, t.ex. Stabinor 16 innehållande porfyr från Adelöv och kvartsit från Kärr uppvisar i detta fall motsvarande slitstyrka. I prowägsmaskinen har materialen också erhållit motsvarande resultat (ref 18). Inte heller modifierade bindemedel eller största sten- storleken, 16 eller 22 mm, verkar ha påverkat slitstyrkan nämnvärt. Vid de tidigare försöken i PVM erhöll ABS 22 ca 10% mindre slitage än ABS 16 vid samma stenhalt.

Den spårbildning som dubbtrafiken (figur 3) åsam­ kat beläggningen låg efter 8 vintrar på 9,5-11,7 mm beroende på sträcka. Det innebär en spårbildningen per år på ca 1,2-1,5 mm, en måttlig spårutveckling med tanke på att det handlar om motorväg med spårbunden trafik och mycket hög trafikvolym. Den senaste vintern ligger spårbildningen på 1,4-1,8 mm samtidigt som ca 1,3 miljoner dubbade fordon trafikerat prowägen. Resultatet visar också att skelettasfalt i kombination med högkvalitativa stenmaterial erhåller mycket bra nötnings- resistens mot dubbade fordon även när beläggningen börjar bli gammal.

SPS-tal och dubbanvändning i Göteborg

Med utgångspunkt från slitagedata och erhållna trafik­ data har beläggningarnas SPS-tal beräknats.

SPS-talen från de senaste sju vintrarnas mätningar redovisas i figur 4. Av bilaga 2 framgår de trafikdata som ligger till grund för beräkningarna av SPS-talen. I figurerna 5-6 redovisas andelen dubbade fordon i Göteborgsområdet under senare år. Dubbfrekvensen avser perioden november-april.

Figur 4 SPS-talen 1990-98. E6, Kallebäck-Åbro.

Figur 5 Andelen fordon med dubbade däck i Göteborgsområdet 1990-1998. Värdena avser medeldubbfr ekvens en under perioden november-april.

Figur 6 Fördelning av dubbanvändningen över vintersäsongen.Göteborgsområdet 1997/98.

Kommentarer

Erhållna SPS-tal (figur 4) låg under mätperioden 199098 mellan 3-9 (gram per km och dubbat fordon). Tredje till fjärde vintern, som anses beskriva beläggning­ ens slitageegenskaper (då bör effekterna av intialslitaget vara ringa) på ett representativt sätt, erhölls SPS-tal på 4-7. De låga, men samtidigt realistiska resultaten (se övriga objekt), tyder på att hastigheten under rusnings­ trafiken kanske är lägre än den tillåtna (90 km/tim) med reducerat slitage som följd, i det här sammanhanget en positiv effekt eftersom hastigheten är en av de parametrar som har stor inverkan på slitagets storlek (ref 1).

SPS-talen har med tiden minskat. En orsak är initial­

slitaget, vilket ger större slitage i början (i dessa sam­

manhang första året) innan beläggningen hunnit slitas in. En annan orsak till det relativt sett minskade slitaget (ibland markant) på senare år är sannolikt effekter av

att andelen lättviktsdubb ökat. Som tidigare nämnts

erhölls ungefär halva slitaget med lättviktsdubb jämfört med tyngre ståldubb enligt försök i VTIs prowägs- maskin. Vid mätningen från vintern 1997/98 verkar dock det relativa slitaget ha stabiliserat sig på en låg nivå.

Dubbanvändningen varierar mellan olika vintrar (figur 5) och även under vinterhalvåret (figur 6). Den senaste vintern (97/98) låg dubbanvändningen något högre än året. Dubbanvändningen har på senare delen av 90-talet legat på en betydlig högre nivå jämfört med början av 90-talet.

En sammanfattning efter åtta vintrars trafik visar att slitageegenskapema är ungefär likvärdiga för samtliga sex provbeläggningar. Mätperioden innehåller numera både milda och stränga vintrar. Den måttliga spår­ bildningen visar dessutom att skelettasfalt i kombination med högkvalitativt stenmaterial är en mycket slitstark beläggningstyp. Ingenting från slitagemätningama tyder på att beläggningen med tiden erhållit markant sämre hållbarhet trots större spårdjup (mer vatten i spåren) vilket resulterat i accelererat slitage.

RST-mätning

Sedan hösten 1992 har årliga RST-mätningar utförts. Mätningen av sträckorna hösten 1998 stördes på grund av omfattande lagningar (justering) av provsträckorna i samband med ombyggnaden av Åbromotet och redo­ visas därför inte. Resultaten från mätningen hösten 1997 redovisas i figurerna 7-9 och bilaga 2. Som jämförelse har i några fall den första mätningen från 1992 tagits med.

Figur 7a Jämförelse mellan det totala spårdjupet enligt RST och det spårdjup som orsakats av dubbtrafiken 1990-97. E6, Kallebäck-Åbro.

Figur 7b Utvecklingen av det totala spårdjupet enligt RST-mätningar 1990-97. E6, Kallebäck-Åbro.

Figur 8 Utvecklingen av jämnhet, IRI enligt RST. E6, Kallebäck-Åbro.

Kommentarer

Enligt RST-mätningen från hösten 1997 låg den totala spårbildningen (slitage + deformationer) mellan 11-16 mm med det högsta värdet för sträcka 1 (i början på sträckan verkar deformationer förekomma). För de flesta sträckorna låg dock spårdjupet på 11-13 mm. Det innebär att merparten av spårbildningen, 64-84%, kan härledas till dubbslitaget. Det minskade dubbslitaget på senare år medför dock att andelen deformationer i dagsläget sannolikt är större än de siffror som här redovisas (om inte dubbanvändningen ökar genom lagstiftning om vinterdäck).

Som det framgår av figur 7b erhölls på ett par av sträckorna lägre maximala spårdjup vid den senaste mätningen jämfört med året innan. Samma tendens finns även vid flera av de andra objekten från senare år. Orsaken är sannolikt främst mätmetodens noggranhet som enligt RST-gruppen på VTI ligger omkring en mm. Förutom mätutrustningens precision påverkas uppmätt spårdjup av mätbilens sidoläge på vägen. Om sidoläget är olika mellan två mätningar kan lasrarna fånga upp olika delar av vägytan vilket påverkar resultatet, främst beräkningen av maximalt spårdjup (den maximala skillnaden i mm mellan ryggar och spårbotten). Även vägytans textur kan inverka på spårresultaten liksom vägmarkeringen. Mätmetodens noggranhet har fått större betydelse numera när spårbildningen från dubb­ trafiken minskat. RST-mätningama har i dessa under­ sökningar främst använts för att fånga upp spår­ bildningen över en längre tidsperiod eller för att notera större förändringar av vägytan under året.

IRI-värdena låg mellan 1,2-1,7 mm/m med tyngd­ punkt på 1,2-1,3 mm/m. Jämfört med den första mätningen 1992 (då var beläggningen 2 år) har IRI- värdena i de flesta fall ökat med ca 0,3 mm/m.

Makrotexturen låg 1997 mellan 0,3-0,4 mm i högra hjulspåret, vilket måste betraktas som förhållandevis låga värden (relativt slät yta) för att vara skelettasfalt. Sedan 1992 har texturen minskat för fyra sträckor (dock ej så mycket) medan den varit oförändrad för resterande två sträckor (bl.a. porfyren).

Besiktning

Vid varje mättillfälle inspekterades provsträckoma okulärt. Beläggningen såg efter åtta års trafik fortfarande mycket bra ut och hade inte nämnvärt förändrats jäm­ fört med efter de första åren. Enstaka stensläpp och krossade partiklar förekom dock, främst efter den första vintern. Vid besiktningen 1998 kunde mer om­ fattande stensläpp iakttas på sträcka 8 (porfyr). Det är viktigt att påpeka att krossade eller snarare spruckna stenar, som är vanligt i samband med slitstarka men något spröda stenmaterial, oftast sitter kvar i belägg­ ningen och på så sätt fortsätter att fungera som avsett. Inga mer omfattande separationer observerades på prov­ sträckoma men på sträcka 8 (Stabinor 16 med porfyr) och 10 (Stabinor 22 med kvartsit) förekom en del tydliga lastbytesseparationer.

Under senare år har en del bärighetsbetingade sprickor börjat uppträda på främst sträckorna 1, 3 och 5.

Bild 3 Provsträckor med kvarts i1 1992.

Bild 5 Prov sträckor med kvartsit 1998.

Bild 6 Prov sträcka 5 (kvartsit) 1998.

E20, Partille, delen Skulltorp-Högen

Allmänt

På uppdrag av Vägverket, huvudkontoret i Borlänge, har VTI följt en prowäg med dränerande asfaltbetong, typ ABD, på E20, Partille, strax öster om Göteborg.

Syftet med försöket var att se om polymer- modifierade bindemedel, typ PmB och Vestoplast, kunde förbättra hållbarhetsegenskapema hos dränerande be­ läggning, framför allt i fråga om beständighet och slit­ styrka. Det grövre stenmaterialet i beläggningen utgjor­ des av kvartsit från Kärr.

Prowägen ingick i en större satsning på polymer- modifierade bindemedel tillsammans med försöken på E6, Åbro och E20/E18 Örebro. Försöket planerades av Vägverket och Skanska medan VTI:s roll inriktades mot den långsiktiga uppföljningen och utvärderingen av prov- vägsförsöket. Prowägen finns beskriven i några tidigare lägesrapporter (referenslistan).

Provsträckoma (figur 10) lades sommaren 1990 och har följts upp sedan dess, det vill säga från hösten 1990 till och med hösten 1998. Fyra provsträckor, vardera ca 400 m långa, ingår i försöket. Provsträckomas lägen på vägen och dränasfaltens sammansättning framgår av figur 7. Sträcka 1 är referens medan övriga innehåller modifierat bindemedel. Skyltad hastighet är 90 km/tim och trafikvolymen, ÅDT, var 1995 ca 37 300 fordon i båda körriktningama. Medelhastigheten för person bilama har tidigare uppmätts till 97 km/tim.

Följande fyra bindemedel ingår i prowägen: • sträcka 1: B 85 från Nynäs (referens)

• sträcka 2: VESTOPLAST som är en typ av amorf polyolefin och kommer från Tyskland

• sträcka 3: PmB 20 från Nynäs, SBS-polymer • sträcka 4: CARIBIT från SHELL i Danmark, SBS-

polymer STOCKHOLM

°

©

1

©

©

Figur 10 Provsträckor med dränerande asfaltbetong, E20, Partille.

I sträcka 1 ingår mineralfiber, typ INORPHIL, Övriga sträckor innehåller ingen fiber. Stenmaterialet (Kärrkvartsit) hade slipvärdet 1,36, kulkvamsvärdet 7,1, flisigheten 1,31 och sprödheten 40 (fraktion 8-11,2 mm).

Dubbslitage

Dubbslitaget vintem 1997/98 redovisas i figur 11 och i tabell 3. De senaste åtta årens slitage framgår av figurerna 12-13.

Tabell 3 Dubbslitage 1997/98, E20, Partille.

Sträcka Beläggnings Medel* Stdav Spår- SPS-tal typ avnötnlng mätllnjer bildning

mm mm

1 Drainorl6, B85, referens 0,73 0,15 1,9 7

2 Duradränl6, Vestoplast 0,87 0,11 2,1 9

3 HABD16, PmB20 0,95 0,21 2,2 9

Figur 11 Dubbslitaget (medelavnötningen över körbanan) vintern 1997/98. E20f Partilie.

Figur 12 Det sammanlagda dubbslitaget (medelavnötningen över körbanan) 1990-98. E20, Partilie.

Figur 13a Spårbildningen (maximalt spårdjup) orsakat av dubbslitaget 1990-98. E20, Partille.

Kommentarer

1990/91 (första vintern)

Samtliga sträckor uppvisade förhållandevis stor avnöt­ ning första vintern. Spårbildningen var nästan 3 mm. Jämförs sträckorna med varandra var skillnaden i av­ nötning mycket liten det första året.

1991/92 och 1992/93 (andra och tredje vintern)

Dubbavnötningen var markant lägre, mer än halverad, andra och tredje vintem jämfört med första vintem. En mindre del kan troligen förklaras av att dubbfrekvensen och trafiken minskat något men huvuddelen berodde sannolikt på effekter av initialslitaget. Troligtvis har också svagare stenmaterialkom i ett tidigt skede kros­ sats av trafiken. Besiktningarna visade att huvuddelen av de stensläpp som konstaterades under de första tre åren inträffade första vintem. Partiklar som kilat fast dåligt i en dränbeläggning bmkar släppa i ett tidigt skede. Jämförs sträckorna med varandra är skillnaden i avnöt­ ning mycket liten även efter två och tre vintrar.

1993/94 (fjärde vintern)

Sträcka 1 (B85) och i viss mån även sträcka 2 (Vestoplast) uppvisade större avnötning än övriga sträckor som innehåller modifierade bindemedel. Avnötningsprofilerna från sträcka 1, som avviker från övriga sträckor, visade att beläggningen slitits över hela körbanan och inte bara i hjulspåren vilket bmkar vara det normala vid spårbunden dubbtrafik.

1994/95 och 1996/97 (femte och sjätte vintern)

Skillnaderna i avnötning var fortfarande relativt små mellan sträckorna även om sträcka 1 och 2 femte vin­ tem slitits något mindre än övriga sträckor. Ser man till den totala spårutvecklingen över fem vintrarna är skill­ naden liten mellan sträckorna. Den sjätte vintem hade sträcka 1 (Drainor) slitits mindre än övriga sträckor som uppvisade ungefär likvärdigt slitage.

1996/97 och 1997/98 (sjunde och åttonde vintern)

Det var fortfarande förhållandevis liten skillnad i avnöt­ ning mellan de olika sträckorna (figur 11).

Sammantaget slitage 1990/98

Den totala slitageutvecklingen över de åtta vintrarna visade att skillnaden i slitstyrka mellan de olika sträck­ orna varit liten. En tendens från senare vintrar är att sträckan med PmB20 erhållit mer slitage än övriga (figur 13b). Spårslitaget ligger på 1,5—1,8 mm per år, vilket ger ett totalt spårdjup på ca 12-15 mm (figur 13). Slitaget bedöms vara måttligt med tanke på att det handlar om dränerande beläggningar som normalt slits (eller snarare sönderfaller) mer än tät asfalt (ABS), speciellt när hastigheten är hög som här är fallet. Borrkämor från vägen har dock visat att hålrumshalten är låg, mellan 6-11 vol-%, enligt en undersökning från 1995 (ref 17).

SPS-tal

Med utgångspunkt från slitagedata och erhållna trafik­ data (bilaga 4) har beläggningarnas SPS-tal beräknats. SPS-talen redovisas i figur 14.

Figur 14 SPS-talen 1990-98. E20, Partille.

Kommentarer

SPS-talen var höga det första året, ca 25, men mins­ kade sedan markant följande år (effekt av initialslitaget). Tendensen på senare år har varit att relativa slitaget legat stilla eller ökat något (SPS-tal 7-9). De relativt låga SPS-talen från senare år beror sannolikt på effekterna från lättviktsdubben. Inga tendenser till mer omfattande sönderfall kan konstateras enligt dubbslitagemätningama och referenssträckan med konventionellt bindemedel verkar ha klarat sig lika bra som de med modifierat bindemedel.

RST-matning

Jämfört med provsträckoma vid E6, Kallebäck-Åbro är SPS-talen högre vid Partille, vilket bekräftar att dränerande beläggningar slits mera än skelettasfalt. Skill­ naden i slitstyrka mellan de båda beläggningstypema har dock minskat på senare år. Stenmaterialen utgörs i båda fallen av kvartsit från Kärr. En helt korrekt jämförelse mellan objekten försvåras dock av att hastigheten sannolikt är högre vid Partille än vid Kallebäck.

Figur 15a Jämförelse mellan det totala spårdjupet enligt RST och det spårdjup som orsakats av dubbtrafiken 1990-98. E20, Partille.

Figur 16 Utveckling av jämnhet, IR11990-98. E20, Partille.

Figur 17 Utvecklingen av makrotexturen i hjulspåren 1990-98. E20, Partille.

Kommentarer

Enligt den senaste RST-mätningen från hösten 1998 (bilaga 5) låg, för samtliga sträckor, den totala spår­ bildningen på 15-17 mm. Det innebär att skillnaden är liten mellan sträckorna och att huvuddelen av spår­ bildningen kan härledas till dubbavnötningen (81-90%). Dränerande asfalt anses också ha mycket bra stabilitets- egenskaper på grund av ett rejält lagrat stenskelett (skuldra mot skuldra) av grövre material.

IRI-värdena låg 1998 mellan 1,4-1,9 mm/m bero­ ende på sträcka. Jämfört med 1990 har IRI-värdena ökat med ca 0,2-0,4 mm/m. Makrotexturen i spåret låg hösten 1998 mellan 0,8-0,9 mm, vilket innebär att ytan fortfarande kan betraktas som relativt skrovlig. Vid utförandet 1990 låg texturen mellan 1,1-1,4 mm.

Besiktning

Mestadels lokala stensläpp liksom en del spruckna par­ tiklar observerades efter första vintem. De följande vint­ rarna gav prowägen ungefär samma intryck som efter första vintem, lokala stensläpp och enstaka spruckna partiklar men i liten omfattning. Det förelåg inte heller någon märkbar, tydlig skillnad mellan de olika sträck­ orna. Antalet öppna porer i bruket bedöms (okulärt) ha minskat med tiden men fortfarande efter åtta år före­ kommer en del öppna porer, speciellt i hjulspåren. På de ställen där aluminiumplåtar lagts i vägen för tjockleks- mätningar har slitlagret, lokalt lossnat från underlaget.

Enligt besiktningarna 1997 och 1998 förekommer en del sten- och materialsläpp och beläggningen börjar överlag se sliten och åldrad ut även om ingen akut åt­ gärd ännu behövts göras. Öppna porer förekom i hjul­ spåren medan övrig beläggning såg tät ut. Beläggningen såg också sämre ut på de partier som låg i skugga och därför hade mer fuktiga lägen.

Bild 8 Dränbeläggningen efter åtta års trafik (1998). En del materialsläpp har börjat uppträda.

Bild 9 Dränbeläggningen efter åtta års trafik (1998).

Tynneredsmotet-Västerleden, Göteborg

Allmänt

På uppdrag av Vägverket, Region Väst, har VTI följt upp ett antal sträckor med dränerande asfaltbetong (Viacodrän), på Västerleden (E6/E20) vid Tynnereds- motet i Göteborg. Som referens ingick en sträcka med skelettasfalt. Stenmaterialet utgjordes av kvartsit från Kärr. Största nominella stenstorleken var 11 och 16 mm. I dränbeläggningen ingick modifierat bindemedel. Belägg­ ningen lades 1993 och 1994 (två etapper). Beläggnings- konstruktionen utgjordes av öppen (hålrumsrik) asfalt, Viacobase i botten följd av två lager med dränerande asfaltbetong, typ Viacodrän S. Den här typen av asfalt­ konstruktioner används i vissa länder för att få maxi­

malt bullerreducerande effekt. Det är dock viktigt att hålrummet (porerna) inte sätts igen alltför mycket så att den bullerabsorberande förmågan hos beläggningen går förlorad.

Sträckornas läge framgår av figur 18. Dubbavnöt- ningen har följts upp på sträckorna 1-4. Skyltad hastig­ het är 70 km/tim och trafikvolymen, ÅDTt, var 1995 ca 31.400 fordon i båda körriktningama.

Dubbslitage

Dubbslitaget vintem 1997/98 redovisas i tabell 4. De fyra senaste årens slitage framgår av figurerna 19 och 20.

Frolundamotet

K l:a n K2:an K2:an K1:an

0 m Våg mitt 1262 m slltlager=AB D 16 ordinarie b e lä g g n in g b in d la ge r= A G avfart Frölunda 375 m 5 4 påfart Frölunda alltlagersViacodran12, kvartsit alitLager= Viacodrän 12, k va rts it b fn d ta ge r= Vla cod rin l6 t o rte n s 6

bindlager?Viacodrän16, ortens lågt hål m m 541 m 617 m stftlager=Viacodrån16f k va rts it bra 755 m

7 3 slitlager^Viacodrå nlfi, kvartsit

bro 504 m stttlagersViacodrän12( k va rts it bindlager=Viacodrän16, o rte n s 1ÖQÖ m 6 2 slltiager=Viacodrän12, kvartsit blndlager=Vlacodrän16, ortens högt hålrum 250 m påfart Frölunda i T 1 ▼ å1 1 Å I avfart Frölunda slttlager=HABS16, kvartsit referens 0 m

Figur 18 Sträckor med dränerande asfaltbetong, Tynneredsmotet.

Tabell 4 Dubbslitage vintern 1997/98, Tynneredsmotet.

Sträcka Beläggnings- Medel- Stdav Spår­ SPS-tal nr typ mm avnötning mätlinjer mm bildning 1 HABS 16 0,30 0,06 0,5 4 2 Viacodrän 12S, högt hålrum 0,42 0,11 0,5 5

Figur 19 Dubbslitaget (medelavnötningen över körbanan) 1994-98. Tynneredsmotet.

Figur 20 Spår bildningen (maximalt spårdjup) orsakat av dubbslitaget 1994-98. Tynneredsmotet.

Kommentarer

Dubbavnötningen den fjärde resp. femte (str. 3) vintem var aningen mindre än vintern innan. Spårbildningen vintem 97/98 låg på 0,5-0,6 111111 beroende på sträcka. Sträckorna innehållande Viacodrän 11 har slitits mer än Viacodrän 16 (några tiondelar) som i sin tur slitits mindre än HABS 16. Resultatet visar att dränerande beläggning kan ha bra slitstyrka och ligga på likvärdig nivå som skelettasfalt. Initialslitaget har haft en relativt

stor inverkan på båda beläggningstyperna. Det låga slitaget vid Tynnered, ca 2-3 mm spår efter fyra till fem vintrar, beror sannolikt på att hastigheten är 70 km/h och att dränbeläggningen hittills haft bra resistens mot åldring och vatten samt att beläggningen består av slitstarkt stenmaterialet (kvarsit). Dränbeläggningar med bra beständighet bör inte slitas mer än skelettasfalt eftersom de innehåller lika stor andel grovt stenmaterial.