Prov med reparation av tjälskador genom kalkstabilisering i Y-län 1977 : Del 1. Utförande

] Statens'väg- och trafikinstitut (VTI) - Fack - 581 01 Linköping 299 Nr 60 1978 National Road & Traffic Research Institute Fack - $-58101 Linköping Sweden V i ' ISSN 0347-6049

- 60

_ Prov med reparation av tjälskador genom kalkstabilisering i Y-län 1977

Del I. Utförande i av Einar Lindh

Statens väg- och trafikinstitut (Vl'I) - Fack - 581 01 Linköping

National Road & Traffic Research lnstitute Fack S-581 01 Linköping Sweden

Prov med reparation av tjälskador genom

kaikstabilisering i Y-län 1977

Del I. Utförande

av

Lindh

Nr 60 1978 ISSN 0347-6049

Rättelse till VTI MEDDELANDE 60

I bilagorna nr 16 och 17 skall tryckhållfasthetsvärdena

multipliceras med 0,1

I N N E H Å L L S F Ö R T E C K N I N G

REFERAT (svenSk text)

ABSTRACT

SAMMANFATTNING

l. BAKGRUND TILL UNDERSÖKNINGEN

2.

SYFTET MED UNDERSÖKNINGEN'

3.

'UNDERSÖKNINGENS GENOMFÖRANDE

3.1

Litteraturstudier över tidigare

försök

-3.2 Planeringssammanträden

4. FÖRPROVNING

5. FÄLTFÖRSÖK

Förberedelser

. Maskiner använda vid reparations-försöken

5.3 Genomgrävning i tvärsektion av

tjäl-skador, uppmätning av överbyggnads-tjocklek och klassificering av ma-terial i vägkroppen

5.4 Försökssträckornas utförande 5.4.1 Djuped

5.4.2 Björkå

5.4.3 Skog

5.4.4 Försökssträckornas behandling efter tjälskadereparationen

6. HANTERINGEN AV KALK UR ARBETAR-SKYDDS- OCH MILJÖSYNPUNKT

VTI MEDDELANDE 60 Sid II IV 10 10 14 17 17 18 26 31 33 35

I N N E H Å L L s F'ö R T E C K N I N G

10. 11.

MÄTNINGAR OCH PROVTAGNINGAR VID UTFÖRANDET AV REPARATIONSFÖRSÖKEN SAMT EFTERPROVNINGAR I LABORA4

TORIUM

-Bärighetsmätning

Bestämning på laboratoriet av ,tryckhållfasthet för provkroppar

Provkroppar instampade i fält vid reparationsförsöken

Provkroppar instampade i

laborato-riet på VTI INSPEKTION AV PROVSTRÄCKORNA I SEPTEMBER 1977 I , Skog Djuped Björkå

FÖRSLAG TILL FORTSATTA

UNDERSÖK-NINGAR

LITTERATURFÖRTECKNING

FÖRTECKNING ÖVER BILAGOR

VTI MEDDELANDE 60 Sid '37

_37

38 38 40 40 40 40 42 44 45

Prov med reparation av tjälskador

' genom kalkstabilisering i Y län 1977; Del 1. Utförande. '

av Einar Lindh '

Statens väg- och trafikinstitut (VTI)

Fack ' .. '

581 01 LINKÖPING

.REFERAT

I föreliggande meddelande beskrivs försöksverksamhet vmed reparation av tjälskador genom kalkstabilisering i

Västernorrlands län våren 1977;'

Den tillåtna lätta trafikens (vägarna var avstängda

för tung trafik under tjällossningen) framkomlighet

förbättrades omedelbart genom reparationen.

Denna bestod i inblandning av osläth kalk i den tjäl-t skadade vägdelen. Genom tillförandet av kalken erhölls

en snabb upptorkning av det vattenkänsliga

vägmateria-let som i samband med tjällossningen fått för högt

vatteninnehåll och därför en låg bärighet.

Tre tjälskador (sammanlagt 270 m) reparerades. Av dessa var två av skadorna alltför djupgående för att helt kunna behandlas med de tillgängliga maskinerna. Vid inblandningen av kalk provades dels ett enkelt

blandningsredskap (tallriksharv) dels en

blandningsma-skin med från cementstabilisering känd acceptabelp kapacitet.

Försöket visade.att för behandling av djupgående tjäl-skador behöver tekniken för kalkens inblandning för-.bättras ytterligare.

Tidigast efter tjällossningen våren 1978 kan bedöm-ning göras om reparationsåtgärderna har den verkan att de behandlade tjälskadorna i fortsättningen blir

mindre besvärande för trafiken.

II

Prov med reparations av tjälskador

genom kalkstabilisering i Y län 1977.

Del 1. Utförande '

av Einar Lindh

Statens Väg- och trafikinstitut (VTI) Fack

581 01 LINKÖPING

ABSTRACT

The present report describes tests of frost damage

repair by lime stabilization in the County of

Väster-norrland during the spring 1977.

The trafficability for the allowed light vehicles (the

roads were closed for heavy vehicles during spring

thaw) was immediately improved by the repair. The repair was carried out by mixing quick lime into the frost damaged parts of the road. In conjunction with spring thaw the water content of the road material became very high which resulted in a low bearing capa-city. By the addition of lime a rapid drying of the

water sensitive road material was obtained.

Frost damages were repaired at three sections (a total of 270 m) of the road. Of these damages two were too deep to be completely treated with the equipment avail-able.

For lime mixing a simple mixing tool (disk harrow) and a mixing equipment with acceptable capacity experienced

in cement stabilization were tested.

The test showed that for the treatment of deep pene-trating frost damages the technique of lime mixing requires further improvement.

III

An evaluation of the future damage reducing effects of

the repair method could at the earliest be carried out

after spring thaw 1978.

IV

Prov med reparation av tjälskador

genom kalkstabilisering i Y län 1977. Del 1. Utförande

av Einar Lindh

Statens väg- och trafikinstitut (VTI)

Fack '

581 01 LINKÖPING

SAMMANFATTNING

Under våren 1977 har i Västernorrlands län utförts

prov med reparation av tjälskador genom inblandning av osläckt kalk; Avsikten har varit att i fält praktiskt prova effekten av kalkinblandning, dels den omedelbara effekten genom upptorkning av det stabiliserade skik-tet, dels den eventuellt bestående förbättring, som

kan avläsas i första hand vid nästkommande tjälloss-ning, Avsikten har oCkså varit att prova ett enkelt

inblandningsredskap (en tallriksharv) för att under-söka, om man genom användning av detta redskap kan få acceptabel inblandning av kalken. För jämförelse har också använts en inblandningsmaskin med från cement-stabilisering känd, acceptabel kapacitet, benämnd RP-maskin (Road Processor-typ A).

Resultaten hittills visar följande:

1. Kalkinblandningens effekt vid inblandningen blev den väntade, nämligen en omedelbar upptorkning av vägmaterialet i det behandlade skiktet. Upptork-ningen var tillräcklig för att materialet skulle bli packningsbart.

2. Tjällossningsperiodens trafiksvårigheter upphörde nästan helt genom reparationen på de stabiliserade avsnitten för den tillåtna biltrafiken som kunde passera provsträckorna utan nedsättning av hastig-heten. Fortfarande gällde dock nedsättningen av

tillåtet axeltryck på provSträckorna liksom på de

berörda vägarna som helhet.

3. I de fall underlaget under det stabiliserade

skik-tet hade en alltför låg bärighet för att det

kalk-inblandade materialet skulle kunna packas

tillfreds-ställande erhöll detstabiliserade skiktet inte

av-sedd fasthet. Dessa delytor visade låg bärighet även den närmaste tiden efter reparationen. Under sommaren har upptorkning av vägen medfört, att även dessa partier blivit fasta och bärkraftiga, vilket konstaterades vid inspektion i slutet av september 1977. Hur stor del av denna upptorkning och bärig-hetsförbättring som eventuellt beror på kalkin-blandningen kan dock inte här anges.

4. om man ser till den omedelbara_effekten av

kalkin-blandningen vid reparationen och den förbättring i

trafikens framkomlighet; Som stabiliseringen medför,

får kalkstabiliseringen i detta fall sägas ha varit en effektiv reparationsmetod för att avhjälpa tra-fiksvårigheterna för den lätta trafiken. Tjälskaê

'dorna var i två av de här aktuella fallen alltför

djupa för att kunna helt behandlas med här använda maskiner. I sådana fall bör tung trafik ej tillåtas förrän vägkroppen torkat upp även närmast under

stabiliseringsskiktet för att undvika att detta

bryts sönder.

5. Den bestående effekten av reparationerna kan be-dömas tidigast vid nästkommande tjällossning, våren

1978. Under denna period avses provsträckorna stå

under observation av VTI och en slutrapport plane-ras att publiceplane-ras därefter.

6. Den jämförande provningen av blandningsredskap på provsträckan i Djuped visade att användning av tallriksharv vid inblandning av kalken medförde

svårigheter att uppnå större blandningsdjup än

12-13 cm per lager (uppmätt efter packning). Vid

VI

biliseringen som utfördes i två lager uppnåddes ett totalt Stabiliseringsdjup av 20-27 cm vilket för

reparation av djupgående tjälskador bedöms vara 0-tillräckligt.

Ett relativt stort antal turer med harven

erfordra-des för att acceptabel blandning skulle uppnås.

To-tala blandningstiden blev därigenom lång.

Med harven kunde ej kalken blandas till fullt djup

direkt vid de första blandningsturerna. Detta

viSa-de sig betyda att släckningen av kalken skedviSa-de till.

största delen medan all kalk fortfarande fanns i det behandlade lagrets ytskikt. Därigenom uppstod vid den fortsatta blandningen besvärande damningj

från kalken.

1

I

RP-maskinen hade däremot inga svårigheter att i det lättblandade stenfattiga materialet blanda kalken till fullt djup redan vid de första blandningstur-erna; Maximala blandningsdjupet per lager uppmättes till 20-23 om efter packning av lagret och totala stabiliseringsdjupet vid stabilisering i två lager

uppmättes till 34-40 cm.

Prövningen av harven som inblandningsredskap moti-verades med att en blandningsmaskin av typ RP-ma-skinen eller annan kraftig stabiliseringsfräs, spe-ciellt avsedd för jordstabilisering, bedömdes vara

för dyr för reparationsmetoden.

De uppnådda resultaten antyder dock, att om fort-_satta prov utföres, bör en effektiv

blandningsma-skin avsedd för jordstabilisering användas.

7. Vid hanteringen av osläckt kalk bör skyddsutrust-ning för arbetare i form av skyddsglasögon och and-ningsskydd användas.

VII

Om kalken hinner släckas på vägytan av fritt vatten eller i Stabiliseringslagrets ytskikt innan effek-tiv omblandning till fullt djup hunnit utföras kan vidñden fortsatta blandningen besvärande damning uppstå som<vid ogYnnsamma vindförhållanden kan bli

besvärande för närboende.

l; BAKGRUND TILL UNDERSÖKNINGEN

TjälSkadorna-är trots den nybyggnads- och'ombyggnads+

I verksamhet som delar av vägnätet i Sverige varit

före-mål för, fortfarande ett stort problem för

väghålla-ren, främst på de äldre delarna av Vägnätet. För att

begränsa tjälskadornas omfattning och undvika

vägför-störing avstängs många vägar för tung trafik under*

tjällossningsperioden.

Ett av de län som brukar drabbas hårdast av

tjälloss-ningSsvårigheter.är Västernorrland. För att visa

om-fattningen av dessa har i bilaga 1 medtagits ett dia-gram, sammanställt av vägförvaltningen i Västernorr-lands län (VFY), som visar hur stor del av länets väg-nät somunder respektive tjällossningsperiod åren

1970-1977 varit föremål för inskränkningar beträffande axeltryck, boggitryck och bruttovikt. Som framgår av diagrammet har trafikinskränkningar normalt förekommit mellan början av april och fram till början av juli,

alltså under ca tre månader. Den tidsperiod när

in-skränkningarna varit mest omfattande (berört största

iväglängd) har normalt varat från mitten av april till

början av juni, eller ca en och en halv månad.

Under denna period har normalt 20-30% av hela länsväg-nätet berörts, motsvarande en väglängd av 1300-1800 km.

Våren 1971 var andelen till och med över 40% under den

senare halvan av maj och i början av juni.

Trafikinskränkningarnas omfattning är med andra ord mycket betydande och resulterar i tillfällig nedlägg-ning av vissa delar av transporterna alternativt över-föring av transporter till vägar med större bärighet, vilket ofta medför betydligt ökad transportlängd.

Svårigheterna för personbilar, bussar och övrig

tillå-ten lokaltrafik att ta sig fram på de för tung trafik

avstängda vägarna är ofta stora på grund av de ändå uppträdande skadorna.

Att genom olika åtgärder dels förbättra framkomlighet

ten för lokaltrafiken under tjällossningsperioden,

dels minska den våglängd som behöver avstängas för

tung trafik, dels slutligen förkorta den tidsperiod

för vilken eventuella trafikinskränkningar behöver

gälla, är därför ytterst angeläget.v

_

Den radikalaste åtgärden, nybyggnad eller ombyggnad av

tjälskadade vägar, kan på grund av resursknapphet

en-dast på lång sikt förbättra situationen.

Den vanligaste åtgärden är därför att med

underhålls-insatser överbrygga tjällossningsperioden. Hyvling och påförande av grus är normalt de medel som står väg-.

mästaren till buds. För att ge avsedd effekt kan dessa

åtgärder endast utföras under lämpliga tidpunkter

un-der tjällossningen vilket - särskilt när det gäller

hyvlingen.- beror på att den, om den utförs vid

fel-aktig tidpunkt, kan förvärra i stället för att för-bättra tjälskadesituationen. Att nämnvärt förkorta

tidsperioden med trafiksvårigheter under

tjälloss-ningen är knappast möjligt med dessa åtgärder.

Mot den bakgrunden är det naturligt att prova andra metoder för att begränsa tjällossningsskadornas effekt. En sådan metod är reparation av tjälskador genom att under tjällossningsskedet blanda in osläckt kalk i vägens ytskikt inom det skadade vägavsnittet och däri-genom bland annat uppnå en snabb upptorkning av detta med ökad bärighet som följd och därigenom en förkort-ning i tiden av tjällossförkort-ningssvårigheterna i det repa-rerade området. Normalt medför kalkinblandningen också genom puzzloanreaktioner en ökad hållfasthet i det stabiliserade skiktet under förutsättning att

vägma-terialet innehåller lermineral och att underliggande lager har sådan fasthet att fullgod packning kan ut-föras.

2.

*

SYFTET MED UNDERSÖKNINGEN

Syftet var att undersöka möjligheterna att reparera

tjälskador genom kalkstabilisering och i samband

där-med prova utruStning för inblandning av kalken_i

vä-gen. De våren 1976 och våren 1977 genomförda

fältför-söken bör betraktas som förförsök utförda i

oriente-rande syfte, men de bör förhOppningsvis ge svar på

frågan om metoden är lämplig att vidareutveckla och om 'resultaten kan väntas bli tillräckligt positiva för

att försvara metodens användning i första hand sett ur teknisk synpunkt.

Resultaten kan slutgiltigt sammanfattas först efter tjällossningsperioden våren 1978.

3. UNDERSÖKNINGENS GENOMFÖRANDE

:3.l

*Litteraturstudier över tidigare försök

För att tillvarata eventuella tidigare publicerade er-farenheter från liknande försök - reparation av

tjäl-skador med kalk - genomfördes en litteratursökning.

Denna gav dock negativt resultat; inga rapporter om liknande försök kunde spåras via IRRD* .

Det betyder dock inte nödvändigtvis att inga sådana

försök utförts. I en på annat sätt erhållen

stencile-rad rapport "Aktuellt från Strå" daterat 25 mars 1961

omtalas exempelvis att i februari samma år ytuppmjuk-ningsskador på väg 534 Stene-Kumla (T-län) behandlats

med kalk.

*)

_{IRRD = International Road Research Dokumentation}

Tillvägagångssättet bestod i att grusmaterialet i

väg-ytan till 5-8 cm djup borthyvlades varefter osläckt

'kalk spreds med "Lucksta"-spridare. Den utlagda kalken

inblandades därefter med jordfräs (AB Strå kalkbruk)

till 15 cm djup, varefter lagret packades och det

'

'borthyvlade gruset åter påfördes. Arbetet omfattade 600 m väg med 6 m bredd; 1

Resultatet av stabiliseringen bedömdes ha "blivit bra".

Den ganska smetiga vägbanan framstod efter

stabilise-' ringen som torr, t o m så torr att den dammade.

Bärig-heten verkade god.

I samma rapport omnämnes att reparation av tjälskott

utförts på väg 249 Vedevåg-Lindesberg (T-län) i mitten av mars 1961.

Förfaringssättet beskrivs i rapporten på följande sätt (något sammandraget): Med grävmaskin bortgrävdes yt-lagret till 30 cm djup på skadade.ytor av 10-50 m2 storlek. En väghalva i taget bearbetades.

Jordmaterialet bör helst läggas upp på vägbanan, ej åt diket till. Botten i det uppgrävda hålet uppluckras

med tänderna på grävskOpan till ytterligare 30 cm djup.

Det totala djupet man behandlar är då 60 cm. Osläckt kalk ca 20 kg/m2 utlägges från säckar och blandas in

i det uppluckrade bottenmaterialet med grävskopan (eller liten jordfräs). Bottenlagret komprimeras där-efter med grävmaskin eller lastbil. Det övre lagret påföres, utjämnas och blandas med 15-20 kg osläckt kalk per m2 och komprimeras. Nytt slitgrus utlägges efter hand och ytan justeras.

,Huruvida reparationsarbetet i detta fall helt utfördes

på det ovan beskrivna, från rapporten hämtade

förfa-ringssättet framgår inte klart.

Resultatet av reparationsarbetet bedömdes vara lyckat. Vägbanan blev omedelbart hård och torr genom hela den behandlade profilen. Tunga fordon passerade de

rade ställena utan att någon som helst elastisk

defor-mation kunde iakttagas.

Långtidseffekten av dessa försök är tyvärr ej känd och upplysningar därom har inte kunnat erhållas trots

kon-takter med respektive VV driftområden. Orsaken är

gi-vetvis den långa tid som förflutit och därmed samman-hängande personalförändringar.

3.2 Planeringssammanträden

pPå_VTI:s begäran avhölls i februari 1977 ett

samman->träde på VFY:s kontor i Härnösand med deltagare från

VFY, VV/CF/TVb, Cementa och VTI.

Vid sammanträdet beslöts att reparationsförsöken

skulle inriktas på_ytuppmjukning§skador. Dessa

defini-erades som bärighetsskador i vägens övre skikt.

Två vägar bedömdes av VFY som lämpliga för

reparations-försöken. Den ena, väg 540, är belägen ett par mil

sydväst om Sundsvall och den andra, väg 334, på norra sidan om Ångermanälven öster om Sollefteå. På vardera

av dessa vägar skulle sex provplatser utses av väg-mästarna inom respektive distrikt, provplatser där

tjällossningsskador normalt brukar uppstå. Från fyra

av dessa skulle material uttagas och undersökas i

VTIzs laboratorium beträffande sammansättning och

ef-fekt av kalkinblandning.

Det beslöts också att osläckt kalk i säckar skulle an-vändas av den anledningen att detta ansågs förenkla planeringen av försöken genom att driftområdenas egna resurser kunde användas vid kalkspridningen. Någon speciell kalkspridare behövde därför inte inhyras. För inblandning av kalken på vägen skulle provas dels en enkel blandningsmaskin med lokal anknytning, dels VTI MEDDELANDE 60

en avancerad blandningsmaskin för jordstabilisering. Maskinernas lämplighet för ändamålet skulle jämföras.

4. FÖRPROVNING

Som framgått av det föregående inriktades planerna för

reparationsförsöken på ytuppmjukningsskador. På VTI:sV

begäran uttogs därför från de två utsedda

försöksvä-garna nr.334 och 540, under mars månad, prov från två

platser på vardera vägen för laboratorieundersökning på VTI. Provtagningsplatserna var utvalda av vägmäs-tarna inom reSpektive distrikt med ledning av

erfaren-heter från tidigare tjällossningsperioder, då skador brukade uppstå på dessa platser.

Proverna uttogs från skiktet 0-20 cm under vägytan.

Provtagningsdjupet 20 cm bedömdes lämpligt med hänsyn

till försöksinriktningen (ytuppmjukningsskador) och

det med tillgängliga maskiner möjliga stabiliserings-djupet i ett lager.

Längre fram i rapporten (avsnitt 5.1) kommer att redo-visas att tjälskadeutvecklingen blev sådan att

fält-försöken fick läggas om på grund av uteblivna skador (försöksplatserna på väg 540), skada av liten

svårig-hetsgrad (Utnäs väg 334), samt slutligen till att avse djupgående skador (Djuped, väg 334). Dessutom utsågs

under tjällossningen två nya försöksplatser, Björkå, väg 335 och Skog, väg 742. Förprovning av material

från de sistnämnda försöksplatserna kunde av naturliga skäl ej medhinnas.

I VTI:s laboratorium undersöktes på de uttagna proven:

a) kornstorleksfördelning, genom siktning respektive sedimentationsanalys

b) humusgrad

....w... Pa ss cr on de mön qd , vi kf pr oc en i*

c) vattenkvot vid mottagandet på VTI

d) optimal vattenkvot för packning vid instampning V enligt metod "tung instampning" V _

e) stabiliseringseffekten vid inblandning av

respekti-ve 5% och 8% osläckt kalk genom tryckhållfasthets-provning på instampade provkroppar efter 7 dygns

lagring.

Av figur 1 framgår kornfördelningen för de förprovade materialen. Som synes ligger materialkurvorna över grusslitlagerzonen. I §

Halten material passerande 0,074 mm var l8-25%.

Mate-rialsammansättningen är liknande den som brukar

åter-finnas i materialprov till förprovning för cementsta-bilisering av äldre grusvägar och kan därför anses vara av normal typ för grusvägar som är i behov av

åt-åtgärder.

MO SÅNU GRUS I STEN

. H - * N * t. . "r-; Grovmo mellansond"r-; Grovsond 'r Funqrus Q Grovqrus 2.0

L E R V _..._, _ . _ __wu ' __A _v_

7 Finmjdla EGrovmjáia? Finmo 0.002 - n J I J .I I 3040 Lo u is öm: ut 52 64 0.005 om: 0.02 0.05 . 0,10 015 l 0. om 0,002 ' 0.074 OJZS 0.25 Korndorlckmm

PROV 1: Wie 331. DJUPED. HUMUSGRAD 2. -"- 2= -"- UTNÄS. -"- 4.

33 VÄG 540 WHATS l. WMUSGRÅD 3. I.: - - -"- I. -"- 4.

Figur 1. Kornfördelningen och humusgraden hos

förpro-vade material från skiktet 0-20 cm under väg-ytan.

Humusgraden var hög i tre av de fyra proverna (grad

3-4 i skalan 0-4). Humusföroreningarnas inverkan på

stabiliseringseffekten för de provade materialet har

emellertid inte undersökts Speciellt.

Vattenkvoten i materialet vid ankomSten till VTI var

i prov 3 och 4 från provplatserna I och II på väg 540

respektive 8,4 och 9,0% alltså l,5-2% högre än den optimala enligt packningsprovningen (figur 2). Prover-na Var tranSporterade OmslutProver-na med plast. På proven från väg 334 har motsvarande vattenkvot ej kunnat

be-stämmas, då lådorna öppnades av misstag och delvis

hade lufttorkat.

Optimal Vattenkvot för packning bestämdes endast för provet märkt II från Väg 540 efter inblandning av 5%

kalk; I figur 2 har resultatet uppritats och därav

framgår att optimala vattenhalten var 7%.

Pockningsmetod: Hm .

Behållarens storlek: 1000 cm2 1 Maxkomstorlek vid provning: 20mm

uo 0! kg \U-. TE .på *§5 få ?+Votten'fyllt hålrum voL.-°/o X 2.30 *rv-,§1 \ \\ :poet: :iiiiezts

.2 i

g

3' g_

\Pnt\ Mian n 'YÄG 540

'

\l

\\\5\'A. ÖsiACK'r KALK

3

200< i k x * i s

x M :i

130 1 i \ Ä ;\ j\::g:jâgässåki\ å

1,70

_ i

\

X

\§

1,50

\1

M

\

\

1,50 ? 7 :L *\l \\ r *

LJ U! s\f \ 1\ N 5k:

0

2 4

6

1,1. 0

₇₉

_{10 1271. 16f18 20 22 21 2rsr<28 30}

I Vottenholt(efter ev. bandemedels recktion),vikt-°/o

Figur 2. Packningskurva för material från väg 540. Optimal vattenkvot 7%.

'Med ledning av undersökningen ovan bestämdes lämplig vattenkvot för instampning av provkroppar. Provkroppar

av material från väg 540 tillverkades dock vid den

vattenhalt som proven innehöll vid mottagningen på

VTI. Avsikten därmed var att i möjligaste mån

efterlik-na utgångsläget vid fältförsök.

Tryckhållfastheten bestämdes efter sju dygns lagring av provkrOpparna som därvid förvarades i plastpåsar

för att förhindra uttorkning.

Resultaten redovisas i tabell i bilaga 2.

Vid de ovan redovisade provningarna användes osläckt

kalk (0-3 mm) från Orsa dvs den kalk som skulle

använ-das vid fältförsöken. Dessaprovningar utfördes ome-delbart före den planerade starten av fältförsöken,

Vid provning av material från prOVplats II, väg 540,

användes osläckt finmalen (O-O,2 mm) kalk från Cementa, Köpingsfabriken. Detta på grund av svårigheter att

er-hålla Orsakalken i tid för förprovningarna. Normalt

brukar vid laboratorieundersökningar om möjligt

an-vändas den kalksort som senare skall anan-vändas vid

stabiliseringsarbetet. Detta för att skillnader kan förekomma mellan kalksorternas förmåga att reagera med jordmaterialet beroende på kalkens ursprung, finmald-het och_bränningsgrad. Resultaten från provningen av

material från prOVplats väg 540 framgår också av

ta-bellen i bilaga 2 (nedre delen).

Vid provningarna med Köpingskalken undersöktes förutom tryckhållfastheten även vattenupptagningsbenägenheten vid lagring av provkrOppar ställda 1 dygn i 10 mm vat-ten samt därefter 1 dygn helt nedsänkta i vatvat-ten.

Resultaten med båda kalksorterna visar att inbland-ningen av 5% kalk gett en betydlig ökning av 7-dygns-hållfaStheten och att ökning av kalkhalten gett ytter-ligare ökad hållfasthet. Vid vattenlagring av proverna

10

har en kraftig sänkning av tryckhållfastheten inträff-at vilket antyder inträff-att det stabiliserade minträff-aterialet efter korttidslagring är relativt vattenkänsligt. Men det bör uppmärksammas att tryckhållfastheten för de vattenlagrade provkropparna med kalk ändå gav mer än fördubblad hållfasthet jämfört med de luftlagrade provkropparna utan kalk.

Syftet med laboratorieundersökningen var främst att konstatera att kalken hade en stabiliserande effekt på

det provade vägmaterialet och underlätta bedömningen

av lämplig kalkhalt vid utförandet av stabiliseringen

på vägen. Preliminärt bedömdes att 5% kalk var lämplig

halt för reparationsförsöken. Optimal vattenhalt för packning var ca 7%, (se figur 2).

På grund av att vattenhalten i tjälskadorna vid repa-rationstillfället inte med säkerhet kunde förutses fick den slutliga bedömningen om lämplig kalkhalt ske

på vägen.

5. FÄLTFÖRSÖK

5.1 Förberedelser

Genom täta telefonkontakter med VFY:s driftområden i

Nyland och Kvissleby under mars månad erhöll VTI

kon-tinuerligt upplysningar om tjältillståndet på de

ak-tuella vägarna 334 och 540.

OSläckt kalk, 40 ton i säckar (Orsakalk), beställdes av VFY och lagrades på vägstationen i Nyland under blbörjan av april månad. Undersökning av lämpligt

"lo-kalt" blandningsredskap utfördes samtidigt av VFY. En tallrikSharv för jordbruksändamål med ca 50 cm

dia-.meter på de cirkelrunda tallrikarna bedömdes kunna

vara ett effektivt blandningsredskap för fältförsöken.

ll

Samtidigt pågick underhandlingar om inhyrning av

yt-terligare en blandare som då enligt förutsättningarna

skulle utgöras av en blandare med känd.acceptabel kapacitet.

Tjällossningen inleddes i mars under en period av vär-meöverSkott i luften och upptining på vissa Vägavsnitt till ett par dm djup medan på andra avsnitt inte ens

isskiktet på vägen avsmälte. För att få en bild av

tjällossningsförlOppet under våren 1977 i det aktuella

området har i bilaga 3 uppritats dygnsmedeltemperaê

turen uppmätt på flygplatsen Kramfors-Gistgårdsön samt i bilaga 4 tjäldjup och upptining på ett par provvägar i Y län. Som framgår av bilagorna har under den korta

. perioden med värmeöverskott i mars inte registrerats

någon upptining på de två provvägarna.

Temperaturdiagrammet i bilaga 3 visar att 26 mars har en ny köldperiod påbörjats och nästan oavbrutet varat till 11 april. Dygnsmedeltemperaturen har därefter de

'flesta dygnen legat nära OOC fram till 18 april då en

värmeperiod inleddes och den egentliga tjällossningen

påbörjades.

Från 27 april följdes tjällossningsförlOppet på de be-rörda vägarna även av VTI:s personal genom

inspektio-ner av främst tjälskadeutvecklingen på väg 540 och Väg

334.

På de planerade försökssträckorna på väg 540 blev

väg-ytan ytuppmjukad till ett par cm djup men några skador lämpliga att åtgärda genom inblandning av kalk uppstod

inte under hela våren, troligen delvis beroende på att

vägen avstängdes för tung trafik redan den 27 april och några skador inte hann uppstå innan dess.

Det uppmjukade skiktet i vägytan (som närmast torde

*

tillhöra tjälskade-typen allmän ytuppmjukning) ) var

* i _

Enligt-Beskow [2] VTI MEDDELANDE 60

>12

av så ringa djup att Vägmästaren bedömde det nästa

be-tydelselöst för trafikens framkomlighet. Efter några få dagars luft-torkning kunde vägen hyvlas och var därefter problemfri under resten av tjällossningssä-songen i varje fall inom de avsnitt som utsetts lämp-liga för provningsverksamhet.

På väg334, provSträckan vid Djuped (bilaga 5),

iakt-togs den 29 april Spårbildning. Vägen var avstängd för

tung trafik men skadan utvecklade sig ändå relativt

snabbt och var efter några få dagar mycket besvärande

för lokaltrafiken. Den andra provsträckan (vid Utnäs)

på väg 334 var helt oskadad den 29 april och först den

5 maj kunde begynnande småskador konstateras där.

I samråd med berörd Vägmästare bedömdes att skadan vid

Utnäs var för Obetydlig för åtgärd och en ny

prov-sträcka utsågs vid Björkå på väg 335 (bilaga 5).

Väg-'banan var där hålig och besvärande för trafiken.

På grund av att tjälskador uteblev på de planerade sträckorna på väg 540 utsågs äVeni samråd med

vägmäs-.taren i driftområde VFY d 22.en lämplig skada på väg

742 vid Skog (bilaga 6).

'

'

Det kan förefalla märkligt att man behöver söka efter lämpliga tjälskador för reparationsförsöken inom de

driftområden som inom länet är kända för att normalt

vara utsatta för svåra tjälskadeproblem.

Tjälloss-ningssäsongen våren 1977 bedömdes dessutom av VFY vid

tjällossningens början bli svår jämfört med tidigare

år. En förklaring till det ytligt sett motsägande

för-hållandet är säkerligen den att genom den relativt sena starten för den egentliga tjällossningen (slutet av april) hann inskränkningen för den tunga trafiken införas i tid för att undvika omfattande skador. En annan del i förklaringen kan vara att tjälningsför-loppet under hösten oCh vintern varit gynnsamt för en relativt godartad tjällossning på de för

13

ningsskador normalt värst utsatta ställena.

De i bilaga 4 redovisade observationerna från

provvä-gen Övik-75 gäller en Väg av ungefär samma typ somväg 334 och man bör därför av dessa kunna dra vissa slut-' satser även om väg 334- Först och färmst att upptin-ingen i början varit mycket snabb enligt avläsningarna. Detta antyder att även tjälningen av ytskikten har skett hastigt. Vattenöverskottet i vägens övre skikt efter upptiningen har därför varit så litet att skador lokaliserade enbart till dessa skikt mer eller mindre uteblivit på de under reparationsförsöken observerade vägarna. Detta är förmodligen också orsaken till att

skador uteblev på väg 540 på de i förväg

utsedda_plat-serna. De skador som brukar uppträda där kan förmod-ligen klassificeras som ytuppmjukningsskador.

Som redan framgått var tjälskadorna våren 1977 i huvud-sak inte av den typ som i förväg bedömts mest lämpade för reparation med kalkstabiliseringen.

Reparationsförsöken fullföljdes ändå varvid dessa

huvudsakligen inriktades på lagning av djupgående ska-dor, som enligt Beskows [2] definition borde kallas

tjälskott.

Definitionen kan visserligen tyckas vara av underord-nad betydelse, men ordet tjälskott markerar ändå att 'skadan i varje fall delvis är relativt djup. Detta

på-verkar val av reparationsteknik.

Kalkstabiliseringen bör utföras så djupt att det be-handlade lagret omedelbart efter reparationen kan bära trafikbelastningen på vägytan utan att deformeras. I varje fall bör detta vara målsättningen.

Hur djup behandlingen behöver utföras för att detta

mål skall nås blir då beroende av bärigheten i djupare

liggande lager i vägens undergrund. Man kan förmoda VTI MEDDELANDE 60

14

att bärighetsnedsättningen når djupare inom vissa de-lar av tjälskadan. Dessa partier kan då behöva behand-las speciellt och med annan teknik än den övriga delen

av skadan.

För att på de aktuella försökssträckorna kunna utföra

stabiliseringen så djupt som bedömdes nödvändigt måste med tillgängliga blandningsmaskiner tjälskadorna på

två av de tre sträckorna (Djuped och Skog)

stabilise-ras i två lager. På den tredje sträckan (Björkå)

be-dömdes detta inte nödvändigt på grund av ytligare ska-dor.

5.2 MaSkiner använda vid reparationsförsöken

Följande maskiner anSkaffades av VFY för

reparations-arbetena.

l. Väghyvel Nordverk vikt ca 18 ton försedd med

5-tan-dad rivare. Foto av rivaren bild 1.

2. Tallriksharv monteradefter jordbrukstraktor.

Typ Lilla Harrie TRL-9/2. Bild 2.

Skinallrikar med 50 cm diam.

Inhyrd från Offers förSöksgård. (Användes endast

vid Djuped).

3. Jordbearbetningsmaskin (RP) inhyrd från AB Euro-Mix, Karlstad. Bild 3.

Maskinen har blandaranordning på vertikal axel.

4. Gummihjulsvält HATRA. Typ GW 22. Vikt ll ton. Bild 4.

5. Lastbil för kalktranSport.

6. Vattenbil

15

hyvel Nordverk. a väg0

5-tandad rivare monterad p

Bild 1. le "Lilla Harr Tallriksharv typbeteckning TRL-9/2. Bild 2. VTI MEDDELANDE 60

16

Bild 3. RP-maskinen (Road Processor - Typ A).

7 ;x »maw I; 0 3. Q9". ä . ,.. ' ål' . .#1 -mäw?_.-.Wu , * JP V vw' Bild 4. Vält Hatra GW 22. VTI MEDDELANDE 60

17

5.3

Genomgrävning i tvärsektion av tjälskador,

uppmätning av överbyggnadstjocklek och klas-_sificering av material i vägkroppenv

För att få en bild av vägens uppbyggnad i de tjälska-g

dade-partierna före reparationsarbetena grävdes diken i tvärsektion på varje försökssträcka ned till under-grundens överyta. Överbyggnadstjockleken uppmättes och:

i bilagorna 7-9 har tvärsnitt i de undersökta

sektio-nerna uppritats._

Vid ett senare tillfälle (efter reparationsförsöken)

undersöktes på samma sätt en annan tjälskada belägen

på väg 857 och benämnd Marieberg. Denna tjälskada

tillhör inte försökssträckorna men redovisas ändå här

(bilagale) för att Visa vägkroppens utseende i

tvär-profil i ytterligare en svår tjälskada. (Foton över

tjälskadan se bild 23 och 24).

Vid genomgrävningen på försökssträckOrna togs material-prov ur överbyggnad och undergrund för klassificering av materialtyp. För de viktigaste av materialproven har sammansättningen senare fastställts genom sikt-ning respektive sedimentationsanalys och framgår av' bilagorna 11-13.

5.4 Försökssträckornas utförande

De sträckor som slutligen kom att ingå i provet har ' benämnts: Djuped, Björkå och Skog.

Den närmare lokaliseringen framgår av kartor i

bila-gorna 5 och 6. I

Försökssträckorna utvaldes i samråd med vägmästarna i respektive VFY D 23 Nyland och VFY D 22 Skog.

18

.5r4 l '

Pjsesé

Provsträckan är belägen på väg 334 vid Djuped som

framgår av bilaga 5.

7

I

'

i

g

4

Schematisk plan och profil över försökSSträckan bilaga

14.'

Tvärsektion i skadat avsnitt före reparation, bilaga 7.

Material provtaget vid genomgrävning av tvärsektion,

siktkurvor, bilaga ll.

Foto av tjälskadan före reparationen, bild 5 och 6. Reparationen utfördes 10-12 maj. Tjälupptiningen hade då nått djupet ca 65 cm (enligtuppmätning).

TjälSkadan hade vid reparationens påbörjande en längd

av 180 m; 50 m lämnades obehandlad som referenssträcka.

Varje Väghalva stabiliserades för sig och med olika

metoder. 4

På höger Väghalva (se bilaga 14) användes

huvudsakli-gen tallriksharven (se kap 6.2) för inblandninhuvudsakli-gen av kalken men på grund av den dammning som uppstod från vägytan vid trafikering blandades på nytt övre lagret på höger sida med RP-maskinen på en sträcka av 50 m. På vänster Väghalva inblandades kalken först med

tall-riksharven och därefter med RP-maskinen i undre lagret

men enbart med RP-maskinen i övre lagret; I detta övre

lager utelämnades dessutom kalken på en sträcka av 50 m.

Största möjliga totala stabiliseringsdjup vid

stabili-sering i två lager eftersträvades. Detta bedömdes vid

användning av tallriksharven vara ca 35 cm och vid

användning av RP-maskinen ca 40 cm. _

Lämplig kalkhalt bedömdes vara 5 Vikt-% för övre lag-ret där vägmaterialet i huvudsak kunde väntas vara av

19

Bild 5. Tjälskadan vid Djuped omedelbart före repara-tionen, sedd i riktning mot öster.

*W*

- aa . a . *aim*

Bild 6. Tjälskadan vid Djuped omedelbart före repara-tionen, sedd i riktning mot väster.

20

samma typ som det förprovade; En varierande mängd

in-blandat undergrundsmaterial måste dock påräknas.

Materialet i det undre lagret som bestod av mjälig

finmo och innehöll en vattenkvot av l7-l9,5 vikt-% var

ej förprovat. En kraftig sänkning av vattenkvoten be-dömdes dock önskvärd och för att säkerställa denna ahr

vändes på höger väghalva en kalkhalt av 8 vikt-%. För

beräkning av kalkmängden antogs skrymdensiteten vara 1,75 ton/m3 och stabiliseringsdjupet beräknades bli 17,5 cm i detta lager. Den utlagda kalkmängden blev därigenom 24,5 kg/mz.

Det visade sig att inblandning med harven inte kunde göras till avsett djup (17,5 cm). Ett kalköverskott uppstod i det undre lagrets ytskikt. Detta överskott blandades in i det övre lagret tillsammans med

ytter-ligare 10 kg kalk per m2. Den inblandade kalkmängden

i det övre lagret blev på detta sätt ca 5% vikt-%.

Efter utförandet av stabiliseringen på höger väghalva

uppstod kraftig damning från vägytan vid trafikering. Orsaken var kalköverskott förmodligen på grund av för

litet inblandningsdjup för den utlagda kalkmängden. På grund av erfarenheterna från stabiliseringen av höger väghalva användes lägre kalkhalt i undre lagret

på vänster väghalva. Där inblandades 15,3 kg kalk per

m2 motsvarande en kalkhalt av 5% vid skrymdensiteten 1,75 ton/m3 och beräknat inblandningsdjup 17,5 cm. I det övre lagret inblandades 21 kg kalk per m2 motsva-rande 5% vid det beräknade blandningsdjupet 20 cm och skrymdensiteten 2,10 ton/m3.

Arbetena påbörjades genom upphyvling i sträng av yt-skiktet till ca 15 cm djup på höger väghalva på sätt

som visas i skissen, figur 3.

21

Figur 3. Schematisk skiss av materialhanteringen på ' höger väghalva, väg 334 vid Djuped.

Hyvlingsdjupet i översta skiktet begränsades av

möj-ligheterna att få plats med grussträngen längs vägkan-ten på sådant sätt att inblandning av dikesmaterial vid den senare tillbakahyvlingen skulle undvikas. Åt-skillnad av grusmaterial från ytskiktet och

underligg-ande molager eftersträvades men då siltmaterial fanns

upptryckt ända upp till vägytan på vissa delar och i

motsvarande grad grusmaterial fanns nedpressat_i

hjul-spår var möjligheterna små att separera materialen.

Efter hyvling i sträng av översta skiktet utlades

kalksäckarna jämnt fördelade på den frilagda ytan,

bild 7.

Efter tömning av säckarna utbreddes kalken med "rakor" av den typ som användes vid asfaltläggning (bild 8).

Med tallriksharv (bild 9), inhyrd från en

maskinsta-tion i närheten av försökssträckan, påbörjades in-blandning av kalken. Inin-blandningsdjupet var till en . början endast 3-5 cm. Vid 3:e överfarten var totala inblandningsdjupet 5-6 cm. Efter 5:e överfarten var djupet fortfarande bara ca 10 cm.

För att kunna utföra inblandningen med tallriksharven till större djup kördes ett par turer med väghyveln

försedd med rivartänder. Detta medförde att

22

Bild 1; Provsträckan vid Djuped. Utläggning av kalk-säckar på undre stabiliseringslagret på höger

Väghalva.

Bild 8. Djuped. Utbredning av kalken med "rakor".

Höger Väghalva. Undre stabiliseringslagret.

23

Bild 9. Djuped. Höger Väghalva. Inblandning av kalken med tallriksharven. Första blandningsturen.

,§3 *111. .b 3% . ' '0-' . *9 .4 M J ? i i 2.- '2 \ . .w ' 'N N' á A 0 ' ' _90* 3, L "0 *F* » In. a' p *\ 4' u. '*3.eÖ 4* de* 4: 1 »enir 5 'i ..*i 7:---"w 4 -h .. w 'F . .\ Mn .- v 4 95 ,se M *, r . 7 .l »ä 1 3 * ,en ?PC .' e 'r , - " *se ' LL .§2 ' .. åmras * 1.. vw 'NW 'a a N of

Bild 10. Djuped. Vänster väghalva. Kalkinblandning med

RP-maskinen. Kalken har blandats in till

fullt djup (20 cm).

24

harven lätt kunde arbeta till maximalt djup, vilket

visade sig vara endast ca 18 cm Opackat material, men

_traktorn fick i stället svårigheter att ta sig fram

(hjnlen slirade).

Ca hälften av materialet ur grussträngen lades

till-baka med väghyvel för att traktorn med harv skulle kunna ta sig fram. Därefter kunde harven köras 6 nya överfarter. Inblandningen bedömdes då acceptabel och inblandningsdjupet var 17-18 cm (opackat material). Resterande material ur grussträngen tillbakalades med väghyvelnç

På vägytan utlades ytterligare kalk motsvarande 5% dvs 10 kg/m .

Kalkinblandningen gjordes med tallriksharven som kör-des 8 överfarter innan blandningen bedömkör-des godtagbar. Därefter gjordes hyveljustering samt packning med

gummihjulsvält (Hatra, vikt ca 11 ton) 5 överfarter.

Totala stabiliseringsdjupet (två lager) efter pack-ning uppmättes till:

0/185 H 1 25 cm 0/160 H 1,5 26 " O/l40 H 1,5 = 20 " 0/120 H 1,5 = 27 "

Det stabiliserade skiktets tjocklek var mindre än pla-nerat (35 cm) och huvudorsaken var svårigheterna

att-blanda till större djup med tallriksharven än 10-13 cm

(packad lagertjocklek), motsvarande 15-18 cm löst o-' packat material.

Vänster väghalva stabiliserades nästkommande dag.

Kalkhalten sattes något lägre på denna halva med

led-ning av de tidigare redovisade erfarenheterna från

stabiliseringen på höger väghalva. Även denna väghalva

24

harven lätt kunde arbeta till maximalt djup, vilket

visade sig vara endast ca 18 cm Opackat material, men

_traktorn fick i.stä11et svårigheter att ta sig fram

(hjulen slirade).

Ca hälften av materialet ur grussträngen lades till-baka med väghyvel för att traktorn med harv skulle

kanna ta sig fram. Därefter kunde harven köras 6 nya

överfarter. Inblandningen bedömdes då acceptabel och

inblandningsdjupet var 17-18 cm (Opackat material). Resterande material nr grussträngen tillbakalades med Väghyveln.

På vägytan utlades ytterligare kalk motsvarande 5% dvs

10 kg/m .

Kalkinblandningen gjordes med tallriksharven som kör-des 8 överfarter innan blandningen bedömkör-des godtagbar. Därefter gjordes hyveljustering samt packning med gummihjulsvält (Hatra, vikt ca 11 ton) 5 överfartere

Totala stabiliseringsdjupet (två lager) efter pack-ning uppmättes till:

0/185 H 1 = 25 cm 0/160 H 1,5 = 26 " 0/140 H 1,5 = 20 " 0/120 H 1,5 = 27 "

Det stabiliserade skiktets tjocklek var mindre än pla-nerat (35 cm) och huvudorsaken var svårigheterna att-blanda till större djup med tallriksharven än 10-13 cm

(packad lagertjocklek), motsvarande 15-18 cm löst o-' packat material.

Vänster väghalva stabiliserades nästkommande dag.

Kalkhalten sattes något lägre på denna halva med

led-ning av de tidigare redovisade erfarenheterna från

stabiliseringen på höger väghalva. Även denna väghalva

25

stabiliserades i två lager.

För inblandning av kalken på denna del var avsikten

att RP-maskinen (se maskinförteckning, sid 14) skulle

användas. Transportproblem på SJ orsakade försening så att maskinen inte fanns på arbetsplatsen förrän på eftermiddagen. Inblandningen i undre lagret

påbörja-des därför med tallriksharven men avslutapåbörja-des genom 4

overfarter med RP-maskinen (bild 10).

Som tidigare angivits eftersträvades så stort inbland-ningsdjup som möjligt och detta ansågs viktigare än att kalkhalten i lagret skulle bli exakt den beräkna-de.

RP-maskinen fick därför blanda så djupt som möjligt,

vilket i detta fall visade sig vara ca 20 cm (packat

lager). Den verkliga kalkhalten blev därigenom något

lägre än den planerade eller ca 4,5%.

Packning av detta lager gjordes genom 4 överfarter med gummihjulsvälten.

Nästkommande dag utladåskoch inblandades kalk i övre lagret mellan sektionerna 0/150 - 0/230.

Mellan O/lOO - 0/150 V väghalva lämnades det packade ytlagret utan kalkinblandning. Avsikten var att prova ett utförande där undre lagret är stabiliserat och öv-re lagöv-ret ostabiliserat. Ett motiv var mindöv-re damning omedelbart efter reparationen. En annan motivering är

att bärighetsnedsättningen inte härrör från ytskiktet

utan från underliggande lager. Det skulle av denna or-sak inte vara nödvändigt blanda in kalk i ytskiktet utan bara i undre skiktet.

Resultatet var inte odelat positivt, då efter regn

vägbanan inte torkade upp lika snabbt som inom de delar där övre ytskiktet kalkstabiliserats.

26

Föregående dags stabiliseringsyta (höger väghalva) var

mycket torr och dammade vid trafikering. Damningen var dock betydligt mindre än dagen innan. Vattenspridning

utfördes ett par turer med vägverkets'vanliga

vatten-spridare (vattentunna på bil). _

Det torra ytskiktet bedömdes bero på hög

kalkkoncen-tration i vägens ytskikt. Av den anledningen fick RP-maskinen blanda på nytt mellan O/l80 - 0/230 H

väg-halva.

Omedelbart efter reparationen var vägen utan skador

men ett par delytor visade låg bärighet. Inom ett dygn

efter reparationen hade i samband med regn

spårbild-ning uppstått på höger väghalva på en kort sträcka som

framgår av foto, bild ll. Efter ytterligare ett dygn

hyvlades och packades vägen varvid spårbildningen

ut-jämnades. Foton, bild 12 och 13 visar provsträckans utseende efter denna justering.

Vid inspektion 14 dagar efter reparationen kunde

kon-stateras att ett par skador uppstått i vägytan på den reparerade sträckan (se foto, bild 14). Orsaken var

att bärigheten under det stabiliserade lagret inom dessa delytor var lägre (tjälskadan djupare) än inom försökssträckan i övrigt. Det stabiliserade lagret hade där alltför liten tjocklek för att kunna bära den tillåtna trafikens belastning utan deformation.

5.4.2

åiêäkå

Provsträckan är belägen på väg 334 vid Björkå som

framgår av bilaga 5.

Schematisk plan och profil över försökssträckan, bi-laga 15.

Tvärsektion i skadat avsnitt före reparation, bilaga 8.

27

. i. e. m a NMHM-mwm. * v w WWW...,. ...Nm . 1 *'*WN ' 1*0. t . l '0 .S v \ å . . _ 0 V. \ \ ' 'L x #4 " . I .4 I . ' x! 4M _ Vi. ' . _' *K N q _ * _.. ' '- s... . I_ ,. é.. itu) J 4... . . Aiki: * . s_{'7 .4.:}0' C'_{se :1}. H_{-\ .} . a,_{\_} ut .nu_f 9 m . \ »i _ ._ _ . V1.. * 3:* .< p , \ * A335 . ' ."4 e, 1- (sf .' .* c "4. .\ .,\ O. .*Q \ Ö ' .kåä'.. K 4.. .a. ' s \0. gae .Lis, , 4 c w. \ _ 0.". 4.|. ' *8 7 t w M » 'i _ _441\ i s . vä l '*41°* * 'I \':.. .4.P?lns.1%* . .haÅt_ . *v L. - .ar Ä av k *4.* v.. w . . ' a ø. få .\w\. . i, 1 \ .\' ' *3* i *0 ' s * 5* _'v.m-st - ' A N t t " f åKä..- *a 3.'' _ *J_0 x 13 ._ b 5_ n \ \ i . 0.: _ ._ än . .i är I *i* ,' " .lv .p°á,a_ 5 ;wd\. * * . 'nas-väv?? -;- . Q \ \ - M:i*,3 msn' v w -, «': lI , iQ ' _, ... , ° .k Å. .' d i a . Q \ x, \_ .i\ 7 R .S \ a på t .i i 'EE' ' . 1 n z n s _ . ' . _ t '5 .k f. g 5.6 viftaåt &. \ 0 s *. '.l . VN* . .a .'0 i iwxvtzv \\1$. n g. .g 7 x . _ .\\ får __ i ' ,, i ?i , . i t \ 4, _. I* . _{4! .}4-: '._.imxalrglrnhV- _ .* ..-.._.Q_{, . .} oçlngxçu_*(33*.i

Bild 11. Djuped. Ett dygn efter reparationens

slut-förande har spårbildning uppstått på en kort sträcka på höger väghalva i samband med

kraf-tigt regn. Skadan hyveljusterades nästa dag sedan Vägytan torkat upp ytterligare.

Bild 12. Djuped. Försökssträckan 2 dygn efter repara-tionen. Vägen har hyveljusterats. Sektion 0/100-0/200.

28

Bild 13. Djuped. 2 dygn efter reparationen. Vägen har hyveljusterats. Sektion 0/100-0/200.

C

Bild 14. Djuped. 14 dagar efter reparationen. Ett par skador hade uppstått i vägytan på den stabi-liserade sträckan. Tjälskadan var där djupare

än på provsträckan i övrigt.

29

Material, provtaget vid genomgrävning av tvärsektion, siktkurvor, bilaga 12.

Reparationen utfördes den 13 maj.

Försökssträckans längd var 60 m. 1

Foton över försökssträckan före_och efter reparation,

se bild 15 oCh 16.

'i

åStabiliseringen utfördes i ett lager till ett efter packning uppmätt djup av 23 cm.

Inblandning av kalken gjordes med RP-maskinen. Avsedd kalkhalt var 5 vikt-%. .

Den inblandade kalkmängden var genomsnittligt 22,6 kg per m2, vilket vid den beräknade maximala skrymdensi-teten 2,10 ton/m3 och det senare uppmätta stabilise-ringsdjupet av 23 cm motsvarar 4,7%.

Skadorna bestod av ett antal vattenfyllda djupa

(upp-skattningsvis 10-15 cm) "potthål", se foto, bild ll.

Både ytskiktet och underliggande skikt var i stort

sett fasta och bärkraftiga men de djupa hålen gjorde vägen svårframkomlig.

Eftersom skadorna var lokaliserade till vägens ytskikt utfördes stabiliseringen i ett lager. Därigenom kunde

också hela arbetet genomföras på 6 timmar omfattande

en yta av ca 500 m2.

Vattenkvoten i grusmaterialet före reparationen

upp-mättes till 4,0-9,8 vikt-%, och med fritt vatten i

grOparna. Vid blandningen med kalk blev genom värmeut-vecklingen vattenkvoten sänkt så kraftigt att vattning bedömdes nödvändig för att packning skulle kunna ske vid ungefärlig Optimal vattenhalt. Vatten spreds

där-för i samband med kalkinblandningen.

Den stabiliserade ytan dammade ej nämnvärt efter slut-förd packning Vilket berodde på vattenspridningen och effektiv blandning med Räfmaskinen.

Provsträckan var efter stabiliseringen fast och hård över hela ytan och gav ett gott synintryck.

30

Bild 16. Tjälskadan vid Björkå. Efter reparationen.

5.4.3

åkgg

Provsträckan är belägen på väg 742, ca 3 km från Skog

som framgår av bilaga 6.

_

.

Schematisk plan och profil över försökssträckan,

bi-lagavlS.

Tvärsektion genom tjälskadad del före reparation,

bi-laga 9. '

Material provtagna vid genomgrävning av tvärsektion,

siktkurvor, bilaga 13.

Reparationen utfördes den16 maj. FörsökssträCkans längd var 30 m.

Foton över försökssträckan före och efter reparation, se bild 17 och 18.

Stabiliseringen utfördes i två lager till ett efter packning uppmätt djup av 38 cm på vardera väghalvan.

Inblandning av kalken gjordes med RP-maskinen.

Avsedd kalkhalt var 5 vikt-%.

Den inblandade kalkmängden var 38,9 kg/m2 som vid den beräknade torra skrymdensiteten 1,75 ton/m3 i det

undre lagret respektive 2,10 ton/m3 i det övre lagret

motsvarar 5,8 vikt-% i det undre och 4,9 vikt-% i det

övre lagret.

Tjälskadan hade av vägmästaren i VFY/d22 tillsammans med VTI:s projektledare utsetts som lämplig att ingå i försöken med reparation av tjälskador med kalk. Den bestod av bärighetsuppmjukade partier med vågbild-ningar i vägens längdriktning blandat med upptryck-ningar till vägytan av vattenövermättad silt.

Tjälska-dan täckte hela vägbredden och var ca 30 m lång.

Tjälskadans djup gjorde det nödvändigt att utföra re-parationen i två lager.

VTI MEDDELANDE 60

Bild 18. Tjälskadan vid Skog Efter reparata_ :Lonen . Bild 17. Tjälskadan vid Skog. FÖ re reparationen.

» 7 'väg 9; » ..,, .. 32

33

För friläggning av undre lagret fördes i detta fall materialet undan i vägens längdled så att ett

vägma-terialupplag bildades omedelbart utanför provsträckan,

foto, bild 19.

'

Vardera väghalvan behandlades på detta sätt och trafik

passerade under arbetets gång.

Fördelen med detta tillvägagångssätt var att

stabili-sering kunde utföras på hela vägbredden även i undre

lagret vilket inte var möjligt om övre lagrets mate-rial lagts i sträng efter vägkanten.

Ingen vattenspridning företogs då vägmaterialet inne"

höll så hög vattenkvot att den efter kalkinblandning bedömdes vara nära optimal för packning.

Varje lager blandades 4 turer med RP-maskinen (bild 20)

och vältades 4-5 turer med gummihjulsvälten.

Provsträckan var efter stabiliseringen i huvudsak fast i ytan, men inom ett par små delytor var den djupgå-ende skadan sådan att stabiliseringen ej kunnat packas

effektivt. Bärigheten var där lägre än på den övriga

ytan. Trafiken kunde dock omedelbart efter reparatio-nen med lätthet passera sträckan med hög hastighet;

70-80 km/h, mot endast ca 5-10 (på låg växel) före

reparationen.

5-4-4

EêrêêäêêEräeågraê§_äêhêgéliag_êf§e§_§iål:

âåêéerepêrêzigaêa

På provsträckorna vid Djuped och Björkå spreds ett par dagar efter stabiliseringen slitlagergrus i samband med grusning av vägen i övrigt.

Provsträckan vid Skog lämnades utan grusning.

34

Bild 19 Skog. För friläggning av undre lagret fördes i detta fall ytmaterialet samman i ett upplag på vägen (där Väghyveln står). Större vägbredd i undre lagret kunde då kalkstabiliseras än om materialet lagts i sträng utefter Vägen.

Bild 20. Skog. Inblandning av kalken med RP-maskinen.

35

6. HANTERINGEN AV KALK UR ARBETARSKYDDS- OCH MILJÖSYNPUNKT

Som framgått användes vid reparationsförsöken osläckt

kalk i Säckar. Dessa hanterades för hand vid

utlägg-ningen och fördelutlägg-ningen av kalken på vägen. För att

undvika eventuella ögonskador användes skyddsglasögon ooh för att undvika inandning av kalkdamm användes

enkla andningsskydd, foto bild 21.

Några obehag för arbetarna i samband med kalkhante-ringen uppstod inte så vitt känt.

Vid de första turerna för inblandning av kalken i

vägen uppstod ingen damning men när kalken reagerat med vattnet.i vägmaterialet och släckningen påbörjats

uppstod damning. Detta beror på att den vid

Släckning-en bildade kalkhydratSläckning-en har Släckning-en lägre skrymdSläckning-ensitet och därigenom virvlar upp vid blandningen. Särskilt vid kalkinblandningen på höger väghalva vid Djuped var

denna besvärande, se foto, bild 22. Orsaken var främst

svårigheten att med harven direkt blanda in kalken till fullt djup.

Genom att harven inte förmådde att blanda in kalken

mer än några få cm under de första turerna skedde släckningen av kalken till väsentlig del innan kalken hunnit blandas in till fullt djup vilket medförde att släckt kalk i alltför hög mängd uppstod i ytskiktet. Detta var speciellt fallet vid inblandningen i undre lagret.

Damningen blev starkt besvärande förmaskinförarna på

väghyveln respektive traktorn.

För de närmast vägen boende kan ockSå damningen sär-skilt under ogynnsamma vindförhållanden bli besvärande. I det här aktuella fallet uppstod dock inga sådana

problem.

Som framgått ovan var det efter kalkens släckning som damningsbesvären uppstod. En effektiv inblandning till

Bild 21. Skog. Skyddsglasögon och andningsskydd an-vändes vid den manuella hanteringen av kalken.

Bild 22. Djuped. Höger väghalva. Vid användning av tall-riksharven blev till en början inblandnings-djupet endast några få cm. Släckning av kalken skedde därigenom i lagrets ytskikt där all kalk var koncentrerad. Besvärande damning upp-kom därigenom vid rivning med väghyvel och vid

den fortsatta blandningen.

37

fullt djup redan vid de första blandningsturerna redu-cerar besvären avsevärt vilket framgick vid använd-ningen av

RP-maskinen-7. MÄTNINGAR OCH PROVTAGNINGAR VID UTFÖRANDET AV REPARATIONSFÖRSÖKEN SAMT EFTERPROVNINGAR I LABORATORIUM

7.1 Bärighetsmätning

På försökssträckan vid Djuped har utförts

fallvikts-mätning i_ett par punkter inom den del som kalkstabi-1iserades samt i ett par punkter på_referenssträckan. Mätning av bärigheten har gjorts omedelbart före

kalk-stabiliseringen, samt 14 dagar respektive 3 månader

efter denna. Vid provningarna i maj var belastningen 3,6 ton och vid provningen i augusti 4,9 ton.

Belast-ningSplattans diameter var 30 cm. Resultaten framgår av tabellen nedan:

Tabell 1. Bärighetsbestämning före och efter

kalksta-bilisering. Försökssträckan vid Djuped.

Sektion Före kalk- 14 dagar 3 månader Anmärkn.

stabilise- efter efter sta-ring (3 maj stabili- bilisering 1977) sering (10 augusti E - (25 maj gl977) 15 1977)

.

E15

MPa E15 MPa MPa

0/160 V

37

156

229

' Kalkstab. yta

0/160 H 41 133 219 -"- -"-0/240 V 45 58 157 Ej kalkstab. yta 0/240 H 41 64 186 - " - - " - -"-VTI MEDDELANDE 60

38

Som synes har kalkStabiliseringen medfört 344 gånger

högre bärighetsvärde medan den ostabiliserade ytan be-tydligt långsammare ökat i bärighet genom fortgående

upptorkning av vägkrOppen efter tjälupptiningen. Den 25 maj uppmätta bärighetshöjningen på kalkstabilise-ringssträckan uppstod troligen redan vid reparationen men fallvikten fanns tyvärr ej tillgänglig för

mät-ning vid detta tillfälle.

.Mätningen i augusti visar att bärigheten på den

stabi-liserade ytan ävendå var högre än på den

ostabilise-rade,

Bärighetsvärdet på vänster väghalva var som framgår av tabellen, på den stabiliserade ytan lika högt strax

efter reparationen som på den ostabiliserade i augusti efter sommarens upptorkning av vägkrOppen. På höger väghalva där stabiliseringslagret blev tunnare (ca 25

cm på höger väghalva mot ca 35 cm på den vänstra) har också något lägre bärighetSvärde uppmätts än på den

vänstra Väghalvan vilket antyder betydelsen av stabi-liseringslagrets tjocklek.

Resultaten bör ställas i relation till det lilla anta-let mätpunkter och därför tolkas med försiktighet.

7.2 Bestämning på laboratoriet av

tryckhållfast-het för provkroppar

7 2-1

EEQYEEQEEêE_iaêäêm9§§ê_i_fêl§_yi§_529§5ê:

fisaêäêrêêksa

Vid reparationen av provsträckan vid Djuped

instampa-des (metod tung instampning) några provkrOppar av

kalkblandat material ur det undre stabiliseringslagret på vänster väghalva. Dessa transporterades därefter

till VTI och tryckhållfastheten har på dessa bestämts

efter 3 1/2 månaders lagring i rumstemperatur skyddade mot uttorkning. Resultaten redovisas i bilaga l6.

39

7-2 2

- Ereyk§999ê2_22§2§92êé§_i_lêä9:êseriss_9å_YIl

Av materialprov, som uttogs före stabiliseringen vid genomgrävning av tjälskadorna enligt kapitel 5.3, har

senare i laboratoriet på VTI instampats provkroppar med samma kalkhalt och vattenkvot som erhölls på vägen

(metod "tung instampning"). Tryckhållfastheten har se-.dan bestämts på provkropparna efter 7 dygn.

Resultaten redovisas i tabell i bilaga 17.

'Av provtryckningsresultaten framgår att kalken har

haft en stabiliseringseffekt på alla materialen.

På materialen från Skog har kalkens effekt på

bärla-germaterialet varit större än effekten på mo-materia-let ur undergrunden vilket kan förefalla överraskande då lerhalten i momaterialet, som är betydelsefullt för stabiliseringseffekten vid kalkinblandning, enligt kornkurvan (bilaga 13) inte är mindre än i bärlager-gruset. Förklaringen är troligen att momaterialet är mera ensartat i graderingshänseende och att porvolymen därigenom blir stor och kalk-lerförbindningarnas håll-fasthetshöjande verkan av denna anledning försvåras.

På materialen från Djuped har kalkens inverkan på

bär-lagermaterialet provats redan före fältförsöken (se_ bilaga 2) och där konstaterats ha en Viss

stabilise-ringseffekt. På undergrundsmaterialet, mjälig finmo

Visar efterprovningarna i bilaga 17 att stabiliSe-ringseffekten är hög redan vid 7 dygn.

De flesta provkrOpparna föll sönder vid vattenlagring och visade därigenom hög vattenkänslighet. Detta kan

möjligen delvis bero på den korta lagringstiden

vari-genom kalkens långsamt verkande bindningseffekt

(puz-zolaneffekten) inte hunnit komma till sin rätt.

40

8. INSPEKTION AV PROVSTRÄCKORNA I SEPTEMBER 1977

För att bedöma provsträckornas tillstånd inför den

kommande tjälsäsongen 1977-78 har i slutet av septem-ber månad gjorts en inSpektion och en översiktlig be-skrivning av iakttagelserna har gjorts nedan.

8.17 Skog

Sträckan var utan synbara bärighetsskador men inom provsträckan hade uppkommit en svacka. Denna kan tro-ligen härledas till sättningar i vägen under senvåren och försommaren förorsakade av tjälens upptining i

undergrunden. I samband med pågående hyvling av vägen

skulle svackan justeras med slitlagergrus och packas. Ytan var täckt av slitlagergrus som vid hyvling förts

in från Vägområdet närmast intill.

8.2 Djuped

Både den kalkstabiliserade delen och referenssträckan var utan synbara bärighetsskador efter sommarens

upp-torkning. Vägytan var fast-och utan spårbildning.

Vägen hade under sommaren hyvlats lätt. Till största delen framträdde det kalkstabiliserade lagret i väg-ytan. Något löst ytmaterial fanns ej efter vägkanten vilket tolkades så att det strax efter

reparationsar-betena påförda slitlagergruset kunnat fästas på delar

av den stabiliserade ytan. Någon ytterligare påföring av slitlagergrus bedömdes inte nödvändig för tillfäl-let med hänvisning till vägytans jämnhet och oskadade

skick.

8.3 Björkå

Vägytan var fast och hård. Det kalkstabiliserade lag-ret framträdde över hela ytan och det strax efter

41

vårens reparation påförda gruset låg huvudsakligen i sträng efter vägkanten. Vägytan var dock inte spårig men här och var framträdde i vägytan knytnävstora ste-'nar som vid eventuell.hyvling skulle bli upprivna.

Yt-materialet utgjorde med andra ord inte något lämpligt

slitlagermaterial för hyveljustering. För att

möjlig-göra sådan (små "potthål" hade börjat bildas) utan

risk för nya skador överenskoms med vägmästaren att .ett justeringsbart slitlagerskikt skulle åstadkommas

genom införing på vägen av materialet utmed vägkanten

samt komplettering med nytt slitlagergrus.

För alla provsträckorna gav inspektionen den upplys-ningen att den i stabiliseringsytan befarade spårbild-ningen hittills uteblivit. Ett kalkstabiliserat yt-skikt brukar vanligen anses ha liten

nötningshållfast-het med risk för spårbildning om inte ett speCiellt slitlager påföres. I syfte att skydda stabiliserings-ytan mot nötning hade därför, Som redan framgått (kap 5.4.4), kort tid efter reparationen slitlagergrus på-förts vid Djuped och Björkå. Mängden nytt slitlager-grus som påförts var dock alltför litet för att kunna

bilda ett justeringsbart täckande lager på stabilise-ringsytan. Det sparsamt påförda gruset och lätt hyvel-justering har dock i fallet Djuped räckt för att

und-vika spårbildning och i Björkå hade någon

hyveljuste-ring av allt att döma inte gjorts. Vägytan hade ändå klarat sig utan spårbildning trots att ytmaterialet på denna sträcka Var speciellt dåligt lämpat som

slitlag-er och trots att det eftslitlag-er reparationen påförda slit-lagergruset ej kunnat fästa på stabiliseringsytan utan

samlats efter vägkanten.

I Skog hade inget nytt slitlagergrus påförts efter re-parationen. Genom att sträckan var så kort (30 m) hade tydligen ej kunnat undvikas att vid hyvling

slitlager-grus från vägområdet intill förts in på den

stabilise-rade ytan. Det stabilisestabilise-rade lagret var därför helt

42

täckt med slitlagermaterial möjligen delvis losshyvlat från stabiliseringens ytskikt. Stabiliseringsytan

kunde därför ej inspekteras.

9.

FÖRSLAG TILL FORTSATTA UNDERSÖKNINGAR

Under den här redovisade undersökningen med några

enk-la fältförsök har några frågeställningar framstått

som angelägna att belysa genom fortsatta

undersök-ningar. Exempel på sådana är:

'1. En aktuell kartläggning av frekvensen av olika ty-per av tjälskador och av de speciella

underhållsin-satser dessa förorsakar med nuvarande teknik.

2. Undersökning av betydelsen för den tunga trafiken av de trafikbegränsningar som införes under tjäl-lossningen.

3. Fältundersökning av olika tjälskadetyper, främst med avseende på skadornas ytutbredning och djup för

bedömning av lämplig teknik vid stabilisering med

bindemedel eller eventuellt andra reparationsåtgär-der.

4. Laboratorieundersökningar på jordmaterial från tjälskador, varvid provas effekten vid inblandning av olika typer av bindemedel på de olika bland-ningar av vägmaterialen,.som kan tänkas uppstå

ge-nom varierade tillvägagångssätt vid reparationsar-betet.

43

W..::.-.- .

..etch.

. -g : wwrøimi' 3; i

v 4 - '

.0 : ,-v A'J' 'H .

Bild 23. Tjälskada vid Marieberg på väg 857. Skadan tillhör ej försökssträckorna men inspektera-des och undersöktes i slutet av maj. Se

kapitel 5.3.

Bild 24. Tjälskadan vid Marieberg. Spridning V grus även i ett tjockt lager förbättrar framkom-ligheten i relativt liten grad på en så svår tjälskada men är normalt enda tillgängliga metoden.

44

10. _{LITTERATURFÖRTECKNING}

[11. "Aktuellt från strå". 25 mars 1961.

[2]. Beskow G. "Om Vägarnas allmänna ytuppmjukning i

tjällossningen". svenska.Väginstitutet.

Meddel-ande 30, 1931.

VTI

45

FÖRTECKNING ÖVER BILAGOR

Sammanställning över inskränkningar be-träffande axeltryck, boggitryck och

bruttovikt under tjällossningen fr 0 m.år 1970 i Y län: VFY. Vw

- 2: Förprovning, tryckhållfasthet för

prov-kroppar. Tabell. '

- 3: Diagram över dygnsmedeltemperaturen på flygplatsen Kramfors-Gistgårdsön under

tiden mars-juni 1977.

- 4: Tjäldjup och upptining på ett par prov-- vägar i Y län vintern och våren 1976-77.

- 5: Karta med lägena för provsträckorna vid

Djuped och Björkå angivna.

- 6: Karta med läget för provsträckan vid Skog angivet.

- 7-10 Vägens uppbyggnad i tvärsektion i tjäl-skador. Uppmätning efter genomgrävning

av överbyggnad på provsträckorna samt på tjälskada på väg 857.

- 7: Provsträckan vid Djuped.

-

8:

- " -

- - Björkå.

- 9: - " - -"- Skog.

- 10 Tjälskada vid Marieberg, väg 857.

- 11-13: Siktkurvor för materialprov som uttagits vid genomgrävning av vägöverbyggnad en-ligt bilagorna 9-12 och som sedan an-vänts vid efterföljande laboratorieprov-ning enligt bilaga 16:

- 11 Materialprov från provstr. vid Djuped. - 12: - " - -"- - " - -"- Björkå.

_ __ il __ _ll_ _ |I _ _Il_

- 14 Provsträckan vid Djuped. Schematisk plan och profil.

- 15 Provsträckorna vid Björkå och Skog. Schematisk plan och profil.