1 9 9 8 Styvhetsmodul genom pressdragprovning Jämförande provning
Safwat F. Said och Leif Viman CQ & 00 © 8-. = hat © K-, = © = Väg- och transport-forskningsinstitutet /J
VTI Meddelande 808 - 1998
Styvhetsmodul genom
pressdragprovning
Jämförande provning
Safwat F. Said och Leif Viman
div
Väg- och
Publikation Utgivare VTI MEDDELANDE 808 Utgivningsår Projektnummer Väg' och transpart- 1998 60419/60146 ar a g Projektnamn
,forSkHIHgSIHStitutet
Funktionsegenskaper hos asfaltbeläggningar
Författare
Uppdragsgivare
Safwat F. Said och Leif Viman
Vägverket
KFB
Titel
Styvhetsmodul genom pressdragprovning
- jämförande provning
Referat
Totalt 10 laboratorier från Sverige och Finland deltog i en jämförande undersökning vid bestämning av
styv-hetsmodul enligt Pressdragprovet. Tre olika utrustningstyper (fabrikat) har använts i undersökningen.
Hy-draulisk maskin, Nottingham Asphalt Tester (NAT) och MATTA (UTM SP) utrustningar. NÄT och MATTA
är pneumatiska maskiner.
En begränsad litteraturstudie har också utförts. Detta är ett led i att fastställa orsaker till variationer inom
och mellan laboratorierna vid bestämning av styvhetsmodul hos asfaltbeläggningar.
Totalt 17 provkroppar, från tre olika massabeläggningar, cirkulerades mellan laboratorierna för bestämning
av styvhetsmodul enligt FAS Metod 454. Tio provkroppar från två av massabeläggningarna tillverkades i
labo-ratorium. Fem prov framställdes av borrkärnor och två dummyprovkroppar bestod av plexiglas respektive teflon.
Det konstateras från undersökningen att NAT-utrustning ger något lägre styvhetsmoduler än hydrauliska
system och MATTA (UTM SP)-utrustning. NAT-utrustningen har en längre belastningstid som inte är
välde-finierad och mäter deformationen på ett annorlunda sätt än hydrauliska och MATTA utrustningar vid
modul-bestämning.
Det konstateras också att styvhetsmodul enligt pressdragprovet är lämplig för rutinprovningar. Vid
bestäm-ning av styvhetsmodul hos massabeläggbestäm-ningar rekommenderas tre prov för laboratorietillverkade provkroppar
och sex prov för borrkärnor från beläggningar.
ISSN
Språk
Antal sidor
0347-6049
Svenska
39 + bilagor
Publisher Publication
VTT MEDDELANDE 808
Published Project code
1998 60419/60146
Swedish National Road and Project
Å Transport Research Institute _ Mechanical properties of asphalt concrete
Author Sponsor
Safwat F. Said and Leif Viman VV
KFB
Title
Determining resilient modulus by indirect tensile test
Abstract (background, aims, methods, result)
A total of ten laboratories in Sweden and Finland took part in a comparative investigation of determining resilient modulus according to the indirect tensile test. Three different types (i.e. makes) of equipment have been used in the investigation: Hydraulic machine, Nottingham Asphalt Tester (NÄT), and MATTA (UTM 5P) machine. NÄT and MATTA are pneumatic machines.
Part of the project consists of a literature study. This has been done partly to determine the causes of vari-ations within and between the laboratories when determining the resilient modulus of asphalt pavements.
A total of 17 samples from three different mixes were circulated between the laboratories for determining resilient modulus according to FAS Method 454. Ten samples from two of the mixes were produced in the laboratory. Five samples were obtained from drill cores and two dummy samples consisted of Perspex and Teflon respectively.
The investigation found that the NAT-equipment indicated a somewhat lower resilient modulus than hy-draulic systems and the MATTA-equipment. The NAT-equipment has a longer loading time and measures de-formation in a different way compared to the hydraulic equipment and MATTA-equipment when determining resilient modulus.
It was also found that the indirect tensile test is a suitable method for routine testing of resilient modulus. When determining the resilient modulus of asphalt pavements, three samples are recommended in the case of laboratory produced material and six samples for drill cores from pavements.
ISSN Language No. of pages
Förord
Föreliggande rapport redovisar dels testparametrar som påverkar styvheten hos bituminösa beläggningar och dels en jämförande undersökning mellan väglaboratorier vid bestämning av styvhetsmodul. Peter Vretling, VTT har granskat den statistiska delen i rapporten. Projektet har finansierats av Kommunikationsforskningsberedningen (KFB) och Vägverket HK i Borlänge.
Sju laboratorier i Sverige och tre i Finland har med-verkat i projektet. Väglaboratorierna har själva stått för sina kostnader. Kontaktpersoner är följande:
Leif Viman och undertecknad, VTI Nils Ulmgren, NCC
Bo Sillén, Nynäs
Per-Ola Jönsson, Skanska
VTl MEDDELANDE 808
Jonas Ekblad, KTH Bert Lindström, LuTH
Mats Isaksson, VV-lab i Örebro Harri Spoof, VTT
Rauno Turunen, Uleåborgsuniversitet - väglaboratoriet Tapio Nurmi, Neste
Kontaktperson på Vägverket är Svante Johansson Ett varmt tack till samtliga som medverkat i detta arbete.
Linköping i oktober 1997
Innehåll
Sammanfattning abb babe abb bb ab beb b bb bb b bb b bk kan hh bb kan hh bk kk nn n bb bh hk hb k kk k n nh kk k k n kk kk k k n k kk n n 9 SAARY vvs 668950 See bn PE EEE EEE EEE EEE dd d Kd kk kan 11 1 Inledning bed babe abba abb beb b bk abb b bb ab bb kb banan b kk kn n nb b kk a hn k kk kn k hh bb kn k h kn k bk k k bk k k k n n kn n n 13 2 Styvhet hos beläggningar bebbe bb b bb kaba abb b bb b bk bab bb bb bb bk kk kk n nn kk n kk k k k k 14 2.1 Definition bebbe abb b bk bada b bb abb bb bb bab bb bb b bb bk ann h bb b kb k kk n hb b bk kk h hh h bk kk nn n n n kk kk n k n k n nn kk n 14
or ett,c 14
2.2.1 Temperering av provkroppar aaa ab braka beb b bb k kk n bk bk k k k n n kn ke n 14 2.2.2 Effekt av belastningstid/vilotid abb bb bebbe bb bk ak kb b bb bak kn kk k kk k kk kak k kk k kna n 16 2.3 Effekt av påkänningsnivå bear ankan b kb ab bb banka kn kk kk n kk kn kk k k n kna n nn 16 2.3.1 Konditioneringsperioder abb brea bb abb b bb bb baka bb bb b ba abb bn bn kk kk kn kk k kk kk kk k kn k n kk kk n 17 2.3.2 Effekt av modulmätning på två diameterplan (axlar) kak bk kb kk k kk akan kk kk kk n kn 18 3 Metodik kb b kb kg kad b Gb bab bb bb bb kb bg dab bb hb kb b bb kk kk k kb b bb b bk bb kb bb b bb bk kk b bk kb kk kk k kk kk ka k k k kk k a n 19
4 S 20
4.1 aan b bb bb bab bab b bb bb abb b kb b bk ken kk n bk n bk kk k k kn kk kk kk e k n 20 4.1.1 Definition av deformation abb b bb bb b bg bb bab bab b bb b kb bb bb bk k kk kak kk kk k kk kk kn 20 4.1.2 Deformationsmätning. beb bb b bb bb beb bb bb bb beb bb bb bb b bb bb bb bb bb b hb bb bb b hb b bb bk bk kk kk kk kn 21
fr Ltd i 22
5 k i 24
6 Genomförande beb abb b beb bada abb bb bb ebb b bb kk aka ank b kk k kk kk kk kk h hh k hh k kb bk k kk kk kna k n k n 25
7 r 26
u Dn 26
o 01 27
7.2.1 Avvikelse från undersökningen b bb ab bb b bb b bb bb bb b kk k kk b kk kk kb bb bb k bb bk kk k k k k n 27 7.2.2 Bestämning av styvhetsmodul vid en deformationsnivå kaka kk kk kk kk kak kk kk kk kk kak k n 28 7.2.3 Bestämning av styvhetsmodul enligt FAS Metod braka kk kk kaka kk kk k kk kk kk k k 31 7.2.4 Styvhetsmodul baserad på medelvärde vid tre belastnings-nivåer 32 7.3 Statistisk utvärdering kkr bb gb abb bab b bb b bb b gb b bb db abb h bb bb bb bb bb kk kk kk kk bb bb kk kk k kk k n 34 e i n 38 ä e n 39 Bilagor:
Bilaga 1: Belastningspuls hos NAT-utrustning, KTH
Bilaga 2: Belastningspuls hos MATTA (UTM 5P)-utrustning, VV-lab. i Örebro Bilaga 3: Enskilda laboratorieresultat
Bilaga 4: Sammanställning av resultaten hos enskilda prov Bilaga 5: Statistisk analys enligt ISO 5725
Styvhetsmodul genom pressdragprovning.
av Safwat F. Said och Leif Viman
Statens väg- och transportforskningsinstitut (VTT) 581 95 Linköping
Sammanfattning
Totalt 10 laboratorier från Sverige och Finland deltog i en jämförande undersökning vid bestämning av styvhets-modul enligt Pressdragprovet. Tre olika utrustningstyper (fabrikat) har använts i undersökningen. Sju stycken Nottingham Asphalt Tester (NÄT), tre stycken hydrauliska maskiner från MTS Corporation och en australisk (MATTA-UTM SP) utrustning. NÄT och MATTA är pneumatiska maskiner.
En del av projektets arbetet är inriktat på att klarlägga hur relevanta testparametrar påverkar styvhetsmodul-svärdet genom litteraturstudie och undersökningar. Detta är ett led i att fastställa orsaker till variationer inom och mellan laboratorierna vid bestämning av styvhetsmodul hos asfaltbeläggningar.
Totalt 17 provkroppar cirkulerades mellan laborato-rierna för bestämning av styvheten enligt FAS Metod 454. 10 provkroppar tillverkades i laboratorium, vilka
VT] MEDDELANDE 808
bestod av ABT16/B85 och ABS16/B8S5 med 5 prov-kroppar per massabeläggning. Fem prov framställdes av borrkärnor från AG25/B 180 beläggning och två dummy-provkroppar bestod av plexiglas respektive teflon.
Det konstateras från undersökningen att NAT-utrust-ning ger något lägre styvhetsmoduler än hydrauliska system och MATTA (UTM 5SP)-utrustning. NAT-utrust-ningen har en längre belastningstid som inte är välde-finierad och mäter deformationen på ett annorlunda sätt än hydrauliska och MATTAutrustningar vid modul-bestämning.
Det konstateras också att styvhetsmodul enligt press-dragprovet är lämplig för rutinprovningar. Vid bestäm-ning av styvhetsmodul hos massabeläggbestäm-ningar rekom-menderas tre prov för laboratorietillverkade provkroppar och sex prov för borrkärnor från beläggningar.
Determining resilient modulus by indirect tensile test
by Safwat F. Said and Leif Viman
Swedish National Road and Transport Research Insti-tute (VTT)
S-581 95 Linköping Sweden
Summary
A total of ten laboratories in Sweden and Finland took part in a comparative investigation of determining resil-ient modulus according to the indirect tensile test. Three different types (i.e. makes) of equipment have been used in the investigation: seven Nottingham Asphalt Testers (NAT), three hydraulic machines from MTS Corpora-tion and one Australian (MATTA-UTM SP) machine. NÄT and MATTA are pneumatic machines.
Part of the project consists of a literature study and investigations to clarify how relevant test parameters influence the resilient modulus. This has been done partly to determine the causes of variations within and between the laboratories when determining the resilient modulus of asphalt pavements.
A total of 17 samples were circulated between the laboratories for determining resilient modulus according to FAS Method 454. Ten samples were produced in the laboratory and consisted ofABT16/B85 and ABS 16/B85,
VTT MEDDELANDE 808
five samples being taken from each asphalt. Five samples were obtained from drill cores of 180 asphalt and two dummy samples consisted of Perspex and Teflon respectively.
The investigation found that the NAT-equipment indicated a somewhat lower resilient modulus than hydraulic systems and the MATTA-equipment. The NAT-equipment has a longer loading time and measures deformation in a different way compared to the hydraulic equipment and MATTA-equipment when determining resilient modulus.
It was also found that the indirect tensile test is a suitable method for routine testing of resilient modulus. When determining the resilient modulus of asphalt pavements, three samples are recommended in the case of laboratory produced material and six samples for drill cores from pavements.
1 Inledning
Under de senaste åren har praktiska testmetoder utveck-lats för mätning av funktionsegenskaper hos bitumen-bundna beläggningar. Detta är ett steg för att bygga broar mellan teori och verklighet. Resultaten från dessa test-metoder ska kunna användas vid upphandling, i belägg-ningarnas specifikationer och som ingångsdata i analy-tiska modeller. Styvhetsmodul är en materialparameter som beskriver flexibilitet/Iastfördelningsförmåga hos be-läggningar, vilken är en vital egenskap vid analys av vägkonstruktioner. Det pulserande pressdragprovet är för närvarande den mest praktiska metoden för bestäm-ning av styvhetsmodulen hos asfaltbeläggbestäm-ningar.
Idag finns det ett 10-tal laboratorier i Sverige och Finland som rutinmässigt utför styvhetsmodulbestäm-ningar genom det pulserande pressdragprovet. Det före-kommer för närvarande tre olika fabrikat på den nord-iska marknaden. På en del laboratorier ingår
datorpro-VTT MEDDELANDE 808
grammet i utrustningen och det styr hur metoden kan utföras, varför det kan bli mödosamt att bestämma styv-heten enligt standardiserade metoder, exempelvis FAS 454 och ASTM 4123.
Syftet med denna undersökning är att:
- klarlägga skillnader mellan olika utrustningar vid utförandet av styvhetsmätningar
- undersöka möjligheten för rationalisering av metodförfarandet hos FAS Metod 454
- fastställa orsaker till variationer inom och mellan laboratorierna
- klarlägga hur relevanta parametrar påverkar styv-hetsmodulen hos astaltbeläggningar
Målsättningen är därför att utveckla och öka meto-dens precision och repeterbarhet.
2 Styvhet hos beläggningar
2.1 Definition
Termen styvhetsmodul (eng. stiffness modulus) har använts av Van der Poel (1954) för att undvika använd-ningen av elasticitetsmodul (Young's Modulus), vilken är definierad när materialet uteslutande är elastiskt, där sambandet mellan spänningen och töjningen är linjärt oberoende av temperatur och påkänningens hastighet (frekvens). Styvhetsmodulen hos bituminösa material är beroende av temperatur, belastningsprocedur (belast-ningstid, vilotid, belasningsform etc.) och påkännings-nivå. Bituminösa bindemedel är således definierade som icke-linjärt viskoelastiska material. Däremot kan, vid låga påkänningar, bituminösa material definieras som approximativt linjärt viskoelastiska material, vilket inne-bär att styvhetsmodulen kan användas som material-konstant vid given temperatur och belastningsprocedur under förutsättning att styvhetsmodulen bestäms vid låg påkänning. Styvhetsmodulen definieras i allmänhet som förhållandet mellan spänning och töjning vid belastning av en asfaltbeläggning. Töjningen kan vara baserad på den totala deformationen (max. deformation under en belastningscykel) eller enbart på den elastiska (eng. resilient) deformationen (figur 1).
TD = total deformation RD = "resilient" deformation PD = plastisk deformation De fo rm at io n RD
' X PD
Tid
Figur 1 Definition av olika deformationer
Elastisk deformation betecknar all återgående
defor-mation oberoende av om den är elastisk (tidsoberoende)
eller viskoelastisk (tidsberoende) deformation [Ullidtz,
1987]. Den motsvarar RD i figur 1. Skillnaden i
styvhets-moduler baserade på den totala deformationen
respek-tive elastiska deformationen är beroende av
prov-14
ningstemperatur och asfaltmaterialets egenskaper. Ju
lägre styvheten hos astaltmaterial/högre testtemperatur,
desto större är skillnaden mellan styvhetsmoduler
base-rade på den totala och elastiska deformationen.
Följakt-ligen är det viktigt att klargöra vilken deformation som
styvhetsmodulen är baserad på. "Resilient modulus"
(amer.) eller "elastic stiffness" (eng.) kallas normalt
endast styvhetsmoduler, baserade på den elastiska
deformationen. Observera att i FAS Metod 454 används
den generella benämningen, styvhetsmodul, för att
be-teckna "resilient modulus"/elastic stiffness".
2.2 Testvariabler
Styvhetsmodulen är mycket känslig för mixvariabler och
provningsparametrar. Fördelen med det är att de minsta
ändringarna i en massabeläggning kan upptäckas genom
styvhetsmätningar. Nackdelen är att det ställer höga krav
på utrustning, metodik och kompetens hos
laboratorie-personalen. Här diskuteras några viktiga faktorer vid
modulmätningar.
2.2.1 Temperering av provkroppar
Styvhetsmodulen hos bituminösa beläggningar är
käns-lig för små ändringar i provkroppens temperatur.
Tem-peraturändring i provet med 1*C förorsakar ca 5%
änd-ring i provets modul. Därför är det viktigt att känna till
den verkliga temperaturen i provet vid modulmätning.
Tempereringsproceduren av provkroppar enligt FAS
454 och ASTM 4123 utan klimatkammare har
ifråga-satts här. Det rekommenderas att modulmätning utförs
på två axlar på varje provkropp genom att provet efter
första mätningen, konditioneras vid testtemperatur i 10
minuter och därefter utförs en andra mätning efter
orientering av provet i ca 90* vinkel mot det första
diameterplanet. Ofta har den andra mätningen givit lägre
moduler. Därför drog ofta den felaktiga slutsatsen att
provet hade skadats redan vid den första mätningen.
Figur 2 visar temperaturen i provet och modulvärden vid
olika konditioneringstid. Här simuleras
provnings-proceduren i syfte att undersöka tempereringens och
konditioneringstidens betydelse vid modulmätningar.
22 20 18 16 14 -12 Te mp er at ur , C N B 0 å 20 30 40 - 50 Provkroppstemperering,' AC ----18-- Kammarens - -© - mMmittemp. 60 Tid, min . -& - - Yttemp. temp. 70 80 90 100 110 Mr* 10 00 , M P a 30 40 1 50 - Tempereringstid, min 20 I Styvhetsmodul, 4C 60 70 80 90 100 110
Figur 2 Modul- och temperturmätningar på en provkropp vid olika konditioneringstider. Testtemperaturen var 3,8*C och rumstemperaturen
vid provning var 21*C. Efter den första mätningen har provkroppen utsatts för rumstemperatur i fem minuter (motsvarar den tid som provet utsätts för rumstempe-ratur innan andra mätning) och sedan konditionerats i testtemperaturen. Modulmätningar har utförts endast i ett diameterplan. Provkroppen har inte vidrörts mellan mätningarna. Det konstateras att provets temperatur har ökat mer än 2*C även i provets centrum trots konditio-nering i 10 minuter i testtemperaturen efter att provet har utsatt för rumstemperatur i 5 minuter. Efter 5 mi-nuter i rumstemperatur och 10 mimi-nuters återtemperering har modulen sjunkit med mer än 10% i jämförelse med första modulmätningen. Tio minuter återtemperering är
MEDDELANDE 808
alldeles för kort tid för återkonditionering till test-temperatur när det är stor skillnad mellan test- och omgivningstemperatur.
För att minska effekten av temperaturvariationer i provkroppen vid modulmätningen bör man utföra provningen försedd med handskar i en klimatkammare eller använda en "dummy" provkropp med insatt termo-element för kontroll av provkroppens temperatur. Alter-nativt utförs mätningar inom 5 minuter (om det är möj-ligt) innan en stor ändring i provets temperatur har skett. Moduländring inom de första fem minuterna är mycket liten enligt figur 2. Observera att SHRP LTPP-07 meto-den rekommenderar modulmätning endast på en axel.
2.2.2 Effekt av belastningstid/vilotid
Figur 3 illustrerar effekten av belastningstid och vilotid mellan belastningspulser vid modulmätningar vid olika temperaturer. Resultaten är medelvärde hos fem borr-kärnor (AG 25) från bärlager. Ändring av belastnings-tid från 0.1 sek. till 0.05 sek. medför styvhetsmodul-ökning med ca 1000 MPa vid 10%C. Temperatureffekten enligt den här undersökningen är liten med avseende på belastningstiden.
SHRP LTPP metod P07 rekommenderar modulmät-ningar vid 0.9 sek. vilotid. Övriga metodspecifikationer rekommenderar 2.9 sek. vilotid mellan belastnings-pulserna. Det konstateras (figur 3) att ändring av vilotid från 2.9 sek. till 0.9 sek. inte medför någon skillnad i styvhetsmoduler. bel.-(vilotid) g 13099 e -2-0.1(0.9) Z 10000 -0-0.1(2.9) --2 --2000) N t _ - -2- - 0.05(0.9) --22 6000i t tetax. 20- ©--0.05(2.9(2-9) ___ & 7 l % 40007 Sg u 3 F r g g Z. 2000: -a 92 0 a e sa e -e -- 1701 110110 -- ---0 5 10 15 20 Temperatur, C
Figur 3 Effekt av belastningstid/vilotid på styvhets-modulen vid olika temperaturer hos AG-massan.
Effekten av belastningstid har också undersökts hos massatyp MAB 8T vid +9*C, se figur 4. Det konstate-ras liknande tendens som fallet med massabeläggning AG25. 6000 [ 5500 5000 indi 4500 St yv he ts modu l, M P a 4000 + s s 0,05 0,1 0,15 0,2 Be las tningstid, se k.
Figur 4 Effekt av belastningstid vid styvhetsbestämning hos ABTS/BI80.
16
Ett samband har tagits fram för omräkning av styv-hetsmoduler till den normala belastningstiden som är 0.1 sekund. Sambandet är baserat på modulmätningar hos massabeläggningar av typ AG25 vid en temperatur-variation mellan 3 och 22*C. Belastningstiden variera-des mellan 0.05 till 0.10 sekunder vid modulbestämningar.
Mr = Mr,t + ((0.1 - t) x (-1.56xMr;t - 12451)) där
Mr = styvhetsmodul vid en belastningstid på 0.1 sek. i MPa
Myt = styvhetsmodul vid provningens belast ningstid i MPa
t = provningens belastningstid i sek.
Sambandet bör användas med försiktighet, eftersom underlagsmaterialet är begränsat.
Sambandet kan användas vid jämförelse mellan styv-heter bestämda vid olika belastningstider eller vid bestäm-ning av beläggbestäm-ningstyvhet under trafikbelastbestäm-ning med av-seende på trafikens hastighet. Trafikhastighetens effekt på beläggningsstyvhet kan bestämmas genom ändring av belastningstiden vid styvhetsmodulmätning i laboratoriet. Ofta används följande empirisk samband för uppskattning av belastningstiden vid olika fordonshastighet [Brown 1997]: 1 t =-M där t = belastningstid i sekunder v = hastighet i km/h
Standardmetoder rekommenderar normalt en belast-ningstid på 0.1 sekund vid bestämning av styvhetsmodul, exempelvis FAS Metod 454, ASTM 4123 och SHRP LTPP 07.
2.3 Effekt av påkänningsnivå
Styvhetsmodul hos bituminösa beläggningar bestäms med avseende på icke linjärt viskoelastiska egenskaper hos bitumenet. Därför har töjnings- eller spänningsnivån stor betydelse vid modulbestämning hos beläggningar [Said 1989, Kallas et al 1967, Pell et al 1969, Schmidt 1972]. Figur 5 visar att modulen är beroende av spän-ningen efter en viss gräns på spänningsnivån och denna gräns är temperaturberoende.
Test series G mixes
(speed of loading 1000 rev/ min) mean vold content 52% -=
S n db x 105 stif fnes s Dyn ami c
Stress Örmax In tbf / in2
Figur 5 Relation mellan styvhet och spänningsamplitud hos bärlagerbeläggning vid olika temperaturer [Pell et al, 1969].
Töjning-spänningssambandet, när modulen bestäms vid flera påkänningsnivåer, är till en början rätlinjigt. Detta område benämns det approximativt linjärt viskoelastiska området. Inom detta område är styvhetsmodulen kon-stant oberoende av spänningens eller töjningens storlek. Linjäritetsgränsen för asfaltmaterial är definierad som den spänning där den isokrona kurvan (spänning-töjning-skurvan vid samma tid) avviker med mer än 10% från det rätlinjiga spänning-töjningssambandet [Said 1989, 1990]. Definitionen illustreras i figur 6.
e
(A/B)= 100 © 10%
Figur 6 Definition av linjäritetsgräns hos bituminösa beläggningar.
VT MEDDELANDE 808
Linjäritetsgränser (det approximativt linjärt visko-elastiska området) vid modulmätningar enligt FAS Me-tod 454 är följande:
Deformation (mm) Temp. *C
2 - 5
4 10
9 25
Dessa gränser, där modulen antas ej beroende av påkänningsnivån, har undersökts hos asfaltprov med pressdragprovet vid provning med en belastningstid på 0.2 sekunder [Said, 1989] medan FAS Metod rekom-menderar provning med 0.1 sek. belastningstid. Dessa deformationsgränser är något stränga vid en belastnings-tid på 0.1 sek, eftersom ju kortare belastningsbelastnings-tid desto längre är det linjära området (deformationsgräns).
2.3.1 Konditioneringsperioder
Ett antal konditioneringsbelastningar är nödvändiga för att erhålla en reproducerbar deformationskurva vid modulmätningar med pressdragprovet. Kriteriet är att den horisontella deformationen blir densamma vid upprepade belastningar. Enligt ASTM 4123 och SHRP LTPP 07 er-fordras för detta 50 å 150 konditioneringsperioder. En-ligt FAS 454 erfordras i regel 25 å 50 perioder, medan vid Nottingham Asphalt Tester (NÄT) och MATTA (UTM SP) utförs 5 resp 25 perioder. Figur 7 visar resultat på endast ett prov. Det visar att det behövs minst tio perio-der innan deformationen blir någorlunda stabil. Detta kan variera beroende på temperatur och material.
AG 25, borrkärna 14*C 8000 x 780002 I N L M å, 7600 n-2-5 - =-© 7400 J 200 S3 å 7200 , " 7000 L 6800 4 4 + - ; f a 0 5 10 15 20 25 period
Figur 7 Repeterbarheten vid styvhetsmodulmätningar.
2.3.2 Effekt av modulmätning på två diameterplan (axlar)
Vid modulbestämning enligt pressdragprincipen rekom-menderas två mätningar på varje provkropp. Efter för-sta mätning orienteras provet så att andra provningen sker i ett diameterplan i ca 90? vinkel mot det första diameterplanet. Det har rapporterats att andra mätningen ofta har givit lägre styvhetsmodul.
_ Di ff er en s me ll an axla ri pr oc en t -30 o -00 0 5000 --- 10000
Figur 8 redovisar differensen i styvhetsmodul mel-lan axlar hos ett 50-tal prover. Provkropparna är av olika massabeläggningstyp och modulbestämningen har skett vid olika tillfällen. Någon skillnad mellan axlar kan inte skönjas. En trolig orsak till att man kan få skillnader i styvheten mellan axlar är temperaturändring i prov-kroppar innan avslutad mätning.
15000 --- 20000 -_- 25000 Styvhetsmodul hos provkroppari MPa
Figur 8 Skillnader i modulvärden mellan axlar
3 Metodik
Det finns sedan 1991 en svensk metodbeskrivning ut-given av FAS, som har legat till grund för dessa jämfö-rande provningar (FAS Metod 454, bestämning av styv-hetsmodulen hos asfaltbetong genom pulserande press-dragprovning). Denna metod är till viktiga delar utfor-mad på grundval av ASTM D4123-87 för bestämning av "resilientmodul" hos astaltbetong.
Sju laboratorier i Sverige och tre i Finland har delta-git i den här undersökningen. De är KTH-vägteknik, Luleå TH, NCC-Barkarby, Neste, Nynäs, Skanska-ATC, Uleåborg-vägteknik, VTI, VTT och VV-lab i Örebro.
Totalt 17 provkroppar framställdes för undersök-ningen. Samma provkroppar cirkulerades mellan labo-ratorierna för modulbestämning, varav 10 st utborrades från asfaltplattortillverkade i laboratoriet genom vältning. Dessa består av ABT 16/B85 och ABS 16/B85 med 5 prov per massatyp. Fem prov framställdes genom sågning från borrkärnor av bärlager typ AG25/B180 och två stycken dummyprovkroppar bestående av plexiglas resp. teflon. Alla provkroppar är 100 mm i diameter.
VT] MEDDELANDE 808
Provningen har i stort sett skett enligt FAS metoden. Styvhetsmodulen har beräknats enligt FAS metoden och med förenklade förfaranden. Resultaten av olika för-faranden har analyserats inkl. bestämning av repeterbar-het (r) och reproducerbarrepeterbar-het (R).
Den jämförande provningen utfördes under en 3 månadersperiod vintern 94/95. Senare tillkom några la-boratorier varför provningstiden utökades till att omfatta ca 2,5 år. I den första omgången ingick 6 laboratorier och vid den kompletterande provningen tillkom ytterli-gare 4 laboratorier. Totalt var det 7 st NÄT och 3 MTS och en -utrustning (Ett laboratorium har två olika utrustningar). Provningen, för de första 6 laboratorierna, startade och avslutades på VTT för att kunna bedöma om provkropparna påverkats under tiden som de skicka-des runt till de deltagande laboratorierna. Eftersom styvhetsmodul enl. FAS 454 är att betrakta som en oför-störande provning så testades samma provkroppar på alla laboratorier.
4 Utrustning
Tre olika utrustningstyper (fabrikat) har använts i den här undersökningen. Servohydraulisk maskin från MTS har använts av tre laboratorier. Sju laboratorier har an-vänt Nottingham Asphalt Tester (NÄT). Ett laboratorium har använt den australiska utrustningen MATTA, typ: UTM SP. NAT- och MATTA-apparater har pneumatiska system. Exempel på testutrustningarna visas i figur 9 till 11.
Figur 9 VTIs materialprovningssystem(VMS) från MTS, hydrauliskt system
Figur 10 NAT-utrustning, pneumatiskt system
20
Figur 11 MATTA-utrustning typ UTM SP, pneumatiskt system
4.1 Deformationssignal
4.1.1 Definition av deformation
I NAT- och MATTA-utrustningarna styr datorprogram-men som ingår delvis hur metoden kan utföras, vilket har medfört att deformationsmätningen utförts på nå-got olika sätt på de olika laboratorierna. Det bör också påpekas att det förekommer mer än en version av NAT-programmet hos de deltagande laboratorierna.
Definitionen av deformationen vid styvhetsmodul-mätningar enligt de olika utrustningarna och standarder illustreras i figur 12. Laboratorier med MTS-utrustningar mäter den elastiska (resilienta) deformationen vid modul-beräkningar (motsvarar FAS och ASTM metoder). För den australiska apparaten (MATTA, typ: UTM SP) med-ges att modulen beräknas enligt ASTM-metoden, vilket innebär att den resilienta deformationen används vid beräkning av modulen. NAT-utrustningens sätt att mäta deformationen följer inte någon särskild standard [Leach et al, 1996]. Leach konstaterar att det är orsaken till att NATapparat ger lägre styvhetsmoduler än MATTA -apparat. Det bör förtydligas att deformationsmätningen vid NAT-utrustningen består av den återgående deforma-tionen och en del av den kvarstående (permanent) deformationen (fig. 11). Konsekvenserna blir att större deformationer fås från NAT i jämförelser med MATTA och MTS utrustningar och därmed bör NAT-utrustning ge lägre styvhetsmoduler. Följaktligen följer inte styvhets-modul bestämd med NÄT definitionen för styvhetsstyvhets-modul ($ 2.1) (eng. elastic stiffness). Dock bör skillnaden vara försumbar i praktiken.
De
fo
rm
at
io
n "peak" deformationTopp-punkt Återgående "resilient" deformationMATTA-utrustning
-NAT-utrustning (FAS och ASTM) Max. deformation / X Å C Kvarstående | - deformation Tid Figur 12 Metoder för mätning av deformation hos olika utrustningar och standarder vid styvhetsmodulbestäm-ning genom pressdragprovet.
Figur 13 VT 1 sa vw sv 3 d 1P äF b
';;
uF
g 2
52
i;
F
£.? ov sv an El d H k k3
2
å
30
i
mnsvan
sv2
2sa
an
k% aa10
te
0-sO
deeEd
e-s
kal
MEDDELANDE 808
3$
3H kont
flora
--B
eSv
TseT
ee1-5
[soc
4.1.2 Deformationsmätning
Förfaringssättet vid bestämning av deformationsvärdet
underlagsmaterial från alla inblandade fabrikat, dock kan
det ha betydelse för den slutliga styvhetsmodulen.
För-farandet vid lab. A är att först utföra en kurvanpassning
till deformationssignalen som består av 200 mätpunkter
per period (tre sekunder). Därefter beräknas den
maxi-mala deformationen under belastningsperioden
(sinus-formig kurvanpassning) och den minimala
deforma-tionen under vilotiden (linjär kurvanpassning). Exempel
på kurvanpassningar till deformationssignaler illustreras
i figur 13.
koneea
00E
20
hock
oxoc
23
soc00
23co
23
co20
pe
00
IHustration av kurvanpassning till deformationssignaler hos Lab. A.
4.2 Belastningspuls
Lastpulsens utseende ska vara halvsinusformad med en belastningstid på 0.1 sekund och en vilotid på 2.9 sek-under. Belastningscykelns längd blir 3 seksek-under.
Belastningstid vid modulmätning är den tiden då prov-kroppen är utsatt för en viss belastning. Eftersom asfalt är ett viskoelastiskt material påverkas dess modul av belastningstiden.
Belastningscykel (period) hos olika system illustre-ras i figur 14 ,15 och 16.
800
-v
4 få
600 - t %
2
|Pålastnin pstid 13% %%vlasmingstid ]
*
400
-Kra
ft,
N
200
-|
Z
d
0 11 i # & 2 # # f ' 63.00 63.04 63.08 63.12 Tk,sekFigur14 Lastpulsens utseende från VTIs
MTS-utrust-ning.
Rex i i iant Risp ismmear: t
| EXP som CRE _134 s
Zj -= %AT -E E +-. ESSK A
Figur 15 Lastpulsensutseende från KTHs NAT-utrustning
(bilaga l).
På- och avlastningspulsensutseendeser nästan
iden-tiskauthoshydrauliskasystem(figur 14).Denär
halv-sinusformadmedenbelastningstidpå0.10sek.
Belast-ningspulsenhosNAT-utrustningen(figur 15), somhar
ett pneumatisktsystem,styrsendast genom
pålastnings-tiden "risetime", medan avlastningen icke är
kontrol-lerbar.AvlastningstidenenligtKadar& Tritt(1993) är
beroende avkraftnivån ochprovets styvhet. En
kraft-& pir:
fand i t ioning
-Wägaämmt
i
-2769
Figur 16 Lastpulsens utseende hos MATTA-utrustning, typ UTM SP vid Vägverkets laboratorium i Örebro (Bilaga 2)
variation från 1000 N till 5000 N vid styvhetsbestämning kan ge upphov till en variation i avlastningstiden från 40 msek till 70 msek Av den anledningen är belastningstiden betydligt längre än den så kallade "rise time". Om man drar en tangent för avlastningsdelen av kurvan i figur 15, kan man uppskatta avlastningstiden till ca 40 msek. i NAT-apparaten vid KTH, vilket motsvarar ungefär den tiden som Kadar & Tritt (1993) rapporterat.
Figur 16 illustrerar lastpulsens utseende hos MATTA-utrustning. På- och avlastningskurvornas utseende ser identiska ut. Pulsens form är halvsinus med en belast-ningstid på 0.109 sek. (bilaga 2). MATTA-utrustningen har också ett pneumatiskt system, dock är båda på- och avlastningspulserna kontrollerbara.
Det konstateras att belastningstiden hos MTS och MATTA är cirka 0.1 sek. medan den hos NAT-utrust-ningen är betydligt längre och uppskattas här till cirka
VT] MEDDELANDE 808
0.14 sek. Skillnaden i belastningstid ger upphov till lägre styvheter mätta med NAT-apparater. Se också $ 7.2.1. Sammanfattningsvis mäts i den här undersök-ningen endast den resilienta deformationen med MTS-och MATTA (UTM SP)-utrustningarna, medan den resilienta plus en del kvarstående deformation mäts med NAT-utrustningen. Belastningstidens längd hos MTS och MATTA är cirka 0.1 sek. medan den hos NAT-utrust-ningen är cirka 0.14 sek. Skillnaden i deformationsmät-ning och belastdeformationsmät-ningstid bör ge upphov till lägre styvheter mätta med NAT-apparat. Storleken på skillnaden mellan moduler bestämda med olika apparater är beroende av testtemperaturen och asfaltmaterialets egenskaper. Ju styvare provkroppar och ju lägre testtemperaturen är, desto mindre blir skillnaderna mellan moduler från olika apparater.
5 Material
I försöken ingick tre olika massatyper med fem prov-kroppar per massatyp. Provprov-kropparna var 100 mm i diameter. För att få en uppfattning om spridningen i mät-resultaten hos laboratorietillverkade prov och borrprov från väg, undersöktes prov uttagna från laboratorie-tillverkade plattor och prov som har utborrats från vä-gen. Två olika dummyprovkroppar ingick också i un-dersökningen, plexiglas och teflonprovkroppar. Dessa bör ge svar på om eventuella skillnader är utrustnings-relaterade. Uppgiften om provkropparna redovisas i ta-bell 1.
Asfaltplattor tillverkades under hösten-93 enligt VTls metod. Skrymdensitet, kompaktdensitet och hålrums-halt hos provkroppar har bestämts enligt FAS Metoder 427, 425 resp. 413. Draghållfastheten hos en provkropp per massatyp bestämdes enligt FAS Metod 449.
Tabell 1 Uppgifter om provkropparna som ingick ijämförelsen.
Massatyp Prov Tjock- Komp.- Skrym- Hål- Drag- Anm. nr lek dens. dens. rums-
hållfast-halt het g/cm? g/cm? % kPa 1 42 2,279 6,3 1576 3 43 2,285 6,0 7 12 2,431 2,284 6,0 lab.tillverkade ABS16/B85 10 40 2,280 6,2 utborrade ur en 11 40 2,280 6,2 asfaltplatta 12 38 2,282 6,1 4 12 2,384 1,5 2669 26 43 2,366 2,3 27 41 2,421 2,380 1,7 Lab.tillverkade ABT16/B85 28 38 2,380 1,7 utborrade ur en 29 40 2,380 1,7 asfaltplatta 30 39 2,372 2,0 18b 53 2,365 1431 2 54 2,402 4,3 6 419 2,510 2,350 6,4 Uborrade ur AG25/B180 10 51 2,367 5,7 vägen 14 54 2,361 5,9 18 48 2,360 6,0 24 VTT MEDDELANDE 808
6 Genomförande
Provningsparametrar och undersökningsdatum för del-tagande laboratorier redovisas i tabell 2.
Det framgår av tabellen att laboratorierna har använt olika belastningstider, mätområde för deformation, an-tal konditioneringspulser m.m.
Efter bestämning av moduler på VTI, skickades provkropparna vidare till nästa laboratorium. Hela prov-tiden från det 2:a till det 6:e laboratoriet var ca 4 veckor. VTT hade utfört provningarna 3 månader tidigare.
När proverna återkom till VTT utfördes ytterligare en mätning för att kunna avgöra om och hur mycket bl.a. upprepade belastningar och åldring påverkat proverna. (Av misstag utfördes tyvärr inte denna provning på
iden-Tabell 2 Provningsparametrar
tiskt samma provrigg - VTT har sex stycken provriggar). Senare visade tre finska laboratorier intresse för att vara med i undersökningen, varför proverna under 1994 skickades runt till dessa laboratorier. Lab B utförde en ny mätning 1995-02. Den första modulmätningen (jan. -94) skiljde sig markant från de övriga laboratorierna med avsende på stigningstiden (rise time) (0.16 sek.) och deformationsområdet (> 9 um). Lab M visade också sitt intresse för undersökningen då en australisk maskin (MATTA-UTM SP) anskaffades. Laboratoriet utförde modulmätningar under vintern 1996. Den långa tiden för undersökningen, ca 2.5 år, kan ha påverkat resultaten något p.g.a. åldring av provkroppar.
Beteck- Apparat "rise Vilotid Frek- Kondi- Deforma- Grund-ning datum time" ningstid vens tionspuls tion last
Sek. Sek. Sek. Hz antal m N
AT /931020 MTS - 0.10 2.90 0.33 20 0.5 - 4.7 20 B1 /940128 NÄT 0.16 - - - 25 9 - 16.5 -C /940124 NÄT 0.12 0.14* 2.88 0.33 - 2.8 - 5.5 -D /940202 NÄT 0.12 0.14* 2.88 0.33 5 3 - 20 -E /940208 NÄT 0.10 0.14* 2.90 0.33 10 1.5 - 5 30 F /940217 NÄT 0.12 0.14* 2.88 0.33 5 1.7 - 4.3 24 H /940601 MTS - 0.10 2.90 0.33 - 0.6 - 3.5 -I /940901 MTS - 0.10 2.90 0.33 25-50 1.6 - 8.5 20 J /940920 NÄT 0.21 - 2.80 0.33 5 2 - 19 -A2 /940309 MTS - 0.10 2.90 0.33 20 0.5 - 4 20 B2 /950221 NÄT 0.10 0.14* 2.90 0.33 10 3.0 - 5.0 20 - 30 L /940601 NÄT 0.10 0.14* 2.90 0.33 5 M /vintern-96 -_MATTA 0.041 2.90 0.33 25 0.3 - 2.3 20 * uppskattad MEDDELANDE 808 25
i Resultat
7.1 Dummyprov
Två olika dummyprovkroppar har undersökts av labo-ratorierna. En av plexiglas och en teflonprovkropp med Q 100 mm och 60 mm i tjocklek. Dessa dummyprov-kroppar har också viskoelastiska egenskaper, men de är mycket mer elastiska än asfaltmaterial. Det innebär att de är mindre känsliga för belastningsprocedurer (be-lastningstid, vilotid, deformationsnivå) och temperatur. Dummyprovkroppar består också av betydligt mer ho-mogena material än asfaltmaterial. Provkropparna har en jämn mantelyta med exakt diameter över provkroppens tjocklek, varför de vanliga problemen som finns hos asfaltprovkroppar inte existerar med dummyprov-kroppar. Om det finns skillnader mellan laboratorierna i modulvärden hos dummyprovkroppar, bör detta rimligt-vis hänrimligt-visas till brister på utrustning och/eller utföran-det.
Styvhetsmoduler hos dummyprov redovisas i tabell 3 och figur 17. Lab. M har inte utfört mätningar på dummyprov.
Tabell 3 Styvhetsmoduler från olika laboratorier hos dummyprov.
Beteckning Deformation Plexiglas Teflon um A1 4,5 - 5 4184 2820 B 10 - 13 4225 3361 C 5 4446 3337 D 4,5 - 8 4450 3175 E 2 - 4 4539 3511 F 2 - 4 4500 3375 A2 2 - 5 4351 3086 H 1 - 4 4064 3002 1 1 - 17 2987 1537 J 2 - 8 4419 3099 L 2 4667 3440 M = 2 -5000 4500 4000 3500 3000 2500 St yv he ts mo du l,MP : 2000 1500 1000 Al B1 C D E Laboratoriebeteckning A2 H I J L
Figur 17 Styvhetsmoduler från olika laboratorier hos dummyprov.
Lab. I har betydligt lägre moduler för båda mate-rialen än medelvärdet för laboratorierna. Beräkningar enligt ASTM E178 tyder på att lab. I:s resultat är extremvärden "outlier". Orsaken till detta bör klarläg-gas. Kalibrering av kraftcell och deformationsgivare kan vara första åtgärden. Av den anledningen bör lab. I:s resultat inte tas med vid statistiska analyser. Det bör också påpekas att hydrauliska maskiner har visat nå-got lägre moduler än pneumatiska maskiner.
1.2 Asfaltprov
Mätdata från laboratorierna har analyserats dels enligt FAS-metoden och dels med förenklade procedurer vid bestämning av styvhetsmodul. För att få en uppfatt-ning om enskilda värden hos varje laboratorium, pre-senteras resultaten i bilaga 3.
1.2.1 Avvikelse från undersökningen
Lab. B utförde först modulmätningar endast vid en belastningsnivå och vid betydligt högre deformations-nivåer (9-16um) och längre belastningstid (rise time = 0.16 sek.) än andra laboratorier. Mätserien betecknas B 1 (tabell 2). Det bör påpekas att, trots att B1-mätningar utfördes vid stora deformationsnivåer (9-16), så kunde inga skador spåras på provkropparna.
Senare utförde lab. B en ny mätning, mätserien be-tecknas B2, vid tre belastningsnivåer och deformations-nivån varierade mellan 3 till 5 um liksom de andra labo-ratorierna. Det konstateras från tabell 4 och figur 18 att serie B2 har mycket högre moduler än serie B1 för alla tre undersökta massor. Det beror på den kortare belast-ningstiden och de lägre deformationerna vid modul-bestämning hos serie B2 i jämförelse med serie B 1. Dessa resultat stämmer med tidigare diskussioner i kapitel 2.
Lab. I har genomgående redovisat låga moduler för alla tre massabeläggningarna, liksom i fallet med dummy-prov, se tabell 4 och figur 18. Lab. I har också mätt modulen på endast en axel.
Tabell 4 Styvhetsmoduler vid en deformation närmast till 4 um. (Resultat från samtliga laboratorier)
Prov Laboratoriebeteckning A1 B1 C D E F A2 H I J B2 L M ABS16/B85 Def,mm 4 14 4 6 3,5 4 4 3,3 4 4 4 1,6 2 HS3 7090 2853 5404 6125 5288 5925 7348 7431 3685 3144 6075 7412 5781 HST7 6200 2815 5373 5200 4868 6050 6800 6794 2673 3489 6300 8205 HS10 6651 2928 5246 5775 5592 5025 6913 7010 4087 4147 5850 6809 HS11 6936 3224 5204 5275 5858 5275 6786 7146 3621 3688 6750 1180 HS12 4343 2066 3307 2825 3337 3475 4629 4845 2410 1891 4393 mdv 6244 2777 4907 5040 4989 5150 6495 6645 3295 3272 6244 7412 6474 stdav 1115 429 898 1295 994 1030 1068 1032 717 853 384 1451 CV-% 17,9 15,4 18,3 25,7 19,9 20,0 16,4 15,4 21,8 26,1 6,2 22,4 AG25/B180, borrprov från väg 4 11 4 5 3,5 4 3,5 2,7 4 4 4 2 1,5 AG2B 5849 2616 4251 5275 4854 4650 6615 6868 4642 4138 5900 5235 5414 AG6B 3728 1744 2999 3125 3158 3225 4436 5297 2953 2458 4225 7256 AG10B 5564 3211 4840 4925 4488 4550 6513 6977 2824 3740 6300 71310 AG14B 4526 2014 3378 3700 3843 3950 4609 5470 2278 2666 4875 4617 AG18B 4345 1987 3693 3650 3683 3825 4836 mdv 4802 2314 3832 4135 4005 4040 5402 6153 3174 3250 5325 5235 6149 stdav 883 595 726 918 671 581 1071 892 1021 816 948 1349 CV-% 18,4 25,7 19,0 22,2 16,8 14,4 19,8 14,5 32,2 25,1 17,8 21,9 ABT16/B85 Def.mm 3,2 10 4 5 3,5 4 3 2,7 3,5 4 4 1,2 1,5 HA26 9605 5274 7151 7450 6691 7450 10043 8783 6633 4509 9150 10026 8074 HA27 8361 4893 6499 7625 6616 7250 8818 8630 4120 4299 9050 9398 HA28 9640 5722 7280 8075 6972 7675 9791 9959 4607 4212 9825 71826 HA29 9742 5536 7522 7925 7030 7700 10442 9950 5771 5340 8550 10445 HA30 9803 5404 7571 7950 7245 8050 10709 9982 5557 5858 9150 10888 mdv 9430 5366 7204 7805 6911 7625 9961 9461 5338 4843 9145 10026 9326 stdav 603 312 431 258 257 300 730 691 991 722 454 1371 CV-% 6,4 5,8 6,0 3,3 3,7 3,9 7,3 7,3 18,6 14,9 5,0 14,7 VTt MEDDELANDE 808 27
10000 7000 dä = >- P% 1 %5 L --£ 4 --£ 6000 '#E f' T"f_i; S t y v h e t s m o d u l , MP a 3000 +
-*- ABT16/B85 -+--ABS16/B85 -#-AG25/B180
8000
__ >; 1
20
Å iQ: få;
2000 +++++--+-+-+-++-4+--
j
4
AT
Bi
C
D
E
F
A2
H
I
J
Laboratoriebeteckning
Figur 18 Medelvärde på styvhetsmoduler vid en deformation på ca 4 um.
Det konstateras att det är något fel med Lab. I:s
ut-rustning. Det kan vara fel i inställningar eller behov för
kalibrering. Lab. I har också utfört mätningar endast på
en axel. Vid statistiska analyser har Lab. I:s mätningar
uteslutits.
Lab. J har utfört modulmätningar vid en
pålastnings-tid "rise time" på 0.2 sek. i stället för 0.1 sek.
Resulta-ten presenteras i tabell 4 och figur 18. En ändring av
be-lastningstiden från 0.1 sek. till 0.2 sek. kan resultera i
modulsänkning med ca 30%. Av den anledningen ingår
lab. J:s resultat ej i statistiska analyser. Lab. A utförde
en ny mätning (betecknas A2) för att avgöra hur mycket
provkropparna förändrats. De är inte heller med i
sta-tistiska analyser. Lab. L har undersökt endast en
prov-kropp per massatyp, dock vid två temperaturer.
Resul-taten är inte med i den statiska analysen, men
presente-ras i tabell 4 och figur 18. Lab. M har utfört mätningar
vid tre temperaturer. Endast modulvärden vid 10*C har
presenterats här (tabell 4 och figur 18).
1.2.2 Bestämning av styvhetsmodul vid en
defor-mationsnivå
Eftersom asfaltmaterial har icke-linjärt viskoelastiska
egenskaper är dess styvhet bl.a. beroende av spänning/
töjningsnivå (se $ 2.3). Styvhetsmodulen antas i
prakti-ken oberoende av påkänningsnivåer vid låga
deforma-tionsnivåer. Övre gränsen är ca 80 ustrain vid 10%C
28
[Said, 1989] (motsvarar 4 um horisontaldeformation hos
en provkropp med 0 100mm vid användning av
press-dragprovet). Under denna deformationsgräns är risken
minimal för skador i provkroppen vid
styvhetsbestäm-ning, varför provkroppen kan användas igen.
I den här delen av arbetet har styvhetsmodulen
be-räknats vid en deformationsnivå närmast till 4 um vid
10*C, som också är gränsen i FAS Metod 454.
Styvhets-modulen beräknas enligt följande samband:
P(v+ 0.27)
'
AH t
där
M
=
styvhetsmodul i MPa
p'
=
den pålagda lasten i N
V
=
tvärkontraktionstal = 0.35
AH
=
horisontaldeformation i mm
t
=
provkroppens tjocklek i mm
I tabell 5 och figur 19 presenteras styvhetsmoduler från
laboratorierna, dock utan serierna A2, BI, I, J och L av
ti-digare förklarade orsaker. Mätvärdet hos provkroppen
HS12 har inte heller tagits med i analysen, ty den har
be-tydligt lägre modul än andra provkroppar av samma
massa-beläggning och den utgår enligt FAS Metod 015 (strykning
av extremdata). Provkroppens (HS12) modul finns med i
ta-bell 4. Den har utpekats som avvikande av alla laboratorier.
Lab. B (B2-mätningar) antog provkroppen skadad, varför
det inte finns redovisat i tabell 4.
Tabell 5 Spridning i styvhetsmoduler vid en deformation närmast 4 um exklusive avvikande laboratorier. Prov Laboratoriebeteckning A1 C D E F H B2 M ABS16/B85 Def, mm 4 4 6 3,5 4 3,3 4 2 HS3 71090 5404 6125 5288 5925 1431 6075 5781 HSY 6200 5373 5200 4868 6050 6794 6300 8205 HS10 6651 5246 5775 5592 5025 71010 5850 6809 HS11 6936 5204 5275 5858 5275 1146 6750 71180 ABS-mdv 6719 5306 5594 5402 5569 7095 6244 6994 Stdav 391 97 437 425 497 267 384 1001 CV-% 5,8 1,8 7,8 7,9 8,9 3,8 6,2 14,3 AG25/B180, borrbrov från väg Def, mm A A 5 3,5 A 2,7 4 1,5 AG2B 5849 4251 5275 4854 4650 6868 5900 5414 AG6B 3728 2999 3125 3158 3225 5297 4225 71256 AG10B 5564 4840 4925 41488 4550 6977 6300 1310 AG14B 41526 3378 3700 3843 3950 5470 4875 4617 AG18B 4345 3693 3650 3683 3825 AG-mdv 4802 3832 4135 4005 4040 6153 5325 6149 Stdav 882 726 918 671 581 893 948 1349 CV-% 18,4 19,0 22,2 16,8 14,4 14,5 17,8 21,9 ABT16/B85 Def, mm 3,2 4 5 3,5 4 2,7 4 1,5 HA26 9605 7151 71450 6691 1450 8783 9150 8074 HA27 8361 6499 1625 6616 1250 8630 9050 9398 HA28 9640 71280 8075 6972 16715 9959 9825 1826 HA29 9742 7522 1925 71030 1100 9950 8550 10445 HA30 9803 1571 1950 [245 8050 9982 9150 10888 ABT-mdv 9430 7204 7805 6911 7625 9461 9145 9326 Stdav 603 430 258 257 300 691 454 1371 CV-% 6,4 6,0 3,3 3,7 3,9 7,3 5,0 14,7 MEDDELANDE 808
11000 -*= ABT16/B85 10000 9000 å 8000 4 7000 1 6000 1; St yv he ts mo du l, MP: 5000 J 4000 4 3000 4 2000 -E Ai c p E -+- ABS16/B85 Laboratoriebeteckning # AG25/B 180
Figur 19 Medelvärde av styvhetsmodulerför varje lab och massatyp Det är intressant att laboratorierna har rangordnat
massorna likadant. Rangordning av enskilda provkroppar (redovisas i bilaga 4), är något annorlunda mellan labo-ratorierna.
Lab. C, D, E och F, som har NAT-utrustningar, har visat ungefär samma modulvärden och de lägsta resul-taten i jämförelse med andra laboratorier. Provtiden för dessa lab. (C, D, E och F) var ca 4 veckor under fe-bruari 1994.
Vid undersökning av dummyprov har lab. A och H (hydrauliska utrustningar) visat nästan identiska modul-värden, men lägre än lab. C, D, E och F, som använder NAT-apparat (pneumatiska utrustningar). Skillnaden i belastningstiden kan vara en orsak. Dummyprov-kropparnas egenskaper med avseende på belastningstid är okänd. Däremot har vid undersökning av asfaltprov lab. A och H visat högre moduler än lab. C, D, E och F. Det konstateras att det måste dels bero på att lab. A och H har beräknat styvhetsmodulen med hänsyn till den resilienta deformationen, medan lab. C, D, E och F (an-vänt NAT-apparat) har beräknat modulen med hänsyn till den resilienta deformationen plus en del permanent deformation (se figur 12), och dels beror det på att lab. A och H utför provning vid en nästan exakt belastnings-tid på 0.1 sek. medan NAT-utrustningar har en längre belastningstid (= pålastningstid (0.1 sek.) + avlastnings-tid (= 0.04 sek.). Båda sätten för deformationsmätning har diskuterats i kapitel 4.
30
Däremot har lab. B (serie B2), som också äger en NAT-utrustning, visat något högre moduler än lab. C, D, E och F. Troligen beror det på att lab. B utförde B2-mätningarna ett år senare (februari 1995), alltså hade provkropparna åldrats något. En undersökning av åldringseffekt hos en AG22-beläggning (arbetspapper från provvägen Arboga-Köping) visade att styvheten ökade från 3900 MPa till 5100 MPa under första året efter utläggningen. Liknande resultat har Höbeda (1994) belyst tidigare.
Lab. M är den enda ägaren till en australisk utrust-ning (MATTA) i undersökutrust-ningen. Provutrust-ningen fullborda-des under vintern 1996. Olyckligtvis utförde lab. M provningen ett år efter det sista laboratoriet samt inga modulmätningar på dummyprov. Detta komplicerar ana-lysen av resultaten något.
Lab. M har betydligt större spridning i mätvärden på de laboratorietillverkade proven (se variationskoeffici-enten i tabell 5). Detta kan bero på att utrustningen ny-ligen hade anskaffats och att laboratoriepersonalen inte var tillräckligt van vid metoden vid provningstillfället. Lab. M-resultaten ligger bland de högsta, vilket bedöms relevant, eftersom provkropparna dels var åldrade, dels beräknas modulen med hänsyn till den resilienta defor-mationen hos MATTA-utrustningen och dels att belast-ningstiden är 0.1 sek. Den är kortare än belastbelast-ningstiden i NAT-apparat, men jämförbar med belastningstid hos hydrauliska system.
7.2.3 Bestämning av styvhetsmodul enligt FAS Metod
Provningsresultat från laboratorierna har analyserats med VTIs program för beräkning av styvhetsmodul enligt FAS Metod 454. Provningen sker vid tre belastnings-nivåer, därefter utförs en linjär kurvanpassning för rela-tionen mellan spänning och töjning. Linjen
parallellför-flyttas till origo vid behov innan beräkning av styvhets-modulen utförs.
I tabell 6 och figur 20 presenteras styvhetsmoduler beräknade enligt FAS Metod 454. Slutsatserna här lik-nar dem vid beräkning av styvhet vid en belastningsnivå (= 4 um). Tabell 6 Prov Laboratoriebeteckning A1 C D E F ABS16/B85 HS3 6867 4917 4803 4815 5350 HS7 6076 5038 3954 3986 5673 HS10 6433 5686 5322 4917 41522 HS11 6705 5044 4289 4997 5062 ABS-mdv 6520 5171 4592 4679 5152 Stdav 346 348 599 468 488 CV-% 5,3 6,7 13,0 10,0 9,5 AG25/B180, borrprov från väg AG2B 5765 1226 4070 1397 4215 AG6B 3415 2963 2654 2824 2815 AG10B 5339 5076 4334 3971 4201 AG14B 4411 3205 3331 3881 3700 AG18B 4120 3671 2857 3223 3871 AG-mdv 4610 3828 3450 3659 3760 Stdav 945 848 736 628 572 CV-% 20,5 22,2 21,3 17,2 15,2 ABT16/B85 HA26 9571 1236 6540 6021 1117 HA27 8312 6757 4881 6121 7153 HA28 10067 71633 5521 71087 71048 HA29 9584 5997 6336 6449 71231 HA30 9637 1171 6882 1695 71982 ABT-mdv 9434 7079 6033 6675 7306 Stdav 660 722 815 706 384 CV-% 7,0 10,2 13,5 10,6 5,3 VT MEDDELANDE 808 1165 7120 6731 1154 7343 507 6,9 71073 5406 71169 5391 6260 995 15,9 9864 9167 10833 10510 10467 10168 660 6,5 B2 5490 5916 6027 6433 5967 388 6,5 4997 3578 5733 5263 4893 928 19,0 8613 8120 9572 8140 9565 8802 727 8,3
Spridning i styvhetsmoduler vid bestämning enligt FAS-metoden, exklusive avvikande laboratorier
4662 8095 6830 8154 6935 1634 23,6 8173 2338 1392 6326 6057 2593 42,8 8065 8649 8169 10474 9008 8873 972 11,0 31
10000 9000 8000 7000 6000 St yv hets mo du l, MP : 5000 4000 3000 2000 AT C D E I 16/B85 jä» AG25/B180 Laboratoriebeteckning ge ABT] 6/B85
Figur 20 Medelvärde av styvhetsmodulerför varje lab och massatyp
Båda procedurerna visar ungefär samma moduler och spridning i resultaten. Vid tidigare undersökningar har kurvanpassning och korrigering av mätdata givit upp-hov till betydligt mindre spridning i resultaten [Said 1989, Butcher 1990]. Troligen berodde detta på att man då an-vände betydligt mindre noggrann utrustning, exempel-vis endast en töjningsgivare i stället för två och med sämre noggrannhet.
1.2.4 Styvhetsmodul baserad på medelvärde vid tre belastningsnivåer
Vid närmare undersökning av sambandet mellan styv-hetsmodul och deformation hos enskilda provkropps-axlar konstateras att det finns en spridning i resultaten vid styvhetsmodulbestämning och spridningsgraden är
32
laboratorieberoende. Se resultaten hos enskilda prov-kroppar vid de olika deformationsnivåerna i bilaga 3.
Figur 21 visar exempel på styvhetens variation hos provkropparna redovisat per axel i samband med defor-mationen. I extrema fall har variationen mellan det läg-sta och högläg-sta modulvärden varit upp till ca 1000 MPa (13 %) hos en och samma axel. I tabell 7 och figur 22 redovisas styvhetsmoduler baserade på medelvärde av styvheten vid tre belastningsnivåer för varje laborato-rium och massatyp. Denna procedur har inte givit upp-hov till lägre spridning (variationskoefficient) än de an-dra procedurerna vid undersökning av en hel serie. Or-saken kan vara att man mäter modulen på två axlar och hos flera prov således är det överflödigt med flera ni-våer. Identiska slutsatser dras här i jämförelse med tidi-gare procedurer.
HABS16, Lab C 6000 -8- HS3,0 5500 -- -#- HS3,90 socknens. HQ[() 5000 1 -- HS7,90 a -- HS10,0 E ...- HS10,90
å" 4500 T
-£3-HS11,0
-£24-HS11,90
4000 +
-2-HS12,0
-- HS12,90
3500 +
m=8
*
3000
'
i
'
T
I
0
0,001
0,002
0,003
0,004
0,005
0,006
Deformation, mm
Figur 21 Exempelpå styvhetens variation hos provkroppsaxlar i samband med deformationsstorlek.
Tabell 7
Spridning i styvhetsmoduler baserade på medelvärde vid tre belastningsnivåer
Prov
Laboratoriebeteckning
A1
C
D
E
F
H
B2
M
ABS16/B85
HS3
[1215
5495
5842
5407
6208
71291
6206
[1222
6251
5365
5142
5031
6208
6625
6364
8184
HS10
6750
5309
5642
5710
5275
1093
5796
6986
HS11
1019
5253
5100
5875
5392
1022
6781
1072
Mdv
6809
5356
5431
5506
5771
7008
6287
71366
Stdav
418
104
368
371
507
280
407
554
CV-%
6,1
1,9
6,8
6,7
8,8
4,0
6,5
7,5
AG25/B185, borrprov från väg
AG2B
5859
1222
4917
4810
4883
6774
6013
4764
AG6B
3802
3033
3025
3219
3392
5269
4372
5845
AG10B
5655
4889
4833
4614
4742
6913
6487
71267
AG14B
4558
3405
3600
3774
4092
5474
4887
4161
AG18B
4407
3656
3475
3691
3858
Mdv
4856
3841
3970
4021
4193
6107
5440
5510
Stdav
873
728
854
668
621
856
978
1363
CV-%
18,0
19,0
21,5
16,6
14,8
14,0
18,0
24,7
ABT16/B85
HA26
9596
1279
71317
6533
1633
8515
9235
8126
HA27
8348
6525
1375
6289
7335
8396
8919
9674
HA28
9462
1388
1800
6598
8042
9768
9797
1552
HA29
9814
1807
1633
6822
8067
9632
8760
10537
HA30
9840
1601
1867
6865
8142
9750
9204
12359
Mdv
9412
7320
7598
6622
7843
9212
9183
9649
Stdav
615
489
247
234
347
694
396
1927
CV-%
6,5
6,7
3,2
3,5
4,4
7,5
4,3
20,0
MEDDELANDE 808
33
-9- ABS 16/B85 10000 9000 -8000 7000 6000 5000 : Styv he ts mo du l, M P : 4000 3000 2000 A 1 1 -T -*ABT16/BS5S F B2 Laboratoriebeteckning Figur 22 Medelvärde av styvhetsmodulerför varje lab och massatyp
7.3 Statistisk utvärdering
Resultaten har statistiskt bearbetats enl den internatio-nella standarden för ringanalyser, ISO 5725. Detta inne-bär att ev. extremvärden strukits samt att beräkningar har gjorts för att ta fram mått på repeterbarhet och re-producerbarhet. Några laboratoriers resultat har inte tagits med i de statistiska beräkningarna p.g.a att prov-ningen inte utförts enligt metoden. Detta har beskrivits tidigare i denna rapport. Genom att beräkning av styvhets-modul utförts på flera sätt, främst beroende på att olika fabrikat på utrustningar inkluderar olika beräknings-program, så har även de statistiska beräkningarna utförts på dessa olika varianter. Detta har också gjorts i syfte att se om ett enklare beräkningsförfarande är tillfyllest. Beräkning av styvhetsmodul har, som beskrivits ti-digare, utförts på 3 olika sätt. Den statistiska utvärde-ringen har därför gjorts för alla dessa varianter för att kunna bedöma om den beräkningsmetodik som idag är angiven i FAS metoden skall användas eller revideras.
Tabell 8 Material FAS-alternativ medel r R ABT16/B85 5632 1294 3100 AG25/B180 4351 2326 3497 ABS16/B85 71928 1923 4698 Material 4mikron-alternativ ABT16/B85 5990 1069 2195 AG25/B180 4613 2302 3190 ABS16/B85 8226 1290 3294 Material mdv-alternativ ABT16/B85 6024 1048 2131 AG25/B180 1633 2280 3190 ABS16/B85 8170 1307 3314 34 De 3 beräkningsvarianterna är: FAS metoden (kurvanpassning) 4 mikron-metoden (1 belastningsnivå) Medelvärdesmetoden (3 belastningsnivåer)
FAS metoden innebär att man följer FAS Metod 454 dvs. testar provet vid flera belastningar och beräkningar sedan modulen genom linjär kurvanpassning. 4 mikron-metoden innebär att man gör en mätning vid den belast-ning som ger ca 4 mikrons deformation och medelvärde-smetoden innebär att man tar medelvärdet för de modul-mätningar som gjorts vid tre olika belastningsnivåer.
Enligt de resonemang som finns beskrivna tidigare så har några laboratoriers resultat ej tagits med i beräk-ningarna. Dessa är laboratorier A2, BI, I och J. För massatyp HABS16 så har provkropp HS12 strukits. Några resultat har också strukits genom de tester av extremvärden som ingår i ISO 5725. Laboratorium M har för de flesta mätvärden visat sig vara en "struggler" eller "outlier, varför lab M ej tagits med i beräkningarna av r och R. I tabellen är medelvärden, r och R redovi-sade samt spridningen av r och R i procent av medel-värde (m).
Redovisning av medelvärde av styvhetsmoduler (MPa) och r resp. R för olika beräkningsalternativ r/m*100 R/m*100 23,0 55,0 53,5 80,4 24,3 59,3 17,0 36,6 49,9 69,2 15,7 40,0 17,4 35,4 49,2 68,9 16,0 40,6 VT] MEDDELANDE 808
Resultatet visar att skillnaderna är små för de 3 olika beräkningssätten. Utvärdering enligt FAS-metoden har dock givit något högre värden på r och R. Figur 23 vi-sar att det finns ett samband mellan repeterbarheten (r), Reproducerbarheten (R) och nivån på modulvärdet för laboratorietillverkade provkroppar. Underlaget är dock begränsat varför medelvärdet av r och R används obe-roende av nivå på modulvärden. Massatypen AG25 har
A BT 180
givit större spridning inom laboratorier (r), vilket kan bero på att dessa utgörs av borrprov medan övriga är labtillverkade. Asfaltgrus har också normalt sämre ho-mogenitet än asfaltbetong. Att reproducerbarheten ofta är avsevärt högre än repeterbarheten, oavsett massatyp, beror på att det finns en systematisk skillnad mellan re-sultaten från NAT- respektive MTS-utrustningar.
A BS 16/B85 A G25/B 180 5000 -" ; 4500 -+ 4000 -+ 3500 + 80 -3000 -+ 2500 roch R 2000 1500 1000 500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 m e de lvär den
Figur 23a. Beräkning av r och R för FAS-proceduren (kurvanpassning)
A G25/B180 4000 T 3500 A BT A BS16/B85 3000 -+ 2500 -T 2000 -ro ch R 1500 + 1000 + 500 + A r 8 R 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 m e delvär den
Figur 23b. Beräkning av r och R för 4mikron-proceduren (1 bel. nivå)
A G25/B180 A BT 16/B180 A BS 4000 T ; 3500 i i 83 29 i 3000 ++ 2500 + et 2 in a t g 2000 efer m R S= ] 1500 + | ; & 1000 ... A 500 Q |-4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 m e de lvär den
Figur23c. BeräkningavrochR förmdv-proceduren (3-5bel. nivåer)
Förberäkning averforderlig antal provmåste man
ha klart för sigmed vilken noggrannhetman vill
be-stämma styvhetsmoduler. Juhögreprecision man
öns-kardestofler prov måstetestas.Nedanståendesamband
från ASTM E122har använtsför beräkning av antal prov,
med antagandet att variation hosstyvhetsmodulmätningar
ärnormalfördelade.
(1,96sz
1 =
E
n = antal prov
S = standardavvikelse
E = tillåtet fel
1,96 är en faktor som innebär 5% risk att det bestämda
medelvärdet skiljer sig från det verkliga medelvärdet med
ett fel större än det tillåtna felet E. Ett högre tal t.ex. 2,58
innebär endast 1% risk att modulen skiljer sig från det
rik-tiga värdet med mer än det tillåtna felet. Tillåtet fel (E)
be-skriver den önskade precisionen vid modulmätningar. Ju
mindre tillåtet fel desto större är precisionen, dock behövs
fler prov för bestämning av styvheten.
Tillåtet fel (E) har antagits här vara 10 procent av
med-elvärdet hos styvhetsmodulen vid bestämning av
styv-heten hos laboratorietillverkade provkroppar, emedan det
tillåtna felet hos borrkärnor har antagits vara 15 procent av
medelvärdet. 15 procent variation i styvhetsmodulen hos
asfaltbeläggningar har måttligt effekt på
överbyggnads-konstruktioner enligt STINA 2 [ 1977]. I tabell 9 redovisas
antal erforderliga provkroppar räknade på 4
mikrons-alternativet vid bestämning av styvhetsmodulen för varje
laboratorium och massatyp vid en risknivå på 5%.
Tabell 9
Antal erforderliga prov vid styvhetsmodulmätningar
Laboratoriebeteckning
A1
C
D
E
F
H
B2
M
Medelvärde
ABS16/B85, labprov
Medelv. MPa
6719
5306
5594
5402
5569
7095
6244
6994
stdav
391
97
437
425
497
267
384
1001
Antal prov
1,3
0,1
2,3
2,4
3,1
0,5
1,5
7,9
2,4
AG25/B180, borrprov från väg
Medelv. MPa
4802
3832
4135
4005
4040
6153
5325
6149
stdav
882
726
918
671
581
893
948
1349
Antal prov
5,8
6,1
8,4
4,8
3,5
3,6
5,4
8,2
5,7
ABT16/B85, labprov
Medelv. MPa
9430
7204
7805
6911
7625
9461
9145
9326
stdav
603
430
258
257
300
691
454
1371
Antal prov
1,6
1,4
0,4
0,5
0,6
2,0
0,9
8,3
2,0
36
VT] MEDDELANDE 808
Räknat på 4 mikronsalternativet presenteras repeter-barhet (variation inom laboratorium) och reproducerbar-het (variation mellan laboratorier) i procent av medel-värdena i figur 24 respektive 25 med avseende på antal prov. Repeterbarhet (r) och reproducerbarhet (R) vär-den med avseende på antal prov (n) har beräknats enligt formeln:
I r(n) =
7 1?
Vid rutinmätningar av styvhetsmodul kan
rekommen-deras tre prov för laboratorietillverkade provkroppar och
6 prov för borrkärnor. Att det behövs dubbelt så många
prov av borrkärnor beror på att det är större variation i
fält och att asfaltgrus (AG) normalt har sämre
homoge-nitet än asfaltbetong. Övriga beläggningstyper bör ge
något mindre spridning. Detta innebär att repeterbarheten
är högst 10 procent för laboratorietillverkade
prov-kroppar och 20 procent för borrprov från beläggningar.
I figur 24 illustreras att ökning av antal prov skulle
en-dast ge marginell effekt på repeterbarheten. Det bör
er-inras att vid beräkning av r och R antas alla provkroppar
tillhörande samma serie vara identiska, vilket inte är sant.
Av den anledningen måste den verkliga repeterbarheten
hos metoden vara ännu bättre, dock var syftet här inte
att bestämma metodens precision. Att
reproducerbar-heten (figur 25) är 22 och 28 procent av medelvärden
för laboratorietillverkade respektive borrprov kunde man
vänta sig, eftersom det helt klart finns skillnader mellan
olika fabrikat ( speciellt belastningstid ).
50 x»
4 5
4 0
3 5
3 0
2 5
2 0
Re
pe
te
rb
ar
he
ti
pr
oc
en
ta
vm
ed
el
vä
rd
:
Antal prov
7
8
9
10
1 1
1 2
Figur 24 Samband mellan repeterbarhet r och antal prov
3 0
6 0
5 0
4 0
3 0
2 0
Re
pr
od
uc
er
ba
rh
et
ip
ro
ce
nt
av
me
de
lv
är
d
1 0
A n tal pro v
9
1 0
11
1.2
Figur 25 Samband mellan reproducerbarhet R och antal prov
8 Slutsatser
Det konstateras att mätning av styvhet endast vid en deformationsnivå på ca 4 mikrometer har en tillräcklig noggrannhet. Bestämning av styvhet vid flera nivåer är överflödigt enligt undersökningen.
Vid rutinmätningar av styvhetsmodul rekommende-ras 3 prov för laboratorietillverkade provkroppar och 6 prov för utborrade provkroppar från beläggningar. Repe-terbarheten r (variation inom laboratorium) blir 10 och 20 procent av medelvärden för laboratorietillverkade provkroppar respektive borrprov från beläggningar, och reproducerbarheten R (variation mellan laboratorier) blir 22 respektive 28 procent. Repeterbarhet och reprodu-cerbarhet är endast approximativa för metoden, efter-som det finns skillnader mellan de deltagande laborato-rierna i genomförandet av styvhetsmodulmätningar.
NAT-utrustning har inte en väldefinierad belastnings-tid. Den uppskattas till ca 0,14 sekunder vid modul-mätning, emedan hydrauliska system och MATTA (UTM 5P)-utrustningar har en väldefinierad belastningstid på ca 0,10 sekunder. En längre belastningstid ger upphov till lägre moduler. Belastningstiden rekommenderas vara 0,10 sekunder enligt standardmetoderna exempelvis FAS Metod 454, ASTM 4123, och SHRP LTPP P07.
Det konstateras att på- och avlastningstid måste sty-ras vid modulbestämning för att anbringa en
väldefinie-38
rad belastningspuls. Vilket anses vara huvudorsaken till skillnader mellan utrustningar och provningsförfarande. Styvhetsmodulen från MATTA (UTM SP) och hydra-uliska utrustningar är baserad på den återgående (resilienta ) deformationen, medan styvheten från NÄT utrustning är baserad på den återgående och en del av den permanenta deformationen. Troligen är denna ef-fekt försumbar vid rutinprovningar.
Resultaten här bekräftar att denna metod för bestäm-ning av styvhetsmodul är en icke förstörande test, dels genom att det inte fanns någon signifikant skillnad mel-lan moduler hos provets axlar efter vridning med 90 grader, och dels genom upprepad modulmätning efter det att proven hade testats av flera laboratorier ger lik-värdiga moduler.
Samband mellan belastningstid/trafikhastighet och styvhetsmodul har tagits fram för praktisk användning. Mätning av styvhet bör utföras i klimatkammare om testtemperaturen skiljer sig mycket från rumstempe-raturen. Modulen hos en tempererad provkropp vid +4*C sjunker ca. 1000 MPa efter 10 minuter i rumstempera-tur.
En revidering av FAS Metod 454 rekommenderas med avseende på slutsatser från det här arbetet.
![Figur 5 Relation mellan styvhet och spänningsamplitud hos bärlagerbeläggning vid olika temperaturer [Pell et al, 1969].](https://thumb-eu.123doks.com/thumbv2/5dokorg/4917695.135444/18.892.140.379.114.471/figur-relation-styvhet-spänningsamplitud-bärlagerbeläggning-olika-temperaturer-pell.webp)
