Prov med verkblandad cementstabilisering på väg E-79, Vännäs -75 : Lägesrapport 1977-12

Statens vag-och trafikmstltut (VT1) Fack - 581 01 Lmkopmg us rädd d t P - Nr.68 1978 NihOl'lå' Road&Traff|c Research Institute Fack 558101 Linköping Sweden - San l å i å - ISSN 03476049

-Z f # % t 2.9 ände J e

provmedverkblandadcementstablllsermg

et påvagE-79,Vannas-75

_g

$

Lagesrapport 1977-12

»

-- av

_{Krister Ydrevik}

Statens väg- och trafikinstitut (VTI) Fack - 581 01 Linköping Nr 68 1978

National Road & Traffic Research Institute Fack 5-581 01 Linköping Sweden |55N 03476049

Prov med verkblandad cementstabilisering

på väg E-79, Vännäs -75

Lägesrapport 1977-12

FÖRORD

Provvägen utfördes i juni 1975 av Vägförvaltningen i

Västerbottens län (VF AC). På uppdrag av Statens

verk, Tekniska avdelningen (CF/TVb) har Statens Väg-och Trafikinstitut (VTI) medverkat vid utförandet Väg-och har i samband därmed utfört provtagningar, mätningar och observationer samt sammanställt resultaten i bygg-nadsrapport. Mätningar, provtagningar och inspektioner har efter provvägens utförande utförts av VF AC och VTI och resultaten av dessa redovisas i lägesrappor-ter. Bedömning av provvägens samlade resultat göres i slutrapport.

Linköping i december 1977

'örn Örbom

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

FÖRORD

Sid

SAMMANFATTNING

_I

1.

_{BESKRIVNING AV PROVVÄGEN}

_I

2.

_{TIDIGARE RAPPORTER}

_I

3.

UTFÖRDA MÄTNINGAR

_l

4.

_MÄTRESULTAT

₂

5.

_{PLANERADE MÄTNINGAR}

₂

6.

KOMMENTARER

2

VTI MEDDELANDE 68

Prov med verkblandad cementstabilisering på väg E79, Vännäs-75

Lägesrapport 1977-12

av_Krister Ydrevik

Statens väg- och trafikinstitut

Fack

581 01 LINKÖPING

SAMMANFATTNING

På Väg E79 vid Granölund utfördes 1975 i samband med ett av VF AC:s förstärkningsföretag (cementstabilise-ring) 5 provsträckor med bärlager av 15 cm cementsta-biliserat sandigt grus, framställt genom verkbland-ning. Provsträckorna belades med 80 AB16t.

Provsträckorna gavs vid utförandet varierad cementhalt (5 och 10%) och varierad vattenmättnadsgrad (<80% resp

>80%), varjämte en referenssträcka av normal

samman-sättning ingick. Avsikten med provvägen var att - för-utom cementstabiliserade vägöverbyggnaders bärighets-egenskaper - speciellt studera hur dels vattenmätt-nadsgraden vid det stabiliserade materialets tillverk-ning, dels cementhalten inverkade på frekvensen tvär-sprickor, synliga i den färdiga vägens beläggningsyta.

Provbelastningar efter 2 år visade att vägens bärighet,

uttryckt som medelmodul, i genomsnitt var ca 3 gånger så hög som före stabiliseringen. Sträckor med den hög-re cementhalten uppvisade ca 65% höghög-re bärighet. Under de gångna 2 åren efter utförandet har bärigheten

av-tagit med ca 30%- Vid tjällossningen 1977 studerades

bärigheten genom upprepade provbelastningar. Den visa-de ej nämnvärd nedsättning. Unvisa-dergrunvisa-den har beteck-nats som icke tjälfarlig.

Jämnhetsmätningarna under de första 2 åren visar att endast små förändringar uppkommit såväl i längdled

II

(PSI-värde) som i tvärled (spårbildning). En tidsbe-gränsad försämring av PSI-värdet under tjällossningen 1977 antyder, att en viss ojämn tjällyftning kan före-komma trots ovannämnda undergrundsklassificering.

Efter 2 år var frekvensen tvärsprickor, synliga i be-läggningsytan, ungefär normal enligt erfarenheter från andra jämförliga svenska provvägar. De avsiktliga

variationerna i vattenmättnadsgrad (65-lOO%) har icke gett upphov till den variation i sprickfrekvens, som enligt en tidigare framförd hypotes skulle ha upp-kommit. Däremot visade sträckorna med den högre cementhalten (10%) tydligt lägre sprickfrekvens än

sträckorna med normal cementhalt (5%).

l. BESKRIVNING AV PROVVÄGEN

Provvägen, av VTI benämnd "Vännäs-75", är belägen på väg E 79 vid Granölund, och ingår i en 1975 utförd

om-byggnad av delen Granölund-Lillsele, som utfördes med bärlager av 15 cm cementstabilisering enligt verk-blandningsmetoden.

2. TIDIGARE RAPPORTER

VTI Internrapport Nr 233, "Prov med verkblandad

ce-mentstabilisering på väg E 79, Vännäs-75" (under

utar-betande).

VTI Meddelande Nr 21 "Prov med verkblandad

cementsta-bilisering på väg E 79, Vännäs-75. Lägesrapport

1976-11". '

3. UTFÖRDA MÄTNINGAR

Tidpunkt för och typ av mätning som redovisas i denna

rapport framgår av nedanstående.

A. gärighegsbestämnigg, med VTI:s 5-tons

fallviktsap-parat utförd före stabilisering den 7 juni 1975,

efter stabilisering den 8 juli 1975, 18 augusti 1976, 29 april 1977, 4 maj 1977, 13 maj 1977 samt 10 augusti 1977.

B. gämnhetsmägging i längd och tvärled, med VTI:s

CHLOE- resp BIFROST-mätare utförd oktober 1975,

augusti 1976, april 1977 samt augusti 1977.

C. Registrering av tjäldjup_och_upp§ining utförd under perioderna nov-75 - juni-76 samt nov-76 - juni-77. D. Utborrning och provtryckning av borrkärnor för

be-êEåEQlEH-êY-§êE_§Eêêlllêêäêêâ-lêSE§E§_EEYEEEåll:

b

)

fasthet utförd våren 1976. (Resultaten finns

redovi-sade i VTI Meddelande Nr 21 och har därför ej tagits med i detta meddelande).

E. Sprickinspektion för registrering av sprickfrekvens

utförd oktober 1975, maj 1976, augusti 1976, april

1977 samt augusti 1977.

4. MÄTRESULTAT

Resultat av ovanstående mätningar redovisas i tabell 1

och 2 samt i bilaga 2 t o m 5.

5. PLANERADE MÄTNINGAR

Av VTI planeras fram till 1980, fortsättning av redan påbörjade mätserier för registrering av bärighet, yt-jämnhet och sprickfrekvens. Registrering av tjäldjup och upptining kommer att utföras för sista gången vintern 77/78. Våren och sommaren 1978 kommer höjdav-vägning att utföras för bestämning av tjällyftningens

storlek.

6. KOMMENTARER

A. Bärighetsmätningar

Bärighetsmätningar med fallviktsapparat visar att vä-gens dynamiska E-modul (medelmodul för överbyggnad och undergrund) de två åren närmast efter utläggning av ett 15 cm tjockt cementstabiliserat lager varit i medeltal

(bilaga 2) ca tre gånger större än före stabilisering. Studeras medeltalen för varje enskild sträcka kan ur

bilaga 2 utläsas, att E-modulen på vägen före

stabili-sering, var ca 30% högre på sträcka 4 än på de övriga

(J

.)

provsträckorna. Från mätningar gjorda efter stabilise-ring kan skillnader i bärighet mellan provsträckor ut-förda med olika cementhalt utläsas. Provsträcka 2 och 4, utförda med 10 vikt-% cement har vid mätning i juli 1975 ca 65% högre E-modul än sträcka l och 3 utförda med 5 vikt-% cement. Den betydligt högre E-modulen på sträcka 4 jämfört med E-modulen på sträcka 2 (båda med 10 vikt-% cement) kan med största sannolikhet till-skrivas den på sträcka 4 högre E-modulen i undergrun-den.

Om man ser till hela provvägen har den genomsnittliga

E-modulen, från juli 1975till augusti 1976, sjunkit med ca 10%, och från augusti 1976 till augusti 1977

med ca 25%, vilket innebär en total minskning av

E-modulen från juli 1975 till augusti 1977 med ca 30%.

Skillnaden i E-modul mellan å ena sidan sträckorna 2

och 4 med 10 vikt-% cement och å andra sidan sträckorna 1 och 3 med 5 vikt-% cement är i augusti 1977 något mindre (genomsnittligt ca 65% högre på str 2 och 4). 4 mätningar utförda under tjällossningsperioden 1977

antyder att någon egentlig nedsättning av bärigheten

vid tjällossningen ej förekommer på denna provväg, vilket också förefaller naturligt, då undergrunden be-står av icke tjälfarligt material.

B. Jämnhetsmätningar

Jämnhetsmätningar utförda med Väginstitutets

CHLOE-mätare, där resultatet redovisas som ett

trafikerbar-hetsvärde (PSI) har givit de resultat som anges i

tabell 1.

Tabell 1.

Prov- PSI-värde

sträcka Mätning utförd

751006

760818

770418

7708

1

3,21

3,24

3,08

3,20

5

0

3,44

3,41

2,96

3,17

i

2

3,14

3,19

3,12

3,11

3

3,85

3,80

3,03

3,68

4

3,67

3,64

3,45

3,54

Mdv

3,46

3,45

3,13

3,34

Som framgår av medelvärdet för hela provvägen har

end-ast en obetydlig sänkning av PSI-värdet skett under

mätperioden. Studeras värdena för varje provsträcka kan ur tabellen utläsas att den största förändringen i PSI-värde har inträtt på sträcka O, vilken även enligt bi-laga 2 uppvisade den lägsta bärigheten.

Av tabell 1 framgår att PSI-värdet för de flesta sträc-korna var avsevärt lägre vid tjällossningen l977 än i augusti föregående år och att PSI-värdet åter ökade efter vårmätningen 1977 fram till augusti 1977. Detta får tas som ett belägg för att en viss grad av ojämn tjällyftning - trots den icke tjälfarliga

undergrun-den - förekom våren 1977.

På varje provsträcka har 6 st tvärprofillinjer inlagts för registrering av förändringar i vägens tvärprofil, främst på grund av permanenta deformationer, som kan tänkas uppkomma genom inverkan av tung trafik, dvs hjulspårsbildning. Mätningarna utföres med VTI:s

BIFROST-mätare. Fyra sådana mätningar har hittills ut-förts. Några egentliga hjulspår har i varje fall ännu ej uppkommit, varför i detta skede endast den s k standardavvikelsen (uttryckt i mm) från en tänkt rät linje mellan tvärprofillinjens ändpunkter redovisas.

Standardavvikelsen utgör ett mått på vägens allmänna

"Vågighet" i tvärled.

Tabell 2.

Prov- Standardavvikelse (mm)

StraCka Körfält mot Umeå Körfält mot Lycksele

75-10 76-08 77-04 77-08 '75-10 76-08 77-04 77-08 1 ,8 p 1 I [0 lll '2 I 0 I I I I I I I I 2 I I I I I I I I 3 I I I 1 I I I I 4 , , I 1,6 1,6 , , 1, Mdv 1,3 1,6 1,8 1,9 1,4 1,4 1,6 1,6

Som framgår av tabell 2 är standardavvikelsen mycket liten på alla fem sträckor, och förändringen under mätperioden obetydlig. I genomsnitt har standardavvik-elsen ökat något mer i körfältet mot Umeå, vilket

skulle kunna vara en antydan om att trafiken i detta

körfält är något tyngre.

Sammanfattningsvis kan konstateras att jämnheten på

provvägen i både längd- och tvärled är mycket god.

Någon nämnvärd försämring av ytjämnheten har ej skett under mätperioden (2 år).

C. Tjäle

För registrering av tjälens nedträngning och avgång har 6 st tjälgränsmätare placerats på provvägen. Dessa tjälgränsmätare har avlästs varje måndag under perioderna november 1975 juni 1976 samt november 1976 -juni 1977.

Resultatet av dessa mätningar redovisas i bilaga 3

och 4. Följande kan utläsas: Vintern 1975-1976

1. maximalt tjäldjup för perioden = 215 cm upptiningen i vägytan börjar andra veckan i april

3. marken helt tjälfri tredje veckan i juni Vintern 1976-1977

maximalt tjäldjup för perioden = 215 cm upptiningen i Vägytan börjar andra veckan i april

3. marken helt tjälfri fjärde veckan i juni

D. Det stabiliserade lagrets tryckhållfasthet

För bestämning av det cementstabiliserade lagrets

tryckhållfasthet har ett antal borrkärnor tagits upp av

VFY. Borrplan samt resultat av provtryckningarna har

tidigare återgivits i VTI meddelande nr 21.

E. Vattenmättnadsgrad - sprickbildning

Syftet med provvägen är främst att undersöka hur vat-tenmättnadsgrad och cementhalt påverkar uppkomsten av sådana tvärsprickor i det cementstabiliserade lagret, som även går igenom ovanliggande slitlager.

För att söka få svar på den frågan har provvägen

upp-byggts med provsträckor med dels hög resp låg

cement-halt hos det stabiliserade lagret, dels hög resp låg

vattenmättnadsgrad vid tillverkningen (se bilaga 1).

TvärSprickornas längd och antal på resp provsträcka

bestämmes och den s k sprickfrekvensen beräknas.

Hit-tills har fem sådana inspektioner och

sprickfrekvens-beräkningar utförts. Resultatet av dessa redovisas i bilaga 5.

Man kan konstatera att provsträckorna utförda med låg (5%) cementhalt uppvisar en högre tvärsprickfrekvens än de som är utförda med hög (l0%) cementhalt, vilket

stämmer med tidigare erfarenheter. Hög draghållfasthet medför stort inbördes avstånd mellan de genomgående

(synliga) tvärsprickorna.

Tvärtemot tidigare teorier uppvisar, efter två års

mät-ningar, provsträckorna med hög vattenmättnadsgrad vid tillverkningen (str 3 och 4) en något lägre

tvärsprick-frevkens än motsvarande sträckor med låg

vattenmätt-nadsgrad (str 1 och 2).

För att man bättre skall kunna värdera de uppmätta sprickfrekvenserna, har i bilaga 6 en översiktlig jäm-förelse gjorts mellan Vännäsprovvägen och två tidigare redovisade cementstabiliseringsprovvägar, nämligen Västerås 70 (Meddelande 5l) och Hammar-Lo (Internrap-port 216). Vid den förra utfördes - liksom vid Vännäs-vägen - bärlager av cementstabiliserat, verkblandat ma-terial, medan de stabiliserade bärlagren för den senare provvägen utfördes genom markblandning. Om referens-sträckorna för de tre provvägarna jämföres, så kan man konstatera att sprickfrekvensen genomsnittligt var un-gefär densamma i Vännäs och Hammar-Lo, medan den var något lägre i Västerås, vilket möjligen kan bero på att temperaturskillnaden mellan sommar och vinter här är något lägre. Anmärkningsvärt i detta sammanhang är att sprickfrekvensen inte blev högre i Vännäs, där

verk-blandat material användes, än i Hammar-Lo med markblan-dat stabiliserat lager. Den förstnämnda byggnadsmetoden

har nämligen ansetts medföra större risk för högre

sprickfrekvens beroende på sämre vidhäftning mellan det stabiliserade lagret och underlaget. Även för sträckor-na med låg vattenmättsträckor-nadsgrad vid tillverkningen

över-ensstämmer sprickfrekvenserna ganska väl mellan

Vännäs-och Hammar-Lo-provvägarna.

-Att de speciella åtgärder, (mellanlager av grus,

för-ankring, inblandning av vägolja i det stabiliserade

lagret samt användning av expansivcement), som vidtogs

vid Västeråsvägen för att minska sprickfrekvensen,

givit så tydligt utslag i form av tvärsprickfrekvens,

8

torde i högre grad få tillskrivas de valda åtgärdernas

effektivitet, än det nyssnämnda fördelaktigare klima-tet i Västerås.

*'*

_Q

_{. \_}

*&

_avassow

_GeasscaNugH

g ;

-uwaam/A QQH

- »valla/x wuuaow

\ __ g 0-

N311VA 'lo-DHA 91.

NBllVA'A-DHA 0'5

; :g J,

mama:) °/.-1 u^ 0'5

mama °/.-1 nA 5'7

ovaasovn

ovaesavn

(Naeem/N

-uywuamm QQH

-uywuamm 9111

-uwaBuVA 9y1

m i

NBLlVA °/.-1 nA 2'9

NBUVA °/.-1 u^ os

Nauwx '5-1qu 09

m; 35

mama:) °/.-1 ||A om

mama:) °/.-1 nA0m

mama:) °/.-1 4|A 03

3 >

F

%

:

:

%

4

:3 3

1

OSL

OSL

?SL

sm

051

I §21:

3 4

:g 2 LUOSL

:fl §1?

'awsmaw 33

'awsmawaa

'awsmawao

'awsmawaa

'8VlSlN3NZ-JO

2: 5

-o

: z ;3 \ LXXXX\\\XXK XX\X XXYXXXXX \ \YXX \ \\X\X\ X LXXX \\ XXXXXYXXXXXXXXX XYXXXXXXXY\X\XXXXXXXXXXXXXX'L \\ \ XXXX XXX

,å ä '5 c,-

ozuec

7815 oas/ae

ams ozcvse

aus

?LL/BE

mus ozc/se

Hus 0/.7/62

'§v ca ä 0

D 0, :E rå

9L v

<( k' o

i

ä' 2

C)(D C)<( 0: :< 0: -1 0. > 0. m. 8 ' E L A N D E 6 8 * V T I B

V T I M E D D E L A N D E 6 8 Datum Tjäldjup (MV) (cm) Upptining (MV) MPa dyn Bef. grus-Väg 750607 750708 760818 CG + AB 770429 210 65 770504 210 76 770513 208 101 770524 205 125 770810 Provsträcka nr H O N M Q ' 195i26 200i20 192i30 193i29 261i29 735i154 547i111 784i 58 798i 93 973i179 567i 97 578i147 768i 79 662i 59 900i161 606i100 486i253 628i138 546i135 786i122 563: 64 469i237 769i 89 526i156 764i171 539i140 494i145 834i 42 544i 74 885i192 483i 67 397i120 720i 51 497i 97 711i107 431% 15 378i 83 640i 52 498i107 669i 64 Medelvärde för hela provvägen 208 767 695 610 618 659 562 521 P r o vvág " V än n a s -7 5 " M e d e l vär d e n f o r E -m o d ul en pa 0 4 B i l a g a 2 r e s p V är d e a v 4 st p r o vp un k t e r / s t r äc k a ) . _p r o vs t r äc k a ( m e d e l

-a * _.-.,-.._..4_._.._..___..4 ,....r __ ....-v ... _0-.._ -i.. A . _ W * 4. u... ...ma-.mh ...44' ._ _ x..<.., » 5 W.. WA... -..m.._- ..._4...,...._ -..amma .. M. ..._ _.__._.__.r Z *1* Q -....x...-__-. ...- _. --.4- -M 7..._á..._._..,. , ....h.. 7.. ...an ,_. u...,...---.._..ç. M... ...N . m, W

rm ? 2. ?! v __- w..._-u ,. 18.4..."mm-am . .. ,.74 . -r mm... »..., W nu-»4

VDEDET' Foe SEX

M »1

HPTPUA/_KTEE

U

__4

Z_ DlBGE/?HHET .2500 VISBS

NED/51, -

VU ?6. 101?

PROVVPG

VRNNñs

g...

H

95/42; På

TJPLQJ UP .OCH U

PPTIN-'NQ-,.-.

_{H l i}

VINTERN

._Izäeqw om .UPPT'N'NG ._,vwrsewé/W

5(10ch » M,

h M N u -W .u

få. PROWRG, VEMNRS 45". IDWGERMET

ÅÃQQVISHS HEDELVÖEDET prv 5Ey Mår- _ VTI ?QIO/37425

Y

PUNKTEK ...r - _MM_ .... ... MVM-'mn_w

. . . LA ., voi..- w- ...w .W y..- .. 7. 74.m_..4m. 4 .

._ _+. _ - A..-_._..;-__._..-.. .... .. i A-- 7,-, i _ . ,_ .M N.. - __ - A .M -_ _ _-A...N 4

- O \ J r * : ...-- .. _ _du_ M- NW.. - i ..-47. , ...kvmmuk . . 4 4 A ii . ._{r .M _. - , - - - _. , A , __ - _ _ .. .. .. ..} . J , > . 4 . A . . hmm--nr--O-r A_{. A I}[ J. - .0. __ § .. h.- _ ...a ,. ..._ .. _,i -U _. . - N 4 ,. ...- »MM P r 4 v . L ; ' . , - . r , . Å ....VWW, ü-;._-.. .-..- i' . . , -rr. .ä . __4 . ,, . \ ._. .._ ., _ .W-,...r-_..--,__,..._w._ ,, . \ r.._, V ? . , , .. . h 5 . 4 , ,n . > _ . , . , 4 3 1. ,. L 7. L 4 , - V , x _. ,, . L A A _ m- ..w- . -W r v , . ,.., _ _ § - _ . 7 | _ , . . - . _ __ s.- . _7..-_ i- N V i, _ N 7 H.. , . .A _._. _.M_ .q.«..- - -4 -_ . . . . 4, ..-_. . - 3._. ;7 V i ,4, , 4 - T . - - _ g \ _ -1 .v __nu_ ..V,.4... A

. . . , 5 . l , . . v. .-._r<-n_v>__..l_..v_. F.. 7 _L_ -..__. _.r , .,-_,-__...v V.,_ ._J.._.__._ Am» ., 7-<, .v W.. ,. H., ..,-w_-__ *--_...L_ _.,._.._.. _._.-. i . . L A > . ...w . ._. ._4_.__..__...-.-.1. '. ,7. .

V T I M E D D E L A N D E 6 8 Prov-sträcka Vid utförandet Typ Cement-halt Z Vattenhalt nominell (verklig vid verket) Z Verklig vatten- mättnads-grad, Z 75-10 76-05 76-08 _77-04 77-08 Låg vatten-mättnads- 5,0 grad

6,0

(5,98i0,26)

65i15

0,00

0,23 0,23

0,34

0,33 Referens-sträcka 4,5

(5,1710,37)

5,0

0,00

0,11

0,28

Låg vatten-mättnads- 10,0 grad

5,0

(5,34i0,26)

72i15

0,01

0,16

0,24

Hög vatten-mättnads- 5,0 grad

7,6

(7,6liO,43

100 0,28

0,29

Hög vatten-mättnads- 10,0 grad

6,3

(6,29i0,4l

99i5 0,17

0,17

S p r i c k f r e k ve n s T va r s p r i c k o r ls våg l än g d m

E

P ro vva g " V än n äs -7 5 " B i l a g a 5

Provväg Utförandekaraktäristik Ålder FS

'månader (enligt bilaga 5)

Vännäs-75 Låg vattenmättnadsgrad. Cementhalt 5-10% . 24 0,24 - 0,33

Hög -"- . -"- 5-10% - 24 0,17 - 0,29

Referensutförande -"- 4,5% ' 24 0,28

Västerås-70 Med grusmellanlager. Cementhalt 4,9% i 24 0,12

Förankring enligt G.O. -"- 4,9-9,l% , 24 0,09 - 0,13

Expansivcement -"- 4,9% 24 ' 0,10

Referensutförande -"- 4,9% 24 0,23

Hammar-Lo 73 Låg vattenmättnadsgrad. Cementhalt 6-10% 20 0,20 - 0,37

Förankring enligt G.O. -"- 6,5-10% 20 0,37 - 0,41

Referensutförande -"- 5-10% 20 0,19 0,37

Pr ovväg g " V än n äs -7 5 " B i l a g a 6 T vär s p r i c k f r e k ve n s j äm f ör d m e d a n d r a p r o vväg a r .