VTI notat 18-2005 Utgivningsår 2005
www.vti.se/publikationer
Provning av styvhetsmodul och stabilitet hos
asfaltbeläggning (ABb 22 50/70-53 EVA)
Förord
Jag vill tacka Björn Kullander på NCC:s laboratorium, som jag har haft gott samarbete med samt Bo Sandström på Vägverket Region Väst, som har stöttat mig med goda råd.
Linköping mars 2005
Hassan Hakim
Innehållsförteckning
1 Inledning 5
2 Provtagning 5
3 Provningsresultat 5
3.1 Bindemedelshalt och kornkurva 5
3.2 Stabilitet 6
3.3 Styvhetsmodul 7
4 Slutsats 10
1 Inledning
VTI, enhet Väg- och Banteknik, har på uppdrag av Vägverket Region Väst utfört provning avseende styvhetsmodul och stabilitet på ett antal borrkärnor från bindlager av typ ABb 22 50/70-53 EVA. Den har en bindemedelshalt på 5,2 % och tillsats av 1 % cement.
Målsättningen är att bestämma styvhetsmoduler vid tre temperaturer och för jämförelse med resultatet från NCC:s laboratorium i Upplands Väsby samt att bestämma deformationsmotstånd hos beläggningen.
2 Provtagning
Ett antal borrkärnor togs upp från bindlagret på E6 Geddeknippeln–Hogstorp yta 1b. Beläggningen är utlagd den 16 och 17 november 2004. Hälften av provkropparna har testats vid VTI och resten har undersökts av NCC:s laboratorium.
Styvhetsmodulen har bestämts på 5 st. borrkärnor med 100 mm i diameter och ca 45 mm i tjocklek enligt FAS Metod 454-98 vid tre temperaturer. Stabilitet har undersökts på 12 st. borrkärnor (6 prov, två kärnor från samma skikt staplade på varandra för att komma upp till rätt provhöjd) med 150 mm i diameter enligt FAS metod 468-00.
3 Provningsresultat
3.1 Bindemedelshalt och kornkurva
Borrkärnor från två olika borrpunkter har undersökts med avseende på bindemedelshalt och kornkurva enligt FAS metod 480-02 respektive 221-02. Det skiljer ca 0,4 % i bindemedelshalten mellan undersökta borrkärnor. Kornkurva ligger inom gränsen för ABb 22 enligt ATB VÄG 2004 förutom fillerhalten som överstiger översta gränsvärden. Kornkurva och bindemedelshalt visas i figur 1.
Bindemedelshalt (%), medelvärde Sikt 0,063 0,125 0,25 0,5 1 2 4 5,6 8 11,2 16 22,4 31,5 A 6,6 9,1 12,2 15,4 19,2 25,1 31,2 35,7 42,5 50,2 71,8 91,2 100,0 B 7,4 10,0 13,3 16,9 21,1 27,8 35,0 40,1 48,2 55,4 75,4 96,9 100,0 Medelvärde 7,0 9,5 12,8 16,2 20,2 26,5 33,2 38,0 45,4 52,9 73,7 94,1 100,0 4,9 (4,67 & 5,04) 20 6 2 0,6 0,2 0,06 60 63 45 31,5 22,4 16 11,2 8 5,6 4 2 1 0,5 0,25 0,125 0,063 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Figur 1 Kornkurva och bindemedelshalt för enskilda prov samt medelvärde.
3.2 Stabilitet
Kompaktdensitet och hålrum hos borrkärnorna har bestämts enligt FAS metod 425-00 respektive 413-97. Resultatet från dynamisk kryptest visas i tabell 1 och figur 2. Sambandet mellan hålrummet och töjning presenteras i figur 3.
Tabell 1 Tjocklek, skrymdensitet, kompaktdensitet, hålrumshalt och stabilitets-
egenskaper hos borrkärnor.
ABb 22 50/70-53 EVA 5,2 % 1 % cement. Testdatum 2004-12-20
Prov Tjocklek Skrym-densitet Kompakt- densitet Hålrums-halt Kryp- hastighet Krypmodul vid n=3600 Töjning (n=3 600) mm g/cm³ g/cm³ % µε/n MPa µε 1A & 2,413 2,499 3,4 1B 61,4 2,428 2,489 2,5 0,27 13,66 7 300 2A & 2,400 2,514 4,5 2B 62,3 2,401 2,518 4,7 0,11 26,03 3 800 3A & 2,403 2,499 3,8 3B 61,5 2,427 2,488 2,4 0,17 24,32 4 100 4A & 2,445 2,472 1,1 4B 60,7 2,451 2,479 1,1 0,43 10,37 9 700 5A & 2,470 2,491 0,8 5B 63,0 2,470 2,490 0,8 0,66 5,72 17 500 6A & 2,463 2,485 0,9 6B 62,0 2,464 2,482 0,7 0,5 6,21 16 100 Medelvärde 2,436 2,492 2,2 0,4 14,4 9 800 Standardavvikelse 0,028 0,013 1,5 0,2 8,9 5 894 Korr. för 30 dagar 10 088
ABb 22 50/70-53 EVA 5.2% 1% cement
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Antal belastningar T ö jn in g (µε ) 1A & 1B2A & 2B 3A & 3B 4A & 4B 5A & 5B 6A & 6B mdv
Töjning mot hålrumshalt 0 4000 8000 12000 16000 20000 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 Hålrumshalt % T ö jni ng µε Bindemedelshalt 5,04 4,67
Figur 3 Sambandet mellan hålrumshalten och töjningsnivån hos borrkärnorna
vid stabilitetstest samt bindemedelshalten för de undersökta borrkärnorna.
Det är stor spridning i krypresultat. Det kan bero på den stora spridningen i hålrumshalter. Krypvärdet ökar med minskad hålrumshalt vilket kan bero på ökning av bindemedelshalten. Medelvärdet på töjningen ligger på 9800 µε.
3.3 Styvhetsmodul
Tjockleken och diametern på borrkärnorna har bestämts enligt FAS Metod 448-98. Resultatet visas i tabell 2.
Tabell 2 Skrymdensitet, tjocklek och diameter hos borrkärnor.
Yta 1b VTI NCC Beteckning Skrymdens g/cm3 Tjocklek mm Diameter mm Beteckning Skrymdens g/cm3 Tjocklek mm Diameter mm E1B11 2,456 43,4 100,1 1 2,438 52,8 100,0 E1B21 2,428 43,3 99,9 2 2,419 53,3 100,4 E1B31 2,446 51,4 100,1 3 2,415 52,7 100,2 E1B41 2,449 49,1 100,1 4 2,436 49,6 100,0 E1B51 2,464 43,6 100,2 5 2,451 50,5 100,2
VTI har bestämt styvhetsmodulen enligt FAS metod 454-98 (0,1 sekund belastningstid och 2,9 sekund vilotid) vid tre kraftnivåer. NCC:s laboratorium. bestämde styvhetsmodulen enligt British standard DD 213:1993 enbart vid en kraftnivå. Resultaten redovisas i tabell 3 och figur 4. Det finns ingen skillnad mellan resultatet vid +5 och +10°C däremot är NCC:s styvhetsmoduler lägre vid +20°C. För att undersöka orsaken till skillnaden vid +20°C har provkropparna växlats mellan båda laboratorierna för upprepade modulmätningar. Det konstaterades att NCC:s resultat är lägre än VTI:s resultat oberoende av proven. Vid närmare undersökning av resultaten visade det sig att båda laboratorierna hade utfört mätningar vid ungefär samma deformationsnivå (6 µm). Eftersom NCC bara hade mätt vid en deformationsnivå utfördes nya mätningar vid lägre deformationsnivå (4 µm). Exempelvis visar figur 5 styvhetsmodulen hos ett prov vid olika deformationsnivåer. Därefter stämde modulvärdena överens mellan de
båda laboratorierna. Troligen närmade man sig det olinjära området vid högre deformationsnivå, vilket innebär att modulmätningen är beroende av belastnings-nivån. Orsaken till skillnader vid högre deformationsnivå kan bero på kalibrering. Resultaten från båda laboratorierna visas i figurer 6, 7 och 8.
Tabell 3 Styvhetsmodul hos borrkärnor bestämd vid båda laboratorierna.
Testdatum 2004-12-22.
Styvhetsmodul (MPa)
VTI (3 nivåer) NCC (1 nivå)
Prov nr 5°C 10°C 20°C Prov nr 5°C 10°C 20°C E1B11 14 327 10 505 4 502 1 12 913 9 255 2 491 E1B21 14 031 9 724 4 124 2 14 198 9 969 2 752 E1B31 14 294 9 684 4 207 3 12 799 9 922 3 225 E1B41 13 019 8 892 3 803 4 13 211 9 405 2 772 E1B51 14 033 9 803 4 181 5 15 501 10 081 3 112 mdv 13 941 9 722 4 163 13 724 9 726 2 870 stdav 534 572 249 1 136 370 297 min 13 019 8 892 3 803 12 799 9 255 2 491 max 14 327 10 505 4 502 15 501 10 081 3 225 Korr. 13 773 9 583 4 095 13 559 9 588 2 823 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 5°C 10°C 20°C Tem peratur (°C) S ty v h e ts m odu l (M P a ) NCC (1 nivå) VTI (3 nivå) VTI (1 nivå) Figur 4 Styvhetsmodul hos borrkärnor bestämd vid båda laboratorierna
Styvhetsmodul vid 20°C, prov E1B41 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 0,0020 0,0030 0,0040 0,0050 0,0060 0,0070 0,0080 Deformation (mm) S ty v h e ts m odul ( M P a ) VTI NCC
Figur 5 Styvhetsmodul vid olika deformationsnivå vid båda laboratorierna.
Borrkärnor från NCC har testats på båda laboratorierna
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 10°C 20°C Temperatur (°C) S tyv het s m o dul ( M P a ) VTI (3 nivå) NCC (6 µm)
Figur 6 Styvhetsmodul hos samma borrkärnor bestämd vid båda
laboratorierna.
Borrkärnor från VTI har testats på båda laboratorierna
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 5°C 10°C 20°C Temperatur (°C) S ty v h e ts m o d u l (MP a ) VTI (3 nivå) NCC (6 µm) NCC (4 µm)
Figur 7 Styvhetsmodul hos samma borrkärnor bestämd på två laboratorier.
Borrkärnor från VTI har testats på båda laboratorierna 2000 2500 3000 3500 4000 4500 20°C Temperatur (°C) St y v h e ts m o d u l ( M Pa ) VTI (3 nivå) NCC (6 µm) NCC (4 µm)
Figur 8 Styvhetsmodul hos samma borrkärnor bestämd på två laboratatorier
vid olika deformationsnivå.
4 Slutsats
Den stora spridningen i stabilitetsresultaten kan bero på flera parametrar som variation i hålrum- och bindemedelshalt hos borrkärnorna vilket bekräftas av de undersökta borrkärnorna. Det är dock normal spridning i resultaten från styvhetsmodulmätningarna. Det är lägre variation i skrymdensitet hos prov för styvhetsmodulmätningar i jämförelse med prov för stabilitet.
Det konstateras att det inte föreligger någon signifikant skillnad mellan VTI:s och NCC:s laboratorier vid bestämning av styvhetsmodul. Detta under förutsättning att man utför mätningar inom det linjära området. Det bör också påpekas att en deformationsnivå på 6 µm är den största tillåtna deformationen vid styvhetsmätning vid +20°C enligt FAS-metoden. Den undersökta PMB-beläggningen kan vara känslig vid relativt stora belastningar vid bestämning av styvhetsmodulen.
