Provvägen vid Tokarp 1977 med Merolit som övre bärlager i asfaltbelagd väg

Nr 142 : 1979 å == Statens väg- och trafikinstitut (VTl) : Fack : 58101 Linköping ISSN 0347-6049 k SB . ; irl National Road & Traffic Research Institute : Fack : S-58101 Linköping -Sweden

&

' Provvägen vid Tokarp 1977 med Merolit

1 42 ___ som övre bärlageri asfaltbelagd vag

av

Peet Hobeda

I42 - 1979 Statens väg- och trafikinstitut (Vl'l) ' Fack - 581 01 Linköping "

0347-6049 National Road & Traffic Research Institute - Fack - S-58101 Linköping Sweden

Prowägen vid Tokarp 1977 med Merolit

42

som Övre bärlager i asfaltbelagd våg

av Peet Höbeda

FÖRORD*

Under senare år fortgående prisökningar på de i Väg-byggnadssammanhang etablerade bindemedlen, i första hand asfaltbindemedlen men även sådanasom cement och kalk, har ökat intresset även i vårt land för inhemska restprodukter, användbara för framställning anbundna lager i vägöverbyggnader. Masugnsslagg är en sådan restprodukt som utomlands speciellt i Frankrike -utnyttjas i allt högre grad för vägbyggnad.

Merox - Oxelösunds järnverk 4 lanserade för några år sedan en produkt benämnd Merolit, som bygger på hytt? sten och hyttsand som huvudingredienser och som blandas i verk med vissa tillsatser samt levereras som ett lös-' material, färdigt för utläggning i lager på

byggnads-platsen. Merolitlagret hårdnar med tiden på.grund av

materialets hydrauliska egenskaper.

VTI har tidigare vid några tillfällen på uppdrag av Statens vägverk (TUb) och i vissa fall Jernkontoret ut-fört kortare provsträckor med Merolit som övre bärlager i överbyggnaden (Flen 74, Lästringe 75) med resultat som varit lovande i bärighetsmässigt avseende.

1977 överenskom dåvarande sektor Gator på Tekniska Ver-ken i Linköping med Merox om leVerans av Merolit för försöksvis användning vid utbyggnaden av en matargata i Tokarpsområdet. Denna hade_projekterats med bärlager av BG, som vid försöket skulle utbytas mot Merolit. Genom en överenskommelse mellan sektor Gator och VTI skulle institutet lämna råd vid försökets planering samt handha den tekniska kontrOllen vid Merolitlagrens utförande och genom senare mätningar på den färdiga vä-gen fastställa resultat.

Vägarbetet planerades och leddes av Gatukontoret

(K G Larsson, J Falsvik, K Ivung, S Palmqvist) och som

entreprenör anlitades Nya Asfalt AB, Linköping.

VTI:s åtagande med materialkontroll.och uppföljning har letts av Peet Höbeda, som även utarbetat denna rapport. Laboratorie- och fältundersökningarna har huvudsakligen utförts av Lars Bünsow. Vid provsträckornas planering och bärighetsprovningarnas_utvärdering har undertecknad medverkat. VTI:s kostnader har bestritts av egna FoU-.-medel.

B Orbom

INNEHÅLLSFÖRTECKNING SAMMANFATTNING 1 INLEDNING 1.1 Bakgrund-1.2 Syfte 2 BESKRIVNING AV PROVVÄGEN 2.1 Belägenhet 2.2 Trafik 2.3 Undergrund 2.4 Överbyggnad 2.5 Tidplan

3 OBSERVATIONER UNDER BYGGANDET 3.11 Undergrund

3.2 FörStärknings- och bärlager

3.31'Fallviktsmätningar på förstärkningslagret 3.4 Merolit

'3.5 Beläggning

3.6 KostnadSUppföijning 4 INSTRUMENTERING

5 TEMPERATUR FÖR TJÄLNEDTRÄNGNING FÖRSTA

VINTERN

6 LABORATORIEPROVNING AV MEROLIT

6 1 Tryckhållfasthetsbestämningar på provkroppar

7 FALLVIKTSMÃTNINGAR 78UO4-11 8 PROVBORRNINGAR 78-04-20

9 _{HÅLLFASTHETEN HOS PROVKROPPAR LAGRADE} UTOM-HDS'DCH ?ROVKROPPAR AV OBUNDET MATERIAL FRÅN FORSOKSVAGEN

'10

FALLVIKTSMÄTNING 78-09-20

11 MEROLITENS GENOMSNITTLIGA LAGERMODUL_ VTI MEDDELANDE 142 sid 10 12 15 16 16 16 17 18 21 22 23 24

sid

12

_{PROVBORRNINGAR 78«08m30}

_'

₂₈

13

_{PRELIMINÄRA RESULTAT}

₂₉

14 REFERENSER ₃₂

BILAGEFÖRTECKNING

Pm beträffande föreslagna prov med bärlager av Mero-lit på matargata till Tokarpsområdet, Linköping.

.. .A N .EFigurbilaga 3. Fotobilaga 4. Kostnadsuppföljning

3. Redogörelse för markundersökning

VTI MEDDELANDE 142

Provvägen Tokarp 1977 med Merolit som övre bärlager i asfaltbelagd Väg

av Peet Höbeda

Statens väg- och trafikinstitut (VTI) Fack

581 01 LINKÖPING

SAMMANFATTNING

Provvägen utfördes under mycket ogynnSamma väderleks-förhållanden i november 1977 på vattenmättat underlag och även Merolitlagret vattenmättades genom nederbörd. Byggnadstrafiken åstadkom spårbildning och krackelering i asfaltbeläggningen. Minustemperaturer inträffade ome-, delbart efter det att provvägen färdigställts, vilket resulterade i att Meroliten var lös och obunden våren l978. Provborrningar samma höst visade dock att mate-rialet under sommaren bundit ihop till en tryckhållfast-'het av genomsnittligt ca 5,3 MPa.

Enligt laboratorieprovningar hade Meroliten, provtagen vid utläggningen, hög vattenkvot och vid denna kvot gjorda provkrOppar erhöll en för materialet dålig håll-fasthetsutveckling (tryckhållfasthet ca 2 MPa efter en månad) till skillnad från provkrOppar utförda av mate-rialprov taget i verket, som uppnådde tredubbel håll-fasthet. Specialundersökningar visade att hållfastheteng hos provkrOppar av Merolit (taget i samband med utlägg-ning) icke nämnvärt påverkades av vattenlagring eller

fryscykler. ProvkrOppar lagrade utomhus erhöll en

håll-fasthetsutveckling som i princip överensstämde med den hos materialet i provvägen.

Merolit utlagt sent på året har förmågan att binda ihOp nästa sommar. Materialet bör trots detta icke användas sent på året p g a risken för vattenmättning av det obundna materialet varvid tung trafik kan åstadkomma spårbildning och krackeleringsskador i beläggningen och VTI MEDDELANDE 142

II

nedsättning av lagrets avsedda bärighetshöjande effekt. Undergrundentill provvägen uppvisade starkt varierande bärighet p g'a olika vattenkvoter, något som icke fram-kom vid markundersökningen utförd i augusti 1977 efter en torr period. Detta, jämte den svårkontrollerbara byggnadstrafiken, försvårar jämförelser mellan prov-sträckor med olika dimensionering. Möjligen kan dock erforderliga realistiska basvärden för dimensionering av Merolitlager ur bärighetssynpunkt erhållas vid fort-satta bärighetsmätningar med förfinade mätmetoder.

1 _ INLEDNING

1- l

I Sverige har inte slaggprodukter från järn- och stål-verk använts i någon större utsträckning såsom'vägbyggá nadsmaterial. I andra länder med järn- och stålverk.är 'dock detta vanligt. Ofta används olika slaggtyper som

"ballast" i ställot för natursten. På lQGOwtalot börja-de man dock i Frankrike att använda hyttsand, aktiverad "med kalk, sOm ersättning för bitumen- eller cementbinde-I

medel i vägars bär- och förstärkningslager, varvidj 4 "ballasten" antingen kunde bestå av hyttsten eller _ _ naturmaterial (jfr VTl'Rapport lll). Det Slaggstabiliseêi rande lagret-hårdnar hYdrauliSkt i vägen i-likhet med

cementstabiliseringar men betydligt långsammare.

Orsaken till att man i Sverige icke anVänt slaggmate-, rial är flera, men kanske framför allt den tidigare mycket goda tillgången_på naturgrus;_en tillgång som

,dock nu börjar sina i Vissa landsdelar. Restprodukter Såå. ;dana som slagg kan även ha variabla egenskaper beroende

på variationer i förädlingsprocesserna och i använda_råê material. EnligthYA 1976 får dock masugnsslagg anêf

vändas till bankfyllnad och förstärkningslager, medan

användningen av slagg såsom bärlager f n icke är till-låten.

Merox, Oxelösunds järnverk, har lanserat en slagg-produkt _{Merglit_som enligt uppgift är avsedd att} er-, sätta bl a asfaltbundet grus (BG) i bärlager. Några

smärre provvägar avsedda för studium av denna möjlighet har utförts. Materialet synes ha en i jämförelse med asfaltbundna lager bättre förmåga att motstå spårbild-ning samtidigt som det i jämförelse med cementstabilise-rade lager kan ha mindre benägenhet att spricka p g a temperatur- och krympningsspänningar. I varje fall an-ges risken för reflexionssprickor som tränger upp genom VTI MEDDELANDE 142

beläggningen vara lägre (Broms m fl 1977). Materialets egenskaper är dock ännu otillräckligt kända och fram-för allt saknas erfarenheter från tungt belastade Vägarr'

l.2 . Syfte

- Att få erfarenheter av Merolit som övre bärlager i asfaltbelagda vägar genom fleråriga observationer av .trafikens inverkan på bärighet och ytjämnhet.

- Att fastställa hur sådana vägöverbyggnader bör kon-strueras genom att utföra provsträckor med olika di-mensionering.

- Att undersöka om sådana vägöverbyggnader utför ekono-miska alternativ till traditionella byggnadssätt.

Den ursprungliga målsättningen kunde dock vid denna provväg icke helt uppfyllas beroende på förseningen av arbetets utförande, som resulterade i att Merolitlagret utlades under ytterst ogynnsamma väderleksbetingelser.

BESKRIVNING AV PROVVÄGEN l\ .) ha ) t Belägenhet

Provvägen är belägen i Malmslätt väster om Linköping och utgör del av matargata till ett nytt bostadsområde, Tokarp (se figur l)..Provvägen går på f d åkermark

(foto l

a).-2.2 Trafik

Då provvägen är belägen på enmatargata till nytt bo-stadsomåde kommer den till att börja med att utsättas

för tung byggnadstrafik, men sedan området är utbyggt blir trafiken endast relativt lätt. Trafikbelastningen har beräknats till ca 750 lastbilar/dygn vid sek- . tion 0/350. Trafikbelastningen avtar dock genom avlänk-ningen till sidogator och mellan sektion 350 - 550 före-kommer således endast 450 lastbilar/dygn. Det Visade sig dessutom att provvägen under första vintern använ-_ des som upplagsplats för diverse byggnadsmaterial. Nog-grannare trafikräkning har ursprungligen planerats, men .senare ansetts omotiverad.

2.3 . Undergrund

Markundersökning utfördes av Tekniska Verken och komplet-terades av Åke Runeborg, VTI, varvid provtagningspunkter-na förtätades. Undersökningen redovisas i bilaga 5. Det framgår att jordarterna består av morän på växlande djup överlagrad av lera (tjälfarlighetsgrupp II) med inslag av mo och mjäla. Markundersökningen gjordes efter en långvarig torrperiod med lågt grundvattenståndf

4.4 Överbyggnad

Uppbyggnaden av provvägen grundas sig på en PM, för fattad av B Örbom (bilaga 1). De slutgiltiga sju sek-tionerna blev dock något annorlunda (tabell 1 och figur 2-4). Samtliga överbyggnader har datorberäknats till samma bärighet enligt Chevronprogrammet.

Delsträcka VII med 10 cm Merolit har ansetts mest rea-listisk från ekonomisk synpunkt och utgör därför den längsta provsträckan ("huvudalternativ"). Den delas

dessutom upp i två delar (sekt 0/l75 0/225 resp 0/275 -- 0/550) på grundval av markundersökningen. En - morän-klack konstaterades nämligen strax under terrassytan vid sekt ca 0/l90 - 0/230, och undergrunden förväntades där-för vara särskilt bärig inom detta område. De kortare

VT

I_

ME

DD

EL

AN

DE

142

'ilabelll

4n-.m_nj_ø -. NO r m a 1. s e k t. in ne r Normal

-sektion II III, IV V VI VII

Sektion Tätningz) BG Merolit Bärla gergrus Förstärknings -lager Etapp 2 Slitla ger

0/025-0/050

0/550-1/100

MJ 30Ab8t ?cm 15 cm 45 cm J+60Ab12t

0/050-0/075

7 cm 15 cm 45 cm J+60Ab12t

0/075-0/125

MJ 100AB8t 7,5 cm 15 cm 45 cm J+60Ab12t

0/125-0/175

MJ 100 Ab8't 15 cm 40 cm_ J+60Ab12t

0/225-0/275

MJ 100Ab'8t 20 cm 25 cm J+60Ab12t

0/175-0/225

0/275-0/550 -MJ 100 AB8t 10cxn' 10 cm 45 cm J+60Ab12t 1) BG: För-höjd bindemedelshalt', max stenstorlek 25mm

2) På grund av kall väderlek och hög vattenhalt hos den levererade Merolitmassan bedömdes det nödvändigt att belägga alla Merolitytor med tätnin

provsträckorna I - VI skulle genom uppdelningen komma på mer enhetlig undergrund medan det anSågs fördelaktigt att den längre sträckan VII ("huvudalternativ") kunde studeras vid mer växlande undergrundsförhållanden.

De olika överbyggnadslagren skulle utföras med stor om-. sorg varVid terrassytan skulle utformas med noggrann? heten i 2_cm samt bärlagrets tjocklek med.noggrann4 heten i 1 cm. Denna noggrannhet kunde dock icke hållas 'vid utförandet beroende på de ogynnsamma

väderleksför-hållandena.

2.5 '; Iidplan

Den ursprungliga tidplanen för matarledens utförande

framgår av tabell 2. Utförandet av överbyggnaden blev

dock något försenad (jfr 3.4 och 3.5).

3 x OBSERVATIONER UNDER BYGGANDET 3.l , Undergrund

Efter det att terrassen färdigställts (jfr foto 1 b) utfördes en orienterande hållfasthetsprovning med hjälp av Proctornål. Resultaten framgår av tabell 3.

DNINlSVWBHllVTE

--w

_S

.

vxaaAänll

Hvadoaonad-'aulNSVLAoad

9NIN9&

9NIN9VlAOHd /lAOöd 'lBHDVWSBNIN -NöylSHQd VTEH HHAQ 9NINlSV738llV7d

WyN301öoad aaw SNINNQSHBGNH

i 8 av 02 PN

lIWOHBN

[98

snaaaasvwayg

BNINSÅjáHHLVQl

HBSVWSDNINHHVLSHQJ

'NG31

'HVNNHHHSBNIH-9NIN77Å3 'iNVHDSGäof 9NIN9V1AVSGHOP1VN

8h ^

[h ^

9h ^

Sh ^

hh ^

2h ^

Zh ^

Th ^

0h ^

62A

HHHWHAON äBHOlNO ldBS

ZZBT

lZ-60"11 NVd

9NIdQNNI] 'davxol

GIA GBTUVLVWEHQd NVWdULL TZ"7M§§WI

_

VT

I

ME

DD

EL

AN

DE

14

2

Tabell 3. Resultat av hållfasthetsprovningar in-situ med Proctornål (medelvärden

av 5 belastningar) '

Sektion *

Medelvärden MPa

' r -_ m _

0/150

0/060

0/080

_0/100 -0/140 0/160 0/185

0/240]

0/325 '0/340 0/380 0/400

0/420

0/460 0/480 V13 V13 V12 VM VM VM VM

VM

VM

V8

VM

VM

VM

V2

VM

Ett svagt parti framkom vid sektion 0/325 - 0/340 och' det observerades att torrskorpeleran här hade genom-brutits vid terrassering. Mätningarna gjordes efter en

Senare uppmjukades terrassen av nederbörd och det

ob-gutkörning av förstärkningslagermaterialet skulle vara möjlig hade de svagaste partierna förstärkts med

bär-lagergrus.

;_VTI_MEDDELANDE 142

långvarig torrperiod med lågt grundvattenstånd.

serverades att bärigheten var mycket låg inom viSsa partier, särskilt inom sektionen 0/260 - 0/360. För att

3.2

gärstärknings- och bärlager

Materialen var ej speciellt utvalda utan "normala" för byggnadsverksamheten i Linköpingstrakten. Siktnings-kurvor för prov av förstärknings- och bärlagergrusen . framgår av figur 5 och 6. Grusmaterialen innehåller viss halt av sedimentära bergarter. Det konstaterades vid leveransen att bärlagergruset delvis var av dålig kvalitet p g a hög finkornhalt. Några lass kasserades av denna anledning, men icke normenligt material kan trots detta ha kommit med vid överbyggnadens utförande.

Vägkonstruktionen hade mycket låg bärighet (foto 2)_ inom partier där undergrunden var uppmjukad och

last-bilar hade svårt att ta sig fram utan att skador

upp-kom. Foto 2 Visar bärighetssprickor i förstärknings-lagrets yta p g a uppmjukad undergrund. Urgrävningar gjordes på sådana ställen varvid terrassytan sänktes med 30-40 cm-och återfyllning skedde med krossgrus. En kartering gjordes av sådana förstärkta partier (figur 7).

Den torra skrymdensiteten hos utlagt och packat för-stärknings- och bärlagermaterial (jfr figur 8 och 9) bestämdes med hjälp av vattenvolymeter med resultat som framgår av tabell 4 och 5.

Tabell 4. Torr skrymdensitet hos förstärkningslager

(77-11-17). Temp +20c.

.

Sektion

Läge vatt2nkv°t :iiztsäizgäev-'

0/130

v4

7,2

2,39

0/130 V2 _ 2,35 0/200 V2 I '2,44

0/200

V4

i

2,32

0/255

'V2,5

;

_2,48

0/315

Vl,5

,

2,45

0/400 . V2 ' 2,18

Eggell 5. Torr skrymdensitet hos grusbärlager

(77-11-21 och 29). Temp +20c, isig Vägyta,

klart och soligt.

Sektion Läge Vattänkvot :3::t8k;§:â§n_

0/85

H4-

6,2

2,07

%

0/85

v2

5,7

2,37

i

0/100

H2,5

6,5

2,22

i

0/140

Hl

8,8

2,10

å

0/180

v1,5

5,5

2,21

å'

0/365

V1

5,6

2,19

g

0/400

v1,5

7,5

(2,71)

F

0/400

H2,5

5,6

2,29

,

0/450'

v3

10,6

2,05

;

0/450

Hl

13,2

2,18

L

0/490

,

v1

6,5

2,28

'VTI MEDDELANDE 142

'r

..

.i _"N

Tabell 4 och 5 visar att törstärkningslagret hade

högre torr skrymdensitet än härlagret. Det observerades dock vid mätningarna _{a närlagret, att vägen var tjälad}

(A

)

L

)

Fallviktsmätningar på förstärkningslagret

Provhelastning av det utlagda förstärkningslagret ut-i'fördes den l5 november med hjälp av en 5 tons

fallvikts-apparat. Denna har automatisk registrering av markens momentana sjunkning i belastningsplattans centrum

(diameter 30 cm). Ur belastningans storlek, anliggnings-tryckets medelvärde och den uppmätta sjunkningen har den s k dynamiska medelmodulen för undergrund och för-stärkningslager beräknats. Mätpunkterna framgår av fi-' gur ll och bärighetsvärdena av tab 6 (mätningar 77-11-15). Mätnirgen gjordes vid regnig väderlek och det hade

även regnat kraftigt under natten. Förstärkningslager-ytan var på stora delar mycket blötoch "ävjig". Vid packning med vibrerande vält hade vatten pressats upp till ytan. Stora permanenta deformationer uppstod i ytan av förstärkningslagret vid fallviktsmätningen, trots en fallhöjd på endast 20 cm. Det framkom (bila-ga 3) att E-moduiv rdena är (bila-ganska hö(bila-ga mellan sek-tionerna 0/020 och O/lZO sedan följer ett något svagare parti vid sektion 0/140. Relativt höga värden konstate-rades igen fram till sektion 0/220, ett särskilt högt värde vid sektion O/ZGO H beror sannolikt på den strax under terrassnivån liggande moränklacken. Ett låglänt, svagt parti med vid mättillfället högt grundvattenstånd påträffades inom delen 0/240 - 0/340. Vägöverbyggnaden blev senare vattendränkt inom detta område och den be-fintliga dagvattenledningen vid sekt 0/295 hade otill-räcklig kapacitet. De följande mätningarna.till prov-VTI MEDDELANDE l 4 2

?

N

J

6, Sammanställning av fallviktsbelastningar Och provtryckning

av provkroppar '

mm* 1 2 1 _{Eynamisk E-modul Provtryckta}

, 5 _{(medelmodul) børrkroppar}

141017- ! _._{1bekt10n Lagertjocglekgpörstark_ Beläoon}. . , . __ _{4 1 2 _}

Beläogn . Trycknall Anm

fiingslager ' Do Ö Sektlcn

§

166;

771115

780411

780920

0

MPa

10/020 55 g 7

104

1 209

281

91 3211 gr 15

72

g 207

273

0/040 Hg 26161 1 45 58 5 199 230

V'

57

§ 223

236

T=73 3:22 209 6:10 257 s=24

50/060 Hi-1

'

52

5 132

171

15

ä

0? 5? 7

,

78

152

22_

LL 10/670 85 ;fl{_gä i? , 39 164 196

i

vi *OYSL

1) 1

44

150

185

i

3

_{2:53 3:17 149 6:13 193 s=21}

§0/080 6 H

.

,

43

136

241

1 V qerollt 7,3 40 ,(7 614

111

f

_{10/090 h 1,,}

_{, , Bärl gr 15}

₆₂

_52:

255

224

7

1 borst 1 45

39

172

223

2:46 s=11 177 x=42 195 s=14

0/110 H

_{, 11}

.

_{_}

.

48

. 156

193

TV

9 Bf:i1:: §35

28

163

200

7 0/120 6 hf 8, , 37 152 176

v forSt i 0

32

178

209

'

Å

_{2:36 s=9 162 s=11 186 s=27}

0/140 H Merolit 15

36

109

148

0/142

5,4

V

V * *

.

25

g 152

201

0/144

5,8

0/160 H Först 1 40

_v

70

124

187

0/153

5,5

39

139

208

0/147

4,7

*

_{2= 2 s=19 131 6:19 256 s=55}

0 200 H ,

_/4

_{V Nerellt 10}

.

_låg

_1:?

_{2 -}

_ååå

_"

morän

V11:1 _{0/220 HE Förstbl 45}f Bärl or 10 _{46 "} 213 216 moran

v;

2

166

204

I

1

_{2:81 6:64 196 3:42 256 6:55}

30/246 61 Mer01it O 1

31

86

184

0/248

5,2

V*

_*

i

v; * ' '

'\

'

24

112

263

;0/260 8% Först 1 25

30

59

164

.

3 v; _{26 42 206 i}

4

;

_{42:28 6:3 75 6:31}

_{204 s=42}

10 2 81

.

x

2

, 22!

;8

_{- f' '}

E /3 0 ?i Merollt lç r6 ; 64 ?63 urgravnlng 1 vi Bärl OT 10 34 2 347 448 *

10/330 61 F" to, ,1

27

124

238

1

1

vf Org * 3

33

210

327

1

;

10/340 6;

28

118

164

g

5

V; 41 274 285 1 1 _urgrävning

11:2 07400 h,

₃

_'9;

4

₃₉

159

205

g

5

'

169

'

303

g

40/460 H1

_{_}

_11;

36

135

273

g

35

180

196

;

0/520 6;

₃₇

₁₃₄

₂₃₃

_i

_.

,0

V;

37

105

183

á

83 belagt

:

s

₁

WWWWE

1

_{2:35 6:6 180 3:63 262 0:78}

_.1

vägens slut (0/340 " 00550) har gett relativt höga

E-modulvärden (tabell 6 L

Bärighetsvariationerna torde i första hand ha berott på växlingar av grundvattennivån och i mindre omfattning på variationer i undergrundsmaterialets sammansättning. För bättre kännedom av de lokala bärighetsförhållandena under kritiska väderleksperioder borde grundvattenstån" det kontinuerligt ha uppföljts åtminstone ett år i för-väg. I aktuellt fall kompliceras även de hydrologiska förhållandena genom senare dräneringsåtgärder i samband med utbyggnaden av bostadsområdet.

Provvägens underlag har p g a undergrundsförhållandena erhållit starkt växlande bärighet, något som försvårar utvärderingen av de olika provsträckorna, bl'a vad av-ser Merolittjocklekens inverkan. Fallviktsmätningarna har icke gjorts tillräckligt tätt för att en

fullstän-dig kartläggning av bärighetsförhållandena skulle er- 4

hållas och smärre variationer kan ha blivit oupptäckta. Urgrävningar och återfyllnader har även gjorts inom de ' svagaste partierna efter fallviktsmätningar (figur 7). Den starkt växlande undergrunden inom provsträcka VII_ med 10 cm Merolit kan samtidigt eventuellt ge vissa er-farenheter om Merolitbärlagers bärighetsegenskaper och deras beroende av underlagets beskaffenhet.

3.4 Merolit

Den tidiga vintern vid arbetets utförande hösten 1977 gjorde att tjälen trängde ner i vägkroppen. Vägen blev dessutom snötäckt och fick plogas dagen innan Merolit skulle levereras (22 november, jfr foto 3). Omslag till mildare, nederbördsrikt väder skedde dock natten innan

nämnda datum. Det regnade sedan hela dagen, men mot kvällen övergick nederbörden till snö.

13

Meroliten utlades med hjälp av asfaltläggare (foto 4) och packades med vibrerande 5 tons vält. Materialet transporterades på öppna lastbilar från Oxelösund och nederbörden under transporten ökade materialets vatten-kvot. Meroliten hade, beroende på halten av bränd kalk, en temperatur av ca +20 0C vid framkomsten, en timme 7 efter utläggningen konstaterades temperaturen variera

mellan +7 och +12 0C. Det tjälade underlaget tinade

genom den tillförda värmen. Meroliten blev helt vatten-' mättat och sviktande varigenom Vatten pumpades upp till ytan vid lastbilsöverfarterna och spårbildning uppstod i-ytan (jfr foto 6 och 7). Det tjälade underlaget gjor-de att vattnet icke kungjor-de bortdräneras genom gjor-detta. .Problem konstaterades särskilt inom de partier där

undergrunden var svag. Merolit hade enligt Merox . knappast tidigare använts vid så ogynnsamma väderleks-betingelser.

Temperaturen låg under natten till den 23 november-några grader under noll, men steg senare under dagen till några plusgrader, någon nederbörd förekom inte. Vid Merolitframställningen i verket den 23 november sänktes vattenkvoten med ca 1,5 %, Mindre problem kon-staterades än under den första dagen (22 november) vid utläggningen, även omlastbilstrafiken fortfarande' åstadkom vattenfyllda spårbildningar. Arbetet försena-des på grund av att asfaltläggaren havererade och Mero-liten var icke helt utlagd förrän den 26 november.

Den torra skrymdensiteten hos utlagd Merolit bestämndes den 25 november i några punkter med hjälp av vatten-volymeter. Resultatet framgår av tabell 7.

Tabell 7, Bestämning av vattenkvot, volymvikt och

pack-. *ningsgrad '

Sektion

Läge

Vattenkvot

äååêiiäiym"§::änings-% g/cm3' . % i ' - .

0/237

5

H3.

i

9,4

2,04

'

97,1 '

;-0/280

H2

i

10,7

2,07

98,6

5

.0/330

H3

å

11,7

g

2,06

98,1

0/380

H2

2

8,8

2,10

100,0

0/460,

H2,5

5

7,6

2,09

99,5

Packningsgraden, varierande mellan 97 och 100 %, har erhållits i relation till "tung laboratorieinstampning",

(jfr mom 6 och figur 12). Meroliten krosSades vid _' laboratoriepackningen och materialet blev finkornigare

(figur l3), något som gör att erhållna packningsgrader är otillförlitliga. Nedbrytningen resulterar nämligen i högre torr skrymdensitet och sannolikt är krossningen vid utläggning mindre än vid laboratoriepackningen, som sker med hjälp av fallhammare.

I samband med mätningarna med vattenvolymeter provades även en norsk apparat "Komprimeter", ägd av Merox

(foto 5). Materialet runt den nedslagna stålspetsen (se skiss) uppvälvs olika mycket beroende på dess pack-ningsgrad.

' påfyllning av vatten utträngt vatten

1Plexiglas ' 9

H ' z/ 1/ / Vi x /(:7 %l,

-//á ---- * "\//

á *' 7"""*\A \

L

Ursprunglig m.y.

/ «V /

Uppvälvd m.y.

-Princip hos packningskontrollapparaten "Komprimeter"

Packningsgraden, bestämd med denna apparat, blev mycket' varierande och avsevärt lägre än med vattenvolymeter. Metoden uppges främst vara avsedd för sandiga material. Den porösa slaggen tenderar att krossas under stål-staven vid nedslagningen och partiklarna har svårt att

omlagras, vilket ger missvisande resultat.

3.5 åeläggning

Då Meroliten hade hög vattenhalt vid utläggningen fick det utlagda lagret låg bärighet. Det bedömdes därför nödvändigt att utföra en tjockare maskinjustering

(100 kg MAb 8 t) äniplanerats för att vägen skulle bli farbar för den väntade tunga byggtrafiken. Merolitytan efterpackades med vibrerande Vält före beläggningens ut-förande. Lastbilstrafiken åstadkom fläckvisa krackele-ringar och spårbildningar i den utlagda beläggningen

inom partier med svag undergrund (jfr foto 9 och 10 från provsträckan VI). Den vid utförandet mest upp-mjukade undergrunden återfinns även på provsträcka VI, som dessutom har den tunnaste totala överbyggnadstjock-leken. Ytjämnheten hos vägen blev betydligt sämre än vad som eftersträvats (mom 2.4) från början.

16

Sträckan inom delen 0/525 - 0/550 i bortre ändan av provvägen lämnades utan beläggning för att man skulle kunna konstatera hur väl en Merolityta tål klimatpâé frestningarna och direkt trafikslitage. Detta aVSteg från de ursprungliga planerna, jfr tabell 1.

3.6 Kostnadsuppföljning

Under projekteringen av provvägen utförde sektor Gator I en beräkning av byggnadskonstnaden varvid totala

Vkostnaden för beläggningsarbeten skulle uppgå till

l05.550 kronor. Den faktiska totalkostnaden för belägg-ningSarbetena uppgick doCk till 157.168 kronor, vilket inneäbr en differens på 51.6l8 kronor (49 %), jfr bi-laga 4.

Den uppkomna koStnadsökningen berodde till ungefär lika delar på felaktiga priser samt på dåliga väderleksför-hållanden vid utförandet.

4 INSTRUMENTERING

När provvägen färdigställts monterades tjälgränSmätare och grundvattenståndsrör (figur 14) sista arbetsveckan

1977.

'

5 ' TEMPERATUR OCH TJÄLNEDTRÃNGNING FÖRSTA VINTERN Meroliten utlades under en nederbördsrik period varvid 'temperaturen pendlade runt 0 0C. Senare kom

dygnsmedel-temperaturen icke att överstiga +5 OC förrän i slutet aV'mars, Figur 15 visar dygnsmedeltemperaturen under 'första'vintern'samt förekomsten av positiva graddagar,

som är av betydelse för bindningsförloppet hos Meroliten.

VäderleskUppgifterna har erhållits från F 13 i Malmslätt.

.Temperaturen inne i väglagret överensstämmer dock inte & n :ÄV:

;JTI MEDDELANDE 142_

-M f ü '1 i. .. -I i . g

17

helt med den i luften. Figur 16 visar registrerat tjäl-ningsförlopp och figur l7 grundvattennivåns föränd-ringar under samma tid. Registrering av vattennivån har ej kunnat ske i mätare nr 4. Högt'grundvattenstånd .kan efter tiden för Merolitens utläggning ej konstate-ras ens för mätare nr 2, som ligger inom det tidigare vattensjuka området.

6 i LABORATORIEPROVNING AV MEROLIT

I samband med Merolitleveransen den 22 november togs en större provmängd från asfaltläggaren för laboratorie-undersökningar. Ett kompletterande, mindre prov togs även av nästa dags leverans.

Prov av de enskilda komponenterna i Merolit (med undan-tag för.den osläckta kalken) erhölls av Merox:och

-skickades till Statens Provningsanstalt för kemisk

analys. Följande resultat erhölls:

-.gahell §;_Kemisk analys på komponenter i Merolit

»3102 CaO MgO A1203 MnO FeO Na20 K20

%

%

%

%

%

%

%

%

%

HyttSten 33,0 43,0 6,2 8,9 ' 1,0 1,5 , ,

:Hyttsand

31,4 50,4 1,1 10,9

0,6 1,4

0,3 0,2

'Järnoxidfiller 2,3 20,1 0,4 <0,1

- 65,4

-

-Smältballast

34,5 41,5

6,5 8,9

1,1 1,0 0,8* 1,0

Å-VTI MEDDELANDE 142

18

Enligt uppgift från Merox bestod Meroliten av

följande komponenter: ' Hyttsten 0-6 mm 23 viktprocent Hyttsten 6-18 mm 26 " Hyttsten 18-32 mm 21 " Hyttsand, lätt i 10 " Smältballast 0-3 mm 5 " LD-stoft I " 54 ." _-100 viktprocent

Smältballast tillsätts icke normalt, men har använts.

p g*a brist på hyttsand. Dessutom tillsattes 2,3 % osläckt kalk som aktiveringsmedel. Vattentillsatsen vid verket var ca 7,5 % första leveransdagen men sänk-tes sedan till ca'6 %.

Ett delprov torkades och siktades (figur 13, heldragen. kurva) samt undersöktes med avseende på maximal torr . skrymdensitet och Optimal vattenkvot enligt tung labora-torieinstampning. Resultatet år återangivet i figur 12 och det framgår att den torra skrymdensiteten förbättras med ökande packningsvattenkvot utan att någon egentlig_^ optimal kvot uppnås. Merolit visade sig vara nedbryt-ninngenäget vid packning (figur 13), något som dock 'icke - när det gäller material av bindande typ -

be-höver vara till nackdel, då de bildade, färska reaktiva kornytorna kan ge bättre hållfaSthetsutveckling;

6.1 Tryckhållfasthetsbestämningar påproykrOppar

Sammanlagt tillverkades 40 st provkroppar av Merolit, levererad 22 november. Provkropparna gjordes samma dag och enligt samma packningsförfarande som tidigare.

19

Vattenkvoten hos provkropparna varierade mellan

9,0 - 10,7 % och den torra skrymdensiteten vid lagring undersöktes huvudsakligen hos dessa provkroppar.

10 st provkrOppar tillverkades även av Merolit levere-rad 23 november. Ytterligare 2,0 % vatten tillsattes dock i laboratoriet för att få bättre överensstämmelse med fältförhållandena. (Som nämnts vattenmättades mate-rialet på vägen p g a den rikliga nederbörden:) 4 st av dessa provkroppar grävdes ner i sand utomhus-ooh täcktes med plastduk för att effekten av en beläggning

skulle efterliknas.

'_Resultat av provtryckningarna framgår av tabell 3. Dessutom har undersökningsresultat erhållits från_ "Merox avseende material provtaget i verket;

Prov-kroppar har lagrats dels inomhus, dels utomhus. Resul-taten framgår av tabell 9.

labellWQL_Tryckhållfasthet i MPa, enligt provningar av'

AB Merox .

-7 dygn 28 dygn 90 dygn

inomhus utomhus inomhus utomhus inomhus utomhus

2,2 1,5 6,3 2,8 11,9 10,7

2,4 1,2 4,7 3,4 9,4 7,8

3,7 2,1 9,8 3,8 9,1 7,5

.Resultaten framgår av figur 18, där som jämförelse även tryckhållfasthetsutvecklingen för Merolit från Läs-'tringeprovvägen har inritats. Prövningen har gjorts av

VTI enligt samma metod som vid föreliggande undersök-ning. Material, som provtagits i verk har (för inomhus-lagrade provkroppar) erhållit hållfastheter jämförbara med proven från Lästringeprovvägen. Spridningen är dock

" - / af_ i)

ganska stor. Förvånansv rt nog har även utomhuslagrade ä-provkroppar erhållit'relativt goda hållfastheter.

De av VTI tillverkade provkropparna av material taget

från asfaltläggaren har väsentligt sämre tryckhållu fasthetsutveckling och särskilt prövkroppar tillverkade vid den första leveransen är påfallande svaga. (Några provtryckningar har även gjorts vid Linköpings'Universiê tet för kontroll av provningsapparaturen, varvid lik-artade resultat erhölls.)Vattenlagring före provtryckê ning har utförts med.en del prov och har förorsakat en ganska obetydlig försämring av tryckhållfastheten. Den stora Skillnaden mellan provkrOpparnas tryckhåll? fasthet torde i första hand bero på de olika Vatten-gkvoterna. Vattenkvoten har varit ca 7,5 %.i verket

(Merox provtagning) medan VTI tillverkat provkrOppar -med vattenkvoter uppåt 11 %; överensstämmande med

mate-rialets tillstånd på vägen. De goda resultaten med Merolit från Lästringeprovvägen beror sannolikt på att

materialet utlades Vid "normal" vattenkvot, sOm dock

icke kontrollerats. En viss ökning av bindningshastig-heten från och med ca 30 dagar har skett för provkroppar från båda provvägarna. För ökade kunskaper om inverkan av vattenkvoten vid Merolitens packning på dess tryck-hållfasthet krävs dock systematiska laboratorieförsök. I figur 18 har även medtagits resultat med provkroppar som lagrats sammanlagt 14 dygn i fuktrum vid +20 0C, men efter de första 7 dygnen i fuktrum har de legat

15 dygn i frysskåp vid 420 OC. Provkropparna har varit förseglade i plastpåsar under frysningen. Tryckhållfast-heten överensstämmer tämligen väl med den som erhållits hos provkroppar som lagrats kontinuerligt 14 dygn i fuktrum utan avbrott för frysning. Nedfrysningen (icke cyklisk) har således icke nämnvärt försämrat materialets hållfasthet.

21

7 FALLVIKTMÃTNINGAR 78-04-11

Mätningarna utfördes i prOVpunkter enligt figur ll på samma sätt som tidigare, och resultaten framgår av

tabell 6. Sträcka I med BG-bärlager har erhållit

täm-ligen enhetlig bärighet med E-modulvärden varierande mellan l99 och 223 MPa, vilket till stor del får

till-Askrivas att sträckan - enligt tidigare mätningar - .

ligger på ganska fast undergrund.

Merolitsträckorna, som delvis ligger på mer växlande undergrund, har däremot fått mycket mer varierande E-moduler (42 - 327 MPa), som icke är entydigt

av-hängiga av slagglagrets tjocklek. En orsak till E-modu-lernas förhållandevis stora variation är att Merolit-lagrets tjocklek (såväl den nominella som ännu mer den verkliga) varierat (tabellli)och 12). Meroliten visade vid mättillfället endaSt en mycket svag bindning (jfr mom 8). Merolitlagret kan därför förutsättas icke ha bidragit just mer till vägens bärighet än vad ett lika tjockt grusbärlager skulle ha gjort.

Bärighetsvariationerna inom Merolitsträckorna kan täm-ligen väl förklaras genom studium av undergrundsför? hållanden. De höga värdena vid sektion O/ZOOH och 0/220H beror sannolikt på den strax under terrassen liggande moränryggen. De höga värdena vid sektioner 0/320V och H samt 0/34OV torde förklaras med att ur-grävning och återfyllning med grusmaterial skett vid 'dessa platser (figur 7). Dessa åtgärder har gjorts

efter fallviktsmätningarna på förstärkningslagret, vilket betyder att den relevanta bärigheten hos

Mero-litens underlag icke har blivit fastställd vid dessa Sektioner. De mycket låga Värdena vid sektionerna 0/240 och 0/260 sammanfaller med det mest vattensjuka Området, där särskilda utläggningsproblem med krackelering och spårbildning konstaterats. Den totala överbyggnadstjock-leken är även minst inom detta svaga område

22

sträcka VI).

8 _ PROVBORRNINGAR 78-04-20

Ett försök att upptaga borrkärnor med 15 cm diameter:

gjordes ovannämnda datumtrots den kalla våren (jfr -foto'13). Provtagningen föranleddes främst av de höga

tryckhållfastheter som konstaterats hos de vid AB Merox

utömhuslagrade provkropparna (jfr figur 18). Inga hela

provkroppar kunde dock erhållas och i borrhålet5 väggar ' ^w kundematerialet lösgöras för hand. Vid borrningen

sönderdelades materialet varvid det fina-materialet spolades upp på ytan och det grövre samlades i

prov-hålets-botten. Merolitens bindning undersöktes även i

vägkanten vid sektion 0/480. Materialet kunde petas ut med en planteringsspade, vilket resulterade i att as-faltbeläggningen hängde fritt i luften på en sträcka_ "av ca 12 cm. En viss svag bindning fanns dock i

väl-'packat material. Klumpar kunde försiktigt upptagas, men de söndersmulades lätt mellan fingrarna. Merolitens bindning överensstämde med tillståndet hos de prov-I krOppar som lagrats utomhus vid VTprov-I (jfr mom 9).'

I samband med borrningen (lO provhål) mättes tjockleken hos beläggning och Merolit varvid resultat enligt ta-bell lOerhölls:

23

Tabell lO.Tjocklek hos beläggning och Merolit

Beläggningens Merolitens

Sektion tjocklek . tjocklek g

_ Uppmätt Avsedd Uppmätt Avsedd

'cm i om om - cm - cm

0/117,5 h-l,5

3

.4

' 12

7,5

0/117,5 v-1,5_

2

4

8

_

7;5

0/250 H-l,8

2

§

4

16 * * 20

0/250 V-l,3

3

4

U 20 '_

20

*.0/329 H-l,5 ' 3 4 14 10

0/329 V-l,57A

' 3 t-

4

"13

10

0/480 H-l,5 . 2 4 16 10

0/480-v-1,5 D_'

3

4

15

10

0/450 Ingen beläggning, Meroliten är helt obundenir' uppskattad thCklek ca 12 cm.

- Förnyade tjockleksmätningar har gjorts vid senare prov-borrning Omom ll). Vägytan var kraftigt nedsmutsad ge-nom jordtransporter (foto ll) varför skadekartering- H icke kunde göras. Det observerades att provvägen ån-s Vändes som upplagsplats för byggnadsmaterial, bl a tunga betongrör (foto 12). Dessa statiska belastningar verkar dock icke ha förorsakat bestående deformationer i Vägytan.

9 HÅLLFASTHETEN HOS PROVKROPPAR LAGRADE UTOMHUS OCH PROVKROPPAR AV OBUNDET MATERIAL FRÅN FÖR-SÖKSVÄGEN

Vid kontroll av de utomhus 1 sandbädd lagrade prOVe;

kropparna (78áO3-21) kunde ingen bindning konstateras.

24

.Provkropparna sönderföll helt vid.upptagning- En_vissåi skiktning verkade ha uppkommit i provkropparna genom frysning. De tre kvarvarande provkrOpparna förvarades utomhus till 78-08-29 och vid denna tidpunkt visade de sig ha bundit ihop (jfr fOto 4 b). Vid provtryckning

erhölls tryckhållfastheterna 3,4, 4,0 och 3,9_MPa.

Mot-svarande hållfastheter har erhållits vid inomhuslagring efter.4 - 5 månader.

Två provkrOppar tillverkades även 78-04-25 av obunden Merolit tagen från vägen. Instampningsvattenkvoten var 10 %. Dessa provtrycktes efter 60 dagars lagring i fuktrum. Tchkhållfastheterna 3,1 resp 2,6 MPa erhölls, *d'v s något bättre värden än hOs motsvarande tid lagrad Merolit tillverkad av "färskt" material (jfr figur 18). ,Resultatet bekräftar att obunden_Merolit icke förlorat

"aktiviteten" genom-vintertemperaturer.

'10

FALLVIKTSMÄTNING 78-09-20

Förnyad fallviktsprovning gjordes efter det att Nereliematerialet utsatts för Sommartemperatufer. Mätningar har skett på proqunkter enligt figur 11. Resultat framgår av tabell 6 och figur 19 som även Visar tidigare mätningsresultat. I jämförelse med mätningen 78-04-ll ligger E-modulvärdena högre. Det konstaterades vid provborrning 78-08-30 (mom 11) att

materialet bundit ihop, men den ökade bärigheten beror

sannolikt förutom på bindningseffekten även på den

under sommaren ökade bärigheten hos underliggande lager. Låga värden påträffades således icke längre inom det

vattensjuka området (vid sekt 0/240 och 0/260),

sanno-likt beroende på upptorkning genom bättre dränering.

,Högre värden påträffades däremot fortfarande vid de

mätpunkter där underlaget tidigare konStaterats ha

spe-ciellt hög bärighet (morän eller grusmåterfyllning,

sekt 0/200, 0/220 reSp 0/320). '

^25

Det bärighetsmässigt varierande underlaget försvårar jämförelser mellan försökssträckorna av olika tjocklek, men sträcka I med 7 cm bitumenstabiliserat grus uppvisa-de genomsnittligt något bättre bärighet än uppvisa-det lika

tjocka Meroitlagret (str III och IV). E-modulvärdena för sträcka VII:l med det 10 cm tjocka Merolitlagret_är. dock jämförbara med värdena för sträcka I med 7 cm BG. Ännu tjockare Merölitlager (15 resp 20 cm, sträcka V och VI) har ej resulterat i bättre bärighetsvärden, nå-got som dock kan ha förorsakats av den sämre undergrun-den inom dessa sträckor (bilaga 5).

Det är angeläget att förnyade mätningar görs under tjäl-lossningsperioden våren 1979, varvid provningsresulta-ten kommer att avse överbyggnad med Merolit i bunden

form på maximalt försvagad undergrund.

Tidigare erfarenheter med Merolit, främstfrån Lästringe-provvägen (VTI Internrapport 273) visar att resultaten

från statiska plattbelastningsförsök på Merolit (20:0m tjocklek) ofta är väsentligt högre än på motsvarande tjocka bitumenstabiliserade lager. Denna skillnad fram-kommer särskilt under varma sommardagar. Vid fallvikts-belastning konstaterades däremot inga stora skillnader' mellan överbyggnadstyperna.

ll ' MEROLITENS GENOMSNITTLIGA LAGERMODUL

De ovan relaterade bärighetsvärdena har varit uttryckta som Eemoduler, varmed har avsetts den dynamiska s k medelmodulen för beläggningen och övriga

överbyggnads-lager samt undergrunden. Såsom antytts i det föregående kan man icke avgöra om en förändring av medelmodulen

beror på ett ändrat värde, t ex på bärlagrets egen

mo-dul eller på undergrundens momo-dul. Om vägens medelmomo-dul

stigit från ett tillfälle till ett annat, så kan det

26

med andra ord'bero på att antingen bärlagrets modul stigit eller att undergrundens modul stiâit'eller att båda dessa förändringar inträffat.

För att försöka förbättra möjligheterna att analysera

förändringar i de enskilda väglagrens E-moduler med' hjälp av bärighetsmätningarnas resultat tillämpas vid' VTI sedan en tid ett något annat förfarande vid fall-viktsprovningen än tidigare då endast vägytans momen-tana sjunkning mitt under fallvikten (i belastnings-' plattans centrum) registrerades. Genom att i

belast-ningsögOnblicket även registrera vägytans sjunkning i

'en punkt på Visst aVstånd från centrum (vanligen 600 mm)

där det möjligt att teoretiskt klarlägga (genom dator-öräkning enligt Chevronprogrammet) dels den dynamiska

E-modulen för bärlagret och dels medelmodulen för alla lager under bärlagret inkl undergrunden. Om avsikten

med en provväg är att studera hur ett bärlagerav viss

typ förändrar sina bärighetsegenskaper med tiden är' 'givetvis själva bärlagrets E-modul, bestämd på

nyss-nämnda sätt, av vida större intresse än den hittills använda medelmodulen för hela vägkroppen.

Vid fallviktsprovningarna 78-O9e20 utfördes på prov-sträcka V med 15 cm Merolit registrering av vägytans sjunkning såväl i belastningscentrum som på avståndet 600 mm. Ur dessa sjunkningSvärden och mätningsresultat avseende beläggningens resp bärlagrets (Merolitens) verkliga tjocklek (tabell 10 och 12) har Merolitlagrets

lagermodul (EMer) kunnat beräknas. Resultatet har åter-givits i tabell ll.

-27'

Tabell ll. Beräkning av Merolitlagrets E-modul på prov-_

sträcka V (med nominellt 15 cm Merolit) ' Eörutsättningarz Asfaltbeläggningens tjocklek 30 mm

(uppskattat enl tab 9), Merolitlagrets.

tjocklek = 120 mm (mdv enl tab 10).

ctr för Meroliten = 5,4 MPa vid

prov-ningstillfället.. i

Sekti_n

S0

S600

*

'EMer

.

E2_

U imm 7 mm __MPa MPa

0/140 H

1,03

0,32

750

90

0/140 v

0,79 - , 0,28 i

950

90

_0/160 H

0,83

0,26'

750

100

0/160 v

0,74

0,30

200

.85

Mdv 910

- 90

Det erhållna medelvärdet för Merolitens lagermodul

(910 MPa) är lågt jämfört med vad som normalt erhålles

för mOtsvarande bärlager bundna med andra bindemedel (för lager av cementstabiliserat grus tillverkat genom

platsblandning har exempelvis erhållits värden av

stor-leksordningen 20 000 MPa - VTI Meddelande 134 och för IG-lager kan man vid aktuell temperatur räkna med lager-'moduler av storleksordningen 5 000 MPa --VTI Meddelande

138).

Den relativt låga E-modulen för Meroliten i detta speciella fall får givetvis ses mot bakgrunden av de mycket ogynnsamma förhållandena vid utförandet. I

vil-ken mån Merolitens förhållandevis långsamma

hållfast-hetstillväxt även spelat in, får de fortsatta prov-'ningarna utvisa.

28

-12 PROVBORRNINGAR 78-08-30

. Samma utrustning användes som vid tidigare provborr-I ningar (mom 8) då resultatet blev misslyckat. Denna_

gång gav provborrningarna ett lyckat resultat och hela, sammanhängande borrkärnor kunde upptas (foto 14 a).

Enda undantaget var en borrning vid sekt 0/248 H på en

vallbildning förorsakad av ett hjulspår, som uppkommit'

'under byggnadsskedet. Vägpartiet var också krackelerat. Tydligen hade materialet blivit uppluckrat, inne i. 'i själva hjulspåret var det dock välpackat och en hel

borrkärna kunde upptas. Merolitlagret var också tunt

i hjulspåret (6-8 cm istället för 20 cm), däremot tjockt i vallbildningen.

Borrkärnor har provtryckts, varvid resultat enligt tabell 12 erhållits:

*Qabell_l2. Borrkärnornas höjder och tryckhållfasthet.

Höjd, cm

Tryckhåll-sektion Uppmätt Avsedd \ .MPa

0/142

:

13

15

_

5,4

0/144

'

11

15

5,8

0/147-

-12

16

4,7

0/153 4. '

12

15

5,5

0/248

_

9,5

20

4

5,2

Höjdmåttet gäller för uppborrad kärna. Före provtrycke ningen har höjden trimmats till ca lO cm. P g a dia-metern 15 cm blir det s k slankhetstalet hzd = 0,75. De laboratorietillverkade prkaropparna har slankhetse talet 1,3, något som gör att tryckhållfastheten icke

;29

är helt jämförbar. Bellander (1976) har givit diagram

för omräkning av tryckhållfastheten hos betongkroppar

Vid olika slankhetstal, det är dock osäkert om prove

ningsvärdena för Meroliten med dess avsevärt lägre hållfasthet kan korrigeras enligt dessa diagram.

Tryckhållfastheten hos Meroliten i provVägen är endast ca hälften av den under "normala" förhållanden erhållna tryckhållfastheten. På så sätt överensstämmer tryckhåll-fasthetsutvecklingen i vägen med den hos laboratorie-tillverkade provkroppar med samma vattenkvot.

13 PRELIMINÄRA RESULTAT

'-Meroliten har utlagts under extremt ogynnsamma

Väder-leksförhållanden (nederbörd och kyla) på

vattenupp-mjukat underlag, vilket resulterat i Vägskador under byggnadstiden. Materialet fick ingen tid på sig att binda ihop före vinterns inbrott. Den ursprungliga ambitionsniVån beträffande uppföljningen av provvägen har därför sänkts.

Följande fälterfarenheter har sammanfattningsvis gjorts:

Markundersökningen, gjord under en torr sommarperiod, har icke i förväg klarlagt de senare konstaterade bärighetsvariationerna längs provvägen. Hydrologiska faktorer, som erfordrar långvarig uppföljning, har i detta speciella fall varit av större betydlese än jord-artsfaktorerna.

Erfarenheterna antyder att Merolit icke bör utläggas under extremt nederbördsrika perioder. Ett sviktande, vattenmättat underlag försvårar packningen av materia-nlet, som dessutom kan få ökad vattenkvot genom

"pump-ning" från det vattenrika underlaget. Det icke bundna Merolitlagret kan under sådana förhållanden deformeras

30

av byggtrafiken även efter det att det försetts med asfaltbeläggning.

Vid användning under en nederbördsrik period bör Meroá

'ljjzprovta52från vägen och icke från verket.

Provkroppar-na får anProvkroppar-nars orealistiska hållfasthetsvärden;

Materia-' let bör levereras i täckta bilar och vattenkvoten vid blandningen i verket kan även lämpligen sänkas något.f Tillsatsen av järnoxidfiller kan även sänkas för.att minska Merclitens vattenkänslighet och därmed risken

för skador av byggnadstrafiken.

Merolitlagret bör beläggas så fort som möjligt för att skydda lagret mot trafikslitage och nederbörd samt för-hindra uttorkning vid varmt_väder, eftersom en viss ' vattenmängd behövs för de hydrauliska reaktionerna.

,I

Merolit bör för att hinna erhålla tillräcklig bindning och bärighet före Vinterns inbrott icke användas efter ilått visst senaste datum, som bör fastställas närmare

och kan komma att variera i olika delar av landet. Följande erfarenheter har gjorts vid laboratorieunder-sökningarna:

Packningsförsök visar att den torra skrymdensiteten

ökar med vattenkvoten. Provkroppar som tillverkats vid VTI av material med hög vattenkvot har erhållit. dålig hållfasthetsutveckling. Specialförsök visar dock att hållfastheten icke påverkades av vattenlagring eller fryscykler före provtryckningen.

Provkroppar tillverkade av material uttaget i verket uppvisade för materialet "normal" hållfasthetsutveck-ling, som dock icke representerade det material med hög vattenkvot som byggts in i vägen.

Provkroppar som tillverkats av obundet material,

taget från vägen våren l978luppvisade i stört sett

samma hållfasthetsutveckling som de tidigare tillverka-de provkropparna, vilket visar att materialet icke för-lorat sin "aktivitet" under vintern. Laboratorietill-verkade provkroppar, som förvarats utomhus, hade icke

bundit ihop på våren men Väl under följande sommar; Den

genomsnittliga tryckhållfastheten hos uppborrade prov-kroppar, från vägen hösten 1978, överensstämde tämligen

Väl med värdet hos laboratorietillverkade provkrOppar.

P g a alltför hög vattenkvot i båda fallen blev tryck-hållfastheten ungefärligen hälften av det man normalt erhåller för materialet.

32

14' REFERENSER

Alfheim, S L, Andersen, B. Komprimeter - utstyr for å. måle.komprimeringsgraden i sand, Statens Vegvesen, Veglaboratoriet, Internrapport 654, 1975._

Bellander, U. Hållfasthet i färdig kOnstruktion. Del 1.' Cement- och Betonginstitutet, Forskning 13:76.. » Broms, H, Gatu, P-O, Persson, K._Undersökning av

tryck-hållfasthet hos laggstabiliserade material. Stockholms Tekniska Högskol . Vägbyggnad. Examensarbete nr 1977:4. Carlsson, H^E, Gandahl, R. Provväg Lästringe 1975. Un-dersökning av slaggstabiliserade blandningar av masugns-slagg. Statens Väg- och trafikinstitut. Intern- .'

rapport 273, 1976. '

Forssblad, L. Packning av jord- och stenfyllningar. Svenska Bokförlaget, 1967.

Höbeda, P. Masugnsslagg som vägmaterial. Statens Väg-,och trafikinstitut. Rapport lll, 1976.

Ydrevik, K. Prov med cementstabilisering av grusväg på starkt tjälfarlig undergrund. Statens Väg- och trafik-institut. Meddelande 134, 1975.

Ydrevik, K, Provsträckor med cement- respektive slagg-stabilisering på väg 675, Fyrö - Juresta, D-län, Flen. Statens Väg- och trafikinstitut. Internrapport 238, 1975.

Örbom, B, Wiman, L. Vendelsö 74 - tjocka asfaltbelägg-ningars temperatur och deras användning vid analystisk dimensionering. Statens Väg- och trafikinstitut. Med-delande 138, 1978.

STATENS'on OCH TRAHKINSTITUT

Vägavdelningen

sid l (6) 1977-08-29 Avd dir B örbom/GL

P.M.

' betr. föreslagna prov med bärlager av Merolit på matar-gata till Tökarpsområdet,_Linköping.

. Avsikten med detta P.M. är att framföra vilka-faktorer som ur.bärighets- och byggnadssynpunkt.bör_beaktas vid förslag till lämpliga provsektioner samt att med led-. ning härav föreslå sådana;

Den ursprungligen föreslagna gatusektionen med

konven-tionell överbyggnad, upptar för körbanan

I '

A(a) Beläggning (bärlager) av 7 BG, tätad och avjämnad

' med 30 AB 8t

" '

-

--'

(b) (C)

15 cm grusbärlager

45 cm förstärkningslager

Undergrund av okänd typ'(jfr pkt 3 nedan).

Efter 2 årS'trafikering tillkommer-J + 60 ABpth (ca

25 på 0 ._x. .

p.,

OVanstående utförande motsvarar ungefär en överbyggnad

enligt nya BYA av typiGBÖ för trafikklass III på

under-grund Do Den dimensionerande trafiken bör således vid projekteringen ha uppskattats till 100-500 s k kommer-siella fordon per dygn.

Provvägssektionerna skall enligt förutsättningarna ha

bärlager av Merolit; Merolit-bärlager är under sommar-förhållanden med.säkerhet avsevärt böjstyvare än lika tjocka BG-lager. Under den kallare delen av året torde

skillnaden i detta avseende vara avsevärt mindre om .ens någon.

STATENS VÄG- OCH' TRAHKINSTITUT

5.

Bilaga 1' sid 2

En grundförutsättning för att nYa överbyggnadstyper skall bli attraktiva är att de leder till lägre an-läggningskostnader utan att underhållskostnaden ökar

(nämnvärt). Om man - som det har angivits - kan räkna-med att anläggningskostnaden för ett Merolit-bärlager i Linköping f.n. är-ungefär densamma som_för ett BG-bärlager med samma tjocklek, så blir tydligen den erforderliga tjockleken hos Merolit-bärlagret i-den nya konstruktionen en styrande.faktor vid konstruk-tionen av den nya överbyggnaden.

; Egenskaperna hos ett bärlager (av BG, Merolit eller något annat material) påverkar den erforderliga tjock-leken såväl hos bärlagret självt som hos ovanliggande asfaltbeläggning cch underliggande förstärkningslager.

Erforderlig tjocklek hos asfaltbeläggningen styrs i första hand av krav på dess förmåga att kunna upptaga horisontalkrafterna från trafiken utan att skadas,' medan däremot behovet av viss bärighet hos vägen

endast marginellt kan styras genom ändringar av belägg-ningstjockleken .inom de gränser, som kan vara rim-7 liga ur ekonomisk synpunkt. När det gäller val av

be-läggningstjocklek med hänsyn till hållbarheten mot

trafikens horisontalkrafter är det av stor vikt att kunna bedöma, vilken grad av vidhäftning som vid ut-förandet uppnås mellan asfaltbeläggningen och bärlager-ytan och vilken grad av fasthet denna besitter. Vid samma trafikbelastning och bärighet hos vägen erford-ras ur denna synpunkt exempelvis en tjockare belägg-ning om den utförs direkt på ett grusbärlager än på ett BG-lager, där man kan förutsätta bästa möjliga vidhäftning mot underlaget och fasthet hos detta. Om-man kan välja en lika tunn asfaltbeläggning på Merolit-bärlagret, som på ett BG-lager, är osäkert. Förslagsvis bör den tills vidare göras något tjockare.

Bilaga 1_

STATENS VÄG- OCH TRAHKINSTITUT

- 1

sid 3

sh? (b) Erforderlig tjocklek hos Merolitjbärlagret skulle

kunna uppskattas väl med ledning av-hållfasthetsbe-räkningar, om man kände dels det aktuella, packade Merolitmaterialets hållfasthetsegenskaper (i första hand böjdraghållfastheten vid utmattning) oCh hur den förändras med tiden dels underlagets elastiska egenskaper och slutligen trafikbelastningarnas stor-lek, varaktighet och antal under den kalkylerade. livslängden för vägen. F.n. synes denna möjlighet inte vara tillgänglig framför allt därför att

kun-skaperna om Merolitmaterialets

hållfasthetsegenska-per är alltför bristfälliga.

'Som tidigare nämnts visar hittills utförda prov med och erfarenheter av utförda Merolit-bärlager av dessa efter hårdnandet har stor böjstyvhet och hög E-modul

ooh att de som en_följd härav uppvisar en viss sprickbe- ' nägenhet vid-praktisk användning (en viss - men dock

förhållandevis obetydlig - frekvens av ilymp3prickor-observerad)o Detta förhållande antyder'attdet kan 'medföra vissa risker att utföra übrülitebärlager med

förhållandevis små tjocklekar. I ett tunt lager av ett.material med hög E-modul blir risken stor att de vertikala trafikbelastningarna framkallar så Stora. böjdragspänningar i lagrets underkant att sprickor uppkommer; Bärigheten för ett av belastnings-sprickor genomdraget bärlager blir givetvis lägre än för ett osprucket (den "effektiva" Eemodulen hos bär-'lagermaterialet avtar). Å andra sidan antyder vissa

resultat från provvägar med cementstabiliserade bär-lager, att uppkomsten av belastningssPrickor i böj-styVa bärlager icke medför någon radikalare sänkning av vägens bärighet.

Med hänsyn till dessa synpunkter och tidigare disku-terade nödvändiga hänsyn till anläggningskostnaderna har här föreslagits ett huvudalternativ för provsek-tioner med 10 cm Merolit-bärlager samt bialternativ

STATENS VÄG'- ocH mmmsnm Bilaga 14_{sid 4}

med 7,5, 15 resp 20 cm tjocka Merolit-bärlager (bilaga 1). Sistnämnda två alternativ bör'vid den

efterföljande trafikeringen även kunne Visa om

dessa bärlagertjocklekar är tillräckliga vid

större trafikmängder än den vid'TokarPSVägen

aktuella (således närmast motsvarande BYA 76:5

trafikklasser IV och V). Denna sanun t bör tala

för dessa två provsträckors berättigande även om

överbyggnaden ger något högre anläggningskostnad.

Brforderlig tjocklek hos-förstärkningslagret-reg-leras av behovet att minska trafikspänningarna i<

undergrunden närmast under förstärkningslagret. I

någon mån inVerkar även behovet att minska och

utjämna ev förekommande tjällyftningar., '

För provsträckorna med bärlagertjocklekarna 10,

15 och 20 om har förstärkningslagrets (ooh grusbär-lagrets - i förekommande fall) totala tjocklek

av-passats så att trafikbelastningarnas

Utmattnings-effekt på undergrunden skall bli densamma som för den ursprungliga, konventionella överbyggnadskon-Struktionen med BG-bärlager. Beräkningen har utförts

med dator, Resultat anges i bilaga 1:1.

'

För den föreslagna provsträckan med 7,5 cm

Merolit-bärlager har överbyggnaden i övrigt (utom

asfaltbe-läggningen) utförts i överensstämmelse med det ur-sprungliga förslaget;

För sträckorna med 15 resp 20 cm Merolit-bärlager har grusbärlagret utelämnats, vilket förutsätter

att förstärkningslagret har sådan sammansättning,

att det är körbart för de fordon, som skall leve-rera Merolitmaterialet (läggning med läggare).

STATst VÄG- OCH TRAFIKINSTITUT

.

13%åaga l

. 81

7. Sedan provsträckorna fullbordats, utföres

de.mät-ningar, som erfordras för att fastställa bärig- I

hetens utveckling under inverkan av trafiken och "väder_& Vind" (fallviktsprovning, ytjämnhet). Mätningarna bör upprepas höst och vår under-ca 3-4 år, Vid något tillfälle bör trafikens belast-ningsspektrum fastställas med vågplatta i vägytan.-Tjälgränsmätare bör monteras för att belastnings-provet på våren skall kunna utföras under de ur

bärighetssynpunkt mest kritiska undergrundsför-Ã

hållandena.'° \\ M ,_-/3,/1 . n ._.//.i g'/. _[ ' _{Ã b ' /L_..}_17 I; 1 ,

Björn Örbom

VTI MEDDELANDE 142

. _CRUQEK$KX#QW&WKW%rQUHU$ .\ . . . . o o . . . u . _

..D%\_.\0\f&^./. xnm\\n.\\b\\.<r\a\\\ .

s 0

. .

_ .

. .,

. _ .

\\, I\L o \ 5 o _ t i i I 0 0 . l 0

.

s

.mm\

\

. y <$

.

B i l a g a 1 s i d 6

\. . : .. 1. ... i .. 4 a . ,. : . . . . ,., . J ,. .d .. . . . .. 4 4.53.33..., ..,§;..q_....

. .u Cs- \, .A .. s... » x. . ... .y . .. i . .4. V. . i .A . o. ... . . .u ?ln . Pzgil :Auñspnfrie: \.»v ... »i ä . .3 z... sta... ...ç ,

D

ÅHHV

4

&u

,.... .Sö

_{k 2 m}

XR

_W

NN. \\Q\.\M\\ v

mawawwaxw

VT

I

ME

DD

EL

AN

DE

14

2

SlCi .L (1.3)

n: % _{-..\ D.å} 22 2 _{-h 4}

< 5

m

_3!

.Jm .-1.9 g _{"\ -g} (DI <1 _1* 20 I \ m , (3 0'_- -_{0 "M}

3

_{t: 2}

_g

me

.5;

Eg

ä

E93;

3

Då ?-: LU

:44 g

_. :'>§å *Z*

'3*'<w 2 o

_{mot-294 J} 8 <-Z 2 m quåm 5 'f'

-<Icr;x 3 3'

2:01:45_{?i LLCZO} :5 :r '-0 w X: : 1;. I 1.3,. .4 ' #4

?D

EL

L

: g 1u v

?i J agen '5 or pr ovv . i . L äg et f

.ägt _H . , _H

.

_.V

_3%]

-r-i

ml

VTI MEDDELANDE 142ä5*

x

V T I M E D D E L A N D E 1 4 2 NORMALSEKTION SKALA 1:50

_5 W ?somP_qu ..

' \;QVERnYGnNAg SE DETAtirç.

Eigur 2. NormalsektiOn för matarled, Tokarp

'B il ag a 2 s i d 2

_- _m--- - ....--...«..._.. .. ...WW. -,w __ . ' . 22-71: .w . 1, m t 3P|LLV UtDN 'Hm mmm VAHAI V _ \ (FUNKYICN HLLS OHH tm Hmmm 4" ' _ -. . MF VAG ANSLUIES A ruov HLL MMAm EU i J \ n» m m . . . . . . _ . -_ ._

\ 'IQKARP 1' § ' _ \ /lWiNL/küT om' 11 i

' x - / I _ ,21'

' I, . \ . \ KLM'OLSIL (.NLLV //I 1 .;'"' a \ [ v0 sm;

\ MARK AMA 579- 2» L\ ' . <"_ \ ,, \ "Jo 2800

\ \\ Q?- \ \ _ _ ___wÄ __,_, I _$ - \ '\\l/

[um ämm-oj

4

.H '\ ( *k

" -: ;2:...kam Dum-m1_2k{;:i ._3:":;. r . -4 _ - _ n _ _ mm 0; MAMRGÅ ' . \H (i'

' . _...,o "'27'11 .. ' -u-n- .. . _ .4 § " i " 4 _{, .fl 579.134_}I AMA ,'17 I:

' _\ \ \\ J \ ä \\ WSSHPL. -Il \ c_{*1- V}

VT

I

ME

DD

EL

AN

DE

14

2

I \ _.____._ 15... .. .A _... \\\ \ BIGIRUMMA . \ uål\\_aI'JOOL=ZSM m\ . \ v0.3210 -0 \ »A

V/âñ

ann KvAnnRgn

_ QEFVAU BURHJ|^K1AS nu_ '

9,! M UNDER nu* wclvuwo ' HEF. WG 1" 4 300

.om HEKLAUES Mm TIDIGARE. [Of- MMS "5,5"- I

[AVIAGEN MAUURD _H

\\ s

,- PLAN Mun-.u ) '

4 Å mmm sn my__{' ' MARK AMA '} " I (51

FW. __å §/j'/ *31mm '* l[4 il_. '. -ä M_ 1_ __Ä _ ____ -FJ' ' 1'-41 *' n _1. < _{3 \ ( k y} D41_ 1 4.4 . ._ . . ' f* ' "- "W i_-w 7 TFA ;av

OLSIL ENLMÅHK AMA

;ZEL

(så:

\- - ' " '9" _{_2_ 2'/6]}UILOPP so-'uLv

nu; IHUMMAd 225_

IVG. 3120 '

;ijman awLD

;7_,;,...a-' .

_ _ ___ ...all-'flk/ vw..annu... N.. '_{H. *}'.- - m. _ANSL VM) 0037 sem_ 0170:.5 . \ * _ a __ ä.. r "" 4;? \ A \. i \ _gl-1 ø \ \\ _ mmsr_ sm: \_{'HA ma \.} " \_{. _} " \'\ '-M--w x v- -' - " ' \ KÄRNA SOCKEN 0. , _..---BETECKN;-uno _. \ .. , ._ , . . .--__-A,___,__ _' .\ (Dun 'SEKTION momsen. \\ _ . .\ _' "'o'zb'doloioso;"_{9155041100' _ V}' _{V <} \_{\ _ VÅRD 5}" " ' 01050. 0: 075 ' 3 V- . . .._ ...n-__.w . " Ã\ 01025. unoo a m ' 01100. 01125 [1 OI |25.- 01175 1

0122341275 n oms 01225, ^ ' 0:275 0:550 lm

L

Eigur 3. översikt av provéträckor

....L _