Fuktighetens inverkan på stenmaterials hållfasthets- och nötningsegenskaper

STATENS VÄG- OCH TRAFIKINSTITUT National Swedish Road and Traffic Research Institute

FUKTIGHETENS INVERKAN PÅ STENMATERIALS HÄLLFASTHETS- OCH NÖTNINGSEGENSKAPER av

Peet Höbeda

RAPPORT Nr 42

STATENS VÄG- OCH TRAFIKINSTITUT

National Swedish Road and Traffic Research Institute

FUKTIGHETENS INVERKAN PÅ STENMATERIALS

HÅLLFASTHETS- OCH NÖTNINGSEGENSKAPER

av

Peet HÖbeda

RAPPORT Nr 42

Lo u' :_ 17 'v--â ?m g-:P 44.. , U ) : M :s ' 5 ,N _ f å; _'rv-w! L ;m n-J L. ' 1 Ja '-"1 ) 1 f " N. .. . a m I.I ...3 .L .. .r i L .A .. f' 3 x .\ . L4 11 K, .IX-'å' I Nr _ I'\ IN L133 .D 'N3." N(3 LET T .133 RA T UR S T UD IE

EI Tf a, 1"* e ;zh e t e 3: 8.V 132:: I* 01ka ;1111 s 1::a. 3 'I' (Lu-;ni ;71 1:' 5; m_b 3:,

:m T.: 0 d. e 31'* .

E 'Ei a, 35'e :mh t 3:* av *J <T*3:1 at(2 r i.al p :27OV nu:(Art-D... :c

_ Orsarce till. fukâighetens varierande marc-:Ekan på betrgxna'terials Inekaniska, egenskaper

E G NA F O R.S OK.

Fuktig'hetens inverkan på hållfasthetsegen-w3

skaper

Slåghållfasthetâbestänaningar T ryckh ållfasthetsbe stämningar

Punktla feb 6 st ämm inga

Fuktighetens invc rkan på. nötningsegenskaper Sliptalsförsök

Våtmötningsförsök

SAMMANFATTNING OCH SLUTSATSER

English text to figtáres

REFERENSER

17'

19

21

22

'Tl Rapport nr 42

'

#

9

INLEDNING

i beläggning och bärlager belastas ofta i fuktigt

m*

Stenn'fna

tillstånd. fiT/*et har 'visats för ytbehandlingssten att dubhdäizkssiiw taget kan vara. större på fuktigt an torrt material (försök i prova» vagsniaskin av Keyser 1971). Institutets mätningar av belaggningsm

- 0 u nu 0 i ..

slitage pa provvagar tyder aven pa att klimatet verkar va ra ennvaw sentlig,slitagebestärnnriande faktor (Lilja 1972). Kliniatets inverkan har f ö redan .franihavts av lVfatérn och Schütz (1932,). Det. :näste dock påpekas att and *a faktorer än steninaterialets hållfasthetsm och nötningsegenskaper (ex. Vidhaftningen 'till bindemedel) är av betydelse för belêiggningars slitagenlotstånd.

Utländska erfarenheter tyder på att fuktighet kan i kombination med trafikpåkanningar accelerera bärlagermaterials sönderfall (jfr Höbeda 1972.). Provtagningar gjorda efter uppkomna krackele» ringsskador, ofta vid tämligen nybyggda svenska vägar, har även avslöjat tämligen höga finmaterialhalter i bärlager. Orsaken kan

i vissa fall bero på att sönderfa.ll.__ av stenniaterialet uppkommit

varvid finrnaterialhalten ökat utöver den tillåtna..

.Det är dessutom känt att sprängstensfyllningars sättningsegenska» per kan acceleras av fuktighet (bl. a. Kjaernsli och Sands 1966, Lindblom. 1972), något som till stor del tillskrives ,den hållfasthetsn

nedsättning som uppstår i belastade kontaktpunkter inom stenske» lettet. Sprangstensfyllningar packas därför ibland unde r vattenbem gjutning för att från början få fullgod packning och undvika senare sättningar vid plötslig vattenhaltsökning, exempelvis uppkommen ' genom häftiga. re gnväde r .

Det har varit känt sedan länge att vissa sedimentära eller vittrade bergarter kan vara avsevärt svagare vid laboratorieprovning i fukm tigt än i torrt tillstånd. På senare år har det dock framkommit vid en del bergrnekaniskaundersökningar (som.. i regel göres på borr-v-karnor) att fuktigheten i vissa fall även kan åstadkomma en mycket

m

i Sve rigetill vägars beläggning och bärlager (Kauranne 1970, SelrrieruOlsen 1974).,

Norrne rade stc-.mrnaterialprovningar göres som regel på torkade prov, c'både i Sverige och utomlands. i? 'ukthalten i stenmaterialets porer kan dock variera, beroende på om. provet lufttorkats (labom ratorieatmosfaren varierar som regel) eller också torkas i varv me skåp vid någon bestämd ternpe ratur före. provning. Även små fukthalter kan. i vissa. fall ha stor inverkan på bergmaterials

håll»-In

fasthetsegenskape r .

I den metodföre skrift för bestämning av sprödhetstal som beskrivs i SVI Specialrapport nr ll ornnämnes icke på vilket sätt stenniaten rialet skall torkas före provning. 1 tysk rnetodföre skrift för fallm hainmarförsök (DIN 52109) :nämndes däremot att provet skall vara lufttorkat. Enligt amerikansk föreskrift för Los Angelesförsök (ASTlx/i C 131) :måste provet torkas vid lOS-llOO G till konstant

vikt. I brittiska föreskrifter (BS 812) för hållfasthetsförsök i

tryckpress och fallhainniare nämnes däremot att provet skall un» _ dersökas i yttorrt tillstånd, men om. det först måste torkas i värme

skåp (vid ltOESm--llO0 C) får detta ske under maximalt 4 timmar. San» nolikt vill man därmed undvika alltför långt gående 'uttorkning av stenrnate rialets po rer.

Avsikten med föreliggande undersökning har varit att bättre klar-lägga inverkan av fuktighet på stenmaterials mekaniska egenskaper. Den ingår som ett led i de av statens vägverk bekostade projekten "Stenrnaterial till beläggningar" och. Krav på stenmaterial till ostabiliserade lager". Laboratorieförsöken har utförts under gann ska lång tidsrynnd och vid försöken har medverkat A Adestedt, ;M Carlsson, T Jacobson och E Pedajas. Fotograferingen i svepelek» tronmikrosk0p har gjorts av AB Analytica.

LITTERATURSTUDIE

Erfarenheter av bergmekaniska provningsmetoder

Undersökning-ar av be rgarters hållfasthet utföres som regel på geou» metriskt definierade provkroppar (vanligen cylindrar eller kuber)

."l Rapport nr 42

avelika dinrrxensimier, Detta gör* att resultat, som erhållits av Olika. fors; kare icke alltid är järnfö rbara. I regel uarucleifsöks den. enaxiala try'clifastheten. Provningenrietodiken har nyligen utför» ligen beskrivits av Hawkes och lxáello 1 (1970). Vissa tämligen enkla, indirekta (iraglüillfaethetsprevninga1* har även. alltmer börm

Ci i.)

jat användar: , exenapelvis det s k brasilianska provet och pmnkt-w lastprovet rocli 19 71) .i

Vanligen utföres hållfasthetsprevningarna på mer elle 1* mind re Väl ra

definie t torkade prov. Detta gäller även de större undersökningar

som utförts i Sve rige (Schlyter 1928, Hagerman 194.3, Leijonhumid 1957). En del författare har dock sedan. seklets början undersökt hållfasthetsskillnader för torkade och fuktiga pirov vid :mer elle I." mindre väl definierade föirsöksförhållanclen. En sammanställning

har gjøre av litteraturuppgiftei* beträffande torr och "fuktig"

enaxial trynkhållfaethet, varvid den procentuella .försämringen vid provning av fuktigt material har inräknats. Absolutvärdena på

hållfasthet av mindre intresse.. på grund av tidigare nämnda

skilda föreöksbetingelser. Följande resultat har erhållits:

Bergart Hållfasthetsm Källa

reduktion ('70

Granit, Österrike 12 Hirschwald 1911

, Sverige 6 H " , Tyskland 6 'i Kalksten, kristallin 10 H

Glimmers :iffér

53

u

n

Granit (gencmrisnitt) 10 Kessler m fl 1949

Diabas

50

Wiedeman 1%1

Kvartsitsandsten 46 Colbach_wüd 1965

Kvartsitskiffer 49 H

sandmen 50 Berthier och Tourenq 1965

Kalksten 26-39 H n

Be rgart

i

Hållfasthets-

Källa

4 reduktion %

Sandsten i 45-53 . v w Farmer 1968

Kalksten 30 Dessenne och Galy 1969

Peginatit, Finland 62 Kauranne 1970

Porfyrisk granit, Finland 63 H

Hornbländegnejs, . 51 H I i:

Glimmerskiffer, "

73

'

u

n

Diabas, " v 30 N L I _ n __

Trondhjemitt, Norge

22

Broch och Leivestad 1973

Gabbro, Norge 30 .I I N n

Gnejs, ' 53 = N N n

Gnejs, "' T 38 u n . n

Kvartsdiorit, Norge 22 I " . H .n

Ruiz (1966) har Vidare undersökt de teknologiska egenskaperna för

26 brasilianska bergarter varvid både de torra och "våta" enaxi» ala tryckhållfastheterna bestämdes. I de flesta fall var hållfasthets» minskningen ganska obetydlig och i några fall ökade t o m hållfast-v hetenhos fuktigt material, något som enligt undersöka-ren kan bero på den stora spridningen av försöksvärdena vid bergmaterialprovm ningar. I en del fall erhölls dock väsentliga hållfasthetsnedsättningar,

speciellt för några basalter och graniter. Det är möjligt att dessa bergarter innehöll betydande mängde r. av sekundära mineral (jfr mom) 3).

'Några forskare har även försökt variera försöksbetingelserna ytte ra-ligare. Simpson och Fergus (1968) har således undersökt en diabasm bergart först efter torkning vid 1900_ C, vidare efter lufttorkning ooh slutligen eftervattenlagring. Tages värdet för det bäst torkade provet som grund, försvagades det lufttorkade med 26 % och det vattenlagrade med 4.1 (70. Kjae rnsli och Sands (1966) har studerat norsk syenit, dels efter lufttorkning, dels efter vattenlagring. Provn-tryckningen gjordes i det senare .fallet både i luft och under vatten.: I förhållande till det lufttorkade provets värde reduce rades tryckw

hållfastheten i det första fallet med 7 0/0 och i det senare med 15

; Kowalski (1972) har 'undersökt svag lerig kalksten och i relation till den torra tryckhållfastheten blev nada- sättningen 64 970 vid kam

T1 Rapport nr 42

pillär mättnad och hela 87 % vid "full" vattenmättnad varvid prov* tryckning gjordes under vatten.

En del re sultatav punktlasttestningar återges nedan:

Bergart Hållfasthets- Källa

reduktion %

Granit, Aberdeen 13 Broch 1971

Sandsten, Darley Dale 30, 33 "' "'

, Pennant 22_ "_ " '

Trondhjernitt, Norge 22 Broch och Leivestad 1973

Gabbro, Norge 30 " "

Gnejs, " 36 i " "

Gnejs, 46 "

Kvartsdiorit, Norge

22

'i

1974

Hållfasthetsnedsättningen verkar vara tämligen likartad vid både tryckh ållfasthets - 0 ch punktla stprovninga r .

Mc Geary m fl (1973) har testat. slitsförsedda provkr0ppar med "notched bearn test i närvaro av både vatten och andra ytaktiva Vätskor och funnit att granits hållfasthet knappast påve rkas, medan gnejs och skifferundergår märkbara hållfasthetsnedsättningar. Rosenqvist (1965) har bestämt elasticitetsmodulen för några tiotal norska bergarter i torrt och fuktigt tillstånd.. Modulvärdena har kunnat bli både lägre och högre vid fuktiga prov, skillnaderna är dock ej särdeles stora och kan Väl bero på spridningen av försöks« Värden. Obert rn fl (1946) har likaledes undersökt elasticitetsmom dulen för olika bergarter i torrt och vått tillstånd. Granit och mar-u

mor kunde i vissa fall få upp till 30 070 modulvärden i fuktigt

än torrt tillstånd, sedimentära be rgarter erhöll dock i regel upp till 40 % lägre värden efter befuktning. Enligt Dessenne och Galy

(1969) kan' fuktighet komma att reducera kalkstens elasticitetsrnodul mer än trkahållfasthet.

Be rgmaterial har även testats i fuktigt tillstånd genom treaxial» försök., dock snarare i geologiska än i bergtekniska sammanhang.

6

Höga temperaturer och spänningsförhållanden har därvid använts för att efterlikna de förhållanden som. råder på. djupet i jordskorn pan. Ganska få sådana försök har dock. gjorts på grund av invcket

konialicerad_{l P}rovnin 15metodik. Vid_{E» P}orösa ber arter försämras_7;

hållfasthets» och elasticitetse enska )E:1 vid treaxiell belastnin m_{f g}

genom uppkomst av porvattentryck som minskar effektivtrycket mellan :nine ralkornen i bergarten.

Fuktighet har även haft den effekten på vissa be rgarte r att deras benägenhet till plastisk flytning kommit att Öka vid treaxialprovu ning, medan andraförsvagats genom större tendens till uppkomst av sprödbrott. Exempel på sådana bergarter är kalksten resp. kvartsit. Den inre friktionsvinkeln påverkas i. regel föga av _fuktig-:-het (Handin m fl) och den ytaktiva vätskan anses främst verka ge-nom att minska küohesionen mellan mine ralkornen. Vid glimmerrin

ka, förskiffrade be rgarter kan dock den inre friktionsvinkeln

kom-ma att reduceras av fuktighet (Broch 1974). Vattnet förmå-r sanno-likt krypa in" längs glimme rbelagda, mer eller .mindre Öppna för-skiffringsplan (jfr foto l a och b).

'Granskas ovanstående översikter avolika forskares resultat (främst

enaxiala tryckfasthetsprovningar) verkar det som man vid tidiga una dersökningar erhållit tämligen ringa hållfasthetsnedsättningar ge»

nom fuktighet vid provning av ovittrade, rnagmatiska och metan'ior-n

fa be rgarter. Under senare år har dock ganska väsentliga fukteffek» ter upprnätts, något som kan verka ganska svårförklarligt.

Olika forskare har som nämnts använt sig av provkroppar av varie» rande storlekar och former men även av olika grader av ytfinish . Det senare kan vara av betydelse då bergrnaterials hållfasthet påm verkas av inre defekter (rnikrosprickor, kornfogar, spaltplan) men även av ytdefekter (Koifman m fl 1969). I'lållfastheten för olika provkroppsstorlekar varierar. De_ förstnämnda defekternas inverw kan växer på ett mer eller mindre regelbundet sätt med. ökande I provkroppsstorlek varvid 831111011thth för inre defekter Ökat. De senares inverkan växer däremot med minskande provkroppsstorw lek på grund av förhållandeVis större provyta (Eve rling 1964,

_ Houpert.l965). I regel antages det att större provkroPpar ger lägre hållfasthetsvärden., Dessenne och Galv (1969) hardäremot funnit

"Tl Rapport nr , 42

I

inversa storlekseffekter som tillskrives förekomst av ytdefekter, uppkomma vid kärnborrningen'.

Inverkan av vtdefekter '. liållfasthet har särskilt väl. frainkommit.7 .

vid unde rsöknin .var av ?las) 3 k/Iould 195%? och keramik :Sinotlie rs

195800 Ästa-.iko:nines således vtdefekter i .polerade ytor genom

o - ,.

Det ar

repning ökar även hållfastlietens fnktberoende patagllgta

därför ocks sannolikt att fuktighetens inverkan på ber-*talman

-terial varierar rned 31?OVl<l°O)')GDS_{i . . l}?tfinislf och storlek även om detta förhållande icke verkar vara närmare undersökt. Fnktinverm

kan gynnas dock av riklig förekomst av naikrosprickor (jfr imorn

2. 4). Tankbart att ytdefekternas inverkan exenapelvis för en

borrkarnebit till stor del kan elimineras genom noggrann. tillslip-m ning och pole ring av provcvlinde rns andar och mantelyta. En del äldre undersökningar har även gjorts på till.såga,d.e och därefter slipade bergartskuber som kan ha fått mindre defekta ytor än

lit-bo r rade lit-bo r rkarnebitar .

På senare tid har det i be rgtekniska sammanhang frarnkmnmit en viss tendens till allt enklare provningsmetoder, varvid föga bear-w betade provkroppar eller också helt obearbetade stenstyeken un» dersÖkes. Spridningen 'av försöksvärdena blir 801711 regel större vid sådana snabbförsök än vid mer noggrannt upplagda provningar, nå» got som dock kan kompenseras genom att fler prov kan unde. rsökas inom samma tid. Det är möjligt att den under senare tid påvisade

H H

'större fuktinverkan delvis kan bero på användningen av mer råa provkroppar.

E rfarenhete 3: av vagrnate rialprovninga 1'

Vid krossningnav ett bergartsmaterial till makadam försvinner en del inre defekter som skulleha kvarstått i större, mer varsamt framställda provkrOppar. Samtidigt nppkomme r dock-nya mikro_

sprickor i partiklarna genom krossningsprocessen. Enskilda

partiklar, tillhörande sarnnaa fraktion, kan således ha ,väsentligt

'Tl Rapport nr 42

..

\

J

Som. frainliävts i inledningen göres nornrie rade provningar

först torkade Sláii'lfflatel'lal, även om. vissa speciella provningsinte»-toder utvecklats i några länder Ined från vägng gnadsteknisk symm-pmikt besvärliga stenniaterial. Det anses i regel att kristallina,

ovittrade bergarter påverkas föga av fuktighet, Angenbach In. fl (19:13 har således gjort en sanumanståillning av jämförande unde rs< kninga 1' enligt Los Angeles»1netoden för torkade och f1.1k.tiga. amerikanska. stennfiaterial. Resultatet framgår av det nedai stående:

Be rgartstyp lnve rkan av vatten

.ren fa

Lerskiffer och siltsten Mycket stor ökning av nedkrossningen

Sandsten Medelrnåttig ökning av nedkrossningen

Kalksten Betydande variation, inverkan ar'i

regel mindre än för sandsten

Granit Ingen, t o m stundom hållfasthetsökning

Naturgrns Ingen inverkan, i genomsnitt t o m nå»

gon hållfa s thet s Ökning

Resultat från Los Angelesförsök står i viss korrelation till svenskt sprödhetstal (Hobeda 1969).; Det frainl-ionfnne 1' av ovanstående sara_-nianstálllning att det är endast de sedirnentära be rgarterna som får hållfastheten nedsatt genom fuktigheu Tourenq (1970) ha 1* una» dersökt torkadeoch fuktiga franska stenniaterial enligt både Los Angeles-« och Devalmetoderna. Vid den förstnänirsida krossas para» 'tiklarna huvudsakligen av fallande stålkulor, vid den senare sker'

däremot nötningen partikel mot partikel i ståltruinma. Undersöka.

,5 .nu

.111. därvid ingen reduktion av mate rialhållfastheten genom fuktighet vid Los Angelesförsöket, däremot ökade nötningen i fuk» tigt tillstånd upp till 5 ggr enligt Devaln'ietodeno De injukaste steninaterialen påverkas dai-:vid :me st. Vid nötning med vatten i roterande trnrnina är dock förhållandena ganska kmnplicerade och_ flera faktorer kan spela roll (jfr Inom 3. 4).

Det är även av intresse att Augenbach m fl (1963) gjort valtningsm försök (10 tons slätvalsvält) på små provytor :ned utlagda sten-s»

material son: varit dels torkade, dels vattenlagrade. Ett av kalk»

. . ' o . .. 0 o - ..

stensrnatemalen Visade patagligt storre nedkrossning 1 ful.<t1gt an i torrt tillstånd. medan de Övriga. knappast påverkade s.. Krossningen kunde stundom. minska för fuktigt prov, något som dock kan hero

0 .

le Rap-port nr 4.2

*53

Det verkar av nämnda 'resultat som, ett motsatsförhållande före-ligger vid urbergsmaterial beträffande fuktinve rkan vid be rgme» kaniska undersökningar och provningar av vågrnaterial. Orsaken kan delvid förklaras genom de av vissa författare påvisade prin» cipiella skillnaderna i bergmaterialets uppsprickning och spricka hastighet som framkommer vid långsam tryckbelastning re sp. dynamisk slagpåkanning såsom vid. Los Angeles-u och

fallhaminarå-för-sök (jfr 2;. 3).

De undersökningar som gjorts enligt olika metoder på olika lerw mineralhaltiga sedimentåra eller vittrade bergarter har i regel resulterat i tydliga hållfasthetsnedsättningar vid provning av fuk-u tigt material. I länder, där de geologiska förhållandena gör att sedimentårt material med ogynnsam petrografisk samnianSåttning måste användas, har det också gjorts försök att prova fuktiga stenmaterial enligt standardmetoder. She rgold och Hosking (1963) har således modifierat de brittiska tryck- och slagförsöken ena ligt 13.8. 81.2, .varvid dock krossningsarbetet fått reduceras för att bättre passa. de svaga stenmaterialen. Undersökaren anser att erhållna värden stämmer Väl överens med de erfarenheter som tidigare gjorts med materialen Vid vågbyggnad. Devalförsöket ute för-es på både torra och fuktiga steninaterial i Frankrike och Un» gern (Rezak 1965). Weinert (1968) nämner vidare att skiffermatew rial unde rsökes i Svdafrika genom provtryckning (enligt B. 8., 812) både av torkade och fuktiga prov. Hållfasthetsnedsättningen för 'fuktigt prov får därvid. ej överstiga 25 % för att materialet skall

kunna anVåndas i Vagöve rbyggnad.

Helt nya provningsmetoder, som är speciellt anpassade för unde rw sökning av fuktiga material, har även utvecklats. I USA utvecklade

våtnötningsförsök har tidigare diskuterats av Höbeda (1-972) och

en metodvariant haräven undersökts på en del svenska bergartsm material., Storaiutslag har därvid erhållits, speciellt för vissa sedimentåra bergarter. Våtnötningsförsöket behandlas även något

'T1 Rapport nr 42

10

" ^ ' - .. °. - ' . ..49 _. - . -i '

-(Dimakc i* tili, iiiiáiitigiieimm varierande 3.:'TiVC-31 ,ad11 pd bergniziteriais

m. få 1::a I:i L:23. 62 ge n ha ;3 5: i?

En Öva I* iküi g liite atiir .s indie ha. 1:? g 0 i? :8 för att 3:11ål] ;i vi 3 5

g run d i. éi. g 2:: .ii 6 kan s 3::ap 0 :m (i e me ka :ni 55. me 3:* s 02:11. kan t: iii'ika, 3 b id 1* a.

t i i.1 fö I' áiiid :va (3, e iiål 1 f :T3 th'65: t .43 m 0 (3 h nötnin g 5 e 11 53 ka pe 1* nä, I'VEL I'0 a,

fukii gif.: e t g, .D e i, .Eram g 37'* do ck ida ri". att Ii å gsm e ntyd i fö rid a.. 1' in

krig-:5313:321 Il lämnas utan 01 ikça, inekaiii 3' 35116: 3;* inve rka 1* vid* be: 3:*g»

.iiiatercial av varierande petrog *af5.514: sammansättning och. vid Olika. förs: Öimbetingelse in

Hållfastiietsssziedsåá,.f:i:nin.<:§ei:1 låter sig lättast förklaras fö 1* Sådana porösa, gediiáneniära barr? som innehåller vatteiikänsliga.

1.61*1'1 1§.118Ta.1e Mest föränderliga. är lerskiffrar, innehållande aktim

nu _Sväll-»s

va , :fasad vatten svällaiidcs och sänderfallaiiåe lerrnine tale

ningen des :3111:0111 ofita, anisotrop p a Niina-3 raiorienteiáing och

skiktning i bergartem Leriniiieijzil av EÄIOIHJTHOTiilOüitgfuñpen är

därviá 13123551: vattenl-:äiisliga.g Sandsten, som cernenieraâ av lera» I'°'K'1iIlGI°Eii, uppmjuhas således av* vatten' vid hållfasthetspravning till 31<i3111a :i från ber :art som Ceiiiente ras av kvartg (Yadiovski och Dean 196 l)g

Leri'nine fail i sedirnentáirx eller vittrade bergarter binder i naturm .fuktigt tillstånd även en. del vatten och.. lågnietafo rriia, skifferxnatew

rizil får även tänkas få' Viss hållfaâthetgenom kapiliärspänningar (Kavalski 1972); Dessa. kifzifiier försvinner om *provet lagras i i vatten Och därmedförgäiiifas även hålifasthetem Vissa. skiffe innan»

teriai dessutom. kunna sönderfaila vid kapillär vatteninsugning

genom komüriniering av luft, inne 95111th i fina porer (Bagder m fi 1956)., Enligt undersökningar, i utförda. vid geologiska insatitutionen, Norges Tekniska, Högskola, .kan inverkan avden inslutna. luften vara avsevärd. även vid försök på skandinaviska, föga porösa och krim staliiria bergartér (Saknar-»Olsen 1974:).

Vid porösa bergartSi'i'iateria.1 50:31 har låg pe i'nieabiiitet kan dessa» utom porvattentryck uppträda vid belastning om Vattenrnêütnads» graden i portarna, är hög. Därn'xed reduceras effektivtrycket Inelian mineralköriien (Handin m fl 1963);

11

Det är svårare'att förklara den hållfasthetsm och l'iårclhetsreduk» tion som kan uppträda vid befuktning av föga porösa, kristallina, eruptiva och metainorfa be rgarte r. Olika unde rsökares re sultatv står ej alltid i öve rensstän'imelse. Fysikalisk-»keniiska adsorp»

tionseffekter av väsentlig betydelse, speciellt vid bergarter

som icke innehåller lermineralo Det har således visats både genom draghållfasthetsbestämningar och' mikrohårdhetsmätning-a ar (Soroka och Sereda 1968) på några olika mineraliska material att det första adsorberande vattenskiktet utövar den största håll-fasthetsnedsättande inverkan. Sedan blir effekten allt mindre med ökande fukthalt (fig 2a). I princip likartade resultat har även erhållits vid punktlasttestning av borrkärnor. Den öve rVägande _hållfasthetsnedsättningen uppträder för vattenmättnadsgrader upp

till 25 070 (fig 2b). Förändringarna blev små vid högre vattenhalter

ipoxrerna (Broch 1974, Selmer-Olsen 1974.).

Det har visats för glas att identiska stavar kan vara ca 3 ggr stakare vid draghållfasthetsprovning i vakuum än i vattenånga (W'iede r-horn 1968). Vattenånga kan utöva en korrosionseffekt på spriCkytor även vid kvarts Vilket för till en tidsberoende hållfasthets reduktion (Scholz 1972). En dylik fuktkorrosion har även påvistas vid jäm-förande tryckhållfasthetsprovningar av diabas i vakuum och i vat_ tenånga (Krokovsky och Husak 1968).

Enligt Vutukuri (1974) är spröda ämnens draghållfasthet relaterad till den molekylära kohesionen, vilken är proportionell mot roten ur mineraliska materials fria ytenergi. Den sista, tyvärr svår-mätbara storheten är i sin tur beroende av egenskaperna hos det till mineralytor adsorberande vätskan° Ju högre ytspänning (som kan anses utgöra ett mått på vätskans fria ytenergi) desto lägre blir den molekylära kohesionen i det fasta ämnet., Den dielektriska konstanten är av betydelse i sammanhanget då starkt polära Vätskor adsorberas starkast vid mineralytor. Spröda materials fria yta-energi och därmed hållfasthetsegenskaper förändras; därmed vid absorption av vätskor med olika fysikaliska egenskaper. Vutukuri *har tyckt sig finna samband mellan både ytspänning resp.

dielek----'T1 Rapport nr 42

*trisk konstant och nedsättning av draghållfasthet vid försök på po-*rös kalksten. Vatten utövade den största hållfasthetsnedsättningen.

I princip :motsvarande resultat har erhållits av Colbach och VJiid (1965) vid be stämningar av enaxial tryckhållfasthet för ganska

pom-rös kvartsitsandsten (fig 1).

Icke alla forskare har kon'nnit till enstâiminiga resultati Mc

Geary* (1973) har således försökt finna samband rned ytenerginedw sättning vid provning enligt notched bearn te st avgranit, gnejs och le rskiffe r., Ytaktiva vätskor utöva-ide inve rkan enbart vid de två sistnämnda be rgarternaç Samband :mellan bergarters hållfastw hets» eller hårdhets reduktion och nedvs åttningen av fri ytenergi har icke heller kunnat erhållas vid treaxialförsök (Boozer m fl

1962.) och, neodellborrningsförsök (Robinson 1967)c Enkla samband kan även vara svåra att finna vid slipning av mineraliska material på slipskiva (von Engelhardt och Haussühl 1965).

'Förutsättningen för att ytaktiva ämnen skall kunna utöva en Väsentw-lig effekt på krossni.ngsför10pp är enVäsentw-ligt vissa forskare att förhål»

landena är sådana att rikligt med mikrosprickor :ned färska hög-s

reaktiva ytor kan bildas (Fragiskos och Smith 1957)., Vidrbelastm

ning av ett bergartsmaterial utbildas successivt Inikrosprickor, som kan växa till brott när en viss kritisk storlek har överskriditsw Det har dock visats att nybildade mikro sprickor kan komma att helt hoplå-ikas vid avlastning om försöket utföres i högvakuuni

(Ryan rn fl 1968)., Finnes däremot ex vattenmolekyler närvarande, kan dessa tränga inci sprickorna (vars storlek måste överskrida' .vattenmolekylens) och belägga sprickvåggarna samt förhindra hopm

läkning genonn ett slags "kileffekt".

Kuzvnetzov (1957) har illustrerat hur vattnet kan verka på nybildade

sprickor vid slipning av ett sprött material (fig 3)., Vatten tränger

in i sprickorna under provytan och håller dessa öppna. Det har . konstaterats vid treaxialförsök (Booze r m fl 1962) att ytaktiva ämnen utövar störst verkan vid låga sidotryck, sannolikt beroende på att mikrosprickorna icke kommit att helt tillslutas.

Mineral som är lättSpaltade (ex kalcit) påverkas me st av ytaktiva vätskor enligt slipningsförsök, utförda av von Engelhardt och

mindre., Det är enligt ovannämnda, forekare även Väl känt att glinnners uppspaltningsbenägenhet påverkas starkt av fuktigu

Q .. n . .. ..

het, negoi: som aven tydligt; framkommit. genom egna foreok (jf 1? mo in cv

Unde 3:' ökningen av We etvzzz:)a: d (19 6 2) 1:13.17 lett 'till annan tänkbar

nl.,

fö riázzla ring av ytalätiva. êiirnneiiis inve ?kan på mine 3723,. 53 och me 14:11- m lera-s hårdheteegei.Skane:m Det har icons; ;aiie rate att adsorbefade

ytalüiva :molekyler antingen låser eller underlättar* dielçma m *

tionsröreleer provniarâerialeis ytliga. delar, varvid hårdlieten kan

0

påverkas antingen i negativ eller ocksa, positiv :u:ilzüari'ingc Westw brook (1965) har visat genom, :nikroliårdhetsmätninga3:* att Ytaktim va Vätskors verkan är begiüinsad till blott ett lm3jn tjockt skikt., Robinson (1967) har Vil-Ciafe utfört modellborrningeförSök, på berg-»a arte I' och funnit att ytal-»iiiva ämnen kan antingen öka eller också niineka borrsjunliningeng I det senare fallet har den plastiska dem fo :vrnationen befrämjat .i

Aiti: olika undersökare kon'nnit till så inotsägeleefnlla resultat: ' kan delvis bero på att belastningsförhållandena och den därav

JTI Rapport nr 42

háingiga s; pri Ckfü rtplantning she, stigheten spela I' to 1: roll fö :21° de yt m

akt iva. 'V iii: ko Tila. s; ve :kan 0 P :30 V'nin me tode 1* na ha i!? nämligen va

»<-I

?it olikm _Frang iskos och Smith (195?) har således stude- *ac ned-m brytningen av kvarts och kalcii: i en stanipnfiaskin i närvaro av olika. ytaktiva Vätskor. Des-sea. kunde ge upphov till Ökad .nedkr-oeew :ning i järnförelee med behandling i torrt tillstånd, förutsättningen var dock att' slag-;energin vid försöket icke *var alltför stor. Underu» sökarna förklarar detta, med att vid hög elagene rgi sände :faller .mineralen utan föregående bildning av inikrospriokor som. är nöd-s

Vändiga för att ytaktiva äifnnen skall kunna få möjlighet att utöva_ inverkan; Slagfrekvensen var även av betydelse Vid fö rsöläet och ett Optimum förelågi

-Enligt Rumpf (1973) beror det omgivande mediets inverkan vid en krossningsprocees på spriekfortplantningshastigheteno Vid ringa hastigheter, <1 :mm/sek i fuktig atmosfär och '<10 ein/sek i

vatten, hinner vattenmolekyler följa :ned sprickspetsen och därmed även Öka nedbrytningeno Vid hastigare sprickfortplantning utövar

' m. ikl" 0 :2; 1:0 p

- även erhållitg vid malnip Q'Sföi'saök, gjorda. av

d är 5 :1:14:24: d e i: 0 Ing ivami m :3-: (i ie 1; in, n 0 m 1:: ei i: eff c: kt o C 13. k 3.? 0

min Ö 3716133361] bi i I? 1 i.i<::ji b <2. V id i:)(:3hä.11(ii.ing i uktig 1 11,51: 0 Ch hö

valmu m S ;52 3.* i ckha s t i gbce i: e 1: na, ä 3:* G: :11 i gi: R u mpf i: io p of e I: :53 6:-. I' hö I. G V id .n G 1: 12:11:13. k i* 0 s :3 11113.g; f; Ö 3:* i0 'p 123 ;ii :1 0Vam 11 iv 11 2.1. V r (i e: :i .K i e S 11 2-13. i: 0 (3h Daiiih gif ( 3. 9 (i) 5) h '2' ;live 1:3_ 12115313 3:* 5 Ökt 01 ik 23. Vi: 21kt iva ämiin n s niagii'nin sö 'bäitti'facie Gif 62141: och 75:a 32121111: til. 1. .i pråm cip lika ri a.

lut :3: 5-7; ;2:a .17* 0 Stöta 1* 0 (317.), 21 g g <5: 33' upggüov t iii så; :3..abb 53 p1. i i: iaf0 3.717312: m

9

:img mm .f62.3: 1* 31:31:15.: 1 10 11:1/ sek; Vid .f1112717123..in 111g få. 1* 6% a reniiot

mf ." ..- . ,1: V, ." ..,. 4 " , , ' _ , , F . - ,.w

?Lasagne-:1652. ,fdiüiaâ i (DHL/56k 63.4.5316* m/ sein I det senare fallet kan tic-3' yaaktiva åså-.innc 11a verka, :malninö i*b"*3.tt rande 0

En 8111121311. f223;km 1.* s 0m f 3.1 21, :07: h HÅR/ ii s i a mb and :me (i fukti11V e: 3; 1::a, n p niahiingssiö?napp är de:13 m.i]::1^c 1: ia siiska d.e.f037m.ai:i0n som uppträw d e, 1? fÖ 3: :friis:e 3? a. 1 Vi:C? 3? c. S133 3:- 51 b 1"' C»ti; 0 C.11 Iniii 1' 0131 2:1 2:'ti 15: (i e f :§3:3:3 2:1 i: ian

' 'i

.. ^' .. . o ' ._ _ _' F _\ __ A ' ,S i. .9 , 1 .t'Ä

-uppträder 11231311ge: 11 Sida, Via vui nothing, nagot .50:31 Linn-7813

kunnat kczyig'taie ra geziimn stad. 1* av nö åta, sta-:ny m i p elakt TC)

733, my .12-21

(iiwiijiiecia. 39 a Fota 32:. och 31:) ga: 1 typiska, exe

på 1'1ä3; 31111 ;=.äi a f('31 reta: e1 5;; 3: vid 'Sliptai Ö :r Öiâl ( I 3% 2 e 1) R ehbincic: 3:' 0 C 11 Che(iOV (i 9 6 ha, i? uüö :ft to 3. 3:' 0 ch V åilif'ñéili23i].ii':t.g sfö I." iii: 1:223, kVä 37:' i: :3 .i De konåtailéä rar, I 1:: än: 51': på grunda-ra. av mine raiwto rna, :få: olika, lö m

1. ighet, 3.1: (i et ske 1* m ind 3:e rrxiiuaüpi a sti 3-050 ?7325131150311 vid V åtmal m

min än 1:0 3:' Yl'âiiäiillillg 9 I det fö :r s.: fal/i. et? kan (1 5:1, ?33516 (i 1216 i: e ne 3* gi aiwän

da. s till nyiifi ga s; 3:) i (Ltiibiicining 1* Q R s Uli: at i de una. r iiüning ha. 1'

Lidström (19 (38) c, 'EN6 rkan av mik 1' 01.31 si: i k deaf 0 375.01). p b c. 1*ga, rt shå I (ihe '1: ha :så

även. kUJTHIE-lt indirekt konstate vid 1330616211130rrningSfö1*Sök (Ro-m binson 1967)., Det visade sig :riängiiigen att vissa ytakiiiva vätskor gynnade: den niikrOPIasiiska defarniaticmen under' borrspetsem andligt befifáânijadc då'il'GZJTIGt bilciningen av sprödbrøtt. Den senare effekten 'irei*i«:a.de dock vara sekundär i sanarriaiiha.right. Boo'zer m. II (1962) har Vidare undersökt bergartscylindrar genøm trçi'áxm iaiprov vid närvaro av olika ytaläitiva Vätskor och funnit att de antingen kan befrämja uppkmnst av spröcibrott eller piastisk deformatiom Samband :mellan borriedsjunkzâiüg* resp. skjuvhåiiw fastth och reduktion av fri ytene rgi har därmed icke: kunnat arm hållas av .forskar-na till. saisäilinad från tidigare nämnda försök gjorda av Colbach och Wiid (1965) och Vutukuri (1974)°

'T1 Rapport nr 42

15

Resultaten .från ovannämnda grundläggande undersökningar hjälper

i viss till att förklara varför fuktighet kan ha. så olika inverm

kan vid berg-iiiekaniska försök och vägniate rialprovningar (exernm pelvis sprödhets» eller Los Angelesförsök). I det senare fallet gynnas exempelvis fuktverkan föga på grund av ganska högr slag» energi och därmed äventämligen snabb sprickfortplantning. Vid nötningsförsök gynnas enligt egna erfarenheter fukteffekten av sådana försöksförhållanden varvid den mikroplastiska

deforrna-i.

tionen blir ett minimum (jfr inom 3. 3).

EGNA FÖRSÖK

Fuktighetens inverkan på hållfasthetsegenskape r

Undersökningar har gjorts både av endel stenmaterials slaghåll» fasthet (sprödhetstal) och tryckhållfasthet. Orsaken till att båda provningarna utförts är bl a den att vissa undersökare visat att belastningsförhållandena spelar roll i samband med ytaktiva ämm nens inverkan på. nedkrossningsförloppo Tryckhållfasthetsbe stämn-ningarna har utförts enligt tidigare-redovisning (Höbeda 197.3). Provningarna har dock gjorts vid befintligt flisighetstal och, ej som tidigare 'vid en viss be stämd flisighet, erhållen genom. harpm siktning, detta främst för att spara provberedningsarbete. Det .har dock noga iakttagits att flisighetstalen varit konstanta för ett

och samma stenrnaterial vid försöks se rierna. Provfraktion har varit_ Sea-11, 3 mm. Stenmaterialen har varit av ganska-skiftande petrografisk beskaffenhet och en del av dessa skulle aldrig bli aktuella för användning exempelvis i vägbeläggningç För mer djupgående förståelse av fuktinve rkan kräves dock att olika

nia-te rial unde rsökes .

Nedkrossningen har utvärderats enligt de nya och gamla

sprödhetstalen (s och S) resp. trycktalen t och T (jfr Höbeda 1973). I det förra fallet bestämnies den viktsprocent prov som passerar provfraktionens nedre gränsmaskvidd efter krosSning, i det sena»-re utvärderas i princip ytan under nedkrossningskurvan i siktdia-o grammet varvid erhållna Värden påverkas speciellt av bildade fina partiklar.

30851 jämförelse även punktlasttasteingar gjorts på enskilda partiklar av fraktion ll, 3m16 mm, Gel-2. som. dessutom stannar på

ll, 3 1111771, harpsikt enligt ett förfarande som. ,föreslagits av Sell-»-:nerna-Olsen och Rise (19?3).

De flesta jämförelsema har gjorts :med prev sein-antingen lufta torkats eller också vattenlagrats under 24 timmar. I det seifiare .fallet har provningarna utförts strax efter det att överflödigt

vatten fått :finna bort I' en sikt.. .Tor<.ningsproeeduren är i del:

för sig föga definierad då. den jämviktsvattenhalt som bildas inne i stenntiaterialets porer beror bl a på. den relativa luftfuktigheten och tempe raturem Liten perstorlek och förekmast av vattenhål-n lande, sekundära småmineral ger höga vattenhalter. Enligt Cola» bach och l/Viid (1965) skulle det. exeniipelvis efter lagring vid en relativ luftfuktighet på 100 C70 kunna uppstå så Olika vattenmâtt» nadsgrader som 90 c70 och 5 0/0 i le rsliiifer res-;pc porös sandsten, :nedan granit kan tänkas få ett värde ca 50 0/0.: Fullständig vat» tenmättnad kan vara svår att uppnå. även vid lagring under vatten utan att tillgripa undertryek, Kessler m fl (1940) har således lagrat granitprovkroppai? under vatten vid atrnesfärstryck och där» vid funnit att fullständig; vatteñrnättnad icke kunnat åstadliorriinas ens efter ett helt års lagringe Duncan (1968) har även undersökt i vattenrnättningsprocedurens betydelse och funnit att en viss håll-a «fasthetsnedsattning inträffar praktiskt taget tillfullo' redan efte r

12 timmars vattenlagring.

Enligt Broch (1974-) och SelinermOlsen (1974-), som systematiskt undersökt fukthaltens inverkan på borrkärnebitar, unde rgår-ut» torkat material en väsentlig försvagning främst genom det först. uppsugna vattnet (jfr .fig ,2 oeh 4-). Iiwerkan är i regel stor vid vattenrnättnadsgrader upp till ca 25 %, sedan påverkas hållfast-v heten ganska litet fram till full vattenmättnad. Närnnas bör . också att, mätning av vattenrnättnadsgradär en vansklig procedur

vid föga porösa bergarter. Soroka och Sereda (1968) har visat i princip motsvarande förhållande vid både draghållfasthetsm och mikrohårdhetsbestänañingar på .en del spröda material. 'Det framkommer att fullständig vattenmättnad verkar icke vara nöd-vändig vid hålliasthetsbe stämningar .

;.

.A

C

'

l

' ' 4. :* x . 5? .v.m, . .. " ° .Jr .., " ° .i ,',_- _.

AV 1.11t3*e 1 saIfnzna.1 1l^2,a.n.1.. .ir ocksa a.. Linda: rsolçnmgcl 1.- (Ku: 59113123: .2:

1958, Peschel 1974) 5501.72. Visaá: at? be 3:-*garte 1:5 trycklrsållfaSthet

kan a. tiá she :faen-cl e 0 ch Ökar :7316:53 tiden H ållfaseztlaci: såtillxräxtezän.

r ta, fl: 2a: i: e fte r 1.:i:'t 3, gm. n, e 3"). av "m 0 3;* irl: 3:*1::av 1:1 .1:0:e: n avla' in g; a. 3: m <5:(3 tide 110 I) 11:a ha; 1* f; 1%*ä. 1.' . t t ill 3:: I* iv it 5 55 pmin g 5 avl a. t 'min g 1 ha r m

:That i al.G: i; :m e 11 k; am I..llfiV ål l's r 0 p å h lf.a, 5:: i.: 216-:t 5; .fÖ 3:' b ätt3? ing ge 110 m

succeggiv uttorknmg av bergfukt'h

.0

O 17' 16:: 1.141221 nde. unde 3;' 5;; (dining: 3? 1123. I' älva 1:1 j 0 :rt s fö 3:* c: de 11 s tÖ :c 3: e

:1 . 1 ...f ,_ l, 1. ., l... w 7-.: 4,

:3 om. 5.:: c: 1.1.6 13. av 0 c: 1: t3:' klia. l lf.a s thc: 1: p 3:21* OV 5. m .2.: ut .2; H, 5.-, i. 0 1.

.. J . . 4 . 0 ,N . _. . C

110 g 3:e; grad. av um) rknln g; (2 4% 13.3.3313.:av 1* 'Vi d 10 5 L, 1 vain-r ak: gig?? följd. av avswalming i exaickatür Över hyroskopisk smbsüanéâ .å

Vim-cla. :C 6 13 a, 3;* fö 3: s j 0 :vt 55 att öka, waste: ultraäáttnacle:2 (4 tim*Y1. ;a., 1"' s G V lr;

6-3 ring i_ exil-:ator få :se vatâeninä läpp, följcl av 24. t: :7111337121 1" la giva?

und r vertical: vi at :13,0 är ai: ry . T 0 rknån vid .5-2 l te 32:11:: :i: tu. 1;' 303733 10 SCC avlái gsna, 1* dock; icke det 11 :fila så b madna V'a,.tt1må :i de. finasüie leapillêirerxm.. Demaa te Impa :621mm ;123. :så fräzfäfssii valts; (i.

(36:11 :9:2: aktuell 5. 13,0 1* mf ö 3:e. slüdft c 1' e Sk i.ll 1:a.le 371121. blev cl ck täml i;_U*4?3371

obe ty'dl ga 5:Ö 3:* cl :1-: fl e ta Yilâil e, 3:'ial t rot: s; 0l. ilz; '1 to 1:* ing 0 C 11 varit* :i: nu"

la..g:t:*:lr1gsaföIffaranáen (tab. 3)..: Ett prov, beståenâe av vil; anortämw sit erhöll dock: påtagligt bäñtré .'."1.ål.lfa,stlilet efter torkning i *'

skåp än i_ laba :2:1thie a t 13:10 sf1:' g láate rialet är även t ;flit f

ligt: bådae: i hålliasthetsw och nöta.ngshäns;<3ende

nedanh bn vise-,2:3

tendens till bättre hållfasthet efter vattenlagring vid unde rtryck kan stundoam förnuärlcas, något som även kunnat 0'*$<33:*V23.1*a.s vid

'T1 Rapport 111* 42.

keraxaiska material (S aöthers 1958).? Sla.gl: ållfa sthe t 23 bit t êil'rminga 1*

Erhållna; resultat från sprödhetstalsbastämningar franugår av fig 5 och tabell 2. En generell tendens är att i^1verl<an av fulätigl'lçt

5).. p a. :2% om

blir genomgående större enligt det gammla sprödhetstalet 5

enligt :ulvarandm :1035:0153 rat utvärderingsSätt (sprödhetstalet

Orsaken att fuktighet befrämjar en nedbrytning till finare

tiklar (.fig 6)., Vid dimensionering av Vägöverbyggnad kan det där." för vara, av betydelse 'att känna. till om zmvänt stenmaferial är fuktlcêinsligt, bl a för att bedöma. Överbyggnadens dräneringsbew hovg Olämpligt stenmaterial kan annars koznma, att sände rfalla. i fuktigt läge genom] trafik-aa och klä:natpåkäxmingaro

Gliinmerrika be rgarter (gnej'ser Töva och Tortnna, glirnnie rskiffe

rar Arlanda och Vouggatjåline) markant, speciellt

gäller detta material från Arlanda., Hållfasthetsredaktionen för det sistnämnda 'visar sig också vara ganska lattförståelig i bem lvsning av de rnarkanta sprickanvisningarna som utbildas i glirnw :rierpackarna i brottytor (foto la och b). Horn och Deere (1962,) har även visat att vatten kan i högre. grad verka som srnörjmedel mellan ytor av glirnnier (liksom. andra skiktrnaterial) än :mellan

ytor av :nine ral :med mer kompakt kristalluppbyggnada Glimmer»

:nineralens orientering och fördelning är även av avgörande betv» delse sanut vid glimnierskiffer från Arlanda bildar glirninerminew ralen särskilt väl sammanhängande och parallellorienterade skil:<:ta Anorthosit försämras dessutom påtagligt av Vatten,- trots att :nam terialet karakteriseras .av ett ovanligt lågt-sprödhetstal. Orsaken

bör vara att be rgarten 'rik på' hygroslmpiska sekundära Sl'nåm

nrineral, som verkar kunna lätt avspaltas från brottytor (foto 2a och b). Vittrad diabas uppvisar likartat beteende och bergarter innehåller 1'ikligt'\med sekundära mineral. Stenmaterialet har även god slaghållfasthet.. Bland provade sedirnentära bergarter

är lerskiffer och leriga kalkstenar (rödsten, leversten l-lällew

kis) markant vattenkansliga, däremot icke kalkstenar från Brunflo och Bro som båda. innehåller. föga lerntiinerala

\

,Det kan noteras av fig 5 att icke alla material försämrats genom.

vattenlagringen; vita konstmaterial,' kVartsit och marmor har t o m förbättrats. Augenbach rn fl (1963) har konstaterat motsvam rande sak för urbergsmaterial vid Los_ Angelesförsök (jfr mom

2., 2). En orsak 'till hållfasthetsförbattringen kan vara att friktion;

nen mellan de enskilda partiklarna nedsättes av fuktighet varvid omlagringar lättare kan ske i partikelsamlingen vid slagpåkän» ning. Risken för spänningskoncentrationer som för till brott min»

skar därmed.

Genom att sprödhetstalen s och 5 som nämnts ger helt olika vikt 'åt de genom krossning bildade fina 'partiklarna blir korrelationen

mellan utvärderingsmetoderna dålig. Ivfig 7 har både torra och våta provningar sammanställts, men sambandet blir icke bättre 'om dessa särskiljes. När värdet för sprödhetstalet s överskrider

,La u-Ö _.23

\

.

ca 50 unde rvarderas tydligen stenniaterial ' enligt detta nedkrossm ningsmått då de svagare varianterna bildar förhållandevis :mycket

finrnate :ITiS-.1.1.0

Som jämförelse har även viktsprocenten inaterial,_ sonipasserar 2 rum maskvidd, bestämts. Detta krossningsrnått öve rensstänimer i princip med de som; användes vid Los Angelesförsök samt brit» tiskt tryck» och slagförsök. Sambandet. :ned sprödhetstalet 53 blir dåligt, sprödhetstalet S dären'iot förvånande gott (fig 8 och 9), En avvikelse före tömmer dock. i det senare fallet, nämligen för gnejs från Hallaredo Bergarten ifråga innehöll ganska rikligt :ned pegam niit och det är sannolikt att de grova fältspatkristallerna spaltar speciellt latt upp i ett fåtal delar, något som bör särskilt påverka sprödhetstalet s., Utvärdering av nedkrossningen kan tydligen ske tämligen rättvisande genom att bestämma vi-ktsprocenten

:maten-al passerande 2 mm. 3:13.3,Sleddo .

Erhållna samband' överensstämmer äsentligen Ined resultat från

tidigare undersökningar (Höbeda 1969, 1973).

Tryckhållfasthetsbestämningar

Försöken har gjorts med samma stålcylinder och stämpel som an» vände 8' vid sprödhetstalsbe stämningar. Provfraktion och prov-mängd har även varit desamma. Stämpelytan har dock belastats i tryckpress upp till 10 ton varefter provet avlastats och u.ppsil<-tats. Utvärdering av nedkrossningen har sliett på identiskt satt som vid sprödhetstalsbestämningar, resultaten benärnnes dock

trycktalen t och T.

.

Erhållna re sultat framgår av fig 10 och tabell 3. Till att börja

4 med gjordes försök både på fuktigt prov (varvid överflödigt vatten

först dränerats på sikt) och prov som låg under Vatten vid prov-tryckningeno Skillnaderna blevdock lielt små. (jfr fig 10) och det 'senare förfarandet slopades vid följande prövningar.

Fuktinve rkan verkar av gjorda försök vara tämligen .likartad den

' vid sprödhetstalsbestämningen. Kvartsit, vit konststen och kvali»

' band med

' 'I 9 . ' , - ", . , .. Å, ....,. 'x' ' :9 .1. ,M "'

tativ granit paverkas liteto Något :material 530132] lorimttiats har dock: icke fi:amk:)Inrnitc Det kan av gjorda fåtaliga fö rsök 1211223ng pris-st att. h ålliasthetsförsan'iringen är genomgående störa» re vid trycks-;Ein 'slaghållfaställetsprowriing. Liksom vid spiröd-liets» talsbestännning bei :fämja 1,* fit'ukti ne (113::*vti'ii1'1gei'i till fin a ko rn-w storlekar ll). Rslateras erhållna resultat enligt :ai-ida

ut»-M'iøi "1 * -e-.w- '- ' 11W" 4- AVJ 4- 'v ' 'Q ' * ' 'O : 4 I. . 1.7 4:5 t '. "'f' 'i

-var (31.61liiäâilleGLÃJLiêl11a eilic.«._,lles som Meigaie :Lene :atlinjiga sainw i stor spridning (tig

Det. är även av intresse att relatera resultat från slagna och tryckn-hållfasthetsbestainningaif, i likhet med vad so ii gjorts vid tidiga » re undersöäning, dock utförd på enbart lufttorliade :material (Hö-beda 1973)., Vid krossningsn'åtten s och. t erhålles samband :ned

to

U) ..

ganska I' spridning (tig 13). Det är speeiellt kvartsit från Ullem» rud som avviker genom gynnsanimare tryck» än slaghållf.astlietia Materialet spricker tydligen upp i ett fåtal delar vid slag utan att bilda alltför ?mycket fina partiklaro Detta har även konstaterats för annan kvar .sit vid tidigare undersökning. Det franilimnrner

v5-dare tryckbelastningen till 10 ton ger upphov 'till större

nedkrossning vad som skett. vid sprödhetstals estärmiingen.

Djupverkan vid try'ckbelastning är även förmodligen. större än. vid slagprov. Vid det senare krossas huvudsakligen partiklarna i prov»

vets överyta.

Sambandet blir bättre för nedkrossningsmåtten S och T, även om* ovannämnda avvikande tendens för kvartsit i viss mån kvarstår (tig 14). Som fran'ikozminit vid tidigare undersökning lede 1' slagv-och tryclahållfasthetsundersökningar till i princip likartade resulw tat och det är tämligen :meningslöst att utföra båda provningarna

n o .. 0 e - O ' n _ r

v1d kvalitetslmdomning av steninaterial, nagot som gores 1 en del landem San-ibanden vid. denna undersökning verkar t o m vara hatt-w re än vid den tidigareø Orsaken kan vara den att proven har icke .harpsil'tats till konstant flisighet och partikelforrnens inverkan

överskuggar delvis den. som.. beror av den petrogi'afiska sarnrnanm sättningen., lE-'Ä'a:rftikelforniens inverkan ve rkarvara densanfin'ia vid slag» och. try'czl-zförsök (jfr Höbeda 1973).

V 2., l

Punktl a s tbe s tarnning a r

Oriente rande försök har även gjorts på enskilda partiklar avnågra Stenmaterial enligt en metodik a- som i kombination med ett nöt-ningsförsök - föreslagits av Selmeerlsen (1974) för värdering av stenmaterial till vägbeläggningar. Prövningen göres på frakm tion ll., 3-« 16 mm 'och enbart med harpskikt utsorte rade kubiska partiklar undersökes. Ett stort antal partiklar har provats för_att få en uppfattning av hållfasthetsvariatione rna för enskilda partik-lar inom ett. woch samma prov., I Både lutfttorkat och under 24 tinna-mar vattenlagrat material har undersöktso

De provade materialen har varit två stycken tämligen homogena bergkross, bestående av finkornig gnejsgranitfrån Elleholrn och

medelkornig granit från Wallhamn. Dessutom har ett porfyrrikt

naturgrus från Gustafs undersökts. De två senare materialen har använts av Lilja (1972) vid VTl:s beläggningsprovvägar.

Erhållna resultat framgår av fig 15-18. Det framkommer att även ipetrografiskt sett ganska enhetliga stenn'iaterial ger upphov till

mycket stor spridning av partikelhållfastheten. Orsaken är främst. den att svagheter i. form av rnikrosprickor m m alltid finnes i partiklarna° Vidare kan partikelformen icke varahelt enhetlig trots harpsiktningsproceduren och ojämna'spänningskoncentration ner uppstår vid belastning. Bergartsmaterialen har dessutom i regel viss anisotrcipi. (riktningsberoende genskaper), som icke alltid kan förmarkas vid okulår besiktning. Angrepps riktningen

vid belastning i .förhållande nu_ bergartsanisotropin spelar därvid

' För naturgruset har det även utförts 'en grov uppdelning i be rgartsw

"T1 Rapport nr 42

komponenter före provningeno Helrundade partiklar har vidare skiljts från sådana som har haft minst en krossyta. Det. framkorn-ø-iner av fig 17 och 18 att de svagaste partiklarna i regel utgöres av granit, men åvenporfyr kan varie ra högst avsevärt i hållfast» heta Andra bergahrter är .alltför svagt representerade i provet för att säkra slutsatser skall kunna dragas. Vidare är helrundade partiklar markant starkare än sådana som. har'krossytor.

i feliteif' i partiklarna vilka.

?Q M

F

Vattenlagringen av proven har utövat tydlig hållfasthetsreducerande effekt (på medelvärden) enligt följande saamnaanstáillning:

Gnejsgwanit, Elleholm 7

0/0-Granit, Wallhamn- 6 (70

Porfyrclozniuant grus, Gustafs, helrundat 19 0/0

H H U _{, krossat 8 (70}

Att helrundat material av naturgrus skulle förs-anlitas :ner au ann

dra prov tanriligen oväntat, speciellt som hållfastheten i torrt

tillstånd är* påtagligt högre än för kaos sade gruspartiklar.: För vattenlagrat naturgrus är skillnaderna mellan uträknade

:medela-och inedianvaeden speciellt stora. (fig 17m18)ç _Detta gäller särskilt

det helrundade Inate rialeti Skillnaden i värden får tillskrivas den

55 inverkan battre frainläonarne 1* i fuktigt tillstånd., Det kan även konstateras att så_ stora hållvfasthetsnedm

sättningar som, framkommit vid punktlastbestanmingar borr»

kärnor av norska bergarter icke inträffat (jfr mom 2.. 1).

^Fukti?ålieteus inverkan På 3515551511szSegeTJ-gkape11

Det ha i: påvisats vid olika försök på slipskiva att luftfuktigheten i, labo "atorielolialen kan påverka nötiiingsförloppeti En sådan effekt har således visats för skifferplattor (liessler och Sligh 1932,), van. rierande golvinaterial (Frick 1970) och metaller (Uetz och .Fölil 1973)e Vid tidigare undersökning av sliptalsmetoden (l-löbeda 1973) frarnl-:oifn även viss inverkan av 11.1ftfulit:iggl1et och det påpekas att det vore logiskt att utföra försöket på fuktiga prov för att bättre efterlikna de me st krävande slitageförhållandena under 'Vinterlialm

året;

En helt annan typ av nötningsprovning, det s k våtnötningsförsöket har tidigare undersökts (Ia-löbeda 1972)., Partiklar-na mötes därvid mot varandra. i vändskakappaii'ato Det. är lämpligt att ta upp även denna metod till förnyad diskussion i belysning av senare gjorda

PV U3

Sliptal sfö r ök

Sliptalsmetoden har beskrivits tidigare (Höbeda 1971, l??3)t Sem nare har apparaten modifierats för att möjliggöra prövningar vid

samtidig befuktning (Höbeda 1974). De första jämförande försömi ken av torr» och våtslipningsprocesserna redovisas i fig 19 och tabell 4. Proven har behandlats under 500 varv vid 2, 5 kg belasta»

ning med slipinedel bestående av aliiininiumoxid. Det frarnkorna

mer attvattnets inverkan i regel är ganska obetydlig vid sådana material. som har slittai '4100 (avnötningi nig/crnz). De två vita. konstmaterialen förbättras t o m vid våtslipning. En viss förbättw ring kan även konstateras för anortiiosit, som dock försåmrades påtagligt genom fuktighet vid både slag-0 och tryckhållfatsthetsbeu stämningar. Viss förbättring genom fuktighet har även skett för mjuk Inarrnor :ned mycket högt sliptal. Detta bergartsznaterial förbättrades även vid sprödhetstalsbeståinning.

De stenmaterial Som försämrats mest påtagligt vid våtslipning

utgöres av glimmerrika gnejser och sedirnentära kalkstenar. I

det senare fallet har bergart med höglermineralhalt påverkats mest. Diabas unde rgår även vissiförsamring, en del av initiera-s len i be rgarten är även i någon mån omvandlade till lerrnineral. Den i allmänhet relativt ringa fukteffekten var tämligen oväntad. Det har således påvisats att fuktighet kan väsentligen nedsätta ' rninerals rnikrohårdhet (Westbrook 1965). Keyser (1971) har

även funnit vid försök :med dubbade däck i provvågsmaskin att provade två ytbehandlingsmaterial (kalksten och lavabe rgart)

slets påtagligt mer i fuktigt än i torrt tillstånd.

Tidigare studier i svepelektromikroskop har visat att påtaglig lokal mikroplastisk deformation (polering) kan uppstå vid slipa talsförsök (Höbeda 1973). De två vita syntetiska materialen a» som fått ökad _nötningsresáistens i fuktnarvaro -- karakteriseras särskilt genom dettagbeteende.. Foto 3 a och b ger exempel på typiska mönster på sprödbrott resp., mikrOplastisk deformationt Det antogs att den ur nötningssynpunkt ineffektivatmikroplastiska defornmationen kunde vara en .orsak till fuktighetens i vis sa fall

gaxasliey ringa. imø'czs :71:21.11 'vid slipningsförsökø 50331 :senare: f ?anfagår

1:: 21.11 älv <3 11 guild 1.* se., fakta 1* e 3:' a] är* a. b el: yåel s ., Im; re 5; .ut är att

Varcästlisrüük (19535) Vissa?? genozn Inikmmårdhet målningar att fuktigm3

het kan gynna. uppfäormaigen av mikraplastisk deførmation,

S

Den naikrapla dela:fmaárionen har påvisats särskild väl vid.

fa.

:Irepningsuor:sök: 230m, matris 1?in Inycket fin spets och vid bem

lastningc Yttrycláes; kandärvid bli 3:).'1'37'Cli'6t sstm:i:o När en Viss kni» tile belastning har 'Ove Tféåliåfldlts upplácoñrämé 1* sprödbrott (Snaekal och Pacha gger 1955)e

Öl::â:1i1:i3iizgar gjord-ess därfö 1? vid hög

Nya undems .3:e belagtning än_ de 2, 5

,v

lig (ytâryck ca. 0; 06 lig/(3:171 ) som anVä-,ndes vid. sliptalsförsáfskeu De: två slipssliiveföy3633:6323_ som utvecklats i Nürge (SelmermOlsen-och Rise 1973,, Skovhølt (SelmermOlsen-och 'li l117,r11'2a.3:1.1wMoe 1973) utföres; även vid

be

I'lögre lämningare Uttrycket får dock ej heller bli alltför högt

eftersørü Rönninge-?slö Hoppet då börjar bli orçgelbundet, sannolikt be röende på tft slipkornen krossas och får svårt; att kom,.m.a in L111

1957)ø a cl6. 1* p 3:(W ytan (1310113711111 of; 9 a; i i J 0 J J

17637..:er gjordes Vid 12, 5 belastmng (yttryck (23; G, 3 lig/C211

nötningan r nära. nog ;nr-01:30 ?tionellt med belastningen upp till.

något ViSEát gränsvärde, utföráes: försöket enbart 200 varv mot 5308

vid normal sliptalslçaxécvningo Samma provsegrment som tidigare;

11171ch 1* 55. Öktss användea 8 p nytt; De 8 hade clärige man: fått avplanacle ,

I inslitna_ ytor., Ungefärligên galning.. inslitning hade kunnat åstadkornm mas ganom. 100 varv vid den högre belastningen, Denna. ruodifierade metod redoviâias i annan internrapport (Höbeda 1974).

Erhållna resultat franlgår av fig 2.0 och tabell 5 (försök :ned några

ES

nytillläomna; prov 'redovisz äfven)o Fukteffelüten blir väsentligen

annorlurzda, vid den lägre belagtningen. För de två vita kanssünaw

terialeiü kan førtiaranáe fö :':n^1.;åi.1*ka,$ en svag tendens till lägre aVn-ötw ning i fulätnáårvaro. Övriga. Siciámaterial försämras däremot, de 8637351 i torrt tillatånd än? de :mast nötningsrcsisten ta. dock i tämligen 1' inga Ol'l'lfatli3.3.5.1: gg; ._, A

1 Rapport 1133' 42

0 0 v a . u ' ' O 0 ' v . '-2 c. ' .

ai: nagot po m 0 ch aven 1111.10.11e11e :c 1 ni. e rade ko '1711 av Vittran faitm s pet , fö 'r s å§.I" 2T3. Tf a :me 3: in 53: :ikh a, rt o C? ång'er 171:' s påve :vi: ;i ""ve :0. av fukiiighef, orsaken kan 'vale den att ininerslet är ganska. rikt på mikrosprickoi*t AV provade graniter förnärnres även de bästa

- u v 0 U ' .. . 4. c \ N.

var-iaifn'ågeiifna 1 Viss Inane Amina.i'knn'igsva3st 23.:: att granit från .åts-mm

re, sem ganska. grovkomiig och gliiniänerriiá: sann: har högt

sprädheâstal, påve ?ke-is avsevärt. Porfyr är något .fuktkänslig den. provade varianten hör .desk icke till de bästa. iirieiin bertsm

1

gruppen och innehåller bl a debvis vittrrad fält$1§êito Av de två die» basproven försämras den be mest som i Viss grad är 013% vandlaâ till lerinine Tai.. Anmärkningsvårt är att anorthositbe:rgu

arten, som. innehåller rikligt :me de sekundära iniiierzii., och som

tydligt förbättrades av fulaijghet vid låg belastning, försämras mycket starkt geneam den högre belasüiingen. Det är tänkbart att

OI:

en sådan: besgert kan Visa. än större .fnkteffekt viâ annu högre ben» 1a sining.

,9

De giimnuerrika, gnejserna (fran: Töva. och Tortnna) försänii'ades redan vid den lägre belastningem Det :en konstateras att den höga 1* e hele.s?:3.'1ing§en, gynnat ful-:firma: sken. AV de två provade katie:Siena rs» na uppvisade den. finkorniga sedirnentä fa be rgamiten 'rnairkant ful-:im-påveiflizan redan vid lägre belastning, ifneâan den kristallina. ifnairw morn s ;sets någe? mine' :se i fuktigt än i felfri: tillståndi Niaiüneiins, like-0:111 anorthosiiiçsergartensgegenskaper har dock heit föränârats

vid slipning med högre belastninge Fu.1<:i:inverkan t 0 m till de

högsta iförsöksserien. Miarrnorn karakteriseras av svag kornfogm ning och :mycket god spaltbarhete Enligt von Engelhardt och Hans stil-3.1 (1965) påverkas avnötningen för lättspeliande :mine 37211. i särskilt hög grad av ytaktiva ämnen, :nedan icke speltande mineral som kvarts påverkas Inindi'm Tydiigen kifäves dock tämligen hög belastning för att marrnorns spaitbarhet skall kunna, göra sig gällande. Att provad kvarts som tidigare nän'ints 'trots allt försämrats kan bero på :mine sprickigheiâe

Några. 1110101331130 123122, prov har erhållits genmn AB Bjñ rrnrn.

& CO 1. Nerge genom P Dugstado :Med undantag av vaci som är fal-w let rneci kvarts har preven undersökts efter det att sainrnanställningm en i Övrigt slutförtse Resultaten .från dessa prov är dock intressanta,

ochredevisas därför separat i nedanstående tabell:

-'T1 Rapport nr 42

belastning 2, 5 kg, 500 varv belastning 12, 5 kg, 200 varv

torrnötning fuktnötning torrnötning fuktnötning

Kvarts

' 55 (55, 54., 55, 55)

37 (38, 35)

123 (122, 124)

143 (1471, 145)

Kalifaltspat 96-(100, 99, 87,98) 73 (69, 77) 228 (224, 231) 223 (220, 225)

Natronf'a'ltspat 114- (114-, 116, 117, 110) '76 (74, 77) 3- 257 (259, 254) 24-4- (246, 2421")

Olivinit 289 (274, 303) 287 (298, 275) i 585 (590, 580) 1107 (1077, 1136;?

Att torrnötningen kan vara avsevärt högre ;än fuktnötningen vid den lägre belastningen, bör kunna förklaras med att fuktighet nedsåt_ ter friktionskoefficientenvid slipning varvid även skjuvspanningarna i provytan blir lägre och nötningen därmed minskar. Denna effekt bör således kunna motverka fuktighetens hårdhetsreducerande ver-kan. Nämnas kan .även att både kvarts och fältspat -» liksom tidiga-r re provade konstmaterial - har speciellt glatta ytor.

Det förefaller som om vissa kritiska_ belastningar nnåste överskri» das för att den negativa verkan av fuktighet skallkunna göra sig gällande på vissa materialdefekter. Vid 2, 5 kg belastning har des»-sa belastningsnivåer ännu icke Överskridits och svagheterna har ej 'kunnat öppnas vid slipningspåk'anningen. Av foto 4a framkommer

att en fältspatyta blivit påtagligt mikr0plastiskt defornierado Vid 12, 5 kg' belastning blir däremot kontakttry'cken med slipmedelsø-korn så höga att defekter (sprickor vid kvarts, slipmedelsø-kornfogar och

spaltplan vid olivinit_ ocli marmor) kan komma att Öppnas, varvid nötningen i fuktigt tillstånd kan bli betvdligt större än i torrt (jfr foto 4- b). SOmliga prov nötes dock fortfarande något mer i fuktigt

än torrt tillstånd (ex vita konstniaterial, fältspate r)° Det är :nej-m ligt att försök vid ännu högre belastning kunnat vända på förhållan-s

denao

Både kVarts-m och-fältspatmineralen har givit markant lägre avnötw ning vid våt-w än torrslipning med 2, 5kg belastning, Vid den högre belaStningen notes kvarts mest i fuktigt tillstånd, fältspaterna

3°2ç2

O

T l Rapport nr 42

-J

:m2

kant :mindre än vid. den lagree belaetnin gen/10 Olivinsigene '1, möte 2:: ?mm gefarligen likartat; både i torrt och vått tillstånd vid låg hela

ning Ölviae denna. stige 3: däernöt vxaöirninge :71 Ma mr. relativt: 1:0 raw

nötningem Ivia rrner och ana r'tl'meit hart* :reagerat i, stort lll", lika» dant sem. Olivini'ixan vid föregående försökerieg Aktuell Ina 17151101'

och OllVlHllà är åda ganska fiailkvzvrrfxiga lit:) rnetölek 1 3:e gel <:: a

0 , 51:11:33) 0 eh le:0 3:3.:e 'n :ny sket ev a gå: 5:: 2.2*13:°x*3..a371.§0 0 D e 1* Ve :Ile 1;*

som SêlÃYSlfClll: komxfogningen kan vara en Viktig fak'åte :r i sarmband med ful-:tpåve:fláae 'vid slipning med tillräckligt hög belastningl Naim-r-nas kan. att bergaxierna har 'väsentligegtl Olika hårdhete 3:e (Relativm

hårdhete :rf enligt Niel: är 3 .för kalcit och en? för c: livin)e

Det .framlmmrner således att fuktighet icke kan anses ha någon ena-2= tydig inverkan vid behandling på slipalüva utan fö 1-"söksförhållandew na är helt avgörande.

Våtnötning sfö 1.* öl-r;

Meteden utgör en- nzodifiering av ett amerikanskt förfarande och har beskrivits i detan av Höbeda (1972.). Den är främst länupad för provning av svaga sedimentära eller vittrade stemnaterial som. ibland kan kom-[ma till användning i Vägars bara» och .förstärkningsm lagera

.Relaterade fö rsök härstazmnaar från .ovannämnda undersökning En kort försöksbesludvning kan behövas . 500 g av de undersökta

stennixaterialen, 530111 haft graderinan 2, Oml l, 3 111m., har place-a

rate tilleannnans :ned 200 rnl vatten i en glascylinder med 42 Clin höjd samt har sedan mötts unde 3:'- 20 ruinuter i vändskak., Rote/åiönew'» hastigheten har varit :40 varv/111111., Jämförande nötningsföreölä har även gj01*i';8 utan. någon 'vattentilleatse Nötningspåkanningen får ann» see vara ganska :mild då. partiklarna blott studsat :mot varandra och möt cylinderns 'vaggaro Nednötningen efter försöket har dela ut-värderacs genom. ett .flockuleringsförsök i elektrolytlösning (som

"" 'T

.i v'

utföres finnaaterial- :I: 0, 0374 mm), dela genern bes amning

materia som pziveserar O, 074 och' 2, 0 mrm InaSleddGTe Ju. större flockningSiiendena (sediniezflthöjden i definierad cylinder har upp-u matte) de sto :mer och aktivare finrnate rial har bildats genom nötm ning åkänningen r.

m: e. C 33th 53110 ra ekillzimde-r Erhållne :ifeeultat fratrizgår av fig Zl

:mellan [07er och Våtznöttning ha 1* e genom flod-:mile:fingeförm söketa Sedimenthöjáilen kan i.. det senare fallet vare., en tiopotene

00

större för :Ileea e*§:e:*1rmateriall Slçill..r1a<;le3fna ar mindre om nÖf-»e

ningen *utvrde 1.' e; g e 110'm ilaltanelys , THE 3:1 våt nöâmin n ä 1* fo :vi: w

A n a _ 0 M, _ v w '

fa., ra, "ade p gl 1gi: e ff e lill' :wa r e 6 1* 111% e f.f el-:z'te :1 be 1' ge 1:: ?UC-311.41? va, 1* 3:11e 1:*

:vartillazlar på grund av den större speeim me :ke-rad vid fina än grova

fika ytane Graderingen går' vid aktuellt föreök ända me 1* till 2, 0 :mm pa. rå: :llrze 1 53 50 :cl e l: 9 _

De enligt VåtI"J.Ötningeförsöke'â: i. särklass; säztnsta stenmaterialen ut.

göres av sedimentära, lermáneralhaltiga; bergartem Vittrad dialrses

och glimemerrika be *garter (gnejser Och skiffrar) intager en n'lelm lanställning., God granit och kvartsit har erhållit lmappast nlêitbaw ra utelago Mer anmärkningsvårt är att även :hjul: och lättspa. 'tama-a cle me Ymer påverkats så föga. Den norska anorthoeitbergarten erm håller även ganske. svag avnötning. 80111 frzunkoznnâit vid nötningem försöken på slipskiva krävs det en ganska stor belastningsintensien tet för att' de två senare nuetrialens potentiella fuktkänelighet skall kormina. 1? ?91331. Nöüuingspåkämüngen i *ändekak är (lack tänüigen ringa..

Anmäümingsvårt: är att torrnötnlngspreceseen gett upphov till så -obetydliga sedinlentlzwöjder, Avnötnings skillnaderna är även generam

gående tämligen sz'nå. vid utvärde ring genom siktaaalye. Värdene för så Olika. hårcla, .Inaterial som. granitech l<all.<sten kan vara galaxen: ka snarlilçao Jäxnföres material Sena passserar 2, 0 mm. meekvidd börjar clock meterialhållfastheten göra. Sig gällande och sköra, kräm stalline material försämras något i förhållande till Vissa sedinzenm tära bergarter Som är lermineralhaltiga :nen sanüidigt sega.,

Vid nötningsförsök sen; utföree i roteltande behålla-re l: i.ldae

finmaterial som. vid torrnötning snart 1(011111'183? att häfte. sig fast vid cylinderns Väggar och även, täcka pertil-:elytom Agglome nånting

11' '31: *-<:0VYW"*e de e*1t '^s" M.11 .L .hde 1._ .L :3. L x .all van 1.0. (AV7 3 *e f'* ' ^illamLC nu ;en .u (ull.» "^ F13? lrl\ *alllpml e' <1:

Finrneterielet kerrnne 1* därnqed att efter ganska. koxt tid att utöva en. påtagligt nötningehä.m.1nande effekt, någet :som ocksa bör va.

wii

'T1 R apport nr 442

00

. 4.' ,V ,__, ,_ 1 ..13 ,i i .N .2 .V . w ° ,.. . .. ,. . .mha ff ,I .. - ,. -man .. ., AHL _ :,._._ i_ ,.,'._ w _ ,e

1,63 lidi_ his-;ü V amaziiiigját Ollkd 1.381,10g.icå..1.lâa:k åcliiiülalib:.;iLLIilllåå QLS: 1.2u2t.3.(4O1

1.

a. O N i 1 O -- ' I .' .i 5 .v < .4

beh V id. veêitiiotmng n alla Cia resniot f].1111'3"1?-MÃG ma] 2%. L .5. 5511151361153 1531.1.,

vars-3 viskositet vissaerligen SUCCGSSin konung: a 't Öka :man 1263?»

o (i -- u . . n g .

nm 3 p "§0 C.(3% (-5 S en kan .fo ri:g "i akt lvt unde I' tai-'1711 1 g en 1 än '5 id. .5

Vattenrnäirigden i p170 ä.fbcji"1ån?MVGD. spe 1213.* även 113119 specielt "vid kort I'flååiflil'lgStid.s Rehbindezr och. Chociai-:CW (1962) har 55 åiedes vi» 331: vid iiiaining av fin kvarts: , att re. den s: å ring; .fuiathá-LIt, 9-. (hifi-.in

vid. 117%: 'Lif' åtüiiii;ri 3713.03 5V ra. 1* ett m 0110 :2:130 ie: iår.: yi :Ei i: vsitiie 171 skikt p 13a. I? 4

tikia na, i? på 11:0 rt s ikt 1:)akiçi 3315:1: gei; m.a.: :i:i'n .23.1 ef .f ski: g Öir-:ai .2:

fö 1: än: 1* a, 5:; ä. ä 3:* (2. :5110 t :3.Ö in i 11 Q. e n e :10 m iii: ka pil I.. ä, 1* a4...)

vatt (3 13.13.8111; e n ,

t?

k. *2:e te. :nde 1" a. 3.:* .att 11 ta; Human ko :me 11° V id f 0 iii; 5 ti; vatt 01111213

" .'A. 1'«. .W , , ,.'-,_. , ,01 ,QV',,.I. _w_ x., -L°L.' , . _1.1,_ M

oknmg ompeigeras pairftikidrnå sa Sina-1.11ng011 och 1.:.,uLiimgsaffeiaieu_ ökar? Vid en mycket kort Inalningsprocess rdock ett minimum?) av fuiüigh (et maximal effekt.

Några andra faktorer kan vara av betydelse i samband med nötningsm försök i TOtGI'E-Tinde cylindrar., Rehbindcr och Chodakov (196.2.) har således: .funnit att den Inikropla.stiska defoif'nationen blir estö l 1i"6: vid to :mus än Våtnötiiing va. fviá liner .för mätningsproccssen onöaiig energi förbrukas i det första. fallet. Vidare gynnar enligt Frangism kos och Smith (1957) de tabrika. lågencifgistötar, som. uppkommer vid

.: _. _.,' . ' '-- . _ T! - i. ' 1 P " '

maimng, ful-alinverkan 1 Janiforeise Ingå ae mer ene rnga pakarmingm VM krossning (jfr mom 2. 4)..J.. \..«'L

arna

Granskas resultat från våtnötningsproceäñsen 111* petrografisk gyn

punkt är, som redan nä._1*nm:$, de. 11 ne gativa. inverkan av lerrriinerai

speciellt påtaglig. Andra. faktorer, som exempelvi" riklig förena kornst av glirnnmrmineral, eller Vissa SG.{UIT3.däI'ä n'iiiiieral (som t ex zoissdi: vid anorthösitbergart) är därm'not av ringa.. betydelse? Våtnötningsförsöket skiljer sig därmed fundarnentait i fråga, 0173' fuktinve rfkan från sådana slipningsprocesser 8013.1 utförs på slipe»

-skivan

,försök et' vc lika 3:" Det är av intre i sammanhanget att Våtnötnings

klassificera, stenniiaterial i satiort sett i samma Grönings-följd som Vittringsförsöka. Vid VTI finns erfarenhet frâirnsi: från saltssprámg-ø

ningsförsök ("soxmdness tegt 01111th .ASTh/i C 88)., Stenrnate 175.211

30

.v3 (i

NdZL304

därvid att efter torkning successivt tränga sig in i

»lösning och torkning i värineskåpø Saltkristaller kornrrer t e nrn t e r 'i a 1 ei: s porer., Vid. vätning av provet upptage s kristallvatten, något som il'lllebäl' volvmsökning och eventuellt resulterar i söifidersprängm

o - O .. i ' n. i n

ning av partiklar.. Pakannmgen anses vara storre Vid salt-sprang» nings» än frysförsöki i varje fall vid motsvarande antal cykler (Fitzne 3:' 19 70) i

Jämförande försök har gjorts på några steninaterial som tidigare provets med avseende på sönderfall vid våtnötning., Samma graden» ring (2, 0-» l l, 3 min) har undersökts och. provmängden har likaledes varit 500 g, 5 cykler av vätning och torkning har gjorts i enlighet med ASTIVINIIOI'DÄGII. I övrigt har provrnängd och provfrakt'ion fått modifieras. Nedbrytningen har utvärderats som viktsprocenten material, passerande l, 0 mm maskvidd; i princip i enlighet :ned

nämnd norm.

Sönderfallet vid vittringsförsöket framgår av fig 24.; Det är i detta fall även de lerhaltiga, sedimentära bergarterna som främst på»

verkas, medan exempelvis glimmerskiffer och vittrad diabas som

tidigare intager enrinellanställning. Relateras vittringsförsöket till våtnötningsförsöket erhålles tendens till ett rätlinjigt samband

(fig 25) och man kan draga slutsatsen att samma iriaterialegenska-a-'per i stort sett bör göra sig gällande vid båda försöken. Betecku

ningen vårnötningsförsök är därmed olämpligt vald då det icke fråga om någon renodlad nötningsprocess och mine ralhårdheten

är av helt sekundär betydelse i sammanhanget. Den amerikanska termen degradation test'l' är mer relevant, motsvarande benämning

å svenska vore närmast sönderfalls eller "nedbr tnin sförsök ._Y

SAMMANFATTNING OCH SLUTSATSER

En litteraturstudie har-'visat att olika bergarter kan .försvagas avu-sevärt genom fuktighet vid sådana bergmekaniska försök, som göm-res på geometriskt definierade provkroppar. Även-kristallina,

ovittrade be rgarte r påverkas, dock i mindre utsträckning än. många

sedimentära be rgarter. Olika undersökare har dock kommit till principiellt ganska skilda resultat i .fråga om fuktinverkan. Orsaken