Frystöväxlingsförsök på stenmaterial med svaga lösningar av halkbekämpningsmedel

"7 " N: .« 4. l _ .V . _,. 4 't * d u* uH c-*a md m »um m wxul m a wxh ul m w

*W ' hur" W. ' ' Giv-M' m_,v _ - __ ,._ J I'i-TT i-T"_*ms _Il- xx 1;"*3

ikh ' i'm 7! : 9 N . *a .. L. 5 1:; -3 Äagw ' -A '-3 ä., 5.:; ' v .få "75' 5;" emn. nu fm" 3

h ' ...- _ .p 7 . V V i .1. f 1 l. .in 1 V 7' -l -' " 1 ! I' ' '3, /a-: ;l ' 1 .II J 2 I få w ,. .' 1 5 J *_13 , '* i J a .v W 1 W y är; , 0.:.: 1 '7" :.- x_ .. x; v3w - - u '-'7;.W" * ' v ä' '1 ' I." . :åkn- A'm _ 'i i T ..17 . a Anu' ha ?1 La. .. » H . ; J' i ;1 i ._, ,_ Ä _33 ,. s vv _ .V _ V4* I I ' I qui -n i. . 5. i 1 E] :kläs-;iii .§4:" 'uñá Armiäüi-J'a-Ãå

.ñ'

nu:) . 4 i . .. r . ;f r; *7A* I w_lñ 'wrp _ y 1_ _. _ .3- _

'1 .. * *3% _ W,.-N :Å_, 1 'v .j .,;g »,_.'m.,"v» - l -1 _v .." , ...1_1535. I 9324hmmm; 11_n :z._- 1.?? : ., . L.. :. M '1' '1-\_ . -_. '..- . a_7 ' _ \ ?5 _ ._.<_' '1' ' ' -I '_ ' ' _,Lv

^ ' *i ' V* \' -e ' 2 »v -ri 5' .wkuañ' ..,xn&.L's<.1u2ÅsMLi$J.-u Mrå-L JQ M -ÅJAAJJHÄ<'ÅA u» ' * '* M .Q-A'IMM ...s .M :...AMV ...N_... *'

Nr 244 - 1981 Statens väg- Och trafikinsâitut (WE) 581 01 Lånköpång

ISSN 0247-6049 National Road & Traffic Research institute 5-58101 Linkoping Sweden

Frysäöväxåingsförsök på stenmateria!

med svaga lösnngar av haåkbekämpningsmedeå

FÖRORD

Föreliggande studie har gjorts som ett samprojekt mellan Statens Vägverk och VTI. Litteraturstudier och planläggningen av försöken har gjorts av P Höbeda medan laboratorieförsöken utförts av T Jacobson. Linköping februari 1981

Ingemar Bronge

I N N E H A L L S F Ö R T E C K N I N G SAMMANFATTNING SUMMARY A. 1 wwwwwww N. . . . . . . s _ x_ s . _ x U ' I b L Å) N -å LITTERATURSTUDIE INLEDNING INVERKAN AV HALKBEKÄMPNINGSMEDEL PÅ VÄGMATERIAL

SÖNDERFALLET AV STENMATERIAL VID FRYS-TÖVÄXLINGSFÖRSÖK Frosteffekter Porositet Vattenmättnadsgrad Fraktionsstorlek Antal frys-töcykler Fryshastighet Adsorptionseffekter

DIREKTA METODER FÖR BESTÄMNING AV FROSTBESTÄNDIGHET

INDIREKTA METODER FÖR BESTÄMNING AV

FROSTBESTÄNDIGHET

Petrografiska analyser

Porositet och vattenmättnadsgrad

Dilatationsmätningar

Saltsprängningsförsök

Diverse fysikaliska metoder

REFERENSER VTI MEDDELANDE 244 Sid III 12 19 22 23 23 '3 J 31 32 34 34 36 41

B UNDERSÖKNINGSRESULTAT 48 1 INLEDNING 48 2 PROVMATERIAL 48 3 BESKRIVNING AV FRYSTÖVÄXLINGSFÖRSÖKET 52 4 FÖRFÖRSÖK 53 5 HUVUDFÖRSÖK 54

6 INVERKAN AV PETROGRAFISKA FAKTORER 84

7 FÖRSÖK MED BELÄGGNINGSPLATTOR 85

8 DISKUSSION AV RESULTATEN OCH SLUTSATSER 88

Bilaga

Inverkan av halkbekämpningmedel på stenmaterials frostbeständighet

av Peet Höbeda

Statens väg- och trafikinstitut (VTI)

581 01 LINKÖPING

SAMMANFATTNING

Skador i form av sönderfallande stenmaterial har obser-verats i ytan hos asfaltbeläggningar på flygfält som vintertid behandlats med halkbekämpningsmedlet urea. Litteraturstudien (del A) visar att stenmaterial vid frys-töväxlingsförsök i laboratoriet kan sönderfalla betydligt mer i svaga lösningar av halkbekämpningsmedel

(t ex urea, NaCl, alkoholer) än i destillerat vatten. Inverkan av lösningarna är mycket dåligt känd, men de verkar, i förhållande till destillerat vatten, att öka

stenmaterialets mättnadsgrad och vätskehållande förmåga. Inverkan av olika parametrar vid frost-töväxlingsför-sök, såsom vattenmättnadsgrad, fraktionsstorlek, anta-let frys-töcykler, fryshastighet m m, diskuteras. Vissa stenmaterial som innehåller lermineral kan även sönder-falla p g a adsorptionseffekter utan att någon frysning

behöver ske.

Metoder att undersöka stenmaterials beständighet dis-kuteras, dels direkta frys-töväxlingsförsök, dels olika

indirekta metoder.

Laboratorieförsöken (del B) med svenska stenmaterial av ringa porositet bekräftar att inverkan av svaga lösning-ar av halkbekämpningsmedel (NaCl och urea) är avsevärt större än av destillerat vatten. Sedimentära bergarter innehållande lermineral och redan vittringsangripet ur-bergsmaterial påverkas. Att sönderfallande stenmaterial icke observerats i vintersaltade vägbeläggningar torde tillskrivas dubbdäcksslitaget överskuggande inverkan.

Sönderfallet ökar med antalet frys-töcykler, metoden för mättning av stenmaterialen före klimatpåkänningen, lagring helt eller delvis under vätska vid försöket m m. 10 frys-töcykler räcker i regel för att ge tillräckligt

stort sönderfall av icke beständiga stenmaterial.

Kon-centrationer tidigare föreslagna av Vogler (1976), näm-ligen 1 % NaCl och 2,5 % urea, verkar ge maximala effek-ter. Båda lösningarna ger likartade resultat.

Inverkan av destillerat vatten är så liten vid kortva-riga laboratorieförhållanden, även efter vattenmättnad med hjälp av vakuumpump, att missvisande gynnsamma re-sultat erhålls med i praktiken icke beständiga

stenma-terial.

Jämförande försök med kristallisationssprängning (mät-tad MgSO4-lösning) visar att effekten av denna påkän-ning är mindre äh av frys-töväxling med halkbekämppåkän-nings- halkbekämpnings-medel. Ordningsföljden mellan stenmaterialen (endast ett fåtal har provats) verkar dock påverkas föga.

Utveckling av ett frys-töväxlingsförsök i kombination

med halkbekämpningsmedel, lämpligen 1 % NaCl-lösning, rekommenderas. Petrografisk granskning får dock först avgöra om provning av ett visst stenmaterial är nödvän-dig. Stenmaterial avsedda till flygfält och betongvägar bör ägnas särskild uppmärksamhet.

Vittringsprovningen behöver icke begränsas till belägg-ningsmaterial utanwvittringsbenägenheten hos stenmate-rial till andra väglager kan undersökas. Användningen av saltlösning gör att mer realistiska resultat erhålls

än med vatten.

III

The Influence of Deicing Chemicals on the Frost Resistance of Aggregates

by Peet Höbeda

The National Swedish Road and Traffic

Research Institute (VTI)

8-581 01 LINKÖPING Sweden

SUMMARY

Damage in the form of disintegrating aggregates has been found in the surface of bituminous pavement on airfields which have been treated with deicing

Chemicals in the winter. The literature review (part A) shows that in freeze-thaw tests in the laboratory,

aggregates disintegrate considerably more in weak solutions of deicing chemicals (e.g. urea, NaCl, alcohol) than in distilled water. There is a general lack of knowledge of the influence of the solutions, but in relation to distilled water the solutions seem

to increase the degree of saturation and the

water-holding capacity of the aggregate.

The influence of different parameters, such as degree of water saturation, fraction size, the number of

cycles of freezing and thawing, freezing rate etc., in freeze-thaw testing is discussed. Certain aggregates containing clay minerals can also disintegrate because of the effects of adsorption without any freezing

taking place.

Methods of investigating the resistance of aggregates including direct freeze-thaw tests and other indirect

methods are discussed.

Laboratory tests on Swedish aggregates of poor porosity (part B) confirm that the influence of weak solutions of deicing Chemicals (NaCl and urea) is considerably greater than that of distilled water. Sedimentary rock

containing clay minerals and primary rock already affected by disintegration are influenced in varying degrees. The fact that no disintegrating aggregate was found in winter-salted road surfacings may probably be ascribed to the predominant effect of wear caused by vehicles equipped with studded tires.

The disintegration increases with the number of cycles of freezing and thawing, the method of saturating the aggregates before the climatic impact, storage

completely or partially in liquied during testing etc. As a rule, 10 cycles of freezing and thawing are enough to give a sufficiently great disintegration of non-resistant aggregates. Concentrations previously pro-posed by Vogler (1976), viz. 1 % NaCl and 2.5 % urea,

seem to produce maximum effects. Both solutions give nearly similar results.

In accelerated tests in the laboratory, even after water-saturation by means of a vacuum pump, the

influence of distilled water is so small that, in many cases, misleading favourable results are obtained with practically non-resistant aggregates.

Comparative tests with disintegration by crystalli-zation pressure (saturated MgSO4-solution) reveal that the effect of this impact is less than the effect of cycles of freezing and thawing with deicing Chemicals. The order between the aggregates (only a few aggregates have been tested) seems to be affected only slightly. Development of a freeze-thaw testing procedure in

combination with deicing Chemicals, preferably 1 %

NaCl-solution, is recommended. However, first it should be

decided by petrographical examination if it is necessary to test a certain aggregate. Special attention should be given to aggregate intended for use on airfields and

concrete roads.

It is not necessary to limit the testing of disinte-gration to surfacing aggregates. The susceptibility to disintegration of aggregates intended for use in other

road layers can also be investigated. The use of weak

salt solutions leads to more realistic results being

obtained than the use of water.

A LITTERATURSTUDIE

1 INLEDNING

Flygfältsbanor måste för säker lufttrafik hållas fria från snö och is. Rikliga mängder urea, som har mindre korrosiva egenskaper på flygplan än NaCl, kommer till användning särskilt i de södra och mellersta delarna av Sverige då urea icke verkar effektivt vid lägre tem-peratur än ca -50C. Vid kallare väderlek utförs istället mekanisk halkbekämpning med hjälp av stålborstning.

Det har observerats att asfaltbeläggningar som behand-lats med urea kunnat få ytskador i form av håligheter efter sönderfallande stenmaterial. Även vintersaltning av vägar med NaCl kan påverka stenmaterial; Christensen

(1968) har t ex konstaterat vissa beläggningsskador på det danska vägnätet. Icke beständiga komponenter i as-faltbeläggningars yta, t ex viss kalksten, har kunnat sönderfalla. Feix (1978) har vid en västtysk belägg-ningsprovväg nära Munchen funnit att förutom det rent mekaniska slitaget (provvägen studerades under tiden dubbdäck var tillåtna 1 Västtyskland) flera av sten-materialen även sönderfallit genom frostvittring. In-verkan av halkbekämpningsmedel omnämns icke men salt-ningen bör ha varit intensiv på motorvägen.

Studier av de båda halkbekämpningsmedlens inverkan i samband med frostäöväxling har ansetts nödvändig för bättre förståelse av stenmaterialens betydelse för be-läggningars beständighet. Det verkar som stenmaterialet

(och därmed även beläggningen) ej alltid förslits en-bart genom krossnings- och nötningseffekter utan i vis-sa fall även genom vittring.

beläggningar men några försök har även gjorts med as-faltbeläggningar. Brand m fl (1968) har undersökt effek-ten av frostäöväxling på egenskaperna hos dels tät

as-faltbetong (stabilitet, vidhäftning m m), dels olika

stenmaterial (hållfasthet m m). Inverkan av koncentre-rad och 50 %-ig NaCl-lösning studekoncentre-rades i jämförelse med destillerat vatten. Det framkom att det senare ut-övade större effekt än saltlösningarna och det hävdas därför att vägsalt vintertid varken kan skada tät as-faltbetong eller ingående stenmaterial. En amerikansk undersökning av Asphalt Institute (1963) har gett samma resultat. Minsk (1979) har utfört froärtöväxlingsför-sök med halkbekämpningsmedel på prov av både betong-och asfaltbeläggningar betong-och konstaterat att den senare beläggningstypen ej skadas. Carlier (1966) Ravn (1971) och Williamson (1968) påpekar dock att hålrumsrika as-faltbeläggningar riskerar att angripas av vägsalt. Det-ta gör även att vägbanan hålls i fuktigt tillstånd un-der längre tid varvid slitaget, särskilt av dubbade

däck, ökar.

Det är känt från betongforskning att halkbekämpnings-medel utövar störst angrepp i tämligen låga koncentra-tioner. Det mest verksamma koncentrationen ligger i re-gel mellan 2 och 4 % vare sig NaCl, urea eller något annat halkbekämpningsmedel (t ex alkohol, glykol) an-vänds (Arnfelt 1943, Verbeck och Klieger (1957).

Sönder-fallet ökar med antalet frysningscykler. Hochstetter (1973) har undersökt motståndskraften hos olika bygg-nadsmaterial mot lösningar av NaCl, MgCl2 (koncentra-tioner 0,1, 1 och 5 %) och etylenglykol (1 %-ig lös-ning). Den starkaste saltlösningen gav alltid de min-sta angreppen och de olika kemikalierna hade ungefär-ligen samma verkan. Brända byggnadsmaterial var

genomgående mer beständiga än obrända; de senare kan osannolikt innehålla "aktiva", vattenkänsliga lermine-ral (jfr mom. 3.2).

Dunn och Hudec (1965) har konstaterat att sönderfallet av kalkstenar blir betydligt större vid frostiöväxling med 10 %-ig NaCl-lösning än vid motsvarande förhålland-en med destillerat vattförhålland-en, detta trots att förhålland-enligt kalo-rimetriska mätningar mindre vatten fryser i bergarter-na. Vogler (1976) har gjort frostäñväxlingsförsök med olika stenmaterial i svaga lösningar av bl a NaCl och urea och i jämförelse med försök i destillerat vatten ökade sönderfallet med minst en tiopotens. De effekti-vaste koncentrationerna hos de två kemikalierna var 1

resp 2,5 % men tydlig effekt konstaterades redan av så

O låga koncentrationer som 0,1 6.

Henningsen och Vogler (1978) har gjort frosbáñväxlings-försök med gråvackor (sandstensliknande bergarter), dels med destillerat vatten, dels med 3 %-ig NaCl-lös-ning. Sönderfallet var betydligt större i det senare fallet men provmaterialen påverkades i olika grad (fi-gurAa1a).De skiktade, lerhaltiga bergartsvarianterna var genomgående minst beständiga. Motsvarande försök har även gjorts med lösningar av alkohol, etylenglykol m m, varvid sönderfallet ökade 15-56 gånger i jämförel-se med försök i destillerat vatten (Vogel, 1974). Den verksammaste koncentrationen varierade för olika sten-material men låg mellan 1 och 5 %.

Manns och Zeus (1979) har undersökt frostbeständigheten hos några stenmaterial efter lagring dels i destille-rat vatten, dels 3 %-iga lösningar av NaCl och urea. Ingen effekt erhölls av vatten, däremot sönderföll dia-bas och porfyr avsevärt när lösningarna användes. Vi-dare långtidslagrades samma stenmaterial 20 dygn vid rumstemperatur i 20 %-iga lösningar av nämnda kemikalier

.. T [-w. "7 QS_ y.-3 g - -: Na _ -I?3 - II-5 å'1' ' u " " \o .3 3 :a 13 11 7 s 'e 15 a 4. 1 e 2 12 Gurra-Ps - Kcmzmum

_-J- Abspéntterung 7-1 L-3° -d m NcCl - LCSung _. *-b '-1 I--d i. -4 -?5 -1 ...4 "' F' 15 _" hur.: .. L.. - A P--4 * b-7 .-1 1 *I »

4

:spann IH'

o ( F--R _ J. ' Al* A Å { .i l ä; 1; 9 :1 '06 73 H 7 S Ya 15 8 '. 1 E; 7 1?

Figur A:1a Jämförelse av sönderfall vid frys-töväxlingsförsök i

a) vatten och b) 3 %-ig NaCl-lösning (Henningssen m fl 1978). Obs de olika skalornal

Frost.Taawochseêversmhe an Spnnen 5/8 mm Å ut

J

x

SJHIQUHQZ , :0 L 7-; (3* 17. Alkohoi-Wnsser ; Q dos: Wasser es' ' i i? (3 g 5 10 FTW Lunbad -20' , ; 1 2 m m . l s 3: i ä b 4 5 I?

z

: '

3 g

:.' i i C1 v g 7 * E I 3 9 __r i 1- t '

i

r-,

Fl

l 1

v

i 2

_' | F'- 5 ,_1 1 | Q o *max-...d * V i_ 24 45h 1112.' 9820:413 101516 *918 17

.o--- >- a.- 0-»000 - »---0.o--o-- .h«q.o--H.ooovç

Bunm Dmbas Giamt Dotomstu Kaes H0- Gmu

Kalk Sch! Wackå

Figpr_§31§ Jämförelse av sönderfall vid frys-töväxlingsförsök i vatten resp 1 % alkohol enligt Feix

(1978)

och dessutom i etylenglykol. Diabas sönderföll i lös-ningar av urea och etylenglykol, däremot icke i NaCl-lösning. De andra stenmaterialen påverkades icke. San-nolikt innehöll den aktuella diabasen Viss halt svällan-de lermineral; lagring i etylenglykol används nämligen för identifiering av sönderfallsbenägna bergarter

inne-hållande montmorillonit (Dolar-Mantuani och Lakso 1974).

Feix (1978) har undersökt beständigheten hos olika be-läggningsmaterial efter 20 frostiöväxlingar, dels i vatten, dels i 1 %-ig alkohollösning. Inverkan av vat-ten Var obetydlig, alkohollösning gav däremot ofta

mångfalt större effekt (fig.Af&ü.Dålig beständighet hos

provade stenmaterial har också konstaterats i praktiken,

något som tyder på att laboratorieförsök med enbart vatten icke ger relevanta resultat.

I sammanhanget kan också nämnas en iakttagelse av Rodhe (1929) som funnit att nedbrytningen (finmaterialbild-ningen) hos skifferhaltigt grusslitlager ökar om CaCl2 används till dammbindning. Det antas att glimmerminera-len kan dispergeras genom saltbehandlingen.

Den negativa inverkan av halkbekämpningsmedel på sten-materials frostbeständighet har ej kunnat förklaras tillfredsställande. Innehåller bergarten lermineral är kationsutbyte möjlig, men likartade effekter kan

er-hållas med ganska olikartade kemikalier. Rosenthal (1962) påpekar att den utbytbara kationen hos tegelmaterial på-verkar dess fryspunktsnedsättning och frostbeständighet. Vogler (1976) antager att salterna utkristalliserar i hålrummen av bergarter vid frysning och volymsökningen blir därvid större än om rent vatten fryster. En lik-artad effekt erhålls dock även med alkohol. Manns och Zeus (1979) och Feix (1978) anser att lösningarna ger minskad viskositet och förbättrad vätning av porväggar-na i bergartsmateialet varvid vattenmättporväggar-nadsgraden kan

ten dras in i porerna och en volymökning kan uppkomma. Guillot (1978) har genom studier i svepelektronmikrOSkOP konstaterat att kalksten och dolomit angrips efter korn-fogar och spaltplan vid lagring i 5 %-iga lösningar av

NaCl och CaCl . Andra bergarter, uppbyggda av mer ke-₂

miskt beständiga mineral, har dock icke undersökts. Powers (1955) har tillskrivit det ökade sönderfallet av saltbehandlad betong främst det osmotiska trycket som kan öka vattenmättnadsgraden i materialet. Hertmann

(1957) tillskriver dock avflagningen av saltbehandlade betongytor den uppkomna temperaturchocken vid hastig nedkylning (smältvärmet tas från betongen). Dessutom kan kapillärvatten komma att frysa under den saltmät-tade zonen och utöva tryckverkan. Hochstetter (1973) anser att saltlösningarna kan ge upphov till kemiska angrepp på byggnadsmaterial.

Blunk och Brodersen (1980) framhåller att urea i vat-tenlösning sönderfaller i NH3 och CO2 som kan utöva kemiskt angrepp på beståndsdelarna i betong. Sönderfal-let ökar med högre pH-värde. Samtidigt nedsätter urea, till skillnad från NaCl, lösningens viskositet och yt-spänning varvid den kan tränga särskilt djupt in i ma-terialet. Wengen (1978) har jämfört den kapillära upp-sugningen av vatten och koksaltlösning i betong. Den

senare hade högre kapillär stigning, dessutom

nedsat-tes avdunstningen från provkrOppens yta p g a saltlös-ningens i förhållande till vattnets lägre ångtryck.

3

SÖNDERFALLET AV STENMATERIAL VID

FRYS-TÖVÄXLINGS-FÖRSÖK

Frostbeständigheten är en komplex egenskap som enligt Rosenthal (1962) beror på faktorer som

vattenmättnads-grad, porositet, porstorleksfördelning, portextur,

ma-terialets hållfasthet och elasticitetsmodul samt VOlYm-utvidgningen vid frysning. Dessutom spelar mineralsam-mansättningen och därmed den vattenbindande förmågan

roll. Dunn och Hudec(1966) har visat att sönderfallet av

bergartsprovkrOppar vid frosbdöväxlingsförsök antingen kan bero på sprängverkan vid frysning av porvatten eller också på adsorptionseffekter i porerna vid fuktföränd-ringar. Den senare anses t o m vara en dominerande pro-cess för bergartsmaterial trots att den konstaterade vittringen oftast tillskrivs frostvittring. Endast se-dimentära bergarter (främst kalksten) har dock

under-sökts.

Med kännedom om total vattenadsorption och andelar hygroskopiskt bundet resp fritt porvatten kan enligt Dunn och Hudec (1966) en beständighetsklassificering göras med hjälp av triangeldiagram (fig Ä:2). Bergarter

och andra porösa material faller inom något av de tre

fälten. Ofta kan såväl frost- som adsorptionseffekter samverka. De två sönderfallsmekanismerna diskuteras var för sig i mom 3.1 och 3.2. Larson och Cody (1969) har gjort motsvarande undersökning, men med stenmaterial av mer varierande petrografi, och konstaterar att klassi-fikationen icke äger allmängiltighet. Stark (1976) vi-sar en annan klassifikation (fig A:3) för betongballast som grundar sig på "total" vattenadsorption och vatten-adsorption vid 92 % rel. luftfuktighet (jfr mom 3.1.1). Keil (1970) framhåller betydelsen av petrografiska fak-torer och nämner att icke frostbeständiga bergarter som regel innehåller sekundära, vattenkänsliga mineral

pan nu någon

A musa. W

HS Wow ha..

(I anpassad in min 0! 'om om. 6 m. Voc. Sat.)

(m | I 402) 6 o, o" . o n 1 ;nu_vara (5214 *må i b i am ' nu 0» m m' nu |

Figur A:2 Klassificering av beständigheten hos berg-artsmaterial enligt porositet, total vatten-upptagning och adsorberat vatten. Siffrorna inom parentes anger hur många procent av porvattnet som fryser vid frys-töväxlings-försök (Hudec 1978). m 70+ 0 m 1; . 60 ,J Accnscuss WHICH : CAUSE D°CRACKING

5 ana :coou'rs nu. 3 50 - m ?ms GENERÅL u AREA D i . 2 40 9 p.. §:w 8 AGGREGATES wwcn CAUSE 3 20 *- o-cnacxmc

*

2

L

3 m» 5 DURABLE :5052553755 9- 1 1 L L 1 L 1 L 0 IO 20 30 40 50 60 'o 80

PERCENT VACUUM ABSCR°T ON

Figur A:3 Klassificering av beständig och icke beständig betong-ballast på grund-val av absorptions-och adsorptionsdata (Stark 1976) VTI MEDDELANDE 244

(ofta vittringsprodukter) eller också utgörs av sedi-mentära bergarter med lermineralinnehåll. Bergarter bestående av mineral som bildats vid höga temperaturer

(fältspat, kvarts, hornblände, pyroxen, glimmer m m) är i ovittrat tillstånd frostbeständiga, även om poro-siteten ibland kan vara hög som hos vissa lavabergarter.

(Samma sak gäller konstmaterial som t ex masugnsslagg.) Obeständiga bergarter innehållande sekundära mineral kan bli beständiga genom senare omkristallisation. Rosenthal (1962) påvisar att hos tegelmaterial bestäm-mer förutom porositeten den mineralogiska sammansätt-ningen hos den utbytbara kationen m fl faktorer frys-punktsnedsättningen och därmed frostbeständigheten.

3.1 Frosteffekten

3 1-1- Bereêizsf

Bergarters mekaniska egenskaper och beständighet bestäms i hög grad av porositeten. Låg porositet innebär i de flesta fall god hållfasthet och vid frysning av porvatt-net kan spänningarna i regel upptagas av materialet ge-nom elastisk deformation. Shrivasterva (1970) visar att goda samband finns mellan tryckhållfasthet och porosi-tet för bergarter av samma geologiska ursprung (figurA:

4a). Det framkommer också att hållfastheten avtar

snabbare med ökande porositet för grovkorniga än för finkorniga bergarter. De senare är av sedimentärt ur-sprung och har mer varierande porositet.

Mätningar av porositet och porfördelning har behandlats

av t ex Fitzner (1970), Tourenq (1970) och Löffler

(1971). Någon allmängiltig korrelation mellan porositet

och frostbeständighet finns icke (Powers 1955). Samband kan dock konstateras för närbesläktade bergarter (jfr fig Aa4a och b). Exemplet visar dock resultat från salt-sprängningsförsök ("soundness test"), jfr mom 5.4.

Figur A:4 Samband mellan a)

o 9--.- ----__-_-- _--u 4--- a--v- - ü-

mgq-\ ;Hail

jogg_ L \\ . smsw N * av :_:av 'EC

4 CN?! M' "'STW 5 nu MÅPG.L' . cp! Tf in 4 65:5.34 0 x han; 9 9 E \ J \ 'j \ \ .. . o \ [ ° \ på 0000 ., I \ \ 0) v* :1 0 G V \ r, .- \\a 0 ; \ 01, ,_ mc. . \\ 0 2 a v \ i' \ \ n "\ 9 \ U 000 h i o 0 3 9. ,. . u . 1 o i 2 i 1 . J i : 4^r z 3 90:,300 -xcc ,. o J v ., \ .i a s i a m 'ones Hm) ?(RCENI \ ' MDF I

"JOR _\ . -Åkag'nn'f A! : 1.7111in :

x. x 4 (nvsuuvw l .tv'n-u "40 MAAMCS

\.' . alumn! ;APbLU am V; 000 \\ 6 . nuts 1 \ Q 0 \ i_ \ . \ 4, 0 \ 'o to) . 0 .5 \ O \4 E, \ i. I \ <2/ ror. \ D. \ -4 \ 8 606 , n . 0' 0 O mo un t. .. : O m øus s w: -H nt ni vu La gun a-2 . o 0 6 100 20'. .. 100 o 1 L L 1 l 1 2 I 4 s VTI MEDDELANDE 244

Duvan rv nu): (o) PEDCENY

porosi-tet och tryckhållfasthet och b) tryckhållfasthet och beständighet genom

saltsprängning (Strivastava och Gupta 1970)

11

Hög halt av relativt grova isolerade porer som hos vis-sa slagger och lavabergarter (utan innehåll av sekund-ära mineral) är oskadlig från frostbeständighetssyn-punkt. Ett sammanhängande, relativt grovt porsystem ger även upphov till hög permeabilitet. Beständigheten kan vara god hos sådana bergarter trots hög vattenupp-tagning (exempel vissa sandstenar).

Förekomst av mycket fina porer beroende på faktorer som innehåll av skiktvis ansamlade lermineral (t ex hos skifferbergarter) eller omvandling av primära mine-al till sekundära p g a Vittring är de mest skadliga från beständighetssynpunkt. Sådana porer har hög vatten-hållande förmåga och bergarterna kan därför vara käns-liga för sönderfall genom adsorptionskrafter (jfr mom 3.2). Rosenthal(1966) har framhållit att för tegelmate-rial kan porvägarnas mineralogiska sammansättning ha lika stor inverkan på frostbeständigheten som

porosi-tetsfaktorer.

Stark (1976) klassificerar betongballasts beständighet på grundval av resultat från absorptions- och adsorp-tionsförsök (figur 3). Vid vattenabsorptioner > 0,3 %, dvs höga porositeter, räcker en så låg adsorption som 0,1 % (vid 92 % rel. luftfuktighet) för att framkalla sönderfall av betongen. Vid lägre porositeter kan

ad-sorptionen vara högre, sannolikt beroende på att

sten-materialet har god hållfasthet och vattenkvoten blir låg i materialet.

Inverkan av porstorlek på frostbeständighet har under-sökts i flera sammanhang. Lewis och Ventners (1955) an-ser att betongballast har dålig frostbeständighet om andelen porer < 5 um är hög. Lewis m fl (1958) har vid studier av kalkstenar funnit att icke beständiga vari-anter varit rika på lermineral (illit) och haft fina porer, mestadels < 0,1 um, något som resulterar i

egenskaper som hög inre yta, låg permeabilitet, hög vattenhållande förmåga och stor fryspunktsnedsättning. Rosenthal (1962) påpekar att många olika uppfattningar framkommit angeånde porstorlekens betydelse. Enligt Popovics (1976) verkar andelen porer med storleken ca 1,um utgöra en signifikant parameter i samband med be-ständigheten hos betongballast. Ravagioli och Vecchi

(1973) har funnit att keramiska produkter har sämst ständighet om halten "medelgrova" porer (O,25-1,4 um) är särskilt stor. Vid porer < O,25,um har vattnet svårt att tränga in i materialet och fryspunktsnedsättningen

blir dessutom stor. Vid porer > 1,4,um blir

vattenmätt-nadsgraden sällan farligt hög.

3 1-2 Yêtzeemäääsêéêqäâé

Vid frysningen av vatten till is ökar volymen med ca

9 % och förutsättningen för sönderfall av ett

stenma-terial är därför att dess porer är vattenfyllda i till-räcklig hög grad. Powers (1955) beskriver två olika

sönderfallsmekanismer vid frysning, dels ett hydrauliskt

tryck uppkommet genom undanträngning av porvattnet, dels ett tryck genom istillväxten. Enligt Hirschwald

(1912) uppnår de frostbeständiga bergarterna i prakti-ken ej högre Vattenmättnadsgrader (volym vatten divi-derat med total porvolym) än 85 % och differensen till det teoretiska värdet 91 % utgör en säkerhetsfaktor. Ett laboratorieförfarande som grundar sig på Hirschwalds definition har också normerats för bergartsprovkroppar i Västtyskland (DIN 52113).

Honeyborne och Harris (1958) har funnit att parametrar som porositet och vattenmättnadsgrad i första hand är användbara för att bestämma frostbeständigheten hos närbesläktade bergarter. Figur 5 visar resultatet med provkroppar av kalksten och det framkommer att ju högre

13

40 0 Samma ,i o, 0 FMle _\ ," _*i0, N \ ...i u n \\ . .9 So '° _utN _{.i . D O!}1 .. Ju_,'T l° 0'

;

o

,- *' 'r i

I

»e

3 lo,.°? hä-x I: . .i 2' ,3.2 . i " O .0 D \ , | 4 .go J" .. 1 O\\ 18 i .1 la la ' u .[ \ . o .Elib 33.8%.: \ J . i ,05

'x' 20 I.. i ' ;2:9 - to' °" :g '5 '5 .Il .

H :I rr w se nya' Y 'v

-0 .o :m |° :va i \ i 0 0; g lo "3 nos up» .4 5 01

: .on 70 o 0. '09 4. .I

1 10 x. 0.., x* nga 0 niaçl? å ufo ?40 'W 352? 'Aff \.\l : 'ou s" 1h

s i D 3 . m '° I '7 '° 05 o* " 0 to \ ?1 g :10 "r ._ f_ v :R 2 L Fx H . | \ to 10 1 \\ .1 s \ \ t \\ o _{.I ..} M) 050 0-60 970 om 9,0 ;AFURLTIOM COEFFKMNY

Figur Az5 Vattenmättnadsgrad som funk-tion av porositet för kalk-stenar som visat god resp dålig frostbeständighet i praktiken (Honeyborne och Harris 1958)

I 00 v . Traproc/r -025 per cent Ab / 0 080 b som ' Gran/fe -045 pe! cenf 5 Åbsorpf/on r +-g 0 60 " Gmywac/re '2 34 +- ,var 09/ 'f - I i .9) /JüaOrpf/on 7"' w..

0040-

/.

:u :3; r 00/0177/ fe '6 67:8 per cm* Liksom /on

002m ,

-...a-'M

Ooåáa §2 74 90 eszrc

|6 98

Remhve Humadafy, per cent

Figur A:6 Vattenmättnadsgrader för olika bergarter uppnådda Vid olika relativa luftfuktig-heter (Verbeck och Landgren 1960)

porositet desto lägre kritisk vattenmättnadsgrad. Verbeck och Landgren (1960) har bestämt vattenmätt-nadsgraderna i några bergarter efter lagring vid olika luftfuktigheter (fig A:6). Finporösa material (som diabas i figuren) vattenmättas särskilt snabbt och ju högre total porositet desto längre tid åtgår för vat-tenmättning. Vid bergarter med låg porositet behöver höga vattenmättnadsgrader ej nödvändigtvis betyda då-lig frostbeständighet. Vattnet har ofta kort väg till partikelytan och en volymsutvidgning kan i regel tas

upp genom den elastiska deformationen (Powers 1955).

Fagerlund (1972, 1978) har funnit att porösa byggnads-material har sin karakteristiska, kritiska vattenmätt-nadsgrad som icke får överskridas (jfr fig Ag7a).

Frostbeständigheten anses vara ett brottproblem snarare än ett utmattningsproblem och sönderfall kan vid till-räckligt hög vattenmättnad t o m ske genom en enda frysning. Ofta överskrids dock det kritiska värdet först efter ett flertal frysningscykler (jfr fig A:7b och mom 4.1). I konstruktioner ligger de aktuella vat-tenmättnadsgraderna som regel under de kritiska och differensen ger därför ett mått på beständighet. Ett provningsförfarande som grundar sig på framtagning av både den kritiska och den aktuella vattenmättnads-graden har utvecklats. Den senare definieras genom ka-pillär mättning.

Kunskaper om aktuella vattenmättnadsgrader i väglager saknas nästan helt. Vintervärdena är härvid av särskilt intresse. Stenmaterialet i beläggningsytan är period-vis vattendränkt p g a nederbörd och smältvatten. Tourenq (1970) nämner att prov från franska vägar vi-sat att vattenmättnadsgraderna i stenmaterialen som regel överskrider 85 %. Närmare detaljer om provtag-ningarna ges dock icke.

15

Sum weight of frogments sraauer than d efter freeze/thow

/z

d : smaktest oggregote before freezxng f

0

0,5

1

1 5a

iSC ,2 a) L_EU

473 Aggregme G i:) Aggregcte 0 c) Aggregote E

300 $ ^ 5

-

1

3 200 " I å_{o- 100} L ' . 2 N» 124._ ' i § 06 ' ds E ma ' :75 70:* T 95 10 >\ U :1) Aggregote R 2) Aggregcüzç S 3 A_ 0 7₀ 1 a _c __

x

\

8 \° u. . \ 9 r V T v 7 * *ä C 0.5 m '3 0 S 10

b) Degree of safari? om prior to muxmg

Figur A:7 a) Princip för bestämning av kritisk vattenmättnadsgrad (SCRa) för sten-material. Sönderfallet bestäms genom uppsiktning.

b) Antal frystöcykler nödvändiga för sönderfall av betong vid olika vatten-mättnadsgrad hos lättballast

(Fager-lund, 1978)

Wray och Lichtenfeldt (1940) har funnit att naturfuktiga stenmaterial, som hämtas från flodbotten och ej torkats före provningen, sönderföll vid frygiöväxlingsförsök. Så var ej fallet med prov som först torkades i labora-toriet och sedan vattenmättades före provningen. De na-turliga höga vattenmättnadsgraderna kunde icke uppnås trots evakuering vid undertryck (jfr fig A:8a). Resul-taten med olika stenmaterial (frysning i luft och upp-tining i vatten) vid olika vattenmättnadsgrader fram-går av fig Az8b. Rangordningen mellan proven växlar be-roende på antalet frysningscykler. Bloem (1963)

konsta-terar att betong framställd av grusmaterial

innehållan-de porös flinta får ökad frostbeständighet om

ballast-en får torka ut före användningballast-en.

Brink (1958) har gjort försök med vakuummättade sten-material varvid frystöväxlingen gjordes antingen i vat-ten (metod A) eller också i 0,5 % alkohol (metod B). Dessutom vattenlagrades delprov 24 timmar vid atmosfärs-tryck, varefter frysning skedde i luft och upptining i

vatten (metod C). Metod B gav det största sönderfallet

och C det minsta, även om stenmaterialen reagerade på olika sätt (fig A:9). Brink förmodar att alkoholtill-satsen kunnat öka vattenmättnadsgraden p g a den minska-de ytspänningen. Vattenmättnadsgraminska-den blev lägst vid vattenlagring under atmosfärstryck. Feix (1978)

redo-visar motsvarande erfarenhet, fig Az1b. Fitzner (1970)

har visat att bergartsprovkroppar kan behöva vattenlag-ras upp till 2 år för att uppnå fullständig

vattenmätt-nad.

Bonzell och Dahme (1976) har utfört

frostsprängnings-försök enligt DIN 5226, blad 3. Stenmaterialen

vatten-lagrades först 24 timmar vid atmosfärstryck, frystes sedan i luft och upptinades i vatten. För täta natur-material ökade sönderfallet kontinuerligt med antalet

frystöväxlingar, för porös lättballast krävdes dock ett

Figur A:8a 17

*29° T

_e

₄

W

Y T i r

_,

_;4

E _{d/ñ&§_;_ ' *gg 4} 0 _{' 3 i} U w - -n-lb--u 0- id I 1/ _ t 41 L". . *r 4 ;F 4h--é ° '4 L. na" , ä/quø 'ä :I: ,I f/ /p__. å L Q ff' ' i pd

s ,i

_.,

_i

1; DL *° , 4" ? :f .4341" ; a \ C._5. a_{v I} ä_I 1 g_, E - *4* *um _74 a 1 g L : 1 I i I, ' 4 _I 3

2;:

1

3 .4= 3

x.:_4- Lenas Twafmenfs Phe/ m mary fo ?look/ng '₄

p 50; _ v 4 i mm- Ovm åke: fc Corvst VM? ( _i*

53 _'- § J --'- Ove* J* car' ro Ö)^S*C"' Nero -tmcuøf'cd får

' 3 , ,, ---- »1 r' :krej in" Ca^340nf "18 ;N ,

3 i _{s ;07 ---- ;rr for ?9 CMS-*am* ;Fe/;hf -fvocdafcd lör. V *}

0:* : - (o ---Å.f även fu Säpewav of Cngma/ dia/sme Covfenf-J

2 i f 3 i ' l' i 5 i I I !

'5:E 1 . nade 3": « *.-wry benz: / wy,.s A 4 .4 . J70» Jag score usedl 0

5 4 f i ' e l i 2 ! J ' I

Jhr. 2 '2 3 5 7 22:4 345679116

L-- 'Weeks --1-4

.\ |

SJCVFQ Tsme m Days Wai

Vattenabsorption (relaterad till "naturfuktigt tillstånd" för material från flodbotten) som funktion av tid (Enligt Wray och Lichtenfeld 1940).

50 Y 7 t

Pre/zmmary Kreafmenf

2 'ri/one, 5*"er::'r7° We!

l- Oven Dnrd fc Ccnsfanf We/ghr'. åker-vafan' Mn,

- and .-QEOÖSOI'ÖEO' fo Cars'anr älg/v

/I- Air [Ar/ed fo (Lcwsfonr We; 3,31%, SCC/03:" Lin/Il /

80 4 per cam' of Original Mats/*are Jon/em* I* was Rage_ _/ Cd

_ [5- A/r' Dned fc Cmst-nf We/ghf .9001 ca'

Unh' 50,0ercenf or'Or/g'r: a/Mcxsrwe /

Coofenf was Reste/ned 7-" Over? Dneø' ro Consfanf

Scoked for 2 LO ss .p er ce nt

5 ?0 I 5 O ...,./"'______/AV»

4 10 2". 30 gg ,OO 20e :U0

p

Number o." C'ycâes, log som:

Figur Az8b Sönderfallet av stenmaterial, vattenmättade på olika sätt, som funktion av antalet frost-töväxlingar (Wray och Lichtenfeld 1940).

VTI MEDDELANDE 244

B) vatten och C)försok med stenmaterialet i A)luft (enligt Brink 1958).

Figur A

0 I 5 o6

9 Jämförelse av sönderfallet vid frys-töväxlings-alkohol, SAMPLE 'DENTIFICANON 30 me szm s AN D TH AW IN G L0 55 05 1% me n SI FV E -P em cm (.a I I i

i

i

N1 64 8 9 9 8 8 N 1 6 6 89 91 8 w 8I 96 7 N 7 4 U C H T '

N 74 D A R K 50 CYCLES 3 m .4 I O O 0 D :D F \ .-...-.... ... ....--.__4 2= ___ _w_ _n_ s METHOD A (WATER) _____ r 50 CYCLES _. ..-FAT -_ L n n n . A . n A -METHCD B (ÅLCOHOL) 56 CYCLES m -...J' --.0... ...-....-___. L s i04 LEGFNO

19

flertal cykler innan sönderfall började bli märkbart (fig Az10a och b). Vattenmättnadsgraderna har tydligen ökat successivt under försökets gång för de porösa ma-terialen och "kritiska" värden har så småningom över-skridits. Enligt Tourenq (1970) är också porösa

sten-material särskilt svåra att vattenmätta.

vaer m fl (1975) har utsatt vattenmättade olikstora,

cylindriska provkroppar av kalksten och kvartsit för

upprepad frysning och upptining och det framgår av fig

A:11 att vattenmättnaden successivt ökat. Kvartsit

har påverkats mer än kalksten, sannolikt beroende på bergartens mer sammanhängande porsystem. Längdföränd-ringen hos provkropparna uppmättes och en ökande sväll-ning konstaterades under försökets gång. Hållfasthets-nedsättningen, bestämd genom tryckhållfasthetsprovning,

var större för kalksten än kvartsit.

Houbec och de Lory (1964) har provat

frostbeständighe-ten hos grusmaterial, innehållande lerskiffer, vid

oli-ka vattentillgång. Materialet vattenmättades genom eva-kuering vid undertryck. Prov som både frystes och tina-des i luft påverkatina-des mycket litet medan prov som var nedsänkta i vatten under frysningen sönderföll avsevärt. Prov som var i kontakt med en vattenyta på undersidan sönderföll oregelbundet beroende på den med avståndet

från vattenytan avtagande halten av kapillärt vatten.

3 1-3 EEêEEiQQêêEQElsE

Enligt Wray och Lichtenfeldt (1940) ökar sönderfalls-benägenheten vid frostdöväxlingsförsök med större frak-tionsstorlek hos stenmaterialet (fig A:8a och b).

Verbeck och Landgren (1960), Bloem (1963) och Stark (1976) konstaterar också att betong, framställd av icke frostbeständig ballast, skadas mindre om små

c ./{ U3 °* - " 4v '4/ 'a "' " i ' M - g - > - -4- - 3w* V 2 'w // :r: M, é x, | /do" _-øl" 'h --'"'5: m i °/ / ...g-.a .pu- 9- M 6 l i I /o/ ./°a_ød_.a f l 1 to ' ,1 [I/ c/ './ o I ' 0 /,/ ' ,K ./' ° ' -_-ø-'Ö k v /.//' ./ __q-.__._. _-'øqu-LL' 2/' / i /_/ +/w .c /.;:/:7/ /5/1 _. _ _*__ ._ødr LJ ) // .in . U . /å/. 9' I' . 4 a ,zåzø-ç/ I ₁ D --- --_-»-- - --««-- - - -- w> » -- -o--n- « ---o ---_-- --< 8 _..m ...--. - -- _ _ - _ __ ---..__+ _ _- - ._ .V _ _-. .. 40 r { ! t -1 t Prufszen 7 mm 30'

20m-Sl eb dur ch ga ng m Ge w - 5/2-, IDO F 75* U1 C 25 C) 700 Sl eb dur ch ga ng m G e w -% na ch Fr os tve rsuc h Fru/seed) 3 mm / /. '7:553 ; i ° 0 0// 75 af _.-_ i 0/9 '

/I

i

50 rm* -* *i _{. -- r *" *H* "" -_°- '- Y! g}

;

g

5

25 --..

.- _

mä..- -. 4,

/° /5/'0/. /. _... I . 0 M J., L 4 b m m 40 m

Anzahl der Pros? - [au - L'Vechsol

Figur A210 Sönderfallet efter olika antal frys-töväxlingar

enligt DIN 4226, blad 3 för a) naturgrus och b) lättballast (Bonzel och Dahms 1976).

80 i 70 GC... 50.* 40.. 30 P E R C E N T A G E IN CR EA SE IN AB SO RY I' IO N 20 21 QUARTZITE \ LINKSIONE \

LIMESIONE

/

\ QUART I 21?! °°7/8 svacrnnn A 2" SPLCIMtH 60 100 i -J -,_- ..L - _ NUMM'R OF ?Rhin/.le AWD THASHMI LYLIFS

..-Figur A211 Ökningen av vattenkvot med antalet frystöväx-lingar hos provkroppar

(två storlekar) av kvartsit resp kalksten

(Jyver m fl, 1975) ? e 3 \ x 5 g \ ; 63° o\ x

5 st

\

\0 \x 5 32; 3, i i \\ \\ 20;- \o \2\ i *\ *._ 1o \ -° \ --x . . i i A_ VX o 3 t 1 5 6 7 Is : 1.1. 70 :O ;O 180 i ,6

Figur A:12 Vattenkvot (W) och vattenmätt-nadsgrad (Is) som funktion av provstorlek VTI MEDDELANDE 2 4 4 (Torenq,1979)

fraktionsstorlekar används. Powers (1955) påpekar att ju större partiklar desto längre väg för porvattnet att nå partikelytan vid begynnande frysning och därmed ock-så större risk för högre vattenmättnadsgrader än den kritiska. Enligt denna teori har finmaterial ingen in-verkan på betongens beständighet.

Enligt vaer (1975) kan stora provkroppar vattenmättas snabbare än små vid frysiñväxling (jfr fig Az11)

Toureng (1970) har dock visat att mindre fraktioner vid vattenlagring snabbare uppnår höga vattenmättnads-grader än större (fig A:12). Att sönderfallet trots detta icke blir större vid frysning måste bl a bero på den snabbare dräneringen av de mindre vattenmättade partiklarna. Med minskande materialvolym reduceras ock-så risken för petrografiskt betingade svagheter som förskiffringsplan, skiktytor m m.

3-1 4 êEEêl-§EY§ZE§EYEl§E

Sönderfallet som funktion av antalet frysningscykler är avhängigt av vattenmättnadsgraden (jfr mom 3.1). Har stenmaterialet ett högre värde från början än det kritiska räcker et fåtal frysningscykler, enligt

Fagerlund (1972) t o m ofta en enda. Eppensteiner (1973) har funnit att vid snabbfrysning av stenmaterial, vat-tenmättat genom evakuering under vatten, kan tydliga utslag erhållas redan efter 3 frysdñväxlingscykler.

Även en tillsats av alkohol, salter som halkbekämpnings-medel kan öka vattenmättnadsgraden och därmed påskynda sönderfallet. Brink (1958) nämner att 50 frysiöcykler i destillerat vatten gett betydligt mindre sönderfall än

16 cykler i 0,5 %-ig alkohollösning.

23

3.1.5 Fryshastighet

Inverkan av fryshastighet verkar föga undersökt vid

stenmaterial. Temperaturpåkänningen är vid frys-töväx-lingsförsök i regel större än den i en vägkonstruktion. I extremfall utsätts t o m materialet i laboratoriet för temperaturchocker i köldlösning (jfr mom 4). Orea-listiska termiska.spänninga15kan därvid uppstå och porvattv net kan icke heller undanträngas på samma sätt som vid långsam frysning. Enligt Powers (1955) bestämmer näm-ligen det hydrauliska trycket förutom sprängverkan vid isbildningen frostbeständigheten.

Flack (1957) och Lin och Wolker (1975) har funnit att betydelsen av vattenmättnadsgrad överlagrar inverkan av fryshastighet. De senare har dock funnit att vid betong med ballast av låg vattenmättnadsgrad ökar sön-derfallet vid långsamt frysningsförlopp, tydligen p g a att mer vatten kan upptas. Vid hög vattenmättnadsgrad konstaterades däremot ingen inverkan av fryshastighet. Dempsey (1972) har utvecklat ett frostbeständighetsför-farande, som grundar sig på lokala klimatdata. Metoden är i första hand avsedd för stabiliserade vägmaterial.

3.2 Adsorptionseffekten

Dunn och Hudec (1965) har vid försök med kalkstenar från delstaten New York funnit att sönderfallet vid frystöväxlingsförsök i första hand icke beror på is-bildningen vid porvattnets frysning. Kalorimetriska mätningar visade nämligen att minst is bildades i de mest vittringsbenägna bergarterna (jfr fig A:2).

Sönderfallet av dessa mycket finporösa bergarter antas istället bero på att vattnet binds av lermineralen i porerna genom adsorptionskrafter. Lermineralen omger sig med höljet av orienterade, "fast" bundna vatten-molekyler varvid bergartens volym ökar, svällning

upp-står och kohesionen mellan mineralen går förlorad. Svällningarna resulterar också i sprickbildningar hos bergartsmaterialet, särskilt om detta har anisotropa egenskaper t ex beroende på förskiffring. Likartade effekter har även konstaterats för tegelmaterial, por-väggarna består nämligen av gitterstört material som binder vattnet genom adsorptionskrafter varigenom is-bildningen försvåras (Rosenthal 1962).

Hudec och Sitar (1975) ger exempel på expansionen hos provkroppar av frost- resp adsorptionskänsliga bergar-ter (fig A:13). De förstnämnda har liten skillnad i värmeutvidgningskoefficient i torrt och fuktigt till-stånd, de senare däremot stor. V03 och Moddle (1976) har undersökt främst kalkstenar genom vätnings-tork-ningsförsök (upp till 1700 cykler). Det uppkomna sön-derfallet anses bero på att de icke-jonära bindningarna i materialet försvagas genom inlagringen av vattenmole-kyler varvid kohesionen i bergarten går förlorad. I prover instängd, komprimerad luft anses även kunna ut-öva en viss söndersprängande effekt i samband med vat-teninsugningen.

Bergarterna som studerats i relaterade undersökningar

har icke innehållit högaktiva, starkt svällande

ler-mineral av smektitgruppen, utan främst illit; Lewis m fl (1958) har vid studier av kalkstenar från Iowa funnit att de frostbeständiga varianterna som regel

innehållit låga halter lermineral, de sönderfallande

däremot höga halter illit. Keil (1979) framhåller be-tydelsen av sekundära mineral (lermineral m m) för

bergarters frostbeständighet. Sönderfall genom

25 8.. If) I 'o' 6" /'/.__. x // a .

'3

§/

.J

.

4-»

oo _/

so

z

5/

9 2" T/

2 / ?rost sgsüvl___ (I 0' /f /,ø_ _ CL , ' sound

i

U _2._ L 0 1 2 3 TIME (h)

Figur Az13 Exempel på expan-sionen vid vätning av kalkstenar som är beständiga resp känsliga för sönder-fall antingen genom

frysning eller ad"

sorption. 8N M . --4 r_ / S W E L U N G (P ER C E N T ) p 9 i 1 3 4 5 6 7 B 0 ?0 'HHC (WEEKS)

Figur Az14 Svällning av basalt och flinta som funk-tion av tid vid alter" nerande vätning och torkning (Neppes-Christensen 1965)

tion av vatten (utan åtföljande frysning) har även kon-staterats för hårdnad betong (Figg 1970, Gjorv och Shah 1971).

Nepper-Christensen (1965) behandlar svällningsegenskap-erna hos bergarter vid fuktförändringar (fig A:14). Det framhålls att hög svällning (upp till 0,1 %) ej alltid beror på innehåll av lermineral utan även kan bero på andra faktorer, t ex vattenadsorptionen i porer. Sväll-ningen och vattenadsorptionen var för undersökta berg-arter prOportionella upp till ca 90 % relativ luftfukt-ighet, vid högre värden skedde en starkare volymsökning. Augenbach m fl (1975) ger exempel på den vattenhållande

förmågan hos lerskiffer vid olika relativa luftfuktig-heter (fig A:15). Hudec (1978) påpekar att vattenadsorp-tionen vid lägre luftfuktighet än 45 % resulterar i ett monomolekylärt lagaroch ger ett mått på den inre ytan. Vid högre luftfuktigheter än 95 % fylls även porer < 1,um och vattenupptagningen inom detta fuktighets-område ger därför ett mått på andelen fina porer.

Hudec och Rigby (1976) har undersökt vattenupptagningen hos kalkstensprovkroppar vid 98 % relativ luftfuktig-het och +300C temperatur. De icke beständiga proven ha-de stor vattenupptaganha-de förmåga. Bergartsprov, som dessförinnan behandlats med 3 %-ig NaCl-lösning, adsor-berade i genomsnitt 13 % mer vatten och hade dessutom större svällning än icke "saltade" prov. Det påpekas att det vatten som tagits upp vid nära 100 % relativ luftfuktighet icke fryser till skillnad från vatten som ytterligare upptas vid lagring under vatten. Frys-töväxlingsförsök med 10 %-ig saltlösning och dest. vat-ten visade att frysningen började i det första fallet vid 3-7 OC lägre temperatur och andelen fruset vatten minskade med ca 50 6. Bergarternas egenskaper föränd-rades tydligen genom "saltningen", i princip genom att

IN W E I G H T P E R C E N T C H A N C E 27 8.0 " 7.0 " 6.0 F 5.0 b 4.0 -3.0 _ 2.0 b 1.0 -0.0 L -l.0 -L 0

-20 _

/

-3.0 1 1 1 1 1 1 1 40 50 60 70 80 90 100 RELATIVE HUMIDITY (Z)

Figur Az15 Uttorkning av lerskiffer vid olika rel luftfuktig-heter (Augenbach m fl 1975)

deras lägen i triangeldiagrammet (fig A42) försköts mot höger. Vogler (1976) har visat att optimal salt-koncentration i samband med frysiöväxlingsförsök lig-ger vid 1 %, dvs betydligt lägre än vad som använts

vid försöken.

Whiting (1974) har studerat uttorkningsförloppet hos betongprov vid olika luftfuktigheter efter lagring dels i vatten, dels olika starka NaCl-lösningar. Ju

ner koncentrerad saltlösning, desto mer vatten kunde

kvarhâllas. Vid jämförelse av betongprov, lagrade dels i destillerat vatten, dels i 10 %-ig NaCl-lösning, blev vattenmättnadsgraderna 73 resp 92 % efter desorption vid 88 % rel. luftfuktighet. Den uppmätta fryspunkts-nedsättningen blev dessutom mindre i betongen än teore-tiskt.

Blunk och Brodersen (1980) har konstaterat att den ka-pillärra uppsugningen hos betong är högre vid använd-ning av en ureallösanvänd-ning än med destillerat vatten. Wenger (1978) har funnit samma sak med NaCl-lösning, dessutom Ökade enligt desorptionsförsök den vattenhåll-ande förmågan i jämförelse med dest. vatten. Det påpe-kades att lermineralen i naturliga jordar binder vatten-molekyler varvid kapillariteten nedsätts. Vid en salt-lösning störs dock vattnets bindning varvid den kapil-lära uppsugningen kan öka.

Hudec (1978) redogör för jämförande vätnings-torknings-försök och frystöväxlingsvätnings-torknings-försök dels med vatten dels med olika saltlösningar. Endast skiffermaterial under-söktes och det framkom att inverkan av lösningar var markant större i samband med frysning än enbart vid

fuktighetsförändringar. Resultaten kan tolkas som att ök-ningen av vattenmättnadsgrad kan vara en viktigare

faktor än adsorptionskrafterna.

29

Det framkommer av föregående att inverkan av halkbe-kämpningsmedel icke är klarlagd. Effekten av saltlösninj i porösa material är dock att öka den kapillära upp-sugningen och den vattenhållande förmågan. Därmed ökar också risken för sönderfall vid frysning. Förutsätt-ningen är i så fall att koncentrationen är så låg att fryspunktsnedsättningen blir obetydlig.

4 DIREKTA METODER FÖR BESTÄMNING AV

FROSTBESTÄNDIG-HET

Standardiserade frysiñväxlingsförsök på stenmaterial förekommer icke i Sverige eller andra skandinaviska länder, huvudsakligen beroende på att det använda stenmaterialet mestadels är av god beskaffenhet. Så-dana försök finns dock i många olika varianter

utom-lands och här omnämns endast några av de mest välkända. Uriel och Dapena (1976) ger en översikt av ett fler-tal provningsmetoder för vittringsbeständighet.

AASHTO T 103 innehåller tre analysförfaranden varvid

vattenmättnaden görs på olika sätt och stenmaterialet

fryses helt eller delvis nedsänkt i vatten. Frysning med 0,5 % alkohol ges även som alternativ.

Alkoholtill-satsen används för snabbare analysresultat (Popovics 1976). Anvisningen är allmänt hållen och vissa

försöks-parametrar som antalet cykler, temperaturen m m

de-finieras ej. Det ges dock exempel på några förfaranden använda av vissa organisationer.

I Västtyskland förekommer några olika typer av frost-sprängningsförsök, varav två beskrivs av FGS 1975.

Ett av dessa är DIN 4226, blad 3, ursprungligen

ut-vecklad för betongballast. Efter 24 timmars vatten-lagring vid atmosfärstryck placeras stenmaterialet

(8-10 mm) under vatten i förslutna metalldosor och

och utsätts för 10 frysañväxlingscykler (-200C, resp

+200C). Viktsförlusten hos provfraktionen bestäms,

dessutom kan Vid behov en jämförande hållfasthetsprov-ning göras på fryst resp icke fryst prov genom fall-hammarförsök. Vid det andra tyska förfarandet (enl. Löffler) vattenmättas först stenmaterialet (8-10 eller 35,5-45 mm) vid undertryck och innesluts sedan i yt-fuktigt tillstånd i plastpåsar. Efter 20 frosttöväx-lingar (-250C resp +250C) siktas provet på 5,0 mm mask-vidd. För att få bort inverkan av "naturliga" defekter hos partiklarna t ex mikrosprickor, uppkomna genom be-redningsoperationer, rekommenderas jämförande försök med endast 3 frystöväxlingar.

För grusmaterial har i Västtyskland utvecklats ett speciellt vittringsförsök (PGS 1963). Fraktion 8-12 mm behandlas 120 min i kokande vatten och eventuellt sön-derfall bestäms genom siktning. Därefter vattenlagras

provet under 60 min vid +1OC. Vattnet hålls bort och

det ytfuktiga provet försluts i plastpåse och sätts under 2 timmar i köldlösning (-200C) varefter det upp-tinas. Sammanlagt utförs tre sådana köldbehandlingar. Sönderfallet bestäms genom siktning på 5,0 mm maskvidd. Vid tveksamma fall rekommenderas även en jämförande slaghållfasthetsbestämning. Ett likartat prov har nor-merats i Österrike (SNV 4:32).

Enligt fransk norm (NF P 18-592) vattenmättas först

stenmaterialet (t ex 10-14 mm) genom evakuering vid

vakuumpump och placeras sedan i behållare som har nå-got vatten i botten för att ge en vattenmättad omgiv-ning. Efter 25 frostdñväxlingar (-25 resp +250C) tor-kas stenmaterialet. Utvärderingen sker genom

jämföran-de bestämningaremrLos Angelesvärjämföran-de hos fryst och icke

fryst prov varvid den procentuella försvagningen ge-nom frysning utvärderas. Anvisningen grundar sig på försök gjorda av Tourenq (1970).

31

Enligt några metoder föreskrivs hållfasthetsprovningar efter avslutade frostiñväxlingsförsök i syfte att kon-statera om försvagning skett genom uppkomsten av mik-rosprickor. Resultaten kan dock vara svårtolkade vid inhomogena stenmaterial. De sämre komponenterna sön-derfaller nämligen vid frysningen och den senare håll-fasthetsprovningen görs på de framselekterade bättre komponenterna.

Frysiöväxlingsförsök som utförs i kombination med lös-ningar av halkbekämpningsmedel finns icke normerade. Olika förfaranden har dock använts av Vogler (1976), Henningsen och Vogler (1978) och Hudec (1978).

5 INDIREKTA METODER FÖR BESTÄMNING AV

FROSTBE-STÄNDIGHET

5.1 PetrografiSka analyser

De vittringsbenägna bergarterna är som regel av sedi-mentärt ursprung eller utgörs också av andra bergarter som innehåller sekundära mineral. En petrografisk ana-lys kan därför ge en tämligen god uppfattning om frost-beständigheten. Halten sekundära mineral - bedömd ge-nom mikroskopisk analys - utgör också ett kvalitets-kriterium i länder där vittringsangripet stenmaterial måste användas i Vägsammanhang (Scott 1955, Weinert

1968). Porositetsförhållandena kan även uppskattas ge-nom mikroskopisk analys, porrummet kan framhävas t ex genom impregnering med färgad härdplast.

Petrografiska analyser finns föreskrivna för betong-ballast (ASTM C 295). Metoderna är alltid behäftade med subjektivitet och Vissa obeständiga material

ri-skerar att förbli oupptäckta (Larson m fl 1965).

5.2 Porositet och vattenmättnadsgrad

Porositeten är relativt svår att mäta och vid rutin-undersökningar bestäms därför i regel vattenabsorption-en t ex vattenabsorption-enligt ASTM C 127 eller BS 812. Uriel och Dapvattenabsorption-ena

(1976) ger en Översikt av olika mätmetoder. De erhållna

värdena är dock osäkra p g a häftvattnets inverkan,

särskilt för lågporösa bergarter. Raacke (1969) påpekar således att häftvattnet i regel motsvarar en vattenab-sorption av 0,5 % och enligt de normerade mätmetoderna tyder först högre värden på inre porositet. Popovics

(1976) diskuterar mer komplicerade, icke normerade prov-ningsmetoder som grundar sig på kvicksilverporosimetri, permeabilitet m m. Hudec och Sitar (1976) anser att konventionella vattenabsorptionsförsök har ett

begrän-sat värde och att adsorptionen vid nära 100 % rel.

luftfuktighet ger ett bättre mått på beständigheten. En beständighetsklassifikation på grundval av porosi-tet, absorption och adsorption har givits (fig 232). Stark (1976) grundar frostbeständighetsklassificering på absorptions- och adsorptionsbestämningar (fig Az3). I fransk metodanvisning för frostbeständighet (NF P 18-593) påpekas att stenmaterial med mindre vattenabsorp-tion än 2 % i regel är frostbeständiga. Enligt DIN 52105, avsedd för byggnadssten, sägs däremot att en vattenabsorption överstigande 0,5 % kan tyda på poten-tiell frostkänslighet (fig Zh16). Vid högre värden skall enligt sistnämnda norm vattenmättnadsgraden hos prov-kropparna bestämmas (förhållandet mellan vattenupptag-ningen vid atmosfärstryck och 160 atm. övertryck). Vär-den < 0,75 anses tyda på god beständighet, värVär-den

> 0,90 däremot på dålig. Ligger värdet mellannämnda

gränser utförs enligt normen antingen frosttöväxlings-eller också saltsprängningsförsök för slutgiltig be-dömning.

33

Ubenicht über Erhebungen und Prüfungen

(nu Arkluwvlu lm :mamma In dura! den mm det umnm Minuten hm mura.)

Erhebunuen

an der Launuue an Geatem m :e-und Gewmnunguteue unc/oder verandan Lauwerkn nach Abschnm 3 men Abschn n o

Muoqu Nr Vcrwmerunuunbnuamckeu

fx*

I

1

man erkannhu "hobuca .tunnlar I

9

Gettelmkundudae l'ntenudmnccn

nach Abschnut S und l. 1 :Quebenenulls

Butimrnung der Dichte nach DIN 32 m und Drudtversuch nach DXN 52 103

(Probenahme nach DIN szxon

Aladdin Nr ?uu-3:.. _ * " *'_'- ^' und verksam:

_r_ o

MI. nicht elndeuug 'Milia'

Waueraulnahmc bd Atmosphlrendrud: auch DX!! um __-p'w

.#4 9

um 0.3 com-§- nu 0.: Gm '1. Slutlungtwen S nach DIN 53!

V

III" ..78 I." bil 0. [kr m

| gegebenenxans ?mtwochulvcnuch nada 001 93101 und/oder Krinllllutlonsvcrluch.nad| DIN 31111 r r i t r Hlnslchmcn der

V_"viner n :besundl m:_{u ' ' men} erluenmgu- _{J. ,um Vefwendun'}

namnga-butlndl. _Datum; 1 mcht ut w-n. .--. .. _. .. . än , . . . ... _ braumbar buumb"

Eigur A:16 Provning av frostbeständighet hos bergarter enligt DIN 52106

Relevansen hos vattenmättnadsgraden bestämd enligt DIN 52113 har betvivlats då bl a faktorer som porer-nas vattenhållande förmåga och bergarterporer-nas elastiska

egenskpaer icke beaktas (Raacke 1969, Reinhardt 1969,

Keil 1970). Honeycombe och Harris (1958) har visat att den kritiska vattenmättnadsgraden hos kalksten är av-hängig av porositeten (fig A46). Enligt Fagerlund (1972,

1978) har också porösa byggmaterial var och en sina be-stämda kritiska vattenmättnadsgrader som närmast kan betraktas som fasta materialkonstanter (fig A37).

5.3 Dilatationsmätningar

Icke beständiga bergartsmaterial sväller vid begynnande sönderfall p g a bildningen av mikrosprickor. Den irre-versibla längdförändringen hos en bergartsprovkrOpp, utsatt för frys4öväxling, ger därför ett mått på frost-beständigheten (Gray 1957). Davidson och Sereda (1978) beskriver ett försök avsett för tegelprodukter.

Fagerlund (1978) har utvecklat en volymetrisk metod som tillåter undersökning av fraktionerat prov (figur 17). Larson (1965) har korrelerat expansionen hos en-skilda partiklar vid frysning mot frostbeständigheten hos betong utförd av samma ballasttyper. Vissa material avvek kraftigt från det rätlinjiga samband som erhölls med de flesta ballasttyper. Hudec och Sitar (1976) har visat den kraftiga expansionen av adsorptionskänsliga bergarter vid vätning (fig A:13).

5.4 Saltsprängningsförsök

Vittringsförsök görs i vägsammanhang ofta genom att provmaterialet utsätts för kristallisationssprängning med hjälp av mättade lösningar MaZSO4 eller MgSO4 Salterna har förmågan att uppta kristallvatten Vid

volymsökning. Vätning sker vid rumstemperatur och tork-ning (efter dekantering) vid 1050C. Enligt amerikansk

.. -. -n _ .ø. . . Il l Ãñl ml ll ll ll ll ll .. Alcohol 1 1 T A L --Coplllory gloss-tube

Steel netEpoxi- filled

tube-connection

Thermocouple

lass retorl wath aggregole grams and mercury

_Figur A317 Utrustning för att mäta dilatationen vid frysning av stenmaterial

(Fager-lund, 1978)

norm (ASTM C 88) görs försöket på raktioner ("soundness test"), enligt västtysk (DIN 52111) däremot på bergarts-provkroppar. Salterna sugs vid vätningsperioder upp av porösa bergarter och åstadkommer efter cykler av tork-ning och förnyad vättork-ning så småtork-ningom sprängverkan ge-nom volymsökningen i porerna. Det är således fråga om en helt annan process än vid frosbtöväxlingsförsöken med halkbekämpningsmedel.

Harvey m fl (1974) har undersökt vittringsbeständighet-en hos kalkstvittringsbeständighet-en gvittringsbeständighet-enom "soundness test"(ASTM C 88). Vat-tenabsorptionen har även bestämts och för bergarter utan större innehåll av lermineral (låg aluminiumhalt enligt fig A418a) konstaterades en viss korrelation med sönderfallet. Så var dock icke fallet för kalk-stenarrmñ.hög lerhalt (fig Az18b), möjligen beroende på att även sönderfall genom adsorptionseffekter

upp-kommit.

Hudec (1974) har konstaterat en god korrelation mellan sönderfallet vid salt- och frostsprängningsförsök. Vis-sa finporöVis-sa bergarter, t ex flinta som kan vara frost-känslig, sönderfaller dock icke alltid vid saltspräng-ningsförsök. Dålig överensstämmelse har även konstate-rats mellan resultaten av "soundness test" och frost-beständigheten hos betong, utförd med samma ballast vid hög vattenmättnadsgrad (Brinck 1958, Herman 1970). Frysdöväxlingsförsök, utförda på ballast, behöver dock icke ge bättre resultat i sammanhanget. Bloem (1955) anser t o m kristallisationsförsök som pålitligare än frystöväxlingsförsök.

5.5 Diverse fysikaliska metoder

Fysikaliska mätmetoder kan användas för att kvantifiera de petrografiska analyserna och för att ge indirekta mått på beständighet. Halten av porösa, i regel dåligt

37

7 LOW-ALUMINA CARBONATES 0 Lamestones r=08| 6- S=4 20 AB+| 48 A Dolomnes A r=0 88 S=4.42 AB-2.5| .3. 5-:i '5 '6 4' 3 '6 C .9 33" 8 (0 .D 4 2_ ,q 0 1 I r 1 I 0 5 10 15 20 25 30 C1 Soundness loss (°/.) 6 5- ° 0 § 0 -4. E 'i r-'äGH-ALUMINA UMESTONES '63.. r=O4O c S=2 3| AB* 8 48 2 § 32' 2 . 0 l' 0. . 0 0 "*"T"VYIT'Y'TY*'*T"'VT'j"'I""I"" O 5 IO is 20 25 30 35 40 b Soundness loss (35)

Figur A:18 Samband mellan vattenabsorption och resultat av "soundness test" (ASTM C88) för a) kalksten resp dolomit med ringa halt lermineral och b) bergarter med hög halt lermineral (Harvey m fl 1974).

beständiga bergarter kan bestämmas genom användning av tunga vätskor (Lewis och Venters 1955). En tentativ me-todbeskrivning har utgivits i Frankrike (LPCC 1976). Vissa vittrande basiska bergarter av dålig beständig-het kan dock ha relativt höga kompaktdensiteter.

Ljudhastighetsmätningar(måprovkrOppar kan ge ett kvali-tetsmått på beständighet då mätvärdet för en viss berg-artstyp försämras med ökande grad av omvandling och po-rositet (Tourenq 1970). Rodrigues (1978) och Riise

(1978) har använt sig av metoden för bedömning av vitt-ringsgrad (kemisk vittring resp frostsprängning).

Fransk tentativ metodbeskrivning (LPCC 1976) innehåller tre analysmetoder för framkallning av accelerat "Vitt-ringssönderfall":

a) Uppvärmning av provfraktioner (torkat vid 1050C) i tre steg till 105, 450 och 7OOOC under minst sex timmar

(ZOOOC/tim). Viktsförlusten och

hållfasthetsnedsätt-ningen (fallhammarförsök, i princip enligt BS 812) be-stäms efter varje temperatursteg och en

sönderfalls-koefficient beräknas. Sönderfallet beror bl a på

av-givningen av kemiskt bundet vatten från sekundära mine-ral. Påpekas bör dock att även oomvandlade

kvartshal-tiga bergartersom_granit och gnejs försvagas vid 573OC temperatur p g a en kristallografiskt betingad volym-ökning hos kvartsen. Även fältspaten kan troligen på-verkas.

b) Behandling av analysfraktionen (torkad vid 1050C) i kokande Väteperoxid. Sönderfallet, som troligen främst beror på förekomst av vattenhaltiga skiktsilikater, t ex lermineral, bestäms genom siktning.

c) Behandling av en genom evakuering vattenmättad ana-lysfraktion vid 7OOOC. Ugnen skall vara upphettad i för-väg och värmepåkänningen får vara i maximalt 20 minu-ter. Avsikten är tydligen att genom temperaturchocken framkalla sönderfall efter petrografiskt betingade

39

svagheter som skikt- och förskiffringsplan och ej som vid metod a) genom långsam bortdrivning av kemiskt bundet vatten. Ej heller denna metod lämpar sig för provning av kvartsfältspathaltiga bergarter.

En "clay index" som anger förekomst av svällande ler-mineral i pulvriserade bergarter används som mått på omvandlingsgrad i Nya Zeeland (Cornwell 1978). Genom bestämning av metylenblåadsorptionen erhålls ett in-direkt mått på Viktiga egenskaper som den specifika ytan och kationsutbyteskapaciteten. Metoden har även undersökts vid VTI, dock för bestämning av "aktivite-ten" hos lerföroreningarj_överbyggnadsmaterial (opubl. resultat 1980). Lagring i etylenglykol används för att påskynda sönderfall av bergarter innehållande svällan-de lermineral (Dolar-Mantuani 1974). Kvaliteten hos kalksten kan även provas genom lagring i kopparnitrat-lösning som framkallar sönderfall efter

diskontinuite-ter som mikrosprickor, permeabla skiktgränser m fl.

Bergartsmaterial som är känsliga för sönderfall genom adsorptionseffekter kan provas genom olika indirekta metoder. Hudec och Rigeby (1976) nämner att vattenupp-tagningen vid nära 100 % relativ luftfuktighet ger ett mått på beständigheten. Stark (1976) grundar även

klas-sifikationen i fig A:3 på både absorptions- och adsorp-tionsmätningar. V05 och Moddle (1976) har undersökt stenmaterial (främst kalkstenar) genom att utsätta proven för ett stort antal cykler av vätning och tork-ning (vid 8OOC). Hudec (1978) har för lerskiffermate-rial funnit en god korrelation mellan detta försök och frystöväxlingsförsök.

Olika våtnötningsförsök har utvecklats för undersökning av stenmaterial som enligt standardiserade provningar ger godkända värden men ändå kan sönderfalla vid väg-förhållanden. Sådana metoder som är betydligt snabbare

än vittringsförsök har även undersökts vid VTI (Intern-rapport 80, Rapport 140). Resultaten från en sådan

"mekanisk" test (Våtnötning i vändskak) står i tämligen god korrelation med sönderfallet vid saltsprängnings-försök (fig A:19). Antalet undersökta stenmaterial är dock litet. En våtnötningsmetod, utvecklad av Franklin och Chandra (1972) har vunnit ganska stor internationell spridning, främst i bergmekaniska sammanhang (ISRN 1972).

41

6 REFERENSER

AASHTO T 103-62(-74). Soundness of aggregates by freezing and thawing.

AASHTO T 104-74. Soundness of aggregates by use of sodium sulfate or magnesium sulfate.

AASHTO T 210-72. Production of plastic fines in

aggregates.

ASTM C 295-65. Petrographic examination of aggregates for concrete.

Archimbaud, C, Toureng, C. La gelivitê des granulats routiers. Bull. Liaison Labo. P et Ch no 51, 1971. Arnfelt, H. Skador på betongvägar uppkomna genom

salt-behandling Vintertid. Statens Väginstitut, Meddelande

66, 1943.

Augenbaugh, N.B, Skudrzyk, F.J, Bruzewski, R.F. Pene-tration of moisture into shale. Proc. 13th Aunnual Engineering Geology and Soils Engineering Symposium, Moscow, Idaho, april 1970.

Bloem, P.L. Factors affecting freezing-and-thawing of chert gravel concrete. Highway Research Record nr 18,

1963.

Blunk, g, Brodersal, G. Zum Widerstand von Betong

gegenuber Harnstoff und Frost. Strasse und Autobahn, nr 3, 1980.

Bonzel, J, Dahmns, J. Zur Prüfung des Frostwiderstandes

von Betongzuschlag. Beton, Heft 5 och 6, 1976.

Brand, W, Nies, V, Schulze, K, Geipel, H, Klein, R,

Suss, G. Laboruntersuchungen über den Einfluss von Auftausalzen auf die Einzelnen Komponenten des bituminösen Mischgutes, Strassenbau und Strassen-verkehrstechnik. Forschungsberichte, Heft 71, 1968. Brink, R.H. Rapid freezing and thawing test for

aggre-gate, Highway Research Board, Bullentin 201, 1958.

Carlier, A. Kjemiske smeltemidlers Virkning på vej-belaegninger. Dansk Vejtidskrift nr 10, 1966.

Chang-Hsing Lin, Walker, R.D. Effects of cooling rates on the durability of concrete. Transp. and Highway Research Record 539, 1975.

Christensen, J. Saltskader på asfaltkørebaner. Dansk Vejtidskrift nr 10, 1968.