Krypbenägenhet hos asfaltprov : testparametrar

VT1 notat

Nr: 53-1995 Utgivningsår: 1995

Titel: Krypbenägenhet hos asfaltprov: testparametrar

Författare: Safwat F. Said

Programområde: Vägteknik (Asfaltbeläggningar) Projektnummer: 60350

Projektnamn: Plastiska deformationer Uppdragsgivare: Vägverket Distribution: Fri div Väg- och transport-forskningsinstitutet ä

Krypbenägenhet hos asfaltprov: testparametrar

av

Safwat F. Said

INNEHÅLLSFÖRTECKNING

Sida

1 lnledning 3

2 Testprogram 5

2.1 Effekten av provkroppens höjd 5

2.2 Effekten av att lägga provkroppar i stapel 5

2.3 Undersökning av borrkärnor 8

4

Slutsatser

1 1

5

Referenser

1 1

1

Inledning

Med kryp menas ändring i dimensioner hos ett prov som utsatts för en given be-lastning och temperatur under en bestämd tid. För att åstadkomma enaxial belast-ning vid krypprovbelast-ning måste provets ändytor vara parallella och friktionen mellan belastningsplattor och provets ytor vara lika med noll, vilket i praktiken är omöj-ligt trots användning av glidmedel mellan provets ytor och belastningsplattorna. Figur 1 illustrerar effekten av friktion och provlängd på spänningsfördelningen i provet. Bilden längst upp till höger Visar att provet inte är enaxialt p.g.a. rand-effekter. Bilden längst upp till vänster illustrerar idealsituation, ingen friktion, som är omöjlig i verkligheten. Bildema längst ner i figuren visar att ju längre provet är desto bättre blir den enaxiala spänningsfördelningen i provet.

För praktisk användning rekommenderas [1] provkroppar med 60 i 5 mm höjd vid 100 mm i diameter och minskning av friktionen genom sågning, polering och användning av glidmedel. Krypförsöket beskrivs i detalj i referens [2].

Borrkärnor från befintliga beläggningar har normalt en tjocklek som är mindre än 60 mm. Dessutom måste provets ändytor sågas. Av den anledningen rekom-menderas att stapla två provkroppar på varandra för att uppnå rätt höjd (60 mm).

Frågan, om det inte är säkrare att utföra provningen med varierande tjocklekar istället för att lägga prov i stapel, har aktualiserats vid flera tillfällen.

\ V \

mig?

:9

(i /

{

\\\/K-\

X'

No Friction Friction No Barreling Barreling

Ideal unioaxial stress distribution Stress distribution not well defined

V

4

\ L'f/

RV/

/ f

1)

å

[

l

WW

5

With increasing length

the stress distribution

i

I becomes more uni-axiai

i

/ i

//M

. F

I

//////////////

Figur] _{Effekt av friktion mellan belastningsplattor och provets höjd på} spänningsfo'rdelningen vid enaxialt krypförso'k [1].

2

Testprogram

För att kunna svara på ovanstående fråga har tre undersökningar utförts, dock vid

olika tillfällen. Statiskt och dynamiskt kryptest har utförts i det här' arbetet.

2.1 .

Effekten av provkroppens höjd

En serie bestående av 10 provkroppar med 100 mm i diameter och drygt 60 mm i tjocklek tillverkades med marshallpackningsutrustning. Massatypen var MABT 12. Efter sågning av provkropparnas plana ytor hade hälften en genom-snittlig tjocklek på 57 mm. Den andra hälften av provkropparna sågades till en tjocklek på ca 30 mm. Provkropparna utsattes för dynamiskt krypförsök vid 40°C. Figur 2 visar effekten av provkropparnas höjd på krypdeformationen. Det konstateras att det är större töjning (relativ deformation) hos provkroppar med mindre tjocklek samt större spridning i resultaten.

Medelvärden av resultaten presenteras i ett semi-logaritmiskt diagram. Initial-töjningen och deformationsutvecklingen är större hos de tunna provkropparna (30 mm) än hos de tjocka provkropparna (57 mm).

För att minimera tjocklekens effekt på krypresultaten planerades två nya serier. Provkropparnas planytor ytbehandlades med ett tunt skikt av plastic padding. Där-efter har ytorna polerats för att minska friktionen före smörjning av belastnings-ytorna. Resultaten på dynamiskt krypmotstånd redovisas i figur 3. Det konstateras att tjocklekens effekt på krypdeformationen har minskat i jämförelse med tidigare serier utan ytbehandling (figur 2). Skillnaden har minskat från 70 % till 44 %, men skillnaden är fortfarande signifikant.

Ytbehandlade provkroppar har lägre töjning och mindre spridning i mätvärden än obehandlade provkroppar. Troligen beror det på mindre ojämnheter på ytan och lägre friktion mellan belastningsplattor och provkroppens plana ytor.

Slutsatsen från undersökta serier är att provkroppar med olika tjocklekar inte ska jämföras med varandra vid kryptest.

2.2

Effekten av att lägga provkroppar i stapel

Åtta provkroppar av massabeläggning HABT 12 tillverkades genom marshall-packning (ø 100 mm och 60mm i tjocklek). Fyra provkroppar sågades till en tjocklek på ca 60 mm och därefter utsattes de för statiskt krypförsök. Resten av provkropparna (4 st) sågades till två lika delar. Tre prov, var och ett bestående av två delar från olika provkroppar staplade på varandra, testades med statiskt kryp-försök för jämförelse med provkroppar som består av endel. Glidmedel har inte använts mellan provkropparnas delar.

Ur tabell 1 framgår att krypdeformationen är ungefär lika, oberoende av om provkropparna består av en eller två delar staplade på varandra, men spridningen i resultaten är större vid provkroppar bestående av två delar (stdv. = 1370) i jäm-förelse med provkroppar bestående av en del (stdv. = 249).

40 : MAB12T T h=57mm g : S 50: a) _ 8 : :ä : o 20 4 o ..-o : få ?- _ >< : m _-.E I .5 10* :o -1

'- 3

O|IIIIIIITY TjTIIIIII IIIIIIIII IITIITT

0 1 000 2000 3000 4000 Antal belastmngar 40 : MAB12T I h=30mm A .- M.

s 30:

//;:::.:'

SE - ,Är-_wa-o 20 ' . Å / o -1 O 2 < i

å

1

.E ' =O ;-o I i 1 1 I I I T T 1 T I I I I T 1 I I TT T T 1' T I T7 I I I I I I I I T 0 1000 2000 .3000 4000 Antal belastmngar 40 : MÅB12T få : E 30 : 'JS -3 2 .- E : å : o 20 o -4 O :

x

5

_ _

a) a / .E : . c 10 Od; M 11111111 IIYIITTT I rrrvrn 1 10 100 1000 10000 Antal belastningar

Figur 2 Eüékw (W PrOVkrOPPSthCkle/c på [cry/?deformation has

Marshall-tillverkade provkroppar, MABT 12.

40- .J jMAB12T jh=64mm g : E 30: 5 3 2 2 .ä 2 g : o 20' o -1 O 1 < 5 U) -. .E I .510: :o _. '- :_{_(}

OIIYTIIIIII IIIIIIIIIIIIIITIII TIITTIITF

0 1000 2000 3000 4000 Antal belastningar MA812T h=30mm Töj ni ng x 1000 (m ik ro st lr ai n) 0 1000 2000 3000 4000 Antal belastningar 40 : MAB12T :c: 2 E 30 : 1;; -e : ä I 5 : o 20 ' o -I o : Z: : n.30mm M 5, 1 : -J

Så 10 4

:o : '- :

0- I TYIYITTI I Irllm I TI'TTITT Y IIIIII{

T 10 100 1000 10000

Antal belastningar

Figur 3 Efekten av provkroppens tj0cklek på krypdeformation vid ytbe-handlade ytor.

Tabell 1 Jämförelse mellan krypdeformation hos provkroppar bestående av en resp. två delar vid statisk kryptest.

Prov bestå- Prov nr Höjd Init. töjning Töjning, 60 min Töjning, 120 min ende av (mm) (ua) (us) (us)

1 55 10900 15500 13100 2 57 1 1200 15200 13500 En del 3 49 12900 16300 13700 4* 61 17800 21700 20100 Mdv 1 1667 15567 1 3433

Std

881

464

249

86 + 66 55 1 1 100 12500 1 1800 Två delar 5a + 6a 59 12200 17900 14800 5b + 7b 57 1 1600 14600 12000 Mdv 11633 15000 12867 Std 450 2223 1370

* Mätvärdet utgår enligt FAS 015-91.

2.3

Undersökning av borrkärnor

I samarbete med Skanska Väst har 12 st borrkärnor med ø 150 mm uttagits från en befintlig beläggning. Massabeläggningen 'ar Durabind 16 (skelettmassa) med ca 55 mm tjocklek. Provkropparna undersöktes med dynamisk kryptest [2, 3]. För att uppnå rätt tjocklek (60 mm) hos testprov staplades två prov på varandra efter såg-ning och polering (totalt användes 8 st borrkärnor för framställsåg-ning av 4 st test-prov). Kvarstående borrk'arnor (4 st) sågades för att erhålla maximal tjocklek på prov från Durabind lagret. Provkropparnas tjocklek och krypresultat redovisas i tabell 2 och figur 4.

Tabell 2 Jämförelse mellan krypdeformation hos provkroppar bestående'av en resp. två delar med olika tjocklekar hos borrkiirnor av massabe-läggning, Durabind 16, vid dynamisk kryptest.

Prov bestå- Prov Skrymdensitet Tjocklek Töjning

ende av

(glcms)

n = 3600

(FAS 427) (mm) us

(FAS 448)

P3H & HX 2.454 & 2.455 60.6 11 793 Två delar PBM & MX 2.478 & 2.478 59.8 13 430 P3V & VX 2.483 & 2.487 60.2 10 294 P6V & VX 2.474 & 2.477 60.1 10514 mdv 2.473 60.2 11 508 std 0.012 0.3 1442 P3MX 2.468 48.3 19 297 En del P6H 2.372 45.9 12 360 P3M 2.482 47.0 13 393 P6HX 2.379 47.6 12 353 mdv 2.425 47.2 14 351 std 0.058 1 .0 3333

Det konstateras från undersökningen att krypmotståndet är sämre hos tunnare provkroppar även om man stryker det extrema Värdet (19 297 us). Effekten av

tjockleken är mindre här i jämförelse med den första undersökningen (figur 2).

Dels beror det på att differensen i tjocklek hos testade provkroppar är mindre här än vid första undersökningen, nämligen 13 mm resp. 27 mm, dels att provkroppar-na med tjocklek 60 mm bestod av två delarmedan de som var tunnare bestod av en del. Standardavvikelsen på töjningen bedöms också som vara normalt hos prov bestående av två delar.

10 20000 _

15000 _. .. _ ._ ,i

.. . .

.i .

_. _ i. _ .i

u

I ocooöoooooooooçoooooo _ 000 l : OOOOO A_^^nnñnnnesnnno_o_o ,.eéaaaseggegggçaaaeââ Töl ni ng (m ik ro st ra in )

1 I I I 1 i 1 i 0 1000 2000 3000 4000 Antal belastning 20000 - M i AAAAA å AAAAAÅAAAAAA - AAAAA AAA A i »5 115000 a° ; - of* : M g 4 ;AAAAAÅAAAAAAAAAA 8 . i A EAAAAAAAAAÖ^^°°^A i 6 .4666.6 5 10000 - -. D) .E .E :0 V _, _ '- 5000 gåstvk'ropparbes _g_ 5:-' "5i:;sé-§:f?-'5Å:vFilmia* 'I . 8 I I I I I 0 1000 2000 3000 4000 Antal belastning 20000 E 15000 ' -E :7, _ E äE 10000 -D) .E _ to '_:f :72': *" 5000 - Å . ' w: -G-á ' 60mm.. ;2*c1 elarçg :

-

-er- 42-00:

ä

2) '1111111' I IIIIUI I IIITIHI T I lllllli

1 10 100 1000 10000

Antal belastning

F;gur4 _{Krypdeformation hos provkroppar bestående av en resp. två delar} med Olika tjocklekar hos borrkärnor av massabeläggning, Dura-bina' 16.

11

4

Slutsatser

Slutsatser från den här begränsade undersökningen är följ ande:

- Krypresultat hos provkroppar med olika tjocklekar ska inte jämföras med

varandra.

- Krypmotståndet hos asfaltprovkroppar som läggs i stapel (2 delar), så att rätt

höjd erhålls, är inte annorlunda än krypmotståndet hos asfaltprovkroppar

bestå-ende av en hel provkropp (en del).

Slutsatserna från denna undersökning överensstämmer med erfarenheter från andra länder vid utförande av krypförsök.

5

Referenser

[1] de Hilster, E. and van de Loo, P.J.; The Creep Test: Influence of test

parameters , Shell Int. Petroleum Company, 1978.

[2] Said, S.F. och Karlsson, L.; Krypbenägenhet hos asfaltbetong genom

enaxialprovning - Metodbeskrivning, VTI notat 41-1994.

[3] FAS Metod 468-95; Bestämning av deformationsresistens med dyna-misk kryptest , 1995.