• No results found

Vägisolering med styrencellplast

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Vägisolering med styrencellplast"

Copied!
46
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

22 # 1 $ s * X-2 2 5 å ä är 3 -i s + & HÖR I G T -H s v 3 4 ä S M k 3: K % % di # . * * + f B "20066 % jär v a CSS] &3 + x 5 &. rad X a i h Näse t 5 £ 1 % al v 3 x s SW D -r » 95 5 X 3 A &k * k A HSN d å » 5 x x PK f -LUK % 3 & & s v sx k. -5 4 5 9 k 5 , -a / a sd $ F # E 20 0 t ä Må v #9 4 3 ) i i $ s Ny å 3 k 9 Se $ i 4 3 + t % 3 et 3 nss? ä # Z 2 $ S . v än å i 4 x 3 8 s f 2 A -$ F y f _ Pis s: 3 20 50 8 x. S t ö St s 2 X S vs a f a 3 ) 3 i t g s 9 3 & 5 ä t 1 3 ils * % V: a -k. så 5 n a i e Sto id f 2 Di se % # 4 f hå # &" lac st T 3 hä g d vi le de > få å S M v s ks % "ost S 4 S 3 4. * å 3 k R ni P s s N ä 3 # 4 G $ v 3 X # bl ekt. S v % f + # s 7 3 % ; fen P3 $ S S $ B A %) än, 35 ör, AJS A 52%. i s a så # 5 sido rs P i 5 i 2 i 3 ; o % 30 $ FX S n % P s e x & 5 i hadde 25 /4 & 33 3 ä _. % s , i nder se. i 2 få 32 -=> » RB J U E ] 2 -4 VC [2 2 et et Pe i g * s S l äl te d i a * a h S j H S h 3 å s 3 K t h ko d l e s # Z : l t t s 3 -i . s S + i 5 43 g a s t v 3 i % Så c s % y TÅ & 4 jo d sv 3

(2)

'T

Statens väg- och trafikinstitut (VTI) ° Fack - 581 01 Linköping

Nr 126 ° 1977

National Road & Traffic Research Institute - Fack - 581 01 Linköping ' Sweden

'26

Vägisolering med styrencellplast

(3)
(4)

INNEHÅLLSFÖRTECKNING FÖRORD REFERAT ABSTRACT SAMMANFATTNING SUMMARY 1. INLEDNING

2. TJÄLLYFTNING VID OISOLERAD VÄG 3. TJÄLLYFTNING VID ISOLERAD VÄG

4. INVERKAN PÅ UNDERGRUNDENS BÄRIGHET 5. RISKEN FÖR TIDIG HÖSTHALKA

6. OLIKA KVALITETER HOS STYRENCELLPLAST

7. FUKTIGHETENS FÖRÄNDRING HOS STYRENCELLPLAST I VÄGAR 8. ISOLERADE ÖVERBYGGNADSKONSTRUKTIONER REFERENSER VTI RAPPORT 126 sid II III VI 14 16 19 22 24 29

(5)
(6)

FÖRORD

Styrencellplast av skilda kvalitéer har sedan 1966

pro-vats vid Statens väg- och trafikinstitut. Provningarna har i huvudsak skett i samarbete med Statens vägverk,

som 1976 utkom med byggnadstekniska anvisningar för

an-vändning av styrencellplast vid statsvägarna.

I föreliggande rapport behandlas styrencellplastens egenskaper och funktion som tjälisolering i väg.

Bärig-hetsaspekten genomgås endast översiktligt.

Rapporten har utarbetats med ledning av resultat från tidigare provningar och utredningar och har bekostats med egna medel.

Linköping i april 1977

Rune Gandahl

(7)

REFERAT

Genom att isolera en vägs överbyggnad med styrencell-plast kan man reducera eller helt förhindra tjälning i undergrunden. Är undergrunden tjälfarlig kan man på så sätt undvika skadande tjällyftning. Undersökningar av styrencellplasts funktion i väg har pågått ett

fler-tal år och resultaten från undersökningarna har gett

underlag för de nu gällande byggnadstekniska anvis-ningarna vid statens vägverk i Sverige. I rapporten redogöres för hur tjällyftningen kan påverkas genom en cellplastisolering. Bärighetsproblemet behandlas en-dast översiktligt. Den risk för hösthalka som onekli-gen kan uppstå vid en Värmeisolerad överbyggnad är en funktion av framförallt påbyggnaden på cellplasten, vilket exemplifieras. Kvalitêen hos styrencellplasten beror till dominerande del av dess värmeledningstal, som är starkt beroende av den vattenmängd som upptas med tiden. Vattenhaltsvärden efter det styrencellplas-ten legat 10 år i väg presenteras. Slutligen diskute-ras några praktiska aspekter på dimensionering av cell-plastisolerade överbyggnader.

(8)

II

ABSTRACT

It is possible to reduce or to completely prevent free-zing in the subgrade by insulating the base of a road with polystyrene foam. If the subgrade is frost

suscep-tible damaging frost heavings can, in this way, be avoided. Investigations of the function of polystyrene foam in roads have been going on for several years. The results of the investigations have formed the basis of the present building technical instructions of the Na-tional Swedish Road Administration. In the report it is described how the frost heaving can be influenced by plastic foam insulation. The problem of the bearing ca-pacity is treated only superficially. The risk of

autumn slipperiness, that certainly may occur at a heat

insulated base, is a function of, above all, the

super-structure on the plastic foam, which is exemplified. The quality of the polystyrene foam depends for the most part on its thermal conductivity, which is much dependent on the quantity of water that is absorbed in

course of time. The value of the water contents, after

the polystyrene foam has been in the road for 10 years, are presented. Finally some practical aspects on the dimensioning of bases insulated with plastic foam are

discussed.

(9)

III

Vägisolering med styrencellplast av Rune Gandahl

Statens väg- och trafikinstitut (VTI) Fack

581 01 LINKÖPING

SAMMANFATTNING

Genom att isolera en vägs överbyggnad med styrencell-plast kan man reducera eller helt förhindra tjälning i undergrunden. Är undergrunden tjälfarlig kan man på så sätt undvika skadande tjällyftning. Tjällyftningens storlek är beroende av de lokala förhållandena och i stort sett av köldmängden. I Sverige varierar de stör-sta tjällyftningarna mellan 6 och 36 cm i olika delar

av landet under en medelkall vinter. Tidigare har man kunnat påverka tjällyftningen genom ökning av

överbygg-nadstjockleken, dränering och införande av frysmot-ståndslager (bark). Nu har man även möjligheter att

förhindra tjällyftningen genom införande av

värmeiso-lerande lager såsom styrencellplast. Samtidigt kommer bärighetsförhållandena att bli mer gynnsamma för vägen.

En nackdel med värmeisolerande lager i väg kan vara

risk för tidig hösthalka. Denna risk reduceras med

lämplig påbyggnad på det värmeisolerande skiktet. Så

anbefaller Statens vägverk i sina byggnadstekniska

an-visningar en påbyggnadstjocklek på 50 cm, varigenom även bärighetskraven tillgodosetts.

Man måste av en styrencellplast fordra en viss minimi-hållfasthet. Därefter kommer kravet på ett lågt värme-ledningstal. Värmeledningstalet är direkt bestämmande för den tjocklek av isolermaterialet som erfordras för uppställda isoleringskrav. Värmeledningstalet är starkt beroende av styrencellplastens fuktighet och fuktför-delning i cellplastskivan. I detta hänseende skiljer

(10)

IV

sig olika kvalitéer av styrencellplast. Den strängspru-tade typen är förmånligast, därnäst kommer den

sträng-gjutna, vilka bägge cellplasttyper är av hög kvalité.

Direkt sämre är den blockgjutna och skurna, vilken vi-sat sig ta upp stora vattenmängder i väg.

En värmeisolerad överbyggnad består isolertekniskt av tre lager, nämligen påbyggnad på isolerlagret,

isoler-lagret och underbyggnad under isolerisoler-lagret, här kallat

isolerbädd. Isolerlagret har givetvis ett dominerande inflytande på isolereffekten, men isolerbädden ger

ock-så ett mycket starkt bidrag. Statens vägverk har i

si-na anvisningar tagit hänsyn till isolerbäddens

betydel-se vid bestämning av erforderliga tjocklekar hos iso-lerlagret, som framgår av nedanstående dimensionerings-tabell för statsvägar.

Tabell 4. Statens vägverks dimensioneringstabell för

° cellplastisolerade vägöverbyggander

Isolerbäddens tjocklek i mm

Medelköldmängd ! i I 100 200, 300 400 [500 600 700

de

Cellplastlagrets tjocklek i mm < 500 35 30 25 20 - - -500 - 600 40 35 30 25 20 - -600 - 700 50 40 35 30 25 20 -700 - 800 60 50 40 35 30 25 20 800 - 900 70 60 50 40 35 30 25 900 - 1000 80 70 60 50 40 35 30 1000 - 1100 90 80 70 60 501 40 35 > 1100 90 90 80 70 60 50 40

För andra än statsvägarna såsom gator, järnvägar och

rullbanor vid flygfält kan andra

dimensioneringstabel-ler gälla och för vissa andra objekt såsom sådana

is-banor eller byggnader, som icke tål några rörelser får

(11)

man tänka sig en specialdimensionering.

Ett isolerlager av styrencellplastskivor kan utföras som ettlags eller tvålagssystem. För- och nackdelarna med de två alternativen rör fuktupptagning och uppkomna

springor mellan skivorna. Om springor ej förekommer

mellan skivorna är enlagssystemet att föredra, eftersom en tjockare skiva upptar mindre mängd fukt. Finns risk

för isärglidning av skivorna vid ettlagssystem kan det resulterande värmeledningstalet stiga betydligt och

isolerförmågan sjunka till ett oacceptabelt värde. I sådana fall är tvålagssystem att rekommendera, vid

vil-ket springbildning har liten betydelSe.

Utspetsning av styrencellplastlager kan utföras genom att avtunna lagret mot det oisolerade vägavsnittet. Andra metoder, exempelvis genom att öka springbredden, är också tänkbara, men ej utprovade.

(12)

VI

Road insulation with polystyrene foam by Rune Gandahl

National Swedish Road and Traffic Research Institute Fack

5-581 01 LINKÖPING SWEDEN

SUMMARY

By insulating the base of a road with polystyrene foam it is possible to reduce or to completely prevent free-zing in the subgrade. If the subgrade is frost

suscep-tible, damaging frost heavings can, in this way, be avoided. The magnitude of the frost heaving is depen-dent on the local conditions and, on the whole, on the

amount of frost. In Sweden the greatest frost heavings

vary between 6 and 36 cm in different parts of the country during an average cold winter. Earlier it was possible to influence the frost heaving by increasing

the thickness of the base, by drainage and by the

in-troduction of a freezing resistance layer (bark). Now there are possibilities to prevent the frost heaving

by the insertion of heat insulating layers, such as

polystyrene foam. At the same time the bearing

condi-tions will be more favourable to the road.

One drawback to the heat insulating layer in roads can be the risk of early autumn icing. The risk is reduced with a suitable superstructure on the heat insulating

layer. The National Swedish Road Administration re-commends thus in its building technical instructions a thickness of the superstructure of 50 cm, whereby also the bearing demands are satisfied.

A certain minimum of strength has to be required of a polystyrene foam. After that the demand for a low ther-mal conductivity comes. The therther-mal conductivity deter-mines directly the thickness of the insulating material,

which is needed to meet the demands for insulation.

(13)

VII

The thermal conductivity is very much dependent on the

moistness of the polystyrene foam and on the distribu-tion of water in the plastic foam board. In this res-pect different qualities of polystyrene foam differ. The extruded sort is the most favourable, then polysty-rene foam expanded in one step to the size of the board comes. Both these kinds of polystyrene foam are of a high quality. The kind of polystyrene faom, which is expanded into big blocks and then cut to boards, is in-ferior and has shown to absorb great guantities of

wa-ter in the road.

A heat insulating base consists technically of three

layers, i.e. superstructure on the insulating layer,

insulating layer and substructure below the insulating layer, here called insulating bed. The insulating layer

has of course a dominating influence on the result of

the insulation, but the insulating bed contributes also much. The National Swedish Road Administration has in

its instructions taken the importance of the insulating bed into consideration when determining the required thicknesses of the insulating layer, which can be seen from the design table for public roads below.

Table 4. Design table of the National Swedish Road Ad-ministration for road bases insulated with plastic foam

Average free- Thickness of the insulating bed in mm

zing index 100 200 1 300 J 400 500 600 700

d'OC Thickness of the plastic foam layer in mm.

< 500 35 30 25 20 - - -500 - 600 40 35 30 25 20 - -600 - 700 50 40 35 30 25 20 -700 - 800 60 50 40 35 30 25 20 800 - 900 70 60 50 40 35 30 25 900 - 1000 80 70 .60 50 40 35 30 1000 - 1100 90 80 70 60 50 40 : 35 > 1100 90 90 80 70 60 50 2 40 VTI RAPPORT 126

(14)

VIII

Other design tables can be applied to other roads than public roads, such as streets, rail roads and runways

at airfields, and for certain other objects such as rinks and buildings, which admit of no movements, a

special design has to be conceived.

An insulating layer of boards of polystyrene foam can be made as a one layer or a two layer system. The advan-tages and the disadvanadvan-tages of the two alternatives con-cern water absorption and Openings arisen between the boards. If there are no Openings between the boards, the one layer system is preferable, as a thicker board absorbs a smaller quantity of water. If there is a risk that the boards should slide apart at a one layer sys-tem, the resulting thermal conductivity can increase considerably and the insulating capacity can decrease to an unacceptable value. In such cases a two layer sys-tem is preferable, and at which formations of Openings are of little consequence.

Transition from insulated sections of polystyrene foam layers to uninsulated sections can be made by making the layer thinner towards the uninsulated road section.

Other methods, for instance by increasing the width of

the Openings, are also possible, but they are not

tes-ted.

(15)
(16)

1. INLEDNING

Genom att isolera en vägs överbyggnad med

styrencell-plast kan man reducera eller helt förhindra tjälning

i undergrunden. Är undergrunden tjälfarlig kan man på

så sätt undvika skadande tjälning. Styrencellplasten verkar sålunda som ett tjälskydd, i första hand genom att motverka tjällyftning och i andra hand som följd därav genom att mildra bärighetsnedsättningen vid

tjäl-lossningen. Den erforderliga isoleringsgraden är

be-roende av överbyggnadskonstruktion, undergrundens tjäl-farlighet och vinterkylan samt av hur högt krav man ställer för att motverka skadande tjälning.

2. TJÄLLYFTNING VID OISOLERAD VÄG

Hur stor tjällyftningen blir vid ett bestämt vägavsnitt under en vinter beror till dominerande del av den upp-komna vinterkylan som kan uttryckas som köldmängden, d v s som antalet uppnådda negativa graddygn.

Medelköld-mängdens och maximiköldMedelköld-mängdens variation i landet fram-går av fig 1. Observationer vid provvägar under ett

flertal år har visat att i övervägande antalet fall fö-rekommer ett praktiskt taget rätlinjigt förhållande

mel-lan köldmängd och tjällyftning. Vid mycket

tjällyft-ningsfarliga vägavsnitt har kvoten mellan köldmängd och

tjällyftning, här kallad tjällyftningskvoten, uppgått

till 50 OC-d/cm. Vid mindre tjällyftningsfarliga lägen

har den varit större. I diagram fig 2 exemplifieras re-lationen mellan tjällyftning och köldmängd för tre

kvot-Värden 50, 100 OCh 200 OC-d/cm. Man kan nu uppskatta

tjällyftningens variation i landet, om man vet hur stor

tjällyftningskvoten är. Har den värdet 50 kommer under en medelkall vinter tjällyftningen att variera mellan 6 och 36 cm för de köldmängder, som redovisas i fig 1.

(17)

I I

__ .- -- .--. . _. _ -4 _ .. .. .-__ __ 4

Figur 1, Medelköldmängdens och maximiköldmängdens

variation i Sverige.

(18)

cm 50 45 40 35 30

SOOC'd/cm

" 100 °C-d/tm

N U1 Tj öl lyf tn in g N O 15

200°c d/cm

10

L

0

500

1000

1500

2000

2500

°C'd

Köldmöngd

Figur 2. Exemplifiering av hur stora tjällyftningar, som kan uppkomma när tjällygtningskvoten

an-tages vara 50, 100 och 200 C-d/cm.

(19)

Ett så högt kvotvärde som 200 ger tjällyftningarna 1,5 till 9 cm. På detta sätt uppskattade tjällyftningar redovisas i fig 3. Tjällyftning (om) då 1 cm erfordrar: i SOOCd lOOOCd 200°Cd 36 18 9 30 15 7,5 24 12 6 18 9 4,5 12 6 3 6 3 1,5

Figur 3. Medelköldmängden (OC-d) i landet och motsva-rande tjällyftningar fög tjällyftningskvo-terna 50, 100 och 200 ( C°d/cm).

(20)

Tjällyftningskvoten beror av såväl överbyggnad som un-dergrund. I en statistisk utredning med hjälp av tjäl-lyftnings- och köldmängdsvärden från ett 70-tal mätsek-tioner visade det sig att överbyggnadstjockleken hade den bästa positiva korrelationen, d v s att när

över-byggnadstjockleken ökade, ökade också kvoten, vilket

in-nebär att vid Ökande överbyggnadstjocklek ökar behovet

av köldmängd för att åstadkomma tjällyftning. Se fig 4 och 5. Orsaken till det positiva sambandet är flerfaldig. l) Ökad köldmängd åtgår för genomtjälning av

överbygg-naden och alltså återstår mindre för tjälning i un-dergrunden

2) Lägre temperaturgradient för "köldtransport" till undergrunden (=isoleringseffekt). 3) Större belastning '°C-d/cmk 1.50

m

/

å \ . Tj al lyf tm ng sk vo t N U1O N O O 150 / 100 50 ///

0 50 100 150 200 250 300 cm Överbyggnadstjocklek

Figur 4. Tjällyftningskvoten (OC-d/cm) som funktion av överbyggnadstjockleken vid provvägen Broängen

1961 (medelköldmängd 1200 0om, där

överbygg-nader utgöres av grus- sandmaterial.

(21)

400-" 0 200-KU LD MÄN GD /T JÃL LY FT NI NG , OC 'D YG N/ CM 0 0,5 1,0 1,5 ÖVERBYGGNADSTJOCKLEK, METER

Figur 5. Tjällyftningskvoten (köldmängd/tjällyftning) som funktion av överbyggnadstjockleken Vid 10 olika provvägar med varierande

överbyggnads-typer.

Medel köldmöngd :900 (OC-d)

_-I N O -J O O O' ) O ;\ O 1

Öve

rb

yg

gn

ad

st

jo

ck

le

CD (1 ef te r m n g a v

å

byg gn ad

8

\

\

4/

ge no mq tr jj ål ' K öM m Imm °Od OV GF

Figur 6. För tjälnång i undergrunden tillgängliga köld-mängden ( C°d) Vid ökande överbyggnadstjocklek.

(22)

I fig 6 visas den för tjälning i undergrunden

tillgäng-liga köldmängden när överbyggnadstjockleken ökar under

en vinter med köldmängden 900 oc-d (= antagen

medelköld-mängd). Den med ökande överbyggnadstjocklek minskande

temperaturgradienten illustreras schematiskt i fig 7, som visar den vertikala temperaturfördelningen vid

oli-ka överbyggnadstjockleoli-kar. Belastningens betydelse har

studerats i fält av bl a Aitken /l/. Fig 8 visar

resul-tatet från dennes försöksytor, vilket klart visar att

när belastningen Ökar minskar tjällyftningshastigheten. Temperatur -10 -§ t.p +§ +49 °C Ocm 'IT'I"lIIIII'IrIII

I

I

50cmd-- --

_-_é-_-ä

1

2

l

l

1"?8

O

1

310mm-- --_ __ _______ .Q

'5

I

> :0

|

lSOCm- - _ _ _ - ________

I

I

|

ZOOcm-- _ _ _ _ _ _ _ _ _ __

Figur 7. Illustrering av hur ökad överbyggnadstjocklek

medför lägre temperaturgradient (= isolerings-effekt). Schematiska temperaturkurvor beskri-ver den beskri-vertikala temperaturfördelningen för olika valda Överbyggnadstjocklekar (50, 100 cm etc).

(23)

C C .

g

\\ E U 4a 20' 0 .C

.9

'5)'

C .C

8

E 1.0: 5 .. .p q_ 3 '4

E-á

_

1._- -4 GÅ 1 1 T I | I 0 0.1 0 2 0.3 0.4 0.5 0.6

. Belostning kp/cmz

Figur 8. Belastningens betydelse för tjällyftningens storlek. Resultat från Aitkens försök /l/.

En annan viktig faktor, som påverkar

tjällyftningskvo-ten, är grundvattenytans läge. Diagrammet i fig 9 är en

sammanställning av mätvärden från en större mängd mät-sektioner och beskriver tjällyftningskvotens ökning vid

ökning av överbyggnadstjockleken för några höstnivåer hos grundvattenytan. Man kan ur diagrammet bl a utläsa att om man ökar överbyggnadstjockleken (överbyggnad av

grus-sand) från 90 till 140 cm förändras

tjällyftnings-kvoten med (460 - l30) OCod/cm = 330 OC'd/cm för fallet med grundvattenytan > 65 cm under terrassytan och med

(190 - 70) OC-d/cm = 120 OC'd/cm för fallet med

grund-vattenytan i 6 cm under terrassytan. För en och samma efter genomtjälning av överbyggnaden verkande köldmängd blir sålunda tjällyftningen vid högt grundvattenstånd nära tre gånger så stor som vid lågt grundvattenstånd.

(24)

9

Djup till grundvattenyta från terrassyfa Depth to groundwater surface from subgrade surface / > 65cm / l / / 30 - 65cm 400 // 6 30cm / / / / 0 4' 6cm

////

200 /

o%//

._7/ _/ °C .d ygn/ cm Fr os tind ex pe r fr os th ea w' ng °C.d ays /c m Köl dm a' ng d pe r tj a/ (y ff ni ng . 50 700 750 C "7 0verbyggnadsfjocklek

Thickness of road base

Figur 9. Tjällyftningskvoten (Ocod/cm) som funktion av överbyggnadstjockleken för några grundvatten-nivåer under hösten vid 10 olika provvägar med varierande överbyggnadstyper.

3. TJÄLLYFTNING VID ISOLERAD VÄG

Man kommer vid beräkningar (Skaven-Haug /2/) för lan-dets största köldmängder fram till tjocklekar för cell-plasten, som verkar helt orimliga, se tabell 1. I andra permafrostområden är problemet detsamma, fast från

and-ra hållet. Cellplastisoleringens funktion är där att

förhindra upptining av tjälen och ju varmare somrar

desto tjockare isolerlager skulle alltså behövas. Vad

som emellertid i bägge dessa fall är väsentligt är att genom cellplastisoleringen (i egenskap av värmeisole-ring) minskas temperatursvängningarna i undergrunden. Ett exempel på sådan effekt visar mätresultat från prov-vägar i Edsvalla i Värmlands län, se fig 10. Man kan här avläsa att temperatursvängningarna i undergrunden minskar med ökande isoleringsgrad (= ökande tjocklek hos cellplastlager) och att även temperaturgradienten i undergrundens otjälade del minskar i samma riktning.

(25)

Tabell 1.

lO

Tjocklek hos cellplastlager för olika köld-mängder och tjocklek hos underlager.

lekarna beräknade enligt Skaven-Haug /2/.

Köldmängd

1800

1800-

1500-

1200-

900-OC°d

-300

-300

-300

-300

=1500

=1200

:900

=600

Isolerings-bêddens

tjocklek,

0 20 40 0 20 40

0 20 40 0 20 40

0 20 40

cm

CallplaSt- 83 41 27 23 17 13 10,7 8,4 6,7 6,0 4,7 3,7 3,1 2,3 1,6

lager, cm Anm.

cellplasten bestående av 5 cm bituminös belägg-Vid beräkningarna har förutsatts en påbyggnad på ning, 15 cm bärlagergrus och 30 cm

förstärknings-sand. TEMPERATUR -10 -5 :0 +5 +10 +15 +20 +25 °C -ri 1988-02-28 1988-08-14 /Nø_,;::: â\\\\ ,5:1//ø _...-\§?Bb .. .4;445:ø-4-m*/ *_ CELLPLASTL K\\ 2cm \\8°m Aäggwgmwi Bcnw //D-t ; Lcm; 2cm; 50 Lcnw

;\

/

//

//

100--100 / 150

/

200 DJURcm 150-h

200-Figur 10. Vertikala temperaturfördelningen i överbygg-nad och undergrund, där överbyggöverbygg-naden isole-rats med olika tjocka lager av

styrencell-VTI RAPPORT 126

plast

(2,

(26)

ll

Från den vertikala temperaturfördelningen i fig lO framgår att även för isolerade överbyggnader uppnåtts negativa värmegrader under cellplastlagret, vars under-kant ligger ca 40 cm under vägbaneytan. Tjäldjupen (OO-isotermens läge) är vid oisolerat vägavsnitt 120 cm och vid de cellplastisolerade avsnitten 75 cm (2 cm cellplast), 55 cm (4 cm cellplast). 8 cm cellplast har

helt hindrat tjälning under cellplastlagret. Det är så-lunda endast vid 2 cm isoleringen som markerad tjälning

skett under cellplastlagret. Frågan är hur stor tjäl-lyftning sådan tjälning kan föranleda när tjälningen sker i tjällyftningsbenägen undergrund.

Den lägre temperaturgradienten bör ge en mindre tjäl-lyftning såsom också påvisats av S Fredén /3/,se fig ll.

cm/i

ygr;

(A J L I

Lyf

th

as

ti

gh

et

,

a I I

I

5

2

100

200

300

Temperaturgrodient x konstant, W m K

Figur ll. Tjällyftningshastigheten i silt (moig mjäla) som funktion av temperaturgradienten. Efter Fredén /3/.

(27)

12

Som framgår av Fredêns kurva är sambandet under vissa förutsättningar (vid lägre temperaturgradient) linjärt._ Ett annat indicium, som tyder på minskad tjällyftning, är att vid de relativt små negativa temperaturerna, som blir fallet vid tjälning av undergrunden under cellplastlagret, är endast en mindre del av porvattnet

fruset. L Stenberg /4/ har på undergrundsmaterial från

Edsvalla av samma typ som förekommer vid de vägavsnitt

där temperaturmätningarna utförts, som redovisas i fig

10, på laboratorium bestämt halten fruset vatten vid några olika temperaturer. Fig 12 visar ett resultat från ett av hans försök. Det framgår av Stenbergs

Vikt-'yo 1 100 90 80 m //Åz 60 / A Ås?

40

J

30 / AC

An de l fr us et vatt en 8 D

0 0 i* vikt-% 0 5 10 15 20 25 Jordmaterialets vattenhalt

Figur 12. Andel fruset vatten som funktion av

vatten-halten hos jordmaterial, en finlera. Efter L

Stenberg /4/.

(28)

TJ AL LY FT NI NG SK VO T, Oc DY GN kwn 300 ; N CD 0 100 13

undersökning att även vid en så låg temperatur som -6 0C och vid en vattenhalt hos leran på 20 vikts-% är ej

0

mer än 60 6 av porvattnet fruset. Motsvarande siffror

O

för samma vattenhalt hos leran men temperaturen -2 C

ser ut att bli 45 %.

Konklusionen vad gäller tjällyftningens storlek vid

tjälning i undergrunden sedan en cellplastisolerad

överbyggnad genomtjälats blir mot bakgrunden av ovan-stående att endast en ringare tjällyftning kan förvän-tas. För exakt bedömning av tjällyftningens storlek er-fordras emellertid grundläggande tjälfysikaliska under-sökningar. En undersökning i begränsad omfattning med syfte att för en lokalitet bestämma förhållandet köld-mängd/tjällyftning vid cellplastisolerad väg har utförts i Malgovik, Västerbottens län. Se resultat i fig 13.

1 1 A = MEDELKÖLDMÄNGDEN 1200 0C DYGN + X = MEDELKÖLDMÄNGDEN 870 OC-DYGN 1b 0 = MEDELKOLDMANGDEN 600 C DYGN.. .. O I I | I I i 0 l 2 3 a 5 6 ISOLERINGSTJOCKLEK,Cm N _

Figur l3. Tjällyftningskvoten (OC.d/cm) som funktion av tjockleken hos styrencellplast vid provväg Malgovik 1973 i Västerbottens län.

(29)

l4

Tjockleken hos cellplastlagret varierar mellan 1,5 och 7 cm. Samtidigt varierar tjällyftningskvoten för

tjäl-ning i undergrunden från 75 till 150 á 300 Oc-d/cm.

4. INVERKAN PÅ UNDERGRUNDENS BÄRIGHET

Som bekant infaller den kritiska tiden för vägens bä-righet under tjällossningstiden. Genom att förhindra

tjälning och tjällyftning i tjälfarlig undergrund ge-nom en värmeisolering med styrencellplast undviker man samtidigt problem vid tjällossning eftersom sådan inte kan uppstå. Men även om isoleringen endast är partiell, d v 5 tjälning sker i undergrunden och denna är tjäl-farlig och en viss tjällyftning med vattenanrikning sker, så kan efterföljande tjällossning ej bli svårar-tad. Orsaken därtill är, att även vid måttlig isole-ringsgrad blir tjällyftningen relativt ringa och alltså

i tjälzonen anrikad vattenmängd relativt ringa.

Dess-utom synes vattenanrikningen ske genom fördelning på

större djup i undergrunden att döma av de snabba

tjäl-nedträngningar, som kan noteras vid ringa isolerings-grad. Se som exempel fig 14, som beskriver tjälnedträng-ningsförlOppet vid tre olika vägavsnitt med olika

iso-leringsgrad. Man kan peka på ännu en orsak till att bä-righeten bör vara tämligen hög, relativt sett, vid en väg med partiell isolering, nämligen det förhållandet att upptining av tjälen sker till relativt stor del

ned-ifrån, och ej som under oisolerade förhållanden

upp-ifrån. Orsaken är givetvis att styrencellplasten under våren verkar värmeisolerande genom att hämma den nedåt-riktade värmeströmningen. Tyvärr har systematiska bä-righetsmätningar av undergrunden ej skett under tjäl-lossningsperioden vid Vägar isolerade med styrencell-plast, varför kunskaper saknas om bärighetsförlOppets

detaljer.

(30)

V T I R A P P O R T 1 2 6

+20? Sept. Okt. Nov. Dec. Jon. Febr. Mars April Maj

Lufttemp. O (0C) -ZOi //0 \\\//N\\\\\\wf#__\\V,,//\\o/z//øf__- ,ø/r 0 \_ Köldmöngd 500 \ (°C - dygn) \ 1000 \ 1500 \ _*-°--" _* "/ Tjöldjup : ?4 12 cm 8cm

(cm)

50

Leii;

7//

,i

K

\

?om

N\

4 cm M M

150"

Figur 14. Tjälnedträngnings- och urtjälningsförloppet vid tre sektioner med olika isoleringe-grad (12 cm, 8 cm och 4 cm cellplasttjocklek) vid provvägen Gammelstan 1973

(31)

le mp er at ur °C +6 +1. i I I I 1 O m C D Ö N I _I N 16

5. RISKEN FÖR TIDIG HÖSTHALKA

Halkfrekvensen under tidig höst är större vid en

värme-isolerad väg än vid en väg där överbyggnaden består av

enbart grus-sandmaterial. Hur stor skillnaden blir

be-ror av ett flertal faktorer såsom cellplastlagrets tjocklek, läge under vägytan, materialbeskaffenheten hos lagret ovanpå cellplastlagret och inte minst

höst-klimatet. Skillnaden i höstklimat vad gäller

lufttem-peraturförloppet för ett par valda orter i landet fram-går av fig 15, som beskriver den nedåtgående

/

Sept.

Okt.

Nov.

Dec.

Jan.

i \ Karlstad

*

\

-\

\ 35 dag

'

\\ _ . x

\\

\ N

1 \ x \ \ \. \ x_ \ x < \ x _ \ \\ x \\ _ M \*\ s i \ \ \\_\Å \ ,L \ X T . »c \ _ _ Kiruna x \. \\ ' 18dag \\t \§\§x . *\\\ 4 \\ .. \X _ \\ --- = Lufttemperatur(månadsmedel) - - = Vögbaneytans temp. antagen 2°C

lägre än lufttemp:)

--+-- = Vögbaneytans temp. (antagen 4°C

Lögre ön lufttemp.)

- - - = Daggpunkt

I'__4 Risk för' haLka

Figur 15. Lufttemperaturens genomsnittliga variation

under hösten i Karlstad och Kiruna. Antagna

kritiska perioder för risk för hösthalka

mar-kerade.

raturtrenden under hösten och den genomsnittliga kri-tiska period när rimfrostbildning kan antas uppstå på vägbanan. Perioden har bestämts utifrån erfarenheter

(32)

17

från undersökningar vid halkfält /5/, där man kunde

konstatera att då vägytans temperatur uppnådde

daggpunk-ten var risken för rimfrostbildning akut. I fig 15 be-skrives för Karlstad och Kiruna hur mycket lägre

dagg-punkten ligger än lufttemperaturen. Om nu vägbanetempe-raturen samtidigt är lägre än lufttempevägbanetempe-raturen och

överensstämmer med eller är lägre än daggpunkten finns

risk för rimfrostbildning. Hur mycket lägre vägbane-ytans temperatur blir är beroende av in- och

utstrål-ning av värme, men utstrålutstrål-ningen överväger klara nätter.

Om antages att vägbaneytans temperatur är 2 0C lägre än lufttemperaturen skulle vid Kiruna daggpunkten ej ha uppnåtts under den antagna kritiska tid då vägbaneytans temperatur går från 0 till -4 0C, men väl vid Karlstad. Antages vägbaneytans temperatur vara 4 0C lägre än luft-temperaturen är vägbaneytans temperatur lägre än

dagg-punkten vid bägge orterna och perioden med risk för

rim-0) blir 18

respektive 35 dagar. Hur mycket lägre vägbanetempera-frostbildning (vägytans temperatur 0 till -4

turen är jämfört med lufttemperaturen vid olika över-byggnader i landets olika delar är ej känt annat än vid ett fåtal lokaler.

Svaret på frågan om hur svår halkan kan bli på en vär-meisolerad väg kan undersökas direkt genom friktions-mätningar, vilka utförts vid ett flertal provvägar bl a Edsvallaprovvägarna (Värmland). I fig 16 redovisas ett typiskt resultat. De medelfriktionskvoter.(friktions-kvot = förhållandet mellan sträckans friktion och frik-tionen hos oisolerad sträcka uppbyggd konventionellt med grus-sandmaterial), som anges i figuren är ett mått på den relativa friktionen. Den lägsta friktionskvoten

0,72 kan avläsas vid en sträcka 14 med 4 cm cellplast och bärlager av BG. Motsvarande uppbyggnad med BG ut-bytt bärlagergrus är sträcka 12, som har en större

frik-tionskvot, 0,81. En liknande sträcka är sträcka 17 med

CG, som har friktionskvoten 0,82. En ytterligare jäm-förelse skall göras nämligen mellan sträcka 2 med 4 cm

(33)

18

m 1,0

0.85

0,77

m

nn®%%%%$ '* his.

anmmnøámmMMQ§. . _ . . . . ovs.. mv . i o. .www._. _V f 'ww.1

IJ.\,f_ g. » A \ . 'E' . ' .to 5 . ' .'u\'_ w *då-d .

Elf... .§vao' ' b. 0'. "'\* ° .7$-_.'\r.-..T»o fo

' ' ' ° ° ' ' '. . . , . ...4"mL. . . '^.o ' "mh UD "UUYSJJUUJLH 177.23.: 1 E 1:4,..- .4 LJ.: JETJUD'L'ñtiivvuvllvyv vñvvvvñvçiivvva

.. 'LAAAAA'JAAAAAA-AAA j."'1!jjn°1'.lljllj o c o . . i o . 00 0 5 o 0 . o o i ' O 0

/----J

\

rm

0,

0.5

'-;- \, .xx-;.35 ÅW *11 si-lt'-w.v's;W.ç-: -' W är" in '47* ?fb ' <.-',"i*'.-.*'-4..-_.,.-_.c.\, *.2' ' . --5 '7.'|;Å3Fåéçt°"'ti""'fåzråäJ .t'n.. .CP-Na q_' .. "' IL'J"'L*L I_ .. n o i c n u 0 o 0 c 0 0 0 i 0 c o 0 0 O o n o 0 0 o 0 c 0 O O O '0.0.0.0.-.4|.o.o.o.o.o.c...o.l.o4 5 6 7 8 1' +1,0 '- - :v»:q2»- 'Qäêäág'ü Vil ..

-'7 '.'I .o'. ' 7 .M191W r*i hT'le "(1 \ 1vll'-ll

'1 c' 'II1 U ' l 0 . 1 O OO 0 0 0 0 0 0 o o 0 0 0 0 1 g 01 0O 9 10 11 12 0,85 1,0

= Ab,. BG (bitumenstabiliserat grus) pm = Med-elfriktionskvot

= CG (cementstabiliserat grus)

= Bärlagergrus

= Styrofoam = Sand

Figur 16. Medelfriktionskvot för friktionsmätningar ut-förda hösten 1972 vid provvägen Edsvalla

1967 A

(34)

19

cellplast och sträcka 3 med 8 cm cellplast, men i öv-rigt lika uppbyggnad. Den skiljande cellplasttjockleken ger starkt utslag genom friktionskvoterna 0,85 resp 0,77. Dessa exempel får räcka som illustration av hur överbyggnadens olika delar inverkar på friktionen eller sett från andra hållet, halkgraden. Undersökningar

ge-nom friktionsmätningar har nu intensifierats.

Sammanfattningsvis kan om halkrisken sägas att den är aktuell främst tidig höst och att påbyggnaden på cell-plastlagret har stark inverkan. F n kan för vägar med stark trafik rekommenderas att man följer VV

byggnads-anvisningar, som säger att påbyggnaden på

cellplastlag-ren skall vara minst 50 cm.

6. OLIKA KVALITETER HOS STYRENCELLPLAST

Statens vägverks dimensioneringstabell för användning av styrencellplast i väg gäller i första hand en viss materialkvalitet, nämligen Styrofoam HI. Beträffande hållfastheten kräver anvisningarna

- en tryckhållfasthet vid prOportionalitetsgrän-sen på deformationskurvan >0,25 MPa (2,5

kp/cm2) och vid 5 % deformation >O,35 MPa

(3,5 kp/cmz) enl DIN 53421 och beträffande värmeledningsförmågan

- värmeledningsförmåga, A-värde vid -5 0C efter 5 år i vägkonstruktion <0,035 W/m K (0,030 Kcal/mh OC) enligt SP modifierad metod VVSl-1964

(35)

20

Styrencellplast finns i huvudsak som tre varianter: l. Strängsprutad

2. Stränggjuten

3. Blockgjuten

Skivor från blockgjuten styrencellplast framställs ge-nom uppsågning från större eXpanderade block, vilket medför växlande egenskaper i fråga om densitet, håll-fasthet och fuktabsorption. Produkten har provats vid provvägar i Sverige (Edsvalla i Värmlands län) med klart negativt resultat. Både den stränggjutna och den strängsprutade styrencellplasten kan framställas till

en jämn och hög kvalitet. Kvalitetsskillnader förekom-mer emellertid, och den viktigaste gäller

fuktabsorp-tion och därmed värmeledningsförmåga. För att kunna kvalitetsskilja de två sistnämnda materialkvaliteterna,

stränggjuten = Styrolit vägskiva, och strängsprutad = Styrofoam HI, har bestämning av värmeledningstal

ut-förts på likvärdiga prov upptagna ur en provväg i Väs-ternorrlands län (Lasele 1972) efter 3 år i vägen. I tabell 2 redovisas resultaten från dessa provningar. Tabellen visar det intressanta och viktiga förhållandet att styrencellplasternas värmeledningstal är lägre i

fruset än i upptinat tillstånd, vilket är en fördel vid

tjälisolering. Jämföres de två materialkvaliteterna med avseende på värmeledningstalen kan man konstatera att Styrolitens värmeledningstal ligger över Styrofoamens

med 22-25 %. Provberäkningar visaratt om övriga

in-gående parametrar ansättes praktiska värden kommer er-forderlig cellplasttjocklek att öka med samma procent-tal då man går över från Styrofoam HI till Styrolit

vägskiva.

(36)

21

Tabell 2. Jämförelse mellan värmeledningstal för Styro-foam HI (tjocklek 7 cm) och Styrolit vägskiva

(tjocklek 8 cm) på grundval av bestämningar utförda vid Statens provningsanstalt på prov upptagna ur provvägen Lasele 1972, 1975-10-22 1

Ungefärlig Värmeledningstal (kcal/mh OC) Förhöjning av

medeltempe- Styrolitens

ratur vid Styrofoam HI Styrolit väg-

värmelednings-Å-bestäm- medelvärdet av skiva, medel- tal över

Styro-ning ( C) prov nr 12 och värdet, av foamens (%)

nr 13 prov nr 10 och nr 11 -(9-10) 0,0225 0,0280 24 -(7-8) 0,0230 0,0280 22 +(7-8) 0,0238 0,0293 23 +10 0,0238 0,0298 25

Vid en provväg i Gammelstan 1973, där

överbyggnadskon-struktioner lämpliga för gator med lätt trafik provas, har isolermaterialen Styrofoam HI och-Styrolit vägskiva provats. Resultat från tjäldjupsmätningar vid dessa un-dersökningar redovisas i tabell 3.

Tabell 3. Tjäldjup 1/3 1976 vid provvägen Gammelstan

1973. Vid detta datum var tjällyftningen

mindre än 1 cm.

Styrencellplast

Styrofoam HI : Styrolit vägskiva

Tjocklek, cm 4 8 4 8 12

Tjäldjup, cm 90 70 110 80 60

Som synes är tjäldjupen större vid de sträckor som

iso-lerats med Styrolit vägskiva. Tjäldjup som mått på en

överbyggnads tjälisolerande effekt är inte helt

invänd-ningsfritt

roende av

, eftersom uppmätt tjäldjup är så starkt

be-undergrundens vattenhalt.

VTI RAPPORT 126

(37)

22

dock i detta fall vara rättvisande, eftersom tjällyft-ningen vid samtliga provsträckor varit obetydlig och alltså vattenuppsugningen ringa, vilket betyder att praktiskt taget endast undergrundens stationära porvat-ten frusit under tjälnedträngningen. Man torde därför kunna bedöma att vid denna provväg Styrofoam HI bättre kunnat motverka tjälning i undergrunden än Styrolit

vägskiva, alltså i enlighet med den slutsats man kunde dra av ovan relaterade bestämningar av

värmelednings-talet för dessa styrencellplastkvaliteter.

7. FUKTIGHETENS FÖRÄNDRING HOS STYRENCELLPLAST I

VÄGAR

De undersökningar, som vid Skogshögskolan utfördes

ge-nom nedgrävning i mark med olika bakterieflora av ke-miskt skilda cellplasttyper visade att

styrencellplas-ten var den motståndskraftigaste och icke bröts ned

bakteriellt /5/. Någon bakteriell nedbrytning har icke heller ockulärt kunnat konstateras hos styrencellplast

i vägar.

I oktober-november 1976 upptogs 10 år gamla prov av styrencellplast, Styrofoam HI, från provvägen Edsvalla 1966 i Värmlands län. På dessa prov har vattenhalten bestämts. De bestämda vattenhaltsvärdena i medeltal 3 vol-% på 42 prov (tjocklek 4 cm) visar på en

genomsnitt-lig vattenhaltsökning av 0,3 vol-% per år under dessa

10 år. Vid tidigare provtagning efter 5 år i väg kunde noteras en vattenhaltsökning på i genomsnitt 2 vol-%, vilket motsvarar en vattenhaltsökning per år av 0,4

vol-% jämfört med de påföljande 5 åren då

vattenhaltsök-ningen blev 0,2 vol-%. Vattenhaltsökvattenhaltsök-ningen är sålunda ej rätlinjig utan synes följa en kurva med asymptotiskt förlopp.

Vid provvägarna i Edsvalla provades också Frigolit, en

(38)

23

blockgjuten variant av styrencellplast. Kvaliten var

låg och ojämn hos denna produkt och vattenabsorptionen

uppgick till i genomsnitt 20 vol-% efter 5 år. Styrolit

vägskiva, som är en stränggjuten variant, har icke

pro-vats så många år i väg. En jämförelse kan dock göras mellan Styrolit vägskiva och Styrofoam HI beträffande vattenabsorptionen genom de prov i likvärdigt läge

(provväg i Lasele i Västernorrlands län) som upptogs efter 3 år. Vattenabsorptionen blev för Styrolit väg-skiva (tjocklek 8 cm) 1,4 vol-% och för Styrofoam HI

(tjocklek 7 cm) 0,7 vol-%. Styrolit vägskiva provas

också sedan 1971 vid provvägen Vingåker 1971.

En sammanställning av de hitills utförda bestämningarna

av vattenhalten hos styrencellplast i väg redovisas i fig 17 för Frigolit (Edsvalla), Styrolit vägskiva (Ving-åker) och Styrofoam HI (Edsvalla).

VOL" A

%

20* 18-16*

14* FRIGOLIT 12- 10-VA TT EN HA LT CD STYROFOAM HI STYROLIT 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ÅR

Figur 17. Sammanställning av hittills utförda bestäm-ningar av vattenhalten hos styrencellplast i väg för Frigolit (prov från Edsvalla),

Styro-lit vägskiva (fåtal prov från Vingåker) och

Styrofoam HI (Edsvalla). VTI RAPPORT 126

(39)

24

8 . ISOLERADE ÖVERBYGGNADSKONSTRUKTIONER

Ett horisontellt cellplastskikt i vägens överbyggnad verkar värmeisolerande och bildar tillsammans med de övriga överbyggnadslagren, särskilt det

under-cellplast-skiktet belägna, en tjälisolerad

överbyggnadskonstruk-tion varigenom tjälning i undergrunden kan reduceras eller förhindras. I fig 18 visas för en given överbygg-nad och två antagna köldmängder de för undvikande av tjälning i undergrunden erforderliga tjocklekarna hos cellplasten som funktion av tjockleken av under

cell-plasten belägna lager av icke tjälaktivt material,

så-som sand eller gammal vägöverbyggnad. Diagrammet visar klart hur nödvändigt det är att vid dimensionering av en cellplastisolerad överbyggnad ta hänsyn till tjäl-isoleringsbidraget från underliggande lager.

Thickness of insulotion (/\=0,03kcol/°C'hom) Isoleringens tjocklek (A=0,03 kcal/°C-h-m) cn1 ç/ Asfotüc concrete 18 / Asfoltbetong 1 ,s . ," Gravel 22 ° » - 5 ' y Grus jlnsulqüon lsolernng ê Sand ä 1 g. ) 1 N '1 Th ic kn es s of in sul ot io n ls ol er in ge ns tj oc kl ek _ I 1

0

10

2b

§5*

4b

55

60

70

80

Thickness of sondloyer (Z) cm Sondlogrets tjocklek (Z)

Figur 18. Tjockleken hos cellplastlagret som funktion av tjockleken hos det underliggande lagret av icke tjälaktivt material.

(40)

25

När värmeisolering av vägar med cellplast för drygt

10-talet år sedan introducerades föreställde man sig att

denna skulle utföras till 100 %, d V 5 att tjälning i undergrunden ej skulle kunna tillåtas. Numera är erfa-renheterna om icke fullständiga så dock i alla fall så pass säkra att man kan motivera att dimensionera cell-plastisolerade överbyggnader för partiell tjälisolering, d V s tillåta viss tjälning i undergrunden. Tjälisole-ringsgraden kan emellertid diskuteras beroende på de krav på motverkande av tjälrörelserna man har. För spår-bunden Snabb trafik kan de sålunda vara högre än för

trafik på konventionell landsväg. Vid statens vägverk,

som stått för en mycket omfattande provvägsverksamhet, har man för en cellplastkvalitet, Styrofoam HI, i sina nyutkomna byggnadsanvisningar gått in för partiell tjälisolering vid dimensionering av cellplastisolerade överbyggnader vid statsvägar, som i allmänhet har täm-ligen tung och snabb trafik. Tabell 4 utgör statens vägverks dimensioneringstabell för cellplastisolerade vägöverbyggnader. Som synes har man utnyttjat det tjäl-isolerande bidraget hos det lager, här kallat isoler-bädd, som ligger under cellplastlagret.

Tabell 4. Statens vägverks dimensioneringstabell för cellplastisolerade vägöverbyggnader. _ Isolerbäddens tj0ck1ek i mm Medelköldmängd 100 200 300 400 500 600 700

dOC

Cellplastlagrets tjocklek i mm < 500 35 30 25 20 - - -500 - 600 40 35 30 25 20 - -600 - 700 50 40 35 30 25 20 -700 - 800 60 50 40 35 30 25 20 800 - 900 70 60 50 40 35 30 25 900 - 1000 80 70 60 50 40 35 30 1000 - 1100 90 80 70 60 50 40 35 > 1100 90 90 80 70 60 50 40

VTI RAPPORT 126

(41)

26

Vägar, som är cellplastisolerade enligt Vägverkets

di-mensioneringstabell, kommer under vintrar med högre köldmängder än de dimensionerade att genomtjälas, men

den resulterande tjälningen i normalt tjälfarlig

under-grund kommer icke att ge större lyftningar än som kan

accepteras vid dessa vägar. För andra än statsvägarna

såsom gator, järnvägar och rullbanor vid flygfält kan andra dimensioneringstabeller gälla och för vissa

spe-cialobjekt såsom sådana isbanor eller byggnader, som

icke tål några rörelser får man tänka sig en

specialdi-mensionering.

Som ovan antytts måste kraven på isolering vid

stats-vägar vararelativt höga. Att de kan vara mindre vid

gator i bostadsområden har man haft på känn och i Gam-melstan i Norrbottens län provas f n inom ett bostads-område överbyggnadskonstruktioner där påbyggnaden på styrencellplasten är 17-33 cm. Dessutom provas

tjock-lekar hos cellplasten, som understiger de som anges i

Vägverkets anvisningar. Undersökningarna är ännu ej

slutförda, men tyder på att man kan klara sig med tun-nare cellplastlager och tuntun-nare total överbyggnad vid gator och framför allt gångvägar och liknande med lätt

trafik än vid de allmänna Vägarna med tung trafik.

Ett cellplastlager kan praktiskt utföras antingen som ett ettlags- eller ett tvålagssystem. Detta kan ha be-tydelse för isoleringseffekten. Värmeisoleringsförmågan hos ett cellplastlager, som består av enskilda skivor,

påverkas nämligen av om jordfyllda springör finns

mellan skivorna.. Om cellplastlagret utföres som

två-lagssystem med ej genomgående springor förändras det ge-nomsnittliga värmeledningstalet obetydligt, utfört som enlagssystem däremot påtagligt om jordfyllda springor skulle förekomma. Se härvid figur 19, som visar hur värmeledningstalet, beräknat enligt pr0portionalitets-metoden, förändrar sig med springbredden när springor-na antages fyllda med sand. Då cellplastskivorspringor-na vid

(42)

27 ETT LAGER: TVÅ LAGER: ZüaszáFzsszászm 0 ?i ETT LAGE VÄR ME LE DN IN GS TA L, kc al /m OC h - TVÅ LAGER I I I I I I I 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 cm SPR I NGBREDDER

Figur 19. Effektiva värmeledningstalet hos cellplast-lager med springor mellan skivorna (skivbredd

60 cm) som funktion av springbredden beräknat

enligt prOportionalitetsmetoden.

reparation av gammal väg läggs på fast underlag såsom

befintlig beläggning, bärlager eller förstärkningslager

och tätt samman finns ej risk för springbildning.

Isär-glidande av skivor kan ske om undergrunden rör sig,

vilket kan inträffa vid flytbenägna vattenmättade

jord-lager i kombination med tung byggnadstrafik och tunna

påbyggnadslager på cellplastlagret. Även om risken för

isärglidning hos skivorna i cellplastlagret totalt sett

är ringa måste uppmärksammas att Vissa försiktighetsåt-gärder kan vara nödvändiga när undergrundens bärighet vid byggnadstillfället visar sig vara låg. I svåra fall kan t ex stabilisering (med kalk) av undergrunden vara lämplig. I allmänhet räcker det dock med att påföra en

isolerbädd, som icke får vara tunnare än 10 cm, men

(43)

28

helst bör vara tjockare. Tvålagsskikt är bättre om risk för jordflytning i terassen är att förvänta. Eventuell "spikning" av cellplastskivorna för att dessa ej skall röra sig under byggnads0perationen kan bedömas från

fall till fall. Skyddslager, som kan vara

förstärknings-eller bärlager, bör påföras, varvid statens vägverks

anvisningar kan rekommenderas, som innebär att 20 cm av bärlagergrus eller förstärkningsmaterial av materialtyp A eller 25 cm förstärkningsmaterial av materialtyp B

på-föres.

Mellan isolerad vägsträcka och icke isolerad kan det

va-ra nödvändigt att utföva-ra en utspetsning av isolerlagret

för att erhålla en acceptabel övergång i fråga om tjäl-lyftning. Detta är särskilt viktigt vid cellplastisole-ring emot berg och vid trummor. En utspetsning kan

all-tid utföras genom att man avtunnar isolerlagret, varvid

det kan vara nödvändigt att minska massan hos isoler-skivorna i utspetsningens spets genom ex hålupptagning.

Se fig 20. En annan utspetsningskonstruktion, som är

möjlig, är att anordna springor med ökande bredd mel-lan skivorna. Effekten av sådan utspetsning är emeller-tid ännu ej helt utredd.

Figur 20. Utspetsning av cellplastlager. Isolerförmågan hds de yttersta skivorna har minskats genom

halupptagning. VTI RAPPORT 126

(44)

29

REFERENSER

l. Aitken, G W. Reduction of frost heave by surcharge

stress. CRREL, techn rep 184, Hanover 1974.

2. Skaven-Haug, S. Frostfundamenters dimensionering.

Frysevarme og jordvarme. Frost i Jord, nr 3, Oslo 1971.

3. Fredén, S. Studier över tjällyftningsmekanismen. SVI, specialrapport 22, Stockholm 1964.

4. Stenberg, L. Bestämning av frusen vattenhalt i leror enligt kalorimetermetoden. VTI, internrapport 232, Linköping 1975.

5. Gandahl, R och Ljunge, M. Halkfält DKV, Stockholm

1974. 1. Undersökningar vintern 1974. VTI internrap-port 213, Stockholm 1975.

6. Nykvist, N och Troedsson, T. Soil burial tests on packiging material in four different soils.

Skogs-högskolan.

(45)
(46)

Figure

Tabell 4. Statens vägverks dimensioneringstabell för
Table 4. Design table of the National Swedish Road Ad- Ad-ministration for road bases insulated with plastic foam
Figur 2. Exemplifiering av hur stora tjällyftningar, som kan uppkomma när tjällygtningskvoten  an-tages vara 50, 100 och 200 C-d/cm.
Figur 3. Medelköldmängden (OC-d) i landet och motsva- motsva-rande tjällyftningar fög  tjällyftningskvo-terna 50, 100 och 200 ( C°d/cm).
+7

References

Related documents

~30 nya resurser för uppsökande verksamhet för våra föreningar – mer fotbollskronor istället för administrationskronor i SDF. Mer effektiv användning av våra personella

-17 Teak: Transparent toning (nærmeste RAL 1006) -18 Gråbrun: Transparent toning (nærmeste RAL 7023).. Ralfarver

[r]

G Vem har minst skillnad sammanlagt mellan de gissade vikterna och de uppmätta.. D

[r]

Stationer markerade med fetstil har data för 4 vintrar eller fler, och dimensionerande vinter kan med de begränsade data som finns tillgängliga, anses vara representativ.

Då tidigare forskning konstaterar att eleverna ofta svarar rätt på uppgifter som behandlar större och lika stor chans men att deras resonemang inte tar hänsyn till de

När barnen plockat upp de olika sakerna får de i uppgift att sortera dem i storleksordning, den största saken först och den minsta sist..