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
'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
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
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
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.
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.
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
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 700de
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 40För 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
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.
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.
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
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.
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 trekvot-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.
I I
__ .- -- .--. . _. _ -4 _ .. .. .-__ __ 4Figur 1, Medelköldmängdens och maximiköldmängdens
variation i Sverige.
cm 50 45 40 35 30
SOOC'd/cm
" 100 °C-d/tm
N U1 Tj öl lyf tn in g N O 15200°c d/cm
10L
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.
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).
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.
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 1Öve
rb
yg
gn
ad
st
jo
ck
le
CD (1 ef te r m n g a vå
byg gn ad8
\\
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.
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 minskandetemperaturgradienten 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
.ä
l
1"?8
O1
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).
C C .
g
\\ E U 4a 20' 0 .C.9
'5)'
C .C8
E 1.0: 5 .. .p q_ 3 '4E-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.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 0verbyggnadsfjocklekThickness 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.
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
cmCallplaSt- 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-h200-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,
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 ILyf
th
as
ti
gh
et
,
a I II
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/.
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 D0 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/.
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.
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.
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 M150"
Figur 14. Tjälnedträngnings- och urtjälningsförloppet vid tre sektioner med olika isoleringe-grad (12 cm, 8 cm och 4 cm cellplasttjocklek) vid provvägen Gammelstan 1973
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°Clägre 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
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
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
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
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.
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
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
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
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.
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 40VTI RAPPORT 126
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
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
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
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.