Prov med jämtländskt skiffergrus som bär- och förstärkningslager : Provtagning och analys av bärlager 1992

(1)

VTI notat

Nr V 214 Datum: 1993-02-10

Titel: Prov med Jämtländskt skiffergrus som bär- och

förstärkningslager

Provtagning och analys av bärlager 1992

Författare: Jörgen Svensson

Avdelning: V ägavdelningen (V ägkonstruktionssektionen)

Projektnummer: 4237905-7

Projektnamn: Svaggrusprovväg Östersund -84

Uppdragsgivare: Vägverket

Distribution: Fri

/ ii\v

r

Väg-ochTrafik-

(2)

PROV MED JÄMTLÄNDSKT SKIFFERGRUS SOM BÄR- OCH FÖR- STÄRKNINGSLAGER. PROVVÄGEN ÖSTERSUND -84.

(3)

INNEHÅLLSFÖRTECKNING 1 BAKGRUND... 1 2 SYFTE... 2 3 BESKRTVNING AV PR O W Ä G E N ... 2 4 GENOMFÖRANDE... 3 5 RESULTAT...6 5.1 Provsträcka 1 ...7 5.2 Provsträcka 2 ... 11 5.3 Provsträcka 3 ... 19 6 SAMMANFATTNING 23

(4)

1 BAKGRUND

Svag - grusprovvägen Östersund byggdes under hösten 1983 och färdigställdes un der våren 1984. Byggandet av provvägen ingick i huvudprojektet" Bär- och för stärknings lager", som VTI utförde på uppdrag av Vägverket. Byggandet av prov vägen gjordes i samband med nybyggnationen av dåvarande väg E 75 (numera E

14), delen Östersund - Brunflo (figur 1).

Figur 1. Översiktskarta med läge för provsträckoma.

Syftet med provvägen var att jämföra lokalt skiffergrus med granitiskt grusmaterial när dessa används som bärlager. Provvägen har sedan utförandet inte åtgärdats med avseende på slitage eller annan nedbrytning.

På provvägen har regelbundna mätningar och observationer gjorts för att beräkna bärighet, spårbildning och jämnhet Därtill har sprick- och skadekarteringar utförts för att följa vägkonstruktionens hållfasthet

Utförandet av provvägen finns redovisat i VTI - notat 97 benämnt" Prov med Jämtländskt skiffergrus som bär- och förstärkningslager. Provvägen Östersund -84. Byggnadsrapport".

(5)

2 SYFTE

Syftet med provgropsgrävningen var att i utvalda sektioner inom respektive prov sträcka undersöka bärlagrets komstorleksfördelning. Provtagning utfördes i höger hjulspår och mellan hjulspår i båda färdriktningarna för att studera om nedkrossning skett efter det att vägen öppnats för trafik. Syftet var också att mäta lager tjocklek på beläggning inklusive AG och bärlager.

3 BESKRIVNING AV PR O W Ä G EN

Provvägen är belägen mellan Östersund och Brunflo på väg E 14 (före detta E 75), se figur 1. Provvägen som anlades 1983 -1984 består av tre provsträckor med olika uppbyggnad i bärlagermaterial och beläggningstjocklek (figur 2).

Provsträckoma är uppbyggda enligt följande:

Provsträcka 1 80 kg MAB (3,5 cm) 220 kg AG (10 cm) 150 mm Bärlagergrus, granitiskt 650 mm Förstärkningsgrus Provsträcka 2 80 kg MAB 220 kg AG 150 mm Bärlagergrus, svag-grus 650 mm Förstärkningsgrus Provsträcka 3 80 kg MAB 330 kg AG (15 cm) 150 mm Bärlagergrus, svag-grus 650 mm Förstärkningsgrus

Efter ett flertal undersökningar för att karaktärisera olika materials vägtekniska egenskaper utvaldes ett svag-grus (skiffergrus) från Loke och ett prima urbergs- grus från Ånge till provsträckomas uppbyggnad.

Provsträcka 1 och 2 är dimensionerade för dåvarande trafikklass IV (500 -1500 tunga fordon/dygn) och sträcka 3 för dåvarande trafikklass V (1500 - 3000 tunga fordon/ dygn).

Förstärkningslagret inom provsträckoma består av svag-grus.

Jordartsförhållandena längs sträckan har bedömts som relativt homogena. Jord arterna domineras av moränlera (lermorän) med undantag för skärningen vid prov- sträcka 3 där terrassen består av en lerig grusig-sandig morän.

(6)

Östersund -84

2^900

©

m m m m

A' ° •&■• 't»' .• *0/100 © ''3,Z £ m

o :>■ ? .* .o-

a .«•*. «,•■*. AN6e ’ •4:«'4 B4 ' ^ '• ««o* » » ■ ja - L .O K E V« ’ A* 'A. Å>4 #;» . ; •

k« 8 0 K ) MAS 230*9 M 150 mm BMuwcseu» ( SBAMtTtStcr) 6 3 0 mm fiö«STMDeU.QBJ» 9OK5 MAS 230*5 AQ * 1 5 0 m m SAKt w e t g f t » (SWAAÄKVi) 650 mm RocsrAnu.4M 80*9 MAS 530*9 ^ fSDnvn BMELdCus (■ 6 5 0 m m b o c stm m a a ~W*7pf//- /S*//*zr*ffä77& ff?7Z2r77*7?* HOE4kHLS6k

Bgyr 2, Uppbyggnad av svag-grusprovvägen.

4 GENOMFÖRANDE

Provgropsgrävningen utfördes i augusti 1992. Samtidigt utfördes fallvikt-, Primal- och Chloemätningar samt sprick- och skadekartering.

I följande sektioner utfördes provgropsgrävningar ( figur 3):

* Provsträcka 1,70 m från sträckans böijan, sektion 9/970.

* Provsträcka 2,126 m och 180 m från sträckans bönan, sektion 10/226 och

10/280.

(7)

\o Läto. 10/250 1Q/3QO »Q/aac> 10/aU 9/900 &RUNFLO A [ooj P&9. oo ?66 1 o o l 1 ° ° ] jP S 5 . 1 PCn6J | B E 3 l PC. 2 . P R Uj oo RGil. föö] P c , a . Pr o v s t r a c k a 3. Pr o v st r a c k a f l.. PROV ST RACKA 1 . VVA

(8)

I vaije sektion, i båda färdriktningarna, grävdes provgropar för dokumentation av lagertjocklek och provtagning i höger hjulspår och mellan hjulspår (figur 4). Gräv ningen utfördes ned till förstärkningslagrets överyta. Prov av bärlagermaterialet uttogs från hela lagertjockleken och minst 35 kg togs för komstorleksanalys. Observera att i vaije provgrop, som till ytan täckte läge för hjulspår och mellan hjulspår gjordes två dokumentationer. Provpunkt med beteckning 1:1, 2:1,3:1... är belägna i hjulspår medan beteckningen 1:2,2:2, 3:2... anger läget mellan hjulspår.

Figur 4. Provtagning av bärlagergrus i och mellan hjulspår.

Vid upptagningen av provgropama användes en traktorgrävare utrustad med as- faltskärare och en liten slättandad skopa (figur 5). Dessutom användes pionjär och diverse handredskap.

Lägesangivelser i längd och tvärled utgår från att längdmätningen går mot söder och Brunflo.

(9)

Figur 5. Traktorgrävare utrustad med asfaltskärare.

5 RESULTAT

I efterföljande text redovisas respektive provgrop med avseende på lagertjocklekar, bärlagersammansättning och noteringar om beläggningskvalitet mm. För att påvisa eventuell nedkrossning av bärlagergruset jämförs komstorleksanalyser utförda 1984 på utlagt och vältat material med denna undersöknings resultat. På siktdia- grammet redovisas även gränskurvoma för bärlager enligt BYA 76. Vaije prov- gropssektion illustreras också av en aktuell tvärprofilmätning ( Primal).

Observera att provtagningarna 1984 utfördes var 20: m och 3 m höger/vänster om vägmitt längs provvägen. Provtaget bärlagergrus i 1992 års utvalda provsektioner jämförs därför med bärlagergruset som provtogs 1984 i följande sektioner:

Provsträcka 1, pg 1 och 2, i sektion 9/970 jämförs med provsektion 9/960. Provsträcka 2, pg 3 och 4, i sektion 10/226 jämförs med provsektion 10/220. Provsträcka 2, pg 5 och 6, i sektion 10/280 jämförs med provsektion 10/280. Provsträcka 3, pg 7 och 8, i sektion 10/350 jämförs med provsektion 10/340.

(10)

5.1 Provsträcka 1

Provgrop 1. Sektion 9/970.

Provtagningspunkt 1:1, i hjulspår, belägen 3,50 m vänster om vägmitt

DJUP (cm) PROV MATERIAL/ JORDART

0 - 7,5 Beläggning, 4 cm slitlager och 3,5 cm lös AG

7.5 -12,5 AG som är lös sannolikt p g a för lite bindemedel

12.5 - 26,5 1:1 Bärlager, sandigt grus, granitiskt W = 3,3% (< 20 mm)

26.5 - Förstärkningslager

Provtagningspunkt 1:2, mellan hjulspår, belägen 2,80 m vänster om vägmitt.

DJUP (cm) PROV MATERIAL/JORDART

0 - 7,5 Beläggning. Håller ihop bättre än i hjulspår

7,5-13,5 AG

13.5 - 24,5 1:2 Bärlager, sandigt grus, granitiskt W = 2,8% (< 20 mm)

(11)

P a ss e ra n d e m ä n g d , v ik tp ro c e n t

Fin san d M ellan san d G ro vsan d F in g ru s M e lla n gru s G rovgrus | M ellansten Grovmo M ellansand G ro vsan d F in g ru s G ro v g ru s Sten

(12)

Provgrop 2. Sektion 9/970

Provtagningspunkt 2 :1, i hjulspår, belägen 2,90 m höger om vägmitt

0 - 7,5 Beläggning. Beläggning och AG sitter väl ihop

7.5 - 13,5 AG. Bättre sammanbindning jämfört med vänster sida

13,5-27,5 2:1 Bärlager, sandigt grus, granitiskt. W = 2,2% (< 20 m m )

Provtagningspunkt 2:2, mellan hjulspår, belägen 2,20 m höger om vägmitt

0 -7 ,5 Beläggning, väl sammanbundet med AG

7.5 -13,5 AG

13.5 - 27,5 2:2 Bärlager, sandigt grus, granitiskt. W = 2,2% (< 20 m m )

(13)

Finsan d M ellansand G ro vsan d F in g ru s M ellan gru s G ro vgru s | M ellansten Grovmo M ellansand G ro vsan d F in g ru s G ro vg ru s Ste n

(14)

5.2 Provsträcka 2

Inom provsträcka 2 upptogs provgropar i två sektioner, 126 och 180 m från sträc kans böxjan, 10/226 respektive 10/280.

0 - 7,5 Beläggning varav 4 cm slitlager. Resterande AG dåligt

bundet.

7.5 -13 AG. Dåligt bundet

13 - 24,5 3:1 Bärlager av svaggrus. W = 4,0% (< 20 mm)

Provtagningspunkt 3:2, mellan hjulspår, belägen 2,40 m vänster om vägmitt

0 - 7,5 Beläggning. Håller ihop bättre än i hjulspår.

7 ,5 -1 3 AG

13 - 23 3:2 Bärlager av svaggrus. W = 3,8% (< 20 mm)

23 - Förstärkningslager

(15)

Finsan d M ellan san d G ro vsan d F in g ru s M ella n gru s G ro vg ru s I M ellansten Grovmo M ellan san d G ro vsan d F in g ru s G ro v g ru s S te n

0.06 0.2 0,6 2 6 20 60

0.063 0,125 0,25 0,5 1,0 2 4 5,6 6 11,2 16 20 25 32 5060 100 200

(16)

Provgrop 4. Sektion 10/226_______

Provtagningspunkt 4 :1, i hjulspår, belägen 3,20 m höger om vägmitt

0 - 9 Beläggning varav 3 cm slitlager och 6 cm dåligt bundet AG.

9 - 14,5 AG. Dåligt bundet

14.5 - 24,5 4:1 Bärlager av svaggrus. W = 4,2% (< 20 mm)

0 - 8 Beläggning varav 3 cm slitlager och 5 cm mycket lös AG.

8 - 1 2 AG. Mycket dålig sammanbindning.

(17)

Fin san d M ellan san d G ro vsan d F in g ru s M e lla n g ru s G rovgrus | M ellansten Grovmo M ellan san d G ro vsan d F in g ru s G ro v g ru s Sten

0 ,0 6 0 ,2 0,6 2 6 20 60

(18)

Provgrop 5. Sektion 10/280

0 - 7,5 Beläggning, varav 3 - 4 cm slitlager med dålig vidhäftning

till underlagrande AG.

7,5 -13,5 AG

13,5-25 5:1 Bärlager av svaggrus. W = 3,9% (< 20 mm)

0 -1 3 ,5 Beläggning varav 3 - 4 cm slitlager och resterande del AG.

13,5 - 24 5:2 Bärlager av svaggrus. W = 3,2% (< 20 mm)

(19)

Finsan d M ellan san d G ro vsan d F in g ru s M e lla n gru s G ro vgru s | M ellansten Grovmo M ellan san d G ro vsan d F in g ru s G ro v g ru s Sten

K o rn sto rle k , mm

Figur 10. Bärlagrets komstorleksfördelning i provgrop 5 och tvärprofil, prov

(20)

Provtagningspunkt 6:1,i hjulspår, belägen 3,30 m höger om vägmitt

0 - 8,5 Beläggning varav 3 cm slitlager och 5,5 cm AG. Dålig

vidhäftning mellan slitlager och AG.

8.5 - 13,5 AG. Dålig sammanbindning, går lätt sönder.

13,5-24,5 6:1 Bärlager av svaggrus. W = 3,1% (< 20 mm)

0 - 8 Beläggning varav 3 cm slitlager och 5 cm AG. Dålig vidhäft

ning mellan slitlager och AG.

8 - 1 3 AG. Dålig sammanbindning, går lätt sönder.

13 - 24 6:2 Bärlager av svaggrus. ( w = 7,0% osäker p g a trasig prov

påse).

(21)

Finsand M ellan san d G ro vsan d F in g ru s M e lla n g ru s G ro vgru s | M ellansten Grovmo M ellan san d G ro vsan d F in g ru s G ro v g ru s Ste n

(22)

5.3 Provsträcka 3

Provtagningspunkt 7:1,i hjulspår, belägen 3,30 m vänster om vägmitt

0 - 9 Beläggning varav 3 cm slitlager och 6 cm AG.

9 - 15,5 AG. Bryts lätt sönder.

15,5-28 7:1 Bärlager av svaggrus. W = 3,3% (< 20 mm)

0 - 9 Beläggning varav 3,5 cm slitlager och resterande AG.

9 - 1 6 AG. Bryts lätt sönder.

27,5 - Förstärkningslager

(23)

Finsan d M ellan san d G ro vsan d F in g ru s M e lla n g ru s G ro vgru s | M ellansten Grovmo M ellan san d G ro vsan d F in g ru s G ro v g ru s Ste n

0,06 0,2 0,6 2 6 20 60

i- I i---f--- E— r j — e— p— r ~ j 'i P ~ F T T t r jr~r— r

0,063 0.12S 0,25 0,5 1.0 2 4 5 , 6 8 11,2 16 20 25 32 5060 100 200

(24)

Provgrop 8 .1 sektion 10/350.

Provtagningspunkt 8:1,i hjulspår, belägen 3.20 m höger om vägmitt

0 - 1 0 Beläggning varav 3,5 cm slitlager och 6,5 cm AG. God

1 0- 16 AG. Förhållandevis god sammanbindning.

1 6 - 2 8 , 5 8:1 Bärlager av svaggrus. W = 3,4% (< 20 mm)

28,5 - Förstärkningslager

0 - 8,5 Beläggning varav 3,5 cm slitlager och 5 cm AG. God

8, 5- 15 AG. Förhållandevis god sammanbindning.

15 - 28 8:2 Bärlager av svaggrus. W = 2,9% (< 20 m m )

(25)

P a ss e ra n d e m ä n g d , v ik tp ro ce n

t-Finsan d M ellan san d G ro vsan d F in g ru s M e lla n g ru s G ro vgru s | M ellan sten Grovmo M ellan san d G ro vsan d F in g ru s G ro v g ru s S te n

(26)

6 SAMMANFATTNING

Resultatet av provgropsgrävningama visar att bärlagret, både det granitiska och det s k svaggruset, med något undantag uppfyller kraven på bärlager enligt BYA 76.

Jämförelsen mellan det utlagda, vältade, bärlagergruset som provtogs 1984 och 1992 års provtagningsresultat görs utifrån att hela lagertjockleken provtogs. Det bör än en gång påpekas att provtagningssektionema 1984 och 1992 inte motsvarar varandra med undantag för sektion 10/280, se " Resultat" ovan.

Uppmätta lagertjocklekar visar att:

Inom parentes anges lagertjocklek enligt provvägens uppbyggnad, se figur 2. Slitlagret är 3 - 4 cm tjockt, (3,5 cm)

AG - lagret är - 1 cm för tunt inom provsträcka 1 och 2, (10 cm) AG - lagret är 2 - 3 cm för tunt inom provsträcka 3, (15 cm)

Bärlagrets tjocklek i upptagna provgropar längs provvägen varierar mellan 10 och 14 cm, medel - 12 cm, (15 cm).

Inom provsträcka 1 och provtagningssektion 9/970 är det granitiska bärlagergruset intakt på den vänstra väghalvan både i och mellan hjulspår. På den högra väghal- van, mellan hjulspår, är bärlagergruset nästan identiskt med det som provtogs efter vältningen till skillnad mot hjulspår där sandinnehållet ökat med ca55 %.För kont roll utfördes ytterligare tre komstorleksanalyser på bärlagermaterialet i och mellan hjulspår på höger sida. Kontrollproverna visade också tydligt förhöjd sandhalt i hjulspår, ca 35 - 55 %. Kontrollproverna mellan hjulspår uppvisade små skillnader jämfört med redovisad komkurva.

Inom provsträcka 2 och provtagningssektionema 10/226 och 10/280 framgår av komkurvoma att en nedbrytning kan ha skett av bärlagret i hjulspår på den vänstra väghalvan. I hjulspår förekommer mer eller mindre stora sprickor, ställvis även krackeleringar, där vatten sipprat ned och sannolikt påskyndat nedbrytningen. Observera att bärlagret mellan hjulspår på den vänstra väghalvan i motsvarande sektioner är mer eller mindre intakt. På den högra väghalvan inom motsvarande sektioner är förändringarna inte nämnvärt stora av bärlagets sammansättning ,vare sig i eller mellan hjulspår.

Inom provsträcka 3 och provtagningssektion 10/350 konstateras en markant för höjning av bärlagrets sandinnehåll i hjulspår på högra väghalvan. På den vänstra väghalvan visar komkurvoma för hjulspår och mellan hjulspår inga större inbördes skillnader.

(27)

Sammanfattningsvis visar provtagningen 1992 följande skillnader jämfört med provtagningen 1984.

Provsträcka 1:

Ökning av andelen material < 6 mm, fingras och finkomigare, i hjulspår på höger sida. Ökningen är störst i fraktionsintervallet 0,5 - 6,0 mm, grovsand - fingras på bekostnad av att grovgras - fingrasfraktionen minskat.

Provsträcka 2:

Samma som sträcka 1 men på vänster sida samt ökning av finjordsdelen från 5 - 6% till 8-10%.

Provsträcka 3:

Materialet i och mellan hjulspår på vänster sida har en betydligt högre andel mellangrus och fingrus på bekostnad av halverad grovgrasandel. På höger sida i hjulspår en markant ökning av grovsandsandelen. Mellan hjulspår på höger sida ökar mellan grus- och fingrasandelen med ca 20%. Ökningarna motsvaras av minskning i framför allt grovgrusfraktion.

(28)

/ fh s

Väg-ochTrafik-Institutet

Statens väg- och trafikinstitut (VTI) svarar för forskning och utveckling inom

vägbyggnad, vägunderhåll, vägtrafik, järnvägar, järnvägstrafik, fordon, trafikantbeteende, trafiksäkerhet och trafikmiljö

A H t o c c T p l a f n n Fp y ToIo y