SINTEF RAPPORT - Statsbygg
SINTEF RAPPORT - Statsbygg
SINTEF RAPPORT - Statsbygg
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>SINTEF</strong> <strong>RAPPORT</strong><br />
TITTEL<br />
<strong>SINTEF</strong> Bygg og miljø<br />
Veg og samferdsel<br />
Postadresse: 7465 Trondheim<br />
Besøksadresse: Klæbuveien 153<br />
Telefon: 73 59 46 60<br />
Telefaks: 73 59 46 56<br />
Foretaksregisteret: NO 948 007 029 MVA<br />
Gjenbruksmaterialer til vegbygging på Fornebu<br />
FORFATTER(E)<br />
Joralf Aurstad<br />
OPPDRAGSGIVER(E)<br />
<strong>RAPPORT</strong>NR. GRADERING OPPDRAGSGIVERS REF.<br />
<strong>Statsbygg</strong> Fornebu, Statens vegvesen Vegdirektoratet, Statens<br />
vegvesen Akershus<br />
STF22 A02310 Åpen Brit Sylte, Ragnar Bragstad og Jostein Myre<br />
GRADER. DENNE SIDE ISBN PROSJEKTNR. ANTALL SIDER OG BILAG<br />
Åpen 82-14-02568-0 223056.04 56 s + 46 s vedlegg<br />
ELEKTRONISK ARKIVKODE PROSJEKTLEDER (NAVN, SIGN.) VERIFISERT AV (NAVN, SIGN.)<br />
I:\pro\223056\Rapport\Rapport.doc Joralf Aurstad Leif J. Bakløkk<br />
ARKIVKODE DATO GODKJENT AV (NAVN, STILLING, SIGN.)<br />
2002-04-05 Tore Knudsen<br />
SAMMENDRAG<br />
Prosjektet har vært et ledd i arbeidet med å finne optimale anvendelser av lokale materialer ved den<br />
pågående utbyggingen av Fornebu-området. Denne rapporten omhandler gjenbruk av materialer til<br />
vegbyggingsformål.<br />
I regi av <strong>Statsbygg</strong> ble det høsten 1999 bygget en 210 m lang forsøksveg langs den gamle rullebanen på<br />
Fornebu. Formålet var å prøve ut knust asfalt og knust betong som vegbyggingsmaterialer i ubundet,<br />
mekanisk stabilisert form.<br />
I perioden etter at forsøksvegen åpnet har man fulgt opp tilstandsutvikling (spor, jevnhet, skader) og<br />
bæreevne. I tillegg er det kjørt et forholdsvis omfattende laboratorieprogram på de benyttede<br />
gjenvinningsmaterialene. Denne rapporten gir en oppsummering av resultater og erfaringer fra<br />
forsøksvegen etter 2 års drift (fra oktober 1999 til desember 2001). Det er også gjort en sammenstilling av<br />
resultatene observert ute på vegen med det man har fått i laboratorium.<br />
Knust asfalt som granulært forsterkningslag ble også benyttet da den første parsellen av den nye<br />
hovedvegen inn på Fornebu (Ny Snarøyvei) ble bygget høsten 2001. Denne rapporten viser også de første<br />
måleresultatene fra denne parsellen.<br />
Til slutt i rapporten er det på grunnlag av erfaringene fra forsøksvegen og Ny Snarøyvei gitt noen<br />
anbefalinger vedrørende videre bruk av gjenvinningsmaterialer i vegkonstruksjoner på Fornebu.<br />
STIKKORD NORSK ENGELSK<br />
GRUPPE 1 Vegteknikk Highway engineering<br />
GRUPPE 2 Gjenvinning Recovery<br />
EGENVALGTE Forsøksveg Test section<br />
Asfalt<br />
Asphalt<br />
Betong<br />
Concrete
2<br />
INNHOLDSFORTEGNELSE<br />
0 SAMMENDRAG................................................................................................................... 3<br />
1 INNLEDNING..................................................................................................................... 11<br />
2 OPPBYGGING AV FORSØKSVEGEN .......................................................................... 12<br />
2.1 Plassering....................................................................................................................... 12<br />
2.2 Geometri ........................................................................................................................ 12<br />
2.3 Dimensjoneringsgrunnlag.............................................................................................. 12<br />
2.4 Konstruksjonsoppbygging ............................................................................................. 13<br />
2.5 Materialer....................................................................................................................... 15<br />
3 TRAFIKK OG TRAFIKKREGISTRERINGER............................................................. 16<br />
3.1 Dimensjoneringsgrunnlag.............................................................................................. 16<br />
3.2 Aktuell tungtrafikk på forsøksvegen.............................................................................. 16<br />
3.3 Trafikktellinger .............................................................................................................. 17<br />
3.4 Evaluering av trafikkbelastningene ............................................................................... 21<br />
4 OPPLEGG FOR OPPFØLGING I FELT OG LAB........................................................ 22<br />
4.1 Feltundersøkelser........................................................................................................... 22<br />
4.2 Laboratorieundersøkelser............................................................................................... 23<br />
5 RESULTATER FELTOPPFØLGING ............................................................................. 25<br />
5.1 Spor ........................................................................................................................ 25<br />
5.2 Jevnhet ........................................................................................................................ 29<br />
5.3 Dekkeskader, overflatetilstand....................................................................................... 29<br />
5.4 Bæreevne ....................................................................................................................... 29<br />
5.5 Etterberegnede E-moduler ............................................................................................. 32<br />
6 RESULTATER LABORATORIEUNDERSØKELSER ................................................. 35<br />
6.1 Mekaniske egenskaper................................................................................................... 35<br />
6.2 CBR ........................................................................................................................ 36<br />
6.3 Dynamisk treaks ............................................................................................................ 38<br />
6.3.1 Resilient E-modul ........................................................................................... 39<br />
6.3.2 Stabilitet og deformasjonsmotstand................................................................ 41<br />
6.3.3 Fasthetsutvikling over tid ............................................................................... 43<br />
6.3.4 Lastfordelingskoeffisienter............................................................................. 46<br />
7 NY SNARØYVEI ................................................................................................................ 49<br />
7.1 Oppbygging ................................................................................................................... 49<br />
7.2 Kvalitetsoppfølging, resultater....................................................................................... 50<br />
8 VIDERE BRUK AV GJENBRUKSMASSER PÅ FORNEBU ....................................... 52<br />
8.1 Generelt ........................................................................................................................ 52<br />
8.2 Aktuelle anvendelser...................................................................................................... 52<br />
8.3 Krav til utgangsmaterialene........................................................................................... 53<br />
8.4 Råd med hensyn til utførelse ......................................................................................... 54<br />
REFERANSER ........................................................................................................................ 56
3<br />
0 SAMMENDRAG<br />
Bakgrunn<br />
Dette prosjektet er et ledd i arbeidet for å finne optimale anvendelser av de lokale<br />
materialer i forbindelse med Fornebu-utbyggingen.<br />
I regi av <strong>Statsbygg</strong> ble det høsten 1999 bygget en 210 m lang forsøksveg langs den<br />
gamle rullebanen på Fornebu. Formålet var å prøve ut knust asfalt og betong som<br />
vegbyggingsmaterialer i ubundet, mekanisk stabilisert form. Forsøksvegen ble<br />
dimensjonert med tanke på å bli sammenlignbar med den nye hovedvegen inn på<br />
Fornebu (Ny Snarøyvei), hvor man har ønsket å bruke gjenvinningsmaterialer i<br />
overbygningen.<br />
Forsøksvegen består av 7 felt á 30 m med en konstruksjonsoppbygging som vist i<br />
tabell I.<br />
TABELL I<br />
Forsøksfeltenes oppbygging<br />
Dekke<br />
Bærelag<br />
Slitelag Bindlag Øvre Nedre Forsterkningslag<br />
Felt 1 4,5 cm Ska 3,5 cm Ab 6 cm Ag 10 cm Ap 40 cm pukk (20-120)<br />
(ref)<br />
Felt 2 4,5 cm Ska 3,5 cm Ab 8 cm knust asfalt 8 cm knust asfalt 40 cm pukk (20-120)<br />
(0-30 mm) (0-30 mm)<br />
Felt 3 4,5 cm Ska 3,5 cm Ab 5 cm knust asfalt 20 cm knust betong 40 cm pukk (20-120)<br />
(0-30 mm) (0-40 mm)<br />
Felt 4 4,5 cm Ska 3,5 cm Ab 5 cm knust asfalt 16 cm mix knust 40 cm pukk (20-120)<br />
(0-30 mm) asfalt/betong<br />
Felt 5 4,5 cm Ska 3,5 cm Ab 6 cm Ag 10 cm Ap 40 cm knust asfalt<br />
(0-60)<br />
Felt 6 4,5 cm Ska 3,5 cm Ab 6 cm Ag 10 cm Ap 40 cm mix knust<br />
asfalt/betong<br />
Felt 7 4,5 cm Ska 3,5 cm Ab 6 cm Ag 10 cm Ap 40 cm knust betong<br />
(0-40)<br />
Forsøksstrekningen har nå vært under trafikk i 2 år. I denne perioden har man fulgt<br />
opp vegens tilstandsutvikling (spor, jevnhet, skader) og bæreevne. I tillegg er det kjørt<br />
et forholdsvis omfattende laboratorieprogram på de benyttede gjenvinningsmaterialene.<br />
Denne rapporten gir en oppsummering av resultater og erfaringer fra forsøksvegen<br />
etter 2 års drift, sammenlignet med resultater framkommet gjennom laboratorieundersøkelsene.<br />
Trafikkbelastninger<br />
Forsøksvegen er dimensjonert for en trafikk tilsvarende 400 000 overfarter av<br />
standard tunge kjøretøyer pr år (ÅDT = 15 000, 15 % tungandel, 2 felt).<br />
Detaljerte trafikkregistreringer er utført kontinuerlig siden vegen åpnet. Beregninger<br />
viser at den faktiske trafikken i perioden (så langt hovedsakelig bestående av tunge
4<br />
massetransporterende dumpere og trucker) i praksis er sammenfallende med det vegen<br />
er dimensjonert for.<br />
Generelt om dekketilstanden<br />
Etter to års drift med forholdsvis tung trafikkbelastning er det ikke rapportert om<br />
synlige skader på dekket, hverken i form av sprekker, steinløsning eller andre ting.<br />
Feltregistreringer; spor og jevnhet<br />
Spormålingene viser at felt 7 (med knust betong forsterkningslag) bare har 50-60 %<br />
spor i forhold til referansefeltet (se figur I). Også felt 6 med mix asfalt/betong<br />
forsterkningslag har vesentlig lavere sporutvikling enn feltene 1-5. Feltet med knust<br />
asfalt (felt 5) ligger også lavt i forhold til referansefeltet, men her er forskjellene noe<br />
mindre.<br />
Litt overraskende har de antatt svakeste konstruksjonene felt 2, 3 og 4 (bærelag av<br />
ikke-stabiliserte gjenvinningsmaterialer) også delvis mindre spor enn referansefeltet.<br />
Relativ sporutvikling (%)<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
3 4 2 1 (ref) 5 6 7<br />
Felt nr.<br />
Dmax<br />
Areal<br />
FIGUR I Relativ sporutvikling på forsøksvegen fra oktober 1999 til august 2001;<br />
maks-spor (D max ) og totalt sporareal<br />
På grunn av at forsøksfeltene hver for seg er korte (30 m) har det ikke vært grunnlag<br />
for å beregne relative forskjeller i jevnhet (IRI-verdier) mellom de ulike<br />
konstruksjonene.<br />
Feltregistreringer; bæreevne<br />
På alle konstruksjonene er det målt bæreevneverdier over den dimensjonerende<br />
bæreevnen på 10 tonn. Det er registrert en generell økning av stivhet/bæreevne fra<br />
1999 til 2001 for alle felt, muligens med unntak av referansefeltet (felt 1). Bæreevnen<br />
viser en spesielt markert utvikling/økning på konstruksjonen med knust betong i<br />
forsterkningslaget (felt 7).
5<br />
30<br />
Bæreevne (tonn)<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
1999<br />
2000<br />
2001<br />
0<br />
FIGUR II<br />
3 4 2 1 5 6 7<br />
Felt<br />
Midlere bæreevneverdier (tonn tillatt aksellast) pr felt<br />
Det er et nivåsprang i bæreevne mellom feltene med stabiliserte bærelag (felt 1, 5, 6,<br />
7) og feltene med ikke-stabiliserte, alternative bærelag (felt 2, 3, 4). Mellom de<br />
svakeste konstruksjonene (2, 3, 4) er det innbyrdes marginale forskjeller, felt 4 med<br />
mix asfalt/betong bærelag er litt stivere enn de andre. Mellom de ”sterke”<br />
konstruksjonene (1, 5, 6, 7) har felt 1 lavest og felt 7 høyest bæreevne.<br />
Også bæreevnemålingene gir resultater som er oppløftende med tanke på bruk av<br />
gjenvinningsmaterialene i ubunden form. Både initialbæreevne og ”2-års bæreevne”<br />
viser høye verdier.<br />
Feltregistreringer; etterberegnede lagstivheter (E-moduler)<br />
Bæreevnemålingene med fallodd er også brukt til å etterberegne lagvise E-moduler i<br />
de ulike konstruksjonene.<br />
For forsterkningslagene ser man følgende tendenser:<br />
E-modul [MPa]<br />
2400<br />
2000<br />
1600<br />
1200<br />
800<br />
400<br />
1999<br />
2000<br />
2001<br />
0<br />
FIGUR III<br />
3 4 2 1 5 6 7<br />
Felt<br />
Etterberegnede E-moduler fra fallodd (forsterkningslag)<br />
- De ”alternative” materialene (felt 5, 6, 7) har høyere stivhet enn referanse-pukken<br />
(felt 3, 4, 2, 1).
6<br />
- En kraftig stivhetsøkning gjennom perioden kan påvises for mix-laget (felt 6) og<br />
spesielt for betonglaget (felt 7). Laget av knust betong i felt 7 har etter 2 år ute på<br />
forsøksvegen en E-modul > 3000 MPa!<br />
For bærelagene ser man disse tendensene:<br />
- Signifikant høyere E-moduler for de stabiliserte bærelagene (felt 1, 5, 6, 7) enn for<br />
de granulære gjenvinningsmaterialene (felt 3, 4, 2), som forventet.<br />
- Alle feltene viser økt stivhet etter 2 år. Da materialene er forskjellige kan dette<br />
skyldes flere mekanismer; generell ettekompaktering fra trafikk, herding av asfalt,<br />
herding av betong m m.<br />
- Mindre fasthetsutvikling på betongmaterialet som bærelag (felt 3) enn som<br />
forsterkningslag (felt 7 figur III).<br />
Etterberegnede E-moduler bekrefter hovedtrekkene fra spormålingene og<br />
bæreevnemålingene. Alle tre variantene av gjenvinningsmaterialer synes å ha gode<br />
egenskaper når man sammenligner med referansematerialene. Spesielt iøynefallende<br />
er den markerte utviklingen i stivhet i betongmaterialet over tid.<br />
Laboratorieundersøkelser; mekaniske egenskaper<br />
Materialene har svært ulik porøsitet. Dette gir seg bl a utslag i kompakteringsegenskapene;<br />
knust betong har dobbelt så høyt optimalt vanninnhold som knust asfalt<br />
(henholdsvis 12 og 6 %).<br />
Mekaniske styrketester på det rene betongmaterialet og på mix-materialet viser at<br />
betongen som er brukt i forsøksvegen er av relativt god kvalitet. Både med hensyn til<br />
sprøhet og Los Angeles-verdi tilfredsstiller materialet de gjeldende bærelags- og<br />
forsterkningslags-kravene i HB 018.<br />
Erfaringer fra andre prosjekter [4] viser imidlertid at ren mekanisk testing ikke gir noe<br />
godt bilde av materialenes funksjonelle egenskaper i vegen. Til det trengs mer<br />
fundamentale undersøkelser (eksempelvis treaks).<br />
Laboratorieundersøkelser; CBR<br />
Det er utført standard CBR-forsøk på alle tre materialer. I tillegg er det kjørt forsøk på<br />
prøver som har vært lagret en tid etter innstamping (vannmettet, romtemperatur).<br />
250<br />
CBR-verdi (%)<br />
200<br />
150<br />
100<br />
50<br />
Asfalt<br />
Mix<br />
Betong<br />
0<br />
0 20 40 60 80 100<br />
Tid (dager)<br />
FIGUR IV CBR-verdier (CBR 0,1 ) som funksjon av lagringstid
7<br />
Resultatene viser liten/ingen styrkemessig oppbygging i prøvene av knust asfalt<br />
(svært lave CBR-verdier). Det samme gjelder mix-materialet (litt høyere verdier enn<br />
asfalten).<br />
Betongmaterialet skiller seg ut med vesentlig høyere initialverdier. I tillegg er det på<br />
disse prøvene målt et kraftig hopp i CBR-verdi etter en tids lagring i laboratorium før<br />
testing (fra CBR 0,1 = 50 til CBR 0,1 = 200 i løpet av 30 dager).<br />
Fasthetsutviklingen i knust betong er dermed ytterligere verifisert gjennom CBR.<br />
De lave verdiene for asfaltmaterialet skyldes sannsynligvis at man med denne typen<br />
kompaktering (CBR-innstamping) ikke oppnår styrkemessig oppbygging i materialet.<br />
Knust asfalt må presses/knaes sammen (se neste punkt).<br />
Laboratorieundersøkelser; dynamisk treaks<br />
Prøvene for treaks-testing ble laget i gyrator-kompaktor. Det ble prøvd tre ulike<br />
prosedyrer, henholdsvis ”lett”, ”middels” og ”hard” kompaktering.<br />
Alle de tre alternative materialene har generelt fått målt høye E-moduler sammenlignet<br />
med norske naturlige grus- og steinmaterialer. Men responsen på kompaktering<br />
synes å være litt forskjellig:<br />
Resilient modul (MPa)<br />
1600<br />
1400<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
Asfalt L<br />
Asfalt M<br />
Asfalt H<br />
Mix L<br />
Mix M<br />
Materialer<br />
FIGUR V E-moduler for de tre gjenvinningsmaterialene ved ulike<br />
kompakteringsnivå ; L = lett, M = middels, H = hard kompaktering<br />
(middelspenningsnivå 200 kPa)<br />
Mix H<br />
- Knust asfalt er tydelig mest avhengig av god kompaktering. Det er en betydelig<br />
forskjell i stivhet mellom prøver utsatt for ”lett” kontra ”hard” kompaktering.<br />
- Blandingen knust asfalt/knust betong øker også stivheten jevnt med økende<br />
kompaktering, men ikke så mye som ren asfalt. E-modulene ligger også på et litt<br />
lavere nivå.<br />
- Betongprøvene viser marginale forskjeller i stivhet mellom ”lett” og ”hard”<br />
kompaktering. Materialegenskapene synes ikke å være så avhengige av<br />
kompakteringsmetode eller –prosedyre.<br />
Undersøkelsen viser at god kompaktering er ekstra viktig for knust asfalt for å få<br />
utnyttet materialets potensial med hensyn på stivhet og lastfordelende evne.<br />
Betong L<br />
Betong M<br />
Betong H
8<br />
Når det gjelder motstand mot deformasjon ser man følgende hovedtrekk:<br />
sin (vinkel)<br />
0,7<br />
0,6<br />
0,5<br />
0,4<br />
0,3<br />
0,2<br />
0,1<br />
0<br />
Asfalt L<br />
Asfalt M<br />
Asfalt H<br />
Mix L<br />
Mix M<br />
Mix H<br />
Materialer<br />
Betong L<br />
Betong M<br />
Betong H<br />
Elastisk<br />
Brudd<br />
FIGUR VI Elastisk linje og bruddlinje for de tre gjenvinningsmaterialene ved<br />
ulike kompakteringsnivå (L = lett, M = middels, H = hard kompaktering)<br />
- Gjenvinningsmaterialene oppviser høye verdier for både elastisk grense og<br />
bruddgrense. Dette indikerer at deformasjonsegenskapene for de alternative<br />
materialene er minst på høyde med eller bedre enn vanlige granulære materialer.<br />
- Knust asfalt viser seg også gjennom disse parametrene å være det materialet som<br />
er mest avhengig av kompakteringen. Både elastisk vinkel og bruddvinkel øker<br />
merkbart fra ”lett” til ”hard” kompaktering, noe som tilsier vesentlig økt motstand<br />
mot deformasjon (bedre stabilitet).<br />
- Blandingen knust asfalt/knust betong og prøvene med ren betong er nokså like.<br />
Også disse får en viss økning i stabilitet med økende kompaktering, men utslagene<br />
er mindre enn for ren asfalt.<br />
Undersøkelsen viser at god kompaktering er ekstra viktig for knust asfalt også med<br />
tanke på god stabilitet og deformasjonsmotstand.<br />
Alle tre materialer har tilsynelatende gode deformasjonsegenskaper sammenlignet<br />
med vanlige granulære pukk- og grusmaterialer.<br />
Laboratorieundersøkelser; fasthetsutvikling over tid<br />
Denne undersøkelsen er bare gjort på det rene betongmaterialet.<br />
Treaks-forsøk på prøver lagret en viss tid etter tillagingen i gyrator viser klar<br />
fasthetsøkning, uttrykt både gjennom høyere E-modul og høyere deformasjonsmotstand.<br />
Laboratoriemålingene understøtter dermed feltmålingene, hvor man også har påvist en<br />
fasthetsøkning over tid (økende E-modul) for det knuste betongmaterialet. En direkte<br />
sammenstilling av målingene viser at denne fasthetsøkningen faktisk har skjedd i<br />
tilnærmet samme takt i lab og felt (figur VII)
9<br />
4500<br />
4000<br />
3500<br />
y = 0,0071x 2 + 0,1943x + 510,26<br />
R 2 = 1<br />
E-modul (MPa)<br />
3000<br />
2500<br />
2000<br />
1500<br />
Felt<br />
Lab<br />
1000<br />
500<br />
0<br />
0 100 200 300 400 500 600 700 800<br />
Tid (dager)<br />
FIGUR VII Fasthetsutvikling (E-moduler) for knust betong; etterberegnede verdier<br />
fra bæreevnemålinger i felt kontra treaks-forsøk i laboratorium<br />
Lastfordelingskoeffisienter<br />
I det norske dimensjoneringssystemet for veger benyttes lastfordelingskoeffisienter til<br />
rangering av materialer. Vurdering av og spørsmål rundt disse er derfor et tilbakevendende<br />
tema, ikke minst når man kommer inn på bruk av alternative materialer.<br />
Lastfordelingskoeffisientene utledes fra materialenes elastiske stivhet (E-modul). E-<br />
modulene kan bestemmes både gjennom laboratorieforsøk og ved etterberegning av<br />
nedbøyningsmålinger i felt.<br />
I dette prosjektet er knust asfalt, knust betong og mix knust asfalt/knust betong prøvd<br />
ut i ubundet form. Det er derfor tatt utgangspunkt i testmetoder og testprosedyrer for<br />
granulære materialer, bl a fra KPG-prosjektet.<br />
Formelverket i HB 018 baserer seg på en del eldre kunnskap/erfaringer. Avhengig av<br />
hvilket beregningsgrunnlag man velger får man litt ulike verdier på lastfordelingskoeffisientene.<br />
Hva som er mest ”riktig” bør være et tema for en grundigere<br />
gjennomgang.<br />
De utførte treaksforsøkene gir følgende spennvidde i lastfordelingskoeffisienter,<br />
avhengig bl a av prøvetillagingsprosedyre og formelgrunnlag:<br />
• Knust asfalt: a = 1,59 - 2,32<br />
• Mix asfalt/betong: a = 1,40 - 2,08<br />
• Knust betong: a = 1,43 - 2,41 (lagret inntil 250 døgn)<br />
Fra felt er følgende lastfordelingskoeffisienter avledet fra falloddsmålingene<br />
(henholdsvis like etter utlegging og etter 2 år i felt):<br />
• Pukk: a = 1,25 - 1,51<br />
• Knust asfalt: a = 1,76 - 1,82<br />
• Mix asfalt/betong: a = 1,84 - 2,40<br />
• Knust betong: a = 1,69 - 3,38<br />
I henhold til HB 018 har pukk og grus til sammenligning følgende verdier:<br />
Bærelagspukk: a = 1.35<br />
Bærelagsgrus: a = 1.25<br />
Forsterkningslagsgrus: a = 1.0
10<br />
Lastfordelingskoeffisientene speiler de resultater som allerede er drøftet på grunnlag<br />
av E-modulene; viktigheten av kompaktering for asfaltmaterialene og den klare<br />
fasthetsutviklingen over tid for betongmaterialet.<br />
Ny Snarøyvei<br />
På basis av erfaringene fra forsøksvegen er knust asfalt blitt brukt som forsterkningslag<br />
i den første parsellen av en ny riksveg inn på Fornebu-området (Ny Snarøyvei del<br />
I). Det ble i forbindelse med utleggingen av dette forsterkningslaget satt forholdsvis<br />
strenge krav til utførelse, kompaktering m m. Dette synes å ha svart til hensikten,<br />
resultatene fra de første platebelastnings- og falloddsmålingene er oppløftende. De<br />
målte bæreevneverdiene er bedre enn for de tilsvarende målinger på forsøksvegen.<br />
Videre bruk av gjenbruksmassene på Fornebu<br />
Gjeldende vegnormaler er mangelfulle når det gjelder bruk av alternative<br />
overbygningsmaterialer. Men resultatene og erfaringene fra forsøksvegen (og Ny<br />
Snarøyvei del I) har vært så gode at <strong>Statsbygg</strong> tar sikte på utstrakt bruk av gjenbruksmaterialer<br />
i den videre utbyggingen av vegsystemet på Fornebu.<br />
Konkrete forslag til bruksområder, utførelse m m er gitt avslutningsvis i denne<br />
rapporten (kapittel 8).
11<br />
1 INNLEDNING<br />
I regi av <strong>Statsbygg</strong> ble det høsten 1999 bygget en drøyt 200 m lang forsøksveg langs<br />
den gamle rullebanen på Fornebu. Formålet var å prøve ut knust asfalt og betong som<br />
vegbyggingsmaterialer i ubundet, mekanisk stabilisert form. Prosjektet er et ledd i<br />
arbeidet for å finne optimale anvendelser av de lokale materialer i forbindelse med<br />
Fornebu-utbyggingen.<br />
Planleggingen av forsøksvegen ble utført i samarbeid mellom <strong>Statsbygg</strong>, <strong>SINTEF</strong><br />
Bygg og miljø, Franzefoss Bruk og Statens vegvesen. Selve byggingen ble utført av<br />
Selmer ASA. Statens vegvesen (Vegdirektoratet/Vegteknisk avdeling) foresto<br />
oppfølging og kontroll under anleggsperioden.<br />
En forholdsvis detaljert dokumentasjon fra byggingen er gitt i egen rapport [1]. Den<br />
rapporten la også mange av føringene for videre oppfølging ute på selve forsøksvegen<br />
og materialtekniske undersøkelser i laboratorium.<br />
Forsøksstrekningen har nå vært under trafikk i drøye 2 år. I denne perioden (oktober<br />
1999 – desember 2001) har man fulgt opp vegens tilstandsutvikling (spor, jevnhet,<br />
skader) og bæreevne. I tillegg er det kjørt et forholdsvis omfattende laboratorieprogram<br />
på de gjenvinningsmaterialene som ble brukt.<br />
Denne rapporten gir en oppsummering av resultater og erfaringer fra forsøksvegen<br />
etter 2 års drift. Det er også gjort en sammenligning av resultatene observert ute på<br />
vegen med det man har fått i laboratorium. Denne muligheten har kanskje gjort dette<br />
prosjektet spesielt interessant.<br />
Første strekning av Ny Snarøyvei, den nye hovedvegen inn på Fornebu, ble bygget<br />
høsten 2001. I denne ble det brukt knust asfalt som forsterkningsmaterial. Denne<br />
rapporten summerer også opp de første målinger og erfaringer fra denne parsellen.<br />
I årene framover vil det bli etablert et nytt vegsystem på Fornebu. Dette vil omfatte<br />
ulike vegtyper med forskjellige trafikkbelastninger. I disse vegene ønsker man å<br />
utnytte de lokale gjenvinningsmaterialene (knust asfalt, knust betong) best mulig.<br />
Avslutningsvis i denne rapporten er det gitt noen anbefalinger i den forbindelse. Dette<br />
er basert på de resultater som så langt foreligger fra forsøksvegen og Ny Snarøyvei<br />
del I.
12<br />
2 OPPBYGGING AV FORSØKSVEGEN<br />
2.1 Plassering<br />
Forsøksvegen ble anlagt langs gamle rullebane 06-24 på Fornebu, like vest for<br />
kryssing med bane 01-19, jfr figur 1.<br />
FIGUR 1<br />
Plassering av forsøksvegen på Fornebu<br />
2.2 Geometri<br />
Vegen har en bredde på ca 6 m, og består av i alt 7 felt á 30 m, se figur 2.<br />
V ⇐<br />
Felt 7 Felt 6 Felt 5 Felt 1 Felt 2 Felt 4 Felt 3<br />
⇒ Ø<br />
6 m<br />
30 m 30 m 30 m 30 m 30 m 30 m 30 m<br />
FIGUR 2 Forsøksfeltenes plassering i forhold til hverandre<br />
Vegen har ensidig tverrfall mot nord. Vannet fra vegen ledes bort via egen drensgrøft.<br />
Vegen trafikkeres av massetransporterende kjøretøy i én retning, fra øst mot vest.<br />
2.3 Dimensjoneringsgrunnlag<br />
Følgende ble lagt til grunn ved dimensjonering av overbygningen på forsøksvegen:<br />
- Hovedveg med dimensjonerende trafikkmengde ÅDT = 15000
13<br />
- 10 t aksellast<br />
- 20 års dimensjoneringsperiode<br />
- 15 % andel tunge kjøretøyer<br />
- 2 kjørefelt<br />
- 2 % årlig trafikkøkning<br />
- Undergrunn av sprengstein/steinfylling, telefarlighetsklasse T2<br />
Standard oppbygging ble etter dette bestemt fra dimensjoneringstabell (figur 512.3) i<br />
Håndbok 018 Vegbygging 1999. Denne oppbvggingen ble brukt i referansefeltet (felt<br />
1) på forsøksvegen.<br />
2.4 Konstruksjonsoppbygging<br />
De 7 forsøksfeltene ble bygd med samme type dekke (slitelag og bindlag), men med<br />
ulike bærelag og forsterkningslag, jfr tabell 1;<br />
- felt 1 er referanse-felt med tradisjonell oppbygging etter Håndbok 018<br />
- feltene 2-3-4 har alternative bærelag<br />
- feltene 5-6-7 har alternative forsterkningslag<br />
Nærmere detaljer framgår av tabell 1 og figur 3.<br />
TABELL 1<br />
Forsøksfeltenes oppbygging<br />
Dekke<br />
Bærelag<br />
Slitelag Bindlag Øvre Nedre Forsterkningslag<br />
Felt 1 4,5 cm Ska 3,5 cm Ab 6 cm Ag 10 cm Ap 40 cm pukk (20-120)<br />
(ref)<br />
Felt 2 4,5 cm Ska 3,5 cm Ab 8 cm knust asfalt 8 cm knust asfalt 40 cm pukk (20-120)<br />
(0-30 mm) (0-30 mm)<br />
Felt 3 4,5 cm Ska 3,5 cm Ab 5 cm knust asfalt 20 cm knust betong 40 cm pukk (20-120)<br />
(0-30 mm) (0-40 mm)<br />
Felt 4 4,5 cm Ska 3,5 cm Ab 5 cm knust asfalt 16 cm mix knust 40 cm pukk (20-120)<br />
(0-30 mm) asfalt/betong<br />
Felt 5 4,5 cm Ska 3,5 cm Ab 6 cm Ag 10 cm Ap 40 cm knust asfalt<br />
(0-60)<br />
Felt 6 4,5 cm Ska 3,5 cm Ab 6 cm Ag 10 cm Ap 40 cm mix knust<br />
asfalt/betong<br />
Felt 7 4,5 cm Ska 3,5 cm Ab 6 cm Ag 10 cm Ap 40 cm knust betong<br />
(0-40)
14<br />
Felt 3 Felt 4 Felt 2 Felt 1 Felt 5 Felt 6 Felt 7<br />
Ska<br />
Ab<br />
Knust asfalt Knust asfalt Ag<br />
Knust<br />
betong<br />
Mix knust<br />
asfalt/<br />
betong<br />
Knust asfalt<br />
Ap<br />
Pukk<br />
Pukk<br />
Pukk Pukk Knust asfalt Mix knust<br />
asfalt/<br />
betong<br />
Knust<br />
betong<br />
Forst.-<br />
lag<br />
FIGUR 3<br />
Skisse av forsøksfeltene<br />
FIGUR 4 Foto fra utlegging av forsterkningslaget på forsøksvegen; felt 7 med<br />
knust betong nærmest kamera, deretter felt 6 (mix asfalt/betong), felt 5 (knust asfalt)<br />
og felt 1 (pukk, lengst borte ved veghøvelen)
15<br />
2.5 Materialer<br />
De anvendte gjenvinningsmaterialene i forsøksvegen hadde alle sitt opphav på<br />
Fornebu:<br />
• Knust asfalt:<br />
Oppgravd fra Telenor-tomta, i østre ende av bane 06-24. Asfalten var i hovedsak<br />
av type Ab og Agb, iblandet noe pukk (fra bærelag etc).<br />
• Knust betong:<br />
Hentet fra en gammel sandsilo som ble knust opp kort tid før utlegging.<br />
For overbygningsmaterialene som helhet kan det ellers gis følgende kortfattede<br />
beskrivelser:<br />
Dekkematerialer:<br />
- Slitelag (alle felt): Ska 11, bindemiddel B85, tilslagsmaterial Steinskogen<br />
- Bindlag (alle felt): Ab 8, bindemiddel B85, tilslagsmaterial Steinskogen<br />
Øvre bærelag:<br />
- Felt 1, 5, 6, 7: Ag 16, bindemiddel B180, tilslagsmaterial Steinskogen<br />
- Felt 2, 3, 4: Knust asfalt 0-30 mm, 4 % bindemiddel<br />
Nedre bærelag:<br />
- Felt 1, 5, 6, 7: Ap 16, bindemiddel B180, tilslagsmaterial Steinskogen<br />
- Felt 2: Knust asfalt 0-30 mm, 4 % bindemiddel<br />
- Felt 3: Knust betong 0-40 mm (i praksis 0-60 mm)<br />
- Felt 4: Blanding knust asfalt/knust betong;<br />
(asfalt 0-30 mm + betong 0-40 mm, blandingsforhold 50/50)<br />
Forsterkningslag:<br />
- Felt 1, 2, 3, 4: Pukk/kult 20-120 mm, material Steinskogen<br />
- Felt 5: Knust asfalt 0-60 mm,
16<br />
fra disse. Da disse undersøkelsene primært tjente som verktøy for å dokumentere og<br />
kontrollere anleggsutførelsen, er de ikke drøftet videre her.<br />
3 TRAFIKK OG TRAFIKKREGISTRERINGER<br />
3.1 Dimensjoneringsgrunnlag<br />
Ut fra dimensjoneringsforutsetningene er forsøksvegen designet til å tåle ca 400 000<br />
tunge standardkjøretøyer pr år, se tabell 2.<br />
TABELL 2<br />
Dimensjonerende trafikkbelastning på forsøksvegen<br />
ÅDT<br />
Andel tunge kjøretøyer<br />
Aksellast<br />
Dimensjoneringsperiode<br />
Antall kjørefelt<br />
Antall tunge kjøretøyer pr døgn pr felt<br />
Antall tunge standardkjøretøyer pr år<br />
15 000<br />
15 %<br />
10 tonn<br />
20 år<br />
2<br />
15 000 x 0,15 : 2 = 1125<br />
1125 x 365 = 410 625<br />
3.2 Aktuell tungtrafikk på forsøksvegen<br />
Forsøksvegen har i stor grad vært trafikkert av tunge massetransporterende kjøretøyer,<br />
se figur 5. Disse avviker en del fra ”normal tungtrafikk” både når det gjelder<br />
hjullaster, hjulkonfigurasjoner, ringtrykk m m.<br />
FIGUR 5<br />
Typisk kjøretøy på forsøksvegen; opplastet dumper på veg til tipp
17<br />
Før åpningen av forsøksvegen ble det gjort en detaljert kartlegging av de<br />
massetransporterende kjøretøyene [1]. På grunnlag av de karakteristiske dataene ble<br />
påkjenningene fra disse forsøkt regnet om til standard-kjøretøyer ved bruk av ASHOmetoden.<br />
ASHO-metoden er en vanlig måte å samordne blandet trafikk, der man<br />
beregner antall ekvivalente 10-tonns aksler E:<br />
E = (P/10) 4<br />
P = vilkårlig (aktuell) aksellast (tonn)<br />
E = ekvivalente 10-tonns aksler (nedbrytingsfaktor)<br />
Håndbok 018 Vegbygging baseres på følgende forutsetninger for tungtrafikken på<br />
norske veger: Ekvivalentfaktor pr aksel: E aksel = 0,42<br />
Antall aksler pr tungt kjøretøy: 2,4<br />
Nedbrytingsfaktor pr tungt kjøretøy: E kjøretøy = 0,42 x 2,4 = 1,0<br />
Forsøksvegen kan med andre ord sies å være dimensjonert for E = 410 625 pr år (se<br />
tabell 2).<br />
Bruk av ASHOs formel (”fjerdepotensregelen”) ga følgende ekvivalente 10-tonns<br />
aksler (E) for de tunge kjøretøyene brukt på Fornebu høsten 1999:<br />
TABELL 3<br />
Omregning av massetransporterende kjøretøyer på forsøksvegen<br />
Volvo BM A35C MOXY MT40 MAN 33-463 (lastebil)<br />
Fullastet Tom Fullastet Tom Fullastet Tom<br />
E=43,5 E=3,3 E=58,0 E=2,9 E=2,7 E=0,2<br />
3.3 Trafikktellinger<br />
Manuelle registreringer<br />
I perioden uke 47/1999 til og med uke 30/2000 ble det ført nøyaktig oversikt over de<br />
tunge kjøretøyene som passerte over forsøksvegen (type, antall, vekt). Ut fra tabell 3<br />
kunne man dermed regne om denne anleggstrafikken til ”normal trafikk” angitt som<br />
antall ekvivalente 10-tonns aksler.<br />
Tabell 4 viser resultatene fra denne omregningen. De totalt 9990 registrerte tunge<br />
kjøretøyer skal etter ASHOs metode tilsvare E = 369 870 ”standard tunge norske<br />
lastebiler”. Dette gir følgende gjennomsnittlige E-faktor for de tunge kjøretøyene på<br />
Fornebu:<br />
E = 369 870 : 9990 = 37 (≈ 40).
19<br />
TABELL 4 Registrert trafikk uke 47/1999-uke30/2000 (basert på egenmeldingskjema fra entreprenør)<br />
Volvo BM A35C (antall) Moxy MT40 (antall) Ekv 10t-aksler Volvo Ekv 10t-aksler Moxy Sum Ekv 10t-aksler Antall kjøretøyer<br />
Uke Fullastet Tomkjøring Fullastet Tomkjøring E (uke) Totalt E (uke) Totalt E (uke) Totalt pr uke Totalt<br />
1999 47 206 149 8961 8961 8642 8642 17603 17603 355 355<br />
48 380 232 16530 25491 13456 22098 29986 47589 612 967<br />
49 469 176 20402 45893 10208 32306 30610 78199 645 1612<br />
50 447 80 19445 65337 4640 36946 24085 102283 527 2139<br />
51 8 57 348 65685 3306 40252 3654 105937 65 2204<br />
2000 1 101 68 4394 70079 3944 44196 8338 114275 169 2373<br />
2 442 33 19227 89306 1914 46110 21141 135416 475 2848<br />
3 929 26 40412 129717 1508 47618 41920 177335 955 3803<br />
4 1091 74 47459 177176 4292 51910 51751 229086 1165 4968<br />
5 45 514 1958 179133 29812 81722 31770 260855 559 5527<br />
6 168 16 7308 186441 928 82650 8236 269091 184 5711<br />
7 24 227 11 137 1793 188234 1049 83699 2842 271933 399 6110<br />
8 27 338 2 59 2290 190524 293 83992 2583 274516 426 6536<br />
9 89 197 4 4522 195046 232 84224 4754 279270 290 6826<br />
10 442 203 19897 214943 0 84224 19897 299167 645 7471<br />
11 470 39 20574 235516 0 84224 20574 319740 509 7980<br />
12 262 132 11833 247349 0 84224 11833 331573 394 8374<br />
13 0 247349 0 84224 0 331573 0 8374<br />
14 0 247349 0 84224 0 331573 0 8374<br />
15 39 31 1799 249148 0 84224 1799 333372 70 8444<br />
16 0 249148 0 84224 0 333372 0 8444<br />
17 0 249148 0 84224 0 333372 0 8444<br />
18 185 233 8816 257964 0 84224 8816 342188 418 8862<br />
19 168 85 7589 265553 0 84224 7589 349777 253 9115<br />
20 80 68 3704 269257 0 84224 3704 353481 148 9263<br />
21 76 37 3428 272685 0 84224 3428 356909 113 9376<br />
22 75 27 3352 276037 0 84224 3352 360261 102 9478<br />
23 71 38 3214 279251 0 84224 3214 363475 109 9587<br />
24 10 33 279284 0 84224 33 363508 10 9597<br />
25 29 33 1370 280654 0 84224 1370 364878 62 9659<br />
26-30 97 234 4992 285646 0 84224 4992 369870 331 9990<br />
Sum 6420 1932 1442 196 285646 84224 369870 9990<br />
NB! Lastebiler ikke inkludert (angitt å være et beskjedent antall)
20<br />
Trafikkteller<br />
En automatisk trafikkteller (induktiv sløyfe av type Datarec 410) ble satt i drift fra uke 11-2000. I<br />
perioden uke 11/2000-uke 30/2000 ga dette grunnlag for sammenligning med de manuelle<br />
registreringene fra entreprenør. Dette er vist i tabell 5.<br />
TABELL 5<br />
Uke<br />
11<br />
12<br />
13<br />
14<br />
15<br />
16<br />
17<br />
18<br />
19<br />
20<br />
21<br />
22<br />
23<br />
24<br />
25<br />
26-30<br />
Trafikkdata; sammenligning av automatisk trafikkteller og manuelle registreringer<br />
Egenmelding fra<br />
Data fra trafikkteller<br />
entreprenør (skjema)<br />
Trucker/ Lastebiler Totalt < 5,6 m 5,6-7,6 m 7,6-12,4 m > 12,4 m<br />
dumpere<br />
509<br />
394<br />
70<br />
418<br />
253<br />
148<br />
113<br />
102<br />
109<br />
10<br />
62<br />
331<br />
28<br />
349<br />
708<br />
606<br />
467<br />
386<br />
339<br />
58<br />
341<br />
570<br />
583<br />
414<br />
338<br />
336<br />
314<br />
182<br />
389<br />
1257<br />
89<br />
109<br />
148<br />
154<br />
138<br />
46<br />
102<br />
73<br />
98<br />
83<br />
106<br />
44<br />
103<br />
88<br />
223<br />
487<br />
132<br />
109<br />
129<br />
92<br />
108<br />
7<br />
53<br />
75<br />
103<br />
113<br />
106<br />
95<br />
114<br />
59<br />
105<br />
566<br />
485<br />
376<br />
182<br />
136<br />
87<br />
3<br />
182<br />
419<br />
380<br />
218<br />
121<br />
195<br />
95<br />
29<br />
57<br />
196<br />
2<br />
12<br />
8<br />
4<br />
6<br />
2<br />
3<br />
3<br />
2<br />
5<br />
2<br />
2<br />
6<br />
4<br />
8<br />
Sum<br />
2519<br />
377<br />
7318<br />
2092<br />
1966<br />
3161<br />
69<br />
I perioden var det tydeligvis noen brudd både i den manuelle rapporteringen og i den automatiske<br />
registreringen, men i det store og hele synes de tunge kjøretøyene å ha blitt fanget opp av<br />
trafikktelleren der de hører hjemme, som kjøretøy ”7,6-12,4 m”. Dumperne og truckene (figur 5,<br />
tabell 3) har en lengde på ca 8-9 m.<br />
Trafikktelleren fikk i tillegg med at det også går mange mindre kjøretøyer over forsøksvegen. I<br />
praksis vil disse i liten grad innvirke på nedbrytning av vegen (lave/neglisjerbare E-faktorer).<br />
Den videre oppfølging av trafikkbelastningene på forsøksvegen ble derfor konsentrert om<br />
trafikktelleren, og tungtrafikken ble anslått ved å se på registrerte kjøretøyer i kategoriene ”7,6-<br />
12,4 m” og ”> 12,4 m”.<br />
Totalt registrerte trafikkbelastninger i hele oppfølgingsperioden uke 47/1999-uke 36/2001 framgår<br />
av tabellene i vedlegg 1. Resultatet er oppsummert i tabell 6.
21<br />
TABELL 6<br />
Sum registrerte trafikkbelastninger i oppfølgingsperioden<br />
1999, f o m uke 47<br />
2000, t o m uke 10<br />
2000, f o m uke 11<br />
2001, t o m uke 36<br />
Antall tunge<br />
kjøretøy<br />
1722<br />
5277<br />
6040<br />
3078<br />
Kilde<br />
Entreprenør (manuelle skjema)<br />
Entreprenør (manuelle skjema)<br />
Trafikkteller (antall > 7,6 m)<br />
Trafikkteller (antall > 7,6 m)<br />
Sum (47/99-36/01) 16117<br />
3.4 Evaluering av trafikkbelastningene<br />
Gitt at kjøretøyene på Fornebu har en gjennomsnittlig E-faktor = 40 får vi på basis av tabell 6<br />
følgende anslag på ekvivalent tungtrafikkbelastning i perioden:<br />
E = 16000 x 40 = 640 000 (+ all øvrig lettere trafikk)<br />
Dimensjonerende trafikkmengde var beregnet til E = 410 000 pr år (tabell 2).<br />
Omregnet til ”normaltrafikk” tilsvarer altså anleggstrafikken på forsøksvegen 1,5-2 års belastning.<br />
Dette er like lenge som vegen har vært åpen.<br />
Trafikken har med andre ord vært nær identisk med det trafikkvolum vegen er dimensjonert for.
22<br />
4 OPPLEGG FOR OPPFØLGING I FELT OG LAB<br />
4.1 Feltundersøkelser<br />
I perioden som har gått etter åpningen i oktober 1999 har Statens vegvesen (Vegteknisk avdeling,<br />
Vegdirektoratet) forestått tilstandskartlegging og -oppfølging av forsøksvegen, se tabell 7.<br />
TABELL 7<br />
Oppfølging av forsøksvegen på Fornebu<br />
Parameter Omfang<br />
Trafikk<br />
Kontinuerlig registrering (automatisk trafikkteller)<br />
Dekkeskader Visuell vurdering (jevnlige inspeksjoner)<br />
Sporutvikling Totalt 10 registreringsomganger (ALFRED målebil, ultralydbjelke) 1<br />
Jevnhet Totalt 10 registreringsomganger (ALFRED målebil, lasermåler) 1<br />
Bæreevne Totalt 3 registreringsomganger (Falling Weight Deflectometer)<br />
1 I tillegg ble det gjort en måling i februar 2000 som er utelatt her p g a åpenbart misvisende resultater (sannsynligvis<br />
uren vegoverflate)<br />
Trafikkregistreringene er beskrevet i kapittel 3. Overflatetilstanden på forsøksvegen (dekkeskader<br />
etc) er jevnlig inspisert i forbindelse med andre arbeider på stedet (spor- og jevnhetsmålinger,<br />
tapping av trafikkteller m m.). For de øvrige feltundersøkelsene har følgende opplegg blitt fulgt:<br />
Måling av spor og jevnhet<br />
Spor og jevnhet er målt med registreringsutstyret ALFRED, de fleste ganger med bruk av<br />
målebilen til Asfaltteknisk institutt (ATI). ALFRED måler både spor og jevnhet kontinuerlig<br />
under fart (30-40 km/t). Spormåleren er en tverrstilt 2 m bred bjelke montert foran på målebilen,<br />
som ved hjelp av 17 ultralydsensorer kontinuerlig måler avstanden ned til dekkeoverflaten.<br />
Langsgående jevnhet måles med en laser, som er montert på ultralydbjelken.<br />
Alle målinger er gjort fra øst mot vest (se figur 1 og 2) med fast referanse, slik at målingene skal<br />
være direkte sammenlignbare fra gang til gang. Det er målt i henholdsvis venstre/indre og<br />
høyre/ytre spor, se figur 6. Ved første måling i 1999 og siste måling i 2001 (måleomgang 1 og 10)<br />
ble det dessuten målt i en stripe langs midten av vegen, midt mellom hjulsporene.<br />
Måling av bæreevne<br />
Bæreevnemålingene er utført med fallodd (Falling Weight Deflectometer). På hvert felt er det<br />
målt i 15 enkeltpunkter fordelt på de samme tre målestriper som spor- og jevnhetsmålingene, se<br />
på figur 6.
23<br />
Bredde: 6 m<br />
| 1,5 | 3m | 1,5 |<br />
• • •<br />
• • •<br />
• • •<br />
• • •<br />
• • •<br />
5 m | 5 m | 5 m | 5 m | 5 m | 5 m<br />
Lengde: 30 m<br />
FIGUR 6 Skisse av forsøksfelt med plassering av målepunkter for falloddsmålinger<br />
(målestriper for spor- og jevnhetsmålingene følger målepunktene i lengderetningen)<br />
4.2 Laboratorieundersøkelser<br />
<strong>SINTEF</strong> Bygg og miljø har utført laboratorieundersøkelsene. Disse har omfattet et sett<br />
undersøkelser på hver av hovedtypene av gjenvinningsmaterialer benyttet i forsøksvegen.<br />
Hensikten har vært å få fram noen generelle materialkarakteristikker, man har ikke gått detaljert<br />
inn på ulike graderinger, massesammensetninger osv. Følgende materialer fra Fornebu er<br />
undersøkt:<br />
• Knust asfalt (0-30 mm)<br />
• Knust betong (0-40 mm)<br />
• Blanding knust asfalt 0-30 mm + knust betong 0-40 mm (blandingsforhold 50/50)<br />
En grunnleggende beskrivelse av materialene finnes i byggerapporten [1]. De videre<br />
laboratorieundersøkelsene er vist i tabell 8.<br />
TABELL 8<br />
Laboratorieundersøkelser av gjenvinningsmaterialene fra Fornebu<br />
Mekaniske egenskaper og<br />
kompaktering<br />
Bæreevneforsøk, CBR<br />
Bæreevneforsøk, dynamisk treaks<br />
Densitet<br />
Vannabsorpsjon<br />
Modifisert Proctor<br />
Fallprøve<br />
Los Angeles<br />
CBR, standard forsøk<br />
CBR, langtidslagring<br />
E-modul<br />
Deformasjonsmotstand<br />
E-modul, langtidslagring (knust betong)<br />
Deformasjonsmotstand, langtidslagring (knust betong)
24<br />
Mekaniske egenskaper og kompaktering<br />
I tillegg til grunnleggende mekaniske tester som fallprøve og Los Angeles, er absorpsjon en viktig<br />
parameter for porøse gjenvinningsmaterialer (i denne sammenheng knust betong).<br />
Bestemmelse av optimalt vanninnhold (Modifisert Proctor) var i dette prosjektet ikke styrende for<br />
utlegging/kompaktering ute på vegen, men derimot et viktig grunnlag for den videre<br />
prøvetillagingen i laboratorium (CBR og dynamisk treaks).<br />
CBR-forsøk<br />
Standard CBR-forsøk ble kjørt på alle tre materialene. I tillegg ble det gjort forsøk på innstampede<br />
prøver etter en tids lagring i laboratorium for eventuelt å spore noen endring i egenskaper over tid.<br />
Dynamisk treaks-forsøk<br />
Dette har vært kjernen i laboratorie-programmet. Dynamisk treaks er en funksjonsrettet<br />
testmetode som mer og mer anbefales å bruke ved vurdering av vegbyggingsmaterialer, og da<br />
ikke minst alternative materialer [3], [4].<br />
Ved å kunne bestemme både stivhet (E-modul) og stabilitet (motstand mot deformasjon), gir<br />
forsøket også et godt sammenligningsgrunnlag mot den faktiske oppførselen ute på vegen (i form<br />
av målte spor og nedbøyninger).<br />
Også med dynamisk treaks ble det gjort tilleggsforsøk på laboratorielagrede prøver av den knuste<br />
betongen for å se eventuelle utviklingstendenser over tid.
25<br />
5 RESULTATER FELTOPPFØLGING<br />
5.1 Spor<br />
Som angitt i tabell 7 foreligger data fra i alt 10 spor- og jevnhetsmålinger gjennom<br />
oppfølgingsperioden, hver med 3 parallellmålinger for hver målestripe. Målingene er gjort med<br />
identisk samme referanse startpunkt ute på forsøksvegen, slik at de er direkte sammenlignbare.<br />
Ut fra disse ALFRED-målingene er det så beregnet både midlere spordybde og midlere sporareal<br />
for hver meter veg, dvs 30 verdier pr spor pr felt (se figur 6).<br />
På basis av disse ”1-meter verdiene” er så igjen de gjennomsnittlige sporverdier pr felt beregnet.<br />
Den overordnede utviklingen er vist i følgende figurer. Detaljerte data for hver måleserie finnes i<br />
vedlegg 2. (For nærmere beskrivelser av de enkelte felt, se tabell 1 og figur 3.)<br />
Målt spordybde i august 2001 kontra initialsporene i oktober 1999 er vist i figur 7.<br />
Indre (venstre) spor<br />
20,0<br />
Spordybde (mm)<br />
16,0<br />
12,0<br />
8,0<br />
4,0<br />
0,0<br />
50 80 110 140 170 200 230 260 290<br />
Distanse (m)<br />
Okt-99<br />
Aug-01<br />
Ytre (høyre) spor<br />
Spordybde (mm)<br />
20,0<br />
16,0<br />
12,0<br />
8,0<br />
4,0<br />
0,0<br />
50 80 110 140 170 200 230 260 290<br />
Distanse (m)<br />
Okt-99<br />
Aug-01<br />
FIGUR 7 Utvikling i målt spordybde over forsøksvegen. De angitte sonene i kilometreringen<br />
refererer til feltinndelingen (dvs profil 50-80 = felt 3, profil 80-110 = felt 4 osv)
26<br />
Målt sporareal i august 2001 kontra initialsporene i oktober 1999 er vist i figur 8.<br />
Indre (venstre) spor<br />
140<br />
120<br />
Sporareal (cm2)<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
50 80 110 140 170 200 230 260 290<br />
Distanse (m)<br />
okt-99<br />
aug-01<br />
Ytre (høyre) spor<br />
Sporareal (cm2)<br />
140<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
50 80 110 140 170 200 230 260 290<br />
Distanse (m)<br />
okt-99<br />
aug-01<br />
FIGUR 8 Utvikling i målt spordybde over forsøksvegen. De angitte sonene i kilometreringen<br />
refererer til feltinndelingen (dvs profil 50-80 = felt 3, profil 80-110 = felt 4 osv)<br />
Gjennomsnittlig utvikling i spor pr felt er vist i figurene 9-10 (henholdsvis spordybde og<br />
sporareal). For å lette oversikten er det i figurene bare tatt med 5 av de 10<br />
registreringsomgangene. Nærmere data for de mellomliggende målinger samt separat utvikling i<br />
ytre kontra indre spor finnes i vedlegg 2.<br />
I figurene 11-12 er de samme resultatene plottet på en litt annen måte som bedre viser<br />
”rangeringen” av feltene. Her er også flere måleserier tatt med.<br />
I alle disse figurene er målingene i august 2001 foretrukket framfor desember 2001 som<br />
sammenligningsgrunnlag da desembermålingene har gitt (urealistisk) lave verdier (se vedlegg 2).<br />
Dette kan være knyttet til måletekniske forhold og/eller effekter av frost/tele.
27<br />
Gjennomsnittlig spordybde (mm)<br />
12,0<br />
10,0<br />
8,0<br />
6,0<br />
4,0<br />
2,0<br />
0,0<br />
okt-99<br />
jun-00<br />
des-00<br />
apr-01<br />
aug-01<br />
Felt 3 Felt 4 Felt 2 Felt 1 Felt 5 Felt 6 Felt 7<br />
FIGUR 9<br />
Midlere spordybder pr felt (gjennomsnitt av indre og ytre spor)<br />
200<br />
180<br />
160<br />
Sporareal (cm2)<br />
140<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
okt-99<br />
jun-00<br />
des-00<br />
jun-01<br />
aug-01<br />
20<br />
0<br />
Felt 3 Felt 4 Felt 2 Felt 1 Felt 5 Felt 6 Felt 7<br />
FIGUR 10<br />
Midlere sporareal pr felt (sum indre og ytre spor)<br />
12,0<br />
Gjennomsnittlig spordybde (mm)<br />
10,0<br />
8,0<br />
6,0<br />
4,0<br />
2,0<br />
1 Referanse<br />
2 Ak, bærelag<br />
3 Bk, bærelag<br />
5 Ak, forst.lag<br />
4 mix, bærelag<br />
6 mix, forst.lag<br />
7 Bk, forst.lag<br />
0,0<br />
okt-99<br />
des-99<br />
feb-00<br />
apr-00<br />
jun-00<br />
aug-00<br />
okt-00<br />
des-00<br />
feb-01<br />
apr-01<br />
jun-01<br />
aug-01<br />
FIGUR 11<br />
Utvikling av spordybder på hvert forsøksfelt (gjennomsnitt indre og ytre spor)
28<br />
200<br />
180<br />
Sporareal<br />
160<br />
140<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
1 Referanse<br />
2 Ak, bærelag<br />
3 Bk, bærelag<br />
5 Ak, forst.lag<br />
4 mix, bærelag<br />
6 mix, forst.lag<br />
7 Bk, forst.lag<br />
40<br />
20<br />
0<br />
okt-99<br />
des-99<br />
feb-00<br />
apr-00<br />
jun-00<br />
aug-00<br />
okt-00<br />
des-00<br />
feb-01<br />
apr-01<br />
jun-01<br />
aug-01<br />
FIGUR 12<br />
Utvikling av sporareal på hvert forsøksfelt (sum indre og ytre spor)<br />
Evaluering:<br />
Resultatene for spordybde og sporareal er bra sammenfallende.<br />
Målingene viser at felt 7 (med knust betong forsterkningslag) bare har 50-60 % spor i forhold til<br />
referansefeltet (felt 1). Også felt 6 med mix asfalt/betong forsterkningslag har vesentlig lavere<br />
sporutvikling enn de øvrige feltene 1-5. Feltet med knust asfalt (felt 5) ligger også lavt i forhold til<br />
referansefeltet, men her er forskjellene noe mindre.<br />
Litt overraskende har de antatt svakeste konstruksjonene felt 2, 3 og 4 (bærelag av ikkestabiliserte<br />
gjenvinningsmaterialer) også delvis mindre spor enn referansfeltet.<br />
Figurene viser at initialsporene i oktober 1999 var på samme nivå for alle feltene (spordybde 4<br />
mm, sporareal 50 cm 2 ). Undergrunnsforholdene ble gjennom målinger i anleggsperioden påvist å<br />
være homogene [1]. Forskjeller i sporutvikling må derfor tilskrives deformasjoner i<br />
overbygningsmaterialene.<br />
Det har vært reist spørsmål om pukk-laget i felt 1 kan ha blitt kompaktert dårlig og derfor kommer<br />
ekstra ugunstig ut på spormålingene. Under utleggingen ble det gjort platebelastningsforsøk på<br />
alle felt, resultater for forsterkningslagene er oppsummert i tabell 9:
29<br />
TABELL 9 Resultater fra platebelastningsforsøk på utlagt forsterkningslag [1]<br />
Felt 1<br />
Felt 2<br />
Felt 3<br />
Felt 4<br />
pukk<br />
pukk<br />
pukk<br />
pukk<br />
E1 (MPa) E2 (MPa) E2/E1<br />
73 248 3,8<br />
58 146 2,7<br />
60 149 2,9<br />
75 329 5,6<br />
Felt 5 knust asfalt 32 79 2,5<br />
Felt 6 mix asfalt/betong 75 191 2,6<br />
Felt 7 knust betong 117 257 2,2<br />
Ut fra disse resultatene er det ikke noe som tilsier at pukklaget i felt 1 (referansefeltet) skulle være<br />
dårligere enn de andre feltene. Hvis noe skal anmerkes må det være felt 5, hvor den knuste<br />
asfalten etter disse målingene ligger betydelig under de øvrige materialene både på E1 og E2.<br />
Figurene 9-12 viser at heller ikke dette har gitt seg utslag i dårligere stabilitet.<br />
Se for øvrig kapittel 6.3 og kapittel 7 om betydningen av kompaktering for knust asfalt kontra de<br />
andre materialene. Utleggings- og kompakteringsbetingelsene på forsøksvegen var neppe<br />
optimale (stor lagtykkelse, ingen vanning m m). Likevel er de foreliggende resultatene fra<br />
spormålingene oppløftende for de alternative materialene.<br />
5.2 Jevnhet<br />
På samme måte som for spor foreligger ALFRED-data for jevnhet fra 10 registreringsomganger.<br />
Initial- og sluttmålinger (okt-99 og des-01) ble gjort i tre målestriper; indre spor, ytre spor, midt<br />
mellom spor. Ved de andre registreringene er det bare målt i langsgående spor (indre og ytre).<br />
Jevnhetsprofilene for de enkelte måleseriene er vist i vedlegg 3. De aktuelle seksjonslengdene (30<br />
m pr felt) er imidlertid for korte til å gi noen fornuftig vurdering av jevnhetsutviklingen (IRIverdier).<br />
Jevnhet er derfor ikke drøftet videre i denne rapporten. Men måledata foreligger for<br />
eventuelt senere studier.<br />
5.3 Dekkeskader, overflatetilstand<br />
Overflatestilstanden på forsøksvegen (dekkeskader etc) er jevnlig inspisert i forbindelse med<br />
andre arbeider på stedet (spor- og jevnhetsmålinger, tapping av trafikkteller m m). Etter to års<br />
drift med forholdsvis tung trafikkbelastning er det ikke rapportert om synlige skader på dekket,<br />
hverken i form av sprekker, steinløsning eller andre ting.<br />
5.4 Bæreevne<br />
Nedbøyningsmålinger med fallodd er utført tre ganger i perioden; oktober 1999, august 2000 og<br />
september 2001. Målingene er brukt til både å beregne utviklingen i bæreevne (etter metode
30<br />
beskrevet i HB 018, kap 533.2 [2]) samt etterberegne lagvise E-moduler i konstruksjonene (se kap<br />
5.5).<br />
I hver registreringsomgang ble det målt i 15 punkter pr felt, se figur 6. Bærevne-resultatene<br />
framgår av tabell 10 og figurene 13-14. Nærmere detaljerte data finnes i vedlegg 4.<br />
TABELL 10 Midlere bæreevneverdier for forsøksvegen (tonn aksellast)<br />
Felt<br />
3<br />
4<br />
2<br />
1<br />
5<br />
6<br />
7<br />
Indre<br />
spor<br />
12,2<br />
13,4<br />
13,4<br />
24,5<br />
26,3<br />
26,5<br />
26,2<br />
Oktober 1999 August 2000 September 2001<br />
Midt- Ytre Gj.- Indre Midt- Ytre Gj.- Indre Midt- Ytre<br />
stripe spor snitt spor stripe spor snitt spor stripe spor<br />
11,3<br />
11,9<br />
11,9<br />
25,1<br />
25,1<br />
25,5<br />
23,8<br />
10,6<br />
11,6<br />
11,5<br />
22,8<br />
23,4<br />
23,9<br />
22,8<br />
11,4<br />
12,3<br />
12,3<br />
24,1<br />
25,0<br />
25,3<br />
24,3<br />
12,4<br />
13,9<br />
13,7<br />
19,7<br />
21,1<br />
21,9<br />
21,1<br />
11,7<br />
13,9<br />
11,9<br />
18,5<br />
19,3<br />
21,7<br />
22,0<br />
11,4<br />
13,1<br />
12,1<br />
18,0<br />
19,4<br />
20,6<br />
21,0<br />
11,8<br />
13,6<br />
12,6<br />
18,7<br />
19,9<br />
21,4<br />
21,4<br />
15,9<br />
17,7<br />
17,0<br />
23,6<br />
26,2<br />
26,5<br />
27,7<br />
15,1<br />
16,8<br />
13,4<br />
24,0<br />
23,5<br />
25,9<br />
26,5<br />
13,7<br />
15,8<br />
14,3<br />
19,6<br />
21,0<br />
23,5<br />
25,4<br />
Gj.-<br />
snitt<br />
14,9<br />
16,8<br />
14,9<br />
22,4<br />
23,6<br />
25,3<br />
26,5<br />
Verdiene er rene middelverdier av beregnet punktbæreevne (5 pkt pr spor pr felt, 15 pkt pr felt).<br />
Verdiene er beregnet ut fra ÅDT-T = 2250 (15 % av 15000).<br />
Målingene er ikke korrigert for temperatur, målte dekketemperaturer var:<br />
- okt-99: ca 3 grader C (indre spor) til ca 13 grader C (ytre spor)<br />
- aug-00: ca 15 grader C<br />
- sept-01: ca 19 grader C<br />
30<br />
25<br />
Bæreevne (tonn)<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
1999<br />
2000<br />
2001<br />
0<br />
3 4 2 1 5 6 7<br />
Felt<br />
FIGUR 13<br />
Midlere bæreevneverdier (tonn tillatt aksellast) pr felt<br />
(På grunn av store temperaturvariasjoner er det for 1999-målingene bare tatt med ytre spor, jfr tabell<br />
10)
31<br />
Bæreevne (tonn)<br />
28<br />
26<br />
24<br />
22<br />
20<br />
18<br />
16<br />
3 Bk, bærelag<br />
4 mix, bærelag<br />
2 Ak, bærelag<br />
1 Referanse<br />
5 Ak, forst.lag<br />
6 mix, forst.lag<br />
7 Bk, forst.lag<br />
14<br />
12<br />
10<br />
okt 1999 aug 2000 sept 2001<br />
FIGUR 14<br />
Utvikling av bæreevne på hvert forsøksfelt<br />
(På grunn av store temperaturvariasjoner er det for 1999-målingene bare tatt med ytre spor, jfr tabell<br />
10)<br />
Evaluering:<br />
Alle konstruksjonene har fått målt bæreevne over den dimensjonerende bæreevnen på 10 tonn.<br />
Det synes ikke å være noen forskjeller i bæreevneutvikling mellom de ulike målestripene (samme<br />
utvikling i hjulsporene som mellom hjulsporene). Målingene viser at indre spor har<br />
gjennomgående høyest bæreevne, ytre spor lavest. Midtstripen ligger midt mellom, også når det<br />
gjelder bæreevne!<br />
Det er registrert en generell økning av stivhet/bæreevne fra 1999 til 2001 for alle felt, muligens<br />
med unntak av referansefeltet (felt 1). Felt 7 med betong forsterkningslag har den største<br />
økningen.<br />
Av figurene 13 og 14 ser vi at det er et nivåsprang i stivhet mellom feltene med stabiliserte<br />
bærelag (felt 1, 5, 6, 7) og feltene med ikke-stabiliserte, alternative bærelag (felt 2, 3, 4). Mellom<br />
de svakeste konstruksjonene (2, 3, 4) er det innbyrdes marginale forskjeller, felt 4 med mix<br />
asfalt/betong bærelag er litt stivere enn de andre.<br />
Mellom de ”sterke” konstruksjonene (1, 5, 6, 7) har felt 1 lavest og felt 7 høyest bæreevne.<br />
Bæreevne-målingene har gitt resultater som er oppløftende med tanke på bruk av de alternative<br />
materialene som granulære bærelag og forsterkningslag.<br />
Noen merknader til målingene:<br />
- Bæreevneverdiene er ikke korrigert for ulike dekketemperaturer. Dette vil ha størst betydning<br />
for konstruksjoner med tykke asfaltlag (felt 1, 5, 6, 7). Men som vist i tabell 10 var det varmest<br />
under 2001-målingene, en eventuell korreksjon skulle dermed medføre enda høyere verdier i<br />
2001.<br />
- Ingen målinger er foretatt i ”kritisk periode” når konstruksjonen er maksimalt oppfuktet,<br />
normalt sett vil det være i vårløsnings-perioden. Både undergrunnsforhold og overbygningsmaterialer<br />
tilsier at dette ikke burde gi så store utslag på forsøksvegen.<br />
- Statens vegvesen har brukt to ulike fallodd i målingene; Dynatest i 1999 og 2000, KUAB i<br />
2001. Noen sammenlignende målinger har vist at det kan være noe avvik mellom utstyrene,<br />
men utslagene er ikke store (KUAB-målingene ligger litt høyere).
32<br />
5.5 Etterberegnede E-moduler<br />
De utførte nedbøyningsmålingene med fallodd er brukt til å etterberegne lagvise E-moduler i<br />
konstruksjonene (15 punkter pr felt, se figur 6). Det er her gjort bruk av Statens vegvesens<br />
program EMODUL [5]. En viktig parameter i denne sammenheng er tykkelsene til de enkelte lag i<br />
konstruksjonene. Disse ble sjekket jevnlig under anleggsfasen, og burde derfor være godt<br />
kontrollert (se tabell 1). Øvrige input-parametre i programmet er påførte laster, nedbøyninger og<br />
temperaturer, som alle registreres og lagres under selve falloddsmålingene.<br />
Gjennomsnittsverdiene for de enkelte lag E-modulene i konstruksjonene framgår av figurene 15-<br />
18. Mer detaljerte resultater med fordeling på spor osv finnes i vedlegg 5.<br />
E-modul [MPa]<br />
300<br />
250<br />
200<br />
150<br />
100<br />
50<br />
1999<br />
2000<br />
2001<br />
0<br />
3 4 2 1 5 6 7<br />
Felt<br />
FIGUR 15 Etterberegnede E-moduler fra fallodd (gjennomsnittsverdier); undergrunn av<br />
pukk/sprengstein<br />
E-modul [MPa]<br />
2400<br />
2000<br />
1600<br />
1200<br />
800<br />
400<br />
0<br />
3 4 2 1 5 6 7<br />
Felt<br />
1999<br />
2000<br />
2001<br />
FIGUR 16 Etterberegnede E-moduler fra fallodd (gjennomsnittsverdier); forsterkningslag av<br />
pukk (felt 3, 4, 2, 1), knust asfalt (felt 5), mix knust asfalt/betong (felt 6) og knust betong (felt 7)
33<br />
E-modul [MPa]<br />
1400<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
3 4 2 1 5 6 7<br />
Felt<br />
1999<br />
2000<br />
2001<br />
FIGUR 17 Etterberegnede E-moduler fra fallodd (gjennomsnittsverdier); bærelag Merk!<br />
Sammenslått øvre og nedre bærelag for felt 3, 4, 2. Bare nedre bærelag (Ap) for felt 1, 5, 6, 7 (jfr tabell 1)<br />
E-modul [MPa]<br />
6000<br />
5000<br />
4000<br />
3000<br />
2000<br />
1000<br />
0<br />
3 4 2 1 5 6 7<br />
Felt<br />
1999<br />
2000<br />
2001<br />
FIGUR 18 Etterberegnede E-moduler fra fallodd (gjennomsnittsverdier); dekke-materialer.<br />
Merk! Øvre bærelag (Ag) er inkludert for felt 1, 5, 6, 7<br />
Evaluering:<br />
Undergrunnsforholdene synes å være jevnt homogene (figur 15). Det er beregnet tilnærmet<br />
samme E-moduler for undergrunnen på alle felt både under byggingen i 1999 og i 2001 etter 2 års<br />
trafikk (ca 200 MPa).<br />
For forsterkningslagene ser man følgende tendenser (figur 16):<br />
- De ”alternative” materialene (felt 5, 6, 7) har høyere stivhet enn referansematerialet av pukk<br />
(felt 3, 4, 2, 1).<br />
- En kraftig stivhetsøkning har skjedd gjennom perioden for mix-laget (felt 6) og spesielt for<br />
betonglaget (felt 7). Laget av knust betong i felt 7 har etter 2 år ute på forsøksvegen en E-<br />
modul > 3000 MPa!<br />
For bærelagene ser man følgende tendenser (figur 17):<br />
- Signifikant høyere E-moduler for de stabiliserte bærelagene (felt 1, 5, 6, 7) enn for de<br />
granulære gjenvinningsmaterialene (felt 3, 4, 2), som forventet.<br />
- Alle feltene viser økt stivhet etter 2 år. Da materialene er forskjellige kan dette skyldes flere<br />
mekanismer; generell ettekompaktering fra trafikk, herding av asfalt, herding av betong m m.<br />
- Mindre fasthetsutvikling på betongmaterialet som bærelag (felt 3) enn som forsterkningslag<br />
(felt 7, figur 16).
34<br />
- Generelt større variasjoner/usikkerheter i etterberegningene, skyldes nok ulike lagtykkelser,<br />
materialkombinasjoner m m.<br />
For asfaltdekket ser man følgende tendenser (figur 18):<br />
- Generell fasthetsøkning over tid pga herding av asfalten og etterkompaktering (men det er<br />
ingen entydig større økning i hjulsporene kontra mellom hjulsporene, se vedlegg 5).<br />
- Jevne verdier, nesten sammenfallende for feltene 3, 4, og 2. Feltene 1, 5, 6, og 7 ligger lavere<br />
fordi verdiene her inkluderer øvre bærelag (beregningsmessig riktig å slå Ag sammen med<br />
dekkematerialene).
35<br />
6 RESULTATER LABORATORIEUNDERSØKELSER<br />
6.1 Mekaniske egenskaper<br />
En første undersøkelse av gjenvinningsmaterialene ble gjort i forbindelse med byggefasen, og<br />
omfattet bl a sikteanalyser og materialsammensetning av den knuste asfalten. Resultatene fra<br />
denne innledende materialkarakteriseringen finnes i bygge-rapporten [1].<br />
Som angitt i kapittel 4 er det siden gjort en del utfyllende undersøkelser, bl a som forberedelse til<br />
treaks-undersøkelsene. Resultatene av de utførte analyser framgår av tabellene 11-13 [6].<br />
TABELL 11 Resultater densitet og vannabsorbsjon (HB 014; test 14-423, 14-424)<br />
Overflatetørr<br />
Densitet (g/cm 3 )<br />
Tilsynelatende<br />
Helt tørr<br />
Absorbert<br />
vann<br />
(%)<br />
Material 8-22 mm:<br />
Knust asfalt 2,68 2,75 2,65 1,4<br />
Mix asfalt/betong 2,62 2,72 2,56 2,4<br />
Knust betong 2,52 2,71 2,42 4,4<br />
Material < 8 mm:<br />
Knust asfalt 2,50 2,61 2,45 2,1<br />
Mix asfalt/betong 2,46 2,62 2,30 4,1<br />
Knust betong 2,25 2,65 2,19 7,6<br />
TABELL 12 Kompakteringsegenskaper, Modifisert Proctor (HB 014; test 14-462)<br />
Maks<br />
våtdensitet<br />
(g/cm 3 )<br />
Maks<br />
tørrdensitet 1<br />
(g/cm 3 )<br />
Optimalt<br />
vanninnhold<br />
(%)<br />
Knust asfalt 2,08 1,95 6,3<br />
Mix asfalt/betong 2,17 2,06 7,6<br />
Knust betong 2,12 1,97 12,2<br />
1 Korrigert for %-andel > 19 mm
36<br />
TABELL 13 Mekanisk styrke; fallprøve (HB 014; test 14-451) og Los Angeles (HB 014; test<br />
14-456)<br />
Fallprøve: Sprøhet s og flisighet f Omslag<br />
s0 s2 s8 f s0 s2 s8 f<br />
Mix asfalt/betong 33 8 37 1,36 25 6 26 1,29<br />
Knust betong 46 14 48 1,32 36 11 38 1,26<br />
Los Angeles:<br />
Los Angeles-verdi<br />
Mix asfalt/betong 19,2<br />
Knust betong 24,5<br />
Evaluering:<br />
Vannabsorpsjons-testen viser at materialene har svært ulik porøsitet. Dette gir seg igjen utslag i<br />
store forskjeller i kompakteringsegenskaper; knust betong har faktisk dobbelt så høyt optimalt<br />
vanninnhold som knust asfalt (henholdsvis 12 og 6 %).<br />
Mekanisk styrke er ikke kjørt på asfaltmaterialet. Testene på det rene betongmaterialet og på mixmaterialet<br />
viser at den aktuelle betongen som har blitt brukt i forsøksvegen er av relativt god<br />
kvalitet. Både med hensyn til sprøhet og Los Angeles-verdi tilfredsstiller materialet bærelags- og<br />
forsterkningslagskravene i HB 018.<br />
6.2 CBR<br />
Et litt forenklet CBR-forsøk (HB 014; test 14-463) er kjørt på alle tre materialene. Det er brukt<br />
standard utstyr (prøvesylinder, stamper), og innstampingen er foretatt med det aktuelle materialets<br />
optimale vanninnhold (se tabell 12). Kompakteringen er begrenset til 25 slag/lag for alle prøvene.<br />
Noen prøver av hver massetype ble etter tillagingen pakket inn i plast og satt til lagring (100 %<br />
relativ fuktighet, romtemperatur) før testing for å se om egenskapene forandrer seg over tid.<br />
Resultatene fra de utførte forsøkene framgår av tabell 14 og figur 19.<br />
TABELL 14 Resultater fra CBR-forsøk<br />
Lagring 1<br />
(dager)<br />
Knust<br />
asfalt<br />
CBR 0,1 (%) CBR 0,2 (%)<br />
Mix asfalt/ Knust Knust Mix asfalt/<br />
betong betong asfalt betong<br />
Knust<br />
betong<br />
0 8 13 52 10 17 79<br />
5 7 15 168 9 22 205<br />
30 7 17 203 8 20 228<br />
60 182 205<br />
100 5 18 7 24<br />
150 153 185<br />
1 Lagring i romtemperatur, 100 % relativ fuktighet
37<br />
CBR-verdi (%)<br />
250<br />
200<br />
150<br />
100<br />
50<br />
Asfalt<br />
Mix<br />
Betong<br />
0<br />
0 30 60 90 120 150<br />
Tid (dager)<br />
FIGUR 19 CBR-verdier (CBR 0,2 ) som funksjon av lagringstid<br />
Evaluering:<br />
I og med at disse resultatene kun baserer seg på et lite antall enkeltprøver, vil det være<br />
usikkerheter knyttet til variasjoner mellom prøver osv. Men likevel avdekker CBR-forsøkene<br />
klare forskjeller mellom materialene:<br />
- Svært lave CBR-verdier er målt for den knuste asfalten, det registreres heller ingen økning<br />
over tid. Det er tydelig at slagpåføringen ved CBR-innstamping ikke gir noen styrkemessig<br />
oppbygging i prøvene.<br />
(Nå er denne kompakteringsformen vesensforskjellig fra trykkpåkjenning i statisk presse og<br />
knaing i gyratorisk kompaktor. Materialet oppfører seg helt annerledes der, se f eks kapittel<br />
6.3.1 figur 22.)<br />
- Blandingsmaterialet får også lave CBR-verdier, kanskje ikke overraskende ut fra at materialet<br />
inneholder 50 % asfaltgranulat. Verdiene er imidlertid klart høyere enn for det rene<br />
asfaltmaterialet, og man kan også spore en viss heving over tid. Dette har etter all<br />
sannsynlighet å gjøre med betongfraksjonen i materialet.<br />
- Betongmaterialet har vesentlig høyere initialverdier enn de andre materialene. Men det<br />
spesielle er likevel det raske og kraftige hoppet i CBR-verdi i løpet av de første 30 dagers<br />
lagring (fra CBR 0,1 = 50 til CBR 0,1 = 200).<br />
(Prøvene som er lagret lenger har fått noe lavere verdier. Om dette er en form for videre<br />
materialutvikling eller om det er ”naturlige variasjoner” er det vanskelig å si noe sikkert om.)
38<br />
6.3 Dynamisk treaks<br />
Dynamiske treaksforsøk er benyttet til både å karakterisere materialenes stivhet (resilient E-<br />
modul) og stabilitet (motstand mot deformasjon). Treaks-riggen ved NTNU/<strong>SINTEF</strong> er vist i figur<br />
20.<br />
Confining pressure actuator<br />
Deviatoric<br />
load cell<br />
Chamber<br />
Membrane<br />
Confining pressure<br />
load cell<br />
Deviatoric load actuator<br />
FIGUR 20<br />
Dynamisk treaks, prinsippskisse og foto tatt under testing<br />
Prøvediameter er 150 mm og prøvehøyde ca 200 mm. Nærmere detaljer om utstyr,<br />
prøveprosedyre osv finnes i [7] og [8].<br />
I prosjektet Kvalitet av pukk og grus (KPG) ble det for 2-3 år siden testet et utvalg norske grusog<br />
steinmaterialer med samme utstyr, metode og prosedyre som vist over. I den sammenheng ble<br />
det også fullført en dr.ing-avhandling [7]. Vi har derfor et godt grunnlag å sammenligne<br />
testresultatene for de alternative Fornebu-materialene opp mot.<br />
Fornebu-prøvene ble kompaktert i gyratorisk kompaktor ved tilnærmet optimalt vanninnhold. Det<br />
ble laget prøver etter tre ulike prosedyrer (”lett”, ”middels”, ”hard” kompaktering) for å se<br />
eventuelle effekter av ulike densitetsnivå, jfr tabell 15.
39<br />
TABELL 15 Tillaging av prøver til dynamiske treaks-forsøk<br />
Testfraksjoinnhold<br />
Vann-<br />
Gyrator-prosedyre (grad av kompaktering)<br />
”Lett” ”Middels” ”Hard”<br />
Knust asfalt 0-22 mm 6 %<br />
Mix asfalt/ 0-22 mm 8 %<br />
200 kPa,<br />
gyr. vinkel 1°,<br />
400 kPa,<br />
gyr. vinkel 1°,<br />
400 kPa,<br />
gyr. vinkel 2°,<br />
betong<br />
400 rotasjoner 400 rotasjoner 400 rotasjoner<br />
Knust<br />
betong<br />
0-22 mm 11 %<br />
Resultatene fra de utførte treaks-forsøkene kan deles i tre deler:<br />
1. Bestemmelse av lastfordelende egenskaper/stivhet for gjenvinningsmaterialene uttrykt ved<br />
resilient E-modul. Sammenligning med andre granulære materialer (naturgrus, knust stein).<br />
2. Bestemmelse av gjenvinningsmaterialenes motstand mot spor og deformasjoner, uttrykt som<br />
elastisk grense og bruddgrense. Sammenligning med andre granulære materialer (naturgrus,<br />
knust stein).<br />
3. Langtidsegenskaper til mekanisk stabilisert knust betong. Bestemt ved treaks-testing av prøver<br />
lagret i et visst tidsrom etter kompaktering.<br />
Detaljerte resultater fra forsøkene er vist i vedlegg 6. Av disse er de følgende figurer og tabeller<br />
avledet.<br />
6.3.1 Resilient E-modul<br />
Testresultater for Fornebu-materialene er vist i figur 21 sammen med et utvalg resultater fra<br />
norske pukk- og grusmaterialer (fra KPG-prosjektet). Alle disse prøvene er ”middels” kompaktert,<br />
jfr tabell 15.<br />
Resilient modul (MPa)<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
I II III IV V VI Asfalt Mix Betong<br />
Materialer<br />
50 kPa<br />
200 kPa<br />
300 kPa<br />
FIGUR 21 E-modul for de tre gjenvinningsmaterialene bestemt i treaks ved ulike<br />
middelspenningsnivå, sammenlignet med typiske norske naturmaterialer (I-IV er pukkmaterialer,<br />
V-VI er grusmaterialer)
40<br />
Som angitt i tabell 15 er det også gjort en studie på stivheten til de alternative materialene ved<br />
ulike kompakteringsnivå. Resultatene fra disse forsøkene er vist i tabell 16 og figur 22. Tabell 16<br />
angir avrundede verdier for et relevant spenningsnivå i bærelag/ øvre forsterkningslag.<br />
TABELL 16 Resultater fra treaks-undersøkelser, resilient E-modul<br />
Resilient E-modul (MPa)<br />
Densitet (g/cm 3 )<br />
(σ m = 200 kPa)<br />
”Lett” ”Middels” ”Hard” ”Lett” ”Middels” ”Hard”<br />
Knust asfalt 2,02 2,15 2,26 800 950 1350<br />
Mix asfalt/<br />
1,93 1,99 2,01 550 730 970<br />
betong<br />
Knust betong 1,85 1,86 1,93 590 520 630<br />
Resilient modul (MPa)<br />
1800<br />
1600<br />
1400<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
Asfalt L<br />
Asfalt M<br />
Asfalt H<br />
Mix L<br />
Mix M<br />
Materialer<br />
Mix H<br />
FIGUR 22 E-moduler for de tre gjenvinningsmaterialene ved ulike middelspenningsnivå og<br />
kompakteringsnivå (L = lett, M = middels, H = hard kompaktering)<br />
Betong L<br />
Betong M<br />
Betong H<br />
100 kPa<br />
200 kPa<br />
300 kPa<br />
Evaluering:<br />
De alternative materialene har høye E-moduler sammenlignet med de naturlige/ jomfruelige<br />
materialene (figur 21).<br />
Responsen på kompaktering synes å være forskjellig for de tre materialene:<br />
• Knust asfalt er tydelig mest avhengig av god kompaktering. Det er en betydelig forskjell i<br />
stivhet mellom prøver utsatt for ”lett” kontra ”hard” kompaktering.<br />
• Blandingen knust asfalt/knust betong øker også stivheten jevnt med økende kompaktering,<br />
men ikke så mye som ren asfalt. E-modulene ligger også på et litt lavere nivå.<br />
• Betongprøvene viser marginale forskjeller i stivhet mellom ”lett” og ”hard” kompaktering.<br />
Materialegenskapene synes ikke å være så avhengige av kompakteringsmetode eller –<br />
prosedyre. E-modulen ligger litt lavere enn ren asfalt og mix asfalt/betong.<br />
NB! Dette er initialverdier, se kapittel 6.3.3 for vurdering av fasthetsutvikling.
41<br />
Undersøkelsen viser at god kompaktering er ekstra viktig for knust asfalt for å få utnyttet<br />
materialets potensial med hensyn på stivhet og lastfordelende evne.<br />
6.3.2 Stabilitet og deformasjonsmotstand<br />
Treaks-forsøkene kan også brukes til å karakterisere materialenes motstand mot permanente<br />
deformasjoner, se figur 23. Dette gjøres her ved å beregne henholdsvis<br />
• en elastisk grenselinje (bestemt av vinkelen ρ elastisk ) som avgrenser området hvor materialet<br />
deformerer seg bare elastisk<br />
• en bruddlinje (bestemt av vinkelen Φ) som definerer grensen hvor de plastiske<br />
deformasjonene blir så store at materialet kan sies å være i bruddtilstand<br />
Dette er skissert i figur 23. Nærmere detaljer finnes i [7] og [8].<br />
τ<br />
Brudd sone<br />
Statisk brudd linje<br />
Brudd linje<br />
Elasto-plastisk sone<br />
Grense for stabilisering<br />
Kvasielastisk sone<br />
φ<br />
ρ stabil<br />
Elastisk grenseline<br />
a<br />
ρ elastic<br />
Elastisk sone<br />
σ<br />
FIGUR 23<br />
Spenningsdiagram som viser materialoppførsel ved forskjellige spenningstilstander<br />
Som for E-modulene er deformasjonsegenskapene for Fornebu-materialene sammenlignet med<br />
resultater fra norske pukk- og grusmaterialer (fra KPG-prosjektet). Resultatene framgår av figur<br />
24. Alle disse prøvene er ”middels” kompaktert, jfr tabell 15.
42<br />
sin (vinkel)<br />
0,7<br />
0,6<br />
0,5<br />
0,4<br />
0,3<br />
0,2<br />
0,1<br />
0<br />
I II III IV V VI Asfalt Mix Betong<br />
Materialer<br />
Elastisk<br />
Brudd<br />
FIGUR 24 Elastisk linje og bruddlinje for de tre gjenvinningsmaterialene, sammenlignet med<br />
typiske norske naturmaterialer (I-IV er pukkmaterialer, V-VI er grusmaterialer)<br />
Også med hensyn på deformasjonsmotstand er det undersøkt prøver med ulike<br />
kompakteringsnivå, jfr tabell 15. Resultatene fra disse forsøkene er vist i figur 25.<br />
0,7<br />
0,6<br />
sin (vinkel)<br />
0,5<br />
0,4<br />
0,3<br />
0,2<br />
0,1<br />
0<br />
Elastisk<br />
Brudd<br />
Asfalt L<br />
Asfalt M<br />
Asfalt H<br />
Mix L<br />
Mix M<br />
Mix H<br />
Materialer<br />
Betong L<br />
Betong M<br />
Betong H<br />
FIGUR 25 Elastisk linje og bruddlinje for de tre gjenvinningsmaterialene ved ulike<br />
kompakteringsnivå (L = lett, M = middels, H = hard kompaktering)<br />
Evaluering:<br />
• Gjenvinningsmaterialene oppviser høye verdier for både elastisk grense og bruddgrense<br />
sammenlignet med naturmaterialene (figur 24). Dette indikerer at deformasjonsegenskapene<br />
for de alternative materialene er minst på høyde med eller bedre enn vanlige granulære<br />
materialer.<br />
• Knust asfalt viser seg også gjennom disse parametrene å være det materialet som er mest<br />
avhengig av kompakteringen. Både elastisk vinkel og bruddvinkel øker merkbart fra ”lett” til<br />
”hard” kompaktering, noe som tilsier økt motstand mot deformasjon (bedre stabilitet).
43<br />
• Blandingen knust asfalt/knust betong og prøvene med ren betong er nokså like. Også disse får<br />
økning i sin (Φ) og sin (ρ elastisk ) med økende kompaktering, men utslagene er mindre enn for<br />
ren asfalt. NB! Dette er initialverdier, se kapittel 6.3.3 for vurdering av fasthetsutvikling.<br />
Undersøkelsen viser at god kompaktering er ekstra viktig for knust asfalt med tanke på å oppnå<br />
god stabilitet og deformasjonsmotstand.<br />
Alle tre materialer har tilsynelatende gode deformasjonsegenskaper sammenlignet med vanlige<br />
granulære pukk- og grusmaterialer.<br />
6.3.3 Fasthetsutvikling over tid<br />
Flere utenlandske feltforsøk [3], [4] har rapportert om økt bæreevne og økt fasthet over tid ved<br />
bruk av mekanisk stabilisert knust betong i vegoverbygninger. Fra de utførte feltmålingene på<br />
Fornebu har man også klare indikasjoner på det samme fenomenet (jfr kapittel 5).<br />
For om mulig å observere slike effekter i laboratoriet, ble det for den knuste betongen fra Fornebu<br />
laget et ekstra sett treaks-prøver. Disse ble pakket inn i plast og satt til lagring (100 % relativ<br />
fuktighet, romtemperatur) en tid før testing. Prøvene ble laget med ”middels”<br />
kompakteringsenergi, jfr tabell 15.<br />
Forsøket må betraktes som en innledende undersøkelse da omfanget er relativt beskjedent (4<br />
prøver), men indikasjonene er interessante.<br />
Resultatene fra testing av de lagrede prøvene med hensyn på E-modul framgår av figur 26.<br />
Prøven merket ”0 dager” er identisk med den ”middels” kompakterte betongprøven i tabell 16.<br />
Resilient modul (MPa)<br />
2500<br />
2000<br />
1500<br />
1000<br />
500<br />
0<br />
0 dager 45 dager 101 dager 240 dager 253 dager<br />
Lagring (herdetid)<br />
100 kPa<br />
200 kPa<br />
300 kPa<br />
FIGUR 26 Treaks-testing av knust betong etter lagring i lab; E-modul ved ulike<br />
middelspenningsnivå (enkeltprøver)<br />
I figur 27 er resultatene vist på en mer målestokkriktig tidsskala hvor også en trendlinje for<br />
utviklingen er lagt inn.
44<br />
Resilient modul (MPa)<br />
Resilient modul (MPa)<br />
2000<br />
1500<br />
1000<br />
500<br />
0<br />
2000<br />
1500<br />
1000<br />
500<br />
0<br />
y = 0,0247x 2 - 2,2856x + 538,29<br />
R 2 = 0,8724<br />
200 kPa<br />
0 50 100 150 200 250 300<br />
Lagring i lab (herdetid), dager<br />
y = 0,0326x 2 - 3,5865x + 704,36<br />
R 2 = 0,9311<br />
300 kPa<br />
0 50 100 150 200 250 300<br />
Lagring i lab (herdetid), dager<br />
FIGUR 27 Treaks-testing av knust betong etter lagring i lab; trendkurver for E-modul ved<br />
middelspenningsnivå 200 kPa og 300 kPa<br />
Resultatene fra testing av de lagrede prøvene med hensyn på stabilitet/deformasjons-motstand<br />
framgår av tabell 17 og figur 28. Prøven merket ”0 dager” er identisk med den ”middels”<br />
kompakterte prøven i tabell 16.<br />
TABELL 17 Treaks-testing av knust betong etter lagring i lab; deformasjons-motstand (se figur<br />
23 for definisjoner)<br />
sin (Φ)<br />
bruddgrense<br />
sin (ρ)<br />
elastisk sone<br />
Lagring etter prøvetillaging (”herdetid”)<br />
0 dager 45 dager 101 dager 240 dager 253 dager<br />
0,47 0,49 0,55 0,65 0,68<br />
0,38 0,40 0,43 0,55 0,60
45<br />
Grensevinkler<br />
0,8<br />
0,7<br />
0,6<br />
0,5<br />
0,4<br />
0,3<br />
0,2<br />
0,1<br />
sin (fi)<br />
sin (rho)<br />
0<br />
0 dager 45 dager 101 dager 240 dager 253 dager<br />
Herdetid<br />
FIGUR 28<br />
Treaks-testing av knust betong etter lagring i lab; deformasjonsmotstand<br />
I figur 29 er resultatene vist på en mer målestokkriktig tidsskala hvor også trendlinjer for<br />
utviklingen er lagt inn.<br />
0,8<br />
0,7<br />
0,6<br />
y = 0,0008x + 0,4634<br />
R 2 = 0,99<br />
Grensevinkler<br />
0,5<br />
0,4<br />
0,3<br />
y = 0,0011x + 0,3138<br />
R 2 = 0,9486<br />
sin (fi)<br />
sin (rho)<br />
0,2<br />
0,1<br />
0<br />
0 50 100 150 200 250 300<br />
Lagringstid (dager)<br />
FIGUR 29<br />
Treaks-testing av knust betong etter lagring i lab, deformasjonsmotstand<br />
Evaluering:<br />
Treaks-prøvene viser klar fasthetsøkning over tid for den knuste betongen, uttrykt både gjennom<br />
høyere E-modul (figur 26-27) og høyere deformasjonsmotstand (figur 28-29).<br />
Som vist i kapittel 5 er det på bakgrunn av etterberegnede falloddsmålinger påvist samme tendens<br />
ute på forsøksvegen (figur 16). Det kan være interessant å se om disse verdiene harmonerer med<br />
resultatene framkommet i laboratorium. Vi har derfor plottet de målte verdiene for de lagrede<br />
treaks-prøvene mot etterberegnede E-moduler for forsterkningslaget på basis av de tre<br />
bæreevnemålingene som er gjort i oppfølgingsperioden. Sammenstillingen framgår av figur 30.
46<br />
E-moduler knust betong Fornebu<br />
4500<br />
4000<br />
3500<br />
y = 0,0071x 2 + 0,1943x + 510,26<br />
R 2 = 1<br />
E-modul (MPa)<br />
3000<br />
2500<br />
2000<br />
1500<br />
1000<br />
500<br />
0<br />
0 100 200 300 400 500 600 700 800<br />
Tid (dager)<br />
Felt<br />
Lab<br />
FIGUR 30 Fasthetsutvikling (E-moduler) for knust betong; etterberegnede verdier fra<br />
bæreevnemålinger i felt kontra treaks-forsøk i laboratorium<br />
Både feltmålingene og laboratoriemålingene har påvist en fasthetsøkning over tid (økende E-<br />
modul) for det knuste betongmaterialet. Figur 30 viser at denne fasthetsøkningen faktisk har<br />
skjedd i tilnærmet samme takt (litt raskere for lab-prøvene)<br />
Spørsmålet er om en tilsvarende utvikling også kan forventes for de andre materialene. Man kan<br />
kanskje forvente at blandingsmaterialet knust asfalt/knust betong oppviser noen av de samme<br />
egenskapene, bæreevnemålingene i felt tyder på det (jfr figur 16).<br />
Dette prosjektet har ikke gitt rom for å verifisere utviklingen for mix asfalt/betong eller ren asfalt<br />
ved hjelp av tilsvarende treaks-forsøk.<br />
6.3.4 Lastfordelingskoeffisienter<br />
I det norske dimensjoneringssystemet for veger benyttes lastfordelingskoeffisienter til rangering<br />
av materialer (nivå 1 og 2). Disse ble tidligere kalt materialkoeffisienter, og bygde på<br />
erfaringsresultater fra de amerikanske AASHO-forsøkene.<br />
Nå har man lagt til grunn en litt annen definisjon. I HB 018 heter det at ”Materialene i<br />
overbygningen er tillagt lastfordelingskoeffisienter etter deres lastfordelende evne”. Dette tilsier at<br />
det er materialenes elastiske stivhet og evne til å spre lastene som tillegges vekt, og man har gått<br />
over til å rangere materialene etter deres elastiske stivhet bestemt i laboratoriet.<br />
Basert på teorien for bøyning av elastisk plate, kan lastfordelingskoeffisienten beregnes etter<br />
følgende formel [9]:<br />
a 1<br />
= 3 E1<br />
E 2<br />
a2<br />
der a 1 = lastfordelingskoeff., og E 1 = resilientmodul for material 1<br />
a 2 = lastfordelingskoeff., og E 2 = resilientmodul for material 2
47<br />
Referansematerialet (a = 1.0) er gitt en resilientmodul på 200 MPa. Dette gir for andre<br />
sammenlignende materialer formelen<br />
a KPG = 0,171 . 3 √E<br />
Lastfordelingskoeffisientene er her basert på maksimal middelspenning på 200 kPa. I en<br />
vegkonstruksjon vil den faktiske maksimale middelspenningen variere mellom 40 og 400 kPa [9].<br />
I HB 018 (V5.2) anbefales en litt annen formel:<br />
a 018 = 0,21 . 3 √E<br />
På basis av utførte treaks-forsøk i laboratorium er E-moduler og lastfordelings-koeffisienter<br />
beregnet som vist i tabell 18. Da beregningsformlene vil gi noe ulike lastfordelingskoeffisienter<br />
for en og samme E-modul, er begge verdier angitt i tabellen.<br />
TABELL 18 Omregnede lastfordelingskoeffisienter for gjenvinningsmaterialene på Fornebu<br />
forsøksveg, basert på treaks-resultater i laboratorium<br />
Lastford.-koeff.<br />
Material Komp.-nivå E-modul a KPG a 018<br />
(tabell 15) (σ m = 200 kPa)<br />
Knust asfalt L 800 1,59 1,95<br />
Knust asfalt M 900 1,65 2,03<br />
Knust asfalt H 1350 1,89 2,32<br />
Mix asfalt/betong L 550 1,40 1,72<br />
Mix asfalt/betong M 730 1,54 1,89<br />
Mix asfalt/betong H 970 1,69 2,08<br />
Knust betong L 590 1,43 1,76<br />
Knust betong M 520 1,38 1,69<br />
Knust betong H 630 1,47 1,81<br />
Knust betong,<br />
M 1500 1,96 2,41<br />
prøve lagret 250 d<br />
NB ! Disse lastfordelingskoeffisientene er basert på et lite antall forsøk og kan/bør ikke brukes direkte til<br />
dimensjonering.<br />
Ved bruk av 018-formelen er det også beregnet lastfordelingskoeffisienter ut fra E-modulene fra<br />
falloddsmålingene på forsøksvegen (forsterkningslagene, se figur 16). Disse verdiene er vist i<br />
tabell 19.<br />
TABELL 19 Omregnede lastfordelingskoeffisienter for forsterkningslagsmaterialene på Fornebu<br />
forsøksveg, basert på etterberegninger av falloddsmålinger<br />
E-modul (MPa) Lastfordelingskoeff, a 018<br />
Material 1999<br />
(etter utlegging)<br />
2001<br />
(etter 2 år i felt)<br />
1999<br />
(etter utlegging)<br />
2001<br />
(etter 2 år i felt)<br />
Pukk (ref-felt) 210 370 1,25 1,51<br />
Knust asfal 590 650 1,76 1,82<br />
Mix asfalt/betong 670 1490 1,84 2,40<br />
Knust betong 520 4180 1,69 3,38
48<br />
Evaluering:<br />
Lastfordelingskoeffisientene fra treaks-undersøkelsene (tabell 18) speiler de resultater som<br />
allerede er drøftet på grunnlag av E-modulene; viktigheten av kompaktering for asfaltmaterialene<br />
og den klare fasthetsutviklingen over tid for betongmaterialet.<br />
Lastfordelingskoeffisientene fra feltmålingene (tabell 19) er i bra samsvar med lab-resultatene.<br />
For mix-laget og betonglaget er initialverdiene (1999) nærmest identiske med lab-verdiene<br />
(kompakteringsnivå M). For knust asfalt er feltverdiene lavere enn lab-verdiene. Dette viser igjen<br />
at man må være svært bevisst på utlegging/kompaktering for å få utnyttet egenskapene til dette<br />
materialet fullt ut (se også kapittel 7).<br />
For ikke-stabilisert bruk i f eks forsterkningslag/bærelag er det relevant å sammenligne<br />
lastfordelings-koeffisientene i tabell 18 og tabell 19 med naturlige granulære materialer.<br />
I henhold til gjeldende utgave av HB 018 har pukk og grus følgende verdier:<br />
• Bærelagspukk: a = 1.35<br />
• Bærelagsgrus: a = 1.25<br />
• Forsterkningslagsgrus: a = 1.0<br />
Interessant vedrørende lastfordelingskoeffisientene er også hvordan disse skal beregnes, som man<br />
ser av tabell 18 gir de to formlene en god del avvik. De er begge basert på treaks-testing av<br />
granulære materialer. Et tredje sett av koeffisienter kan man få hvis man bruker formelen utledet<br />
fra spaltestrekkforsøk på asfaltmaterialer (formel V5.1 i HB 018). Denne testmetoden kan også<br />
godt tenkes anvendt, gyratorkompakterte prøver av den knuste asfalten er til forveksling lik<br />
”vanlig asfalt”, se figur 31.<br />
Dette synes å være et område som trenger mer og bedre gjennomdrøfting, bl a med tanke på<br />
revisjon av HB 018.<br />
FIGUR 31 Ferdig testet prøve av asfaltgranulat fra Fornebu; er dette mest å regne som asfalt<br />
eller som grus/pukk?
49<br />
7 NY SNARØYVEI<br />
7.1 Oppbygging<br />
Sommeren 2001 ble den første parsellen av Ny Snarøyvei bygget på Fornebu. Bl a på grunnlag av<br />
erfaringene fra forsøksvegen ble <strong>Statsbygg</strong> og Statens vegvesen her enige om å bruke mekanisk<br />
stabilisert knust asfalt (Ak) som forsterkningslag. Men da man foreløpig har lite erfaringer med<br />
denne typen materialer, ble konvensjonell oppbygging foreskrevet på områder med spesielt tunge<br />
og/eller statiske trafikklaster (kollektivfelt, busslommer, foran lyskryss).<br />
Aktuell kjørefeltoppbygging på den første parsellen av Ny Snarøyvei er vist i figur 32.<br />
Oversiktskart samt skisser av øvrige overbygningsalternativer avhengig av vegtype,<br />
undergrunnsforhold osv er vist i vedlegg 7.<br />
FIGUR 32 Oppbygging Ny Snarøyvei (bæreevnegruppe 6)<br />
Beregninger i ettertid indikerer at man på forsøksvegen ikke oppnådde optimal kompaktering, jfr<br />
tabell 19. For å sikre et best mulig resultat på Ny Snarøyvei ble det derfor i forbindelse med<br />
utleggingen av asfaltgranulatet satt opp egne krav til kvalitetsoppfølgingen. Her ble det bl a lagt<br />
vekt på<br />
- lagvis utlegging og kompaktering (10 cm/lag)<br />
- bruk av tung vals<br />
- antall valseoverfarter bestemt ut fra valseforsøk<br />
- vanning ved utlegging (w > w opt )<br />
Man skjerpet på denne måten kravene til utførelse i forhold til da man la ut de tilsvarende<br />
materialene på forsøksvegen [1].<br />
Nærmere detaljer om kvalitetskontrollen på Ny Snarøyveg kan leses i eget notat i vedlegg 8. Her<br />
finnes også anbudsbeskrivelsen slik den ble utformet, samt resultater fra valseforsøkene.
50<br />
7.2 Kvalitetsoppfølging, resultater<br />
Etter utleggingen av forsterkningslaget foretok Statens vegvesen platebelastnings-målinger på<br />
toppen av Ak-laget, samt på en tilgrensende referanseparsell med forsterkningslag av stein/pukk i<br />
stedet for Ak (samme grunnforhold og betingelser ellers).<br />
Platebelastningsmålingene er vist i vedlegg 9. Gjennomsnittsverdiene er oppsummert i tabell 19<br />
(jfr figur 32).<br />
TABELL 19 Platebelastningsforsøk på topp forsterkningslag, Ny Snarøyveg del I<br />
E1<br />
(MPa)<br />
E2<br />
(MPa)<br />
Gjenbruksfelt;<br />
30 cm knust asfalt over 105 215 2,1<br />
60 cm stein/pukk<br />
Referansefelt;<br />
90 cm stein/pukk 125 240 1,9<br />
E1/E2 Krav (Håndbok 018)<br />
E2 > 150 MPa E2/E1 < 2,5<br />
Man ser at begge konstruksjonene ligger godt innenfor kravene til forsterkningslag i<br />
vegbyggingsnormalen (Håndbok 018). Verdiene er vesentlig høyere enn de E-modulene som ble<br />
målt på tilsvarende lag i forsøksvegen [1].<br />
Etter at bærelag og bindlag var lagt ut (13 cm Ag16 + 4,5 cm Ab16, jfr figur 32), foretok Statens<br />
vegvesen bæreevnemålinger med KUAB fallodd på de samme parsellene.<br />
Detaljerte data for disse målingene finnes i vedlegg 9. Resultatene er oppsummert i tabell 20. For<br />
sammenligning med forsøksvegen (tabell 10, figur 14) er verdiene korrigert til samme trafikkbelastning<br />
(ÅDT-T = 2250).<br />
TABELL 20 Målt bæreevne på Ny Snarøyveg del I (topp bindlag)<br />
Kontakttrykk<br />
(MPa)<br />
Edim<br />
(MPa)<br />
Bæreevne<br />
(tonn)<br />
Gjenbruksfelt;<br />
30 cm knust asfalt over 0,75 1095 23,2<br />
60 cm stein/pukk<br />
Referansefelt;<br />
90 cm stein/pukk 0,76 890 20,4<br />
Tabell 20 viser at bæreevnen på konstruksjonen med knust asfalt er 10-15 % høyere enn på<br />
referansefeltet med konvensjonell oppbygging. Dette er en noe større forskjell enn for tilsvarende<br />
sammenligning på forsøksvegen (felt 1 kontra felt 5 i tabell 10/figur 14). I og med at det på Ny<br />
Snarøyvei ble lagt mer vekt på å optimalisere utlegging og kompaktering, virker dette sannsynlig.<br />
Ny Snarøyvei del I fram til Telenors nybygg ble åpnet i november 2001. Vegen vil når den er<br />
komplettert få status som riksveg, trafikkbelastningen forventes å øke gradvis opp til ca ÅDT<br />
20000.<br />
I likhet med på forsøksvegen vil Statens vegvesen følge opp med måling av spor, jevnhet osv for å<br />
følge tilstandsutviklingen på vegen.
FIGUR 33 Ny Snarøyvei del I, oktober 2001<br />
51
52<br />
8 VIDERE BRUK AV GJENBRUKSMASSER PÅ FORNEBU<br />
8.1 Generelt<br />
<strong>Statsbygg</strong> tar sikte på utstrakt bruk av stedlige gjenbruksmaterialer (knust asfalt, knust betong) i<br />
det kommende vegsystemet på Fornebu. Dette er mye begrunnet ut fra de positive resultater man<br />
har fått gjennom forsøksveg-prosjektet:<br />
• Utenlandske erfaringer fra litteraturundersøkelsene [4]<br />
• Oppfølgingsdata fra forsøksvegen (kap 5)<br />
• Funksjonelle egenskaper fra laboratorieforsøkene (kap 6)<br />
Feltoppfølgingen har foreløpig vart i bare 2 år, og lab-undersøkelsene er på ingen måte komplette.<br />
Men sammen med de foreløpige resultatene fra Ny Snarøyvei (se kapittel 7), gir dette grunnlag for<br />
optimisme når det gjelder videre bruk av materialene.<br />
8.2 Aktuelle anvendelser<br />
Gjeldende vegnormaler er mangelfulle når det gjelder bruk av alternative materialer i<br />
vegoverbygningen. Følgende tabell er derfor satt på et forholdsvis begrenset grunnlag. Men den er<br />
samtidig i godt samsvar med det som bl a svenske retningslinjer har anbefalt.<br />
TABELL 21 Aktuelle anvendelser av knust asfalt og knust betong på Fornebu<br />
Gate, veg<br />
Ubundet bærelag<br />
Ubundet forsterkningslag<br />
Gang/sykkelveg<br />
Ubundet bærelag<br />
Ubundet forsterkningslag<br />
P-plasser<br />
Ubundet bærelag<br />
Ubundet forsterkningslag<br />
Knust asfalt<br />
(Ak)<br />
-<br />
x<br />
x<br />
x<br />
Knust betong<br />
(Bk)<br />
-<br />
x<br />
x<br />
x<br />
Knust asfalt/<br />
knust betong<br />
(Mix)<br />
x<br />
x<br />
(x)<br />
x<br />
x<br />
(x)<br />
Grunnforsterkning, underbygning x x (x)<br />
Fylling (x) (x) (x)<br />
-<br />
(x)<br />
(x)<br />
(x)<br />
- ikke egnet for veger med stor/tung trafikk<br />
x egnet<br />
(x) egnet, men mindre aktuelt/dårlig utnyttelse<br />
Spesielle hensyn bør tas på veger eller plasser med spesielt tunge belastninger (busslommer, kryss, kollektivfelt o l)<br />
På noen områder skiller gjenvinningsmaterialene seg fra tradisjonelle materialer.<br />
Bruk av de alternative materialene som skissert i tabell 21 forutsetter derfor god kontroll på<br />
utgangsmaterialene samt at det tas enkelte spesielle hensyn ved utførelsen.
53<br />
8.3 Krav til utgangsmaterialene<br />
Generelt<br />
Når det gjelder mekanisk testing sier de fleste rapporter at standardkriteriene for naturtilslag ikke<br />
gir noe riktig bilde av de alternative materialenes egenskaper og funksjon. Pr dato har vi derfor<br />
ikke noe godt grunnlag for å godkjenne/forkaste et alternativt material ut fra tradisjonelle<br />
testresultater (trykkfasthet, Los Angeles-verdi, mølleverdi, flisighetstall osv).<br />
Når dette skrives er Statens vegvesen i startgropa med et nytt etatsprosjekt på<br />
gjenvinningsmaterialer. I løpet av det prosjektet håper man å kunne komme fram til mer<br />
underbygde anbefalinger om metoder og krav.<br />
I det følgende er det grepet fatt i noen generelle forhold som (iallfall foreløpig) antas å ha større<br />
innvirkning på det endelige resultat enn de rent mekaniske testresultatene.<br />
Generelt for både knust asfalt og knust betong gjelder:<br />
• Materialene skal ha kjent opphav, slik at uforutsette miljømessige eller produksjonstekniske<br />
problemer ikke kan oppstå.<br />
• Materialene skal være fri for bygningsteknisk avfall, jord og organisk materiale. Innhold av<br />
sand, grus og steinmaterialer bør også være på et minimum.<br />
• Materialene skal være behandlet og knust på et konvensjonelt anlegg/knuseverk.<br />
• Materialene må være homogene (separasjon må unngås)<br />
• Det er lettest å oppnå jevne og gode resultater når produksjon og utlegging foregår parallelt,<br />
dvs med minst mulig mellomlagring.<br />
• Hvis materialproduksjonen må foregå en tid før selve utleggingen, bør man prøve å sikre seg<br />
mot nedknusing, klumpdannelser, separasjoner osv under mellom-lagringen;<br />
- unngå høye lagerhauger<br />
- unngå trafikk på lagerhaugene<br />
- tildekking mot sol og regn (spesielt ved videreforedling i asfaltverk)<br />
Spesielt for knust asfalt<br />
Jevn kvalitet/homogenitet er helt vesentlig for å få et godt resultat. Kontroll av<br />
materialsammensetningen er derfor påkrevet:<br />
• Vanninnhold og bindemiddelinnhold sjekkes (omfang diskuteres i hvert tilfelle).<br />
• Korngraderingen kontrolleres jevnlig (omfang diskuteres i hvert tilfelle).<br />
Korngraderingen bør ligge innenfor gitte grensekurver (se vedlegg 8)<br />
• Kompakteringsforsøk i laboratorium (Modifisert Proctor) gjøres på forhånd og gjentas under<br />
produksjonen ved mistanke om vesentlige endringer i materialsammensetning/materialopphav.<br />
• Gjenvinning av bindemiddel med bestemmelse av bindemiddelstivhet er kanskje mest aktuelt<br />
ved bruk av gjenbrukstilslaget i ”nye” asfaltmasser. Men det vil også være en støtte ved<br />
ubunden bruk av materialene. (Erfaringer har vist at bindemiddelet kan ha stor innvirkning på<br />
massens bearbeidbarhet, kohesjon i utlagt lag osv. Det har også direkte påvirkning på<br />
måleresultatene ved bruk av isotopmåler.)
54<br />
Spesielt for knust betong<br />
• Kvalitet og renhet henger også her nøye sammen, forutsigbare resultater krever at massene er<br />
renset og sortert. Renhetsklasser med kriterier for innhold av ulike materialer er ikke satt opp<br />
ennå i Norge, anbefalinger fra Sverige er vist i tabell 22.<br />
TABELL 22 Knust betong; krav på betongkvalitet og renhet i Sverige [4]<br />
Kvalitetsklasse<br />
Trykkfasthet<br />
(MPa)<br />
Minste andel<br />
betong<br />
(vekt-%)<br />
Tillatt andel<br />
tegl 1<br />
(vekt-%)<br />
Tillatt andel<br />
lettbetong 2<br />
(vekt-%)<br />
Tillatt andel<br />
øvrig 3<br />
(vekt-%)<br />
1 ≥ 50 100 0 0 0<br />
2 ≥ 30 95 5 1 0,5<br />
3 ≥ 15 80 20 5 2<br />
4 - 50 50 50 10<br />
1 mineralsk material med kompaktdensitet > 1600 kg/m 3<br />
2 mineralsk material med kompaktdensitet < 1600 kg/m 3<br />
3 tre, plast, papir, bitumen osv<br />
• Det er påvist en markert stivhetsøkning over tid på konstruksjoner med knust betong. For å dra<br />
optimal nytte av disse herdeprosessene bør oppredning/knusing skje kort tid før utlegging.<br />
• Knust betong er ømfintlig og knuses lettere ned enn vanlige grus- og asfaltmaterialer. For å<br />
sikre et godt resultat anbefales velgraderte materialer uten for mye finstoff (videre nedknusing<br />
i anleggs- og driftsfasen kan gi uønsket tette materialer).<br />
Materialet som ble brukt i forsøksvegen hadde ca 5 % < 0,25 mm, ca 2 % < 0.075 mm [1].<br />
Nærmere kriterier for korngradering til ubundet knust betong er ikke satt opp foreløpig<br />
(diskuteres).<br />
VTI i Sverige konkluderer ellers med at knust betong i vegkonstruksjoner kommer best til sin rett<br />
i forsterkningslag (størst lagtykkelse, størst nytte av etterherding, mindre utsatt for nedknusing,<br />
mindre sjanse for forvitring/bestandighetsproblemer).<br />
8.4 Råd med hensyn til utførelse<br />
Ubundet knust asfalt<br />
Knust asfalt er tyngre å bearbeide enn vanlige grusmaterialer. For å sikre et godt resultat anbefales<br />
derfor noen spesielle forholdsregler:<br />
• Utlegging må foregå slik at man får jevne lagtykkelser og unngår separasjoner. Det kan<br />
benyttes veghøvel eller asfaltutlegger.<br />
• Materialet bør legges ut og kompakteres lagvis, max 10 cm/lag. Total lagpakke med knust<br />
asfalt bør ikke overstige 30 cm.<br />
• Det bør benyttes tungt kompakteringsutstyr, gjerne vals med totalvekt > 13 tonn.<br />
Liten frekvens og stor amplitude er å foretrekke.<br />
• Antall valseoverfarter bør bestemmes med valseforsøk (se Statens vegvesens Håndbok 198<br />
Kalde bitumenstabiliserte bærelag).<br />
• Høyt vanninnhold ved kompaktering anbefales; minst 2-4 % over w opt er angitt i noen<br />
rapporter. Vanning bør foretas umiddelbart før kompaktering (kan renne raskt gjennom).<br />
• Utlegging og kompaktering bør foregå i tidsrommet mai - september for lettest å oppnå<br />
tilstrekkelig initialfasthet (anbefalt temperatur T luft > 10º C).
55<br />
Ubundet knust betong<br />
Knust betong er langt mer ømfintlig for nedknusing enn grus- og asfaltmaterialer. Dette bør det<br />
tas hensyn til ved utlegging og kompaktering. Nedknusing i anleggs- og driftsfasen kan gi uønsket<br />
tette materialer. Om dette også vil gi vannømfintlige og/ eller telefarlige materialer er mer<br />
usikkert (her trengs det mer kunnskap om egenskapene til finfraksjonen, herdeprosesser osv).<br />
Noen generelle hensyn:<br />
• Utlegging må også her foregå kontrollert slik at man får jevne lagtykkelser og unngår<br />
separasjoner. Veghøvel er mest aktuelt utstyr(?).<br />
• Foreliggende feltresultater tyder på liten gevinst av tungt kompakteringsutstyr sammenlignet<br />
med f eks knust asfalt. ”Lett” kompaktering vil derfor kunne være å foretrekke på grunn av<br />
mindre nedknusing.<br />
• Ved bruk av lett kompakteringsutstyr bør også knust betong legges ut og kompakteres lagvis<br />
(men tykkelsen må minst være det dobbelte av Dmax). Total lagpakke med knust betong bør<br />
ikke overstige 30 cm.<br />
• Vanning (rikelig) er viktig ved utlegging av ubundet knust betong:<br />
- Betongen har svært høy porøsitet og vannabsorpsjon sammenlignet med tradisjonelle<br />
steinmaterialer. ”Smøring” under kompaktering krever derfor mye vann. Optimalt<br />
vanninnhold kan ligge i området 8-12 % eller høyere.<br />
- Vanning får kjemiske prosesser (etterherding) fortere i gang.<br />
- Vanning reduserer faren for nedknusing. Tørt material knuses lettere ned enn vått material.<br />
Blanding knust asfalt/knust betong<br />
Når det gjelder konseptet med ubundet blanding av knust asfalt og knust betong, viser målingene<br />
fra lab og felt i denne rapporten resultater midt mellom ren knust asfalt og ren knust betong. Noen<br />
avveininger må dermed gjøres når det gjelder utlegging og kompaktering av disse materialene.<br />
Noen egenskaper er sammenfallende for betong og asfalt (f eks behovet for vanning), mens andre<br />
forhold er mer motstridene (bl a valg av kompakteringsutstyr).<br />
Hva som er optimalt er det pr i dag ikke lett å si noe sikkert om. Men de foreløpige resultatene fra<br />
forsøksvegen viser at materialet kan ha gode egenskaper. Dette er også rapportert fra prosjekter i<br />
Danmark.
56<br />
REFERANSER<br />
[1] Aurstad J.: ”Gjenbruk av masser på Fornebu – Forstudie forsøksveg,<br />
Del B: Etablering av forsøksveg” <strong>SINTEF</strong> rapport STF22 A00455<br />
[2] Statens vegvesen: Håndbok 018 ”Vegbygging” 1999<br />
[3] Reid J.M. et al: ”ALT-MAT Alternative materials in road construction – Final report”<br />
Deliverable D7, Version 2.0, 8 January 2001<br />
[4] Aurstad J.: ”Gjenbruk av masser på Fornebu – Forstudie forsøksveg,<br />
Del A: Erfaringsinnsamling” <strong>SINTEF</strong> rapport STF22 A00454<br />
[5] Mork H.: ”Brukerveiledning for EMODUL”<br />
<strong>SINTEF</strong> notat datert 1994-03-08<br />
[6] Statens vegvesen: Håndbok 014 ”Laboratorieundersøkelser” 1997<br />
[7] Hoff I.: ”Material properties of unbound aggregates for pavement structures”<br />
Dr.ing.-avhandling, NTNU Institutt for veg- og jernbanebygging 1998<br />
[8] Hoff I.: ”Treaksialtesting av gjenbruksmaterialer fra Fornebu”<br />
<strong>SINTEF</strong> Notat datert 2000-08-24<br />
[9] Hoff I., Bakløkk L.J.: ”Materialegenskaper for grus- og pukkmaterialer”<br />
<strong>SINTEF</strong> rapport A98459/KPG-rapport nr 18, oktober 1998