Missing text /vti/pages/publication/downloadpdf for en

vti.se

Missing text /vti/pages/publication/downloadpdf for en

INNEHÅLLSFÖRTECKNINGSAMMANFATTNING........................................................................................... 5INLEDNING OCH SYFTE .................................................................................... 8ASFALTÅTERVINNING – ALLMÄNT............................................................. 10KALL ÅTERVINNING I VERK ......................................................................... 11HALVVARM ÅTERVINNING VID VERK ....................................................... 12RETURASFALT................................................................................................... 13ASFALTGRANULAT.......................................................................................... 14PROVTAGNING 15KARAKTERISERING AV RETURASFALT ELLER ASFALTGRANULAT.. 16KORNKURVA OCH BINDEMEDELSHALT 16ASFALTGRANULATETS SAMMANSÄTTNING OCH VATTENINNEHÅLL 19EGENSKAPER HOS BINDEMEDEL I RETURASFALT 21PACKNINGSEGENSKAPER HOS ASFALTGRANULAT 25Optimal vattenkvot (vätskeinnehåll) 25KONSISTENS OCH BEARBETBARHET HOS GRANULAT OCH MASSA 25Gyratorisk packning 26STENMATERIALKVALITET 36I returasfalt 36Inblandning av stenmaterial 36FÖRORENINGAR (STENKOLSTJÄRA) 36PROPORTIONERING, MEKANISKA EGENSKAPER OCH BESTÄNDIGHETHOS KALLA ASFALTMASSOR........................................................................ 37PROPORTIONERING AV ÅTERVINNINGSMASSA - ALLMÄNT 37UPPLÄGGNING AV UNDERSÖKNINGEN 37PROVMATERIAL, BINDEMEDEL, TILLSATSER OCH RECEPT 38PROVPREPARERING 38Materialberedning 38Blandning av massa 39Packning och lagring av provkroppar 40INVERKAN AV BINDEMEDELSTYP SAMT TILLSATTS AV CEMENT OCH STENMATERIAL 61Hårdheten på bindemedlet (basbitumenet i emulsionen) 61Inblandning av stenmaterial 68Tillsats av en mindre mängd cement 71Hålrumshalt 73PRESSDRAGHÅLLFASTHET 76STYVHETSMODUL 79Provning vid 10°C 79Inverkan av provningstemperatur 81Korrelation mellan styvhetsmodul och pressdraghållfasthet 82VTI notat 1-2001


STABILITET 84Inverkan av provningstemperaturen 87Inverkan av provkroppens höjd 88BESTÄNDIGHET 90Allmänt 90Vattenkänslighet – vidhäftningstal 90Frys-tökänslighet 96SAMMANFATTANDE KOMMENTARER – KALLA MASSOR .................. 103PROVNING AV HALVVARMA ÅTERVINNINGSMASSOR ....................... 106BAKGRUND 106KARAKTERISERING AV ASFALTGRANULAT 106PROVPREPARERING 107PROPORTIONERING AV HALVVARMA ÅTERVINNINGSMASSOR - FÄLTFÖRSÖK 109Asfaltgranulat från Härnösand (Viksjö) 109Provvägsförsök på riksväg 90 110Kontrollsträckor på väg 725, Seskarö (Haparanda) 114SAMMANFATTANDE KOMMENTARER – HALVVARMA MASSOR...... 116LITTERATUR .................................................................................................... 118VTI notat 1-2001


• Granulatkurva• Bindemedelshalt och kornkurva på extraherat material• Variationen i mellanupplag• Åldring av bindemedel• Packningsegenskaper – tung instampning och gyratorisk packning• Vatteninnehåll i asfaltgranulat• Provtagning• Föroreningar (stenkolstjära)Proportionering inriktad mot funktionella egenskaperFunktionellt inriktad proportionering innebär att receptet för återvinningsmassantas fram genom jämförande provningar på provkroppar av granulat, bindemedeloch vatten i olika proportioner. Efter det att provkropparna lagrats/härdats testasde med avseende på mekaniska egenskaper och beständighet. Den blandning sombäst uppfyller ställda krav väljs.Provningarna görs genom dubbelprov och vid flera olika bindemedelshalter.Bindemedelshalterna väljs utifrån bindemedelsinnehållet och kornkurvan igranulatet samt hur åldrat det gamla bindemedlet är. Det innebär bland annat atten större bindemedelstillsats bör eftersträvas vid förhårdnat, åldrat bindemedeloch en mindre giva när bindemedlet är mjukare och fräschare. Skillnaden ibindemedelshalt bör minst vara 0,4 procentenheter mellan provblandningarna. Ettsamlingsprov av granulat från upplaget ligger till grund för proportioneringen. Föratt provningarna skall bli jämförbara måste provningsförfarandet styras uppnoggrant med avseende på provberedning, blandning, packning av provkropparoch lagring innan provning utförs. Detta brukar benämnas provpreparering.Provningarna i denna del av studien behandlar följande:• Provpreparering - blandning, tillverkning av provkroppar, härdning• Inverkan av lagringstid och lagringstemperatur• Packningsmetod – Marshall-, statisk-, knådande- och gyratorisk packning• Proportionering – system, antal prov, receptur, metoder och egenskaper• Massans konsistens och packningsbarhet – gyratorisk packning• Hålrumshalt – inverkan av provningsmetod• Pressdraghållfasthet – torr och våtlagrade prov• Styvhetsmodul – inverkan av provningstemperatur• Marshallstabilitet – inverkan av provningstemperatur och provkroppens höjd• Dynamisk kryptestInblandning av bindemedel, stenmaterial, vatten, cement och vidhäftningsmedelInblandning av ett eller flera bindemedel är nödvändig för att massan skall bindaihop och ibland behövs även tillsats av vatten eller stenmaterial för att fåhanterbarhet och stabilitet. En mindre mängd cement kan förbättra bådebeständighet och mekaniska egenskaper. När mjukbitumen används inblandasvidhäftningsmedel. Följande områden har studerats:6 VTI notat 1-2001


• Typ och mängd av bindemedel – standard och specialbindemedel• Mängd nytt bindemedel (bindemedelshalt)• Inblandning av stenmaterial och vatten• Tillsats av cement och vidhäftningsmedelHålrumshalt och mekaniska egenskaper hos kalla och halvvarmaåtervinningsmassorEn sammanställning över erhållna egenskaper från ett stort antal undersökningarpå återvinningsmassa har gjorts. Provkropparna har tillverkats genom statiskpackning och lagrats vid förhöjd temperatur i 7 dygn innan de testats.Vatteninnehållet i granulatet har legat på 3 %. Variabler i provblandningarna ärasfaltgranulat, bindemedelstyp och mängden (halten) nytt bindemedel. Ett brasamband konstaterades bland annat mellan hålrumshalt och totalt bindemedelsinnehållsamt mellan pressdraghållfasthet och styvhetsmodul. Störst spännviddmellan provblandningarna uppvisade styvhetsmodulen och minst Marshallstabiliteten.Beständigheten hos kalla och halvvarma återvinningsmassorBristande beständig är sannolik den vanligaste skadeorsaken för kalla ochhalvvarma återvinningsmassor. Om beständigheten inte är fullgod hos ettasfaltlager försämras i princip de flesta egenskaperna hos materialet ochbeläggningen riskerar att få en förkortad livslängd. I svårare fall brukar enkombination av brister hos själva materialet/massan, dåligt utförande och fuktigalägen föreligga. Svagheter i underliggande lager, hög andel tung trafik eller rikligsaltning kan också bidra till en alltför snabb nedbrytning av asfaltlager. Fukt ochvägsalt blir mycket kritiskt om kalla eller halvvarma beläggningstyper ärfelproportionerade, speciellt om alltför liten mängd nytt bindemedel tillsätts.Därför är det viktigt att beständigheten blir fullgod och proportioneringssystemför kalla eller halvvarma massor måste innehålla tester som åtminstone beskrivermaterialets resistens mot vatten. Om förhållandena är svåra bör även frys-tö ochsaltbeständigheten undersökas. De beständighetstester som ingår i studienbehandlar:• Vattenkänslig - inverkan av vattenlagring och vattenmättning• Frys-töbeständighet• Känslighet för vägsalt och osmotisk konditioneringVTI notat 1-2001 7


Inledning och syfteFör att beläggningar med återvunnet asfaltmaterial skall få acceptabel kvalitet ochfunktion behöver granulatet ha en lämplig gradering och återvinningsmassan enlämplig sammansättning. Inblandning av ett nytt bindemedel är nödvändig för attmassan skall binda ihop och ibland behövs även tillsats av stenmaterial för att fåhanterbarhet och stabilitet. Granulatets korngradering och vatteninnehåll harbetydelse för massans homogenitet, bearbet- och packbarhet. Uppgifter ombindemedelshalt och det gamla bindemedlets egenskaper är nödvändiginformation för val av erforderlig mängd och typ av nytt bindemedel.Eftersom äldre asfaltbeläggningar kan ha mycket varierande ursprung ochsammansättning bör krav på funktionellt inriktade egenskaper ställas vidproportionering av återvinningsmassa som skall läggas på vägar med stortrafikbelastning. Egenskaper som kan vara viktiga att bestämma på massan ärstyvhetsmodul, pressdraghållfasthet, stabilitet, konsistens och beständighet. Vidprovningen måste prepareringen av provkropparna noggrant styras upp för attrelevanta, jämförbara resultat skall erhållas.När förprovningen är klar bör en provläggning av massan enligt arbetsreceptetgöras. En provläggning är det bästa sättet för att få svar på om massan går atthantera och lägga ut. Enligt tidigare erfarenheter av kalla massor kan, efter det attproduktionen kommit igång, en viss korrigering av arbetsreceptet bli nödvändig.I denna rapport ges en sammanställning över vilka material- och provningsparametrarsom har betydelse vid laboratorieundersökningar av kalla ochhalvvarma återvinningsmassor. Olika provningsmetoder redovisas och förslag påmetodbeskrivningar ges. Relevansen mellan laboratorieresultat och erfarenheterfrån fält diskuteras också. Viktigt vid provning av kalla massor som innehållervatten är att provberedningen styrs upp noggrant. Blandning, packning och lagringav provkroppar har härvidlag stor betydelse. En förprovning på laboratoriet kanomfatta bindemedelshalt och kornkurva på granulat, proportionering av massa,provning av mekaniska egenskaper samt beständighet. Vid produktions- ochkvalitetskontroll kan asfaltmassa eller borrkärnor testas. Innan provningen är detviktigt att provtagningen styrs upp så att proverna på ett representativt sättåterspeglar beläggningsmaterialet som skall återvinnas. En nyutkommenmetodbeskrivning (se litteraturlistan) från Vägverket beskriver provtagning avgranulat i upplag eller borrkärnor från beläggning.Det är viktigt att påpeka att materialet till denna rapport kommer från en rad olikaundersökningar från 1990-talet. Vissa kompletteringar har dock gjorts under år2000. Syftet är att belysa lämplig provningsmetodik för kalla och halvvarmaåtervinningsmassor. Mycket av det material som presenteras har redanimplementerats i Vägverkets anvisningar, t.ex. TBV-Återvinning och ATB VÄG.Rapporten kan därför ses som en bakgrund och i viss mån metodhandbok tillVägverkets nya anvisningar. Vissa modifieringar och kompletteringar kan ocksåbli aktuella utifrån resultaten i rapporten.I VTI notaten 62-1999 och 7-2000 behandlas erfarenheter från provvägar ochkontrollsträckor. Undersökningarna i denna rapport är till delar framtagna vid8 VTI notat 1-2001


provvägsförsök och därför finns en stark koppling mellan dessa rapporter ochdenna undersökning. I handboken för återvinning av asfalt som kom ut hösten2000 finns utförliga beskrivningar (teknik, provningsmetodik, bindemedel, miljö,prestanda, erfarenheter mm) över kall och halvvarm återvinning i verk.VTI notat 1-2001 9


Asfaltåtervinning – allmäntAsfaltbeläggningar kan återvinnas genom kalla, halvvarma eller varmaproduktionsmetoder och inblandningen av nytt bindemedel, massa, vatten ellerstenmaterial i det gamla asfaltmaterialet kan ske i verk eller på vägen.Återvinningsmassor kan användas till slit-, bind- eller bärlager. Kalla ochhalvvarma metoder riktar sig till vägar med låg eller måttlig trafikvolym(ÅDT total


Kall återvinning i verkKall återvinning i verk är en resurssnål teknik eftersom materialet inte behövervärmas upp. Genom att blandningsverken är lätta att flytta minskar ocksåtransportbehovet. Vid kall återvinning kan massan bestå av upp till 100 %returasfalt men för att få ett bra resultat är det viktigt att returasfalten harförebehandlats på ett riktigt sätt. Vid kall återvinning i verk utgörs det nyabindemedlet av bitumenemulsion. I de flesta fall tillsätts dessutom vatten ochstenmaterial. Olika varianter av blandningsförfaranden har utvecklats för attmassan skall bli så homogen som möjligt och för att stenmaterialet skall få en bratäckningsgrad. Kalla massor kan ibland bli tröga och därför inblandas vatten somhar en smörjande inverkan på massan. Det är dock viktigt att mängden nyttbindemedel, vatten samt eventuell tillsats av stenmaterial tas fram efterförprovning på laboratoriet. Syftet är att ge massan en lämplig sammansättning föratt säkerställa att beläggningen får god funktion.Kall återvinningsmassa innehåller vatten och bitumenemulsion samt granulat ochibland nytt stenmaterial. Emulsionsbeläggningar hårdnar med tiden, mycketberoende på hur snabbt materialet hinner torka ut. På så sätt har vädret ochårstiden vid utförandet stor betydelse för den här typen av beläggningar. Vidblandningen i verket klibbar bindemedlet fast vid granulatet och det är ovanligtmed bindemedelsavrinning under tillverkning och transport av massan. Närmassan packas hårdnar den. Vägytan kan dock fortfarande vara förhållandevismjuk den första tiden men tål ändå normal trafik utan problem. Ytan hårdnarsuccessivt när vattnet avdunstar och genom den nödvändiga efterpackningen fråntrafiken som slutligen knådar och packar vägytan.Bild 1Modernt blandningsverk för kall återvinning.VTI notat 1-2001 11


Halvvarm återvinning vid verkVid halvvarm återvinning i verk brukar materialet värmas upp till ca 50-80 °C.Uppvärmningen medför att massan blir mer lättpackad och att hålrumshalten ibeläggningen vanligen blir lägre än vid kall återvinning. Metoden kommer till sinfördel på hösten eftersom beläggningens prestanda åtminstone till en början blirbättre än för kallblandade massor. Halvvarm återvinning fungerar bra medgranulat från halvvarm beläggning med mjukare bindemedel, men ocksååtervinning av kall- eller varmtillverkade massor kan utföras med denna teknik.Den här typen av massor kan ibland upplevas som något tröga och svårlagda pågrund av att det gamla bindemedlet aktiveras och blir ”klibbigt”. Förändring avtemperaturen, inblandning av stenmaterial eller inblandning av mjukarebindemedel kan dock förbättra massans konsistens och läggbarhet. Bindemedletutgörs av mjukbitumen. Massan kan sammansättas med enbart granulat,bindemedel och vatten men i de flesta fall inblandas 10-30 % stenmaterial.Bild 2Modernt blandningsverk för halvvarm återvinning.12 VTI notat 1-2001


ReturasfaltGamla asfaltbeläggningar eller beläggningsmaterial brukar kallas för returasfaltnär de tagits bort från vägen och skall återvinnas, mellanlagras eller deponeras.Returasfalt består i huvudsak av bituminöst bindemedel och stenmaterial. Därtillkan det finnas tillsatser såsom fibrer, vidhäftningsmedel och däcksgummi.Returasfalt från specialbeläggningar kan innehålla tillsatser som är av okändsammansättning. Vid grävning men ibland även vid uppgrävning kan obundetstenmaterial följa med, speciellt om materialet är tjälat (gäller vid grävning).De bindemedel som förekommer i returasfalt är i regel bitumenbaserade. Tilldenna grupp räknas penetrationsbitumen, mjukbitumen, emulsioner ochbitumenlösning. Vägolja, som är det mjukaste bituminösa bindemedlet somanvänts i modern tid, förekommer också. En annan typ av bituminöst bindemedelsom användes fram till 1973 är stenkolstjära. Användningen upphörde genom enfrivillig överenskommelse inom asfaltindustrin i Sverige. Stenkolstjäran användesibland som självständigt bindemedel och ibland utblandad med bitumen.De bituminösa bindemedel som återfinns i en returasfalt har förändrats iförhållande till sina ursprungliga egenskaper. Processen vid framställning, t exuppvärmning och blandning i ett asfaltverk, transport och utläggning, görbindemedlet hårdare. Under den efterföljande brukstiden hårdnar bindemedletytterligare genom olika delprocesser som går under den gemensammabenämningen ”åldring”. Processerna är:• oxidation genom inverkan av syret i atmosfären• avdunstning av lättare beståndsdelar• fysikalisk hårdnande• hårdnande genom utsöndring.Bild 3Tippning av returasfalt i mellanupplag.VTI notat 1-2001 13


AsfaltgranulatAsfaltgranulat är benämningen på krossad eller fräst asfaltbeläggning (returasfalt).Granulatkornen består huvudsakligen av klumpar av bindemedel och stenmaterial(beläggning) av varierande storlek, men även inslag av stenmaterial kanförekomma. För att återvinningsbeläggningen skall få en jämn och bra kvalitetmåste de gamla asfaltmassorna krossas (sönderdelas) och sorteras. Fräsmassor kanibland ha en lämplig sammansättning och behöver då inte krossas.Bild 4Krossning och sortering av returasfalt. Klumpar större än 20 mm tasbort från granulatet.Bild 5Närbild på osorterat asfaltgranulat. Inslag av grus brukar finnas iuppbrutna massor.14 VTI notat 1-2001


ProvtagningProvtagningen av den beläggning som ska återvinnas är ett av de viktigastemomenten vid en karakterisering för återvinning eftersom de prov som tas ut skakunna repressentera hela objektet vid proportionering, val av recept och utförandeav återvinningsbeläggningen.Provtagningen av asfaltbeläggningen som ska återvinnas kan ske genomborrkärnor från det aktuella objektet, krossning av uppgrävda beläggningar ellerprovtagning ur ett upplag med fräsgranulat (eller färdigkrossad uppgrävdbeläggning). Fördelaktigast är att provtagning sker av det färdigbehandladegranulatet så att samma granulat som avses användas vid återvinningen är avsamma karaktär som det som används vid framtagande av arbetsreceptet. Det kandock vara svårt att få representativa prov på granulatet eftersom prover enbart kantas från högens ytterkanter och därmed finns risken att proverna är separerade pågrund av högens rasvinklar (om den är för hög).Vid provtagning av borrkärnor är det viktigt att prov tas på hela lagret som skaavlägsnas och återvinnas så att borrkärnan kan anses representera det granulatsom erhålls efter avlägsnandet av den befintliga beläggningen.I Vägverkets metodbeskrivning ”Provtagning, provning och bedömning avprovningsresultat av asfaltmaterial för återvinning” (se litteraturförteckning) finnsanvisningar för provtagning av returasfalt, asfaltgranulat och borrkärnor påbeläggning.VTI notat 1-2001 15


Karakterisering av returasfalt eller asfaltgranulatInnan återvinning måste asfaltmaterialet undersökas med avseende påmaterialsammansättning och ibland bindemedelsegenskaper. Resultatet ligger tillgrund för val av metod, typ och mängd av nytt bindemedel samt behov avstenmaterialinblandning. Representativa prov uttas från upplag eller genomborrprov från befintlig väg. Ur proven bestäms:• kornstorleksfördelning på granulat (tvättsiktning)• bindemedelshalt och kornstorleksfördelning på extraherat material• penetration eller mjukpunkt på återvunnet bitumen (vid hårdare bitumen) eller• kinematisk viskositet (60°C) på återvunnet bindemedel (vid mjukbitumen).Vatteninnehållet kan variera i granulatet, vilket bör beaktas vid proportioneringoch produktion av massa. Om bindemedelshalten eller kornstorleksfördelningenvarierar för mycket i upplaget bör materialet i möjligaste mån homogeniseras vidlagring och inmatning i verket. Det kan göras genom omblandning av materialen,genom skiktvis lagring av materialen i mellanupplaget och genom ett braförfarande när granulatet skall utlastas till kalldoseringsenheterna. Standardavvikelsenpå bindemedelshalten och kornstorleksfördelningen (extraheratmaterial, t.ex. fillerhalten och passerande mängd på sikt 4 mm) kan ligga tillgrund för bedömning av materialets homogenitet.I följande avsnitt ges en översikt av asfaltgranulat från olika mellanupplag.Kornkurva och bindemedelshaltAsfaltgranulaten kommer från mellanupplag i både södra och norra Sverige. Deursprungliga beläggningstyperna är ABT och AG. I några prov finns inslag avdränasfalt, skelettasfalt och asfaltemulsionsbetong. Granulaten var av typensamkrossmaterial med gradering 0-16 eller 0-22 mm. Både uppgrävda och frästamassor finns representerade i materialen. Endast i några fall har vattenhaltenkontrollerats.Data om returasfaltens bindemedelshalt och extraherade kornkurva har storbetydelse för valet av erforderlig mängd och typ av nytt bindemedel som skalltillsättas asfaltgranulatet.16 VTI notat 1-2001


Passerande mängd, vikt-%1009080706050403020100Figur 2Övre gräns ABT11Undre gräns ABT16Extraherade granulat0,074 0,125 0,25 0,5 1 2 4 5,6 8 11,2 16 22,4 31,5Kornstorlek, mmSammanställning av kornkurvor från asfaltgranulat.8Bindemedelshalt, %76543210Borlänge 1Borlänge 3Lunde granulatprov 2Borlänge 2Överum-95 prov 1EskilstunaLunde granulatprov 3Lunde granulatprov 4Borlänge 4Lunde granulatprov 1SeskaröÄngelholmBorlänge 5Lunde förkross 1ByringeRv 40SaxånLunde förkross 2Lunde förkross 3TjäraLjusne 1FLjusne 2FLaholmLjusne 1Bommersvik 1Rv 42Ljusne 2Bommersvik 2MärstaLjusne 3VikanUnderåsÖverum-95 prov 3Överum-95 prov 4ArkösundDalsjöforsFigur 3 Sammanställning över bindemedelshalten på asfaltgranulat.Bindemedelshalten och kornkurvan (den extraherade kurvan från returasfalten)kan variera mellan olika upplag men ligger i de flesta inom gränskurvorna förABT16 eller ABT11. Bindemedelshalten ligger mellan 3,5-7,0 %. Debindemedelsfattiga granulaten kommer från kommunala mellanlager därmaterialen utgjordes av uppgrävda massor. I de fall bindemedelshaltenöverskrider 5,0 % utgörs massorna av fräsgranulat från slitlagerbeläggningar. Närmassorna överskrider 6,0 % i bindemedelsinnehåll kan stenmaterialinblandningbli nödvändigt.VTI notat 1-2001 17


Faktorer som påverkar bindemedelshalten och kornkurvan är bland annatursprunglig beläggningstyp, förekomst av lagningsmassor, åldring, krossning,avnötning, bindemedelsförluster, materialsläpp med mera. Vid bortgrävning ochfräsning kan en sammanslagning av olika beläggningstyper ske samtidigt somobundet material kan komma med i massorna. Trots detta uppvisar mellanupplagibland en förvånansvärt homogen sammansättning med avseende påbindemedelshalt och kornkurva. Standardavvikelsen på bindemedelshalten lågmellan 0,4-0,7. I båda fallen delades upplaget upp i tårtbitar så att proven spredsut över hela mellanupplaget.Passerande mängd, vikt-%100,090,080,070,060,050,040,030,020,010,00,0Bind.halt: 4,7 %Stdav: 0,7Min: 4,2 %Max: 5,4 %0,08 0,13 0,25 0,5 1 2 4 5,6 8 11,2 16 22,4Kornstorlek, mmFigur 4 Spridningen hos kornkurva och bindemedelshalt i ett mellanupplag medfräsmassor från E20.Passerande mängd, vikt-%100,090,080,070,060,050,040,030,020,010,00,0Bindemedelshalt: 4,0 %Stdav: 0,4Min: 3,4 %Max: 4,7 %0,08 0,13 0,25 0,5 1 2 4 5,6 8 11,2 16 22,4 31,5Kornstorlek, mmFigur 5 Spridningen hos kornkurva och bindemedelshalt i ett mellanupplag meduppgrävda massor från en kommun.18 VTI notat 1-2001


Möjligheterna att förändra bindemedelshalten i granulat genom fraktionsuppdelningkan vara begränsade eftersom bindemedel förekommer både i definare och grövre fraktionerna även om den finaste fraktionen innehåller högsthalt bitumen.Bindemedelshalt, %98765432100-4 mm 4-8 mm 8-11,2 mm 11,2-16 mm >16mmFraktionFigur 6 Fördelningen i bindemedelshalt mellan olika fraktioner från sammaasfaltgranulat.Asfaltgranulatets sammansättning och vatteninnehållAsfaltgranulatets korngradering (granulatkurva) och vatteninnehåll har betydelseför massans homogenitet, bearbetbarhet och packbarhet. Granulatets kornkurvabestäms genom tvättsiktning. Vid analysen torkas materialet vid rumstemperaturför att inte partiklarna skall klibba ihop. I diagrammet har gränskurvorna förgranulat till kall och halvvarm återvinning lagts in (krav i ATB VÄG).VTI notat 1-2001 19


Passerande mängd, vikt-%1009080706050403020100Tvättsiktade granulat0,074 0,125 0,25 0,5 1 2 4 5,6 8 11,2 16 22,4 31,5Kornstorlek, mmFigur 7 Sammanställning över kornkurvan på tvättsiktat asfaltgranulat.I de flesta fall uppfyller asfaltgranulaten (krossade massor eller fräsgranulat) degränskurvor som satts upp i Vägverkets anvisningar. Materialet får bryta en av deinre gränslinjerna. Kornkurvan liknar bärlagergrus men finmaterialhalten är lågoch i regel under 2 %. Det innebär att materialen är förhållandevis välgraderadevilket är viktigt vid t ex packningen av massan.Asfaltgranulaten i denna undersökning utgörs av samkrossprodukter där partiklarstörre än 16 eller 22 mm siktats bort. Ibland brukar granulatet delas upp i en finresp.grovfraktion som sedan vid återvinning blandas ihop till lämpligtsammansättning.Tabell 1 Vatteninnehåll i asfaltgranulat.Granulat Vattenhalt, % Väderlek, tidpunktUnderås 5,4 Regn, septemberBommersvik 5,1 Regn, septemberSaxån 1,0-1,6 Värmebölja, juniLinköping (0-18 mm) 5,2-7,5 DecemberLinköping (0-32 mm) 5,0-6,1 DecemberProverna på vattenhalten är tagna i upplaget vid mellanlagring. I de flesta fallbrukar vattenhalten ligga mellan 2-3 % under sommarhalvåret. De prov somerhöll drygt 5 % vatten togs efter ett kraftigt regn. Vid nederbörd så är det ytlagretsom får det högsta fuktinnehållet men med tiden kan vatten tränga igenomupplaget vilket fullskaliga lakförsök visat (Thorsenius, 1996). Proverna som togsunder vintern 2000/01 erhöll högst vatteninnehåll, 5,0-7,5 % med de högstavärdena för finsorteringen (0-18 mm).20 VTI notat 1-2001


Egenskaper hos bindemedel i returasfaltDe bindemedel som förekommer i returasfalt är i regel bitumenbaserade. Tilldenna grupp räknas penetrationsbitumen, mjukbitumen, emulsioner ochbitumenlösning. Vägolja, som är det mjukaste bituminösa bindemedlet somanvänts i modern tid, förekommer också. En annan typ av bituminöst bindemedelsom användes fram till 1973 är stenkolstjära. Användningen upphörde genom enfrivillig överenskommelse inom asfaltindustrin i Sverige. Stenkolstjäran användesibland som självständigt bindemedel och ibland utblandad med bitumen.De bituminösa bindemedel som återfinns i en returasfalt har förändrats iförhållande till sina ursprungliga egenskaper. Processen vid framställning, t exuppvärmning och blandning i ett asfaltverk, transport och utläggning, görbindemedlet hårdare. Under den efterföljande brukstiden hårdnar bindemedletytterligare genom olika delprocesser som går under den gemensammabenämningen ”åldring”. Processerna är:• oxidation genom inverkan av syret i atmosfären• avdunstning av lättare beståndsdelar• fysikalisk hårdnande• hårdnande genom utsöndring.Det är inte fel att påstå att varje beläggningslager utfört vid en viss tidpunkt harunika bindemedelsegenskaper. Det beror på att olika bindemedel har använts vidframställningen och att åldringsprocessen därefter varit olika. Vid upptagninggenom rivning eller fräsning blandas dessutom i regel lager av olika ursprung ochsammansättning i den borttagna returasfalten.I följande figurer redovisas egenskaper på återvunnet bindemedel från olikareturasfalter med varierande ursprung och ålder. Det handlar huvudsakligen omursprungligen varma beläggningstyper (ABT, ABS, AG) men inslag av kallmassafinns i några fall (IM, AEBÖ, IM). De analyser som utförts är penetration,mjukpunkt, duktilitet och Fraass brytpunkt.VTI notat 1-2001 21


Penetration (0,1 mm vid 25°C)12010080604020Figur 8Mjukpunkt ,°C01009080706050403020100AGABT/AGABSABSAGF/B85ABT/AGABSABT/AGABT/B85AEBÖ/ABTABTABT/B180ABT/AGABT/AEBÖIM/OGEn översikt över bindemedlets hårdhet (penetration) i gamlabeläggningar eller granulat från mellanupplag.IM/OGAEBÖ/ABT/ALBABT/AGABTABT/B180ABSABT/B85ABTABS16ABT/AGABT/AGABT/AGAGF/B85AGABT/AGFigur 9 En översikt över bindemedlets hårdhet (mjukpunkten) i gamlabeläggningar eller granulat från mellanupplag.22 VTI notat 1-2001


1009080y = 154,97x -0,2641R 2 = 0,91Mjukpunkt ,°C7060504030201000 100 200 300 400 500Penetration , 0.1 mmFigur 10 Korrelationen mellan penetration och mjukpunkt på återvunnetbindemedel.120100>100cmDuktilitet ,cm8060402000 20 40 60 80 100 120Penetration , 0.1 mmFigur 11 Sambandet mellan penetration och duktilitet (25°C) på återvunnetbindemedel.VTI notat 1-2001 23


Fraass brytpunkt, °C0-5-10-15-20y = -7,2055Ln(x) + 13,172R 2 = 0,70Figur 12-250 20 40 60 80 100Penetration , 0.1 mmKorrelationen mellan penetration och Fraass brytpunkt på återvunnetbindemedel.Vid varm återvinning har det gamla bindemedlets egenskaper stor betydelse föregenskaperna på den varma massan. Det är dock inte klarlagt hur förhållandet ärvid kall och halvvarm återvinning av ursprungligen varma massor. Mjukpunktenhos bindemedlet bör dock påverka stabilitetsegenskaperna, speciellt vid högatemperaturer. I de avsnitten som behandlar mekaniska egenskaper samtbeständighet görs en koppling mellan bindemedlets hårdhet (där uppgifter finns)och provningsresultaten.Penetration är ett mått på bitumenets hårdhet vid 25°C. Mjukpunkten visar vidvilken temperatur bitumenet mjuknar. Duktilitet är ett mått på bindemedletskohesion och kan sägas beskriva töj- eller bindförmågan (i viss mån elasticiteten)i bitumen vid angiven temperatur. I detta fall har temperaturen vid analysen varit25°C men provningen kan även göras vid 10 eller 0°C. Fraass brytpunkt beskriverlågtemperaturegenskaperna och närmare bestämt vid vilken temperatur(minusgrader) bindemedlet spricker. Som det framgår av figurerna finns ettförhållandevis bra samband mellan de olika egenskaperna. När bindemedlet åldrasblir det hårdare och sprödare vilket försämrar elasticiteten (töjbarheten) hosbindemedlet och samtidigt gör det mer sprickbenäget vid låga temperaturer. Vidkall- och halvvarm återvinning kompenseras förhårdningen genom att i de flestafall ett mjukt bindemedel inblandas i återvinningsmassan. Även när inget nyttbindemedel inblandas (endast vatten) kan massan med tiden binda ihop men enligtprovvägen vid Saxån (VTI notat 62-1999) erhöll lagret dålig beständighet motvatten och blev därför mer känsligt för sprickbildning jämfört med närbindemedel inblandades.24 VTI notat 1-2001


Packningsegenskaper hos asfaltgranulatOptimal vattenkvot (vätskeinnehåll)För att massan skall få bästa möjliga packningsegenskaper bör optimal vätskekvoteftersträvas. Med vätskekvot menas vattenkvoten i granulatet och tillsattemulsionskvot. Emulsionen kan i detta skede betraktas som en vätska medflytande egenskaper. Packningskurva bestämd vid olika vätske- eller vattenkvoterenligt tung instampning eller Marshallpackning anger lämpligt fuktinnehåll. Påvälgraderade material (fräst eller krossat granulat) brukar optimal vätskekvot ligganära 6-7 % men skillnaden i maximal densitet är ibland inte så stor mellan 4-6 %.Vid 8 % brukar vattenseparation uppstå, vilket reducerar massan förmåga att tapackning (materialet blir fjädrande genom porvattentryck).I figur 13 redovisas packningskurvan från några asfaltgranulat (Saxån,Bommersvik, Underås).Torr skrymdensitet ,g/cm 32,001,951,901,851,801,751,701,651,601,551,500 2 4 6 8 10Vattenkvot ,vikt-%Riklig vattenseparationFigur 13Packningskurva på olika asfaltgranulat (tung instampning - Proctor).Konsistens och bearbetbarhet hos granulat och massaKalla och halvvarma massor brukar vara relativt tröga att lägga ut och packa. IRIvärdenmellan 1,5-2,5 har uppmätts på relativt nyutlagda beläggningar enligt VTIsprovsträckor (VTI notat 7-2000). Inga normerade metoder finns för att mätakonsistensen på asfaltmassa. Nynäs Workability Test (bilaga 1) är framtagen förnytillverkade emulsionsmassor men anses inte fungera för återvinningsmassor.Konsistensen påverkas markant av brythastigheten hos emulsionen/massan vilketgör denna parameter svår att bestämma eftersom detta är ett förlopp som påverkasav tiden, temperaturen, fuktinnehåll med mera. Samma granulat eller massa kandärför uppföra sig olika beroende på omständigheterna.Vid gyratorisk packning mäts packningsförloppet samt moståndet i massan ochdenna metod kan ge en del relevant information om granulatets eller massansVTI notat 1-2001 25


konsisten och hanterbarhet. Metoden kan användas vid relativa, jämförande testerav olika material eller recept. Inverkan av fukthalt, stenmaterialinblandning ochbindemedelshalt bör kunna studeras genom detta förfarande. Gyratorisk packningkan också användas för preparering av provkroppar.I följande avsnitt redovisas försök där packningsförloppet och skjuvhållfastheten imassan studerats på några granulat eller återvinningsmassor i gyratoriskpackningsutrustning.Gyratorisk packningGyratorisk packningsutrustning har använts i Frankrike sedan början av 1970-taletoch även i USA under en längre tid. Särskilt under senare år i det storaforskningsprogrammet SHRP och det däri framtagna proportioneringssystemetSuperpave. Där används gyratorisk packning för att bestämma packningsarbetet.Nya gyratoriska utrustningar har tagits fram på senare år, med möjlighet att följapackningsarbetet under hela packningsproceduren, vilket åter väckt intresset fördenna typ av packningsutrustning. Gyratorisk packningsutrustning användsnumera för undersökning av:• Packningsegenskaperna• Bearbetbarheten• Stabiliteten (skjuvmotståndet)• Preparering av provkropparVTI har sedan 1994 en gyratorisk utrustning av finskt fabrikat från Invelop OY.Den har möjlighet att packa provkroppar både med 100 och 150 mm diameter ochtill en höjd av upp till 150 mm. Till utrustningen finns ett dataprogram som styrpackningen. Variationsbredden på utrustningens inställningar är:Vinkel: 0-4 % (0-2,5°) Varvtal: 0-40 cykler/minTryck: 0-8 bar Antal varv: max 400Bild 6VTIs gyratoriska packningsutrustning som användes vid försöken.26 VTI notat 1-2001


I denna undersökning har gyratorisk packningsutrustning använts vidundersökning av packningsegenskaper, bearbetbarhet, stabilitet och prepareringav provkroppar för studier av mekaniska egenskaper eller beständighet. Iundersökningarna har också inverkan av provformens (burkens) diameter ochtypen av form, slät eller perforerad, studerats. Packningsförsöken har gjorts vidolika temperaturer och på olika typer av granulat och provblandningar.Tre olika asfaltgranulat har ingått i undersökningarna. Tillsatsen av vatten harvarit 3 eller 4 %. I de fall bindemedel inblandats har 2,0-4,0 emulsion tillsats. Denmetod som använts vid packningen av provkropparna är:Formar: 100 mm (eller 150mm), slät (eller perforerad)Tryck: 6 bar (600 kPa)Antal cykler: 200 (30 varv/min) – 400 varv vid 150mm formVinkel: 1°Provhöjd: 100 mmTemperatur: 10°, 23°, 60°CEtt relativt högt tryck men låg vinkel valdes vid förfarandet. Metoden följer detförfarande som används i Norge för packningsstudier och provpreparering avkalla massor. När provkroppar tillverkas väljs packningsinsatsen (antalet varv) till97,3 % av den uppmätta torra skrymdensiteten vid 200 cykler.Bedömning av resultat från gyratorisk packning - allmäntEn kort beskrivning av de erfarenheter som erhölls i Norge (Telemarksprojektet)vid packning av kalla massor ges i detta avsnitt. Från packningskurvan somerhålls i gyratorn kan följande definitioner göras:• N initial Antal cykler i gyratorn som erfordras för att packa massan till dendensitet den har efter utläggning (ca 10 cykler)• N design Antal cykler i gyratorn som erfordras för att packa massan till dendensitet den har efter utläggning och packning (20-110 cykler)• N max Antal cykler i gyratorn som erfordras för att packa massan tillmaximal densitet (200 cykler)För att värdera bearbetbarheten hos materialet brukar kompakteringsgraden (torraskrymdensiteten) efter N initial (10 cykler) och skjuvmotståndet (G) användas:• Vid högre skrymdensitet (N initial ) bedöms materialet ha god bearbetningsbarhet• Vid lägre skrymdensitet (N initial ) bedöms materialet ha sämre bearbetningsbarhet• Högt värde på G betyder trögare massa• Lägre värde på G betyder lättare massaOmsatt till förhållandena vid utläggning blir detta; Vid hög kompakteringsgradvid N initial uppnår massan snabbt packning. Lågt skjuvmotstånd (G) ärkarakteristiskt för massor som är lätta att lägga ut pga den låga inre friktionen iVTI notat 1-2001 27


Passerande mängd, vikt-%1009080706050403020ByringeBorlängeEskilstuna1000,075 0,125 0,25 0,5 1 2 4 5,6 8 11,2 16 22,4 31,5Kornstorlek, mmFigur 14Kornkurva enligt tvättsiktning på granulat.Passerande mängd, vikt-%1009080706050403020100Byringe 4,7%Borlänge 4,0%Eskilstuna 4,3%0,075 0,125 0,25 0,5 1 2 4 5,6 8 11,2 16 22,4 31,5Kornstorlek, mmPen.KoRFrassDukt.Byringe4257,0-100 cmABT11Borlänge2366,0-9°C28 cmEskilstuna2864,0-13°C70 cmFigur 15Kornkurvan (extraherad) samt bindemedelshalt ochbindemedelsegenskaper på granulat.I följande avsnitt ges en översikt över erhållna resultat.VTI notat 1-2001 29


Packningskurvan (utvecklingen av torra skrymdensiteten)Skrymdensitet, g/cm 32,52,42,32,22,12,01,91,81,7Eskilstuna10°C, Slät form23°C, Slät form60°C, Slät form10°C, Perforerad form23°C, Perforerad form60°C, Perforerad form1 10 100 1000Antal cyklerSkrymdensitet, g/cm 32,52,42,32,22,12,01,91,81,7Borlänge10°C23°C60°C1 10 100 1000Antal cyklerSkrymdensitet, g/cm 32,52,42,32,22,12,01,91,81,7Byringe10°C23°C60°C1 10 100 1000Antal cyklerHålrumshalt, %1614121086420Eskilstuna Borlänge Byringe10°C23°C60°CFigur 16a-d Packningskurva samt hålrumshalt (torr skrymdensitet) vid olikatemperaturer för asfaltgranulat med tillsatts av 4 % vatten, 100 mmslät form. För granulatet från Eskilstuna undersöktes ocksåperforerad form.Skrymdensitet, g/cm 3Skrymdensitet, g/cm32,52,42,32,22,12,01,91,81,72,52,42,32,22,12,01,91,81,7Eskilstuna1,0 % emulsion, 10°C1,0 % emulsion, 23°C1,0 % emulsion, 60°C1 10 100 1000Antal cyklerEskilstuna3,0 % emulsion, 10°C3,0 % emulsion, 23°C3,0 % emulsion, 60°C1 10 100 1000Antal cyklerSkrymdensitet, g/cm 3Skrymdensitet, g/cm 32,52,42,32,22,12,01,91,81,72,52,42,32,22,12,01,91,81,7Eskilstuna2,0 % emulsion, 10°C2,0 % emulsion, 23°C2,0 % emulsion, 60°C1 10 100 1000Antal cyklerEskilstuna4,0 % emulsion, 10°C4,0 % emulsion, 23°C4,0 % emulsion, 60°C1 10 100 1000Antal cyklerFigur 17a-d Packningskurva (skrymdensitet) vid olika temperaturer förgranulatet från Eskilstuna med tillsatts av 3 % vatten och1,0-4,0 % BE60M/2000, 100 mm slät form. Uppdelning efter tillsattmängd emulsion.30 VTI notat 1-2001


Skrymdensitet, g/cm 32,52,42,32,22,12,01,91,81,7Eskilstuna1,0 % emulsion, 60°C2,0 % emulsion, 60°C3,0 % emulsion, 60°C4,0 % emulsion, 60°C1 10 100 1000Antal cyklerSkrymdensitet, g/cm 32,52,42,32,22,12,01,91,81,7Eskilstuna1,0 % emulsion, 23°C2,0 % emulsion, 23°C3,0 % emulsion, 23°C4,0 % emulsion, 23°C1 10 100 1000Antal cyklerSkrymdensitet, g/cm 32,52,42,32,22,12,01,91,81,7Eskilstuna1,0 % emulsion, 10°C2,0 % emulsion, 10°C3,0 % emulsion, 10°C4,0 % emulsion, 10°C1 10 100 1000Antal cyklerHålrumshalt enligtgyratorisk packning, %12,010,08,06,04,02,00,01,0% 2,0% 3,0% 4,0%Tillsatt emulsion, %Figur 18a-d Packningskurva (skrymdensitet) och hålrumshalt vid olikatemperaturer för granulatet från Eskilstuna med tillsatts av 3 %vatten och 1,0-4,0 % BE60M/2000, 100 mm slät form. Uppdelningefter packningstemperatur.10°C23°C60°CSkrymdensitet, g/cm 32,42,32,22,12,0Byringe1,910°C1,823°C1,74% H 2 O 60°C1,61 10 100 1000Antal cyklerSkrymdensitet, g/cm 32,42,32,22,12,01,9Byringe1,83,0 % vatten1,74,0 % vatten1,61 10 100 1000Antal cyklerFigur 19a-b Packningskurva (skrymdensitet) med 150 mm slät form (400 varv)vid olika temperaturer för granulatet från Byringe med tillsatts av3,0 och 4,0 % vatten.+23°CVTI notat 1-2001 31


Skjuvmotståndet i massorna (skärspänning, G)Skjuvmotstånd, kN/m 2Skjuvmotstånd, kN/m 2450400350300250200150100500450400350300250200150100500Eskilstuna10°C, Slät form23°C, Slät form60°C, Slät form10°C, Perforerad form23°C, Perforerad form60°C, Perforerad form1 10 100 1000Antal cyklerByringe10°C23°C60°C1 10 100 1000Antal cyklerSkjuvmotstånd, kN/m 2450400350300250200150100500Borlänge10°C23°C60°C1 10 100 1000Antal cyklerFigur 20a-c Skjuvmotstånd vid olika temperaturer för de undersökta granulatenmed tillsatts av 4 % vatten, 100 mm slät form. För granulatet frånEskilstuna undersöktes också perforerad formSkjuvmotstånd, kN/m 2Skjuvmotstånd, kN/m 2450400350300250200150100500450400350300250200150100500Eskilstuna1,0 % emulsion, 10°C1,0 % emulsion, 23°C1,0 % emulsion, 60°C1 10 100 1000Antal cyklerEskilstuna3,0 % emulsion, 10°C3,0 % emulsion, 23°C3,0 % emulsion, 60°C1 10 100 1000Antal cyklerSkjuvmotstånd, kN/m 2Skjuvmotstånd, kN/m 2450400350300250200150100500450400350300250200150100500Eskilstuna2,0 % emulsion, 10°C2,0 % emulsion, 23°C2,0 % emulsion, 60°C1 10 100 1000Antal cyklerEskilstuna4,0 % emulsion, 10°C4,0 % emulsion, 23°C4,0 % emulsion, 60°C1 10 100 1000Antal cyklerFigur 21a-d Skjuvmotstånd vid olika temperaturer för granulatet frånEskilstuna med tillsatts av 3 % vatten och 1,0-4,0 % BE60M/2000,100 mm slät form. Uppdelning efter tillsatt mängd emulsion.32 VTI notat 1-2001


Skjuvmotstånd, kN/m 2Skjuvmotstånd, kN/m 2450400350300250200150100500450400350300250200150100500Eskilstuna1,0 % emulsion, 60°C2,0 % emulsion, 60°C3,0 % emulsion, 60°C4,0 % emulsion, 60°C1 10 100 1000Antal cyklerEskilstuna1,0 % emulsion, 10°C2,0 % emulsion, 10°C3,0 % emulsion, 10°C4,0 % emulsion, 10°C1 10 100 1000Antal cyklerSkjuvmotstånd, kN/m 2450400350300250200150100500Eskilstuna1,0 % emulsion, 23°C2,0 % emulsion, 23°C3,0 % emulsion, 23°C4,0 % emulsion, 23°C1 10 100 1000Antal cyklerFigur 22a-c Skjuvmotstånd vid olika temperaturer för granulatet frånEskilstuna med tillsatts av 3 % vatten och 1,0-4,0 % BE60M/2000,100 mm slät form. Uppdelning efter packningstemperatur.Skjuvmotstånd, kN/m 2450Byringe10°C40023°C35060°C30025020015010050 4% H 2 O01 10 100 1000Figur 23Antal cyklerSkjuvmotstånd med 150 mm slät form (400 varv) vid olikatemperaturer för granulatet från Byringe med tillsatts med tillsattsav 4,0 % vatten.KommentarerInverkan av provutrustning (typ av formar)Skillnaden mellan slät och perforerad form är liten om skrymdensiteten studeras.Vid 60°C blev dock skrymdensiteten något högre med perforerad form.Skjuvmotståndet (skärspänningen, G) i materialet blev i två fall (10 och 23°C)något lägre medan det var oförändrat vid 60°C. En viss inverkan på packningsförloppetgav således form med perforerad mantelyta. Perforerade formar ansesvara lämpliga för emulsionsmassor vilka innehåller vatten. För att förhindrauppkomst av porvattentryck (som försvårar packningen) skall vatten kunnapressas ut genom hålen i formen.VTI notat 1-2001 33


Anledningen till att provningarna gjordes med formar med varierande storlek(100, 150 mm) beror på att från början endast 150 mm fanns på VTIslaboratorium. Eftersom asfaltgranulat normalt inte har grövre partiklarinförskaffades formar med diametern 100 mm. Provmängden blir då mindre ochprovningen lättare att utföra. Enligt resultaten blev skrymdensiteten lägre vid 150mm. Kurvan som beskriver skjuvmotståndet (G) i massan skiljde sig avsevärtmellan de två diametrarna. Vid 150 mm ökade motståndet kontinuerligt underpackningsförloppet (utom vid slutet på ett prov) medan vid 100 mm kurvanbörjade falla redan vid ca 40-50 cykler. G låg överlag på en betydligt högre nivåför proverna med diametern 100 mm. Packningsarbetet blev också mer intensivtvid 100 mm eftersom belastningen i båda fallen var 6 bar. Vid en relevantjämförelse mellan olika formar bör trycket anpassas efter provets diameter.Typen av asfaltgranulatPackningskurvornas form skiljde sig inte mycket åt mellan de tre provmaterialen.Den mesta packningen skedde redan efter ca 30 cykler. De tre asfaltgranulaten ärockså förhållandevis lika varandra med avseende på kornkurva, bindemedelshaltoch bindemedelsåldring. Skrymdensiteten ökade markant vid högre temperatur.Efter 200 cykler låg hålrumshalterna på 11-13 % vid 10°C. Motsvarande värdenvar vid 23 resp. 60°C var 9-11 resp. 5-8 %. Enligt borrkärnor från utlagt granulatpå vägen har hålrumshalterna legat på 8-12 % efter en tids trafik. Om granulatskall användas som bärlager rekommenderas enligt danska anvisningar utläggningoch packning under sommaren när temperaturen är hög. Vid lägre temperaturerblir packningsgraden lägre.Vid tillsatts av 4 % vatten blev skrymdensiteten något högre än vid 3 %. Optimalvattenkvot ligger enligt packningskurva från tung instampning på ca 6 %. Flerundersökningar rekommenderas för att studera vattenkvotens inverkan påpackningsförloppet.Formen på kurvan som beskriver G var lika mellan de tre granulaten. Efter ca 20cykler minskade motståndet (samtidigt som skrymdensiteten ökar). De högstavärdena (sett över hela packningsförloppet) erhöll proverna med lägsthålrumshalt. Massans täthet verkar således ha stor betydelse för motståndet imaterialet. Vid högre temperatur blir enligt kurvan motståndet större i massan.Överlag uppvisar massorna vid 23°C lägre G (med något undantag) än de vid 10och 60°C. Jämfört med de norska undersökningarna på nytillverkade kalla massoruppvisar asfaltgranulaten större G under packningsförloppet.Återvinningsmassa av granulat, vatten och emulsionEnligt packningskurvorna på prov av asfaltmassa påverkades skrymdensiteten avmängden nytt bindemedel och av temperaturen vid provningen. Framför allt vid60°C blev skrymdensiteten markant högre samtidigt som kurvan planade ut meraefter ca 50 cykler. Skillnaden i skrymdensitet vid olika temperaturer tenderadeockså att minska vid större antal cykler. Skrymdensiteten ökade med mängdenbindemedel som inblandas men skillnaden tenderade att bli mindre vid de högrebindemedelshalterna. Störst skillnad förelåg mellan 1 och 2 % emulsionsinblandning.Det innebär att massor med 1 % emulsion kan ha sämre bearbetningsbarhetän mer bindemedelsrika massor (2-4 %).34 VTI notat 1-2001


Skjuvmotståndet (G) i massan påverkas på samma sätt som granulatet avtemperaturen men även av den mängd emulsion som inblandades. I de flesta fallerhöll massan som packats vid 60°C lägre värden än de vid 10 och 23°C. Vid lågbindemedelsinblandning var dock denna effekt mindre. Kombinationen högbindemedelshalt och hög temperatur gav efter 10-20 cykler kraftigt minskning avG med fallande kurva som följd. Om låga värden uppnås kan materialet bliinstabilt. Var minvärdet på G för återvinningsmassor ligger är dock okänt ochberor också på om massan skall användas till slit- eller bärlager. I detta fall gavblandningarna med 3-4 % emulsion lägre stabilitet än de med 1-2 % menmassorna erhåller samtidigt bättre bearbetbarhet (lägre G-värde).SlutkommentarResultaten från gyratorisk packning visar att framför allt återvinningsmassa kanha varierande egenskaper beroende på mängden inblandad emulsion ochpackningstemperaturen. Om hålrumshalterna studeras ger packningen vidrumstemperatur de mest realistiska resultaten för kall återvinning. Provning vidförhöjd temperatur, 60°C, ger alltför lågt hålrum. Vid halvvarm återvinning kanprovningen göras vid 60°C. Vid högre temperatur blir initialpackningen bättre,dvs. uppvärmda massor tar packning fortare än kalla massor. Det relativt högaskjuvmotståndet i kalla eller halvvarma massor innebär att massan kan blitröglagd och tungbearbetad. Vid höga bindemedelshalter indikerar det snabbtavtagande G-värdena i massan (vid fortsatt packning efter N design ) att materialetkan bli instabilt vid lägre hålrumshalter och vid högre temperaturer.Undersökningarna på laboratoriet skall ses som relativa provningar mellan olikamaterial eller recept där syftet kan vara att studera packningsbehov eller massanskonsistens. Vid utläggning och packning på vägen påverkas emulsionsmassornaav brytningstiden på emulsionen som i sin tur bland annat påverkas av tidenmellan blandning och utläggning, fuktinnehållet och väderleken. Massor somenligt laboratorieresultat visat sig vara förhållandevis smidiga kan bli mertröglagda om betingelserna är ogynnsamma. I viss mån kan detta styras uppgenom inblandning av vatten eller genom tillsatser (t.ex. brytadditiv).Återvinningsmassorna uppvisar i jämförelse med de norska undersökningarna avnytillverkade massor något högre skrymdensitet och därmed högre skjuvmotstånd.I VTI notat 70-1998 (Viman Leif) beskrivs försök med varma massor i gyratoriskpackningsutrustning. Vid 6 bars tryck som är förslaget i CEN-harmoniseringenrekommenderas en vinkel på 1,5° och 150 varv för att tillverka provkroppar förstudier av mekaniska egenskaper och beständighet. Provkropparna bör ej varahögre än 100 mm. Vid större format riskerar densiteten att variera allt för mycketinom provkroppen. Skrymdensiteten kan också behövas korrigeras om jämförelsergörs med vattenmetoden (FAS metod 427, vägning under vatten). I gyratorn mätsavståndet mellan bottenplattan och stampfoten, dvs. ungefär på samma sätt somvid mätning med skjutmått utan klackar (FAS metod 448). En korrigeringstabellför skrymdensitet finns i VTI notat 70-1998.VTI notat 1-2001 35


StenmaterialkvalitetI returasfaltÄldre beläggningsmaterial kan innehålla stenmaterial av sämre kvalitet, framförallt i fråga om slitstyrka och kornform eftersom kraven var lägre förr.Stenmaterialet kan också till mindre del vara nedslitet eller nedkrossat avdubbtrafiken. En viss åverkan sker dessutom vid fräsning, grävning och krossningav returasfalt. Ballasten bör dock inte vara så påverkad att den har någon störrebetydelse vid kall eller halvvarm återvinning. I Sverige är de flesta stenmaterialockså av bättre kvalitet även om skillnader finns.Inblandning av stenmaterialInblandning av stenmaterial görs för att höja materialets stabilitet om granulatetinnehåller för hög halt bindemedel (>6 %) eller för att förbättra massanskonsistens och läggbarhet. Om granulatet redan från början innehåller hög andelstenmaterial, dvs. om stenmaterial har kommit med vid uppgrävning, börinblandning av grövre stenmaterial (>8 mm) undvikas, speciellt om massan skallanvändas till slitlager.Om avsikten är att förbättra stabiliteten bör helkrossat material tillsättas men omavsikten är att förbättra enbart massans bearbetbarhet eller täta upp massan börnaturgrus eller sand (rundat material) tillsättas.I avsnittet som behandlar proportionering redovisas effekten av stenmaterialinblandningpå två typer av asfaltgranulat. på dels ett material med måttligtinnehåll av grovt stenmaterial (Vällsta, 6,0 % bitumen, ABT) dels ett materialmed förhållandevis hög andel av grövre material (Vikan, 6,1 % bitumen, ABS).Det inblandade stenmaterialet utgjordes av 15 % med fraktionen 8-16 mm krossatberg (100 % krossytegrad).Föroreningar (stenkolstjära)De föroreningar som förknippas med gamla asfaltbeläggningar är bindemedel avstenkolstjära som bland annat innehåller giftiga och cancerframkallade ämnen.Den typen av returasfalt skall förvaras separat och inte blandas med rena massoroch får inte användas till varm återvinning. Tjärhaltiga massor känns igen på sinkarakteriserande lukt men kan även bestämmas genom UV-lampa + vit färgbaserad på lösningsmedel eller varmluftpistol (VTI notat 49-2000).Vid återvinning av den här typen av material rekommenderas kall återvinningmed emulsion och cement. På laboratoriet kan materialet förvaras i hink ellerliknande med lock för att undvika lukt och man bör ej komma i hudkontakt medmaterialet. I VTI notat 49-2000 ges rekommendationer för hantering, mellanlagringoch återvinning av tjärhaltiga beläggningsmaterial.36 VTI notat 1-2001


Proportionering, mekaniska egenskaper ochbeständighet hos kalla asfaltmassorProportionering av återvinningsmassa - allmäntFunktionellt inriktad proportionering innebär att receptet för återvinningsmassantas fram genom relativa, jämförande provningar på provkroppar av granulat,bindemedel och vatten i olika proportioner. Efter det att provkropparnalagrats/härdats testas de med avseende på mekaniska egenskaper ochbeständighet. Den blandning som bäst uppfyller ställda krav (t.ex. enligt ATBVÄG) väljs.Provningarna i denna undersökning har gjorts genom dubbelprov och vid fleraolika bindemedelshalter. Bindemedelshalterna väljs utifrån bindemedelsinnehålletoch kornkurvan i granulatet samt hur åldrat det gamla bindemedlet är. Det innebärbland annat att en större bindemedelstillsats bör eftersträvas vid förhårdnat, åldratbindemedel och en mindre mängd när bindemedlet är mjukare och fräschare.Skillnaden i bindemedelshalt (restbitumenhalt) bör minst vara 0,4 procentenhetermellan provblandningarna. Ett sammanslaget prov av granulat från upplaget harlegat till grund för proportioneringen. För att provningarna skall bli jämförbaramåste provningsförfarandet styras upp noggrant med avseende på provberedning,blandning, packning av provkroppar och lagring innan provning utförs. En samlatbegrepp för detta brukar benämnas provpreparering.Uppläggning av undersökningenI följande avsnitt ges en översikt över olika provningsparametrars betydelse förresultatet vid proportionering. De variabler som studerats är packningsmetod förpreparering av provkroppar, temperaturer vid packning och lagring samtlagringstiden. Eftersom det handlar om kallblandade återvinningsmassor har storvikt lagts vid materialets känslighet för vatten, t.ex. vid packningen och påvidhäftningsegenskaperna hos provkroppar. Mängden nytt bindemedel i granulatetoch typen av bindemedel påverkar också resultatet och ingår därför i studien.Tillsatser såsom cement, stenmaterial och vatten är andra materialparametrar somstuderats.De mekaniska egenskaperna har i denna del av undersökningen testats genompressdragprovning (10°C), styvhetsmodul (10°C) och Marshallstabilitet (25°C).Dessutom har hålrumshalten bestämts genom flera olika metoder. Inverkandefaktorer såsom provningstemperatur och provkroppens storlek ingår i denna del avstudien. Beständigheten har testats genom vattenkänslighet (flera varianter), frystöbeständighetoch påverkan av vägsalt (vinterkonditionering).Hålrumshalten hos kalla återvinningsmassor samt mekaniska egenskaper ochbeständighet behandlas i separata avsnitt längre fram i rapporten. Metoden förvattenkänsligheten finns beskriven i avsnittet som behandlar beständigheten.Inverkan av provningstemperatur, belastning vid statisk packning, konditioneringvid beständighetsprovning, tillsats av cement och stenmaterial behandlas i desenare avsnitten.VTI notat 1-2001 37


Provmaterial, bindemedel, tillsatser och receptDe asfaltgranulat som ingått i laboratorieundersökningarna framgår av tabell 3.Tabell 3 Asfaltgranulat som ingått i undersökningen.Lokal Bindemedelshalt,%Penetrationvid 25°CTyp av ursprungligamassorBommersvik 1 5,9 - ABTBommersvik 3 5,8 - ABTUnderås 6,2 - ABTEskilstuna 4,3 28 ABT, AG, inslag avgrusSaxån 4,9 58 ABTLjusne 5,5-6,1 41 ABT, inslag av ABDoch ABSE4, Ångermanland 5,1 59 ABT, AG, IM, AEBÖVällsta 6,0 - ABTVikan 6,1 - ABSAsfaltgranulaten kommer från Göteborg, Södermanland, Uppland, Värmland,Gästrikland och Ångermanland.Receptur:• Vattenkvot: 2, 3 och 5 %• Emulsionskvot: 0, 1, 2, 3, 4 %• Cement: 1, 2 %• Stenmaterial: 15 % makadamI de inledande testerna testades 2 och 5 % vatteninnehåll i granulatet. Vid deprovtagningar som gjordes i fält erhöll granulatet 2 % fukt på sommaren undertorr väderlek och 5 % fukt efter en regning period. Numera eftersträvas ca 3 %fukt i asfaltgranulatet vid tillverkning av återvinningsmassor. Vid torrare väderlekinblandas, i verket, därför ofta vatten i granulatet.De bitumenemulsioner som använts är:• BE60M/2000 eller 2200 (BE60M/V1500 enligt ATB VÄG)• BE60M/5000 (BE60M/V6000)• BE60M/10000 (BE60M/V12000)• Nyrec 240• Nyrec 630ProvprepareringMaterialberedningAsfaltgranulat bör torkas vid rumstemperatur eller genom försiktig uppvärmning itorkskåp. Partiklarna kan annars klumpa ihop sig och materialet kan blisvårbearbetbart. För att påskynda torkningen kan materialet läggas på en störreplåt. Provmaterialet bör inte lagras i för tunnor eller dylikt eftersom det lätt kan38 VTI notat 1-2001


aka ihop och bli hårt. Klumpar av granulat kan ibland sönderdelas för hand elleri en laboratoriekross. Det är lämpligt att handsikta provet över en sikt meddiametern av 22 mm. Större partiklar på siktgallret går ofta att sönderdela. Deflesta krossade och siktade granulat innehåller endast ett fåtal större partiklar.Material som inte först krossats och siktats i fält (asfaltkakor, grövre fräsgranulat)kan inte proportioneras genom provning av provkroppar. I de fallen fårbindemedelshalt, kornkurva på extraherat material och eventuellt bindemedelsåldringligga till grund för val av metod eller arbetsrecept. En ordentligförprovning på granulatet bör dock vara målsättningen.Bild 7Torkningen av granulat bör göras vid högst 50°C för att inte materialetskall klumpa ihop sig.Blandning av massaAsfaltgranulatet (


lagras någon timme innan provkroppar tillverkas. Detta för att emulsionen skallhinna ”krypa på” och fastna på materialet.Bild 8Blandning av massa i Hobart.Packning och lagring av provkropparPackningsmetoden har stor betydelse för egenskaperna hos kallblandade massor.Det är viktigt att packningen på laboratoriet ger motsvarande hålrumshalt somerhålls på vägen (i hjulspåren) efter en tids trafik och värme. Det brukar ta ett tilltvå år innan kalla och halvvarma asfaltmassor härdat och hårdnat ordentligt.Framför allt trafikens efterpackning under varma perioder på sommaren medföratt hålrumshalten minskar vilket även påverkar de mekaniska egenskaperna hosbeläggningen. Fyra typer av packningsutrustningar har testats, Marshall, statiskpress, California Kneading Compactor och gyratorisk packningsutrustning. Ibörjan av provningarna testades uppvärmt granulat (60°C) men på senare år harprovkropparna preparerats vid rumstemperatur (23°C).På laboratoriet studerades packningstiden och packningstemperaturen.Huvuddelen av provkropparna lagrades 7 dygn vid 40°C. Några provseriertestades även vid 1 och 28 dygns lagring vid 40°C eller efter 7 dygn vid 25°C.Proverna fick vara kvar i formen 1 tim – 1 dygn innan de trycktes ut (beroende påpackningsmetod).MarshallpackningMarshallstampen är en vanligt förekommande packningsutrustning för varmamassor på laboratoriet. Vid tillverkning av laboratorieprov vid kall eller halvvarmåtervinning används i princip samma metod som vid varmtillverkad massabeläggning.För att provkropparna skall få realistiska hålrum och inte minst hållaihop när de tas ur burken måste massan vara uppvärmd till 60°C.40 VTI notat 1-2001


Tillverkningen av prov i marshallutrustning gick till på följande sätt.• Packningstemp.: 60°C• Provmängd: ca 1200 g• Antal slag: 50 slag/sida• Provet lagras någon timme innan det trycks ut ur formen.Resultaten från undersökningen redovisas i figurerna nedan. Initiala vattenkvotenvar 2,0 och 5,0 %.Pressdraghållfasthet, kPa1400120010008006004002000Bommersvik 32,0% vatten0 1 2 3Emulsionskvot, %28 dygn vått28 dygn torrt7 dygn vått7 dygn torrt1 dygn torrtFigur 24 Pressdraghållfastheten som funktion av emulsionskvoten ochlagringsförhållanden. Lagring: 1, 7 och 28 dygn vid 40° samt eftervattenmättning.Pressdraghållfasthet, kPa14001200100080060040020002,0% vatten0 1 2 3Emulsionskvot, %UnderåsBommersvik 1Bommersvik 3Figur 25 Pressdraghållfastheten som funktion av emulsionskvoten. Lagring: 7vid 40°C.VTI notat 1-2001 41


Styvhetsmodul, MPa5000450040003500300025002000150010005000Bommersvik 32,0% vatten0 1 2 3Emulsionskvot, %28 dygn vått28 dygn torrt7 dygn vått7 dygn torrtFigur 26 Styvhetsmodulen som funktion av emulsionskvoten ochlagringsförhållanden. Lagring: 7 och 28 dygn vid 40° samt eftervattenmättning.4000700Styvhetsmodul, MPa3500300025002000150010005000S-modul våttS-modul torrtPressdragh. våttPressdragh. torrtBommersvik 35,0% vatten0 1 2 3Emulsionskvot, %6005004003002001000Pressdraghållfasthet,kPaFigur 27 Pressdraghållfastheten och styvhetsmodulen som funktion avemulsionskvoten. Lagring: 7 vid 40° samt efter vattenmättning.Vidhäftningstal, %160140120100806040207 dygn; S-modul28 dygn; S-modul7 dygn; Pressdragh.28 dygn; Pressdragh.Bommersvik 32,0% vatten0Figur 280 1 2 3Emulsionskvot, %Inverkan av emulsionskvoten på vidhäftningstalet. Lagring: 7 resp.28 dygn vid 40° + vattenmättning.42 VTI notat 1-2001


Vidhäftningstal, %160140120100806040207 dygn; S-modul7 dygn; Pressdragh.Bommersvik 35,0% vatten0Figur 290 1 2 3Emulsionskvot, %Inverkan av emulsionskvoten på vidhäftningstalet. Lagring: 7 dygnvid 40° + vattenmättning.25Hålrumshalt, %20151050Figur 30Bommersvik 3, 28 dygnBommersvik 3, 7 dygnUnderås, 7 dygnBommersvik 1, 7 dygn0 1 2 3Emulsionskvot, %2,0% vattenHålrumshalten som funktion av emulsionskvoten och lagringstid.Lagring: 1, 7 och 28 dygn vid 40°C.KommentarerSom framgår av figurerna är det komplicerat att testa mekaniska egenskaper påkallblandad asfaltmassa. Resultatet påverkas förutom av bindemedelsinnehålletäven av initialvattenkvoten, den tid provkropparna lagras och vid vilkentemperatur. De högsta hållfastheterna erhöll blandningarna med 1,0-2,0 %emulsion medan beständigheten blir bäst vid 2,0-3,0 % emulsion. Det innebär attreceptet måste bli en kompromiss mellan olika egenskaper som står imotsattsförhållande till varandra. Följande noteringar kan göras utifrånprovningarna:• Hållfastheten ökade med lagringstiden• När torrlagrade prov testades minskade hållfastheten med ökad mängdbindemedel• När våtlagrade prov testades ökade hållfastheten upp till inblandning av 1-2 %emulsion för att sedan minska med högre mängd bindemedel• Hålrumshalten minskade med ökad bindemedelsmängd• Hålrumshalten tenderade också att minska något vid längre lagringstidVTI notat 1-2001 43


• Marshallpackning gav generellt höga hålrumshalter• Initialvattenkvoten i granulatet påverkade resultatet• Efter 7 dygns lufttorkning vid 40°C innehöll proverna ca 0,1-0,2 % vatten.• Vattenmättningen medförde att ca 5-10 % vatten trängde in i provet men ändåblev vattenmättnadsgraden måttlig (40 %)De relativt höga hålrumshalterna som erhölls efterliknar sannolikt förhållandenapå vägen en kort tid efter packningen men ligger högt jämfört med vad somerhålls efter något års trafikarbete.Resultaten visar att ett relevant provningsförfarande för kalltillverkade massormåste ha inslag av både provningar på torr och vattenmättade provkroppar (i fältvarierar också fuktinnehållet med årstiden). Innan provet testas måste dettorrlagras en tid vid förhöjd temperatur så att en ordentlig härdning sker. Testasenbart torrlagrade prov riskerar bindemedlets smörjande viskösa egenskaper att geett missvisande resultat samtidigt som materialet får hög kohesion vid lägrebindemedelshalter beroende på större inverkan av det gamla och åldradebindemedlet.En bra packningsmetod bör ge hålrum av ungefär samma storleksordning som utepå vägen. Marshallmetoden verkar i de avseendet ha allvarliga nackdelar och ärkanske den metod som sämst efterliknar verkligheten om trafikens efterpackningräknas in. Det höga hålrummet beror på att vattnet och emulsionen i materialet gerupphov till porvattentryck under packningen. De hålrumshalter som erhållitsbeskriver sannolikt det första tillståndet hos beläggningen innan trafikarbetetknådar till materialet i hjulspåren.Statisk packningStatisk packning är den på VTI vanligast förekommande metoden för tillverkningav provkroppar till kalla och halvvarma återvinningsbeläggningar. Innan denstatiska lasten läggs på förpackas provet med en stav så att materialet kan lagra sigi burken. Statisk packning förekommer t ex i Norge och Frankrike. Tillverkningengår till enligt följande:1. Ca 1100 g massa delas ned och placeras i en Marshallcylinder.2. Rodding - massan stöts 20 ggr i centrum och 20 ggr i mitten med hjälp av enmetallstav (9,5 mm i diameter och 40,5mm lång).3. Provet placeras i pressen och en last på 5,6 ton (7,0 MPa) appliceras vid endeformationshastighet av 1,3 mm/min. Trycket får vid maximala belastningenligga kvar i 60 sek.4. Provet lagras någon timme innan det trycks ut ur formen.Resultaten från prov tillverkade genom statisk packning framgår av figurernanedan. Prov framställdes av både varm (60°C) och kall massa (25°C).Initialvattenkvoten var 2,0 och 5,0 %.44 VTI notat 1-2001


Bild 9Provpreparering genom statisk packning.Pressdraghållfasthet, kPa1400120010008006004002000Bommersvik 32,0% vatten60°C (tillv.)0 1 2 3Emulsionskvot, %7 dygn vått7 dygn torrt1 dygn torrtFigur 31 Pressdraghållfastheten som funktion av emulsionskvoten. Lagring: 1och 7 dygn vid 40° samt efter vattenmättning.VTI notat 1-2001 45


Styvhetsmodul, MPa70006000500040003000200010000Figur 32Bommersvik 32,0% vatten60°C (tillv.)0 1 2 3Emulsionskvot, %7 dygn vått7 dygn torrtStyvhetsmodulen som funktion av emulsionskvoten. Lagring: 7 dygnvid 40°.Styvhetsmodul, MPa9000800070006000500040003000200010000Bommersvik 35,0% vatten60°C (tillv.)0 1 2 3Emulsionskvot, %S-modul våttS-modul torrtPressdragh. våttPressdragh. torrt16001400120010008006004002000Pressdraghållfasthet,kPaFigur 33Pressdraghållfastheten och styvhetsmodulen som funktion avemulsionskvoten. Lagring: 7 dygn vid 40° samt efter vattenmättning.Styvhetsmodul, MPa7000600050004000300020001000Bommersvik 32,0% vatten25°C (tillv.)S-modul våttS-modul torrtPressdragh. våttPressdragh. torrt12001000800600400200Pressdraghållfasthet,kPa00 1 2 3Emulsionskvot, %0Figur 34Pressdraghållfastheten och styvhetsmodulen som funktion avemulsionskvoten. Lagring: 7 dygn vid 40° samt efter vattenmättning.46 VTI notat 1-2001


Vidhäftningstal, %16014012010080604020S-modul (25°C tillv.)S-modul (60°C tillv.)Pressdragh. (25°C tillv.)Pressdragh. (60°C tillv.)Bommersvik 32,0% vatten0Figur 350 1 2 3Emulsionskvot, %Inverkan av emulsionskvoten på vidhäftningstalet. Lagring: 7 dygnvid 40° + vattenmättning. Tillverkning vid 25 resp. 60°.Vidhäftningstal, %16014012010080604020S-modulPressdragh.Bommersvik 35,0% vatten60°C (tillv.)0Figur 360 1 2 3Emulsionskvot, %Inverkan av emulsionskvoten på vidhäftningstalet. Lagring: 7 dygnvid 40° + vattenmättning.Hålrumshalt, %16141210864207 dygn, 25°C7 dygn, 60°C1 dygn, 60°C0 1 2 3Emulsionskvot, %Bommersvik 32,0% vattenFigur 37 Hålrumshalten som funktion av emulsionskvoten. Lagring: 1 och 7dygn vid 40°C.VTI notat 1-2001 47


KommentarerPressdraghållfastheten påverkades inte lika markant av emulsionskvoten som vidMarshallinstampning. Ett svagt optimum konstaterades vid tillsats av 1 %emulsion om provet vattenmättades före provningen. Storleksordningen påresultaten var överlag något högre vid statisk packning än vid Marshall, troligtvisberoende på att packningen blivit effektivare. Följande noteringar kunde görasutifrån provningarna:• Styvhesmodulen minskade med ökad mängd emulsion• Prov framställda vid 25°C erhöll lägre hållfasthet och högre hålrumshalt änvid 60°C• Hela, provningsbara provkroppar erhölls både vid 25 och 60°C• Initialvattenkvoten påverkade storleksordningen på resultaten men deninbördes ordningen mellan provblandningarna påverkades ej• Markant ökad vattenbeständighet med högre mängd emulsion• Hålrumshalten minskade med ökad mängd emulsion• Provkropparna innehöll 0,1-0,6 % vatten efter 7 dygns lagring vid 40°CJämförs resultaten med Marshallpackningen skiljer sig hålrumshalterna mest.Betydligt lägre hålrum erhölls vid statisk packning trots att belastningen varitrelativt måttlig (6,9 MPa). Provkropparna blir därmed mindre ömtåliga vidhanteringen, vilket är speciellt viktigt vid lägre bindemeddelshalter. Noterbart äratt hållfastheterna inte skiljer sig mer mellan de två packningsmetoderna trots destora skillnaderna i hålrumshalt. Bindemedlets smörjande, viskösa egenskaperverkar har större betydelse än hålrumshalten. När materialet pressas ihop mera(medför mer sammanhängande och tjockare bindemedelshinnor) får bindemedletsegenskaper en större betydelse, vilket framgår tydligt vid de högrebindemedelshalterna. Det positiva resultatet vid 25°C (hela och fina prov) gör attmassan kan prepareras vid rumstemperatur även om hållfastheten kan bli lägre vidprovningen. Proportionering är en relativ provning mellan provblandningar, dockmåste en stark relevans till erfarenheterna från vägen finnas. Provningen vid 60°Cbedöms kunna ge alltför höga hållfastheter och låga hålrumshalter för kallamassor.Inverkan av lasten storlek vid statisk packningI detta avsnitt redovisas en test på asfaltgranulat från Byringe. Syftet var attstudera inverkan av det packningsarbete som provet utsätts för vid statiskpackning. Proverna som tillverkades vid olika laster (packningsarbete) lagradesenligt standardförfarandet på VTI för kalla återvinningsmassor.Bindemedel• BE60M/2000Recept• vatten: 3,0 %• granulat: 100 %• emulsionskvot: 3,0 vikt-%48 VTI notat 1-2001


Packningsinsats• 4, 5, 5,6, 6, 7 och 8 tonHålrumshalt, %141210864204,0 5,0 6,0 7,0 8,0Packning, ton3,0 % BE60M/2000Pressdraghållfasthet, kPa80070060050040030020010004,0 5,0 6,0 7,0 8,0Packning, ton3,0 % BE60M/2000Figur 38a-b Inverkan av packningsinsatsen på hålrumshalten och pressdraghållfastheten.Granulat från Byringe.KommentarerHålrumshalten påverkas av lastens storlek och minskar med ökad belastning. Vid5,6 ton erhölls ca 9 vol-% i hålrumshalt. Pressdraghållfastheten ökade upp till5,6 ton för att sedan plana ut. I den metod som normalt används på VTI är lastenmaximalt 5,6 ton (7,0 MPa) vid tillverkning av provkroppar med diametern100 mm.California Kneading CompactorHveem-metoden (ASTM 1561) används bl. a i USA vid proportionering avasfaltmassor. Metoden som egentligen består av en rad olika provningar (liksomMarshall) innebär att provkroppar framställs med hjälp av en mekanisk kompaktor(California Kneading Compactor, CKC) som utövar en ”knådande” packning avmaterialet. Provet efterpackas därefter genom statisk belastning. Metodenanvändes tidigare i Sverige men en nackdel är att utrustningen numera är relativtkomplicerad, dyr och att den endast finns på några laboratorier.Provkropparna tillverkas enligt följande och följer Asphalts Institute metod förkalla massor:1. Ca 1100-1200 g massa delas ned och placeras i packningscylindern.2. Massan stöts 20 ggr i centrum och 20 ggr i kanten av formen med en stav.3. Provet placeras i CKC och packas med stampfoten (1,7 MPa) tills ingennedsjunkning sker (10-50 slag).4. Provet lagras 1 tim i cylindern5. Provet efterpackas statiskt i en press. Belastning 17,8 ton ochbelastningshastighet 1,3 mm/min. Trycket får ligga kvar i ca 30 sek.6. Provet trycks ut, lagras och testas.Asfaltgranulatet värmdes upp till 60°C innan det blandades med vatten ochemulsion. Proven lagrades efter packningen i 7 dygn vid 40°C. Metoden förvattenkänsligheten finns beskriven i avsnittet beständighet. Resultaten redovisas ifigurerna nedan.VTI notat 1-2001 49


Pressdraghållfasthet, kPa2000180016001400120010008006004002000Bommersvik 32,0% vatten60°C (tillv.)0 1 2 3Emulsionskvot, %7 dygn vått7 dygn torrtFigur 39 Pressdraghållfastheten som funktion av emulsionskvoten. Lagring: 7dygn vid 40° samt efter vattenmättning.Styvhetsmodul, MPa800070006000500040003000200010000Figur 40Bommersvik 32,0% vatten60°C (tillv.)0 1 2 3Emulsionskvot, %7 dygn vått7 dygn torrtStyvhetsmodulen som funktion av emulsionskvoten. Lagring: 7 dygnvid 40° samt efter vattenmättning.Vidhäftningstal, %16014012010080604020S-modulPressdragh.Bommersvik 32,0% vatten60°C (tillv.)0Figur 410 1 2 3Emulsionskvot, %Inverkan av emulsionskvoten på vidhäftningstalet. Lagring: 7 dygnvid 40° + vattenmättning.50 VTI notat 1-2001


12Hålrumshalt, %1086420Figur 427 dygn0 1 2 3Emulsionskvot, %Bommersvik 32,0% vatten60°C (tillv.)Hålrumshalten som funktion av emulsionskvoten. Lagring: 7 dygnvid 40°C.KommentarerFöljande noteringar kunde göras utifrån provningarna:• Både pressdraghållfastheten och styvhetsmodulen minskade med ökad mängdemulsion. Något optimum fanns ej.• Vid 3,0 emulsion uppvisade torr- resp. vattenlagrade prov motsvarandehållfasthet, vid lägre emulsionskvoter var skillnaden betydligt större• Vattenkänsligheten minskade med ökad mängd emulsion• Hålrumshalterna låg mellan 5-7 %• Vattenkvoten i torrlagrade prov låg strax under 1 %• Relativt lite vattenJämfört med statisk packning och framför allt Marshall gav CKC-metoden lägrehålrumshalter. Detta gäller speciellt för magra massor. De låga hålrummen gör attbindemedlets egenskaper får en större betydelse för hållfastheten hos materialet.Metoden bedöms i det här skedet inte ge realistiska prov, framför allt om manjämför med borrkärnor från vägen som ofta erhåller högre hålrumshalter.Skillnaden är större för magra massor och mindre för bindemedelsrika massorsom på vägen kan få hålrumshalter på 2-5 %.Gyratorisk packningDen vanligaste metoden för tillverkning av provkroppar på laboratoriet har påsenare år blivit gyratorisk packning. Ett antal olika utrustningar finns ochmetodvarianterna kan vara många. Metoden anses packa massan på ett bra sättmen erfarenheterna från varmsidan är att laboratoriepackade prov med gyrator ide flesta fall ger högre värden än borrkärnor från vägen, åtminstone den förstatiden efter utläggning och packning.VTI notat 1-2001 51


Försöken utfördes på granulat från Eskilstuna och Byringe vars egenskaper finnsbeskrivna tidigare i rapporten. Tillverkningen av provkroppar skedde i gyratoriskpackningsutrustning enligt följande förfarande:Fakta om provningen:Formar: 100 mmTryck: 6 bar (600 kPa)Antal varv: 200 (30 varv/min)Vinkel: 1°Provhöjd: 100 mmTemperatur: 10°, 23°, 60°CFakta om recepten:Granulat: Eskilstuna (form 100 mm), material


Hålrumshalt, %14,012,010,08,06,04,0Överdelar2,0Underdelar0,00 1 2 3 4 5Emulsionskvot, %Packning: 10°CPackning: 23°CPackning: 60°CFigur 44Inverkan av packningstemperatur och emulsionsmängd på hålrumshalten.Initialvattenkvot: 3 % och 1,0-4,0 % emulsion.Hålrumshalt, %14,012,010,08,06,04,02,00,0Figur 45Pressdraghållfasthet, kPa1400120010008006004002001% Emulsion2% Emulsion3% Emulsion4% EmulsionÖverdelarUnderdelar0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65Packningstemperatur, °CInverkan av packningstemperatur och emulsionstillsats påhålrumshalten. Initialvattenkvot: 3 % vatten och 1,0-4,0 %emulsion.Packning: 10°CPackning: 23°CPackning: 60°C00 1 2 3 4 5Emulsionskvot, %ÖverdelarUnderdelarFigur 46Inverkan av packningstemperatur och emulsionstillsats påpressdraghållfastheten. Initialvattenkvot: 3 % och 1,0-4,0 %emulsion.VTI notat 1-2001 53


Pressdraghållfasthet, kPa1400120010008006004002000ÖverdelarUnderdelar1% Emulsion2% Emulsion3% Emulsion4% Emulsion0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65Packningstemperatur, °CFigur 47Inverkan av packningstemperatur och emulsionstillsats påpressdraghållfastheten. Initialvattenkvot: 3 % och 1,0-4,0 %emulsion.KommentarerFöljande noteringar kunde göras utifrån provningarna:• Hålrumshalten minskade med ökad mängd emulsion och högre packningstemperatur• Vid lägre packningstemperatur påverkades hålrumshalten mer av bindemedelshaltenän vid högre temperatur• Övre delen av provkroppen erhöll lägre hålrumshalt (bättre packning) än denundre delen• Pressdraghållfastheten blev lägre (på torrlagrade prov) vid inblandning avhögre mängd emulsion• Inverkan av packningstemperaturen på pressdraghållfastheten minskademarkant vid inblandning av högre mängd emulsionGyratorisk packning enligt detta förfarande ger markant lägre hålrumshalter änMarshallpackning och något lägre hålrumshalter än statisk packning. Det innebäräven att pressdraghållfastheten blir (något) högre. Vid lägre antal gyratoriskacykler kan hålrumshalterna stämma väl överens med t ex statisk packning ochborrkärnor från vägen. I Norge väljs det antal cykler som fås från 97,3 % * torraskrymdensiteten vid N max (200 cykler). Det skulle motsvara ca 100-120 cykler(vid rumstemperatur) beroende på packningskurvans lutning.Packningstemperaturen har stor inverkan på resultatet vid inblandning av mindremängd emulsion men får allt mindre betydelse vid högre mängd emulsion.Bindemedlets egenskaper blir således mer utslagsgivande med ökad mängdemulsion. Det innebär att packningsförfarandet och temperaturen har mindrebetydelse för bindemedelsrikare massor än bindemedelsfattiga. Enligt packningsstudiernavar också de bindemedelsrikare massor mer lättpackade. Som tidigareframkommit (VTI nota 70-1998, Gyratorisk packning – inledande försök) blirprovkropparna bättre packade i överdelen av provet jämfört med undre delen.Enligt VTIs studier av varma massor fick provkropparna ungefär 2,5 procentenheterlägre hålrum i den övre delen av provet.54 VTI notat 1-2001


Ett metodförfarande för kalla och halvvarma massor bör tas fram för både studierav packningskurvan och motståndet i massan samt för tillverkning avprovkroppar. Det förfarande som beskrivits i denna undersökning (och somanvänds i Norge) verkar vara lämpligt som utgångspunkt för en metodbeskrivningav gyratorisk packning. Inom CEN-harmoniseringen finns förslag för varmamassor som även bör studeras i detta sammanhang.Jämförelse mellan olika packningsmetoder och borrkärnor, provväg SaxånI samband med provvägsförsöket på väg 63, delen Yngshyttan – Saxån i östraVärmland (1992) gjordes en del omfattande laboratoriestudier på asfaltgranulatetsom utgjordes av gamla ABT-massor. Kalltillverkade återvinningsmassoranvändes till slit- (MABÅ) och bärlager (AGÅ). Emulsionsinblandningen lågmellan 0-4,0 %.En jämförande studie gjordes mellan Marshallinstampning (60°C) och statiskpackning (25°C). Även CKC ingick i den inledande studien. Proverna blandades iHobartblandare enligt det förfarande som finns beskrivet i rapporten ochprovkropparna lagrades i 7 dygn vid 60°C innan de analyserades. Resultatenframgår av figurerna som följer.Hålrumshalt ,%24,022,020,018,016,014,012,010,08,06,04,02,00,0Figur 48MarshallStatiskKneading Compactor0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0Emulsionskvot ,vikt-%Hålrumshalten som funktion av emulsionskvoten. Rv 63, Saxån.VTI notat 1-2001 55


Pressdraghållfasthet ,kPa2000180016001400120010008006004002000Figur 49Marshall, torrMarshall, våtStatisk, torrStatisk, våt0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0Emulsionskvot ,vikt-%Draghållfastheten som funktion av emulsionskvoten. Provning påtorrlagrade resp. vattenmättade prov. Rv 63, Saxån.Styvhetsmodul ,MPa80007000600050004000300020001000Marshall, torrStatisk, torr0Figur 500,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0Emulsionskvot ,vikt-%Styvhetsmodulen som funktion av emulsionskvoten. Rv 63, Saxån.Marshallstabilitet ,kN252015105Marshall, torrStatisk, torr00,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0Emulsionskvot ,vikt-%Figur 51 Stabiliteten enligt Marshall som funktion av emulsionskvoten. Rv 63,Saxån.56 VTI notat 1-2001


KommentarerHålrumshalten påverkades markant av packningsmetod. Marshallinstampade proverhöll hålrum på 10–20 %, med det högsta värdet för blandningar av enbartgranulat och vatten. Provkroppar tillverkade enligt statisk packning erhöllbetydligt lägre hålrum, 4–11 %. Hålrumshalten minskade med ökad emulsionskvot.Värdena på pressdraghållfastheten påverkades av packningsmetoden,bindemedelshalten och av vattenlagringen. Provkroppar med statisk packningerhöll högre värden än Marshalltillverkade. Maximal draghållfasthet erhölls vid1–2 % emulsion för Marshallprov och 0–1 % vid statisk packning. Prokropparmed enbart vatten och granulat uppvisade oväntat höga värden trots de högstahålrummen.Styvhetsmodulen visade ungefär samma resultat som draghållfastheten. Statiskpackning gav de högsta värdena. Ett maximum förelåg vid 1 % emulsion förMarshallpackade prov. Provningen gjordes endast på torrlagrade prov.Stabiliteten uppvisade samma mönster som övriga hållfasthetsprovningar. Vidlägre bindemedelshalt erhöll prov tillverkade enligt statisk packning markanthögre värden än prov tillverkade enligt Marshall. Vid högre bindemedelshalter varskillnaden liten.Skillnaden mellan packningsmetoderna var som störst vid lägre bindemedelsinnehållmen minskade markant vid högre mängd nytt bindemedel. Vid fetaremassor verkar bindemedlets smörjande inverkan ha större betydelse än hur välpackad massan är.Jämförelse mellan labprovning och borrkärnorI figurerna nedan jämförs resultaten mellan laboratorietillverkade provkroppar avblandningar av asfaltgranulat, emulsion och vatten med borrkärnor från vägen.Hålrumshalt ,%242220181614121086420MABÅMarshallStatisk packningBorrkärnor 1992Borrkärnor 1994Borrkärnor 1996Borrkärnor 1999AGÅStr.1(2,0%)Str.2(3,0%)Str.3(4,0%)Str.4(1,5%)Str.5(3,0%)Str.6(0%)Figur 52 Jämförelse av hålrumshalten mellan laboratorietillverkade prov ochborrkärnor från vägen. Emulsionstillsatsen inom parentes.VTI notat 1-2001 57


Pressdraghållfasthet ,kPa16001400120010008006004002000Str.1(2,0%)MABÅStr.2(3,0%)MarshallStatisk packningBorrkärnor 1992Borrkärnor 1994Borrkärnor 1996Borrkärnor 1999Str.3(4,0%)Str.4(1,5%)AGÅStr.5(3,0%)Str.6(0%)Figur 53Jämförelse av pressdraghållfasthet mellan laboratorietillverkade provoch borrkärnor från vägen. Emulsionstillsatsen inom parentes.Styvhetsmodul ,MPa7000600050004000300020001000MABÅMarshallStatisk packningBorrkärnor 1992Borrkärnor 1994Borrkärnor 1996Borrkärnor 1999AGÅ0Str.1(2,0%)Str.2(3,0%)Str.3(4,0%)Str.4(1,5%)Str.5(3,0%)Str.6(0%)Figur 54Jämförelse av styvhetsmodulen mellan laboratorietillverkade prov ochborrkärnor från vägen. Emulsionstillsatsen inom parentes.Vidhäftningstal ,%160140120100806040MarshallStatisk packningBorrkärnor 1992Borrkärnor 1994Borrkärnor 1996Borrkärnor 1999MABÅAGÅ200Str.1(2,0%)Str.2(3,0%)Str.3(4,0%)Str.4.(1,5%)Str.5(3,0%)Str.6(0%)Figur 55 Jämförelse av beständigheten (vidhäftningstalet) mellan laboratorietillverkadeprov och borrkärnor från vägen. Emulsionstillsatsen inomparentes.58 VTI notat 1-2001


KommentarerSom det framgår av figurerna stämmer resultaten mellan borrkärnorna i de flestafall bättre överens med prov tillverkade enligt statisk press än Marshallinstampadeprov, åtminstone det första åren och främst för hålrumshalten och pressdraghållfastheten.Marshalltillverkade prov erhåller höga hålrum, långt från de värdensom erhölls för borrkärnorna hösten 1994. Det är känt att packningen vid Marshallförsämras om materialet innehåller vatten pga. fjädrande inverkan närporvattentryck byggs upp vid stötbelastningen. Marshall kan dock bättre beskrivabeläggningens tillstånd initialt (allra första tiden) innan trafiken packat tillbeläggningen.Eftersom egenskaperna med tiden förändras (som borrkärnorna visar), till enbörjan (i det här fallet under 4 år) sker en tillväxt av hållfasthet som dock kanreduceras genom uppkomst av skador (str. 1) eller åldring, så återspeglar inteförprovningen hela förloppet som kan ske på vägen. De prov som tillverkadesgenom statisk packning verkade beskriva tillståndet i beläggningen efter förstasommaren. De följande åren därefter blev hållfastheterna för framför allt torraremassor högre medan de fetare massorna påverkades mindre. Den relativaskillnaden mellan sträckorna verkar fångas upp på ett bra sätt redan den förstahösten enligt borrkärnorna från 1992.Hålrumshalterna minskade under hela mätperioden (vilket är en orsak till attegenskaperna påverkas) och hamnade på mycket låga nivåer för att vara kallamassor. Trots de låga hålrummen så har plastiska deformationer uppträtt endast påsträckan med högst bindemedelsinnehåll. Den stora hålrumsförändringen medföratt vidhäftningstalet med tiden förändrats, framför allt de bindemedelsrikamassorna som erhållit de lägsta hålrumshalterna. Vidhäftningstalet är för bindemedelsrikamassor efter några år högre för borrkärnorna från vägen än vidförprovningen medan det är tvärtom för de bindemedelsfattiga massorna somerhåller lägre vidhäftningstal med tiden. När det gäller beständigheten verkarMarshall (trots de höga hålrummen) efterlikna resultatet från vägen (efter förstasommaren) något bättre än statisk packning som ger lite för låga värden. Sannoliktgynnas testet av Marshallprov av de höga hålrumshalterna (10-19%) som kan geupphov till ett dränerande porsystem. De bättre värdena för borrproverna frånvägen (tagna i hjulspår) kan också ha sin orsak i den knådning ochefterkomprimering som trafiken åstadkommer på beläggningen med följd attbindemedlet med tiden till viss del kan diffundera och samverka (ge tjockarebitumenhinnor runt stenmaterialet).Inverkan av lagringstid och lagringstemperatur– kompletterande studierI detta avsnitt har lagringstidens och temperaturens betydelse för hållfasthetsutvecklingenstuderats. Proverna är tillverkade enligt statisk packning.Bindemedlen utgörs av BE60M/2000 och BE60M/B180. Emulsionsinblandningenvar 2,0 och 3,5 % medan 3,0 % vatten tillsattes. Lagringen har skett vid 40°C ellervid 20-22°C (rumstemperatur). Granulatet härstammade från Eskilstuna.VTI notat 1-2001 59


Pressdraghållfasthet vid10°C, kPa200018001600140012001000800600400200BE60M/2000(2%)BE60M/2000(3,5%)BE60M/B180(2%)BE60M/B180(3,5%)00 20 40 60 80 100Lagringstid vid rumstemp, dygnPressdraghållfasthet vid10°C, kPa20001800160014001200100080060040020000 20 40 60 80 100Lagringstid vid 40°C, dygnBE60M/2000(2%)BE60M/2000(3,5%)BE60M/B180(2%)BE60M/B180(3,5%)Styvhetsmodul vid 10°C,MPa10000900080007000600050004000300020001000BE60M/2000(2%)BE60M/2000(3,5%)BE60M/B180(2%)BE60M/B180(3,5%)00 20 40 60 80 100Lagringstid vid rumstemp, dygnStyvhetsmodul vid 10°C,MPa1000090008000700060005000400030002000100000 20 40 60 80 100Lagringstid vid 40°C, dygnFigur 56a-d Inverkan av lagringstiden på pressdraghållfastheten ochstyvhetsmodulen vid 10°C.BE60M/2000(2%)BE60M/2000(3,5%)BE60M/B180(2%)BE60M/B180(3,5%)Pressdraghållfasthet, kPa20001800160014001200100080060040020001 dygn7 dygn28 dygn90 dygn2% BE60M/20003,5% BE60M/20002% BE60M/B18022°C 40°C 22°C 40°C 22°C 40°C 22°C 40°CLagringstemperatur3,5% BE60M/B180Styvhetsmodul, MPa1000090008000700060005000400030002000100001 dygn7 dygn28 dygn90 dygn2% BE60M/20003,5% BE60M/20002% BE60M/B18022°C 40°C 22°C 40°C 22°C 40°C 22°C 40°CLagringstemperatur3,5% BE60M/B180Figur 57a-b Inverkan av lagringstemperaturen på pressdraghållfastheten ochstyvhetsmodulen vid 10°C.KommentarerVid rumstemperatur ökade hållfastheten under hela lagringstiden fram till 90 dygnäven om den relativt största förändringen skedde redan efter 7 dygn. Vid förhöjdtemperatur erhölls i flera fall de högsta värdena efter 7 dygn (speciellt vid 2,0 %emulsion) för att sedan minska efter 28 dygn. Troligen har provkropparna medtiden omlagrats och påverkats av värmen (sjunkit ihop, de var i viss mån sneda).Lagring i 7 dygn vid 40°C gav ungefär motsvarande värden för pressdraghållfasthetensom vid 90 dygns lagring vid rumstemperatur. I de flesta fall blevstyvhetsmodulen högre vid 7 dygn i 40°C än 90 dygn vid lagring i rumstemperatur,sannolikt beroende på högre grad av bindemedelsåldring.Emulsionen med hårdare bindemedel (BE60M/B180) samt blandningarna medlägre bindemedelshalt (2,0 %) uppvisade markant högre värden än motsvarandeblandningar med emulsion baserad på mjukbitumen eller högre bindemedelsmängd.60 VTI notat 1-2001


Försöken visar att 7 dygns lagring vid 40°C verkar vara lämpligt för den här typenav material. Vid längre lagringstid riskerar provkroppen att deformeras vilketpåverkar hållfastheten negativt.Inverkan av bindemedelstyp samt tillsatts av cement ochstenmaterialHårdheten på bindemedlet (basbitumenet i emulsionen)Det vanligaste är att bitumenemulsion baserade på mjukbitumen används vid kallåtervinning. BE60M med kinematiska viskositeten 2000 eller 2200 har varit denvanligast förekommande emulsionen för kall återvinning under 1990-talet. Därförhar denna emulsion varit den dominerande vid VTIs laboratoriestudier. Iblandanvänds även något hårdare varianter av mjukbitumen, t ex BE60M/5000 ochBE60M/10000. Nyrec 630 (baserad på B180) och Nyrec 240 (baserad på B370)har också börjat användas under slutet av 1990-talet. Nyrec-emulsionerna ärutvecklade för kalltillverkade återvinningsmassor av asfalt och främst förbeläggningar där styvare egenskaper (högre krav) eftersträvas, dvs. där kraven påstabilitet och lastfördelande förmåga är speciellt stora. Konceptet bygger på attmassan skall vara obruten under blandning, transport samt utläggning och hårdna(bindemedlet skall bryta) först när packningen sker på vägen. På så sätt skallmassan (konsistensen) vara hanterbar vid utläggningen och packningen, vilket ärviktigt för emulsionsmassor innehållande hårdare bindemedel som annars riskeraratt bli styva.I följande avsnitt redovisa resultaten från förprovningar där hårdare bindemedelän BE60M/2000 eller 2200 använtsProvvägsförsök på väg 583, Ljusne – Sandarne, Hälsingland (1998)Utifrån erhållna granulatprov, stenmaterial och bindemedel tillverkades provkropparmed varierande sammansättning (olika recept) som testades enligtföljande:Provberedning• klumpar >22 mm togs bort eller sönderdelades• blandning i Hobart vid rumstemperatur• statisk packning vid rumstemperatur• lagring i 7 dygn vid 40°CBindemedel• BE60M/5000• Nyrec 630Recept• vatten: 3,0 %• stenmaterial, 10 % 8-11 mm• granulat, 90 %• emulsionskvot: 2,0, 3,0 och 4,0 vikt-%• antal prov per bindemedelstyp: 3*6 = 18 st (6 prov per blandning)VTI notat 1-2001 61


Hålrumshalten bestämdes genom vattenmetoden (metod för tät asfalt) och medskjutmått (metod för öppen asfalt). Resultaten framgår av figurerna nedan.Hålrumshalt, %20181614121086420Nyrec 240 Nyrec 6302,0 3,0 4,0 2,0 3,0 4,0 2,0 3,0 4,0Emulsionstillsats, %FAS 448FAS 427BE60M/5000Pressdraghållfasthet, kPa1400120010008006004002000Nyrec 240Nyrec 6302,0 3,0 4,0 2,0 3,0 4,0 2,0 3,0 4,0Emulsionstillsats, %Våta proverTorra proverBE60M/5000Vidhäftningstal, %1009080706050403020100Nyrec 240 Nyrec 630 BE60M/50002,0 3,0 4,0 2,0 3,0 4,0 2,0 3,0 4,0Emulsionstillsats, %Styvhetsmodul, MPa100009000800070006000500040003000200010000Nyrec 240 Nyrec 6302,0 3,0 4,0 2,0 3,0 4,0 2,0 3,0 4,0Emulsionstillsats, %BE60M/5000Marshallstabilitet (25°C), kN2824201612840Nyrec 240 Nyrec 630BE60M/50002,0 3,0 4,0 2,0 3,0 4,0 2,0 3,0 4,0Emulsionstillsats, %Figur 58a-e De undersökta egenskaperna hos laboratorietillverkade prov. Väg583, Ljusne. Observera att det inte gick att tillverka prover med 4,0% Nyrec.KommentarerHålrumshalten påverkades markant av vilken metod som används vidbestämningen. Används skjutmått hamnade hålrumshalten ca 4 procentenheteröver vattenmetoden (proverna vägs i vatten). Den verkliga hålrumshalten (halteninstängda porer) ligger sannolikt mellan de båda metoderna, i detta fall då på8-12 vol-%. Nyrec-massorna uppvisade något högre hålrumshalter änBE60M/5000 och hålrumshalterna tenderar att minska med ökad bindemedelshalt.Studeras hållfastheten erhölls de högsta värdena med Nyrec 630 följt av Nyrec240 och inte oväntat uppvisade BE60M/5000 lägre värden på pressdraghållfasthetoch styvhetsmodul. Blandningarna med 2,0 eller 3,0 % emulsiongav de högsta värdena. I de flesta fall låg hållfastheterna på höga nivåer för attvara kalla återvinningsmassor. Styvhetsmodulen för Nyrec 630 låg mellan 7000-8000 MPa och pressdraghållfastheten över 1000 kPa. Det innebär nivåer somnärmar sig AG-massa. Även BE60M/5000 gav ovanligt höga värden, styvhets-62 VTI notat 1-2001


moduler på 3500-6000 och pressdraghållfastheter på 600-750 kPa beroende påprovblandning. Vid 4,0 % inblandning av Nyrec fick massan flytande egenskaperoch provkroppar gick ej att tillverka.Studeras stabiliteten erhölls också höga värden, speciellt för Nyrec-massorna.Nyrec 240 gav ungefär samma resultat som Nyrec 630 med värden på 18-22 kN.BE60M/5000 erhöll lägre stabilitet men värdena var ändå förhållandevis bra,12-18 kN.Beständigheten låg på bra nivåer med vidhäftningstal för Nyrec-blandningarna på72-87 % och för BE60M/5000 på 66-83 %. I två fall av tre ökade vidhäftningstaletmed ökad mängd bindemedel. Även draghållfastheterna bestämda påvattenlagrade prov gav förhållandevis höga värden, i allmänhet över 500 kPa.Provningen gav överlag höga hållfastheter och acceptabel beständighet församtliga provblandningar. Hålrumshalterna låg på normala nivåer för kallåtervinning men var oväntat höga för Nyrec-massorna (högre än för konventionellemulsion) med tanke på att massorna vid blandningen visade tendenser tillflytande egenskaper. Vid blandningen användes en degblandare (Hobart, dockmed kortare blandningstid) och det är möjligt att den bearbetade massan för hårt.En kompletterande provning bör göras med så skonsam blandning som möjligt(lägre blandningstid och varvtal på blandararmarna).Provvägsförsök på väg 90, Lunde – Gustavsvik, Ångermanland (1998)I samband med ombyggnaden av E4 och väg 90 i Ångermanland har gamlabeläggningsmassor använts till återvinning i bär- och bindlager på väg 90, etappenLunde - Gustavsvik. Återvinningsmassorna kom från gamla E4:an, söder och norrom Höga Kustenbron. Den teknik som valdes för ordinarie beläggning varhalvvarm återvinning i verk. Cirka 2 % bindemedel blandades in i granulatet.I syfte att följa upp återvinningsbeläggningarna på väg 90, men även studeraalternativa metoder, såsom kall återvinning och nytillverkad varm massa, lades ettantal provsträckor in i vägobjektet.För att bedöma de gamla asfaltmassornas lämplighet och även ta framarbetsrecept till de olika sträckorna gjordes i flera steg, relativt omfattandelabprovningar.Förprovningen visade att det på ett tidigt stadium kan vara svårt att erhållarepresenativa prov på returasfalt som behövs både för karakterisering av de gamlaasfaltmassorna och för proportionering av ny återvinningsmassa. De gamlaasfaltmassorna bestod av en rad olika asfaltlager (även grus) som gav ett materialmed varierande sammansättning, vilket naturligtvis försvårade förutsättningarnaför både labprovningen och tillverkningen av massor. Trots detta har en braöverensstämmelse erhållits mellan de olika förundersökningarna (två stycken).Förprovningen på laboratoriet omfattade tester av returasfalt (både borrkärnor ochframkrossat granulat), proportionering av återvinningsmassa genom tester avVTI notat 1-2001 63


mekaniska egenskaper och beständighet för både kalla och halvvarmaåtervinningsmassor. I detta avsnitt redovisas resultaten från proportionering avkalla återvinningsmassor medan den halvvarma återvinningen redovisas under detavsnitt som behandlar halvvarm återvinning.Fakta om provblandningar:Typ av bindemedel: BE60M/2000 Nyrec 630Granulat: Förkrossat FörkrossatTillsats av stenmaterial: Nej NejBlandningstemp.: Rumstemp. Rumstemp.Lagring vid 40°C: 7 dygn 7 dygnTillsats av emulsion: 2.0, 2.5, 3.0 % 2.0, 2.5, 3.0 %Tillsats av vatten: 3 % 3 %Resultaten redovisas i figur 59.Hålrumshalt, %1614121086420BE 60M/ 2 000 Nyrec 6302,0 2,5 3,0 2,0 2,5 3,0Emulsionstillsats, %Pressdraghållfasthet ,kPa8007006005004003002001000Torra proverVåta proverBE 60M/ 2 000Nyrec 6302,0 2,5 3,0 2,0 2,5 3,0Emulsionstillsats, %Vidhäftningstal, %100908070605040302010BE 60M/ 2 000 Nyrec 630Styvhetsmodul, MPa30002500200015001000500BE 60M/ 2 000 Nyrec 63002,0 2,5 3,0 2,0 2,5 3,002,0 2,5 3,0 2,0 2,5 3,0Emulsionstillsats, %Emulsionstillsats, %1614BE 60M/ 2 000 Nyrec 630M-stabilitet, kN1210864202,0 2,5 3,0 2,0 2,5 3,0Emulsionstillsats, %Figur 59a-e De undersökta egenskaperna hos laboratorietillverkade prov.Väg 90, Lunde - Gustavsvik.KommentarerHålrumshalterna hamnade för de kallblandade massorna på 9-12 vol-%, med delägsta värdena för blandningarna med högst bindemedelsinnehåll. Ingen störreskillnad förelåg i detta avseende mellan BE60M/2000 och Nyrec 630.64 VTI notat 1-2001


Nyrecmassorna erhöll högre stabilitet, styvhetsmodul och pressdraghållfasthet(effekt av det hårdare bindemedlet) och skillnaden var som störst vid 2,5-3,0 %emulsionsinblandning (mer än 100 % i vissa fall). Även i detta fall ökadevidhäftningstalet med högre bindemedelsinblandning. För båda emulsionerna lågvidhäftningstalenen bra nivå. Jämfört med halvvarm återvinning lågbeständigheten något lägre för de kallblandade massorna.För de kalla emulsionsmassorna erhöll proven av Nyrec bättre hållfasthet än demed BE60M/2000 och av den anledningen valdes Nyrec till den kallareferenssträckan, delvis beroende på den höga trafikmängden på väg 90.Inverkan av bindemedelstyp – Granulat från EskilstunaI detta avsnitt redovisas en sammanställning av tester på asfaltgranulat frånEskilstuna. Syftet var att studera inverkan av bitumenhårdhet hos emulsionen.Proverna är tillverkade och lagrade enligt standardförfarandet på VTI för kallaåtervinningsmassor:Provberedning (normalt förfarande)• klumpar >22 mm togs bort eller sönderdelades• blandning i Hobart vid rumstemperatur• statisk packning vid rumstemperatur• lagring i 7 dygn vid 40°CBindemedel• BE60M/2000• BE60M/B180Recept• vatten: 3,0 %• granulat: 100 %• emulsionskvot: 1,0, 2,0, 3,0 3,5 eller 4,0 vikt-%Hålrumshalt, %20,018,016,014,012,010,08,06,04,02,00,01 2 3 4Emulsionstillsats, %BE 60M / 2000BE 60M / B180Pressdraghållfasthet, kPa120010008006004002000BE 60M / 2000BE 60M / B1801 2 3 4Emulsionstillsats, %Figur 60a-b Inverkan av bindemedelstyp på hålrumshalt och pressdraghållfasthet.Resultaten kommer från en mer omfattande studie därinverkan av konditionering studeras. Dessa serier är konditioneradeoch provade enligt standardförfarande. Granulat från Eskilstuna.VTI notat 1-2001 65


Hålrumshalt, %201816141210864203,0 % emulsionBE60M/2000BE60M/B180Pressdraghållfasthet, kPa1200100080060040020003,0 % emulsionBE60M/2000BE60M/B180Vidhäftningstal, %10090807060504030201003,0 % emulsionBE60M/2000BE60M/B180Styvhetsmodul, MPa50004500400035003000250020001500100050003,0 % emulsionBE60M/2000BE60M/B180Marshallstabilitet, kN201816141210864203,0 % emulsionBE60M/2000BE60M/B180Figur 61a-e Inverkan av bindemedelstyp på provernas egenskaper vid 3,0%emulsionstillsats. Resultaten kommer från en mer omfattande studiemed inblandning av cement där dessa serier är referensprov.Granulat från Eskilstuna.Marshallstabilitet, kN2220181614121086420Figur 62+25°C1,0 2,0 3,0 4,0 1,0 2,0 3,0 4,0Emulsionstillsats, %BE60M/2000BE60M/B180+40°CInverkan av bindemedelstyp på marshallstabiliteten vid två olikaprovningstemperaturer. Resultaten kommer från en studie därmarshallstabilitetens temperaturberoende studerades. Granulat frånEskilstuna.66 VTI notat 1-2001


KommentarerHållfastheterna påverkades markant av bindemedlets hårdhet och vid högrebindemedelsinblandning kan skillnaden vara stor (mer än 100 %).Vid högre bindemedelsinblandning blev hålrumshalterna något större förprovkropparna innehållande BE60M/B180 jämfört med BE60M/2000. I övrigt varskillnaden liten.Vid samma bindemedelshalt erhöll provet med BE60M/B180 lägre vidhäftningstaltrots oförändrat hålrum. När hårdare bitumen används kan merbindemedel inblandas utan att stabiliteten blir kritisk vilket kan förbättrabeständigheten (och utmattningsmotståndet) hos materialet. Det är också viktigtatt tillägga att emulsion innehåller vidhäftningsbefrämjande tillsatser.Inverkan av bindemedelstyp – Granulat från ByringeI detta avsnitt redovisas en sammanställning av tester på asfaltgranulat frånByringe. Syftet var att studera skillnaden mellan BE60M/2000 ochBE60M/10000, dvs. en mjukare och hårdare variant av emulsioner baserade påmjukbitumen. Proverna är tillverkade och lagrade enligt standardförfarandet påVTI för kalla återvinningsmassor.Bindemedel• BE60M/2000• BE60M/10000Recept• vatten: 3,0 %• granulat: 100 %• emulsionskvot: 1,0, 2,0, 2,5, 3,0 vikt-%VTI notat 1-2001 67


Hålrumshalt, %201816141210864201,0 2,0 2,5 3,0Emulsionstillsats, %BE60M/2000BE60M/10000Pressdraghållfasthet, kPa100090080070060050040030020010001,0 2,0 2,5 3,0Emulsionstillsats, %BE60m/2000BE60m/10000Vidhäftningstal, %10090807060504030201001,0 2,0 2,5 3,0Emulsionstillsats, %BE60m/2000BE60m/10000Styvhetsmodul, MPa400035003000250020001500100050001,0 2,0 2,5 3,0Emulsionstillsats, %BE60m/2000BE60m/10000Marshallstabilitet, kN30252015105BE60m/2000BE60m/1000001,0 2,0 2,5 3,0Emulsionstillsats, %Figur 63a-e Inverkan av bindemedelshårdhet på egenskaperna pålaboratorietillverkade prov. Granulat från Byringe.KommentarerDet är främst hållfastheterna som påverkades av bindemedlets hårdhet men i olikagrad beroende på mängden inblandad emulsion. Vid låg inblandning uppvisadeBE60M/2000 högre värden för pressdraghållfastheten och styvhetsmodulen. Iövrigt erhöll proverna med BE60M/10000 högre värden än de med den mjukareBE60M/2000. Vid 3,0 % inblandning av emulsion var skillnaden som störstmellan de två emulsionerna.Ingen tydlig effekt på hålrumshalten eller vidhäftningstalet förelåg i detta fallmellan emulsion baserad på ”mjukare” eller ”hårdare” mjukbitumen.Försöken visar att vid användning av emulsion baserad på något hårdare bitumenkan högre hållfastheter erhållas på beläggningen vilket kan vara viktigt på vägarmed högre trafik. Samtidigt blir beläggningen styvare och därför mindre flexibeloch därmed mindre lämplig för vägar med låg och ojämn bärighet.Inblandning av stenmaterialEffekten av stenmaterialinblandning på två typer av asfaltgranulat har studerats. Idet ena fallet hade granulatet måttligt innehåll av grovt stenmaterial (ABT,68 VTI notat 1-2001


Vällsta) medan det andra granulatet (ABS, Vikan) hade förhållandevis hög andelav grövre stenmaterial. Det inblandade stenmaterialet, 15 % av fraktion 8-16 mm,utgjordes krossat berg. Bindemedlet utgjordes i båda fallen av BE60M/2000 ochproverna tillverkades genom statisk packning. Lagringstiden var 7 dygn vid 40°C.Hålrumshalt, %16,014,012,010,08,06,04,02,00,0BE60M/2000+15% sten 8-16mmutan sten2,0 3,0 4,0Emulsionstillsats, %Pressdraghållfasthet, kPa8007006005004003002001000BE60M/2000+15% sten 8-16mmutan sten2,0 3,0 4,0Emulsionstillsats, %Styvhetsmodul vid 10°C,MPa40003500300025002000150010005000BE60M/2000+15% sten 8-16mmutan sten2,0 3,0 4,0Emulsionstillsats, %Marshallstabilitet (25°C), kN2520151050BE60M/2000+15% sten 8-16mmutan sten2,0 3,0 4,0Emulsionstillsats, %Vidhäftningstal, %12010080604020BE60M/2000+15% sten 8-16mmutan sten02,0 3,0 4,0Emulsionstillsats, %Figur 64a-e Effekten av stenmaterialinblandning i ett ABT-granulat.VTI notat 1-2001 69


Hålrumshalt, %18,016,014,012,010,08,06,04,02,0BE60M/2000+15% sten 8-16mmutan stenPressdraghållfasthet, kPa700600500400300200100BE60M/2000+15% sten 8-16mmutan sten0,02,0 3,0 4,0Emulsionstillsats, %02,0 3,0 4,0Emulsionstillsats, %Styvhetsmodul vid 10°C,MPa2000180016001400120010008006004002000BE60M/2000+15% sten 8-16mmutan sten2,0 3,0 4,0Emulsionstillsats, %Marshallstabilitet (25°C), kN121086420BE60M/2000+15% sten 8-16mmutan sten2,0 3,0 4,0Emulsionstillsats, %120Vidhäftningstal, %100806040200BE60M/2000+15% sten 8-16mmutan sten2,0 3,0 4,0Emulsionstillsats, %Figur 65a-e Effekten av stenmaterialinblandning i ett ABS-granulat.KommentarerI båda fallen blev hålrumshalterna högre vid stenmaterialinblandningen. Störsteffekt erhölls på det stenrika granulatet med upp mot 5 procentenheter högrehålrumshalt jämfört med ca 2 procentenheter för ABT-granulatet.Pressdraghållfastheten och styvhetsmodulen blev i båda fallen lägre genominblandningen av stenmaterial och störst effekt erhölls vid lägre bindemedelsinblandning.Även Marshallstabiliteten blev för de flesta provblandningarna lägrenär stenmaterial blandades in. Vid inblandning av 4,0 % emulsion var skillnadenliten (Vällsta) eller omvänd (Vikan), dvs. högre stabilitet erhölls genommakadaminblandningen.I båda fallen förbättrades också vattenkänsligheten genom inblandningen avstenmaterial i granulatet. Samtliga provblandningar uppvisade högrevidhäftningstal när makadam tillsattes. Det något oväntade resultatet måste varaen effekt av de högre hålrumshalterna som uppmättes. Vid högre hålrumshalterbildas sammanhängande och dränerande porsystem som gör att vatten inte blirstående i materialet. Dränasfalt brukar erhålla bra vidhäftningstal men med tidenblir bindemedelsåldringen kritisk för öppnare beläggningar som därför får sämrehållbarhet än tätare asfalt. Om hålrumshalterna hamnar på relativt höga nivåer på70 VTI notat 1-2001


vägen bör en försegling eller ytbehandling övervägas för kalla återvinningsmassor.En annan effekt av stenmaterialinblandning kan vara att bindemedelshalten blirhögre i bruksdelen vilket resultaten tyder på. Makadamen absorberarförhållandevis lite av bindemedlet och emulsionen söker sig främst till de finarefraktionerna. Vid okulär besiktning av återvinningsbeläggningar eller påprovkroppar där stenmaterial inblandats brukar makadampartiklarna (i ytan) ha enlåg täckningsgrad av bitumen och stenlossning kan därför förekomma. Det bästaär om makadamen täcks med emulsion (bitumen) innan den inblandas i granulateteller massan. Vissa verk har denna möjlighet (inblandning i flera steg). Med tankepå resultaten bör makadaminblandning främst användas på bindemedelrikagranulat eller om en högre emulsionsinblandning eftersträvas. När flexiblaegenskaper eftersträvas kan makadam inblandas eftersom lagret blir mindre styvtmen om hålrumshalterna hamnar högt bör ytan förseglas.Tillsats av en mindre mängd cementI denna undersökning redovisas en sammanställning av en undersökning somutförts på granulat från Eskilstuna. Undersökningen syftade till att undersökainverkan av cementinblandning i kalla återvinningsmassor.Provberedning• klumpar >22 mm togs bort eller sönderdelades• blandning i Hobart vid rumstemperatur• statisk packning vid rumstemperatur• lagring i 7 dygn vid 40°CBindemedel• BE60M/2000• BE60M/B180• Cement (Standard Portland Cement)Recept• vatten: 3,0 %• granulat: 100 %• bindemedelskvot: 3,0 % emulsion, 2,0 % emulsion + 1,5 % cement eller 3,0 %emulsion + 2,0 % cement (vikt-%)VTI notat 1-2001 71


Hålrumshalt, %20,018,016,014,012,010,08,06,04,02,00,03,0 BE 2,0 BE + 1,5 C 3,0 BE + 2,0 CBindemedelstillstats (C=cement), %BE60M/2000BE60M/B180Pressdraghållfasthet, kPa1200100080060040020003,0 BE 2,0 BE + 1,5 C 3,0 BE + 2,0 CBindemedelstillstats (C=cement), %BE60M/2000BE60M/B180Vidhäftningstal, %1009080706050403020100BE60M/2000BE60M/B1803,0 BE 2,0 BE + 1,5 C 3,0 BE + 2,0 CBindemedelstillstats (C=cement), %Styvhetsmodul, MPa6000500040003000200010000BE60M/2000BE60M/B1803,0 BE 2,0 BE + 1,5 C 3,0 BE + 2,0 CBindemedelstillstats (C=cement), %Marshallstabilitet, kN25,020,015,010,05,0Obs! 23,5°CBE60M/2000BE60M/B1800,03,0 BE 2,0 BE + 1,5 C 3,0 BE + 2,0 CBindemedelstillstats (C=cement), %Figur 66a-e Inverkan av cementinblandning på egenskaperna hos provkroppar.Granulat från Eskilstuna.KommentarerCementtillsatsen påverkade framför allt styvhetsmodulen och vidhäftningstaletmen även stabiliteten och detta gällde för de båda typerna av emulsion,BE60M/2000 och BE60M/B180. Skillnaden mellan 1,5 och 2,0 % cementinblandningvar i de flesta fall liten. Vidhäftningstalen låg vid 2,0 procentscementinblandning på 90 % för de båda emulsionerna jämfört med 58-63 % utaninblandning av cement. Hålrumshalten och pressdraghållfastheten påverkades intenämnvärt av cementen. Normalt brukar en bra korrelation erhållas mellanstyvhetsmodul och pressdraghållfasthet men tydligen inte i detta fall.Provningarna har gjorts på samma provkroppar.Provningarna visar att en mindre mängd cement kan förbättra beständigheten hoskalla återvinningsmassor och samtidigt höja den lastfördelande förmågan ochstabiliteten hos beläggningen.72 VTI notat 1-2001


HålrumshaltI detta avsnitt ges en sammanställning över hålrumshalter i provkroppar av kallaåtervinningsmassor tillverkade på laboratoriet genom statisk packning.Lagringstiden är 7 dygn vid 40°C. Undersökningarna avser provblandningar medvarierande mängd emulsion och flera olika typer av emulsioner samt ett stort antalgranulat. Resultaten har delats upp efter mängden emulsion som inblandats igranulatet och efter det totala bindemedelsinnehållet. I de flesta fall har 3,0 %vatten inblandats i granulatet.Hålrumshalt, %Hålrumshalt, %2018161412108642020181614121086420SaxånBommersvik 3SaxånBommersvik 3Lunde1,0 % EmulsionByringeByringeEskilstunaEskilstunaGranulat3,0 % EmulsionByringeLjusneLundeVällstaByringeVikanEskilstunaGranulat1,7 % Emulsion1,5 % EmulsionByringeByringeLjusneByringeVällstaEskilstunaEskilstunaEskilstunaVikanLjusneHålrumshalt, %Hålrumshalt, %2018161412108642020181614121086420SaxånBommersvik 3VikanByringe3,5 % EmulsionEskilstunaEskilstuna2,0 % Emulsion 2,5 % EmulsionLjusneLundeByringeLundeVällstaByringeLjusneEskilstunaEskilstunaSaxånVikanGranulatVällstaByringeGranulatEskilstunaVällstaLjusneEskilstunaVikanEskilstuna4,0 % EmulsionLjusneVällstaLundeLundeByringeByringeEskilstunaVikanFigur 67a-d Inverkan av emulsionsmängden på hålrumshalten. Olika typer avemulsioner förekommer i provningarna.16,014,0Hålrumshalt, %12,010,08,06,04,02,00,01,0 1,5 1,7 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0Emulsionstillsats, %Figur 68 Inverkan av emulsionsmängden på hålrumshalten. Medelvärden frånsamtliga objekt. Antalet prov per stapel varierar samt olika typer avemulsioner förekommer(med både mjukare och hårdare bitumen).VTI notat 1-2001 73


16,014,0Hålrumshalt, %12,010,08,06,04,02,00,05,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0Totalt bindemedelsinnehåll, %Figur 69 Inverkan av det totala bindemedelsinnehållet (gammalt + nytt bitumen)på hålrumshalten. Antalet prov per punkt varierar. Spridningen förhålrumshalten vid de olika bindemedelshalterna kan också vara stora. Ifiguren redovisas medelvärden från 1-18 dubbelprov per punkt.KommentarerHålrumshalterna påverkas markant av mängden emulsion som inblandas igranulatet och av det totala bindemedelsinnehållet i massan. Vid högre bindemedelsinnehållminskar hålrumshalten och spännvidden i undersökningarna liggermellan 3-17 vol-%. I de flesta fall ligger hålrumshalterna mellan 8-12 vol-%.Som det framgår av figur 69 föreligger ett bra samband mellan totalabindemedelsinnehållet och hålrumshalten. Förutom andelen bindemedel i massanverkar hålrumshalten också påverkas av stenhalten. I de fall höga hålrumuppmätts har andelen grövre partiklar (stenmaterial eller granulat) varitförhållandevis högt. Försöken med stenmaterialinblandning gav också högrehålrumshalter.Förutom massans sammansättning och packningen påverkas hålrumshalten avvilken metod som används vid bestämningen av skrymdensitet. Valet av metodpåverkas av i vilket intervall hålrumshalten ligger inom. På prov med högrehålrum (>7 vol-%) skall FAS-metod 411 eller 448 användas. I praktiken användsmetod 448 mest, dvs. provkropparnas diameter och höjd mäts med skjutmått förberäkning av volym och bestämning av skrymdensitet. Vid paraffinmetoden är detmycket svårt att använda provkropparna till andra tester eftersom paraffinet ärsvår att få bort från provet. På prov med lägre hålrum (


Hålrumshalt, %20181614121086420Nyrec 240 Nyrec 6302,0 3,0 4,0 2,0 3,0 4,0 2,0 3,0 4,0Emulsionstillsats, %FAS 448FAS 427BE60M/5000Figur 70 Bestämning av hålrumshalt enligt FAS-metoderna 448 och 427.Asfaltgranulat från Ljusne. Proportionering enligt VTIsstandardförfarande.VTI notat 1-2001 75


PressdraghållfasthetI detta avsnitt ges en sammanställning över pressdraghållfastheten (FAS 449,10°C) på provkroppar tillverkade av kalla återvinningsmassor enligt VTIsstandardförfarande. Undersökningarna avser provblandningar med varierandemängd emulsion och flera olika typer av emulsioner samt ett stort antal granulat.Resultaten har delats upp efter mängden emulsion som inblandats i granulatet ochefter det totala bindemedelsinnehållet. I de flesta fall har 3,0 % vatten inblandats igranulatet.Bild 10Bestämning av pressdraghållfasthet.Pressdraghållfasthet, kPaPressdraghållfasthet, kPa12001000800600400200012001000800600400200Eskilstuna0LundeByringe1,0 % EmulsionEskilstunaByringeBommersvik 3SaxånGranulat1,5 % EmulsionByringe2,5 % Emulsion 3,0 % EmulsionLundeVikanEskilstunaVällstaByringeBommersvik 3GranulatLunde1,7 % EmulsionByringeEskilstunaByringeLjusnePressdraghållfasthet, kPaPressdraghållfasthet, kPa120010008006004002000120010008006004002000LundeVikanEskilstuna3,5 % EmulsionByringeEskilstunaEskilstunaEskilstunaEskilstuna2,0 % EmulsionEskilstunaEskilstunaVikanVällstaByringeLundeSaxånLjusneGranulatVikanByringeGranulat4,0 % EmulsionVällstaByringeEskilstunaBommersvik 3EskilstunaEskilstunaLjusneLjusneEskilstunaVikanVällstaVällstaSaxånLjusneEskilstunaFigur 71a-d Inverkan av emulsionsmängden på pressdraghållfastheternas(10°C). Olika typer av emulsioner förekommer i provningarna.76 VTI notat 1-2001


Pressdraghållfasthet, kPa90080070060050040030020010001,0 1,5 1,7 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0Emulsionstillsats, %Figur 72 Inverkan av emulsionsmängden på pressdraghållfastheten (10°C).Medelvärden från samtliga objekt. Antalet prov per stapel varierarsamt olika typer av emulsioner förekommer(med både mjukare ochhårdare bitumen).Pressdraghållfasthet, kPa90080070060050040030020010005,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0Totalt bindemedelsinnehåll, %Figur 73 Inverkan av det totala bindemedelsinnehållet (gammalt + nytt bitumen)på pressdraghållfastheten. Antalet prov per punkt varierar. Spridningenför pressdraghållfastheten vid de olika bindemedelshalterna kan varastora. I figuren redovisas medelvärden från 1-19 dubbelprov per punkt.1614Hålrumshalt, %121086420400 500 600 700 800Pressdraghållfasthet, kPaFigur 74 Sambandet mellan pressdraghållfasthet och hålrumshalt.VTI notat 1-2001 77


KommentarerI de flesta fall minskar pressdraghållfastheten med ökande emulsionsmängd. Dehögsta värdena erhölls vid 1,7 % tillsats av emulsion. Resultaten påverkas ocksåav bindemedlets hårdhet (viskositeten på basbitumenet i emulsionen) och de högrevärdena vid respektive emulsionskvot har erhållits för de hårdare varianterna somingått i undersökningarna. Spännvidden ligger mellan 300-1100 kPa med dehögsta värdena för Nyrec 630. De lägsta värdena erhölls vid inblandning av 4,0 %emulsion baserad på mjukbitumen (visk. 2000). Någon tydlig effekt av det gamlabindemedlets hårdhet (graden av åldring) är dock svår att se.Ett bra samband föreligger mellan totala bindemedelsinnehållet (gammalt + nyttbindemedel) och pressdraghållfastheten. I denna undersökning har ingen hänsyntagits till typen av bindemedel utan både hårdare och mjukare bitumenförekommer i massorna. Om bara en typ av bindemedel ingått i studien skullesannolikt sambandet blivit ännu bättre. Ett bra samband föreligger även mellanpressdraghållfastheten och hålrumshalten vilket inte är så oväntat med tanke påden starka kopplingen mellan hålrum och bindemedelsinnehållet.78 VTI notat 1-2001


StyvhetsmodulProvning vid 10°CI detta avsnitt ges en sammanställning över styvhetsmodulen på provkroppartillverkade av kalla återvinningsmassor enligt VTIs standardförfarande (i principFAS 454 men med några avvikelser; färre prov, en kraftnivå och testkriteriet förH-värdet blir annorlunda för mjukasfalt). Normalt bestäms styvhetsmodulen vid10°C med några jämförande mätningar har gjorts vid andra temperaturer. Enjämförelse görs också mellan de båda hållfasthetsmåtten pressdraghållfasthet ochstyvhetsmodul.Undersökningarna avser provblandningar med varierande mängd emulsion ochflera olika typer av emulsioner samt ett stort antal granulat. Resultaten har delatsupp efter mängden emulsion som inblandats i granulatet och efter det totalabindemedelsinnehållet. I de flesta fall har 3,0 % vatten inblandats i granulatet.Bild 11Bestämning av styvhetsmodul.Styvhetsmodul, MPaStyvhetsmodul, MPa800070006000500040003000200010000800070006000500040003000200010000Byringe1,0 % EmulsionByringeBommersvik 32,5 % EmulsionLundeLundeByringeByringeSaxånGranulatLundeVikanByringeVällstaBommersvik 3VikanGranulat1,5 % EmulsionByringe3,0 % Emulsion1,7 % EmulsionByringeSaxånVällstaLundeEskilstunaByringeLjusneEskilstunaLjusneLjusneStyvhetsmodul, MPaStyvhetsmodul, MPa800070006000500040003000200010000800070006000500040003000200010000LundeVikanVikan3,5 % EmulsionByringeEskilstuna2,0 % EmulsionLundeByringeVällstaSaxånEskilstunaBommersvik 3ByringeVällstaEskilstunaEskilstunaEskilstunaEskilstunaEskilstunaGranulatGranulatEskilstunaEskilstunaEskilstunaEskilstunaEskilstunaLjusneLjusneLjusne4,0 % EmulsionByringeVikanVällstaVällstaVikanSaxånLjusneFigur 75a-d Inverkan av emulsionsmängden på styvhetsmodulen (10°C). Olikatyper av emulsioner förekommer i provningarna.VTI notat 1-2001 79


Styvhetsmodul, MPa4500400035003000250020001500100050001,0 1,5 1,7 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0Emulsionstillsats, %Figur 76 Inverkan av emulsionsmängden på styvhetsmodulen (10°C).Medelvärden från samtliga objekt. Antalet prov per stapel varierarsamt olika typer av emulsioner förekommer(med både mjukare ochhårdare bitumen).Styvhetsmodul, MPa4500400035003000250020001500100050005,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0Totalt bindemedelsinnehåll, %Figur 77 Inverkan av det totala bindemedelsinnehållet (gammalt + nytt bitumen)på styvhetsmodulen. Antalet prov per punkt varierar. Spridningen förstyvhetsmodulen vid de olika bindemedelshalterna kan vara stora. Ifiguren redovisas medelvärden från 1-19 dubbelprov per punkt.6000Styvhetsmodul, MPa5000400030002000100002000 2200 5000 10000 24000 63000Viskositet på emulsionens bindemedel,mm 2 /s 2Figur 78 Inverkan av bitumenets viskositet på styvhetsmodulen (10°C).Medelvärden från samtliga objekt. Antalet prov per stapel liksomemulsionsmängden kan variera.80 VTI notat 1-2001


KommentarerDet finns en svag tendens till minskande styvhetsmodul med ökande mängdemulsion eller när totala bindemedelsinnehållet ökar men det är inte lika tydligtsom för pressdraghållfastheten. Styvhetsmodulen anses vara mycket känslig förbindemedlets hårdhet, homogeniteten hos provkroppen, fukt, temperatur mm.Även typ av utrustning (utrustningen måste vara kalibrerad, olika utrustningar kange olika resultat, det är små töjningar som skall registreras etc.) samt konditionenoch temperaturen hos provkroppen påverkar resultatet. De provkroppar somerhålls för kalla massor kanske inte alltid har den höga kvalitet som egentligenkrävs vid denna metod och därför skall undersökningen mer ses som enorienterade studie i syfte att studera storleksordningen hos denna fundamentalaegenskap.Spännvidden i resultaten ligger mellan 1000-8000 MPa, dvs. en faktor 8 mellanlägsta och högsta styvhetsmodul. De markant högsta värdena erhåller provinnehållande BE60M/B180 eller Nyrec 630 (baserad på B180). De lägsta värdenaerhöll vid inblandning av 3,5-4,0 emulsion baserad på mjukbitumen. De storaskillnaden i styvhetsmodul innebär samtidigt att kalltillverkade återvinningsbeläggningarkan få stor skillnad i flexibilitet beroende på bindemedelsmängd ochtypen av basbitumen i emulsionen.Inverkan av provningstemperaturI följande avsnitt redovisas en undersökning på granulat från Eskilstuna där syftetvarit att studera temperaturens inverkan på styvhetsmodulen.Provberedning• klumpar >22 mm togs bort eller sönderdelades• blandning i Hobart vid rumstemperatur• statisk packning vid rumstemperatur• lagring i 7 dygn vid 40°CBindemedel• BE60M/2000• BE60M/B180Recept• vatten: 3,0 %• granulat: 100 %• emulsionskvot: 2,0 och 3,5 vikt-%VTI notat 1-2001 81


Styvhetsmodul, MPa90008000700060005000400030002000100000 5 10 15 20 25Provningstemperatur, °CBE60M/2000 (2,0%)BE60M/2000 (3,5%)BE60M/B180 (2,0%)BE60M/B180 (3,5%)Figur 79 Provningstemperaturens inverkan på styvhetsmodulen vid olikaemulsionsmängd. Emulsion: BE60M/2000 och BE60M/B180. Granulatfrån Eskilstuna.KommentarerStyvhetsmodulen ökar med lägre temperatur och är ungefär dubbelt så hög vidfryspunkten som vid 10°C. Båda emulsionerna påverkas markant av temperaturenmen den procentuella skillnaden mellan de olika temperaturerna är något högreför emulsionen baserad på mjukbitumen. Återvinningsmassan innehållandeBE60M/2000 påverkas också mera av emulsionsmängden än den medBE60M/B180 där skillnaden mellan 2,0 och 3,5 % emulsion är liten. Figuren visarpå ett åskådligt sätt hur styvheten och den lastfördelande förmågan påverkas avbitumenets hårdhet. Om flexibilitet och lågtemperaturegenskaper eftersträvas börmjukbitumen väljas men om vägen t.ex. ligger i södra Sverige och har relativtmycket tunga fordon kan ett styvare bindemedel vara mera lämpligt. Enförutsättning för emulsionsmassor tillverkade med styvare bindemedel är att degår att lägga ut och packa på ett acceptabelt sätt och att täckningsgraden påstenmaterialet också blir bra så att inte allt bindemedel hamnar i bruket.Korrelation mellan styvhetsmodul och pressdraghållfasthetI följande figurer redovisas korrelationen mellan styvhetsmodulen ochpressdraghållfastheten. Analyserna har gjorts på samma provkroppar.Provningarna har delats upp mellan olika granulat och bindemedelstyper.82 VTI notat 1-2001


Styvhetsmodul, MPaStyvhetsmodul, MPa900080007000600050004000300020001000900080007000600050004000300020001000ByringeLjusney ljusne = 6,8x - 119R 2 = 0,72y byringe = 6,3x - 1587R 2 = 0,9200 200 400 600 800 1000 1200VällstaVikany vikan = 2,9x + 157R 2 = 0,88Pressdraghållfasthet, kPay vällsta = 6,4x - 1593R 2 = 0,9600 200 400 600 800 1000 1200Pressdraghållfasthet, kPaStyvhetsmodul, MPaStyvhetsmodul, MPa900080007000600050004000300020001000900080007000600050004000300020001000LundeSaxåny lunde = 2,5x + 212R 2 = 0,95y saxån = 5,3x - 1225R 2 = 0,9800 200 400 600 800 1000 1200BommersvikPressdraghållfasthet, kPay bommersvik = 5,6x - 1554R 2 = 0,9900 200 400 600 800 1000 1200Pressdraghållfasthet, kPaFigur 80a-d Korrelationen (linjär) mellan styvhetsmodul och pressdraghållfasthetKommentarerEn bra korrelation föreligger i de flesta fall (R 2 =0,88-0,99). Vid Ljusne (R 2 =0,77)kan resultaten påverkas av att bindemedelstyperna skiljer sig åt (Nyrec resp.BE60M/2000) i de båda provserierna.VTI notat 1-2001 83


StabilitetI detta avsnitt ges en sammanställning över Marshallstabiliteten på provkroppartillverkade av kalla återvinningsmassor enligt VTIs standardförfarande. Enbeskrivning över metoden ges i bilaga 2. På kalla massor innehållandemjukbitumen görs provningen vid 25°C. En jämförande studie har också gjortsvid förhöjd temperatur, 40°C. När hårdare bindemedel används kan det vararelevant att utföra provningen vid förhöjd temperatur. Mjukbitumenbaseradeprovkroppar får mycket låga värden om de testas vid höga temperaturer om inteprovet har ett sidostöd vid provningen vilket kräver en modifiering av de metodersom för närvarande finns på asfaltlaboratorierna. På tjockare borrkärnor (60 mm)av bra kvalitet går det bra att testa dynamisk krypstabilitet. Diametern skall dåvara 150 mm jämfört med 100 mm för Marshallstabilitet. Laboratorietillverkadeprovkroppar är ofta för ömtåliga för dynamisk kryptest, speciellt vid lägrebindemedelshalter och i de flesta fall blir även borrkärnor i praktiken alltför tunnaför denna test.Inverkan av provkroppens höjd på Marshallstabiliteten har också studerats ochresultaten redovisas inom detta avsnitt. Provkroppar tillverkade på laboratoriet fårungefär samma höjd men om borrkärnor skall analyseras kan tjockleken varieraoch en korrigering måste därför göras. Enligt metoden (ASTM D1559-76) fårprovkroppens höjd ligga mellan 25-75 mm.Undersökningarna avser provblandningar med varierande mängd emulsion ochflera olika typer av emulsioner samt ett stort antal granulat. Resultaten har delatsupp efter mängden emulsion som inblandats i granulatet och efter det totalabindemedelsinnehållet. I de flesta fall har 3,0 % vatten inblandats i granulatet.Provkropparnas höjd har legat på drygt 60 mm.Bild 12Bestämning av Marshallstabilitet.84 VTI notat 1-2001


Marshallstabilitet, kNMarshallstabilitet, kN25201510502520151051,0 % Emulsion1,5 % EmulsionSaxånByringeByringeByringeByringe1,7 % EmulsionGranulat2,0 % Emulsion3,5 % Emulsion 4,0 % EmulsionVikanLundeSaxånVikanLundeByringeVällstaLjusneByringeVällstaLjusneLjusneMarshallstabilitet, kN25201510502,5 % Emulsion 3,0 % EmulsionLundeByringeLundeByringeGranulatLundeSaxånVikanVikanByringeLundeEskilstunaVällstaLjusneVällstaByringeEskilstunaLjusneLjusne0ByringeSaxånByringeVikanGranulatVikanVällstaVällstaLjusneFigur 81a-c Inverkan av emulsionsmängden på Marshallstabilitet (25°C). Olikatyper av emulsioner förekommer i provningarna.25,0Marshallstabilitet, kN20,015,010,05,00,01,0 1,5 1,7 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0Emulsionstillsats, %Figur 82 Inverkan av emulsionsmängden på Marshallstabiliteten (25°C).Medelvärden från samtliga objekt. Antalet prov per stapel varierarsamt olika typer av emulsioner förekommer(med både mjukare ochhårdare bitumen).VTI notat 1-2001 85


25,0Marshallstabilitet, kN20,015,010,05,00,05,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0Totalt bindemedelsinnehåll, %Figur 83 Inverkan av det totala bindemedelsinnehållet (gammalt + nytt bitumen)på Marshallstabiliteten. Antalet prov per punkt varierar. Spridningenför Marshallstabiliteten vid de olika bindemedelshalterna kan varastora. I figuren redovisas medelvärden från 1-14 dubbelprov per punkt.Figur 84 Försök med dynamisk kryptest på borrkärnor av bra kvalitet frånprovvägsförsöket i Saxån (VTI notat 62-1999).KommentarerDet finns en tydlig tendens till minskande stabilitet med ökande mängd emulsioneller totalt bindemedelsinnehåll. Ett optimum erhölls dock vid 1,7 % emulsion(resultaten kan i viss mån vara påverkade av att bindemedelshårdheten hosemulsionerna varierar inom försöken).Spännvidden i resultaten ligger mellan 8-20 kN. Metoden är tydligen inte likakänslig för bindemedelsinnehållet (faktor 2) som pressdraghållfastheten (faktor 4)och styvhetsmodulen (faktor 8). De högsta värdena (medelvärden) erhåller prov86 VTI notat 1-2001


innehållande BE60M/10000 eller Nyrec-emulsion och vid låg mängd emulsion.De lägsta värdena erhölls vid inblandning av 3,5-4,0 % emulsion baserad påmjukbitumen. Vid samma emulsionsinblandning tenderar de bindemedelsfattigaregranulaten att få de högsta värdena. Om emulsioner baserade på hårdarebindemedel blir allt vanligare i framtiden vid återvinning rekommenderas enhögre provningstemperatur, t.ex. 60°C.En mycket bra överensstämmelse mellan dynamisk kryptest på borrkärnor ochuppmätta spårdjup erhölls vid provvägsförsöket i Saxån. I detta fall uppvisadeprovsträckan med 4,0 % BE60M/2200 plastiska deformationer. På övriga sträckor(2,0-3,0 % emulsion) blev spårtillväxten låg trots relativt hög trafikvolym.Borrkärnorna togs (i hjulspåren) efter något års trafik och hade en mycket brakvalitet genom låga hålrumshalter och relativt högt bindemedelsinnehåll.I de fall plastiska deformationer uppstått på vägen har enligt VTIs erfarenheterfrån skadeutredningar orsaken varit för stor mängd nytt bindemedel med hänsyntill bindemedlets viskositet eller bindemedelsinnehållet i granulatet. Vidåtervinning av mjukbitumenbeläggning blir behovet av nytt bindemedel mindre änför återvinning av ursprungligen varmtillverkad asfaltbetong.Inverkan av provningstemperaturenInverkan av provningstemperaturen (25 och 40°C) på Marshallstabiliteten harstuderats på provkroppar med granulat från Eskilstuna. Både ett mjukare ochhårdare bindemedel ingick i undersökningen. Proverna har konditionerats enligtVTIs standardförfarande för kalla massor.Provberedning• klumpar >22 mm togs bort eller sönderdelades• blandning i Hobart vid rumstemperatur• statisk packning vid rumstemperatur• lagring i 7 dygn vid 40°CBindemedel• BE60M/2000• BE60M/B180Recept• vatten: 3,0 %• granulat: 100 %• emulsionskvot: 1,0, 2,0, 3,0 och 4,0 vikt-%VTI notat 1-2001 87


Marshallstabilitet, kN222018161412108642025°C40°CBE60M/2000BE60M/B1801,0 2,0 3,0 4,0 1,0 2,0 3,0 4,0Emulsionstillsats, %Figur 85 Provningstemperaturens inverkan på marshallstabiliteten för två olikabindemedelstyper. Granulat från Eskilstuna.KommentarerVid förhöjd temperatur, 40°C, mer än halveras stabiliteten jämfört med provningvid 25°C. I de flesta fall så var förhållandet mellan de olika provblandningarnaoförändrat vid den högre provningstemperaturen. Provningen visade också attåtervinningsmassa som inblandats med det hårdare BE60M/B180 blir mindrekänslig för variationer i bindemedelsmängd än den med inblandning av detmjukare BE60M/2000. Emulsion med hårdare bitumen ger som väntat högrevärden än mjukbitumen men skillnaden mellan de två bindemedlen är inte likastor (en ökning med ca 30-40 %) som för styvhetsmodul eller pressdraghållfasthet.Enligt erfarenheterna från provvägar kan stabiliteten bli kritisk vid 4,0 % ellerhögre inblandning av emulsion baserad på mjukbitumen. I återvinnings-ATBligger minvärdena för Marshallstabiliteten på 5-7 kN beroende på om det ärslitlager eller bärlager kravet gäller.Inverkan av provkroppens höjdProvkroppar med varierande höjd har tillverkats och undersökts med avseende påMarshallstabilitet och flytvärde vid 25°C. Granulatet kommer från denkommunala mellanlagret i Eskilstuna. Proverna har preparerats enligt VTIsstandardförfarande för kalla massor. Försöket skall se som en orienterande studieoch avser endast en mixtyp.Bindemedel• BE60M/2000Recept• vatten: 3,0 %• granulat: 100 %• emulsionskvot: 3,0 vikt-%• provtjocklekar: ca 30, 40, 50, 60 mm88 VTI notat 1-2001


Marshallstabilitet, kN141210864M-stabFlytvärdey M-stab = 0,0381x 1,3569R 2 = 0,95y Flytvärde = 0,0515x 1,11212R 2 = 0,9800 20 40 60 80Provhöjd, mmFigur 86 Provtjocklekens inverkan på marshallstabiliteten vid 25°C. Granulatfrån Eskilstuna.KommentarerMarshallstabiliteten och flytvärdet påverkas markant av provkroppens höjd. Vidlaboratorieprovning enligt VTIs proportioneringsförfarande brukar ca 1100 grmassa packas in i en cylinder med diametern 100 mm. Det ger en höjd på ca 64mm. Spridningen kan ligga på ±2 mm. Borrkärnor ligger dock normalt på 35-50mm och behöver därför korrigeras om de skall jämföras mot förprovning.VTI notat 1-2001 89


BeständighetAllmäntBristande beständig är sannolik den vanligaste skadeorsaken för kalla ochhalvvarma återvinningsmassor. Skadorna kan vara av typen sten- ochmaterialsläpp eller potthål. Kalla och halvvarma återvinningsmassor ger relativtöppna beläggningstyper vilket medför att vatten kan tränga in i lagren. Vidtillverkningen av massan innehåller också materialen fukt som med tidenavdunstar och medför att beläggningen hårdnar men den här typen avasfaltmaterial kommer, i varierande grad, att innehålla fukt under hela sinlivslängd.Om beständigheten inte är fullgod hos ett asfaltlager försämras i princip de flestaegenskaperna och beläggningen riskerar att få en förkortad livslängd. Egenskapersom påverkas är framför allt resistensen mot vatten/salt och utmattningshållfasthetenmen även stabiliteten och bärförmågan kan försämras. I svårare fallbrukar en kombination av brister hos själva materialet/massan, dåligt utförandeoch fuktiga lägen föreligga. Svagheter i underliggande lager, hög andel tung trafikoch riklig saltning kan också bidra till en alltför snabb nedbrytning av asfaltlageroch framför allt vägsalt har visat sig kunna vara skadligt för beläggningar av kallaåtervinningsmassor, speciellt om de innehåller för liten mängd nytt bindemedel.Mot denna bakgrund är det viktigt att återvinningsmassor får en bra beständighetoch proportioneringssystem för kalla eller halvvarma massor måste innehållatester som beskriver materialets resistens mot vatten. Om förhållandena är svårabör även frys-töresistensen och saltbeständigheten undersökas. Separerade ytor ärsärskilt utsatta för tidiga skador vilket måste beaktas vid utförandet. Förseglingbör utföras i ett tidigt skede om beläggningen uppvisar tendenser till dåligbeständighet.Vattenkänslighet – vidhäftningstalI detta avsnitt ges en sammanställning över vattenkänsligheten hos kallaåtervinningsmassor tillverkade enligt VTIs standardförfarande. En särskildmetodik för bestämning av vidhäftningstal har tagits fram och liknar FAS-metod446-95 men provkropparna vattenmättas och lagras vid undertryck under kortaretid jämfört med FAS-metoden.Vattenkänsligheten hos kalltillverkade prov undersöktes enligt följande :A. Förbehandling1. Provet torrlagras i 7 dygn vid 40°C2. Provet vägs3. Pressdraghållfastheten bestäms vid 10°C (i samband med den våta gruppen)90 VTI notat 1-2001


B. Vattenlagring (vacuummättning) – Våta gruppen4. Provet vacuummättas i 1 tim vid 40 mbars undertryck följt av 23 timmarsvattenlagring vid atmosfäriskt tryck vid rumstemperatur5. Provet vägdes6. Pressdraghållfastheten bestäms vid 10°CC. Utvärdering7. Vattenupptagningen (absorption) och vattenmättnadsgraden beräknas8. Vidhäftningstalet beräknas som förhållandet mellan vattenlagrat ochtorrlagrat prov i procent (bibehållen hållfasthet efter vattenlagring)Undersökningarna avser provblandningar med varierande mängd emulsion ochflera olika typer av emulsioner samt ett stort antal granulat. Resultaten har delatsupp efter mängden emulsion som inblandats i granulatet och efter det totalabindemedelsinnehållet. I de flesta fall har 3,0 % vatten inblandats i granulatet.Bild 13Vacuummättning och vattenlagring av provkroppar för bestämning avvattenkänslighet.VTI notat 1-2001 91


Vidhäftningstal, %Vidhäftningstal, %10090807060504030201001009080706050403020100EskilstunaEskilstunaEskilstunaEskilstuna1,0 % EmulsionByringeBommersvik 3ByringeSaxånGranulat3,0 % EmulsionVällstaByringeEskilstunaVällstaLjusneByringeEskilstunaLjusneGranulat1,5 % EmulsionByringe1,7 % EmulsionByringeVikanLjusneLundeLundeSaxånBommersvik 3VikanVidhäftningstal, %Vidhäftningstal, %10090807060504030201001009080706050403020100VällstaByringeEskilstunaByringeSaxån2,0 % EmulsionEskilstunaVällstaEskilstunaBommersvik 3LjusneByringeLundeVikanLundeLjusneGranulat3,5 % Emulsion 4,0 % EmulsionByringeVikanGranulatLjusneVikanSaxånLjusneVällstaEskilstuna2,5 % EmulsionByringeByringeLundeLundeFigur 87a-d Inverkan av emulsionsmängden på vidhäftningstalet. Olika typer avemulsioner förekommer i provningarna.VikanVällstaPressdraghållfasthet,kPa120010008006004002000Torra provVåta provVidhäftningstal1,0 2,0 2,5 3,0 4,0Emulsionstillsats, %Figur 88 Jämförelse av pressdraghållfastheten på torr respektive våtlagradeprov. Varje stapel är medelvärde av 4-17 dubbelprov.100,090,080,070,060,050,040,030,020,010,00,0Vidhäftningstal, %Vidhäftningstal, %10090807060504030201001,0 1,5 1,7 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0Emulsionstillsats, %Figur 89 Inverkan av emulsionsmängden på vidhäftningstalet (vattenkänsligheten).Medelvärden från samtliga objekt. Antalet prov perstapel varierar samt olika typer av emulsioner förekommer(med bådemjukare och hårdare bitumen).92 VTI notat 1-2001


Vidhäftningstal, %10090807060504030201005,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0Totalt bindemedelsinnehåll, %Figur 90 Inverkan av det totala bindemedelsinnehållet (gammalt + nytt bitumen)på vidhäftningstalet. Antalet prov per punkt varierar. Spridningen förvidhäftningstalet vid de olika bindemedelshalterna kan vara stora. Ifiguren redovisas medelvärden från 1-17 dubbelprov per punkt.1614Hålrumshalt, %12108642040 50 60 70 80 90Vidhäftningstal, %Figur 91 Inverkan av hålrumshalten på vidhäftningstalet. Antalet prov per punktvarierar. Spridningen för vidhäftningstalet vid de olika hålrumshalternakan vara stora. I figuren redovisas medelvärden från 4-17dubbelprov per punkt. Punkterna avspeglar indirekt också det tillsattabindemedlet då de höga vidhäftningstalen härstammar ur hög mängdtillsatt emulsion.VTI notat 1-2001 93


Vattenabsorption, %8765432100,0 5,0 10,0 15,0 20,0Hålrumshalt, %Vattenabsorption, %87654321y = 0,0017x 2 + 0,4624x - 0,9065R 2 = 0,9400,0 5,0 10,0 15,0 20,0Hålrumshalt, %Granulat: ByringeFigur 92a-b Hålrumshaltens inverkan på ett provs förmåga att absorbera vattenvid undersökning av vidhäftningstal. I figuren till vänster redovisasmedelvärden från 47 dubbelprov där olika granulat ochbindemedelstyper ingår. Figuren till höger visar samma jämförelsemen samtliga resultat med granulat från Byringe med två olikaemulsionstyper.KommentarerDet finns ett starkt samband mellan mängden emulsion som inblandats i massan(eller totala bindemedelsinnehållet) och vattenkänsligheten. Resistensen motvatten förbättras kontinuerligt med ökad mängd emulsion men effekten avtarnågot vid allt högre halter. Vid 1,0 % emulsionsinblandning ligger vidhäftningstaletpå 50 % i medeltal medan vidhäftningstalet är 85 % vid 4,0 % emulsion. Detfinns dock exempel på höga vidhäftningstal vid lägre inblandning av emulsion. Ide fallen har hålrumshalterna hamnat relativt lågt vilket tätar asfaltprovkroppen.Vid högre emulsionshalter finns inga låga värden på vidhäftningstalet.Inverkande faktorer är bindemedelsmängden som är avgörande för bitumenhinnornastjocklek (samt täckningsgraden) som har betydelse för vidhäftningenoch kohesionen i materialet samt även hålrumshaltens storlek. Som tidigareframgått minskar hålrumshalten med ökad bindemedelsmängd. Inom de aktuellahålrumsintervallen (9-14 vol-%) kan vattenmättnadsgraden och vattenabsorptionenvariera och vid högre hålrumshalt kan mer vatten absorberas i porernavilket gör asfalten mjuk. Vid ännu högre hålrumshalter kan ett sammanhängande,dränerande porsysten uppstå vilket minskar den vattenhållande förmågan hosasfalten vilket medför mindre påkänningar av kvarstående vatten men samtidigtblir effekterna av bindemedelsåldringen större (oxidering).Pressdraghållfastheten på våtlagrade prov bör också redovisas vid bestämning avvattenkänslighet. I vissa fall kan pressdraghållfastheten på vattenmättade provvara relativt höga även om förhållandet mellan våt- och torrlagrade prov(vidhäftningstalet) kan bli lågt. Ett minvärde för pressdraghållfastheten påvattenmättade prov kan i vissa fall vara relevant (dimensionering) men det är ändåförhållandet mellan våt- och torrlagrade (vattenmättade) prov som beskrivermaterialets relativa känslighet för vattenpåkänning och hur mycket hållfasthetenreduceras.94 VTI notat 1-2001


Inverkan av vattenmättning och vattenlagringEn jämförelse mellan VTIs metod för vattenkänslighet och FAS-metod 446(bestämning av vattenkänslighet genom pressdragprovning) har utförts pååtervinningsmassor. Granulat kommer från Eskilstuna.Bindemedel• BE60M/2000• BE60M/B180Recept• vatten: 3,0 %• granulat: 100 %• emulsionskvot: 1,0, 2,0, 3,0 och 4,0 vikt-%I tabell 4 framgår skillnaderna mellan de två metoderna.Tabell 4Skillnaderna med avseende på vattenkonditioneringen mellan FAS446 och VTIs metod för kalla beläggningar.FAS 446VTIs metodUndertryck, kPa 6,7 4,0Tid i vacuum, timmar 3 1Vattenlagring efter mättning 68 timmar, 40°C 23 timmar, rumstemperaturPressdraghållfasthet, kPa120010008006004002000BE60M/20001 2 3 4 1 2 3 4Emulsionstillsats, %Normal kalla massorFAS 446TorraBE60M/B180Vidhäftningstal, %1009080706050403020100Q normal kalla massorBE60M/2000Q Fas 446BE60M/B1801 2 3 4 1 2 3 4Emulsionstillsats, %Figur 93a-b Inverkan av konditioneringsförfarande på vattenkänsligheten(vidhäftningstalet). Jämförelse mellan VTIs metod för kalla massoroch FAS 446. Granulat från Eskilstuna.KommentarerVTIs metod är lindrigare än FAS 446 vilket också varit avsikten när metodenutvecklades. Kalla asfaltmassor tål inte lika stora påkänningar som varmtillverkadmassa vid laboratorieprovning och därför måste konditioneringsförfarandetanpassas efter provens prestanda. Prov av mjukgjord asfalt riskerar t ex attdeformeras under vattenlagring vid förhöjd temperatur. Kalla återvinningsmassorhamnar också inom det kritiska området för hålrumshalten (5-13 vol-%) därpåkänningarna av vattenmättning kan bli stora.Överensstämmelsen mellan de två metoderna är mycket bra om de inbördesförhållandena mellan de olika provmixarna studeras. Även med FAS 446 erhållsVTI notat 1-2001 95


högre vidhäftningstal med ökad emulsionsmängd. En intressant iakttagelse är attäven vid denna undersökning erhöll provblandningarna med emulsionen baseradpå mjukbitumen högre vidhäftningstal än de som innehåller hårdare bindemedel.När hårdare bindemedel används kan dock mer emulsion inblandas vilket kankompensera den något reducerade beständigheten. Det är också viktigt att påpekaatt BE60M/B180 är en emulsion som inte i första hand lämpar sig förverksblandade återvinningsmassor (mer för markinblandning). Massorna riskeraratt bli tröglagda och bindemedlet har också svårt att fördela sig homogent övermaterialet. Den här typen av bindemedel bör därför användas främst för bärlager.Nyrec-emulsionerna baserade på B180 eller B370 är framtagna för verksblandadeåtervinningsmassor. De massorna blir smidigare genom tillsatser som fördröjerbrytningen av emulsionen.Frys-tökänslighetI detta avsnitt ges en sammanställning över frys-tökänsligheten hos kallaåtervinningsmassor tillverkade enligt VTIs standardförfarande. En metodik försimulering av frys-töpåkänningar på provkroppar av asfalt har utvecklats på VTI.Efter vattenmättning (samma förfarande som vid vattenkänslighet) förvarasprovkropparna i en fryslåda i fuktig sand och utsätts för frys-töcykler i ettklimatskåp. Fryslådan är isolerade i botten och utmed sidorna för att i- ochurtjälningen skall ske från ytan och på så sätt efterlikna verkliga förhållanden påvägen.Frys-töbeständigheten hos kalltillverkade prover undersöktes enligt följande :A. Förbehandling1. Provet torrlagras 7 dygn i torkskåp vid 40°C2. Provet vägs och höjden mäts med skjutmått (4 mätningar)3. Pressdraghållfastheten resp. styvhetsmodulen bestäms vid 10°CB. Vacuummättning i vatten4. Provet placeras i exsickator och täcks med dest.vatten5. Vattenmättning i en timme under vakuum, 40 mbars undertryck6. Provet lagras ytterligare 23 timmar i vatten under atmosfäriskt tryck vidrumstemperatur7. Provet vägsC. Frys-töbehandling8. Provkropparna placeras i fryslådan och täcks med våt sand (Baskarp nr 6,vattenkvot: 20 vikt-%)9. Fryslådan placeras i klimatskåpet som är inställt på 10 frys-töcykler. Encykel omfattar 12 tim vid 23°C och 12 tim vid -23°C10. Efter avslutad frys-töväxling vägds provet och höjden mäts11. Pressdraghållfastheten och styvhetsmodulen bestäms vid 10°C96 VTI notat 1-2001


D. Utvärdering11. Vattenupptagningen (absorptionen) och eventuell svällning beräknas efterfrys-töbehandlingen12. Beständigheten beräknas som förhållandet mellan frys-töbehandlat ochtorrlagrat prov i procent (på motsvarande sätt som vid vattenkänslighet)Bild 14Fryslåda i klimatskåp för frys-töförsök på asfaltprov.Frys-töförsök – granulat från ByringeI denna undersökningen har överblivna provkroppar (lagrade i ca 6 månader vidrumstemperatur) undersökts med avseende på frys-töbeständighet. Hållfasthetenhos proverna har troligen blivit högre genom den långvariga lagringen. Allt vattenhar torkat ut och en viss förhårdning av bitumenet har sannolikt skett samt en vissefterpackning av provernas egenvikt (dock ej i lika hög grad som på vägen).Provberedning• klumpar >22 mm togs bort eller sönderdelades• blandning i Hobart vid rumstemperatur• statisk packning vid rumstemperatur• lagring i 7 dygn vid 40°C+ 6 månader vid rumstemperaturBindemedel• BE60M/10000Recept• vatten: 3,0 %• granulat: 100 %• emulsionskvot: 1,0, 1,7, 2,0, 2,5, 3,0 vikt-%VTI notat 1-2001 97


Pressdraghållfasthet, kPa10009008007006005004003002001000BE60M/100001,0 1,7 2,0 2,5 3,0Emulsionstillsats, %torrvåtfrys/tö (våt)Vidhäftningstal, %1009080706050403020100BE60M/100001,0 1,7 2,0 2,5 3,0Emulsionstillsats, %Q normalQ frys/töHålrumshalt, %1816141210864201,0 1,7 2,0 2,5 3,0Emulsionstillsats, %BE60M/10000Figur 94a-c Inverkan av emulsionskvoten på frys-töbeständigheten. Somjämförelse har även vidhäftningstalet (Q) för vattenmättade provtagits med liksom hålrumshalterna. Proverna var i dennaundersökning lagrade ca 6 månader i rumstemperatur. Granulatfrån Byringe.KommentarerFrys-töpåkänningarna reducerar pressdraghållfastheten ytterligare jämfört medenbart vattenmättade prov. Även vidhäftningstalen blir lägre och hamnar efter 10frys-töcykler mellan 35-48 % jämfört med 47-74 % efter enbart vattenmättning.De lägsta värdena erhöll provblandningarna med minst mängd emulsion.Förhållandena mellan de olika provblandningarna är i stort sätt oförändrade vidfrys-töprovningen jämfört med vattenkänsligheten men värdena påpressdraghållfastheten eller vidhäftningstalet är lägre. Undersökningen visar attom provkropparna utsätts för frys-töcykler blir provningen strängare än enbartvattenmättning i vacuum.Frys-töförsök – granulat från SaxånVid provvägsförsöket vid Saxån (väg 63) undersöktes vattenkänsligheten ochfrys-töbeständigheten på laboratorietillverkade prov av kall återvinningsmassa.Bindemedelshalten i granulatet var 4,9 % och emulsionstillsatserna var 0, 1,0, 2,0,3,0. Emulsionen som användes var av typen BE60M/2200. Tre procent vatteninblandades i granulatet. De prover som undersöktes med avseende på frys-tö vartillverkade i marshallutrustning (vid 60°C) varvid resultaten från undersökningeninte är direkt jämförbar mot andra undersökningar där statisk packning vidrumstemperatur har tillämpats (proverna får något högre hålrumshalt vidMarshallpackning). Provkropparna lagrades i 7 dygn vid 40°C.98 VTI notat 1-2001


Pressdraghållfasthet, kPa10009008007006005004003002001000BE60M/2200torrvåtfrys/tö (våt)0 1 2 3Emulsionstillsats, %Vidhäftningstal, %1009080706050403020100frys/tö (pressdrag)frys/tö (S-modul)ej frys/tö, PressragBE60M/22000,0 1,0 2,0 3,0Emulsionstillsats, %Hålrumshalt, %201816141210864200 1 2 3Emulsionstillsats, %BE60M/2200Figur 95a-c Inverkan av frys/tö-behandling vid analys av vattenkänslighetgenom pressdraghållfasthet och styvhetsmodul. Proverna var idenna undersökning tillverkade i marshallutrustning vid 60°C.Granulat från Saxån.KommentarerÄven vid denna undersökning reducerades pressdraghållfastheten och vidhäftningstalenav frys-töbehandlingen. När ingen emulsion inblandades erhölls lågavidhäftningstal efter frys-tö (25-35 %). Beständigheten ökade med högreemulsionskvot men skillnaden blev inte så stor mellan inblandning av 2,0 och3,0 % emulsion. Granulatet från Saxån innehåll relativt fräscht (B180 som inte varalltför åldrat) och mycket bindemedel och var därför särskilt lämpligt för kallåtervinning. En bidragande orsak till de relativt höga vidhäftningstalen vid lågtbindemedelsinnehåll var också de höga hålrumshalterna som erhölls vidMarshallinstampningen av proverna samt att granulatet varit uppvärmt vilket kanaktivera en del av det gamla bindemedlet och därför förbättra vidhäftningen imaterialet. När emulsion inblandas gav styvhetsmodulen något högre vidhäftningstalän pressdraghållfastheten. Om ett porvattentryck uppstår i provet kanstyvhetsmodulen påverkas och bli (skenbart) högre än vid lägre vatteninnehåll.Därför kan styvhetsmodulen bli missvisande i sådana fall. Noterbart är också attökad mängd emulsion har större effekt på frys-töbeständigheten än påvattenkänsligheten. Vid svåra klimatförhållanden, bl.a. i mellersta Sverige medstora temperatursvängningar under vintern är det befogat med frys-töförsök somkomplement till den ordinarie förprovningen.Inverkan av osmotisk konditioneringFör att simulera svåra väg- och klimatförhållanden har en strängare variant avkonditionering tagits fram för beständighetsstudier. I metoden förekommer bådemättning i vatten och koncentrerad saltlösning följt av frys-töcykler i klimatskåp.Provningsmetodiken har tagits fram för beständighetsstudier av asfaltbeläggningar(Peet Höbeda, VTI notat 54-1999) och har visat en överensstämmelse medVTI notat 1-2001 99


vägskador (vågbildning och stripping) orsakade av vägsalt. Effekten av tillsatsersåsom vidhäftningsbefrämjande medel eller inverkan av dåligt stenmaterial vidolika hålrumshalter framgår tydligt av denna provningsmetodik. Även saltetsbetydelse kommer med i provningen.Mot denna bakgrund har några provserier med kalla återvinningsmassor testats.Proverna har preparerats enligt VTIs standardförfarande för kalla och halvvarmamassor. Granulatet kom från Vällsta (liknande ABT) och hade en bindemedelshaltpå 5,6 %. Ingen stenmaterialinblandning förekom vid tillverkningen av massan.Emulsionen som användes var BE60M/2000 och den tillsatta mängden var 2,0,3,0 och 4,0 vikt-% emulsion. Den totala bindemedelshalten i proven var således6,8, 7,4 och 8,0 vikt-%. Bindemedelshalterna var alltså relativt höga.Det konditioneringsförfarande som användes följer i princip ett nyutvecklatkonditioneringsförfarande kallat ”osmotisk konditionering”. Avsikten med deinledande studierna var att se om en liknande konditionering var möjlig att utförapå prover av kall återvinningsbeläggning. Konditioneringen vid detta försök gicktill enligt följande.1. Vakuummättning i mättad NaCl-lösning, 3 timmar vid 6,7 kPa2. Lagring i mättad NaCl-lösning, 2 dygn vid 40°C.3. Vakuummättning i avjoniserat vatten, 3 timmar vid 6,7 kPa4. Lagring i avjoniserat vatten, 2 dygn vid 40°C5. 7 frys-töcykler i klimatskåp, temperaturväxlingar –20/+20°C6. Temperering till 10°C och undersökning av pressdraghållfastheten (vått)På prov från samma serie undersöktes också pressdraghållfastheten ochvattenkänsligheten enligt det förfarande som normalt används vid kallaåtervinningsmassor (VTIs metod).100 VTI notat 1-2001


Pressdraghållfasthet, kPa8007006005004003002001000BE60M/2000Torra proverVåta proverVåta prover (osm.)2,0 3,0 4,0Emulsionstillsats, %Vidhäftningstal, %1009080706050403020100Normal kond.Osmotisk kond.BE60M/20002,0 3,0 4,0Emulsionstillsats, %16,014,0BE60M/2000Hålrumshalt, %12,010,08,06,04,02,00,02,0 3,0 4,0Emulsionstillsats, %Figur 96a-c Inverkan av emulsionskvoten på beständigheten bestämd genom”osmotisk” konditionering på provkroppar av kalla återvinningsmassor.Som jämförelse har vidhäftningstalet enligt VTIs standardmetodför kalla massor tagits med. Granulat från Vällsta.KommentarerSamtliga provkroppar höll ihop under testet men de var mjuka och ömtåliga efterfrys-töcyklerna men ändå provningsbara. Av de olika konditioneringsförfarandensom ingått i undersökningarna är denna variant den strängaste. Ett tydligt resultatär att beständigheten förbättras med ökad bindemedelsinblandning men justrängare testen är desto relativt större effekt får mängden emulsion förhållbarheten hos provet. Vid svåra förhållanden, t.ex. mycket saltning, fuktigt lägeoch mycket frys-töväxlingar bör extra mycket bindemedel inblandas. För att klarastabiliteten kan stenmaterial och/eller en mindre mängd cement tillsättas.Enligt resultaten erhölls låga värden på pressdraghållfastheten (80-170 kPa) ochvidhäftningstalet, 11-40 % och markant lägre än vid bestämning av vattenkänsligheten.Förhållandet mellan provblandningarna stämmer fortfarande välöverens även om betydelsen av högre bindemedelinblandning blir större vidosmotisk konditionering.För att särskilja på effekterna (påverkan) från salt- och vattenmättningen samtfrys-töcyklerna bör en förnyad provning göras där hållfastheten bestäms eftervarje delmoment i konditioneringen (kräver fler provkroppar). Enligt resultatenverkar saltet ytterligare ha reducerat pressdraghållfastheten hos provkropparna.Sammanfattningsvis har konditioneringsförfarandet stor betydelse för provningsresultatetmen förhållandet mellan de olika provblandningarna påverkas inte såmycket utom vid strängare konditionering där proven med högst mängd emulsionrelativt sett erhåller det bästa resultatet. Följande rekommendationer kan ges förde metoderna:VTI notat 1-2001 101


• Vattenkänslighet enligt VTIs förfarande – ej så sträng metod men ändåutslagsgivande för jämförande provningar (bör kunna användas i normalfallet)• FAS 446 –strängare än VTI-metoden – kan användas för vägar i fuktiga lägen• Frys-töförsök – en sträng metod lämpligt för vägar som utsätts för omväxlandemilda och kalla perioder• Osmotisk konditionering – mycket sträng metod – lämplig för vägar medextrema förhållanden, t.ex. kombinationen mycket saltning, hög andel tungafordon, fuktiga lägen och många frys-töperioder.102 VTI notat 1-2001


Sammanfattande kommentarer – kalla massorUndersökningen visar att det är komplicerat men möjligt att testa kallaåtervinningsmassor på ett realistiskt sätt. Ett relevant provningsförfarande måsteta hänsyn till materialets packningsbarhet, härdningsförlopp och inte minstvatteninnehållet i massan. Provkroppar tillverkade enligt statisk packning ochlagrade i 7 dygn vid förhöjd temperatur, 40°, har visat sig erhålla egenskaperlikvärdiga med borrkärnor från ca ett år gammal beläggning. Om gyratoriskpackning används för preparering av provkroppar är det viktigt att ett förfarandeväljs som ger realistiska hålrumshalter. På VTI används i första hand statiskpackning (med förpackning) när kalla och halvvarma massor testas.Ett starkt samband finns mellan bindemedelsmängden i massan och hålrumshaltenpå provkroppar. Magrare granulat/massor får därför högre hålrumshalter änbindemedelsrikare. I de flesta fall erhölls också ett samband mellan hålrumshalteneller bindemedelsinnehållet och de mekaniska egenskaperna som tenderar attförsämras vid lägre hålrumshalter eller vid högre bindemedelsmängder. Ett brasamband erhölls mellan pressdraghållfasthet och styvhetsmodul. Mot denbakgrunden skulle kraven på mekaniska egenskaper kunna begränsas till att enbartomfatta pressdraghållfasthet och stabilitet. Styvhetsmodulen kan beräknas (t.ex.vid dimensionering) från de regressionsekvationer som finns angivna i rapporteneller tas fram på egen hand. Styvhetsmodulen var också den egenskap som hadeden största variationen av samtliga. Skillnaden mellan lägsta och högsta värdeninom provserien (många provblandningar) låg på en faktor 8 jämfört med enfaktor 4 för pressdraghållfastheten och en faktor 2,5 för Marshallstabiliteten. Enorsak till den stora variationen i styvhetsmodul kan vara inverkan från de relativtöppna och skrovliga provkropparna som inte alltid har den kvalitet som metodenförutsätter. Proven kan också innehålla något fukt eller vara alltför inhomogena,vilket har stor betydelse när små töjningar skall mätas. Mjukbitumen påverkarockså styvhetsegenskaperna markant och vid återvinning av gamla asfaltmaterialmed förhårdnat bindemedel kan fördelningen av det nya bindemedlet samtdiffusionen mellan nytt och gammalt bindemedel påverka resultatet.Marshallstabiliteten påverkades av provkroppens höjd och av provningstemperaturen.Kalla återvinningsmassor testas normalt vid 25°C eftersom deinnehåller mjukbitumenbaserad emulsion. Om styvare bindemedel används kanprovningen göras vid 40°C men i så fall måste specifikationerna i ATB VÄGanpassas till denna temperatur vilket inte är fallet idag.Förutom mängden inblandat bindemedel påverkas egenskaperna också avbindemedelstypen. De emulsioner som var baserade på hårdare bitumen har givitasfaltproven relativt höga hållfastheter och markant högre än vad som erhållitsmed mjukbitumenbaserade emulsioner. Kalla återvinningsmassor innehållandeemulsioner baserade på hårdare bindemedel kan således öka prestandan hos kallaåtervinningsbeläggningar och därmed kan den här typen av asfalt användas påvägar med högre trafik. Fältförsök har visat att det tar lång tid (åtminstone ensommar) innan kallproducerad beläggning styvnat till ordentligt. Det innebär attde värden som redovisats i denna undersökning inte bör betraktas somsluthållfastheter. En förutsättning för att kunna använda massor innehållandestyvare bitumen är att de går att lägga ut och packa på ett acceptabelt sätt. EnligtVTI notat 1-2001 103


packningsförsöken i gyratorn blir massorna mer lättbearbetbara vid högrebindemedelsinnehåll (och tillsats av vatten).I princip ökar resistensen mot vatten (ibland markant) vid högre bindemedelsinblandning.Vid större påkänningar såsom upprepade frys-töväxlingar ochlagring i mättad saltlösning erhöll blandningarna med högsta bindemedelsinnehålldet bästa resultatet (4,0 % emulsion). Den relativa skillnaden mellan de olikablandningarna ökade vid de strängare beständighetsprovningarna. Vid ”tuffa”förhållanden på vägen bör således så mycket nytt bindemedel som möjligt blandasin, förutsatt att stabiliteten inte blir för låg.Stenmaterialinblandning och tillsats av cement påverkar också egenskaperna hosprovkropparna. Vid högt bindemedelsinnehåll gav tillsatsen av makadam enpositiv effekt på stabiliteten. I de flesta fall förbättrades också vattenkänslighetenav makadaminblandningen. Vid oförändrad mängd emulsion bör bruksdelen blimer mättat av bindemedel vilket kan vara förklaringen. Av samma anledninguppvisade blandningarna med makadam och granulat något lägre pressdraghållfasthetoch framför allt lägre styvhetsmodul trots högre hålrumshalter jämförtmed blandningarna utan makadam. Om ett stenskelett uppstår i materialetförbättras stabiliteten annars så får brukets styrka avgörande betydelse förresistensen mot deformationer.En mindre giva cement styvade i viss mån upp materialet (främst styvhetsmodulenpåverkades) men den största effekten av cementen erhölls påvidhäftningstalen som förbättras genom tillsatsen av 1,5-2,0 % cement. På senaretid har cement även börjat användas som vidhäftningsmedel i varmblandad asfalt.Inventeringen av olika asfaltgranulat från hela Sverige har givit en bra bild överspännvidden i materialsammansättning och egenskaperna hos bindemedlet.Granulaten var i de flesta fall krossade och sorterade till 0-16 eller 0-22 mm, dvs.de grövre klumparna hade siktats bort från massorna. I några fall ingick ävenfräsgranulat som inte hade krossats men väl sorterats. Asfaltgranulaten kom frånolika slag av mellanupplag (kommunala eller från Vägverket, temporära ellerstationära upplag). Bindemedelshalterna låg mellan 3,5-6,5 %. I de flesta fall låggranulatkurvan inom de gränsvärden som finns i ATB VÄG. De extraheradekurvorna liknade ABT-massor, vilket pekar mot att massorna huvudsakligenhärstammade från den typen av beläggningar. Inslag av ABS- och AEBÖ-massorfanns också med i granulaten. Spännvidden i bindemedelsegenskaperna var storaberoende på graden av åldring och ursprunglig massatyp. De flesta av bindemedlen(granulaten) uppfyllde dock Vägverkets krav på penetration som förnärvarande är > 25. Ett mycket bra samband förelåg mellan penetration ochmjukpunkt på återvunnet bindemedel. Vid penetration mindre än 25-30försämrades duktiliteten hos bindemedlet markant. En samband förelåg ävenmellan penetration och Fraass brytpunkt. Mot denna bakgrund verkar kravet på 25i penetration relevant. Vid lägre värden riskerar bitumenet att få alltför dåligalågtemperaturegenskaper och töjbarhet (elasticitet).Vatteninnehållet i mellanupplag varierade mellan 2,0-7,5 % beroende på årstidoch väderlek. Optimal vattenhalt låg mellan 4,0-6,0 % men packningskurvan varrelativt flack. Om fuktinnehållet överstiger 6,0 % (eller vätskan som är emulsion +104 VTI notat 1-2001


vatten) riskerar massan av få vattenseparation vid packningen på vägen. Omuppehållsväder råder (på sommaren) kan massan vid blandningen i verket ligga påen högre nivå eftersom den torkar något under lagring och transport.I de fall där flera prov tagits ut från mellanupplag har spridningen i bindemedelshaltoch kornkurva varit förvånansvärt liten. Under bearbetningen avreturasfalten och granulatet sker en homogenisering av massorna som gör attvariationen i upplagen inte behöver bli alltför stor. Massorna bör dock ändå imöjligaste mån sorteras och mellanlagras efter ursprung och kvalitet. Högvärdigamassor som ABS med porfyr och kvartsit bör förvaras separat. Tjärhaltiga massorskall också förvaras åtskiljt och eventuellt täckas om tjärinnehållet bedöms varahögt. En god ordning på mellanupplaget underlättar således förutsättningarna förasfaltåtervinning både ur miljö- och kvalitetssynpunkt.VTI notat 1-2001 105


Provning av halvvarma återvinningsmassorBakgrundDenna del av rapporten behandlar halvvarma återvinningsmassor tillverkade iasfaltverk. Antalet studier är dock betydligt mindre för denna teknik jämfört medkall återvinning och därför är undersökningarna inte lika omfattande.I princip måste halvvarma återvinningsmassor provas och proportioneras påsamma sätt som kalla återvinningsmassor. Den här typen av massor innehållervatten i varierande grad och därför måste provningsförfarandet vid proportioneringenstyras upp noggrant. Förprovningen skiljer sig således inte mycketfrån kall återvinning men vid prepareringen av provkroppar värms materialet uppmåttligt. Normalt används mjukbitumen vid halvvarm återvinning men videnstaka tillfällen kan också emulsion komma ifråga.Karakterisering av asfaltgranulatHalvvarm återvinning görs ofta på ursprungligen kalla eller halvvarmabeläggningstyper men ibland även på varma beläggningstyper. Vid förprovningenär det därför viktigt att beakta granulatets ursprung och välja bindemedelstyp ochbindemedelsmängd efter detta. En beskrivning över de asfaltgranulat som haranvänds i de undersökningar som presenteras i kommande avsnitt ges i tabell 5.Kornkurvorna finns beskrivna i avsnittet som behandlar karakterisering avreturasfalt och asfaltgranulat, kall återvinning.Tabell 5 Asfaltgranulat som ingått i undersökningen.LokalBindemedels- Penetration Typ av ursprungliga massorhalt, %Viksjö4,0-4,3 56 AEBÖ med inslag av ABT(Härnösand)Haparanda 4,4 - ABTE4, Ångermanland 4,9-5,1 59 ABT, AG, IM, AEBÖE4, Ångermanland 4,2 59 ABT, AG, IM, AEBÖ + inslagav grusReceptur:• Vattenkvot: 3 %• Bindemedelskvot: 0- 2,5 %• Stenmaterial: 10 % makadamDe mjukbitumen som använts är:• MB 1.000• MB 5.000• MB 10.000Blandning har skett i Hobart degblandare samt i ett fall i tvångsblandare.Packning har skett genom statisk packning eller i ett fall med marshallpackning.106 VTI notat 1-2001


ProvprepareringTemperatur på massanI princip följer provprepareringen samma förfarande som vid kall återvinning menvid halvvarm återvinning måste asfaltgranulatet värmas upp innan det blandasmed bindemedel och tillverkningen av provkroppar sker. Den temperatur som kanförväntas vid massatillverkningen i fält bör väljas vid proportioneringen pålaboratoriet. Typen av verk, bindemedel och tidpunkten på året för åtgärdenpåverkar valet av temperatur. I de flesta fall ligger massatemperaturen mellan 60-80°C men vid kall väderlek kan temperaturen hamna omkring 50°C. I deundersökningar som gjorts på VTI har temperaturen på massan vid instampningav provkroppar legat på 50, 60 eller 80°C beroende på objekt.Inblandning av vattenNormalt inblandas inte vatten för att optimera packningsegenskaperna på sammasätt som vid kall återvinning. Fuktinnehållet i massan påverkas dock av en radfaktorer såsom vattenkvoten i granulatet och stenmaterialet, på vilket sätt massanvärmts upp samt massans sluttemperatur. Ånguppvärmning innebär att massanerhåller en förhöjd fuktkvot. Vid torrare processer (uppvärmning i torktrumma)ligger fuktinnehållet på en lägre nivå. Det är svårt att ange en optimal vattenkvotför halvvarma massor men erfarenheterna har visat att utläggnings- ochpackningsegenskaperna blir bra vid ca 4 % vatteninnehåll. I vissa fall kansannolikt vatteninblandning göra massan smidigare.Inblandning av bindemedelDet är viktigt att skilja på halvvarm återvinning av asfaltbetong och asfaltgrus(varm massa typ ABT, AG) och de beläggningar som är gjorda med mjukarebindemedel såsom asfaltemulsionsbetong (AEB, AEOG, AEG), mjukgjordasfaltbetong (MJAB, MJAG, MJOG) och av oljegrus (OG). De senare typerna avasfaltbeläggningar, som betecknas som kalla eller halvvarma massor, innehållerlägre bindemedelshalt samt mjukare bindemedel än varmtillverkad asfalt ochbehöver därför mindre mängd nytt bindemedel vid återvinning. En annan skillnadär att bindemedelsåldringen är mindre för kalla och halvvarma beläggningar pågrund av att de inte upphettats på samma sätt som varmtillverkade massor görs iasfaltverket och därför är bindemedlet mindre påverkat (åldrat).Tabell 6 Mjukbitumen för halvvarm återvinning.Enligt äldre Enligt CENstandardAnmärkningspecifikationMB2.000 V1 500 Mjukaste variantenV3 000MB5.000 V6 000MB10.000 V12 000 Hårdaste variantenDe mjukaste varianterna riktar sig mot återvinning av mjukgjorda beläggningar,typ OG och MJOG eller där flexibla egenskaper hos beläggningen eftersträvas,medan de hårdare varianterna riktar sig mot återvinning av beläggningar därstyvare och stabilare egenskaper åberopas. Ibland används även ett mjukarebindemedel för att kompensera bindemedelsåldring hos den gamla asfalten och föratt förbättra läggbarheten.VTI notat 1-2001 107


VidhäftningsmedelEn mindre mängd vidhäftningsmedel (aminer) måste tillsättas bindemedlet för attmassan skall få en bra motståndsförmåga mot vatten. Figur 97 visar betydelsen avvidhäftningsmedel för resistensen mot vatten vid olika bindemedelshalter. Somvanligt förbättrades också beständigheten med ökande mängd nytt bindemedel.Vidhäftningstal, %12010080604020Utan vidhäftningsmedel (50°C massa)Med vidhäftningsmedel (60°C massa)MB 500001,0 1,5 2,0Tillsatt bindemedel, %Figur 97 Betydelsen av vidhäftningsmedel i bindemedlet på mjukgjord, halvvarmåtervinningsbeläggning.108 VTI notat 1-2001


Proportionering av halvvarma återvinningsmassor -fältförsökAsfaltgranulat från Härnösand (Viksjö)Asfaltgranulatet bestod av AEBÖ- och en mindre del ABT-massor. Ca 15.000 tonfanns i upplaget. Målsättningen var att granulatet skulle återvinnas som MJOG.Bindemedelshalten i granulatet låg mellan 4,0-4,3 % och den extraheradekornkurvan liknade mer en ABT än en AEBÖ. Det ur granulatet återvunnabindemedlets egenskaper var:• Penetration: 56 (0,1mm)• Mjukpunkt: 53 °C• Duktilitet: >100cm• Fraass brytpunkt: -16°CSom det framgår av resultatet var inte bindemedlet speciellt mycket åldrat utanförhållandevis fräscht och därmed lämpligt för halvvarm återvinning. Behovet avmängden nytt bindemedel blir därmed också mindre än om det är mer åldrat.Provberedning• Klumpar >16 mm togs bort eller sönderdelades• Asfaltgranulatet värmdes upp till 60°C• Blandning i Hobart• Statisk packning• Lagring 7 dygn vid 40°CBindemedelMjukbitumen MB5.000 (100°C)Recept:• Vatten: 3,0 %• Bindemedelskvot: 0, 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 och 2,5 vikt-%VTI notat 1-2001 109


Hålrumshalt,%20181614121086420MB 50000,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5Tillsatt bindemedel, %Pressdraghållfasthet, kPa8007006005004003002001000MB 50000,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5Tillsatt bindemedel, %torra gruppenvåta gruppenVidhäftningstal,%1009080706050403020100MB 50000,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5Tillsatt bindemedel, %Marshallstabilitet, kN25201510500,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5Tillsatt bindemedel, %MB 5000Figur 98a-d Resultat från proportionering med granulat från Viksjö(Härnösand). Halvvarm återvinning (60°C).KommentarerOväntat höga hålrumshalter erhölls som till viss del berodde på inslaget avAEBÖ-massor (öppna massor med hög andel av grövre stenmaterial).Hålrumshalterna minskade dock med ökad bindemedelsinblandning. Vid lågbindemedelsinblandning (0,5 %) erhölls ett maximum på pressdraghållfastheten.Våtlagrade prov var mindre känsliga för bindemedelsinnehållet än torrlagradeprov. Mjukbitumenet hade en stor inverkan på Marshallstabiliteten som ocksåminskade med ökad bindemedelsmängd men låg ändå på en acceptabel nivå vidhögre tillsats av bindemedel.Resistensen mot vatten ökade markant med högre bindemedelstillsats ochvidhäftningstalet hamnade på 97 % vid inblandning av 2,5 % mjukbitumenjämfört med 54 % för 0,5 % mjukbitumen.Resultaten från provningen påminner mycket om de som erhölls vid kallåtervinning. Den höga Marshallstabiliteten och hålrumshalterna berodde på vissdel på stenskelettet även om massorna inte helt liknade AEBÖ. Hållfasthetenpåverkas av mjukbitumenet och därför kommer egenskaperna hos halvvarmamassor att i betydlig högre grad efterlikna kalla (som också är baserade på mjukabindemedel) än varma asfaltmassor.Provvägsförsök på riksväg 90Förprovning 1Provningen utfördes på asfaltgranulat från gamla E4:an som senare användes vidbyggandet av riksväg 90, etappen Veda - Lunde. Till förprovningen krossades ochsiktades i fält, en mindre mängd asfaltmaterial (förprovning 1) separat.Bindemedelshalten i granulatet var 4,9-5,1 % och liknande en ABT i110 VTI notat 1-2001


kornstorleksfördelningen. Som vidhäftningsbefrämjande medel användes flytandediamin. Tillverkning av prov skedde enligt statisk packning och lagringstiden var7 dygn vid 40°C.Provberedning• Klumpar >16 mm togs bort eller sönderdelades• Asfaltgranulatet värmdes upp till 60°C• Blandning i Hobart• Statisk packning• Lagring 7 dygn vid 40°CBindemedel• Mjukbitumen MB5.000 (105°C) från Nynäs.VidhäftningsmedelDiamin (flytande), 1 % av bindemedletRecept:• Vatten: 3,0 %• Bindemedelskvot: 1,0, 1,5, och 2,0 vikt-% (beräknat på torrt granulat)Hålrumshalt, %20181614121086420MB 5000 med vidhäftningsmedel!1,0 1,5 2,0Tillsatt bindemedel, %Pressdraghållfasthet, kPa10009008007006005004003002001000Torra proverVåta proverMB 5000 med vidhäftningsmedel!1,0 1,5 2,0Tillsatt bindemedel, %Vidhäftningstal, %1009080706050403020100MB 5000 med vidhäftningsmedel!1,0 1,5 2,0Tillsatt bindemedel, %Styvhetsmodul, MPa40003500300025002000150010005000MB 5000 med vidhäftningsmedel!1,0 1,5 2,0Tillsatt bindemedel, %Marshallstabilitet, kN20181614121086420MB 5000 med vidhäftningsmedel!1,0 1,5 2,0Tillsatt bindemedel, %Figur 99a-e Resultat från proportionering med granulat från riksväg 90, Veda -Lunde. Halvvarm återvinning (60°C).VTI notat 1-2001 111


Förprovning 2Försöket utfördes på granulat som togs i samband med läggningen av bärlagret påriksväg 90, etappen Veda - Lunde. Detta granulat innehöll mera grus än dettidigare (förprovning 1). Makadam tillsattes i verket och vid uppgrävningen frånvägen kom också bärlagergrus med. Bindemedelshalten i granulatet var 4,2 % ochliknande bärlager (AG) i kornstorleksfördelningen.Vid proportioneringen inblandades flytande diamin som vidhäftningsbefrämjandemedel. Dessutom tillsattes 10 % stenmaterial av samma typ (6-25 mm) som vidtillverkningen av massa i verket.Provberedning• Klumpar >16 mm togs bort eller sönderdelades• Asfaltgranulatet värmdes upp till 60°C• Blandning i Hobart• Statisk packning• Lagring 7 dygn vid 40°CBindemedel• Mjukbitumen MB5.000 (105°C) från Nynäs.• Mjukbitumen MB10.000 (105°C) från Nynäs.VidhäftningsmedelDiamin (flytande), 1 % av bindemedletRecept:• Vatten: 3,0 %• 10 % stenmaterialinblandning (6-25mm från utförandet)• Bindemedelskvot: 1,0, 1,5, och 2,0 vikt-% (beräknat på torrt granulat)112 VTI notat 1-2001


Hålrumshalt, %20181614121086420MB 5000 MB 100001,0 1,5 2,0 1,0 1,5 2,0Tillsatt bindemedel, %Pressdraghållfasthet, kPa10009008007006005004003002001000Torra proverVåta proverMB 5000 MB 100001,0 1,5 2,0 1,0 1,5 2,0Tillsatt bindemedel, %Vidhäftningstal, %1009080706050403020100MB 5000 MB 100001,0 1,5 2,0 1,0 1,5 2,0Tillsatt bindemedel, %Styvhetsmodul, MPa40003500300025002000150010005000MB 5000 MB 100001,0 1,5 2,0 1,0 1,5 2,0Tillsatt bindemedel, %Marshallstabilitet, kN20181614121086420MB 5000 MB 100001,0 1,5 2,0 1,0 1,5 2,0Tillsatt bindemedel, %Figur 99a-e Resultat från proportionering med granulat från väg 90, Veda -Lunde. Halvvarm återvinning (60°C). Inverkan av bindemedelstyp.Kommentarer till förprovning 1 och 2Vid förprovning 2 var korngraderingen mer harmonisk och representativ förkrossat och sorterat granulat än vid förprovning 1. Bindemedelshalten låg 0,7-0,9procentenheter lägre genom inblandningen av grusbärlagret och makadamenvilket innebar att kornkurvan mer liknade AG. Finmaterialhalten låg dock påoförändrad nivå trots den högre stenhalten.Genom inblandningen av stenmaterial blev hålrumshalterna något högre även omskillnaden inte blev så stor. Som vanligt minskade hålrumshalten med ökadmängd bindemedel och var lägst (9-10 vol-%) vid tillsats av 2,0 % bindemedel.Den mjukare varianten av mjukbitumen, MB5.000 gav också något lägrehålrumshalter jämfört med MB10.000I båda fallen påverkades hållfastheterna bindemedelsmängden och det gällerframför allt styvhetsmodulen. I princip blir beläggningen mjukare med ökandemängd bindemedel vilket återspeglas av provresultaten. Vid den högstabindemedelsinblandningen erhölls dock inga riktigt låga Marshallvärden, vilketvisar att massan inte är kritisk ur stabilitetssynpunkt (hög stenhalt). Skillnaden iVTI notat 1-2001 113


hållfasthet mellan MB5.000 och MB10.000 var liten även om tendens till högrevärden fanns för massorna baserade på det hårdare bindemedlet.Om blandningarna innehållande 2,0 % bitumen jämförs mellan de provningarnaerhöll förprovning 2 genomgående något högre hållfastheter, vilket är logiskt medtanke på att granulaten skiljer sig åt (lägre bind.halt och mer grövre material vidförprovning 2).Vidhäftningstalen låg i allmänhet över 70 % och skillnaden var inte så stor mellande olika provblandningarna eller bindemedelstyperna. Resultaten skiljde sig intemycket åt mellan de två provningarna och i båda fallen ökade beständigheten medhögre bindemedelsinnehåll.Kontrollsträckor på väg 725, Seskarö (Haparanda)Asfaltgranulatet kom från E4:an, Haparanda och utgjordes av ABT-massor.Bindemedelshalten i granulatet var 4,4 % och kornstorleksfördelningen liknadeABT-beläggning. I detta fall användes ett mycket mjukt bindemedel medviskositeten 1.000.Provberedning• Klumpar >16 mm togs bort eller sönderdelades• Asfaltgranulatet värmdes upp till 80°C• Blandning i tvångsblandare• Marshallpackning• Lagring 7 dygn vid 40°CBindemedelMjukbitumen MB1.000 (100°C)Recept:• Vatten: 3,0 %• Bindemedelskvot: 0, 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 2,5 vikt-% (beräknat på torrt granulat)114 VTI notat 1-2001


Hålrumshalt, %1098765432100,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5Tillsatt bindemedel, %MB 1000Pressdraghållfasthet, kPa1400120010008006004002000MB 10000,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5Tillsatt bindemedel, %Torra proverVåta proverStyvhetsmodul, MPa600050004000300020001000MB 1000Torra proverVåta proverVidhäftningstal, %12010080604020PressdraghållfasthetStyvhetsmodulMB 100000,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5Tillsatt bindemedel, %00,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5Tillsatt bindemedel, %Marshallstabilitet, kN1098765432100,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5Tillsatt bindemedel, %MB 1000Figur 100a-e Resultat från proportionering med granulat från Haparanda.Halvvarm återvinning (80°C). Bindemedel: MB1000.KommentarerVid denna proportionering erhölls betydligt lägre hålrumshalter (3,5-8,1 vol-%)än tidigare beroende på högre massatemperatur och tätare gradering på materialet.Om proverna hade tillverkats genom statisk packning kan hålrumshalterna hablivit ytterligare något lägre. Framför allt vid högre bindemedelstillsats blevhålrumshalterna låga (< 4 vol-%). Hållfastheten påverkades markant av det nyabindemedlet som hade låg viskositet (MB1.000) och minskade med tillsatt mängdbindemedel. Skillnaden var påfallande mellan 0,5-1,5 % mjukbitumen. Egenskapersom styvhetsmodul, flexibilitet och stabilitet påverkades således i myckethög grad av bindemedelsmängden när mjukt bitumen används. MB1.000 ärmjukare än de varianter som fanns i VÄG 94 och närmar sig vägolja i viskositet.När granulatet uppvärms till så hög temperatur som 80°C aktiveras också detgamla bindemedlet (mjuknar rejält) och en diffusion (samgående) mellan de tvåbindemedlen sker sannolikt.Även vid denna provning ökade vidhäftningstalet med ökad mängd bindemedel.Vidhäftningstalet för enbart granulat och vatten var ca 50 % medan tillsats av2,5 % mjukbitumen gav närmare 100 %. Den största effekten skedde redan eftertillsats av 0,5 % bindemedel. Den höga temperaturen och det mjuka bindemedlet ikombination med bra packning är sannolikt en förklaring till att skillnaden blev såstor vid så låg inblandning.VTI notat 1-2001 115


Sammanfattande kommentarer – halvvarma massorResultaten från laboratorieprovning av halvvarma massor liknar mycket de somerhölls vid kall återvinning. I både fallen utgörs det nya bindemedlet avmjukbitumen även om det vid kall återvinning är emulgerat. Typen av bindemedeloch bindemedelsmängden är de parametrar som främst påverkar egenskaperna hosasfaltprovkropparna. Kalla och halvvarma beläggningstyper får på grund av demjukare bindemedlen lägre hållfasthet än varmtillverkad massa men har samtidigtbättre flexibilitet, vilket är viktigt om de används på vägar med svag bärighet.Hålrumshalterna ligger på motsvarande nivåer som vid kall återvinning även omlägre hålrumshalter ibland kan förekomma om beläggningen har en tätaregradering eller högre bindemedelsinnehåll. Asfaltgranulatets ursprung får därförstörre betydelse vid halvvarm återvinning jämfört med kall återvinning. Massanstemperatur har också en mycket stor inverkan på packningsbarheten och därmedhålrumshalten vid halvvarm återvinning. Skillnaden mellan t ex 50 och 80°C kanvara stor i packningsbarhet och konsistens hos massan, vilket påverkar resultatet. Ivissa fall kan massan bli svårhanterlig och trög att lägga ut vid högre temperaturermen samtidigt lättare att packa till lägre hålrum.Vid förprovning vore det bäst om en referenstemperatur sattes för massan, t ex60°C i stället för som idag avsedd temperatur på massan i fält. Det underlättarjämförelser mellan olika massor och ger en mer objektiv bild avprovningsresultaten, speciellt i förhållande till de krav som finns i Vägverketsanvisningar, ATB VÄG. Fältförsök har visat att temperaturen i massan i hög gradkan variera beroende på väderlek, årstid med mera. Om effekten av massanstemperatur skall studeras kan förprovningen göras vid flera olika temperaturer.Enligt VTI notat 7-2000 uppvisade borrkärnor från relativt nylagd beläggninghålrumshalter på 6-13 vol-%. Med tiden reducerades dock hålrumshalten ochhamnade för slitlager mellan 2-7 vol-% i hjulspåren. De resultat som erhålls frånförprovning på laboratoriet återspeglar således egenskaperna på relativt nylagdbeläggning (kanske ett år gammal). Trafikens efterpackningen i kombination meden viss förhårdning av bindemedlet samt uttorkning av asfalten gör att halvvarmaåtervinningsbeläggningar erhåller en hållfasthetsutveckling som kan varabetydande och pågå i flera år. Provvägsförsöket på rv 90 har visat på en markantförändring av styvhet och stabilitet i bitumenbundet bärlager under de första årenoch speciellt de massor som hade något lägre bindemedelsinnehåll påverkadesmest.Som försöken visar är det stor skillnad i egenskaper mellan bindemedelsfattigaoch bindemedelsrika återvinningsmassor. Vid högt bindemedelsinnehåll harpackningsinsatsen mindre betydelse (mer flytande egenskaper men massan kanvara klibbig) samtidigt som beläggningen blir mindre känslig för vatten, åldringsalt mm. Eftersom bindemedelsinnehållet är en av de parameter som påverkarhålrumshalten mest blir asfalten tätare och mycket bitumen ger även tjockarebitumenhinnor mellan stenmaterialpartiklarna. Å andra sidan blir främststyvhetsmodulen men även pressdraghållfastheten och stabiliteten lägre på grundav bindemedlets viskösa, smörjande egenskaper vid högre innehåll av mjukarebitumen. Ett arbetsrecept blir därför en kompromiss mellan olika egenskaper som116 VTI notat 1-2001


står i motsattförhållande till varandra. Med tanke på de stränga påkänningarna vidsvenska förhållanden bör relativt höga bindemedelshalter eftersträvas: Om vägendessutom har bristfällig bärighet eller ligger i områden med stränga vintrar bör demjukaste bindemedelsvarianterna användas för att premiera flexibla egenskaperhos beläggningen. Det är dock viktigt att massan inte blir alltför fet så att risk förplastiska deformationer eller blödningar uppstår. Därför måste stabiliteten vidsidan av beständigheten hållas under noggrann uppsikt under proportioneringsarbetet.Halvvarma återvinningsmassor kan behöva en provläggning innan produktionenstartas upp i full skala. Om det gamla bindemedlet aktiveras genomuppvärmningen kan massan bli trög och svårlagd. Inblandning av stenmaterial,vatten eller en höjning alternativt sänkning av temperaturen på granulatet kanförbättra massans konsistens. Det är också mycket viktigt att proportioneringen tarhänsyn till den ursprungliga massatypen samt mängden och typen av bindemedel ireturasfalten. Halvvarm återvinning har visat sig särskilt lämpligt för mjukgjordabeläggningstyper. Den typen av asfalt innehåller lägre bindemedelshalt än t exvarm massa och detta måste beaktas vid valet av bindemedelsmängd.Sammanfattningsvis så skiljer sig inte kall och halvvarma återvinningsmassor såmycket åt utan den provningsmetodik som finns beskriven i avsnitten sombehandlar kall återvinning kan också tillämpas för halvvarma massor. Vidproportionering av halvvarma massor måste dock granulatet värmas upp måttligtinnan provkroppar tillverkas. Även halvvarma asfaltprov måste härda en tid för attde skall hårdna till på grund av fuktinnehållet. På vägen tar det flera år innansluthållfastheten uppnås. Både kall och halvvarm återvinning finns beskrivna iVägverkets regelverk ATB VÄG. På vägar med ÅDT total > 500 fordon per dygnställs förutom krav på bindemedelshalt och granulatkurva även krav på mekaniskaegenskaper och vattenkänslighet.VTI notat 1-2001 117


LitteraturFAS Metoder 1995Höbeda P. & Chytla J. Undersökning av beständigheten hos AG16 enligt nymetod och effekt av vidhäftningsbefrämjande tillsatser. VTI notat 54-1999.Jacobson T. Prov med kall återvinning av asfaltgranulat. Väg P615.Lägesrapport 92-02. VTI notat V-169, 1992.Jacobson T. Prov med kall återvinning av asfaltgranulat. Väg P615.Lägesrapport 1993-03”. VTI notat V-220, 1993.Jacobson T. Kall återvinning av asfaltbetong. Laboratorieprovningar ochprovvägar. Reviderad version av VTI notat V168. VTI notat 44-1994.Jacobson T. & Höbeda P. Frostbeständighet hos asfaltbeläggningar, VTI notat45-1995.Jacobson T. Återvinning av asfaltbeläggningar - svenska erfarenheter. VTIsärtryck 255, 1996.Jacobson T. & Hornwall F. Kall återvinning av asfaltbeläggning.Provvägsförsök i Värmland - sju års erfarenheter. VTI notat 62-1999.Jacobson T. & Hornwall F. Kall och halvvarm återvinning vid verk.Uppföljning av provvägar och kontrollsträckor. Lägesrapport 1999. VTInotat 7-2000.Jacobson T. & Hornwall F. Försök med kall återvinning och bindemedletNyrec. Väg 583, Ljusne - Sandarne, Hälsingland. Slutrapport 1999. VTInotat 21-1999.Jacobson T. & Hornwall F. Försök med kall och halvvarm återvinning. Väg90, Lunde - Gustavsvik. Lägesrapport 1999-12. VTI notat 11-1999.Jacobson, Torbjörn & Hornwall, Fredrik: Kall och halvvarm återvinning vidverk. Uppföljning av provvägar och kontrollsträckor. Lägesrapport 1999.VTI notat 7-2000.Jacobson T. & Hornwall F. Återvinning av asfaltbeläggning. Varm återvinningi verk. Kall och halvvarm återvinning i verk. Kall återvinning på väg.Lägesrapport 2000. VTI notat 3-2001Larsson L. & Jacobson T. & Bäckman L. Mellanlagring av asfalt. Delrapport 4– Utlakning från vägbeläggningsmaterial innehållande stenkolstjära. VTInotat 49-2000.Konferensdokumentation Vegdekker, bruk av kalde masser. Rica Parken Hotel,Ålesund, 1997.Ruopp F. Cold asphalt recycling. An economical and environmental methodfor the construction of low volyme roads. VTI notat 71-1997Svenska Kommunförbundet. Sunt & tunt. Återvinning av asfalt med kallteknikpå lågtrafikerade gator. 1999Said S. & Viman L. Tjocklekens betydelse hos asfaltprovkroppar vidbestämning av draghållfasthet och styvhetsmodul. VTI notat 6-93, 1993.118 VTI notat 1-2001


Viman L. Gyratorisk packning. Inledande försök. VTI notat 70-1998.Vägverket. Allmän Teknisk Beskrivning för vägkonstruktion, ATB VÄG.2000.Vägverket. Provtagning, provning och bedömning av provningsresultat avasfaltmaterial för återvinning. Metodbeskrivning 620:2000.Vägverket: Handbok för återvinning av asfalt, 2000.VTI notat 1-2001 119

More magazines by this user
Similar magazines