Jämförelse mellan Los Angeles-värde och nedbrytning från ... - VTI
Jämförelse mellan Los Angeles-värde och nedbrytning från ... - VTI
Jämförelse mellan Los Angeles-värde och nedbrytning från ... - VTI
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>VTI</strong> notat 4-2011<br />
Utgivningsår 2011<br />
www.vti.se/publikationer<br />
<strong>Jämförelse</strong> <strong>mellan</strong> <strong>Los</strong> <strong>Angeles</strong>-<strong>värde</strong><br />
<strong>och</strong> <strong>nedbrytning</strong> <strong>från</strong> hjullast<br />
Håkan Arvidsson
Förord<br />
Detta projekt har finansierats av Trafikverket (<strong>från</strong> början Vägverket) med Klas<br />
Hermelin som kontaktperson. Klas Hermelin <strong>och</strong> Karl-Johan Loorents <strong>från</strong> Trafikverket<br />
samt Urban Åkesson, ursprungligen CBI numera Trafikverket, <strong>och</strong> Fredrik Hellman,<br />
<strong>VTI</strong>, har fungerat som referensgrupp.<br />
Hjälp med att förbereda HVS-ytor <strong>och</strong> riggning har utförts av Tomas Halldin <strong>och</strong><br />
Romuald Banek, <strong>VTI</strong>. Håkan Carlsson, <strong>VTI</strong>, har varit med <strong>och</strong> tagit fram belastningsnivåer<br />
<strong>och</strong> styrfiler för HVS.<br />
Linköping mars 2011<br />
Håkan Arvidsson<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011<br />
Dnr 2009/0425-29
Kvalitetsgranskning<br />
Extern peer review har genomförts 2011-03-22 av Karl-Johan Loorents, Trafikverket.<br />
Håkan Arvidsson har genomfört justeringar av slutligt rapportmanus 2011-04-08.<br />
Projektledarens närmaste chef, Gunilla Franzén, har därefter granskat <strong>och</strong> godkänt<br />
publikationen för publicering 2011-04-26.<br />
Quality review<br />
External peer review was performed on 22 March 2011 by Karl-Johan Loorents, the<br />
Swedish Transport Administration. Håkan Arvidsson has made alterations to the final<br />
manuscript of the report. The research director of the project manager, Gunilla Franzén,<br />
examined and approved the report for publication on 26 April 2011.<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011
Innehållsförteckning<br />
Sammanfattning ................................................................................................. 5<br />
Summary ............................................................................................................ 7<br />
1 Bakgrund ................................................................................................. 9<br />
2 Syfte, målsättning <strong>och</strong> begränsning ....................................................... 10<br />
3 Metodik .................................................................................................. 11<br />
3.1 Provberedning ....................................................................................... 11<br />
3.2 Riggning ................................................................................................. 13<br />
3.3 Nedbrytande hjullast .............................................................................. 15<br />
3.4 Provtagning ............................................................................................ 17<br />
3.5 Bedömning av <strong>nedbrytning</strong> .................................................................... 17<br />
3.6 Andra tester ........................................................................................... 17<br />
4 Material .................................................................................................. 19<br />
5 Resultat .................................................................................................. 21<br />
5.1 Packning ................................................................................................ 21<br />
5.2 Spårbildning ........................................................................................... 22<br />
5.3 Kornkurvor ............................................................................................. 23<br />
5.4 Samband <strong>mellan</strong> <strong>nedbrytning</strong> <strong>och</strong> stenkvalitet. ...................................... 28<br />
6 Diskussion ............................................................................................. 33<br />
6.1 Fortsatt arbete ....................................................................................... 36<br />
7 Slutsats .................................................................................................. 37<br />
8 Litteratur/Referenser .............................................................................. 38<br />
Bilaga A Profillinjer<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011
<strong>VTI</strong> notat 4-2011
<strong>Jämförelse</strong> <strong>mellan</strong> <strong>Los</strong> <strong>Angeles</strong>-<strong>värde</strong> <strong>och</strong> <strong>nedbrytning</strong> <strong>från</strong> hjullast<br />
av Håkan Arvidsson<br />
<strong>VTI</strong><br />
581 95 Linköping<br />
Sammanfattning<br />
Krav på obundet bärlager har sedan 2004 bland annat ställts angående motstånd mot<br />
fragmentering, <strong>Los</strong> <strong>Angeles</strong>-<strong>värde</strong>, LA. Detta krav, LA ≤ 40, är ett lågt krav, eventuellt<br />
för lågt. För att studera hur <strong>nedbrytning</strong> <strong>från</strong> trafiklast (byggtrafik) påverkas av<br />
motståndet mot fragmentering har i detta projekt fem material med olika LA-<strong>värde</strong><br />
utsatts för hjullast alstrad av <strong>VTI</strong>:s Heavy Vehicle Simulator (HVS).<br />
Nedbrytningen <strong>från</strong> hjullasten har studerats genom att jämföra kornstorleksfördelning<br />
före <strong>och</strong> efter test. Olika mått har beräknats <strong>från</strong> kornstorleksfördelningarna bland annat<br />
som ökning av finkornhalt (material < 0,063 mm), areor under kornstorleksfördelningskurvorna<br />
<strong>och</strong> differensen av summering av passerande halter <strong>mellan</strong> före <strong>och</strong> efter<br />
<strong>nedbrytning</strong> <strong>från</strong> hjullast. Dessa mått har beräknats för att lättare kunna jämföra<br />
kornfördelningen med LA-<strong>värde</strong>n.<br />
Nedbrytning <strong>från</strong> hjullast i obundet bärlager med HVS är tydlig. Det är dock svårt att<br />
hitta ett tydligt samband <strong>mellan</strong> denna <strong>nedbrytning</strong> <strong>och</strong> motstånd mot fragmentering,<br />
<strong>Los</strong> <strong>Angeles</strong>-<strong>värde</strong>. Därför är det efter denna undersökning inte heller möjligt att<br />
rekommendera en ny kravnivå för LA-<strong>värde</strong> på obundet bärlager.<br />
Den viktigaste slutsatsen i detta projekt är att metodiken fungerar för att studera<br />
<strong>nedbrytning</strong> <strong>och</strong> omlagring <strong>från</strong> hjullast i obundna materiallager.<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011 5
6 <strong>VTI</strong> notat 4-2011
Comparison between the <strong>Los</strong> <strong>Angeles</strong>value and degradation from traffic load<br />
by Håkan Arvidsson<br />
<strong>VTI</strong> (Swedish National Road and Transport Research Institute)<br />
SE-581 95 Linköping Sweden<br />
Summary<br />
Since 2004 the Swedish Road Administration has had requirements on unbound base<br />
layer concerning the resistance to fragmentation, the <strong>Los</strong> <strong>Angeles</strong>-value. To study how<br />
degradation from traffic load is affected by resistance to fragmentation five materials<br />
with different <strong>Los</strong> <strong>Angeles</strong>-values were tested in <strong>VTI</strong>’s Heavy Vehicle Simulator<br />
(HVS).<br />
The degradation from the wheel load has been recorded by comparing the grain size<br />
distribution before and after the HVS test. Some values from the grain size distribution<br />
have been used or calculated to easier compare the grading curves with the <strong>Los</strong><br />
<strong>Angeles</strong>-value, e.g. content of fines (material < 0.063 mm) or the area under the grain<br />
size distribution curve.<br />
There is a clear degradation from the wheel load of the HVS in unbound base layer<br />
materials. There is, however, not a clear connection between this degradation and the<br />
resistance to fragmentation, <strong>Los</strong> <strong>Angeles</strong>-value. Therefore it is not possible from this<br />
investigation to recommend a new level or category of requirements concerning the<br />
resistance to fragmentation on unbound base layer material.<br />
The most important conclusion is that the method that has been used in this project is<br />
working to study the degradation and particle relocation in unbound layers.<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011 7
8 <strong>VTI</strong> notat 4-2011
1 Bakgrund<br />
I samband med europaharmonisering för provning <strong>och</strong> produkter av obundna<br />
vägmaterial 2004 införde Vägverket (numera Trafikverket) bland annat ett krav på<br />
motstånd mot fragmentering, <strong>Los</strong> <strong>Angeles</strong><strong>värde</strong> (LA). Kravet sattes till LA ≤ 40 för<br />
obundet bärlager. Vilket får anses som ett relativt lågt ställt krav då tester utförda på<br />
<strong>VTI</strong> väldigt sällan (i princip aldrig) diskvalificerar något material uti<strong>från</strong> det kravet.<br />
Ju lägre <strong>värde</strong> desto större motstånd mot fragmentering.<br />
Nedbrytning av obundna material kommer <strong>från</strong> bearbetning (utläggning <strong>och</strong> packning)<br />
samt trafiklast. Trafiklasten överförs till materialet via hjulen <strong>från</strong> i huvudsak tung<br />
trafik. På obundna lager är troligtvis byggtrafik en direkt orsak till <strong>nedbrytning</strong> <strong>och</strong><br />
omlagring då belastningen sker direkt på förstärknings- <strong>och</strong> bärlager.<br />
För att simulera hjullast planerades det för antingen (eller både <strong>och</strong>) laboratorienivå<br />
eller kontrollerad fullskala. På laboratorienivå tänktes användning av <strong>VTI</strong>:s Wheel<br />
Tracking Tester (WTT), som är en ”stor” sådan utrustning i asfaltssammanhang. I<br />
kontrollerad fullskala ansågs Heavy Vehicle Simulator (HVS) som lämplig.<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011 9
2 Syfte, målsättning <strong>och</strong> begränsning<br />
Syftet med detta arbete är att söka samband <strong>mellan</strong> motstånd mot fragmentering (LA)<br />
<strong>och</strong> <strong>nedbrytning</strong> <strong>från</strong> hjullast.<br />
Målsättningen med projektet är att framställa ett empiriskt underlag för att pröva<br />
tillämpligheten av kravnivån LA ≤ 40 för valda bergkrossmaterial. Vidare ska, om så<br />
visas, underlaget användas vid ”trimning” av kravnivån LA ≤ 40.<br />
Försöken utfördes på fem granitiska bärlagermaterial <strong>från</strong> krossat berg med HVS. Där<br />
ett av delmålen var att se om man kan detektera <strong>nedbrytning</strong> <strong>från</strong> tung hjullast. Ett annat<br />
delmål var att se om man sedan kan göra en koppling av denna <strong>nedbrytning</strong> <strong>och</strong> till <strong>Los</strong><br />
<strong>Angeles</strong><strong>värde</strong> (eller möjligen micro-Deval).<br />
(Wheel Tracking Tester valdes bort pga. tekniska problem vid aktuell tid för tester.)<br />
10 <strong>VTI</strong> notat 4-2011
3 Metodik<br />
Fem material med olika LA men av snarlik bergartstyp testades med avseende på<br />
<strong>nedbrytning</strong> <strong>från</strong> hjullast. Hjullasten genererades med hjälp av HVS. Samtliga material<br />
testades samtidigt i varsin provyta placerade i linje under HVS:ens belastningshjul.<br />
3.1 Provberedning<br />
Provmaterialen har undersökts med avseende på vissa standardanalyser där <strong>Los</strong><br />
<strong>Angeles</strong>test var det viktigaste. Materialen har proportionerats till samma kornstorleksfördelning.<br />
3.1.1 Dokumenterande analyser<br />
Dokumenterande analyser har gjorts på utsiktade fraktioner <strong>från</strong> bärlagermaterialen. I<br />
Tabell 1 redovisas i projektet utförda standardanalyser.<br />
Tabell 1 Dokumenterande analyser.<br />
Egenskap Metod Metodreferens Fraktion<br />
Motstånd mot fragmentering <strong>Los</strong> <strong>Angeles</strong><strong>värde</strong>, LA SS-EN 1097-2 10/14 mm<br />
Motstånd mot nötning Micro-Deval<strong>värde</strong>, MDE SS-EN 1097-1 10/14 mm<br />
Kornform FlisighetsIndex, FI SS-EN 933-3 4/32 mm (med vald<br />
fördelning)<br />
Partikeldensitet För-torkad, ρp SS-EN 1097-6 Ca 8/16 mm<br />
Kornstorleksfördelning Siktning SS-EN 933-1 0/Tot<br />
Motstånd mot fragmentering (LA) <strong>och</strong> kornstorleksfördelning är de vitala analysmetoderna<br />
för projektet. Kornstorleksfördelning utförs för att bestämma ”före-kurvan”<br />
<strong>och</strong> för att detektera <strong>nedbrytning</strong>en efter test i HVS.<br />
Vid bestämning av kornkurvan torrsiktas allt material i grovsiktningsutrustning <strong>från</strong><br />
31,5 ned till 8 mm, på material < 8 mm sker neddelning <strong>och</strong> tvättsiktning.<br />
På det stora provet för ”förekurvan” (tot. 14 kg) delades material < 8 mm ned till ¼.<br />
För delproverna efter test som var relativt små (tot. ca 2–4 kg) delades material
För att uppfylla dessa kriterier valdes n=0,593<br />
(exempel: ”passerande 0,063” = (0,063/31,5) 0,593 = 2,5 %).<br />
Vald kornstorleksfördelning redovisas i Figur 1 <strong>och</strong> Tabell 2.<br />
Passerande mängd<br />
0,06 0,2 Sand 0,6 2 6 Grus 20 60<br />
fin <strong>mellan</strong> grov fin <strong>mellan</strong> grov<br />
100%<br />
90%<br />
80%<br />
70%<br />
60%<br />
50%<br />
40%<br />
30%<br />
20%<br />
10%<br />
0%<br />
0,063 0,125<br />
0,075<br />
Figur 1 Diagram för önskad kornstorleksfördelning.<br />
Tabell 2 Kornstorleksfördelning, önskad Fullerkurva<br />
samt Deklarerat obundet bärlager VVTBT<br />
Sikt, mm Önskad kurva Max VVTBT Min VVTBT<br />
31,5 100 % 99 % 85 %<br />
22,4 82 %<br />
16 67 % 70 % 58 %<br />
11,2 54 %<br />
8 44 % 51 % 39 %<br />
5,6 36 %<br />
4 29 % 38 % 26 %<br />
2 20 % 28 % 17 %<br />
1 13 % 21 % 11 %<br />
0,5 9 % 15 % 5 %<br />
0,25 6 %<br />
0,125 4 %<br />
Förslag Fullerkurva<br />
Bärlager 0/32 VV TBT 2009, dekl mtrl<br />
0,25<br />
0,5<br />
0,063 2,5 % 7 % 2 %<br />
1<br />
2 4 5,6<br />
Kornstorlek, mm<br />
8 11,2 16<br />
31,5 45<br />
12 <strong>VTI</strong> notat 4-2011<br />
63<br />
90<br />
200
3.1.3 Förberedelse av testmaterial<br />
Materialen delades upp i fraktioner så att de kunde proportioneras till samma kornstorleksfördelning<br />
(0/0,075 mm; 0,075/1; 1/4; 4/8; 8/16 <strong>och</strong> 16/32). Kornstorleksfördelning<br />
bestämdes för varje fraktion <strong>och</strong> provmaterialen proportionerades till önskad<br />
kurva (se 3.1.2).<br />
Mängden för proverna bestämdes med antagen packad torr densitet, 2,1 Mg/m³, <strong>och</strong><br />
volymen för respektive materials provyta, 1 x 1 x 0,08 m, vilket ger totalt 168 kg. Av<br />
praktiska skäl (hanterbarhet) gjordes valet att dela upp materialet i 12 delprover vilket<br />
gav 14,0 kg styck.<br />
På ett proportionerat prov på 14 kg bestämdes kornstorleksfördelningen som kontroll av<br />
proportioneringen <strong>och</strong> för att användas som ”före test kurvan”.<br />
Tolv delprover à 14 kg sattes ihop med recept <strong>från</strong> proportioneringen för varje material.<br />
Varje delprov blandades homogent med 2,5 % vatten <strong>och</strong> slogs ihop två <strong>och</strong> två. För<br />
varje provmaterial blev det 6 stycken 28 kg-prover med 700 g vatten. Totalt 30 delprover<br />
för de 5 materialen.<br />
Vatten blandades in för att:<br />
� Minimera damning (arbetsmiljöskäl <strong>och</strong> minimera finmaterialförluster)<br />
� Underlätta den okulära bedömningen av homogen blandning<br />
� Förberedelse för packning.<br />
3.2 Riggning<br />
En tidigare HVS-konstruktion, SE11 (Wiman, 2010), utnyttjades som underlag för detta<br />
försök, SE12, se även 3.3. Asfaltsbeläggningen (tjocklek 12 cm) <strong>från</strong> föregående försök<br />
togs bort i belastningsspåret.<br />
För att rädda givare med kablage <strong>från</strong> asfaltslagret togs även asfalten bort <strong>från</strong> spåret till<br />
ena kanten på provanläggningen.<br />
Längsgående begränsningar för de fem provytorna utgjordes av beläggningskant på ena<br />
sidan <strong>och</strong> en regel på den andra. Den längsgående regeln var permanent stöttad på<br />
utsidan <strong>och</strong> temporärt på insidan. Tvärgående avgränsning <strong>mellan</strong> material under test<br />
<strong>och</strong> packning utgjordes av masonit som inte påverkar spårbildning <strong>och</strong> hjulbelastning.<br />
Den temporära stöttan på insidan togs bort direkt efter fyllning av material. Figur 2.<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011 13
Figur 2 Förberedelser av provytor.<br />
Parallellt med spåret på ca 0,5 m avstånd placerades asfaltsplattor för att fungera som<br />
”körbana” för HVS:en vid inkörning i provhallen <strong>och</strong> som fundament för fixar till<br />
tvärprofilsmätning. De tomma ytorna utanför belastningsspåret, <strong>och</strong> runt asfaltsplattorna,<br />
fylldes med förstärkningslagermaterial. Ytorna i ändarna av belastningsspåret<br />
utanför provytorna fylldes med bärlagermaterial. Fyllningsmaterialet var överskott <strong>från</strong><br />
tidigare HVS-försök. Figur 3.<br />
Figur 3 Utlagt utfyllnadsmaterial.<br />
Delproverna <strong>från</strong> varje provmaterial fylldes i respektive fack i sex parallella limpor<br />
tvärs mot belastningsriktningen. I princip placerades materialen ut slumpmässigt till<br />
respektive fack. Neri<strong>från</strong> räknat i Figur 3 <strong>och</strong> Figur 4 (väst till öst) i ordningen ”H”,<br />
”V”, ”S”, ”F” <strong>och</strong> ”K”, se även kapitel 4, Material. Varje yta jämnades till <strong>och</strong> sågs<br />
okulärt till att bli homogen (Figur 4). Materialet packades i tre omgångar:<br />
14 <strong>VTI</strong> notat 4-2011
1. Packning gjordes med s.k. trottoarvält, ca 8 överfarter (Figur 5)<br />
2. Extra vattning <strong>och</strong> packning med vält, ca 8 släta överfarter + 4 vibroöverfarter<br />
3. Packning med HVS:en, Förbelastningsprogrammet (se även 3.3.1)<br />
Efter varje packningsomgång mättes densitet <strong>och</strong> vattenkvot med isotopmätare i ytläge<br />
(backscatterläge) i två punkter på varje provyta. Packningsmätning gjordes enligt<br />
VVMB 605.<br />
Figur 4 Utjämning av material. Figur 5 Packning med vält.<br />
3.3 Nedbrytande hjullast<br />
För att skapa hjullasten som ska generera <strong>nedbrytning</strong> av materialet användes <strong>VTI</strong>:s<br />
HVS (Heavy Vehicle Simulator). HVS:en använder riktiga lastbilshjul <strong>och</strong> kan generera<br />
realistiska laster (hjullast 3–11 kN vilket motsvarar axellaster 6–22 ton).<br />
I HVS-sammanhang fick detta försök benämningen SE 12 (det 12:e svenska försöket).<br />
Figur 6 HVS ute på gården före inkörning i testhallen.<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011 15
3.3.1 Testparametrar vid SE12-försöket<br />
Belastningen <strong>från</strong> HVS var i tre varianter, förbelastning till packning av materialen <strong>och</strong><br />
två varianter i huvudförsöket. Sidlägesfördelningen på förbelastningen gjordes så bred<br />
det gick utan riskera skador på däcket vid avgränsningarna (beläggningskant <strong>och</strong><br />
längsgående regel). Huvuddelen av huvudförsöket gjordes med sidlägesförskjutning av<br />
testhjulet för att slippa risken av materialtransport <strong>och</strong> uppbyggnad av vallar. I detta<br />
försök användes ett s.k. Super singelhjul med däcksbredden 300 mm. Sidförskjutning på<br />
± 15 cm ger ett belastningsspår på 60 cm. Förutom Super singelhjul finns möjligheten<br />
att använda parhjul men den konfigurationen kunde ha gett svårtolkade effekter i<br />
<strong>mellan</strong>rummet <strong>mellan</strong> hjulen.<br />
Figur 7 HVS på testytorna.<br />
Figur 8 Testhjulet.<br />
Ytorna observerades okulärt mer eller mindre kontinuerligt för att kunna avgöra längden<br />
(dvs. antalet överfarter) av försöket. Viss kompletteringsvattning gjordes också efter<br />
okulära observationer. Vattning gjordes då ytorna torkat ut något för att minimera risken<br />
för damning <strong>och</strong> transport av finmaterial via belastningshjulet.<br />
För att eventuellt accelerera <strong>nedbrytning</strong>en ytterligare något efter 23 000 överfarter<br />
kördes det bara i centrumpositionen <strong>och</strong> i 8 km/h. Totalt gjordes 25 000 överfarter. Det<br />
totala antalet överfarter bestämdes av:<br />
� att spårdjupsutvecklingen hade avtagit<br />
� att 25 000 axelöverfarter antogs vara ett högt antal för byggtrafik<br />
� tillgången på resurser<br />
� okulära bedömningar.<br />
För att även kunna studera spårdjup mättes tvärprofilen före huvudförsöket <strong>och</strong> sedan<br />
vid var 5 000:e överfart plus vid 23 000 <strong>och</strong> efter testet.<br />
De belastningsparametrar som användes vid försöket redovisas nedan.<br />
Förbelastning<br />
- Singelhjul, 30 kN<br />
- Ringtryck, 800 kPa<br />
- Hastighet, 4 km/tim<br />
16 <strong>VTI</strong> notat 4-2011
- Lufttemperatur<br />
- Belastning i båda riktningarna<br />
- Antal belastningar, 540 (10 vändor)<br />
- Jämn fördelning i tvärled + 25 cm, 4 passager i varje position/vända.<br />
Huvudförsöket<br />
Överfart 0–23 000:<br />
- Singelhjul, 60 kN<br />
- Ringtryck, 800 kPa<br />
- Hastighet, 6 km/tim<br />
- Lufttemperatur<br />
- Belastning i båda riktningarna<br />
- Normalfördelning i tvärled + 15 cm, 6, 12, 18, 24, 18, 12, 6 passager (24 passager i<br />
centrumläget <strong>och</strong> 6 i ytterlägena).<br />
Överfart 23 000–25 000:<br />
- Singelhjul, 60 kN<br />
- Ringtryck, 800 kPa<br />
- Hastighet, 8 km/tim<br />
- Lufttemperatur<br />
- Belastning i båda riktningarna<br />
- Endast i ”centrumläget”.<br />
3.4 Provtagning<br />
Provtagning på varje testyta kom att utföras med 3 prover mitt i belastningsspåret med<br />
uppdelning i en övre <strong>och</strong> en undre del. Ytan på varje provgrop var ca 20 x 20 cm. Hela<br />
lagertjockleken provtogs.<br />
Prover utanför spåret togs också för att bedöma packningens inverkan på <strong>nedbrytning</strong>en.<br />
Två provgropar per material. I längdled placerade ungefär mitt på. I tvärled <strong>från</strong><br />
ytterkant in till kanten på belastningsspåret.<br />
3.5 Bedömning av <strong>nedbrytning</strong><br />
Bedömning av storleken på <strong>nedbrytning</strong>en gjordes genom att jämföra kornstorleksfördelning<br />
på de provtagna proverna <strong>från</strong> testytorna med före-kurvan.<br />
Delprover togs i 2 lager x 3 provgropar mitt i spåret i varje yta. Dessa delprover har<br />
analyserats var för sig <strong>och</strong> summerats (för varje grop, skiktvis <strong>och</strong> totalt).<br />
3.6 Andra tester<br />
I samband med detta test gjordes även försök som kommer att presenteras i samband<br />
med redovisningen av respektive projekt.<br />
Ostörda prover för mikroskopering; teleskopiska cylindrar fylldes med respektive<br />
testmaterial <strong>och</strong> placerades i förlängningen av testytorna. Dessa cylindrar utsattes för<br />
belastningen <strong>från</strong> HVS. Parallellt placerat fanns tvillingcylindrar som endast utsattes för<br />
packning, ej HVS-belastning. Cylindrarna impregneradess med epoxi för planslipstillverkning<br />
lämpliga för mikroskopistudier (Hellman, 2011).<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011 17
Responsmätning. Då större delen av konstruktionen <strong>från</strong> SE 11 med instrumentering<br />
var kvar utfördes efter SE 12 (detta test) s.k. responsmätning. Under vissa belastningar<br />
(förutsättningar) samlas data in <strong>från</strong> spännings- <strong>och</strong> deformationsgivare placerade i<br />
lagren under testmaterialen <strong>från</strong> detta test. [Sigurdur Erlingsson, <strong>VTI</strong>]<br />
18 <strong>VTI</strong> notat 4-2011
4 Material<br />
Till försöken valdes 5 material med granitisk sammansättning <strong>och</strong> med viss variation på<br />
LA-<strong>värde</strong>n. Materialen är <strong>från</strong> krossat berg <strong>och</strong> producerat som bärlager (0/32 mm).<br />
LA-<strong>värde</strong>na finns i spannet <strong>från</strong> drygt 20 upp till nästan 40, med övervikt i övre delen<br />
(Tabell 4).<br />
För att inte peka ut vissa täkter eller materialleverantörer betecknas materialen med<br />
kodbokstäver.<br />
Viss variation i de olika testmaterialens delfraktioner gav något olika recept vid<br />
proportioneringen (Tabell 3). Fullständigt identisk kornstorleksfördelning för de olika<br />
testmaterialen uppnåddes inte, men med acceptabel variation (Figur 9 <strong>och</strong> Tabell 5).<br />
Tabell 3 Recept för respektive material enligt proportionering.<br />
Fraktion H V S F K<br />
0/0,075 mm 1,8 % 1,0 % 2,0 % 2,4 % 1,8 %<br />
0,075/1 mm 10,0 % 11,6 % 10,1 % 9,9 % 10,0 %<br />
1/4 mm 17,0% 16,8 % 17,0 % 16,9 % 16,0 %<br />
4/8 mm 14,0 % 13,8 % 14,4 % 13,9 % 15,5 %<br />
8/16 mm 24,3 % 24,1 % 25,6 % 24,2 % 25,7 %<br />
16/32 mm 32,9 % 32,7 % 30,9 % 32,8 % 31,1 %<br />
Resultat för varje materials egenskaper (Tabell 1) med kodbetäckning (kodbokstav)<br />
redovisas i Tabell 4, Figur 9 <strong>och</strong> i Tabell 5. För detaljerad petrografisk beskrivning se<br />
Hellman 2011.<br />
Tabell 4 Materialegenskaper.<br />
Beteckning LA MDE FI ρp Bergart<br />
H 36 8 14 2,63 Medelkornig granit, röd-grå (röd BL-mix)<br />
V 28 16 21 2,80 Glimmerrik gnejs (m. fältspatögon), grå<br />
(mörkgrå BL-mix)<br />
S 21 5 27 2,64 Fin- medelkornig granit, grå-röd<br />
F 38 9 17 2,64 Fin- medelkornig granit, röd-grå (inslag av<br />
grått mer vittrat berg) (röd BL-mix)<br />
K 34 10 16 2,69 Ortognejs (granitisk), grå-svart-vit (mörkgrå<br />
BL-mix)<br />
BL-mix = packad fuktig bärlagersortering<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011 19
Passerande mängd<br />
0,06 0,2 Sand 0,6 2 6 Grus 20 60<br />
fin <strong>mellan</strong> grov fin <strong>mellan</strong> grov<br />
100%<br />
90%<br />
80%<br />
70%<br />
60%<br />
50%<br />
40%<br />
30%<br />
20%<br />
10%<br />
0%<br />
0,063<br />
0,125<br />
Figur 9 Kornstorleksfördelning för samtliga proportionerade material.<br />
Tabell 5 Passerande halter för önskad kurva <strong>och</strong> för respektive material ”före test”.<br />
Sikt<br />
(mm)<br />
Bärlager 0/32 VV TBT 09, dekl mtrl<br />
H<br />
V<br />
S<br />
F<br />
K<br />
Önskad Fullerkurva<br />
0,25<br />
0,5<br />
1<br />
2 4 5,6<br />
Kornstorlek, mm<br />
8 11,2 16<br />
31,5 45<br />
Önskad<br />
Fullerkurva H V S F K<br />
31,5 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 %<br />
22,4 82 % 88 % 84 % 83 % 79 % 80 %<br />
16 67 % 68 % 68 % 69 % 67 % 69 %<br />
11,2 54 % 55 % 51 % 54 % 51 % 53 %<br />
8 44 % 44 % 44 % 44 % 43 % 44 %<br />
5,6 36 % 34 % 36 % 33 % 34 % 33 %<br />
4 29 % 29 % 29 % 28 % 29 % 27 %<br />
2 20 % 22 % 20 % 20 % 19 % 19 %<br />
1 13 % 12 % 12 % 12 % 12 % 12 %<br />
0,5 9 % 9 % 9 % 9 % 9 % 9 %<br />
0,25 6 % 6 % 6 % 6 % 6 % 6 %<br />
0,125 4 % 4 % 4 % 4 % 4 % 4 %<br />
0,063 2,5 % 2,6 % 2,0 % 3,0 % 2,7 % 2,5 %<br />
20 <strong>VTI</strong> notat 4-2011<br />
63<br />
90<br />
200
5 Resultat<br />
I detta kapitel redovisas resultat <strong>från</strong> de mätningar som gjorts i samband med försöket.<br />
De resultat som anses som materialparametrar <strong>och</strong> resultat ”före test” redovisas i<br />
kapitel 4, Material.<br />
5.1 Packning<br />
Packning av ytorna kontrollerades med isotopmätare i ”backscatterläge”, utan att föra<br />
ned sonden med strålningskällan i materialet. Mätningen utfördes vid fyra tillfällen. Tre<br />
av dem redovisas i Tabell 6 <strong>och</strong> Figur 10.<br />
Tabell 6 Packning.<br />
Datum Packning Torr skrymdensitet<br />
medel alla ytor<br />
27 okt Trottoarvält 8 överfarter, fuktigt. 1,95 Mg/m³<br />
09 nov Trottoarvält efter vattning<br />
+ 8 släta + 4 vibro vältöverfarter<br />
17 nov Förbelastning med HVS<br />
540 överfarter, 30 kN<br />
2,01 Mg/m³<br />
2,05 Mg/m³<br />
Försök att mäta packning efter testet (det 4:e mättillfället) gav lägre <strong>och</strong> ej relevanta<br />
<strong>värde</strong>n. Svårigheten att mäta berodde på något ojämn <strong>och</strong> konkav yta som gav för stora<br />
luftspalter. I normala fall skall ytan avjämnas med sand i fall som dessa. För att inte<br />
störa kommande provtagning avsandades inte ytorna.<br />
Torr densitet<br />
2,25<br />
2,20<br />
2,15<br />
2,10<br />
2,05<br />
2,00<br />
1,95<br />
1,90<br />
1,85<br />
1,80<br />
1,75<br />
H (36) V (28) S (21) F (38) K (34)<br />
27‐okt 09‐nov 17‐nov<br />
Figur 10 Packningsutveckling för varje material (LA inom parentes).<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011 21
5.2 Spårbildning<br />
För att studera spårdjup mättes tvärprofilen före huvudförsöket <strong>och</strong> sedan vid var<br />
5 000:e överfart plus vid 23 000 <strong>och</strong> efter testet. Tvärprofiler mättes med laserbalk<br />
framtagen för HVS-försök. Laserbalken mäter profilen av en 2 500 mm lång linje.<br />
Profiler mättes i två linjer per material. Exempel se Figur 11 <strong>och</strong> Figur 12. Varje<br />
mätning redovisas i Bilaga A.<br />
Höjdläge, mm<br />
0<br />
‐10<br />
‐20<br />
‐30<br />
‐40<br />
‐50<br />
‐60<br />
‐70<br />
‐80<br />
‐90<br />
‐100<br />
Sidläge, mm<br />
0 500 1000 1500 2000 2500<br />
Figur 11 Tvärprofiler för andra profillinjen i material V. En linje per mättillfälle.<br />
Vertikala delarna vid sidläge 900 <strong>och</strong> 1 900 är sargkanter vid utsidan av provytan.<br />
‐60<br />
850 1050 1250 1450 1650 1850<br />
‐65<br />
‐70<br />
‐75<br />
‐80<br />
‐85<br />
‐90<br />
‐95<br />
‐100<br />
Figur 12 Tvärprofiler för andra profillinjen i material V.<br />
In zoomad del av Figur 11, sidläge 900–1 900.<br />
22 <strong>VTI</strong> notat 4-2011<br />
0<br />
0<br />
5000<br />
10000<br />
15000<br />
20000<br />
23000<br />
25000<br />
5000<br />
23000<br />
25000
Spårdjup har beräknats som största skillnad i profillinjerna för respektive mättillfälle<br />
jämfört med mätning före test (0 passager), ungefär mitt i spåret. Spårdjupsutvecklingen<br />
för respektive material redovisas i Figur 13.<br />
Spårdjup, mm<br />
0<br />
2<br />
4<br />
6<br />
8<br />
10<br />
12<br />
14<br />
16<br />
18<br />
20<br />
Antal passager<br />
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000<br />
Figur 13 Utveckling av spårdjup för respektive material. Medel<strong>värde</strong> av två profiler.<br />
(LA inom parentes.)<br />
5.3 Kornkurvor<br />
Ut<strong>värde</strong>ring av <strong>nedbrytning</strong>en <strong>från</strong> hjullasten gjordes genom att bestämma kornstorleksfördelning<br />
på testmaterialen efter test. I Figur 14 till Figur 18 redovisas kornkurvorna<br />
efter test för respektive material jämfört med ”före-kurvan”. Kurvorna efter test är<br />
beräknad på summaprov efter provtagning (allt provtaget material på hela provgropsdjupet,<br />
hela tjockleken), se även kapitel 3.4<br />
Tjockleken på hela lagret är 8 cm för material H, V, F <strong>och</strong> K. För material S var lagret<br />
8,5 cm. Medeltjocklekarna för övre lagret var ca 4 cm (varierade <strong>från</strong> 2,5–6 cm). Total<br />
provmängd för tre provgropar i varje material var 16–18 kg. Delproverna (övre eller<br />
undre del för varje provgrop) varierade i vikt i spannet 1,5–4,5 kg.<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011 23<br />
8<br />
10<br />
11<br />
12<br />
18<br />
Spårdjup K (34)<br />
Spårdjup F (38)<br />
Spårdjup V (28)<br />
Spårdjup S (21)<br />
Spårdjup H (36)
Figur 14 Material K (LA 34, MDE 10). Kornkurvor före <strong>och</strong> efter test.<br />
Figur 15 Material F (LA 38, MDE 9). Kornkurvor före <strong>och</strong> efter test.<br />
24 <strong>VTI</strong> notat 4-2011
Figur 16 Material S (LA 21, MDE 5). Kornkurvor före <strong>och</strong> efter test.<br />
Figur 17 Material V (LA 28, MDE 16). Kornkurvor före <strong>och</strong> efter test.<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011 25
Figur 18 Material H (LA 36, MDE 8). Kornkurvor före <strong>och</strong> efter test.<br />
Beräknar man kornkurvor för övre <strong>och</strong> undre skikten visar det sig att det undre skiktet<br />
är finare än eller i stort lika med det övre för samtliga material. Se exempel i Figur 19.<br />
Figur 19 Material S. Övre <strong>och</strong> undre skikt.<br />
Skillnaden <strong>mellan</strong> undre <strong>och</strong> övre skiktet för samtliga material redovisas i Figur 20.<br />
Material H har störst skillnad men det beror delvis på att kornkurvan för övre skiktet är<br />
till <strong>och</strong> med något grövre än före test-kurvan.<br />
26 <strong>VTI</strong> notat 4-2011
Skillnad pass‐%<br />
14%<br />
12%<br />
10%<br />
8%<br />
6%<br />
4%<br />
2%<br />
0%<br />
‐2%<br />
0,0625 0,125 0,25 0,5 1 2 4 8 16 32<br />
Korntorlek, mm<br />
Figur 20 Skillnaden <strong>mellan</strong> undre <strong>och</strong> övre skiktet.<br />
Positivt <strong>värde</strong> innebär att det undre skiktet är finare.<br />
5.3.1 Skillnad <strong>mellan</strong> före <strong>och</strong> efter.<br />
Differensen <strong>mellan</strong> före test <strong>och</strong> efter HVS redovisas för varje material i Figur 21.<br />
Differensen är beräknad för varje sikt på summaprov efter HVS.<br />
Skillnad pass‐%<br />
10%<br />
9%<br />
8%<br />
7%<br />
6%<br />
5%<br />
4%<br />
3%<br />
2%<br />
1%<br />
Mtrl H (LA36)<br />
Mtrl V (LA28)<br />
Mtrl S (LA21)<br />
Mtrl F (LA38)<br />
Mtrl K (LA34)<br />
Mtrl H (LA36)<br />
Mtrl V (LA28)<br />
Mtrl S (LA21)<br />
Mtrl F (LA38)<br />
Mtrl K (LA34)<br />
0%<br />
0,0625 0,125 0,25 0,5 1 2 4 8 16 32<br />
Kornstorlek, mm<br />
Figur 21 Differens <strong>mellan</strong> före test <strong>och</strong> efter HVS.<br />
Störst differens är generellt i spannet 4–16 mm.<br />
5.3.2 Kontroll av kornstorleksfördelning utanför belastningsspåret<br />
För att kontrollera <strong>nedbrytning</strong> <strong>från</strong> packning eller omlagring under test bestämdes<br />
kornstorleksfördelning på material utanför belastningsspåret, Figur 22.<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011 27
Passerande<br />
100%<br />
90%<br />
80%<br />
70%<br />
60%<br />
F utanför spår, efter HVS<br />
H utanför spår, efter HVS<br />
K utanför spår, efter HVS<br />
S utanför spår, efter HVS<br />
V utanför spår, efter HVS<br />
50%<br />
40%<br />
30%<br />
20%<br />
10%<br />
0%<br />
Förslag Fullerkurva<br />
0,0625 0,125 0,25 0,5 1 2<br />
Kornstorlek, mm<br />
4 8 16 32<br />
Figur 22 Kornkurvor utanför spåret.<br />
5.4 Samband <strong>mellan</strong> <strong>nedbrytning</strong> <strong>och</strong> stenkvalitet.<br />
Olika mått har beräknats <strong>och</strong> testats för samband mot ”stenkvalitet”. Med stenkvalitet<br />
menas här i första hand motstånd mot fragmentering (LA) men i vissa fall även<br />
motstånd mot nötning (MDE).<br />
För att enkelt kunna jämföra förändringar av kornkurvan med andra egenskaper, t.ex.<br />
<strong>Los</strong> <strong>Angeles</strong><strong>värde</strong>, kan det vara en fördel att beskriva kornkurvan med någon form av<br />
mått angivit med ett siffer<strong>värde</strong>. Olika mått har beräknats, dels mått för respektive<br />
kornkurva men även med hänsyn till skillnaden, differenser, mot ”före-kurvan”:<br />
� Ändring av finkornhalt (mtrl < 0,063 mm)<br />
� Summa av differensen för alla siktar,<br />
� Summa av differensen för siktar ≤ 1 mm<br />
� Area under kurvan<br />
� Differensen <strong>mellan</strong> areor.<br />
5.4.1 Ändring av finkornhalt<br />
Ändringen av finkornhalt är helt enkelt skillnaden vid sikt 0,063 mm <strong>mellan</strong> förekurvan<br />
<strong>och</strong> kurvan efter HVS-test. Totalt summaprov samt summaprov före övre <strong>och</strong><br />
undre skikt har studerats, Figur 23.<br />
28 <strong>VTI</strong> notat 4-2011
Ändring vid 0,063 pass‐%<br />
Figur 23 Ändring vid 0,063 mm som funktion av LA.<br />
Inget samband <strong>mellan</strong> LA <strong>och</strong> ändring av finkornhalt kan utläsas ur diagrammet ovan.<br />
Ett svagt samband (R 2 =0,39) <strong>mellan</strong> micro-Deval <strong>och</strong> differensen för undre skiktet<br />
finns, se Figur 24.<br />
Ändring vid 0,063 pass‐%<br />
1,8%<br />
1,6%<br />
1,4%<br />
1,2%<br />
1,0%<br />
0,8%<br />
0,6%<br />
0,4%<br />
0,2%<br />
0,0%<br />
20 25 30 35 40<br />
1,8%<br />
1,6%<br />
1,4%<br />
1,2%<br />
1,0%<br />
0,8%<br />
0,6%<br />
0,4%<br />
0,2%<br />
0,0%<br />
Figur 24 Ändring vid 0,063 mm som funktion av micro-Deval.<br />
5.4.2 Summa av differensen för siktar<br />
Summering av differensen för passerande halter har gjorts för:<br />
� alla siktar,<br />
� alla siktar exklusive <strong>mellan</strong>siktar (5,6; 11,2 <strong>och</strong> 22,4 mm)<br />
� alla siktar ≤ 1 mm.<br />
LA<br />
R² = 0,39<br />
0 5 10 15 20<br />
Mde<br />
Diff 0,063<br />
Diff 0,063 övre<br />
Diff 0,063 undre<br />
Diff 0,063<br />
Diff 0,063 övre<br />
Diff 0,063 undre<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011 29
I princip likartade mönster erhålls om de plottas som funktion av LA, Figur 25. Ett<br />
”samband” fås för tre av fem material, de tre med lägst LA-<strong>värde</strong>n (21, 28 <strong>och</strong> 34).<br />
70%<br />
60%<br />
50%<br />
40%<br />
30%<br />
20%<br />
10%<br />
0%<br />
20 25 30<br />
LA<br />
35 40<br />
Figur 25 Summering av differens för siktar kontra LA.<br />
5.4.3 Areor under kurvan.<br />
Arean under kurvan för siktkurvorna är beräknade som summan av ett antal rektanglar.<br />
Bredden på varje rektangel är det logaritmiska avståndet (med basen 2) <strong>mellan</strong> två<br />
närliggande siktar. Höjden på varje rektangel är medel<strong>värde</strong>t av de två närliggande<br />
siktarnas passerande mängder. Se exempel i Tabell 7.<br />
Tabell 7 Beräkning av area. Exempel <strong>från</strong> målkurvan för proportionering<br />
Sikt 0,063 0,125 0,25 0,5 1 2 4 5,6 8 11,2 16 22,4 31,5<br />
Pass-% 2,5 3,8 5,7 8,6 12,9 19,5 29,4 35,9 44,4 54,2 66,9 81,7 100,0<br />
Log(sikt)/<br />
log(2) ‐3,99 ‐3,00 ‐2,00 ‐1,00 0,00 1,00 2,00 2,49 3,00 3,49 4,00 4,49 4,98<br />
Log avstånd 0,99 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,49 0,51 0,49 0,51 0,49 0,49<br />
Medel pass-% 3,1 4,7 7,1 10,8 16,2 24,5 32,7 40,2 49,3 60,6 74,3 90,9<br />
Area 1 0,031 0,047 0,071 0,108 0,162 0,245 0,160 0,205 0,242 0,309 0,364 0,445<br />
Summa area 2,389<br />
Beräknade areor för kurvor före test <strong>och</strong> summa prover efter HVS samt målkurvan för<br />
proportioneringen (Fullerkurva, n= 0,593) redovisas i Figur 26.<br />
Skillnaden <strong>mellan</strong> areorna illustreras tydligare i Figur 27.<br />
Arean under kurvorna har ökat i medel med 12 % (6–17 %) efter HVS-test.<br />
1 För passerande % används decimalform, 3,1 % = 0,031<br />
Summa diff alla siktar.<br />
Summa (exkl <strong>mellan</strong>siktar)<br />
Summa ≤1mm<br />
30 <strong>VTI</strong> notat 4-2011
3,0<br />
2,5<br />
2,0<br />
1,5<br />
1,0<br />
0,5<br />
0,0<br />
Figur 26 Areor under kurvan för före <strong>och</strong> efter test samt målkurvan för<br />
proportioneringen.<br />
På x-axeln materialbeteckning (med LA).<br />
Area diff<br />
0,45<br />
0,40<br />
0,35<br />
0,30<br />
0,25<br />
0,20<br />
0,15<br />
0,10<br />
0,05<br />
0,00<br />
S (21) V (28) K (34) H (36) F (38)<br />
Area före<br />
Area efter<br />
Målkurva,<br />
Fuller<br />
S (21) V (28) K (34) H (36) F (38)<br />
Figur 27 Differens av arean <strong>mellan</strong> före <strong>och</strong> efter test för varje material, beteckning<br />
(med LA).<br />
Med god vilja kan man hitta ett samband <strong>mellan</strong> areadifferensen för undre skiktet <strong>och</strong><br />
<strong>Los</strong> <strong>Angeles</strong><strong>värde</strong> för fyra material, de lila kryssen med den lila streckade linjen i Figur<br />
28, R 2 = 0,75. För summerade totalprov hamnar tre av fem material på linje, den gröna<br />
heldragna. För micro-Deval finns endast svaga korrelationer (som inte förstärks av att ta<br />
bort något material).<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011 31
Area diff<br />
0,45<br />
0,40<br />
0,35<br />
0,30<br />
0,25<br />
0,20<br />
0,15<br />
0,10<br />
0,05<br />
0,00<br />
R² = 0,22<br />
R² = 0,21<br />
undre skikt(Mde)<br />
summa prov(Mde)<br />
undre skikt(LA)<br />
summa prov(LA)<br />
0 10 20 30 40<br />
M DE eller LA<br />
Figur 28 Areadifferenser som funktion av micro-Deval eller <strong>Los</strong> <strong>Angeles</strong>.<br />
R 2 =0,75<br />
32 <strong>VTI</strong> notat 4-2011
6 Diskussion<br />
Några starka samband <strong>mellan</strong> <strong>nedbrytning</strong> (förändring av kornkurvan) <strong>och</strong> stenkvalitet,<br />
LA (fragmentering) eller MDE (nötning), har inte påvisats i stycke 5.4 ovan. I Figur 29<br />
ser man att det även är svårt att hitta starka samband <strong>mellan</strong> förändring av kornkurvan<br />
<strong>och</strong> kombinationen av fragmentering <strong>och</strong> nötning (LA x MDE). Lägger man till<br />
kornform, FI, ökar sambandet endast marginellt, Figur 30.<br />
Area differens<br />
Figur 29 Förändring av kornkurva i jämförelse med LA x MDE (kombinerat).<br />
I Figur 29 <strong>och</strong> Figur 30 visas förhållandet <strong>mellan</strong> areadifferenser för respektive<br />
materials kornkurva för hela lagret (Summa) samt övre <strong>och</strong> undre skiktet.<br />
Area differens<br />
0,50<br />
0,40<br />
0,30<br />
0,20<br />
0,10<br />
0,00<br />
‐0,10<br />
0,50<br />
0,40<br />
0,30<br />
0,20<br />
0,10<br />
0,00<br />
‐0,10<br />
R² = 0,15<br />
R² = 0,10<br />
R² = 0,06<br />
0 100 200 300 400 500<br />
R² = 0,09<br />
R² = 0,22<br />
R² = 0,15<br />
LA x M DE<br />
0 2000 4000 6000 8000 10000<br />
LA x M DE x FI<br />
Figur 30 Förändring av kornkurva i jämförelse med LA x MDE x FI.<br />
Summa(LA x Mde)<br />
Övre(LA x Mde)<br />
Undre(LA x Mde)<br />
Summa(LA x Mde x FI)<br />
Övre(LA x Mde x FI)<br />
Undre(LA x Mde x FI)<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011 33
En observation som gjordes efter test var att stenskelettet (de grövre kornen) stack upp<br />
som åsar i provytan (Figur 31). Samtidigt kunde en tunn hinna av finmaterial anas i<br />
matrixen <strong>mellan</strong> ”åsarna”. Denna finmaterialshinna var så tunn att den är svår att<br />
dokumentera med foto (Figur 32) <strong>och</strong> i praktiken omöjlig att provta <strong>och</strong> analysera på<br />
laboratoriet.<br />
Figur 31 Yta med tydligt stenskelett.<br />
Figur 32 Schaktvägg <strong>från</strong> provgrop.<br />
Förutom <strong>nedbrytning</strong> har även omlagring skett. Finmaterial har kunnat vandra nedåt i de<br />
hålrum som finns i det relativt öppna bärlagermaterialet. Vilket även konstaterats i<br />
försök på 1970-talet (Höbeda, 1977 <strong>och</strong> Höbeda et al., 1979). Omlagring visas genom<br />
ett klart samband <strong>mellan</strong> spårdjup <strong>och</strong> skillnaden <strong>mellan</strong> skikten (differens i areor för<br />
övre <strong>och</strong> undre skikt) i Figur 33.<br />
I försöken <strong>från</strong> 1970-talet uppstod problem med ut<strong>värde</strong>ring på grund av separationer.<br />
Dessa problem minimerades i detta försök genom att provvolymen var begränsad vilket<br />
gjorde det möjligt att väldigt noggrant hantera det proportionerade materialet.<br />
Spårdjup<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
R² = 0,97<br />
0<br />
‐0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6<br />
areaDiff (Undre‐Övre)<br />
Figur 33 Samband <strong>mellan</strong> spårdjup <strong>och</strong> skillnad <strong>mellan</strong> övre <strong>och</strong> undre skikt.<br />
Viss separation kan ses i detta försök på vissa ytor genom att materialet utanför<br />
belastningsspåret intill kanterna är (något) grövre vilket även synts okulärt <strong>och</strong> genom<br />
provtagning (Figur 22). Det är relativt smala stråk av material utanför spåret så totala<br />
34 <strong>VTI</strong> notat 4-2011
påverkan bedöms som liten/ringa. Medelkurvor (med lika viktning) av utanför <strong>och</strong> mitt i<br />
spåret ger totalt (något) finare material efter testet.<br />
Egenskapen motstånd mot fragmentering, LA, speglar troligtvis i huvudsak ökningen av<br />
”grövre” material medan egenskapen motstånd mot nötning, MDE, speglar ökningen av<br />
finkornhalt. Absolut<strong>värde</strong>t av ökningen är störst i spannet 4–16 mm vilket då skulle visa<br />
att LA har ett samband med <strong>nedbrytning</strong> <strong>från</strong> hjullast. Relativa ökningar ger en jämnare<br />
spridning (Figur 34).<br />
Studier av relativa ökningen gör ingen stor skillnad mot andra samband som sökts i<br />
detta arbete då ursprungsmaterialen var så lika.<br />
Relativ skillnad pass‐%<br />
45%<br />
Mtrl H<br />
40%<br />
Mtrl V<br />
35%<br />
30%<br />
Mtrl S<br />
25%<br />
Mtrl F<br />
20%<br />
15%<br />
10%<br />
5%<br />
0%<br />
‐5%<br />
Mtrl K<br />
0,0625 0,25 1 4 16<br />
Kornstorlek, mm<br />
Figur 34 Relativ skillnad <strong>mellan</strong> före <strong>och</strong> efter HVS.<br />
Efter 23 000 överfarter ändrades belastningen, i de sista 2 000 överfarterna kördes det<br />
bara i centrum <strong>och</strong> hastigheten ökades till 8 km/h. Förhoppningen var att se om<br />
<strong>nedbrytning</strong>en kunde accelereras ytterligare. I princip ökade inte spårdjupet efter denna<br />
åtgärd. Ökning av spårdjupet avtog generellt efter ca 10 000 överfarter. Den högre<br />
hastigheten, 8 km/h, är troligtvis närmare den reella hastigheten för byggtrafik. Ökade<br />
problem med till exempel materialtransport observerades inte vilket till viss del<br />
befarats.<br />
Att sambanden i denna studie är svaga <strong>mellan</strong> LA-<strong>värde</strong> <strong>och</strong> <strong>nedbrytning</strong> beror<br />
förhoppningsvis på ett litet urval av material.<br />
Orsaker till att resultaten inte visar på tydliga samband kan bero på petrografiska <strong>och</strong><br />
mineralogiska egenskaper, detta till trots att valda material utgörs av bergarter av<br />
granitisk sammansättning.<br />
Mineralogiska, petrologiska <strong>och</strong> mikrostrukturella egenskaper som bedöms påverka<br />
resultatet är bl.a: mineralsammansättning, mikrosprickor <strong>och</strong> kornfogning.<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011 35
6.1 Fortsatt arbete<br />
För fortsatt arbete finns det två spår. De spåren är de två alternativ som diskuterades i<br />
början av projektet: HVS <strong>och</strong>/eller WTT. Båda spåren parallellt kan vara att föredra, se<br />
även 6.1.1 <strong>och</strong> 6.1.2.<br />
Fortsatt arbete innebär test av fler material, andra kornkurvor av samma material <strong>och</strong><br />
utveckling av testvarianter.<br />
Petrografi är lämpligt att bestämma på testade material.<br />
6.1.1 HVS<br />
För att kunna öka det statistiska underlaget <strong>och</strong> studera repeterbarheten bör flera försök<br />
göras i HVS:en. Vid försök med nya material bör ett till två material vara med som<br />
referens.<br />
Fördel: Flera material kan testas samtidigt under identiska förhållanden. Fullskala med<br />
avseende på laster (inklusive hjul) <strong>och</strong> verklig konstruktion.<br />
Nackdel: Provning är komplex. Minst 4–5 längdmeter (≈4–5 st.) testmaterial per försök.<br />
Tids- <strong>och</strong> kostnadskrävande om inte lämplig konstruktion finns att utnyttja.<br />
6.1.2 WTT<br />
Ett sätt att göra testet mer hanterbart är att flytta in det i laboratoriet. Här ska man då<br />
utnyttja WTT-utrustningen. Till att börja med utnyttja samma material som i denna<br />
rapport.<br />
Fördel: Vid enstaka nya material eller materialvarianter är det lätt att utföra testet.<br />
Behöver inte samköras med andra. Mindre materialåtgång, ca 1/3 mot HVS.<br />
Nackdel: Bra packningsnivå eller -metod behöver fastställas. Vissa belastningsbegränsningar<br />
vad gäller sidläge <strong>och</strong> hastighet jämfört med HVS.<br />
36 <strong>VTI</strong> notat 4-2011
7 Slutsats<br />
Man kan skapa <strong>nedbrytning</strong> <strong>från</strong> hjullast i obundet bärlager med HVS. Det är dock svårt<br />
att hitta ett tydligt samband <strong>mellan</strong> denna <strong>nedbrytning</strong> <strong>och</strong> motstånd mot fragmentering,<br />
<strong>Los</strong> <strong>Angeles</strong><strong>värde</strong>, med de material som testats i detta projekt. Därför är det efter denna<br />
undersökning inte heller möjligt att rekommendera en ny kravnivå för LA-<strong>värde</strong> på<br />
obundet bärlager.<br />
Den viktigaste slutsatsen <strong>från</strong> detta projekt är att metodiken fungerar för att studera<br />
<strong>nedbrytning</strong> <strong>och</strong> omlagring <strong>från</strong> hjullast i obundna materiallager.<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011 37
8 Litteratur/Referenser<br />
Metodreferenser<br />
SS-EN 933-1, Ballast – Geometriska egenskaper – Del 1: Bestämning av<br />
kornstorleksfördelning – Siktning.<br />
SS-EN 933-3, Ballast – Geometriska egenskaper – Del 3: Bestämning av kornform –<br />
Flisighetsindex.<br />
SS-EN 1097-1, Ballast – Mekaniska <strong>och</strong> fysikaliska egenskaper – Del 1: Bestämning av<br />
nötningsmotstånd (micro-Deval).<br />
SS-EN 1097-2, Ballast – Mekaniska <strong>och</strong> fysikaliska egenskaper – Del 2: Metoder för<br />
bestämning av motstånd mot fragmentering.<br />
SS-EN 1097-6, Ballast – Mekaniska <strong>och</strong> fysikaliska egenskaper – Del 6: Bestämning av<br />
korndensitet <strong>och</strong> vattenabsorption.<br />
VVMB 605 – Bestämning av densitet <strong>och</strong> vattenkvot med isotopmätare. Vägverket<br />
Publikation 1993:26.<br />
<strong>VTI</strong>-referenser<br />
Höbeda, P. 1977. Nedbrytningsbenägenheten hos bärlagergrus – fältförsök på provbanan<br />
vid Tystberg, 1975. <strong>VTI</strong> Meddelande 63.<br />
Höbeda, P., Bünsow, L., Viman, L. 1979. Försöksytor Fjugesta-Lanna 1974 –<br />
Undersökning av bärlagergrus med olika petrografisk beskaffenhet. <strong>VTI</strong> Meddelande<br />
162.<br />
Wiman, L. G. 2010. Accelererad provning av vägkonstruktioner. – Referensöverbyggnad<br />
enligt ATB VÄG. <strong>VTI</strong> Rapport 628.<br />
Hellman, F. 2011(?). Rapportering av projektet: Energieffektivt utnyttjande av<br />
bergmaterial i väglinjen.<br />
Trafikverket<br />
VVTBT 2009. Obundna lager. Trafikverket (Vägverket) publikation 2009:117.<br />
38 <strong>VTI</strong> notat 4-2011
A. Spårbildning<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011<br />
Bilaga A<br />
Sid 1 (10)<br />
Spårbildningens utveckling redovisas i denna bilaga för varje linje, två för varje<br />
material. Se även 5.2.<br />
A.1. Material K<br />
10<br />
0<br />
‐10<br />
‐20<br />
‐30<br />
‐40<br />
‐50<br />
‐60<br />
‐70<br />
‐80<br />
‐90<br />
‐100<br />
Material K, linje 1_1, hela profilen.<br />
10<br />
0<br />
‐10<br />
‐20<br />
‐30<br />
‐40<br />
‐50<br />
‐60<br />
‐70<br />
‐80<br />
‐90<br />
‐100<br />
0 500 1000 1500 2000 2500 3000<br />
0 500 1000 1500 2000 2500 3000<br />
Material K, linje 1_2, hela profilen.<br />
0<br />
5000<br />
10000<br />
15000<br />
20000<br />
23000<br />
25000<br />
0<br />
5000<br />
10000<br />
15000<br />
20000<br />
23000<br />
25000
‐70<br />
‐75<br />
‐80<br />
‐85<br />
‐90<br />
‐95<br />
‐100<br />
Bilaga A<br />
Sid 2 (10)<br />
‐60<br />
850<br />
‐65<br />
1050 1250 1450 1650 1850<br />
Material K, linje 1_1, in zoomad del, sidläge 850 – 1 900.<br />
‐60<br />
850 1050 1250 1450 1650 1850<br />
‐65<br />
‐70<br />
‐75<br />
‐80<br />
‐85<br />
‐90<br />
‐95<br />
‐100<br />
Material K, linje 1_2, in zoomad del, sidläge 850 – 1 900.<br />
Spårdjup, mm<br />
0<br />
2<br />
4<br />
6<br />
8<br />
10<br />
Passager<br />
0 10000 20000 30000<br />
Material K, Spårdjupsutveckling, enskilda linjer <strong>och</strong> medel<strong>värde</strong><br />
1_1<br />
1_2<br />
0<br />
0<br />
5000<br />
23000<br />
25000<br />
5000<br />
Spårdjup K<br />
23000<br />
25000<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011
A.2. Material F<br />
20<br />
0<br />
‐20<br />
‐40<br />
‐60<br />
‐80<br />
‐100<br />
Material F, linje 2_3, hela profilen.<br />
20<br />
0<br />
‐20<br />
‐40<br />
‐60<br />
‐80<br />
‐100<br />
Material F, linje 2_4, hela profilen.<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011<br />
Bilaga A<br />
Sid 3 (10)<br />
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0<br />
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0<br />
5000<br />
10000<br />
15000<br />
20000<br />
23000<br />
25000<br />
5000<br />
10000<br />
15000<br />
20000<br />
23000<br />
25000
‐70<br />
‐75<br />
‐80<br />
‐85<br />
‐90<br />
‐95<br />
‐100<br />
Bilaga A<br />
Sid 4 (10)<br />
‐60<br />
850<br />
‐65<br />
1050 1250 1450 1650 1850<br />
Material F, linje 2_3, in zoomad del, sidläge 850–1 900.<br />
‐60<br />
850<br />
‐65<br />
1350 1850<br />
‐70<br />
‐75<br />
‐80<br />
‐85<br />
‐90<br />
‐95<br />
‐100<br />
Material F, linje 2_4, in zoomad del, sidläge 850–1 900.<br />
Spårdjup, mm<br />
0<br />
2<br />
4<br />
6<br />
8<br />
10<br />
12<br />
Passager<br />
0 10000 20000 30000<br />
Material F, Spårdjupsutveckling, enskilda linjer <strong>och</strong> medel<strong>värde</strong>.<br />
0<br />
5000<br />
23000<br />
25000<br />
0<br />
2_3<br />
2_4<br />
5000<br />
23000<br />
25000<br />
Spårdjup F<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011
A.3. Material S<br />
10<br />
0<br />
‐10<br />
‐20<br />
‐30<br />
‐40<br />
‐50<br />
‐60<br />
‐70<br />
‐80<br />
‐90<br />
‐100<br />
Material S, linje 3_5, hela profilen.<br />
10<br />
0<br />
‐10<br />
‐20<br />
‐30<br />
‐40<br />
‐50<br />
‐60<br />
‐70<br />
‐80<br />
‐90<br />
‐100<br />
Material S, linje 3_6, hela profilen.<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011<br />
Bilaga A<br />
Sid 5 (10)<br />
0 500 1000 1500 2000 2500 3000<br />
0 500 1000 1500 2000 2500 3000<br />
0<br />
5000<br />
10000<br />
15000<br />
20000<br />
23000<br />
25000<br />
0<br />
5000<br />
10000<br />
15000<br />
20000<br />
23000<br />
25000
‐60<br />
‐65<br />
‐70<br />
‐75<br />
‐80<br />
‐85<br />
‐90<br />
Bilaga A<br />
Sid 6 (10)<br />
‐50<br />
850<br />
‐55<br />
1350 1850<br />
Material S, linje 3_5, in zoomad del, sidläge 850–1 900.<br />
‐50<br />
850<br />
‐55<br />
1350 1850<br />
‐60<br />
‐65<br />
‐70<br />
‐75<br />
‐80<br />
‐85<br />
‐90<br />
Material S, linje 3_6, in zoomad del, sidläge 850–1 900.<br />
Spårdjup, mm<br />
0<br />
2<br />
4<br />
6<br />
8<br />
10<br />
12<br />
14<br />
16<br />
Passager<br />
0 10000 20000 30000<br />
Material S, Spårdjupsutveckling, enskilda linjer <strong>och</strong> medel<strong>värde</strong><br />
0<br />
5000<br />
23000<br />
25000<br />
0<br />
5000<br />
23000<br />
25000<br />
10000<br />
15000<br />
20000<br />
3_5<br />
3_6<br />
Spårdjup S<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011
A.4. Material V<br />
0<br />
‐10<br />
‐20<br />
‐30<br />
‐40<br />
‐50<br />
‐60<br />
‐70<br />
‐80<br />
‐90<br />
‐100<br />
Material V, linje 4_7, hela profilen.<br />
20<br />
0<br />
‐20<br />
‐40<br />
‐60<br />
‐80<br />
‐100<br />
‐120<br />
Material V, linje 4_8, hela profilen.<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011<br />
Bilaga A<br />
Sid 7 (10)<br />
0 500 1000 1500 2000 2500<br />
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0<br />
0<br />
5000<br />
10000<br />
15000<br />
20000<br />
23000<br />
25000<br />
5000<br />
10000<br />
15000<br />
20000<br />
23000<br />
25000
‐70<br />
‐75<br />
‐80<br />
‐85<br />
‐90<br />
‐95<br />
‐100<br />
Bilaga A<br />
Sid 8 (10)<br />
‐60<br />
850<br />
‐65<br />
1350 1850<br />
Material V, linje 4_7, in zoomad del, sidläge 850–1 900.<br />
‐60<br />
850<br />
‐65<br />
1050 1250 1450 1650 1850<br />
‐70<br />
‐75<br />
‐80<br />
‐85<br />
‐90<br />
‐95<br />
‐100<br />
Material V, linje 4_8, in zoomad del, sidläge 850–1 900.<br />
Spårdjup, mm<br />
0<br />
2<br />
4<br />
6<br />
8<br />
10<br />
12<br />
14<br />
Passager<br />
0 10000 20000 30000<br />
Material V, Spårdjupsutveckling, enskilda linjer <strong>och</strong> medel<strong>värde</strong>.<br />
4_7<br />
4_8<br />
0<br />
5000<br />
23000<br />
25000<br />
0<br />
5000<br />
23000<br />
25000<br />
Spårdjup V<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011
A.5. Material H<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011<br />
Bilaga A<br />
Sid 9 (10)<br />
För andra linjen (5_10) på yta H var nollmätningen misslyckad. Nollan för den beräknas<br />
så att samma skillnad <strong>mellan</strong> 0 passager <strong>och</strong> 5 000 passager fås för båda linjerna.<br />
20<br />
0<br />
‐20<br />
‐40<br />
‐60<br />
‐80<br />
‐100<br />
Material H, linje 5_9, hela profilen.<br />
20<br />
0<br />
‐20<br />
‐40<br />
‐60<br />
‐80<br />
‐100<br />
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0<br />
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0<br />
Material H, linje 5_10, hela profilen.<br />
5000<br />
10000<br />
15000<br />
20000<br />
23000<br />
25000<br />
5000<br />
10000<br />
15000<br />
20000<br />
23000<br />
25000
‐70<br />
‐75<br />
‐80<br />
‐85<br />
‐90<br />
‐95<br />
‐100<br />
Bilaga A<br />
Sid 10 (10)<br />
‐60<br />
850<br />
‐65<br />
1350 1850<br />
Material H, linje 5_9, in zoomad del, sidläge 850–1 900.<br />
‐60<br />
850<br />
‐65<br />
1350 1850<br />
‐70<br />
‐75<br />
‐80<br />
‐85<br />
‐90<br />
‐95<br />
‐100<br />
Material H, linje 5_10, in zoomad del, sidläge 850–1 900.<br />
Spårdjup, mm<br />
0<br />
5<br />
10<br />
15<br />
20<br />
25<br />
Passager<br />
0 10000 20000 30000<br />
Material H, Spårdjupsutveckling, enskilda linjer <strong>och</strong> medel<strong>värde</strong>.<br />
5_9<br />
0<br />
5000<br />
23000<br />
25000<br />
0<br />
5_10<br />
5000<br />
23000<br />
25000<br />
Spårdjup H<br />
<strong>VTI</strong> notat 4-2011
<strong>VTI</strong> är ett oberoende <strong>och</strong> internationellt framstående forskningsinstitut som arbetar med<br />
forskning <strong>och</strong> utveckling inom transportsektorn. Vi arbetar med samtliga trafikslag <strong>och</strong><br />
kärnkompetensen finns inom områdena säkerhet, ekonomi, miljö, trafik- <strong>och</strong> transportanalys,<br />
beteende <strong>och</strong> samspel <strong>mellan</strong> människa-fordon-transportsystem samt inom vägkonstruktion,<br />
drift <strong>och</strong> underhåll. <strong>VTI</strong> är världsledande inom ett flertal områden, till exempel simulatorteknik.<br />
<strong>VTI</strong> har tjänster som sträcker sig <strong>från</strong> förstudier, oberoende kvalificerade utredningar <strong>och</strong><br />
expertutlåtanden till projektledning samt forskning <strong>och</strong> utveckling. Vår tekniska utrustning består<br />
bland annat av körsimulatorer för väg- <strong>och</strong> järnvägstrafik, väglaboratorium, däckprovningsanläggning,<br />
krockbanor <strong>och</strong> mycket mer. Vi kan även erbjuda ett brett utbud av kurser <strong>och</strong><br />
seminarier inom transportområdet.<br />
<strong>VTI</strong> is an independent, internationally outstanding research institute which is engaged on<br />
research and development in the transport sector. Our work covers all modes, and our core<br />
competence is in the fields of safety, economy, environment, traffic and transport analysis,<br />
behaviour and the man-vehicle-transport system interaction, and in road design, operation<br />
and maintenance. <strong>VTI</strong> is a world leader in several areas, for instance in simulator technology.<br />
<strong>VTI</strong> provides services ranging from preliminary studies, highlevel independent investigations<br />
and expert statements to project management, research and development. Our technical<br />
equipment includes driving simulators for road and rail traffic, a road laboratory, a tyre testing<br />
facility, crash tracks and a lot more. We can also offer a broad selection of courses and seminars<br />
in the field of transport.<br />
www.vti.se<br />
vti@vti.se<br />
HUVUDKONTOR/HEAD OFFICE<br />
LINKÖPING BORLÄNGE STOCKHOLM GÖTEBORG<br />
POST/MAIL SE-581 95 LINKÖPING POST/MAIL BOX 920 POST/MAIL BOX 55685 POST/MAIL BOX 8072<br />
TEL +46(0)13 20 40 00 SE-781 29 BORLÄNGE SE-102 15 STOCKHOLM SE-402 78 GÖTEBORG<br />
www.vti.se TEL +46 (0)243 446 860 TEL +46 (0)8 555 770 20 TEL +46 (0)31 750 26 00