för grusväg. Provsträckor vid Fornåsa

Transkript

1 Nr ISSN Statens väg- och trafikinstitut : Fack : Linköping National Road & Traffic Research Institute - Fack - S Linköping - Sweden Effekten av olika förstärkningsmetoder för grusväg. Provsträckor vid Fornåsa Lägesrapport i 159 av Sven-Olof Hjalmarsson

2 Nr Statens väg- och trafikinstitut (VTI) - Fack Linköping ISSN National Road & Traffic Research Institute - Fack. S Linköping - Sweden Effekten av olika förstärkningsmetoder för grusväg. Provsträckor vid Fornåsa Lägesrapport av Sven-Olof Hjalmarsson

3 I N N E H A L L S F Ö R T E C K N I N G' Sid 1. BAKGRUND BESKRIVNING AV VÄGEN UTFÖRDA MÄTNINGAR ' '2 3.1 Mätresultat '2 3.2 ' Planerade mätningar i 3 4. BÄRIGHETSMÄTNING KOMMENTARER 5.1 Sprick- och skadeinspektion 5 6. SAMMANFATTNING 5 VTI MEDDELANDE 159

4 I 1. BAKGRUND På väg nr 211 delen Fornåsa - Skänninge utförde VFE under 1976 och 1977 förstärkning av grusvägen genom användning av tre olika metoder nämligen (1) Cementstabilisering av grusvägens ytskikt (2) Påläggning av asfaltlösningsgrus (ALG) samt (3) Påläggning av nytt grusbärlager. Samtliga tre har därefter försetts med slitlager av oljegrus. Då VTI på Vägverkets uppdrag följer utvecklingen beträf-' fande bärigheten och jämnheten på ett flertal provvägar i olika delar av landet för att undersöka inverkan av byggnads- och förstärkningsåtgärder ansågs-det från VTI:s sida lämpligt att på denna mycket närbelägna väg utföra mätningar och observationer av sträckornas tillstånd under ca 2-3 år och söka klarlägga den med de olika metoderna uppnådda förstärkningseffekten och dess varaktighet. Kostnaderna för undersökningarna bestrides med VTI:s egna medel för FoU. 2.' BESKRIVNING AV VÄGEN Väg 211 Fornåsa e Skänninge har en total längd av ca 10 kmoch är av typen mindre länsväg med en körbanebredd av ca 6,5 m. På var och en av de tre sträckorna med olika utförda förstärkningsåtgärder har 360 m uttagits för provbelastning och observation (bil. 1). Den del av vägen, som förstärktes genom påläggning av nytt grusbärlager (s k gruslyft), utfördes under vintern och sommaren -76, varvid ett lager om ca 10 cm grusbärlager pålades. I innerkurvorna, där mera grus erfordrades, pålades först ett naturgrus och därpå ett grusbärlager. VTI Meddelande 159

5 Delen utförd med cementstabilisering genom markblandê, 'ningsmetoden utfördes i juni Enligt förprovningen erfordrades en cement- och vattenkvot på 8,0 resp. 4,7 vikt-%. Stabiliseringen utfördes med en färdigpackad tjocklek av 15 cm. Det gamla slitlagret av oljegrus inblandades vid stabiliseringens utförande. Entrepre-_ nör för stabiliseringsarbetet var Skånska Cementgjuteriet AB. Förstärkning med lux3(asfaltlösningsgrus) utfördes på en sträcka av ca 4400 m i maj Hela vägbanan revs och justerades upp ca.5 cm med krossgrus. ALG utlades med en mängd av 180 kg/mz. Det använda stenmaterialet var 0-25 mm och bindemedelshalten 4.7 vikt-%. Asfaltlösningstypen var RA 90. Samtliga av de tre sträckorna har försetts med ett slitlager av 100 kg/m2 oljegrus. 3. " UTFÖRDA MÄTNINGAR Tidpunkt för och typ av mätning som redovisas i lägesrapport framgår av tabell 1. denna Tabell 1. Mätningar och tidpunkt för dessa. Mätning 1978 Dynamisk prov- Mars, april, maj 'belastning sept. Inspektion okt 3.1 Mätresultat Resultat av mätningarna redovisas i bilaga 2 och 3. VTI MEDDELANDE 159

6 3.2 Planerade mätningar Av VTI planeras för 1979 fortsättning av redan påbörjad mätserie, för registrering av bärighet samt eventuella skador. 4. BÄRIGHETSMÃTNING 'Bärighetsmätning har utförts av VTI med 5-tons fallviktsapparat i 10 punkter på varje sträcka. Punkterna är belägna 1,5 m till höger, resp. vänster om vägens mittlinje med ett avstånd mellan punkterna på 40 cm. Bärighetsmätning med fallvikt innebär belastning med en dynamisk (kortvarig) kraft av ca 5 ton. Kraften ger vägytan en kortvarig vertikaldeformation, som_till storlek och tidsförlopp väl överensstämmer med deformationen,_ då ett lastbilshjul passerar med hastigheten ca 30 km/h;_ Den använda fallvikten vägde 150 kg och fallhöjden var 40 cm. Kraften överfördes till Vägytan via en styv platta' ø 30 cm, på undersidan försedd med en 6 mm räfflad gummiskiva. I varje belastningspunkt utfördes minst tre belastningar. För registrering av markytans vertikaldeformation vid belastningen användes en geofon och en digi- talminnesvoltmeter för signalens registrering. Provbelastningarna i sept 1978 genomfördes med två uppställningar för geofonen, en i belastningspunktens centrum och en 60 cm därifrån. Med hjälp av deformationens storlek (Sjunkningen) i belastninngtans centrum kan en beräkning av E-modulen utföras enligt formeln 1.5 P E = ---- MPa rw a a d VTI MEDDELANDE 159 (medelmodulen för hela vägkroppen) P = Belastning i N a = Belastningsplattans radie (mm) d = Sjunkningen i belastningsytans i mm

7 Ur värdena på vägytans sjunkning i centrum av belast- Åningsytan och på visst avstånd (60 cm) från detta är det med hjälp av speciellt framtagna diagram (VTI PM dec -78 möjligt att utvärdera såväl ytlagrets E-modul (i detta fall ALG, Cem.stab. resp gruslyftet), som medelmodulen för underliggande lager (i detta fall återstående del av grusöverbyggnaden hos den ursprungliga grusvägen + undergrunden). De på detta sätt beräknade E-modulerna (El resp Eu) har redovisats i bil. 2 (sid 3). 5. KOMMENTARER. Under 1978 gjordes 5 bärighetsmätningar. För varje sträcka har E-modulernas medelvärde och standardavvikelse beräknats och angivits i bilaga 2. Av bilaga 2 framgår bl a följande. Tjällossningsnedsättningen av bärigheten var störst i. början av april. ALG-sträckans mätvärde vid den tidpunkten är det lägsta förekommande. Den cementstabiliserade sträckans tjällossningsvärde är till storleken ungefär lika med de båda andra sträckornas mätvärden under sommartid. ALG-sträckan och bärlagergrussträckans mätvärden är nästan identiskt lika vid provningarna i slutet av april samt under maj och september. Cementstabiliseringssträckan bärighet är genomgående högre än de båda andra. Noteras bör emellertid att spridningen hos mätvärdena är betydligt högre hos cementstabiliseringssträckan än hos ALG- resp. bärlagergrussträckan. Detta kan förklaras med svårigheten att tillverka en stabilisering av jämn kvalitet med markblandningsmetoden, beroende bl a på att variationen i grusmaterialets gradering längs vägen ofta är avsevärd. De i bilaga 2 sid 3 angivna värdena på lagermodulen E1 visar stor spridning, vilket enl. tidigare liknande provningar får betraktas som normalt vid cementstabilisering VTI MEDDELANDE 159

8 av grusvägar. För sträckan uppgår standardavvikelsen hos El till i 8425,_d v 5 variationskoefficienten (standardavvikelse) är ca medelvärde 5.1 Sprick- och skadeinspektion Av bilaga 3 framgår att på ALG-sträckan kan en del bärighetsskador (krackeleringar) noteras; Tvärgående och längsgående sprickbildning förekom dock icke på denna provsträcka. På CG-sträckan förekom en hel del sprickor både längs; gående och tvärgående. Tvärsprickfrekvensen (d V s tvärsprickornas sammanlagda längd: 0,13. våglängden), uppgick till På sträckan med gruslyft slutligen finns praktiskt taget ingen bärighetsskada och ej heller några av temperaturväxlingar framkallade sprickor i OG-lagret av det slag som förekommer på CG-sträckan. 6. SAMMANFATTNING De efter första provningsåret erhållna resultaten visar sammanfattningsvis att den genom provbelastning fastställbara bärigheten blivit något högre för den cementstabiliserade sträckan än för dem som förstärkts med ALG-lager resp. gruslyft. Skadeobservationerna på vägytan ger emellertid starka antydningar om att ALG-sträckans bärighet icke är tillräcklig vid den rådande trafiken för att förhindra bärighetsskador (krackeleringar). Däremot har sträckan med gruslyft ännu klarat sig helt utan bärighetsskador. förhållande visar således, att det relativt töjbara Detta 'OG-lagret i det senare fallet har kunnat uthärda trafikspänningarna utan att synliga sprickor uppkommit. Så har VTI MEDDELANDE 159

9 'däremot icke varit fallet med det hårdare och sprödare ALS-lagret, som först erhållit utmattningssprickor av trafiken, vilka sedan fortplantats genom OG-lagret, -Allt tyder således på att ALG-lagret, med den tjocklek det givits på denna väg, har gjort "mera Skada än nytta". För att kunna bevara OG-lagret intakt vid rådande undergrund och trafik hade ett tjockare ALG-lager erfordrats. Däremot antyder hittills erhållna resultat att det andra provade bundna bärlagret (15 cm CG) ej är underdimensio-.nerat, eftersom sträckan ej uppvisat bärighetsskador. VTI MEDDELANDE 159

10 O / 3!.I s g. \ :M h. _.f' -. _ m lada..._1., 7?_ -rvl - 7 :'C <.551 I" 1-*17'7T5" FORNÃSA 1978 M. i M a *erséaééh- 1 Gr '- r.1..4 " "ni fârárrwir '-'xmrp..-._-. aup.-... Å Lac-KJ.'E..dyrkan 'i J..,... LU ;L ;5 A _..._._.,.. A....av p VP. 4 ;_..-..if-,nl- 'unc'mvrpg ráqrr.('»termijsvarzwg '-.JJ I? i / l Un av '1 DC.v._vh SL. bmx? ;Grusb arlager 'Yrann: i* :2.1 5.' F..(,, ;s s ;Grandixr 'ükwuuvrnrmw ml.. / \ 1;';. «rcvi b'\.ä_ ä; Cementstab.l I r N_ e a: I.. ;...IK 0' \ n - N...._x_.4.0 aälñm.. av %,i 7 \»_L, y.. au. m r,s v.---u,.... g. "kr L n\. a,. \._1._ _N,4 :1 Asfaltslösnivngsgrus n.s Å'OQC UH ',. "1 9 i. I- '.g-ab-i' \ Å.».a»wqu-' anv 31'?? I I,_,..vi :L. 7..,....Vw Är C* v _ nu m HW..3 c.... s I.74.. im.. w J 0. M.V. _ u _Vi w m f

11 UY NAMISK E-MODUL ( MEDELMODUL) MPO ERI-IÃLLEN VID BELASTNING PÅ VÄGYTAN : Bilaga 2 sidan ALGD sm) ciL: MARS! APRW ' I MAJI SEP A A Spå/v:IA'»f7":-=ä'. ':å:: < qu 0 0>o....o MM 100 J 11 i 3 ll I ' r i I I' VTI MEDDELANDE 159

12 Bilaga 2 sid 2 FORNÄSA 1978 Grusöverbyggn CG ALG 1978 PktNr ' _ ' ' '217 ' '188 7 ' ' ' , ' _ ' MV _ s 30' VTI MEDDELANDE 159

13 Bilaga 2 sid 3 Lagermoduler (E1) resp. underlagsmoduler (Eu) för CGsträckan beräknade med hjälp av Chevron-progr. PrOVpunkt Elxmpa Eu MPa 1 ' Mdv 6400, 90 x) Värdena avser ytlagrets beräknade modul (E1) resp underlagets beräknade medelmodul (Eu) baserade på resultatet av 2-punktsmätning med fallviktsapparat VT I MEDDELANDE l 5 9

14 :nu: L.z\uvvçaf'r\UlUf\ULL. VHUUKEUU DD M. U-w- v.nu pro\/väg:/dk/m5;2 ' A71.:- DATUM: 20. SIGN: ( i.) _ é ' Amra ä 2 'EM-W 1-' V WTS DUM?? VTI MEDDELANDE 159

15 :gruärajl_cãuwjc.c_)cff. <IGGÃUCC O 3.. _ WFLw MSV.N.x.\ vwâä? Mmêâå äta. 3.82" mmâms maz". xq_ åääm. <HH EMUUWHLPZUM ;mo

16 u uu: l-l\ll\.ll\\jl I\V!V1\UL.L. 0 m. SlD 3 /. ^ PROVVÄG:?Mn/;9579 DATUszzâ/Oaâä SIGN: VTI MEDDELANDE 159

17 \. :al: ri.:..f\.4r\. _w(.c«/cr r. <ICCm/ncc, C 1-. 0:10m_q?3235H Nambxämh nmåhääuhw. 0>._.CZ".M%\Q.NQ möz" <.HH SMUUWFVZUW ;mm

18 :auquñäm.c2012c.c?crr. SEGGIUCC O 3. me \.vmoêä " á?30% gemmm å. b gäzuåxâs maz" _ 4 m <.HH SMUUMUPZUW ;mm

19 »S. 0 f_ ffs! KK IHQFCLHHUNDFNUIUÄULL. VAUUHtUU 5 M. BW?? $ *6 5 (Z: 1] när* ry: 5,17,."/»'?7 J f a #,' z"-.v4 JMS/p Q* u v' w i 1,7 7/, D DATUMJå/OQO ' s GN: (IQ/181%! r 1 ' á /166 VTI MEDDELANDE 159

20