för grusväg. Provsträckor vid Fornåsa

Nr 159 1979 ISSN 0347-6049 Statens väg- och trafikinstitut : Fack : 58101 Linköping National Road & Traffic Research Institute - Fack - S-58101 Linköping - Sweden Effekten av olika förstärkningsmetoder för grusväg. Provsträckor vid Fornåsa Lägesrapport 1979-05 i 159 av Sven-Olof Hjalmarsson

Nr 159-1979 Statens väg- och trafikinstitut (VTI) - Fack - 581 01 Linköping ISSN 0347-6049 National Road & Traffic Research Institute - Fack. S-58101 Linköping - Sweden Effekten av olika förstärkningsmetoder för grusväg. Provsträckor vid Fornåsa Lägesrapport 1979-05 1 5 9 av Sven-Olof Hjalmarsson

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

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

Delen utförd med cementstabilisering genom markblandê, 'ningsmetoden utfördes i juni 1977. 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 1977. 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

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

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

av grusvägar. För sträckan uppgår standardavvikelsen hos El till i 8425,_d v 5 variationskoefficienten (standardavvikelse) är ca 130 90. 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

'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

O / 3!.I s g. \ :M h. _.f' -. _ m lada..._1., 7?_ -rvl - 7 :'C 1 4. - -<.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..+4-.. _..._._.,.. 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._41 -.-... _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..1.3.1. m HW..3 c.... s I.74.. im.. w J 0. M.V. _ u _Vi w m f

UY NAMISK E-MODUL ( MEDELMODUL) MPO ERI-IÃLLEN VID BELASTNING PÅ VÄGYTAN : Bilaga 2 sidan 1 500 400 1978 ALGD 300 200 100 500 400 sm) 200 100 15ciL: MARS! APRW ' I MAJI SEP A A Spå/v:IA'»f7":-=ä'. ':å:: < qu 0 0>o....o.. 4500 400 300 MM 100 J 11 i 3 ll I ' r i I I' VTI MEDDELANDE 159

Bilaga 2 sid 2 FORNÄSA 1978 Grusöverbyggn. 1978 CG- 1978 ALG 1978 PktNr 0330 0411 0427 0512 0921 0330 0411 0427 0512 0921 0330 0411 0427 0512 0921 1 268 163 208 200 222 304 188 284 203 188 169 160 270 279 239 2-271 '146 205 197 168 221 125 210 179 157_ 163 152 210 197 181 3 262 166 233 214 196 327 220 334 318 332 143 151 274 264 288 4 265 143 168 1776 167 301 178 219 220 211 131 125 206 217 183 5 '290. 178 256 233 211 688 359 664 578 564' 106 66 126 161 206. 6 '217 '146 186 195 167 718 281 482 390 312 82 96 6169 192 '188 7 '328 235 294 300 259 386 283 507 339 222-100 114 215 233 222 8 306 190 208 217. 231 259 154 190 193 179 206 158 238 230 312 9 '298 217 294 274 306 290 195 286 220 218' 154 87 296 289 279 10, 286 145 170 175' 165 4406 _249 271 256 239 '186 130 216 230 177 MV 279 173 222 218 209 390 223 345 _290 262 144 124 222.229 217 s 30' 32 46 40 47 173 70 155 123 120 40 33 51 4 40.VTI MEDDELANDE 159

Bilaga 2 sid 3 Lagermoduler (E1) resp. underlagsmoduler (Eu) för CGsträckan beräknade med hjälp av Chevron-progr. PrOVpunkt Elxmpa Eu MPa 1 ' 3000 70 2 3500 50 3 6500 100 4. 2500 80 5 30000 130 6 6000 100 7 3000-80 8 2000 100 9 2700 90 10 5000 80 Mdv 6400, 90 x) Värdena avser ytlagrets beräknade modul (E1) resp underlagets beräknade medelmodul (Eu) baserade på resultatet av 2-punktsmätning med fallviktsapparat 1978509-21. VT I MEDDELANDE l 5 9

: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

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

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

\. :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

:auquñäm.c2012c.c?crr. SEGGIUCC O 3. me...10 0\.vmoêä " á?30% gemmm å. b gäzuåxâs maz" _ 4 m <.HH SMUUMUPZUW ;mm

»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