Ballastutskottet Metoddagen 11 februari 21 Henrik Broms Henrik Broms Konsult AB Ballastutskottets medlemmar Klas Hermelin,VV, ordförande Leif Viman, VTI, sekreterare Peter Andersson, Swerock Jan Bida, MinFo/SBMI Henrik Broms, konsult Gunnar Dryselius, VV Torbjörn Jacobson, VV Lisbeth Karlsson, NCC Bert Lindström, Peab Asfalt Anders Olin, Svevia Lars Stenlid, Skanska Aktiviteter Metodbeskrivningar (VVMB) Provtagning av obundna material ute på vägen - för kvalitetskontroll av utlagt lager - vid tvist - vid inventering Aktiviteter (forts) Metodhandledningar till EN-metoder Kalibrering o kontroll av utrustning (EN 932-5) Kornstorleksfördelning - Siktning (EN 933-1) Flisighetsindex (EN 933-3) Krossytegrad (EN 933-5) Korndensitet o vattenabsorption (EN 197-6) 1
Aktiviteter (forts) Ackreditering/certifiering/auktorisation av väglaboratorier Ringanalyser Produktionskontroll (FPC) av ballast - statistisk utvärdering och provningsfrekvens Problem med långt driven kubisering Ballaststandarder Produktstandarder UAP 21 EN 1343 Ballast för asfalt EN 13242 Obunden ballast Samma struktur och gemensamma krav/kategorier Separat standard för produktionskontroll (FPC) Kategori A N 5 för kulkvarnsvärde Inga nya egenskaper Kulkvarnskrav - förslag 21 Nordiskt kulkvarnsvärde Kategori A N 5 A N 5 7 A N 7 1 A N 1 14 A N 14 19 A N19 3 A N 3 Mellanliggande värden A N Declared och värden > 3 Inget krav A N NR Material (11,2-16 mm) Inverkan av kubisering Flisighetstal Normal krossning Kulkvarnsvärde Normal krossning Kubisering Kubisering Granit 1,36 1,2 11 8 Naturgrus 1,35 1,28 12 8 Tidigare VV-krav: Minsta flisighetstal = 1,25 2
d - % Pa asserande mäng Olika flisighetsparametrar 1 CI 5 FI t 5 b 5 D/2 d/1,25 d D Kornstorlek resp tjocklek Kornstorlek Tjocklek fl =b 5 /t 5 fl = flisighetstal FI = flisighetsindex sg CI = kubicitetsindex Två ballastfraktioner A och B med samma fördelning för kornstorleken men olika för tjockleken % Pass serande mängd - 1 5 CI A CI B FI A D/2 FI B d/1,25 d D Kornstorlek resp tjocklek Kornstorlek Tjocklek A Tjocklek B EN 933-8 SE-provning Finmaterialets kvalitet SE-krav kan ställas i kommande produktstandarder för ballast - generellt Provningsfrekvens (FPC) 1 prov/vecka Ny provberedning leder till högre SE-värden - SE blir SE(1) SE-krav - förslag 21 SE(1) 65 6 55 5 45 4 35 3 < 3 Inget krav Kategori SE(1) 65 SE(1) 6 SE(1) 55 SE(1) 5 SE(1) 45 SE(1) 4 SE(1) 35 SE(1) 3 SE(1) Declared SE(1) NR 3
Definitioner Finmaterial = korn som är mindre än,63 mm (63 µm) Ler = korn mindre än,22 mm Lerhalt = halt (,2/,63), dvs andelen lerkorn i finmaterialet, vikt % Finmaterialhalt = halt (,63/2), 63/2) dvs andelen finmaterial i analysprovet, vikt-%. SE-provningens syfte Bedömning av kvaliteten hos ballastmaterials t l finmaterial i SE-värdet ger ett mått på finmaterialets plastiska egenskaper - smörjande genom hög lerhalt - svällande som bentonit Finmaterialets plasticitet (Geotekniska egenskaper) Plasticitetsindex = (Aktivitetstal) (Lerhalt) Mineral Kvartz Kalcit Muskovitglimmer Kaolinit it Illit (vittrad muskovit) Ca-Montmorillonit Na-Montmorillonit Aktivitetstal,2,2 4,4,9 1,5 7,2 Tvätt- och flockningslösning Komponent Kalciumklorid Glycerol Formaldehyd (eller klorin) Destillerat vatten Koncen- tration (g/l) 5,5 12 3,3 - Effekt Flockning Stabilisering Sterilisering - 4
Flockning genom utbyte av katjoner Fria lerkorn Flockade lerkorn Montmorillonit-flockning Korthus -struktur Lermineral Jonbindning Anjon ( ) 2 Na+ ( ) ersätts med en Ca++( ) EN 933-8 Sandekvivalentprovning Skakning i speciell skakningsapparat 9 skakningar under 3 sekunder Mätcylindern fylls med tvättlösning till den undre markeringen (h = 1 cm) Analysprovet (-2 mm) tillsätts Provet får suga in tvättlösningen i 1 min Provet skakas i 3 s 2 cm Separation of lerkorn och Separation of lerkorn och vidhäftande finmaterial Gummi- propp 5
EN 933-8 Sandekvivalentprovning (forts) Tvättlösning sprutas in i provet med munstycket vid cylinderns botten, tills vätskan når den övre markeringen (h = 38 cm) Provet får sedan sedimentera i 2 min 5 l behållare Sprutning av tvättlösning Tvätt- och flockningslösning 1 m + Kran Tvättrör Provcylinder Sprutning upp till den övre markeringen Sedimentering i 2 min Övre markering Tvätt- och flockningslösning cm 38 c Styvt tvättrör med specialmunstycke Slam h 1 Flockade och uppslammade korn Munstycke Sediment av sand 6
Sand- avläsning med stämpelutrustning Definition av SE-värdet (Amerikanen Hveem 1953) h 2 SE = 1h 2 /h 1 Stämpelutrustningens vikt = 1 kg 38 cm h 1 h 2 h 2 Definition av SE-värdet SE = 1h 2 /h 1 Substitution av h 1 och h 2 1 SE = _1 h 2 = (h 1 -h 2 ) + h 1 + (h 1 -h 2 2) )/h 2 2 38 cm h 1 Slamvolymen (h 1 -h 2 ) ökar med ökande lerhalt (,2/,63) ökande flockningsbenägenhet Sätt (h 1 -h 2 )/h 2 = a f/(1-f) där a = slam- och flockningsparameter h 2 f = analysprovets finmaterialhalt, vikt-% 7
SE = 1 1 + (h 1 -h 2 )/h 2 1 8 SE-modell a-värdet ökar med ökande lerhalt och flockningsbenägenhet 6 SE = 1 1 + a f/(1 - f) SE 4 2 Min SE 2 4 6 8 1 Analysprovets finmaterialhalt, f - % SE-provningens ursprung (Hveem, California Division of Highways, 1953) SE-provningens ursprung (Hveem, California Division of Highways, 1953) ) SE (-4,75 mm) ) SE (-4,75 mm) Bentonit Kalkstensfiller Analysprovets halt (,75/4,75) - % Analysprovets halt (,75/4,75) - % 8
1 a-värden baserade på Hveem's data Ny provberedning Bentonit (a = 83) 8 SE 6 Kalkstensfiller (a = 2-3) 4 2 Min SE 2 4 6 8 1 Analysprovets halt (,63/4,75) - % Analysprovets halt (,63/2) 1 % Ingen korrigering av finmaterialhalten. Laboratorieprovets halt (,63/2) > 1 Analysprovets finmaterialhalt reduceras till 1 % genom att en passande mängd från fraktionen (,63 2, mm) tillsätts. Motiv för den nya provberedningen Om analysprovets halt (,63/2) > 1 %, får SE-provningen mättnadsproblem sämre diskriminerande förmåga sämre precision (franska erfarenheter) SE 1 8 6 4 Mättnadseffekt (Peet Höbeda 1972) a = 19 Lerskiffer a = 11 2 Max halt (,75/4,75) 1 2 3 Halt (,74/4,75) - % 9
SE 1 8 6 4 Mättnadseffekt (Campanac, LCPC, 1975) Mikrodiorit med montmorillonit SE 1 8 6 4 Diskriminerande förmåga Möjlig a-variation vid f = 1 % och 4 % a = 1-3 a = 1-7 2 1 2 3 Halt (,63/2) - % 2 Min SE 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 Analysprovets finmaterialhalt, f - % Franska SE(1)-krav Ballast för SE(1) a Asfalt och betong 6 6 Obundna överbyggnadsmaterial 5 9 Lågtrafikerade vägar 4 13 SE (-2 mm) 1 75 5 35 25 Åtta täkter i Sverige VTI notat 6-1999 (Höbeda och Chytla) Gällande krav för obundet bärlager till asfaltvägar, om finmaterialhalten 5 % SE 35 5 1 15 2 25 3 35 Analysprovets halt (,63/2) - % 1
SE(-2 mm) 1 75 5 35 25 Min SE Åtta täkter i Sverige VTI notat 6-1999 (Höbeda och Chytla) Förslag till krav för obundet bärlager till asfaltvägar, om finmaterialhalten 5 % a = 9 SE(1) 5 5 1 15 2 25 3 35 Analysprovets halt (,63/2) - % Lager Asfaltvägar Asfaltmassa Obundet bärlager Förstärkningslager g Grusvägar Slitlager Bärlager Förstärkningslager Svenska SE-krav Nuvarande VV-krav - 35 3 1-5 1-5 1-5 Förslag till SE(1)-krav 6 5 45 35 - - 11