EXAMENSARBETE. Samband mellan kornstorleksfördelning, kornform, korndensitet, petrografi, fukthalt och skrymdensitet i ballastsorteringar

EXAMENSARBETE Samband mellan kornstorleksfördelning, kornform, korndensitet, petrografi, fukthalt och skrymdensitet i ballastsorteringar Andreas Jansson Johan Kluck 2014 Högskoleingenjörsexamen Berg- och anläggningsteknik Luleå tekniska universitet Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser

Samband mellan kornstorleksfördelning, kornform, korndensitet, petrografi, fukthalt och skrymdensitet i ballastsorteringar Andreas Jansson & Johan Kluck

Förord Denna rapport är resultatet av vårt examensarbete som är det avslutande momentet på ingenjörprogrammet inom Berg- och anläggningsteknik på Bergsskolan i Filipstad. Examensarbetet har genomförts på uppdrag av NCC Roads och omfattar 30 högskolepoäng. I denna studie står Andreas Jansson för alla Excelberäkningar, tabeller och diagram och kapitlen 1, 2.1, 2.2, 2.3,2.4, 4, 5.1 och 5.6. Johan Kluck står för kapitlen 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5 och 7. Resterande punkter och datainsamling har vi ett gemensamt ansvar över. Vi vill rikta ett stort tack till Hans Larsson och Jenny Thorén, våra handledare vid labbet i Karlstad, för den tid och energi de har lagt ned på vägledning och allt annat de hjälpt till med. Vi vill också tacka Jan Bida, vår handledare på Bergsskolan, för sitt engagemang i vårt arbete. Vi vill tacka de andra som vi har träffat och fått hjälp av under arbetets gång. Vi vill även passa på att tack till våra klasskamrater som har förgyllt vår studietid i Filipstad. Andreas Jansson Johan Kluck Filipstad maj 2014 2

Sammanfattning Denna studie har undersökt vad som påverkar skrymdensiteten i ballastsorteringar samt vilka parametrar som påverkar. Studien har framkommit genom att platschefer för bergtäkter vill veta hur mycket av varje sortering de har i lager. Utförandet av studien har gjorts åt NCC, tester har gjorts i labbet i Karlstad och sorteringerna är från täkter i Karlstad, Karlskoga och Örebro. I själva studien har fem olika sorteringer (0/8, 0/16, 0/31,5, 0/90 och 16/32) i fem olika täkter (Alster, Dylta, Eker, Gälleråsen och Mariebergstäkten) studerats. De tester som gjorts är kornkurva, flisighetsindex, korndensitet och fukthalt. Värdena har analyserats och samband mellan skrymdensitet och parametrarna tagits fram. Fukthalten påverkar skrymdensiteten men det är beroende på väder och hur pass nykrossat sorteringen är. Detta gör att resultaten är svårtolkade angående skrymdensiteten. Dock visar kornkurvorna visar att sorteringar utan finmaterial har lägre skrymdensitet och påverkas mindre av fukten. Nyckelord: Ballastsorteringar, skrymdensitet, kornstorleksfördelning, kornform, flisighetsindex, finmaterial, korndensitet. 3

Summary This study investigates the influence of certain properties on bulk densities of aggregate products. The necessity for this is based on the need for information for quarry site managers regarding quantification of various stockpiled products. The concept of the study was set up for NCC, tests were carried out in the laboratory in Karlstad. The aggregate products were sampled from quarries in Karlstad, Örebro and Karlskoga. Five grain size ranges were studied (0/8, 0/16, 0/31,5, 0/90 and 16/32) from five different quarries (Alster, Dylta, Eker, Gälleråsen and Mariebergstäkten). The different tests comprise: particle size distribution (Grading), particle shape (Fleakiness index), particle density, moisture content and bulk density. The values were analyzed and correlations calculated between bulk density and measured values. The moisture content affects the bulk density but it apparently depends on weather conditions and storage time. This makes it difficult to determine exactly how much the moisture content affects the bulk density. The tests of the particle size distribution show that the product without fines has a lower bulk density and is less affected by moisture. Keywords: Aggregates, bulk density, grain curve, flakiness index, fines. 4

Innehållsförteckning 1. Beteckningar... 6 2. Inledning11... 7 2.1 Avgränsningar... 7 2.2 Syfte... 7 2.3 Mål... 7 2.4 Bakgrund... 7 3. Metod... 7 3.1 Provtagning... 7 3.2 Skrymdensitet... 7 3.3 Fukthalt... 8 3.4 Siktkurva... 9 3.5 Flisighetsindex... 11 3.6 Korndensitet... 12 4. Petrografi... 13 5. Resultat... 14 5.1 Flisighet... 14 5.2 Skrymdensitet... 15 5.3 Korndensitet... 15 5.4 Fukthalt... 16 5.5 Siktkurva... 17 5.5.1 0/8... 17 5.5.2 0/16... 17 5.5.3 0/31,5... 18 5.5.4 0/90... 18 5.5.5 16/32... 19 5.6 Regresionsanalys... 19 6. Analys/Diskussion... 20 7. Slutsats... 21 8. Referenser... 23 9. Bilagor... 24 5

1. Definitioner Ballastsorteringar är granulärt material som har krossats ner till olika fraktioner och som används för byggande. Ballastsorteringen kan vara av naturlig ursprung (berg och naturgrus), återvunnen eller industriellt framställt. Ballasten har olika användningsområden beroende på egenskaper och sortering. De vanligaste användningsområden ballastprodukter används till är obundna material i all bygg- och anläggningsverksamhet samt som tillsatsmaterial vid tillverkning av asfalt och betong (Ballastsverige.se). Skrymdensitet används för porösa material. När skrymdensiteten beräknas tas materialets totala vikt genom den totala volymen, inklusive volymen av öppna och slutna porer. Skrymoch kompaktdensiteten är lika stora för material som inte är porösa (Sällfors, 2009). Kornkurva visar storleksfördelningen för materialet (SS-EN 933-1: 2004). Flisighetsindex är en metod som visar materialets kornform efter krossning (SS-EN 933-3:2004). Finmaterial är ballastfraktion mindre än 0,0063 mm. Filler är en sortering som huvudsak består av finmaterial. 6

2. Inledning 2.1 Avgränsningar Eftersom detta är en studie som gjorts under två månader har vissa avgränsningar behövts göras. Det är fem täkter med fem sorteringar från varje täkt som tagits prover från och gjorts tester på. Om det funnits mer tid hade fler täkter och fler sorteringar kunna provats. Detsamma gäller omfattning av de olika testerna som gjorts. Eftersom examensarbetet handlar om skrymdensitet i ballastsorteringer har inte nötningstester tagits med i rapporten. 2.2 Syfte Syftet med denna studie är att undersöka skrymdensiteten i olika ballastsorteringar i relation till främst partikelstorleksfördelning, pertografi, korndensitet, kornform (flisighetsindex) och fukthalt. 2.3 Mål Målet med denna studie är att få fram tabeller och diagram som visar variationer i skrymdensitet mellan ballastsorteringar och relaterade ballastegenskaper enligt ovan. Om det är möjligt skall en empirisk formel tas fram för detta. 2.4 Bakgrund Vid producering av ballastsorteringar vet projektledarna hur mycket materialet väger och hur mycket som produceras. När materialet har lagts på hög är det svårare att veta skrymdensiteten på materialet. 3. Metod I denna studie har fem olika täkter valts ut och i varje täkt har fem olika sorteringer används för provtagning. De sorteringer som det tagits prover ifrån är 0/8, 0/16, 0/31,5, 0/90 och 16/32. Dessa sorteringer har tagits ifrån alla täkter och samma tester har gjorts. De fem olika täkterna har valts för deras olika bergarter och för att samtliga sorteringarna finns på alla täkter. Provtagning och de olika testerna har valts för att fälja en viss standard. Det blir då enkelt att upprepa testerna om något går fel eller någon annan vill göra samma studie. I studien har det tagits prover ifrån en täkt i taget, samtliga tester har avslutats innan prover från nästa täkt hämtats. På detta sätt har inga prover blandats ihop. 3.1 Provtagning När prover hämtas måste de hämtas enligt standard. Detta sker genom att ta en stor skopa med materialet, hälla ut det på marken och sedan fösa ut det. Sedan används en spade för att plockar material från olika ställen på det utfösta materialet. Detta sker på alla sorteringar på alla täkter (SS-EN 932-1: 1997). 3.2 Skrymdensitet För att få fram skrymdensiteten på varje sortering vägs materialet i ett kärl med känd volym. Sedan delas vikten med volymen, då kan skrymdensiteten räknas ut på en gång, dock måste fukten i materialet räknas bort och det görs på labbet. 7

Bild 1 Kubikmetern som används till provtagning. Foto: Andreas Jansson, 16/5-14. I denna studie har ett kärl som rymmer en kubikmeter (m 3 ) används (se bild 1). Kärlet har fyllts upp och sedan vägts, detta har gjorts två gånger på varje sortering. Detta görs för att få fram ett medelvärde och se till att inte någon vägning får en grov avvikelse (SS-EN 1097-3:2003). 3.3 Fukthalt Fukthalt är den procent av materialets tyngd som är vatten. För att ta reda på fukthalten i ett material jämförs skillnaden i vikt när det är fuktigt mot när det är torrt, sedan delas skillnaden med vikten för det våta materialet. För att ta reda på detta skall en hink av materialet hämtas enligt standard som nämts tidigare. På labbet hälls materialet i en neddelare som delar det i två delar (se bild 2b). Sedan tas ena delen och hälls tillbaka i hinken medan den andra delen neddelas igen. Det spelar ingen roll vilken del som delas och vilken som hälls bort. Detta görs tills att cirka ett kilo av materialet kvarstår 8

Bild 2 a) Ugn (Knatte), b) neddelare (Olle). Foto: Andreas Jansson, 16/5-14. Det kvarstående materialet hälls på en plåt. Plåten måste vägas innan för att gemförelsen på fuktigt och vått material ska bli riktig. När det fuktiga materialet och plåten är vägd skickas den in i en ugn tills det är torrt (se bild 2a). Detta kan ta olika tid för olika material. När materialet är torrt vägs det och då jämförs provet mot när det var vått (SS-EN 1097-6: 2001). 3.4 Siktkurva För att ta reda hur materialfördelningen i en sortering ser ut, görs en siktkurva. Detta görs genom att först hämta material i hinkar enligt en standard som nämts tidigare. Ju grövre sorteringar desto mer material krävs för att prover ska bli representativt. På labbet skall provet neddelas till ca ett kilo precis som med proverna på fukthalten. Om materialet är större än 31,5 mm måste det gå igenom en grovsikt innan det neddelas (se bild 4b). I grovsikten tas det grövsta materialet i sorteringen bort genom att allt material går igenom flera siktfraktioner med grövre maskor. Material som är större än 11,2 mm kommer att fastna på någon av de siktfraktionerna som finns i sikten. De material som fastnat på varje siktfraktion vägs var för sig och antecknas. Allt material som är mindre än 11,2 mm går rakt igenom sikten och hamnar i en stor plåt i botten. Allt detta vägs också och skickas sedan ner i neddelaren för att få fram drygt ett kilo som skall siktas i finsikten (SS-EN 933-1: 2004). Innan materialet kan finsiktas skall det hällas på en plåt. Plåten vägs innan så plåtvikten inte påverkar materialvikten. När provet hällts på plåten och vägs, ställs plåten in i ugnen för att få bort all fukt. När provet är torrt och har svalnat vägs det igen för att veta hur mycket vatten som fanns i provet. Sedan tvätta provet, det görs genom att materialet hälls på en riktigt fin sikt (0.0063mm) samtidigt som det vattnas och skakas runt (se bild 3). Detta görs 9

för att få bort skräp och annat oönskat material (SS-EN 933-1: 2004). Bild 3 Materialtvätt. Foto: Andreas Jansson, 16/5-14 Efter materialet tvättats skall det torkas i ugnen igen och när det är torrt och har svalnat skall det vägas igen för att kunna veta hur mycket smuts som försvunnit. När allt detta är gjort kan provet hällas i finsikten. Finsikten består av runda siktar mellan 0.0063 mm upp till 45 mm om materialet kräver det (se bild 4a). Sikten med materialet i sätts i en skakmaskin i 10 min för att materialet skall kunna ta sig igenom de olika fraktionerna och för att det skall bli en riktig siktanalys. När det har skakats klart vägs materialet i varje sikt var för sig och noteras. När detta är klart läggs värderna ihop värdena akumulerat. Resultatet ger en siktkurva som visar hur mycket av varje materiel det finns i en sortering (SS-EN 933-1: 2004). Bild 4 a) Finsikt, b) Grovsikt. Foto: Andreas Jansson, 16/5-14 10

3.5 Flisighetsindex Flisighetsindex är ett procentmått på hur flisig materialet är. Med flisighet menas hur smalt och platt materialet är. För att få reda på flisigheten i ett material skall drygt ett kilo som är representativt från materialet tas ut. Det material som används kan vara densamma som det material som används till siktkurvan om det materialet sparats. På så vis sparas tid på att dela ner, torka och tvätta materialet (SS-EN 933-3:2004). Material som ska flisighetsanalyseras måste vara större än 4 mm. Därför tvättas allt material på en 4 mm sikt. Då glider allt material som är mindre än 4 mm igenom och det som är större kan användas till flisighetsindex. Efter materialet tvättats måste det torkas i ugnen och sedan svalna. När detta är klart skall materialet vägas och sedan hällas ner i sikt siktfraktioner för flisighet. Sikten för flisighet har andra fraktioner jämfört med sikten för kornkurva (SS-EN 933-3:2004). 11

Flisighetsikten består av runda siktar med kvadratiska medier. Storlek på siktar nedifrån: 4 5 6,3 8 10 12,5 16 20 25 31,5 Efter materialet hällts ner i sikten med kvadratiska medier skall materialet skakas i 10 min i en skakmaskin. Efter det är gjort skall materialet som fastnat på varje fraktion vägas, noteras och sedan hällas till en annan sikt (SS-EN 933-3:2004). Bild 5 a) Flisighetssikt, b) siktmedia. Foto: Andreas Jansson, 16/5-14 Medierna på dessa siktar är rektangulära så att platt och smalt material kan ta sig igenom (se bild 5b). Mellan varje sikt finns en uppfångningsplåt (se bild 5a). Denna plåt är till för att samla upp de material som faller igenom sikten och se till att inte material blandas med varandra. Både siktar och uppfångningsplåtar ställs i sikten och skakas i 5 min. När det skakats klart skall det material som fallit igenom siktarna och hamnat på uppfångningsplåtarna vägas. De material som inte fallit igenom kan hällas bort. När det är klart är det enkelt att jämföra hur mycket material i procent som fallit igenom av allt material som fanns i utgångsvikten (SS-EN 933-3:2004). 3.6 Korndensitet För att ta reda på densiteten i fast berg behövs exakt ett kilo av material från täkten. Detta test behövs bara göras på en sortering och det behöver inte vara representativt, bara det är material från täkten. Dock får det inte vara för fint material, eftersom det kommer sänkas 12

ner i vatten kan finmaterialet separeras från resten av materialet och då blir provet ogiltigt (SS-EN 1097-6: 2001). Exakt ett kilo material vägs upp och noteras. Sedan hälls materialet ner i ett kärl som ställs på en hängvåg i 25-gradigt vatten. Kärlet vägs innan och vågen nollställs för att få exakt vikt på materialet när det är i vattnet. Materialet skall stå i vattnet i 3 min innan vågen avläses och vikten noteras. Sedan hälls allt material på en handduk och torkas yttorrt. Med yttorrt menas att materialet inte blänker på grund av vatten. När materialet är yttorrt vägs det igen och vikten noteras. För att sedan räkna ut densiteten tas vikten när materialet är yttorrt genom skillnaden mellan vikten i det helt torra materialet och vikten i vattnet (SS-EN 1097-6: 2001). 4. Petrografi I de olika täkterna finns olika bergarter, därför måste en petrografisk analys utföras. Det finns fyra punkter som skall ingå i en petrografisk analys: Beskrivning av bergartens uppbyggnad, kornstorlek och benämning. Mineralsammansättning inklusive bergartens glimmerhalt i volymprocent. Preliminär bedömning av bergartens mekaniska egenskaper. Primär bedömning av användningsområden. I täkten som ligger i Alster består bergarten mestadels av en gnejsgranit, det är en granit som har omvandlas till en gnejs genom regionalmetamorfos. De bergarter som finns i Mariebergstäkten är granit, amfibolit och mylonit. Graniten har den största huvuddelen i täkten. Granit är en magmatisk djupbergart som bildas genom att magman djupt ner i jorden genomgår en långsam avkylningsprocess. Graniten består av kiseldioxidrika mineraler som fältspat och kvarts, det finns även mindre mängder av glimmer, hornblände och pyroxen. Amfibolit är en metamorfos bergart som består till huvuddel av amfibolgruppens mineraler till exempel hornblände och en del plagioklas. Mylonit är en kraftigt omvandlad metamorf bergart (Åkesson, 2005; Loberg, 2011). Huvuddelen av det krossade berget i Dylta består av dolomit/kalksten, det finns även inslag av amfibolit/diabas, granit och sandsten. Kalksten är oftast en sedimentär bergart, den kan också bildas genom kemisk utfällning av kalcit. Diabas är en mörk basisk magmatisk bergart. De huvudmineraler som finns i diabasen är plagioklas och pyroxen, det finns mindre mängder av olivin, magnetit och illimenit. Sandsten är en sedimentär bergart som har en grundmassa av sand (Dahlqvist, 2011; Loberg, 2011). I Eker är största delen av täkten granitoid, det finns även inslag av gnejs/granitgnejs. Granitoid (granitiskt berg) är en grovkornig djupbergart som liknar granit. Granitoiden består till mestadels av kvarts och fältspat. Gnejs är en metamorf bergart, det innebär att den har bildats genom en omvandling av en ursprunglig bergart. Den ursprungliga bergarten kan antingen vara en magmatisk eller en sedimentär bergart (Döse, 2012; Loberg, 2011). 13

Täkten i Gälleråsen har dels en medel- och grovkorning granit. Den består även av förgrovad och granitiserad leptit. Den granitiserade leptiten har en grå till rödgrå färg. I vissa delar av täkten finns det granit som är av Filipstadstyp (Ida, 2013; Loberg, 2011). 5. Resultat 5.1 Flisighet Flisigheten för de olika sorteringerna varierar. Det kan bero på hur berget har krossats och sönderdelats. Det kan även bero på vilka bergarter det finns i täkten. Figur 1 nedan visar resultatet från flisighetsindex av testerna som har gjorts. 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 0/8 0/18 16/32 0/31,5 Alster Dylta Eker Gälleråsen Mariebergstäkten Figur 1 Visar resultatet av flisigheten i de olika täkterna. I Alster är värdena på flisigheten lite mer utspridda. Resultatet varierar från 28% ner till 7% mellan sorteringerna. Både 0/8 och 0/16 har det högsta värdet, medan 16/32 har det lägsta. I Dylta är flisighetsvärdet som högst 26% och det lägsta värdet ligger på 10%. I denna täkt är det 0/31,5 som har det högsta värdet och det minsta har 16/32. Det högsta värdet i Eker ligger på 27% medan det lägsta värde ligger på 8%. Flisigheten i Gälleråsen varierar väldigt mycket mellan de olika sorteringerna. Det högsta värdet ligger på 41% medan det lägsta ligger på 14%. Sorteringen som har det högsta värdet är 0/8 och sorteringen med det lägsta värdet är 16/32. Både 0/16 och 0/31,5 har en flisighet på 15%. Mariebergstäktens högsta flisighet ligger på 27% och dess lägsta ligger på 8%. Det är samma sorteringar i Mariebergstäkten och Gälleråsen som har högsta respektive lägsta flisigheten. 16/32 har generellt den lägsta flisigheten, värdet ligger mellan 7% och 14%. Det går inte att göra flisighetsindex test på 0/90, då sorteringen har för stort material för siktarna (se figur 1). 14

5.2 Skrymdensitet Figur 2 nedan visar skrymdensiteten på varje sortering från alla täkter. Enligt figuren är det tydligt att 16/32 har lägst skrymdensitet på alla täkter. Efter 16/32 har 0/8 lägst skrymdensitet och sedan stiger skrymdensiteten med grövre material. Det går även att utläsa att täkten i Eker har lägre skrymdensitet på 0/8, 0/16 och 16/32. Annars är skrymdensiteten på alla sorteringar och täkter relativt jämn (se figur 2). Figur 2 Visar resultatet av skrymdensiteten i de olika täkterna. 5.3 Korndensitet Figur 3 visar korndensiteten på det fasta berget i alla täkter. Dessa värden har tagits fram för att kunna se om densiteten gör skillnad på skrymdensiteten samt för att kunna jämföra densiteten mellan täkterna. Densiteten på alla täkter ligger mellan 2,63 och 2,72 vilket inte är en markant skillnad men kan fortfarande göra påverkan på skrymdensiteten. Eker har den lägsta densiteten medan Gälleråsen har den högsta (se figur3). 15

2,74 2,72 2,70 2,68 2,66 2,64 2,62 2,60 2,58 Korndensitet Diagram 3 Visar resultatet av korndensiteten i de olika täkterna. 5.4 Fukthalt I figur 4 nedan visas fukthalten i varje sortering för varje täkt. Figuren har tagits fram mest för att kunna räkna bort fukten i sorteringerna och sedan kunna få fram den torra skrymdensiteten. Något som märks tydligt är att 16/32 sorteringerna innehåller minst fukt i alla täkter och att 0/8 sorteringerna innehåller generellt mest fukt. I Alster har 0/16 sorteringen en högre fukthalt jämfört med de andra sorteringerna (se figur 4). Figur 4 Visar resultatet av fukthalten i de olika täkterna. 16

5.5 Siktkurva Resultaten till siktkurvorna finns i bilaga 1-25. Varje sortering har en egen siktkurva som visar hur mycket av varje material det finns i sorteringen. Vissa kurvor har gränslinjer som kurvan ska hålla sig innanför(0/16, 0/31,5 och 0/90). Dessa linjer är till för att sorteringarna ska hålla en viss standard och kunna bli CE-märkt. Alla sorteringar har inte dessa gränsvärden. 5.5.1 Sortering 0/8 I Alster ligger det mesta materialet mellan 5,6-1 mm och det är en jämn fördelning mellan 0,5-0,0063 mm. Eftersom det inte är stor skillnad mellan materialen i sorteringen blir kurvan ganska jämn och stabil. Se bilaga 1. I Dylta ligger det mesta materialet mellan 5,6-2 mm därefter är det en markant skillnad ner till 1 mm. Efter 1 mm är det stegvis sjunkande ner till 0,0063 mm. Kurvan sticker därför iväg lite mer på slutet. Se bilaga 6. I Eker ligger det mesta materialet mellan 0,5-0,125 mm. Mellan 8-1 mm är det väldigt lite material och de påverkar kurvan väldigt mycket. Kurvan sticker iväg i början och avtar i slutet. Se bilaga 11 I Gälleråsen ligger det mesta materialet mellan 8-1 mm, det är inte ett sjunkande materialinnehåll med finare siktar. Det är ojämnt mellan 8-2 mm sedan är det stegvis sjunkande till 0,0063 mm. I denna 0/8 sortering finns det även material som är större än 8 mm. Kurvan är jämn i början och sticker iväg på slutet. Se bilaga 16. I Mariebergstäkten ligger det mesta materialet mellan 5,6-1 mm sedan är det stegvis sjunkande ner till 0,0063 mm. I detta 0/8 material finns inget material som är större än 5,6 mm. Kurvan är jämt stigande i början och sticker iväg lite mot slutet. Se bilaga 21. 5.5.2 Sortering 0/16 0/16 sorteringen i Alster har mest material mellan 11,2-2 mm med varierande mängd material på siktarna. Mellan 1-0,0063 är det också varierande mängd på varje sikt. Kurvan ligger precis mellan gränslinjerna. Se bilaga 2. I Dylta är det också mest material mellan 11,2-2 mm. I denna täkt är det mer stegvis sjunkande förutom 2 mm materialet som sticker ut lite. Kurvan ligger lite lågt i jämförelse med gränslinjerna. Se bilaga 7. I Eker ligger det mesta materialet mellan 11,2-2 mm men det är mindre material på 4 mm. Efter 2 mm är det stegvis sjunkande ner till 0,0063 mm. Kruvan ligger innanför gränslinjerna utom lite i början där den är lite låg. Se bilaga 12. I Gälleråsen ligger det mesta materialet mellan 11,2-2 mm men med mindre material på 4 mm. Sedan är det stegvis sjunkande ner till 0,0063. Kurvan ligger lite lågt men innanför gränslinjerna. Se bilaga 17. I Mariebergtäkten är det mest material mellan 4-1 mm och det är även mycket material på 11,2 mm. Det varierar mycket mellan 16-1 mm hur mycket material det finns på varje sikt. Kurvan ligger mellan gränslinjerna men den stiger mycket i mitten och minskar mellan 5,6-8mm och sedan stiger den igen mot slutet. Se bilaga 22. 17

5.5.3 Sortering 0/31,5 0/31,5 sorteringarna har gått igenom grovsikt innan finsikten därför ser resultatet lite annorlunda ut på det grövsta materialen. Det grövsta materialet kan inte räknas med i en siktanalys på samma sätt som det fina materialet. I Alster är det mest material mellan 11,2-8 mm. Sedan är det varierande med mängden material på siktarna mellan 5,6-0,0063 mm. Kurvan ligger precis innanför gränslinjerna. Den varierar från att nästan ligga för låg till att nästan ligga för högt. Se bilaga 3. I Dylta ligger det mesta materialet mellan 11,2-5,6. Sedan är det stegvis sjunkande ner till 0,0063 mm förutom materialet på 2 mm som är lite mer än på 4 mm. Kurvan ligger mellan gränslinjerna fram tills slutet då den ligger lite högt. Se bilaga 8. I Eker är det jämnt med material mellan 11,2-1 mm förutom 4 mm materialet som är lite mindre. Efter 1 mm är det stegvis sjunkande ner till 0,0063 mm. Kurvan ligger högt hela tiden och går utanför gränslinjerna mot slutet. Se bilaga 13. I Gälleråsen är det mest material mellan 11,2-8 mm. Sedan är det en markant skillnad till 5,6 mm och variernade mellan 5,6-1 mm. Efter det är det stegvis sjunkande ner till 0,0063 mm. Kurvan är innan för gränslinjerna i början. Den stiger nästan inget alls och ligger utanför gränslinjen och sticker iväg på slutet så att den hamnar innanför gränslinjerna igen. Se bilaga 18. I Mariebergstäkten är det mest material på 11,2 mm sedan är det en markant skillnad till 8 mm och därefter är det lite varierat med mängd material ner till 1 mm. Sedan är det stegvis sjunkande mellan 0,5-0,0063 mm. Kurvan ligger innanför gränslinjerna fram till slutet då det sticker iväg och ligger högt. Se bilaga 23. 5.5.4 Sortering 0/90 Det är samma sak i 0/90 sorteringarna som i 0/31,5 angående det grövsta materialet. Det har gått igenom en grovsikt innan finsikten så att det grövsta materialet inte går att räkna med i siktanalysen på samma sätt. I Alster är det mest material mellan 11,2-5,6 mm sedan är det varierande mellan 4-1 mm. Efter det är det ganska jämnt med material ner till 0,0063 mm. Kurvan ligger innanför gränslinjerna men den ligger lågt i början och mot slutet drar den iväg mot mitten av gränslinjerna. Se bilaga 4. I Dylta är det mest material mellan 11,2-5,6 mm. Sedan är det stegvis sjunkande ner till 0,0063 mm. Kurvan ligger nästan i mitten av gränslinjerna hela tiden. Se bilaga 9. I Eker är det mest material mellan 11,2-1 mm men det varierar mycket på hur mycket material det är på varje sikt. Efter 1 mm är det lite mindre material med det är fortfaranade väldigt varierande. Kurvan ligger innanför gränslinjerna med den ligger högt i början. Se bilaga 14. I Gälleråsen är det mest material mellan 2-1 mm. Det är ganska jämnt fördelat med material på alla siktar utom 2-1 mm där det är mer material. Kurvan ligger mellan gränslinjerna hela tiden men det ligger högt i början. Se bilaga 19. 18

I Mariebergtäktedet inte att analysera 0/90, för det fanns inget kvar av den sorteringen. Istället har 0/63 analyserats för den sorteringen är snarlik 0/90 i egenskaper. Det är mest material på 11,2 mm och 2 mm men det är en ganska jämn fördelning från 11,2 till 1 mm. Efter 1 mm är det stegvis sjunkande ner till 0,0063 mm. Kurvan ligger högt hela tiden men det ligger innanför gränslinjerna. Se bilaga 24. 5.5.5 Sortering 16/32 I Alster är det mest material på 22,4 mm och nästan lika mycket på 16 mm sedan är det en markant skillnad till 11,2 mm och endast lite material nere på 0,0063 mm. Eftersom det nästan bara är material på två siktar är kurvan väldigt brant mellan just dessa. Se bilaga 5. I Dylta är det mest material mellan 22,4-16 mm. Sedan är det lite material på 11,2 mm och 31,5 mm. Efter det är det lite material mellan 1-0,0063 mm vilket det inte bör vara eftersom allt material ska ligga mellan 16-32 mm. Kurvan stiger kraftigt mellan 11,2 och 22,4. Se bilaga 10. Även i Eker ligger det mesta materialet mellan 22,4-16 mm. Sedan är det lite material på 11,2 mm och 31,5 mm. Det finns även lite fint material som ligger på 2-0,0063 mm. Kurvan är väldigt lik den som Dylta har, med en kraftig stigning mellan 11,2 och 22,4. Se bilaga 15. I Gälleråsen är det mest material på 22,4 mm och sedan är det liknande på 31,5 mm och 16 mm. Efter det är det lite material på 0,125-0,0063 mm. Kurvan har en kraftig stigning mellan 22,4 och 31,5. Innan och efter 22,4-31,5 mm är det också kraftig stigning men inte lika mycket. Se bilaga 20. I Mariebergtäkten är det mest material på 22,4 mm och sedan är det 16 mm som har näst mest. 31,5 mm och 11,2 mm har liknande mängd material och så finns det lite material mellan 0,125-0,0063 mm. Kurvan stiger kraftigt mellan 16 till 31,5 och sedan planar den ut fram till 45. Se bilaga 25. 5.6 Regresionsanalys De resulat som framkommit har analyserats genom regresionsanalys mellan olika parametrar. De olika parametrarna som analyserats mot varandra är skrymdensitet mot korndensitet, skrymdenisitet mot flisighetsindex samt skrymdensitet mot fukthalt. I dessa analyser har en formel för sambanden beräknats fram samt hur sannolikt sambandet är mellan parametrarna. För att sambandet ska vara godtagbart bör sannolikheten ligga över 70 %. Mellan skrymdensitet och korndensitet finns det likheter som tyder på att korndensiteten påverkar skrymdensiteten. Den täkt som har lägst korndensitet är Eker, i den täkten har nästan alla sorteringar lägst skrymdensitet. Gälleråsen har högst korndensitet och den täktern har nästan högst skrymdensitet på alla sorteringar. Att sorteringar sticker ut är inte onormalt. Analyserna visar att trovärdigheten i detta sambanden ligger lite för låg för att vara godtagbart. I analysen skrymdensitet mot flisighetsindex finns det tydligt samband mellan i Alster, Dylta och Eker. Dessa tre täkter har samband som ligger över 70 %. Även samband mellan skrymdensitet och flisighet mellan sorteringerna 0/8, 0/16 och 16/32 är hög. Detta ger indikation på att flisighet har påverkan på skrymdensiteten. 19

Mellan skrymdensitet och fukthalt finns det samband men fukten i sorteringarna är så varierande från dag till dag beroende på väder. Det som kan sägas är att fukt påverkar skrymdensiteten men det är jättesvårt att veta exakt hur den påverkan den specifika dagen. Fukten i de sorteringar som har finmaterial har generellt sett mer fukt i sig än i de sorteringer som inte har finmaterial. Det beror på att berg krossats till finare material får mer kontakyta för vattnet att fastna på och på så vis får de sorteringar som har finmaterial en högre fukthalt. 6. Analys/Diskussion De resultat som framkommit visar att det finns samband som påpekar att korndensitet, kornform (flisighetindex) och fukthalt påverkar skrymdensiteten på ballastsorteringar. Fukthalten visar att det finns samband som påverkar skrymdensitete. Fukt tar den plats som luften har i en sortering, då blir sorteringen tyngre. Fukten kan påverka olika mycket från dag till dag beroende på väder. Fukten påverkar olika mycket på olika sorteringar, eftersom finare material har mer kontaktyta mot vatten kan det hålla mer vatten och på så vis påverkar fukten mer på sorteringar som har finmaterial. De värden som framkommit i denna studie kan även ha påverkats av hur nära inpå krossning provet har tagits. En nykrossad sortering har inte hunnit ta upp lika mycket fukt som en sortering som legat på lager ett tag. Mellan korndensitet och skrymdensitet finns det samband som visar att korndensiteten påverkar skrymdensiteten. Att korndesiteten påverkar är förståligt eftersom ett material som är lättare från börja även är lättare när det krossats. Trots att analyserna inte visar en nog hög trovärdighet för sambanden betyder det inte att korndensiteten inte påverkar skrymdensiteten. Det syns att de täkter som har lägst korndensitet även har lägst skrymdensitet i de flesta sorteringar och tvärtom, att de täkter som har högst korndensitet har högst skrymdensitet i de flesta sorteringar. Om det skulle göras fler likadana tester på sorteringarna i täkterna kommer det troligvis att visa en större trovädighet för sambanderna. De sorteringar i denna studie som testats är långa sorteringar. Med långa sorteringar menas att det är långt intervall mellan övre och undre gräns. Det är bara en sortering som inte har finmaterial och det är 16/32. Korta sorteringar utan finmaterial (t.ex. asfaltsorteringar) har inte testats eftersom de inte fanns i alla täkter. Dessa sorteringar har troligtvis en annan skrymdensitet eftersom det inte har något finmaterial att fylla igen hålrummen med. Det kan ses genom att jämföra 0/31,5 mot 16/32. Dessa sorteringar har i princip samma övre gräns men skillanden är att 16/32 inte har något finmaterial. 16/32 har betydligt lägre skrymdensitet i alla täkter, eftersom 0/31,5 har finmaterial som kan fylla igen hålrummen. Om nu korta sorteringar utan finmaterial testats hade det troligtvis visat att de har lägre skrymdensitet än sorteringar med finmaterial. Om de korta sorteringarna utan finmaterial skiljer sig från långa sorteringarna utan finmaterial är svårt att säga då det i denna studie inte finns några korta sorteringar att jämföra med. De sorteringar som inte har finmaterial påverkas inte lika lätt av fukthalt, eftersom de sorteringarna inte har finmaterial som fyller ut hålrum och tar upp fukt kommer de troligtvis ha lägre och stabilare skrymdensitet. Kornstorleksfördelning (kornkurva) kan också ha en påverkan på skrymdensiteten. Till exempel i Bilaga 3 visar att kornkurvan på ett 0/31,5 sortering från Alster ligger lågt och skrymdensiteten på denna sortering är låg. Den har den lägsta skrymdensiteten av alla 20

0/31,5 sorteringar, eftersom den har en låg kornkurva har den en större mängd finmaterial än de andra sorteringarna. Ju finare materialet är desto mer hålrum skapas i sorteringen. Om det ska vara en hög skrymdensitet, ska det vara så fast berg som möjligt. Om det då är mycket finmaterial blir sorteringen lättare och skrymdensiteten sjunker. Sambanden mellan flisighet och skrymdensitet är svårt att tolka om det påverkar skymdensiten eller inte. Det är svårt att se samband utan regresionsanalys när man jämför flisigheten med skrymdensiteten. Analyserna som har gjorts visar att det finns samband och att trovärdigheten är hög. Dessa analyser har gjorts både mellan sorteringarna inom täkten och mellan de olika sorteringarna. Det hade kunnat vara bättre resultat om studien hade gått som planerat. Till exempel har fel sorts 0/8 sortering tagis från Ekertäkten. Sorteringen som har testats är en 0/8 för betong men den sortering som skulle ha testats borde varit 0/8 stenmjöl. Skillnaden mellan dessa sorteringer är att i 0/8 för betong har mer finmaterial än i 0/8 stenmjöl. Kornkurvan för Eker visar att 0/8 sorteringen har mycket finmaterial (se bilaga 11). Detta påverkar troligtvis skrymdensiteten en del eftersom finare material skapar mer hålrum. Denna sortering har inte ett långt intervall och har vanligvis mycket finmaterial, därför borde det inte bli en stor skillnad i skrymdensiteten. Flisighetstestet på denna sortering kan skilja sig lite men eftersom det kommer från samma täkt och krossats likadant borde det inte bli skillnad så stor från en 0/8 stenmjölsortering. I Mariebergstäkten fanns det ingen 0/90 sortering, istället användes en 0/63 sortering. Denna sortering valdes för att den ligger nära en 0/90 sortering. Förhoppningarna var att det inte skulle skilja sig mycket från 0/90 sorteringarna och i resultatet kan det ses att 0/63 sorteringen har lägre densitet men det skiljer sig inte mycket från 0/90 sorteringarna. Det finns bara långa sorteringar med i denna studie. Det hade varit bra med några kort sorteringar i denna studie för större jämförelse. Tanken från början var att någon kort sortering skulle finnas med, men alla täkter hade inte korta sorteringar och då valdes att inte ta med någon sådan sortering. 7. Slutsats Studien visar att korndensitet, flisighet, fukthalt och kornstorleksfördelning påverkar skrymdensiteten i ballastsorteringar. Sorteringarna påverkas olika på grund av deras olika egenskaper. Fukt påverkar inte lika mycket på sorteringar utan finmaterial. Eftersom de inte påverkas lika mycket av fukt har de en mer stabil skrymdensitet. De sorteringarna har även en lägre skrymdensitet eftersom de inte har finmaterial som kan fylla igen hålrummen. Siktanalysen visar att sorteringar med finmaterial får lägre skrymdensitet ju mer finmaterial de har, ju finare materialet är desto mer microhålrum skapas och då får sorteringen en lägre skrymdensitet. Täkter som har hög korndensitet får sorteringar med hög skrymdensitet. Dessa täkter får högre skrymdensitet på sorteringarna eftersom materialet är tyngre innan det sönderdelas. De är även tyngre när det är en klar sortering. Flisigheten är varierande bland sorteringarna och täkterna. Flisigheten är svår att tolka om den påverkar skrymdensiteten eller inte, eftersom materialet har så utspridda värden. 21

Att få fram en empirisk formel för skrymdensitet blir alldeles för svårt med dessa parametrar. Parametrarna visar för stor variation samt utomstående påverkan på parametrarna är för stor. Det finns goda möjligheter till fortsatta studier med denna studie som bakgrund. Det skulle vara bra med fler tester på vissa sorteringar för att visa en högre sannolikhet för sambanden mellan till exempelvis skrymdensitet och korndensitet. Fler sorteringar skulle vara bra att testas, till exempel korta sorteringar (t.ex. asfaltsorteringar) utan finmaterial för att kunna få en bättre jämförelse mot andra sorteringar. 22

8. Referenser Litteraturförteckning Ballastsverige.se. (u.d.). Hämtat från http://www.ballastsverige.se/vara-sorteringer/ den 21 Maj 2014 Dahlqvist, I. (2011). Petrografi Dylta 2011. Borås: CBI Betonginstitutet. Döse, M. (2013). Eker petrografi 2013. Borås: CBI Betonginstitutet. Ida, G. (2013). Granberga petrografiska analys 2013. Borås: CBI Betonginstitutet. Loberg, B. (2011). Geologi; Material, processer och Sveriges berggrund. Stockholm: Norsteds Akademiska Förlag. SS-EN 932-1: 1997. Ballast-Generella metoder-del 1: Metoder för provtagning. Stockholm: Swedisch standards institute. SS-EN 932-3: 2004. Ballast- Generella egenskaper- Del 3: Petrografisk beskrivning, förenklad metod. Stockholm: Swedish standards institute. SS-EN 933-1: 2004. Ballast-Geometriska egenskaper-del 1: Bestämning av kornstorleksfördelning- Siktning. Stockholm: Swedish standards institute. SS-EN 933-3:2004. Ballast-Geometriska egenskaper-del 3: Bestämmning av kornform-flisighetsindex. Stockholm: Swedish standars institute. SS-EN 1097-3:2003. Ballast-Mekaniska och fysikaliska egenskaper-del 3: Bestämning av skrymdensitet och hålrums hos löst lagrad ballast. Stockholm: Swedish standards institute. SS-EN 1097-6: 2001. Ballast-Mekaninska och fysikaliska egenskaper-del 6: bestämning av korndensitet och vattenabsorption. Stockholm: Swedish standards institute. Sällfors, G. (2009). Geoteknik. Göteborg. Åkersson, U. (2005). Marieberg petrografi 2005. Karlstad: Provtagning Forskning (SP). 23

9. Bilagor Bilaga 1 24

Bilaga 2 27

Bilaga 3 30

Bilaga 4 33

Bilaga 5 35

Bilaga 6 39

Bilaga 7 42

Bilaga 8 45

Bilaga 9 48

Bilaga 10 50

Bilaga 11 54

Bilaga 12 57

Bilaga 13 60

Bilaga 14 63

Bilaga 15 65

Bilaga 16 69

Bilaga 17 72

Bilaga 18 75

Bilaga 19 78

Bilaga 20 80

Bilaga 21 84

Bilaga 22 87

Bilaga 23 90

Bilaga 24 93

Bilaga 25 95

Bilaga 26 Samband: korndensitet mot skrymdensitet 2,73 2,72 2,71 2,70 2,69 2,68 2,67 2,66 2,65 2,64 2,63 2,62 2,73 2,72 2,71 2,70 2,69 2,68 2,67 2,66 2,65 2,64 2,63 2,62 2,73 2,72 2,71 2,70 2,69 2,68 2,67 2,66 2,65 2,64 2,63 2,62 0/8 y = -2,3815x 2 + 7,5076x - 3,2136 R² = 0,6736 1,35 1,4 1,45 1,5 1,55 1,6 0/18 y = 2,205x 0,4351 R² = 0,6501 1,48 1,5 1,52 1,54 1,56 1,58 1,6 16/32 y = -9,6973x 2 + 28,13x - 17,699 R² = 0,5207 1,35 1,4 1,45 1,5 0/8 Poly. (0/8) 0/18 Power (0/18) 16/32 Poly. (16/32) 99

2,74 2,72 0/31,5 y = 7,4652x 2-24,159x + 22,205 R² = 0,5179 2,70 2,68 2,66 0/31,5 Poly. (0/31,5) 2,64 2,62 1,55 1,6 1,65 1,7 1,75 2,73 2,72 2,71 2,70 2,69 2,68 2,67 2,66 2,65 2,64 2,63 2,62 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0/90 y = 11,568x 2-39,586x + 36,526 R² = 0,222 1,64 1,66 1,68 1,7 1,72 1,74 1,76 0 2,62 2,64 2,66 2,68 2,70 2,72 2,74 0/90 Poly. (0/90) 0/8 0/18 16/32 0/31,5 0/90 100

Bilaga 27 Samband: skrymdensitet mot flisighet 30% 25% 20% Alster y = 6E-09e 11,167x R² = 0,7453 15% 10% Alster Expon. (Alster) 5% 0% 1,45 1,5 1,55 1,6 30% 25% 20% Dylta y = -6,7635x 2 + 21,802x - 17,308 R² = 0,7862 15% 10% Dylta Poly. (Dylta) 5% 0% 1,45 1,50 1,55 1,60 1,65 1,70 30% 25% Eker y = 1,7224x 2-4,3452x + 2,8311 R² = 0,8413 20% 15% 10% Eker Poly. (Eker) 5% 0% 1,35 1,40 1,45 1,50 1,55 1,60 1,65 101

45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% Gälleråsen y = -2,4725x 2 + 7,4146x - 5,3135 R² = 0,1562 0% 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 Gälleråsen Poly. (Gälleråsen) 30% Mariebergstäkten 25% 20% 15% 10% 5% y = -8,7847x 2 + 26,844x - 20,269 R² = 0,5224 Mariebergstäkten Poly. (Mariebergstäkten) 0% 1,4 1,45 1,5 1,55 1,6 1,65 102

Bilaga 28 Samband: skrymdensitet mot fulthalt 8,0% 7,0% 6,0% 5,0% 4,0% 3,0% 2,0% 1,0% Alster y = -1,6028x 2 + 5,1531x - 4,0952 R² = 0,3985 0,0% 1,4 1,45 1,5 1,55 1,6 1,65 1,7 1,75 4,0% 3,5% 3,0% 2,5% 2,0% 1,5% 1,0% 0,5% Dylta y = -1,0121x 2 + 3,2573x - 2,5848 R² = 0,5829 0,0% 1,40 1,50 1,60 1,70 1,80 Alster Poly. (Alster) Dylta Poly. (Dylta) 6,0% Eker 5,0% 4,0% 3,0% 2,0% 1,0% y = 0,0007x 7,3461 R² = 0,1936 Eker Power (Eker) 0,0% 1,30 1,40 1,50 1,60 1,70 1,80 103

6,0% Gälleråsen 5,0% 4,0% 3,0% 2,0% 1,0% y = -2,5557x 2 + 8,1788x - 6,4938 R² = 0,7669 Gälleråsen Poly. (Gälleråsen) 0,0% 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 3,5% Mariebergstäkten 3,0% 2,5% 2,0% 1,5% 1,0% 0,5% y = -1,32x 2 + 4,0871x - 3,132 R² = 0,8638 Mariebergstäkten Poly. (Mariebergstäkten) 0,0% 1,4 1,5 1,6 1,7 104

Bilaga 29 Korndensitet Leverantör Sten densitet Alster 2,70 Dylta 2,66 Eker 2,63 Gälleråsen 2,72 Mariebergstäkten 2,69 Skrymdensitet Leverantör 0/8 0/16 16/32 0/31,5 0/90 Alster 1,56 1,57 1,46 1,56 1,73 Dylta 1,50 1,58 1,47 1,65 1,75 Eker 1,40 1,50 1,37 1,59 1,69 Gälleråsen 1,51 1,59 1,48 1,71 1,66 Mariebergstäkten 1,49 1,59 1,40 1,63 1,65 Flisighet Leverantör 0/8 0/16 16/32 0/31,5 Alster 28% 28% 7% 13% Dylta 22% 23% 10% 26% Eker 8% 21% 14% 27% Gälleråsen 41% 15% 14% 15% Mariebergstäkten 27% 13% 8% 19% Fukthalt Leverantör 0/8 0/16 16/32 0/31,5 0/90 Alster 4,3% 7,0% 1,3% 1,7% 2,2% Dylta 3,6% 3,3% 0,8% 3,1% 1,7% Eker 4,8% 2,3% 0,1% 2,5% 2,1% Gälleråsen 4,2% 4,6% 0,4% 2,1% 3,7% Mariebergstäkten 3,2% 2,4% 0,1% 2,2% 2,1% 105