Nedbrytning av obundna material vid tung byggtrafik

1. Nedbrytning av obundna material vid
tung byggtrafik – mikrostrukturanalys
Fredrik Hellman

2. Personer som deltagit
» Håkan Arvidsson (VTI)
» Karin Appelquist (CBI)
» Linus Brander (CBI)
Trafikverket har finansierat projektet
» Urban Åkesson
» Klas Hermelin

3. Bakgrund
» Skador uppkommer då byggtrafik trafikerar
obundna lager
» Bergmaterial komprimeras och krossas ner
under lasten av byggtrafik
» Kan vi höja kvalitén på obundna lager och
minska skadorna?
» Ställs rätt krav på obundna lager?
» Förstår vi mekanismerna och orsakerna?

4. Syfte
Detta projekt:
» Undersöka koppling mellan mineralogi
(mikrostruktur) och mekaniska egenskaper
» Vilka mineralogiska egenskaper är viktiga
och kan dom kopplas till nedbrytning och
mekaniska analyser (kravnivåer)

5. Relaterade projekt
» Undersökning av samband mellan
nedbrytning från hjullast och mekaniska
analyser (Los Angeles, Mikro Deval)
» Arvidsson och Hellman (kommande rapport)
» HVS tester och mekaniska labb-analyser
görs på samma bergmaterial därför kan
resultaten användas

6. Metod
» Utnyttja spårdjupsdata från HVS försök av
obundna bärlager och mekaniska
analysdata (LA och MDE)
» Koppla dessa till ballastens petrografi
(mineralogi och mikrostruktur) och
nedkrossningsgrad

7. Testade bergmaterial
Beteckning på
bergart
LA
MDE
FI
Ρ
Bergart
g/cm
3
H
36
8
14
2,63 Granit, röd
V
28
16
21
2,80 Granit, gnejs, mörkgrå
S
21
5
27
2,64 Granit, grå-röd
F
38
9
17
K
34
10
16
2,64 Granit, röd-grå
2,69 Granit, gnejs, grå
N
62
38
7
E6
44
11
10
T
29
18
16
S2
21
5
27
2,74 Granit
2,64 Granit, grå-röd (dubbelprov)
St
27
9
13
2,74 Kvarts monzonit
3,15 Amfibolit, gnejs, svart grå
2,63 Granit

8. Vält och HVS

9. Provtagning av ostörda prover

10. Provkoppar

11. Provernas placering
Proverna finns både utanför (Kant) och i
HVS-hjulets spår (Spår).

12. Planslip
Ingjutning av provet i
fluorescerande epoxi
• Sågat tvärsnitt
• Ytan poleras så den
kan studeras i
mikroskop i UV ljus

13. Analys av ostörda prover
• Antal krossade
korn >2 mm
• Krossprodukter

14. Resultat, nedkrossning vs LA
KROSSPROD/ANTAL KROSSADE KORN
12.0
» Proverna i kanten har bra
korrelation
10.0
» Krossning från kompaktering
8.0
R² = 0.671
» Proverna i spår har ingen
korrelation
6.0
R² = 4E-06
4.0
Prover i kant
Prover i spår
2.0
Linear (Prover i kant)
Linear (Prover i spår)
0.0
0
10
20
30
40
LA-tal
50
60
70
» Omlagring
» Svårt att identifiera antal
krossade korn

15. Mineralogi vs Spårdjup
• Större spårdjup med ökad andel kvarts och plagioklas
• Mindre spårdjup med ökad andel K-fsp, glimmer och
amfibol

16. Resultat, Mekaniska analyser
vs. Spårdjup
• Inget tydligt samband

17. Finandel vs spårdjup
• Jämförelse av
finandelen före och
efter test
• Röda punkter är ca
0-5 cm djup
• Blå punkter är ca 5-9
cm djup
• En ökning av
finmaterial ger
mindre spårdjup

18. Slutsatser
» Inget samband mellan bergmaterialens LA- resp. MDE värden och
spårdjupsutveckling
» Mineralogin påverkar spårdjupsutvecklingen
» Högre halt av kvarts och plagioklas ger större spårdjupsutveckling
» Högre halt av kalifältspat, glimmer och amfibol ger mindre
spårdjupsutveckling
» Kompaktering och byggtrafik krossar ner ballastkorn
» Samband mellan graden av nedkrossning och bergartens LA-värde och
MDE
» Krossningen ger ökad stabilitet och mindre spårdjupsutveckling
» Resultaten indikerar vikten av att anpassa kornkurvan till egenskaperna
på bergmaterialet
» Kanske kan ”dåliga” material användas med bra resultat genom att
justera kornkurvan så att en viss nedkrossning vid kompakteringen
kan tillåtas.
» För mycket finmaterial ökar känsligheten för fukt och minskar stabiliteten

19. Tack
Ladda ner rapporten på:
vti.se
Under publikationer sök på Hellman