Nedbrytning av obundna material vid

tung byggtrafik – mikrostrukturanalysFredrik Hellman

Personer som deltagit

» Håkan Arvidsson (VTI)

» Karin Appelquist (CBI)

» Linus Brander (CBI)

Trafikverket har finansierat projektet

» Urban Åkesson

» Klas Hermelin

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?

SyfteDetta projekt:

» Undersöka koppling mellan mineralogi

(mikrostruktur) och mekaniska egenskaper

» Vilka mineralogiska egenskaper är viktiga

och kan dom kopplas till nedbrytning och

mekaniska analyser (kravnivåer)

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

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

Testade bergmaterial

Beteckning på bergart

LA MDE FI Ρ

g/cm3

Bergart

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 2,64 Granit, röd-grå

K 34 10 16 2,69 Granit, gnejs, grå

N 62 38 7 3,15 Amfibolit, gnejs, svart grå

E6 44 11 10 2,63 Granit

T 29 18 16 2,74 Granit

S2 21 5 27 2,64 Granit, grå-röd (dubbelprov)

St 27 9 13 2,74 Kvarts monzonit

Vält och HVS

Provtagning av ostörda prover

Provkoppar

Provernas placering

Proverna finns både utanför (Kant) och i

HVS-hjulets spår (Spår).

Planslip

Ingjutning av provet i

fluorescerande epoxi

• Sågat tvärsnitt

• Ytan poleras så den

kan studeras i

mikroskop i UV ljus

Analys av ostörda prover

• Antal krossade

korn >2 mm

• Krossprodukter

Resultat, nedkrossning vs LA

R² = 0.671

R² = 4E-06

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

0 10 20 30 40 50 60 70

KR

OSS

PR

OD

/AN

TAL

KR

OSS

AD

E K

OR

N

LA-tal

Prover i kant

Prover i spår

Linear (Prover i kant)

Linear (Prover i spår)

» Proverna i kanten har bra

korrelation

» Krossning från kompaktering

» Proverna i spår har ingen

korrelation

» Omlagring

» Svårt att identifiera antal

krossade korn

Mineralogi vs Spårdjup• Större spårdjup med ökad andel kvarts och plagioklas

• Mindre spårdjup med ökad andel K-fsp, glimmer och amfibol

Resultat, Mekaniska analyser

vs. Spårdjup

• Inget tydligt samband

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

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

Tack

Ladda ner rapporten på:

vti.se

Under publikationer sök på Hellman