Beständighet hos asfaltbeläggningar; State-of-the-art Faglig sluttrapport - forprosjekt Prosjekt nr: 03014 Prosjekt navn: Asfaltdekkers bestandighet Utgivare: Publikation: Utgivningsår: 2004 581 95 Linköping Projektnummer: NI 03014 VTI 60761 Projektnamn: Asfaltdekkers bestandighet Författare: Uppdragsgivare: Nordisk Industrifond, Statens Vegvesen, Vägverket, NCC, Skanska, KOLO Veidekke, Shell, Nynäs. Titel: Beständighet hos beläggningar. State of the art. Referat: Bristande beständighet hos asfaltbeläggningar är ett stort och återkommande problem i Norden som orsakar samhället stora kostnader. I de mest allvarliga fallen får en bristandebeständighet till följd att nylagda vägar måste läggas om redan efter en eller ett par säsongers trafik. Bristande beständighet kan också ge ett kontinuerligt bidrag till t.ex. den successiva spårbildningen på vägytan utöver den som orsakas av bl.a. dubbdäckstrafik. Åldringsbenäget bitumen eller bitumen som utsätts för stor kontakt med luftens syre leder i förlängningen till att vägen spricker upp i förtid. Det finns stora vinster att hämta på att öka beständigheten hos asfaltbeläggningar. Om man lyckas öka livslängden på beläggningarna i Norden med en procent (försiktig uppskattning) leder detta till en besparing för samhället på 80 miljoner kronor per år! Med en asfaltbeläggnings beständighet avses dess förmåga att motstå nedbrytning orsakad av den yttre miljön. D.v.s. trafikens nedbrytning av vägen är inte inkluderat i beständighetsbegreppet. Trafiken kan trots detta vara en förutsättning för att en bristande beständighet ska manifestera sig, eftersom trafiken utövar en mekanisk påverkan på beläggningen och får ansamlat vatten att röra sig med hög hastighet i eller på beläggningen. Bristande beständighet kan yttra sig på många sätt, t.ex. som stenlossning, sprickbildning, spårbildning eller ojämnheter. D.v.s. på samma sätt som vanlig trafikrelaterad nedbrytning. En bristande beständighet yttrar sig alltså som en acceleration av vägens nedbrytning. Skadeutredningar och fältstudier visar att bristande beständighet kan både uppkomma i slitlagret och i de underliggande bitumenbundna lagren. Bidragande orsaker till tidigt uppkomna skador (1-3 år efter utförandet) har varit riklig tillgång på vatten, salt och många temperatursvängningar kring nollpunkten. Detta i kombination med beläggningar med låg bindemedelshalt / högt hålrum / dålig vidhäftning mellan sten och bitumen / avsaknad av vidhäftningsmedel trots behov / olämplig, rundad, kornform på stenmaterialet / vattenkänsligt finmaterial / kraftigt åldrat bitumen / separerade asfaltmassor / eller dåligt packad asfalt, har lett till en snabb nedbrytning av beläggningarna. Även mindre goda väderförhållanden under eller i direkt anslutning till läggningen har ibland orsakat förtida nedbrytning. Den beläggningstyp som varit mest skadedrabbat under senare år är skelettasfalten som kräver noggrann proportionering samtidigt som utförandet måste hålla hög kvalitet. När beläggningen blir äldre blir åldring av bitumen ett problem. Åldringen leder till att materialet blir mer sprött och att det inte längre kan ta upp de rörelser som förekommer i beläggningen på grund av trafiken och temperaturväxlingarna. Detta problem kan förväntas bli mer accentuerat med tanke på att beläggningarna har en längre omloppstid nu när dubbdäckslitaget har minskat. Åldring är en kritisk faktor för livslängden av hålrumsrika beläggningstyper såsom dränasfalt och mjukasfalt. Undersökningar av flygfältbeläggningar har visat att de beläggningar som bedömts ha längst livstid är de som har haft lågt hålrum, hög bindemedelshalt som dessutom varit i relativt gott skick (mjukt). Uppföljningen av nylagda flygfältsbeläggningar visade att RTFOT gav en realistisk korttidsåldring men att långtidsåldringen var mycket beroende av avståndet till ytan. Bindemedlet åldrades mycket sakta under de tio första millimetrarna. Den viktagaste åldringsmekanismen för bitumen är oxidation av luftens syre. Förhårdningen beror på bindemedlets ursprung och exponeringen (hålrumshalten). Oxidering av bitumen kan vara direkt livslängdsavgörande, speciellt för det lågtrafikerade vägnätet. Det behövs metoder för att kunna på förhand avgöra en beläggnings beständighet med avseende på oxidation. Vattenkänsligheten hos beläggningar har diskuterats och undersökts med avseende på en rad olika aspekter. Vattenkänsligheten hos beläggningar tycks mest vara beroende av vilken typ av stenmaterial som används och till en mindre grad av bindemedlet. Det finns dock exempel på att vissa bitumen får god vidhäftning mot stenmaterial som annars kan vara problematiska. För stenmaterialen har ett flertal undersökningar försökt förklara skillnaderna i vidhäftning utifrån materialets syra/bas egenskaper, hydrofilicitet, kemisk sammansättning, mineralogisk sammansättning, ytstruktur, ytladdning och ytenergi. Ingen av förklaringsmodellerna kan fullt ut prediktera vidhäftningsegenskaperna. T.ex. anses sten med hög andel silikater vara problematiska ur vidhäftningssynpunkt. Trots detta kan man finna exempel på sådana material som uppvisar utmärkta vidhäftningsegenskaper mätt med ITSR. Vidhäftningsförbättrare såsom släkt kalk och aminer kan enskilt eller i kombination förbättra vattenbeständigheten i många fall. Det är viktigt att kunna särskilja de fall då dessa tillsatser verkligen behövs eftersom de medför en extra miljöbelastning. Det finns många testmetoder som syftar till att beskriva eller kvantifiera de olika beständighetsaspekterna, speciellt gäller detta vattenkänsligheten. Ett stort antal av dessa finns beskrivna i rapporten. Detta speglar det stora behov av att på ett adekvat sätt förutsäga precis hur vattenkänsligt en beläggning är och vad detta i sin tur innebär för beläggningens livslängd. Det största problemet med dessa metoder är att de inte har validerats mot fältförsök, eller om försök till validering har gjorts så har detta skett på ett sådant sätt att man inte kan klart kan utläsa från laboratoriemetoden vad testresultaten innebär i livslängd förutsatt ett visst klimat. Snarare har metoderna resulterat i en värdering om en beläggningen är godkänd alternativt icke godkänd. För att råda bot på denna brist på kvantitativa, validerade, testmetoder för beständighet föreslås att de Nordiska länderna med sina varierande klimat gemensamt genomför en serie test där laboratorieproducerade och kontrollerade beläggningsplattor placeras ut på vägar med varierande klimat och trafik. Nedbrytningen av dessa plattor följs upp och jämförs med resultaten från olika laboratoriemetoder. För bitumenbundna bär och bindlager föreslås att laboratoriemetoderna valideras mot wheeltrackingförsök. Med validerade kvantitativa laboratoriemetoder för beständighet kan beställare ställa relevanta krav med avseende på beständighet och producenter får ett verktyg för att innovativt optimera beständighetsegenskaperna för asfaltsbeläggningarna. Forord I Norden har vi de siste årene sett økende problemer knyttet til tidlig skadeutvikling og nedbryting av vegdekker. Mye av dette er knyttet til våre strenge klimaforhold. Mange undersøkelser har blitt gjort nasjonalt, men etter hvert har flere tatt til orde for en mer koordinert FoU-innsats. Et samarbeid på tvers av grensene bør være vesentlig mer effektivt enn at man driver på hver for seg uten å se ting i sammenheng. Vinteren/våren 2003 lyktes man i å etablere et innledende samarbeidsprosjekt kalt "Asfaltdekkers bestandighet", som i første omgang bl a har hatt som målsetting å utarbeide en faglig statusrapport. Den foreliggende rapporten "Beständighet hos asfaltbeläggningar – State of the Art" gir en kritisk sammenfatting av eksisterende kunnskap innenfor emnet bestandighet. Rapporten peker også på en del viktige mangler og gir forslag om hvordan man kan/bør gå videre for å høyne kunnskapsnivået slik at den overordnede målsetting kan nås; å forlenge livslengden på de nordiske asfaltdekkene. Prosjektet har vært delfinansiert av Nordisk Industrifond, kontaktpersoner der har vært Hasse Ekegren og Karin Leksell. Arbeidsgruppen har for øvrig bestått av følgende personer: Jesper Elsander og Bengt Magnusson, Vägverket Torbjørn Jørgensen, Statens vegvesen Per Noss og Nils Ulmgren, NCC Roads Kenneth Olsson, Skanska Olle Larsen, KoLo Veidekke Sven Fahlström, Nynäs Eivind Andersen, Shell Rainer Laaksonen, VTT Joralf Aurstad, Leif Bakløkk, Bjørn O. Lerfald, SINTEF Torbjörn Jacobson, Peet Höbeda, Björn Kalman, Safwat Said, VTI Prosjektleder har vært Joralf Aurstad, SINTEF. Rapporten er ført i pennen av Björn Kalman, VTI med bidrag fra de øvrige deltakerne. Med dette vil vi takke alle deltakerne for et godt samarbeid. Linköping/Trondheim, desember 2003 Innehållsförteckning 1. INLEDNING 1 1.1 Definition 1 1.2 Problemställning 1 2. TIDIGARE ERFARENHETER OCH PÅGÅENDE PROJEKT 2 3. FÄLTSTUDIER OCH ERFARENHETER 3 3.1 Skadeutredningar – erfarenheter från Sverige 3.1.1 Inledning 3.1.2 Skadeorsaker 3.1.3 Skadeutredningar med skelettasfalt och tät asfaltbetong 3.1.4 Sammanställning över laboratorieresultat från skadeutredningar 3.1.5 Skadeutredning (1999) av skelettasfalt och AG på Europaväg 20, Närke 3.1.6 Åtgärder som vidtagits i Sverige för att förbättra beständigheten hos asfalt 3 3 6 8 9 12 17 3.2 Norske erfaringer (veger) 3.2.1 Innledning 3.2.2 Faktorer som påvirker bestandighet 3.2.2.1 Dimensjonering (dekketykkelse, bæreevne, drenering, ÅDT) 3.2.2.2 Materialer (bindemiddel, tilslag, filler, tilsetningsstoffer) 3.2.2.3 Proporsjonering (bindemiddelinnhold, kornkurve, hulrom, tilsetninger mv.) 3.2.2.4 Produksjon/utførelse 3.2.2.5 Øvrige påkjenninger (klima, piggdekk/kjetting, salting) 3.2.3 Krav til bestandighet i vegnormaler 3.2.4 Eksempel på skadesaker og utredninger 3.2.4.1 Problem med mykasfalt 3.2.4.2 Problem med varmasfalt (Agb og Ab) 3.2.5 Prøvingsmetoder for bestandighet 3.2.5.1 Aldring 3.2.5.2 Vedheft/vannfølsomhet 19 19 19 19 19 20 20 20 21 21 21 22 24 24 24 3.3 Erfarenheter från Finland 24 3.4 Flyplassdekker (norske erfaringer) 3.4.1 Bakgrunn 3.4.2 Utvikling av skader på asfaltdekker 3.4.3 Aldring på norske flyplasser, erfaringsinnsamling 3.4.3.1 Generelt 3.4.3.2 Erfaringer med gamle dekker 3.4.3.3 Erfaringer med nylagte dekker 3.4.4 Storskala aldringsforsøk i laboratorium 3.4.4.1 Utstyr/metode 3.4.4.2 Utførte forsøk 3.4.4.3 Resultater 25 25 25 28 28 29 30 31 31 33 34 4 BESTÄNDIGHETSFAKTORER 35 4.1 Vatten 35 4.2 Kemikalier 36 4.3 Stenmaterial 4.3.1 Sura respektive basiska stenmaterial 4.3.2 Hydrofila respektive hydrofoba material 4.3.3 Ytladdning och ytenergi 4.3.4 Kemisk sammansättning 4.3.5 Mineralogisk sammansättning 4.3.6 Porositet 36 37 37 38 38 38 39 4.4 Filler 4.4.1 Aktiva filler (mineraliska vidhäftningsförbättrare). 4.4.1.1 Cement 4.4.1.2 Släckt kalk 4.4.2 Fint stenmaterial och filler 39 39 40 42 45 4.5 Åldringsfaktorer 48 4.6 Effekter av tillsatser 57 4.7 Temperaturvariationer 58 5. TESTMETODER 58 5.1 Testmetoder på asfaltmassor 5.1.1 Statiska dopptester 5.1.2 Dynamiska dopptester 58 59 59 5.2 Testmetoder för provkroppar av asfaltbeläggningar 5.2.1 Test utan simulerad trafikpåkänning 5.2.2 Test med simulerad trafikpåkänning 60 60 63 5.3 Validering av testmetoder för beständighet hos asfalt och asfaltmassor. 65 5.4 Beständighetstester för bindemedel. 69 6. KRAV FÖRKNIPPADE MED BESTÄNDIGHET 71 6.1 Vattenkänslighet 71 6.2 Krav på stenmaterial 71 6.3 Åldring 73 6.4 Lågtemperatursprickor 73 6.5 Kemikaliebeständighet 73 7. FUNDAMENTALA STUDIER AV VIDHÄFTNING 73 8. BESTÄNDIGHETSDIMENSIONERING 74 9. KUNSKAPSBEHOV 75 REFERENSER 76 1. Inledning Bristande beständighet på asfaltvägar är ett stort och återkommande problem i Norden. Problemen kan dyka upp relativt tidigt efter läggning med stora kostnader för reparationer eller total omläggning av nylagda sträckor. Problemet finns även på vägar som överlevt de första kritiska åren. De stora faktiska skillnaderna i underhållsintervallen för vägar med likartad trafikmängd och de stora regionala skillnaderna i underhållskostnader är tydliga tecken på att klimat och andra beständighetsfaktorer har en stor inverkan beläggningarnas livslängd. Bristande beständighet och kunskaper om dess orsakssammanhang ger samhället stora förluster, dels i form av vägar med förkortad livslängd men också i form av oförmåga att kunna planera underhållskostnaderna för olika objekt. 1.1 Definition Med en asfaltsbeläggnings beständighet avses dess förmåga att motstå nedbrytning på grund av den yttre miljön. Bristande beständighet är en av faktorerna till att beläggningar går sönder. Den andra viktiga faktorn till nedbrytning är trafikbelastningen. Exempel på beständighetsfaktorer är: åldring - förvittring, vatten/fukt - låg vidhäftning, frys-töväxlingar - låg vidhäftning, temperatur - temperatursprickor, kemikalier (salter, oljeprodukter, mm) låg vidhäftning. Vi kan alltså se brister i en beläggnings beständighet som den extra nedbrytning av en trafikbelastad väg, i form av t.ex. stenlossning, sprickbildning, spårbildning etc., som sker på grund av att beläggningen befinner sig i den aktuella yttre miljön och inte i en ideal miljö utan fukt, salt, temperaturvariationer eller tillgång till syre. Med en sådan definition av beständighet blir det lättare att dimensionera och bedöma en beläggning utifrån den miljö den ska fungera i. Man kan t.ex. behöva ställa olika krav på en beläggnings beständighet mot vatten, frys-tö cykler och salt beroende på det lokala klimatet och underhållsstrategin. Beständighet är beläggnings förmåga att behålla en tillfredsställande reologi, kohesion, adhesion och stenmaterialets hållfasthet under vägens betjäningstid i den lokala miljön. Dålig i beständighet är i normala fall mycket svår att bevisa eftersom nedbrytningen sker i samband med trafikbelastning och skadorna ofta hänvisas till trafikskador. I extrema fall, med mycket dålig beständighet är det lättare att peka på bristande beständighet som orsak till bristande funktion. Dessa extremfall leder ofta till att beläggningen måste åtgärdas redan efter ett eller ett par års användning. 1.2 Problemställning Syftet med denna skrift är att samla erfarenheterna kring beständighetsfrågorna. Från denna skrift är det tänkt att man ska få en överblick över detta mycket omfattande och komplexa problemområde som spänner över allt från fundamentala processer, materialegenskaper, testmetoder och fältförsök. Skriften utgör också en språngbräda för ett Nordiskt beständighetsprojekt som syftar till att åstadkomma beläggningar av optimal kvalitet för de lokala förhållandena som råder i Norden. Projektet ska i slutändan leda till modeller och kriterier för beständighets-prediktering/dimensionering. Frågeställningarna är: 1 • Hur ska man kunna karaktärisera asfalt i laboratoriet ur beständighetssynpunkt med avseende på vattenkänslighet? Ska både ballasten, bindemedlet samt beläggningen karaktäriseras? Räcker det med att ha en funktionell testmetod för beläggningar? • Kan man beräkna adhesionen mellan sten och bitumen respektive kohesionen hos bitumen utifrån ytfysikalisk karaktärisering av stenmaterial och bitumen? • Vilken roll spelar finandelen/fillret för beständigheten och då speciellt vattenkänsligheten? Hur ska den karaktäriseras? • Aktiva filler hur verkar dessa och hur ska de tillsättas för största effekt? • Vilka är långtidseffekterna av tillsatsmedel med avseende på beständigheten? • Fältvalidering av de funktionella testmetoderna! Hur ska bindemedlen karaktäriseras med avseende på långtidsåldring? • Hur dimensionerar vi för att undvika temperatursprickor? • Kan den framtagna metodiken för att testa vattenkänslighet användas för att prova avisningsvätskor och andra kemikaliers inverkan på beständigheten? Rapporten är uppdelad så att den först kortfattat beskriver pågående och nyss avslutade projekt i Norden som har relevans för beständighetsproblematiken. Sedan kommer ett avsnitt som behandlar fältstudier/skadeutredningar och där orsaken till skadorna kunnat härledas till bristande beständighet hos beläggningar. Därefter behandlas olika områden av betydelse för beständigheten: vattenkänslighet, stenmaterial, filler, bindemedel och åldring av bindemedel, effekter av tillsatsmedel, temperatursprickor. Testmetoder för vattenkänslighet och frys-tö cykler behandlas i avsnitt 5. I avsnitt 6 redogörs för de beständighetskrav som brukar tillämpas i Norden. Slutligen behandlas testmetoder/studier för vidhäftning ur ett termodynamiskt perspektiv 2. Tidigare erfarenheter och pågående projekt Merparten av den litteratur som behandlar vidhäftningsproblem är amerikansk. State-of-theart-rapporter om beständighet har gjorts i USA av Majizaden och Brovold (1968), Taylor och Khosla (1983), Kiddigundu och Roberts (1988), Terrel och Shute (1989), Stuart (1990), Hicks (1991) samt Kandahl (1994). En kanadensisk undersökning föreligger dessutom (Emery och Seddik 1999). I Schweiz har Junker (1981) gjort en avrapportering. En engelsk studie (Aiery och Choi 2002) tar främst upp testmetoder. Den senaste state of the art rapporten har skrivits av Bagampadde m. fl. (2003) och olika vidhäftningsteorier behandlas. Isacsson (1976) har tidigare behandlat vidhäftning i en VTI rapport. Litteraturutredningar har också gjorts av Höbeda (1991 och 1998). En ny konditioneringsmetod för beständighetsprovning som ska efterlikna vinterpåkänningar har nyligen introducerats av Höbeda (2001). I Sverige bedrivs för närvarande SBUF-projektet ”Beständiga asfaltbeläggningar” (SBUF 0025) av Peab och SKANSKA, Jansson (2003). Projektet ska demonstrera effekten av cement, släckt kalk, SBS och Wetfix I på ABS-beläggningar. På fyra objekt har olika 2 kombinationer av tillsatsmedel provats tillsammans med en referensbeläggning utan tillsatsmedel. Objekten ska följas i 5 år. Karaktäriseringen av beläggningarna i laboratoriet tyder på att det finns stora skillnader mellan beläggningarnas egenskaper. I det pågående SBUF projektet ”Finmaterialdelens betydelse för beständigheten hos asfaltbeläggningar”, Ulmgren et al (2003), testas vändskakapparat som en testmetod för finandelens vattenkänslighet. Stora skillnader mellan olika kombinationer av bitumen och finandel har observerats I SBUF projektet ”Förbättring av utmattningsegenskaper”, Jansson (2002), görs en jämförelse av ABb16 beläggningar med olika bindemedel och tillsatser av Wetfix I (amin) och SBS-polymer när det gäller utmattningsmotstånd i torrt respektive vattenlagrat tillstånd. Vattenlagringen hade en negativ effekt på utmattningsmotståndet, både med och utan Wetfix I i beläggningen. SBUF projektet 11159, Persson (2002) visar att spridningen i vidhäftningstalet (enl. FAS Metod 446) ligger kring 6 %. I Norge pågår PROKAS projektet med inslag av beständighetsundersökningar. Bland annat utvärderas effekten av hålrum, amintillsats och korttidsåldring för Agb beläggningar i en intern rapport, med hjälp av vattenkänslighetstestet enligt prEN 12697-12 och Cantabro testet, prEN 12697-17. Korttidsåldringen har en gynnsam effekt på vattenkänsligheten och Cantabro testet ser ut att kunna skilja mellan bra och dåliga beläggningar ur beständighetssynpunkt. I Finland pågår JÄPÄ projektet som behandlar beständighet hos asfaltbeläggningar med avseende på avisingsvätskor. Projektet är brett upplagt med både många och en del nya typer av laboratoriemetoder/utredningar samt ett stort fältförsök på Rovaniemi flygfält. Laboratorieprovningen har bl.a. innefattat mekanisk och kemisk karaktärisering av asfalt, mastix och bitumen som utsatts för avisningsväskor. I fältförsöken har tolv olika beläggningar lagts på Rovaniemi flygplats och utsatts för olika avisningsprogram. 3. Fältstudier och erfarenheter 3.1 Skadeutredningar – erfarenheter från Sverige 3.1.1 Inledning I följande avsnitt ges en sammanställning över ett antal skadeutredningar på större vägar där typen av skador har varit kopplade till det vi brukar benämna dålig beständighet hos asfaltlagren. Skadorna har huvudsakligen varit kopplade till slitlagret men även brister i bind- och bärlager samt obundna lager har inverkat på skadeutvecklingen. Skadorna har uppträtt under vinterhalvåret och uppkommit 1-3 år efter utförandet. Stenlossning och materialsläpp (som ibland ger slaghål) har genomgående förekommit men även andra skador har uppkommit, t ex krackeleringar, spårbildning och ojämnheter. Bidragande orsaker till de hastigt uppkomna skadorna har varit god tillgång till fukt/salt och hög andel tunga fordon. Förutom brister i asfaltens sammansättning eller ingående stenmaterial har också dålig kvalitet på utförandet (åldring av asfaltmassan, separationer, dålig packning) varit en stark bidragande orsak till skadornas uppkomst. När flera av dessa faktorer 3 föreligger samtidigt kan skadeförloppet bli dramatiskt och kräva snabba och kostsamma insatser. Stenlossning och materialsläpp medför också att trafikanterna kan drabbas av skador på fordon, t ex stenskott. Bild 1 Materialsläpp och slaghål uppkomna första vintern på en återvinningsbeläggning. På skadad vägbana låg bindemedelshalten markant lägre än på oskadad. Bild 2 Stensläpp i tre år gammal skelettasfalt. Bilden är tagen i en lastbyteszon med omfattande stenlossning 4 Bild 3 Strippat stenmaterial från skelettasfalt. Observera den dåliga täckningsgraden på de grövre partiklarna. Provet kommer från en bro där vatten blev instängt i underliggande lager och kom att påverkade vidhäftningen även i slitlagret Bild 4 Stenlossning första vinter på en spårytbehandling som lades i början av september året innan. Under vintern släppte i detta fall hela ytbehandlingen. Ytbehandlingar som läggs sent på säsongen riskera stenlossning under vintern. 5 Bild 5 Stenmaterial med dålig beständighet för frys-töväxlingar i svag saltlösning. Materialet användes tidigare som asfaltballast på Visby flygplats. Vittrande sten bildade håligheter i slitlagret 14 Andel skadade ytor (%) 12 10 Försämring av asfaltens hållbarhet pga nedbrytning från trafik, vatten, salt, frystö + åldring av bitumen + inverkan av brister i underliggande lager och undergrund Fel på proportioneringen Dåligt utförande Brister hos ingående material Extrema förhållanden 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Livslängd (år) Figur 1 Principiell bild över skadeutveckling av asfaltbeläggning (ej slitlager som nöts av dubbar). 3.1.2 Skadeorsaker Beständighetsskador såsom sten- och materialsläpp, anfrätt beläggning, tidigt uppkomna sprickor, slaghål med mera kan bero på brister hos materialet/asfaltmassan eller dåligt utförande men även på svagheter i underliggande lager. I svårare skadefall brukar flera av dessa faktorer samverka. Skador som kan relateras till bristande beständighet hos asfaltlager kan bero på följande orsaker eller snarare en kombination av dessa: 6 • låg bindemedelshalt • högt hålrum • felaktig stenmaterialsammansättning • dåliga vidhäftningsegenskaper mellan stenmaterial och bitumen • olämplig kornform (rundat material) • vattenkänsligt finmaterial • åldrat bitumen i asfaltmassan • separerad eller inhomogen massa • dålig packning • svagheter hos underliggande lager • dålig dränering och tvärfall (instängt vatten) • fuktigt läge på vägen • god tillgång till vatten, salt, frys-töcykler Skelettasfalt kräver för ett bra resultat särskild noggrann proportionering samtidigt som utförandet (blandning, utläggning och packning) måste hålla god kvalitet. Hållbarheten hos ett slitlager, och speciellt dess förmåga att bibehålla en god beständighet, är starkt beroende av massans homogenitet, framför allt i fråga om hålrumsfördelning och bindemedelsinnehåll. Hålrumsrika eller bindemedelsfattiga partier brukar vara de ytor som först erhåller skador, t.ex. lastbyteszoner där ofta asfaltmassan blir separerad vid utläggningen. Följande typer av separationer kan förekomma: • stenmaterialseparationer (det grova stenmaterialet) • bruksseparationer (mastix) • bindemedelsseparationer • temperaturseparationer • hålrumsseparationer Om beständigheten inte är fullgod hos ett asfaltlager försämras i princip de flesta egenskaperna hos materialet och beläggningen riskerar därför att få en förkortad livslängd. Egenskaper som påverkas är framför allt resistensen mot vatten och utmattningshållfastheten men även stabiliteten och bärförmågan kan försämras. Vid svårare förhållanden krävs sannolikt vidhäftningsbefrämjande tillsatser, såsom amin, kalkhydrat eller cement. Den här typen av tillsatser kan även göra nytta när sura bergarter används. En beläggnings förmåga att motstå vatten och omväxlande milda och kalla 7 perioder på vintern är också starkt avhängig av bindemedels- och hålrumshalten. Bindemedelsrika och täta beläggningar klarar de yttre miljöpåkänningarna betydligt bättre än magra eller öppnare massor. 3.1.3 Skadeutredningar med skelettasfalt och tät asfaltbetong Under framför allt senare delen av 1990-talet uppmärksammades beständighetsrelaterade skador på huvudsakligen skelettasfalt (ABS) men även på tät asfaltbetong (ABT) och andra beläggningstyper. Skadorna var av typen materialsläpp (både sten- och brukslossning som ibland gav slaghål) och i några fall hade även sprickbildning (utmattning), spårbildning och ojämnheter uppkommit efter något eller några års trafik. I de flesta fall användes inte vidhäftningsbefrämjande tillsatser i asfaltmassan. Modifierade bindemedel har dock förekommit i några av skadeutredningarna. Skadorna började uppträda redan efter första vintern eller de första åren och de flesta av vägarna fick åtgärdas inom fem år. Den beläggningstyp som uppvisat mest problem har varit skelettasfalt (ABS). När skelettasfalt introducerades på 1980-talet ansågs den ha bra slitstyrka, stabilitet och beständighet beroende på hög halt av grovt stenmaterial, mycket bindemedel, isolerade porer och relativt tjocka bitumenhinnor. En förutsättning var dock att massan var proportionerad på bästa sätt och att utförandet var bra. Det ensartade stenmaterialskelettet skulle ha en bra mättnadsgrad av asfaltbruk (mastix: bindemedel + filler) för att beläggningen skulle bli tät och beständig. Det ursprungliga konceptet kom från Tyskland och innebär bland annat en bitumenhalt över 7,0 % bindemedel. Inblandning av fibrer var nödvändig för den höga bindemedelshaltens skull. Rädsla för plastiska deformationer och ändrade krav på hålrumshalt och framför allt införandet av krav på bitumenfyllt hålrum medförde att entreprenörerna proportionerade sina massor med lägre bindemedelsinnehåll under 1990-talet. Från att från början ha legat nära 7,0 % hamnade bindemedelshalterna i många fall nära eller några tiondelar under 6,0 %. Regelverket tillät att bindemedelshalten fick ligga mellan 5,7-7,2 % för ABS16/B85 och fokus hamnade således med tiden på de lägre nivåerna. Det problem som förekommit med ABT har huvudsakligen berott på att asfaltmassorna proportionerats med alltför lågt bindemedelsinnehåll som i kombination med separationer vid utläggningen och svåra vintrar givit upphov till framför allt stenlossning. Det är viktigt att påpeka att i många fall har arbetsrecepten legat inom specifikationerna i regelverket men nära den undre gränsen för t ex bindemedels- och fillerhalt. Orsaken till att även ABTmassorna proportionerades relativt magra var en vilja att uppfylla kraven på hålrumshalt och bitumenfyllt hålrum eller att stabiliteten skulle förbättras. På 70-talet överdrev man bitumenhalten och fick plastiska deformationer. VTIs skadeutredningar av skelett- och ABT-beläggningar har visat en stark koppling mellan bindemedelshalt, hålrum, bindemedelsåldring och uppkomsten av tidiga skador typ materialsläpp och sprickor. Kombinationen av lågt bindemedelsinnehåll, relativt hög hålrumshalt och alltför mycket åldring av bindemedlet har visat sig mycket kritisk ur sprickbeständighetssynpunkt. Orsaken till att beläggningen erhållit en olämplig sammansättning har dels varit proportioneringen – en relativt mager asfaltmassa eftersträvades – men också på separationer i beläggningen. Framför allt i lastbyteszonerna har skadorna haft sin största utbredning. Skadade ytor har i jämförelse med oskadade ytor från samma objekt uppvisat signifikant skillnad med avseende på: • 8 markant lägre bindemedelshalt • högre hålrumshalt • mer åldrat bindemedel • lägre fillerhalt och filler av varierande kvalitet Permeabilitetstester på laboratoriet visade att när hålrumshalterna närmade sig 5 vol. % började asfalten bli vattengenomsläpplig. På så sätt kan fukt tränga in i och bli stående i lager av beläggningen och risken ökar därmed för stripping och andra typer av beständighetsskador. 3.1.4 Sammanställning över laboratorieresultat från skadeutredningar I följande figurer har de viktigaste resultaten från ett stort antal skadeutredningar sammanställts. Provningarna avser borrkärnor tagna i oskadade och/eller skadade partier av vägen. När skadorna är omfattande brukar det inte gå att få upp hela borrkärnor, vilket kan begränsa undersökningen (se bild 3). I figurerna 2, 3 och 4 redovisas bindemedelshalten, bindemedelsåldring och hålrumshalten från undersökningar av skelettasfalt. I figurerna 4 och 5 redovisas bindemedels- och hålrumshalten från borrkärnor tagna i tät asfaltbetong (ABT) och på skadade partier av vägen. I figurerna 6 och 7 framgår vidhäftningstalen (kallas numera ITSR-värde) enligt FAS metod 446. I medelvärde erhöll prov från skadade ytor 39 % medan prov från oskadade ytor erhöll betydligt bättre vattenbeständighet, 71 %. 9 Bindemedelshalt, vikt-% 8 oskadad yta sämre yta 7 6 5 4 3 2 1 0 E20, Alingsås E6, Skee E4, Mantorp E4, Gränna Bärbyleden E20, Närke E4, Skåne Figur 2 Inverkan av bindemedelshalt. Beläggningstyp: skelettasfalt. 9 80 Penetration, 25°C, 0,1 mm 70 oskadad yta 60 sämre yta 50 40 30 20 10 E4 ,S kå ne E2 0, N är ke n är by le de ta E4 ,H ag s rä nn a an to r M E4 ,G B E2 0, E4 , E6 A lin gs ås ,S ke e p 0 Figur 3 Inverkan av bindemedelsåldring. Beläggningstyp: skelettasfalt. 10 oskadad yta 9 Hålrumshalt, vol-% ABT sämre yta 8 7 ABS 6 5 4 3 2 1 E6 , C 74 0 at a G R v5 1 34 T5 05 T2 Sk ee E4 ,M an to rp E4 ,G rä nn B a är by le de n E2 0, N är ke E4 ,S kå ne E2 0 ,A lin gs ås 0 Figur 4 Inverkan av hålrumshalt: Beläggningstyp: skelettasfalt och tät asfaltbetong. 10 5,1 5 Bindemedelshalt, % 4,9 4,8 4,7 4,6 4,5 4,4 4,3 4,2 RV 59 T 205 T 534 Rv 51 C 273 T 243 D 230 Figur 5 Bindemedelshalten i skadade partier. Beläggningstyp: tät asfaltbetong. 80 medelvärde: 39 % Vattenkänslighet (ITSR, %) 70 ABS 60 50 ABT 40 30 AG 20 10 Provet föll sönder Provet föll sönder Provet föll sönder E2 0 E2 0 E2 0 E2 0 E4 E1 8 E4 E4 Tr E4 af ik Tr led af ik Tr led af ik le d E2 0 E2 0 E1 8 T2 05 T5 34 R v 51 T2 43 G at a C 74 0 G at a 0 Figur 6 Vattenkänsligheten (vidhäftningstal) hos borrkärnor på prov från skadade ytor. Beläggningstyp: skelettasfalt, tät asfaltbetong och asfaltbundet bärlager. 11 120 Vattenkänslighet (ITSR, %) medelvärde: 71 % ABS 100 ABT 80 AG 60 40 20 E2 0 E2 0 E6 E4 E2 0 E4 Tr af ik le d E1 8 G at a C 74 0 G at a T2 43 51 R v T5 34 0 Figur 7 Vattenkänsligheten (vidhäftningstal) hos borrkärnor på prov från oskadade ytor. Beläggningstyp: skelettasfalt, tät asfaltbetong och asfaltbundet bärlager. 3.1.5 Skadeutredning (1999) av skelettasfalt och AG på Europaväg 20, Närke Bakgrund Under vintern 1998/99 uppmärksammades sprickor, krackeleringar och stenlossning på E20 i Närke. Slitlagret av skelettasfalt uppvisade utmed större delen av vägen separationer i lastbyteszonerna och skadorna var främst koncentrerade till dessa ytor. En skadeutredning lades upp med följande innehåll: 12 • Okulär besiktning av vägen • Utsättning av sektioner för provtagning och mätningar (på sämre och bättre partier av vägen) • Okulär besiktning av stenmaterial och bergtäkt • Mätning av vägens bärighet genom fallviktsmätning vid utvalda sektioner • RST-mätning av hela objektet, både K1 och K2 i båda riktningar • Provtagning av bundna och obundna lager • Laboratorieprovning på borrkärnor och obundet material Motorvägen färdigställdes 1995 och har hög andel av tung trafik. Skadorna upptäcktes efter ca 3 års trafik. Slitlagret utgjordes av 40 mm ABS16/B85 med 80 mm AG32/B180 och 40 mm indränkt makadam som bundet bärlager samt 700 mm bergkrossmaterial. Okulär besiktning Bild 6 Sprickor och materialsläpp på E20, Närke. Bild 7 Det bästa vägavsnittet på E20, Närke. Tät, homogen yta och ingen stenlossning eller sprickor observerades. 13 Spårbildning och jämnhet enligt RST-mätning 20,0 K1 mot Laxå K2 mot Laxå 18,0 Sektion 2 16,0 Sektion 1 Spårdjup, mm 14,0 Sektion 3 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 Sektion, m Figur 8 Spårdjupet mätt med RST-bil. Skadade ytor uppvisade större spådjup än oskadade partier. 6,0 K1 mot Laxå K2 mot Laxå Jämnhet-IRI, mm/m 5,0 Sektion 2 4,0 Sektion 3 Sektion 1 3,0 2,0 1,0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 Sektion, m Figur 9 14 Jämnhet (IRI) mätt med RST-bil. Skadade ytor gav sämre jämnhet. Enligt RST-mätningen varierade spårjupen och jämnheten utmed vägen beroende på effekter från de skadade partierna i vägbanan med omfattande stenlossning och sprickbildning. Bärighet genom fallviktsmätning 400 350 Krökningsradie, m 300 250 200 150 100 50 0 sekt. 1 (sämre) Sekt. 2 (sämre) Sekt. 3 (bättre) Sekt. 4 (sämre) Sekt. 5 (sämre) Figur 10 Beräknade krökningsradier från fallviktsmätning vid E20, Närke. Sträckorna med skador hade samtliga lägre krökningsradie (beskriver påkänningarna i de övre bundna lagren) än referensen med oskadad beläggning. En bidragande orsak var också att undergrunden var bättre på sektion 3. Analys av asfaltmaterial och bindemedel genom borrkärnor 8,0 Slitlager (ABS) 7,0 Bärlager (AG) Bindemedelshalt, % 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 Sektion 1, (dålig) Sektion 2, (dålig) Sektion 3, (bra) Sektion 5, (dålig) Figur 11 Bindemedelshalten på borrkärnor från E20, Närke. 15 9,0 Slitlager (ABS) Hålrumshalt i hjulspår, % 8,0 Bärlager (AG) 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 Sektion 1, (dålig) Sektion 2, (dålig) Sektion 3, (bra) Sektion 5, (dålig) Figur 12 Hålrumshalten på borrkärnor från E20, Närke 100 Slitlager (ABS) 90 Bärlager (AG) Vidhäftningstal, % 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Sektion 1, (dålig) Sektion 2, (dålig) Sektion 3, (bra) Sektion 5, (dålig) Figur 13 Vattenkänsligheten på borrkärnor E20, Närke. 120 Sektion 1 (dålig) Sektion 3 (bra) Sektion 3 (bra)- omprov Penetration, 0,1mm 100 80 60 40 20 0 ABS 16 AG 22 Figur 14 Penetrationen hos återvunnet bindemedel från borrkärnor. E20, Närke. 16 Slutsatser Flera faktorer verkade ha samverkat vid den sprickbildning och stenlossning som vintrarna 1998/99 och 1999/00 uppkom på E20, Närke. I de prov som togs i sämre ytor erhöll slitlagret av skelettasfalt relativt låga bindemedelhalter och höga hålrumshalter. Skelettasfalten uppvisade också i skadade ytor en anmärkningsvärt hög åldring som sannolikt orsakats av att massan haft en alltför hög temperatur eller varit uppvärmd för länge. Sammantaget hade slitlagret på vissa partier i vägen blivit sprött och sprickkänsligt och vattengenomsläppligt samt fått dålig beständighet mot vatten. Prov från oskadad yta uppvisade markant högre bindemedelsinnehåll och lägre hålrumshalter samt betydligt mindre påverkat bindemedel. Även det bitumenbundna bärlagret (AG) hade på vissa sträckor erhållit dålig beständighet och flexibilitet på grund av lågt bindemedelsinnehåll och åldrat bindemedel. Detta bidrog ytterligare till att beläggningskonstruktionen blev mer sprickkänslig. Även IM-lagret verkar vara försvagat i de skadade sektionerna och därmed inte uppnått avsedd funktion. Det obundna stenmaterialet under beläggningen verkade inte ha bidragit till skadornas uppkomst även om inslag av något sämre finmaterial konstaterades i prov från skadad sektion. Bärigheten var enligt fallviktsmätningen lägre i skadade avsnitt av vägen än oskadade och låg med tanke på det stora antalet tunga fordon på vägen. Sammanfattningsvis visar undersökningen att beläggningen i främst på separerade avsnitt blivit spröd och sprickkänslig på grund av lågt bitumeninnehåll och åldrat bitumen som i kombination med höga hålrumshalter också givit asfaltmaterialen dålig beständighet mot vatten. Orsaken till skadorna kan främst härledas till dålig kvalitet på utförandet (separerade och åldrade massor) av asfaltbeläggningarna. 3.1.6 Åtgärder som vidtagits i Sverige för att förbättra beständigheten hos asfalt En rad åtgärder för att förbättra beständigheten hos asfaltmassor har vidtagits på senare år: Produktion • Krav på rundbottnade lastbilar – reducerar risken för separationer • Försök med blandningskassett monterade på läggaren – blandar om massorna och förhindrar separationer (kostnadseffektivt endast vid stora jobb) • Krav på värmekamera – detekterar risken för separationer • DOR-mätning – kontinuerlig mätning av homogenitet – ger viktig information om beläggningens homogenitet • Tjockare lager under slitlager • Bättre vältningsteknik, bl.a. gummihjulsvält • Bra fogar 17 Laboratoriemetoder • Längre lagringstider i vatten vid bestämning av vidhäftningstal, 7 dygn – ger en strängare provning • ”Osmotisk” konditionering (salt + vatten + frys-tö) – strängare provning som visat relevans med vinterförhållanden • För att provningen skall bli mer utslagsgivande tillverkas och konditioneras ibland prov med högre hålrumshalter än normalt (efterliknar separationer) – ger mer utslagsgivande provning • Mer av funktionsinriktade labprovning (styvhetsmodul, Prall, Cantabrian mm) • Metoder för att testa de finare stenmaterialfraktionernas vattenkänslighet Tekniska anvisningarna • Hårdare krav på vattenkänslighet • Lägre tillåtna hålrumshalter • Högre riktvärden för bindemedelshalt • Krav på vidhäftningsbefrämjande tillsatser (kalkhydrat, portlandcement eller amin) • Modifierade bindemedel • Undvika alltför sen utläggning på året Krav på vidhäftningsbefrämjande tillsatser ställs när förhållandena är svåra eller stenmaterialet har dåliga vidhäftningsegenskaper. Som regel är de stenmaterial som används i slitlager sura och hydrofila. Samma täkter används även till massa för undre lager där krav på beständighet är viktiga. Trender inom asfaltbranschen • Tunnskiktsbeläggning för slitlager - får bra vidhäftning genom innehåll av vidhäftningsmedel, modifierade bindemedel och genom att emulsionen från underlaget tränger upp i den tunna massabeläggningen • Val av beläggningar med lägre maximal stenstorlek på grund av att de är mindre separationsbenägna • Värmebeläggningar – Heating och Repaving • Mer användning av modifierade bindemedel och vidhäftningsbefrämjande tillsatser Exempel på skadeutredningar Höbeda 1996, 1998, 1999; Jacobson & Höbeda 1996, 1999; Jacobson 1998, Jacobson & Hornwall 1998 (2 st), 1999 (2 st), 2000 (2 st). 18 3.2 Norske erfaringer (veger) 3.2.1 Innledning For veger er asfaltdekkenes bestandighet overfor miljømessig nedbrytning dominert av vann/fukt-påvirkning og av oppherding/aldring. Ofte samvirker flere faktorer på bestandigheten. I noen skadesaker (f.eks. vedheftssvikt) kan man likevel finne den dominerende årsaken og sette inn tiltak for å løse problemet. For andre skadesaker der både aldrings- og vedheftsegenskaper er dårligere enn forventet, kan det være vanskelig å komme fram til sikre konklusjoner. I denne oppsummeringen gjennomgås faktorer som påvirker bestandighet, norske krav/asfaltspesifikasjoner på bestandighet, noen eksempler på skadesaker og litt om hvilke prøvingsmetoder som er vurdert. 3.2.2 Faktorer som påvirker bestandighet 3.2.2.1 Dimensjonering (dekketykkelse, bæreevne, drenering, ÅDT) Det forutsettes at en velger riktig dekketype og riktig dekketykkelse i forhold til de påkjenninger vegen kommer til å få. Likeså at bæreevne og drenering er ivaretatt. Det hender likevel at det av forskjellige grunner legges dekker som er for ”dårlige” som egentlig ikke burde vært lagt. Dette kan være en kalkulert risiko eller en planleggingsfeil. At disse får kortere levetid bør ikke være noen overraskelse. For underdimensjonerte dekker vil alle svakheter synliggjøres raskere enn for veldimensjonerte dekker. 3.2.2.2 Materialer (bindemiddel, tilslag, filler, tilsetningsstoffer) Aldring: skadesaker pga. langtidsaldring er lite kjent eller påaktet i Norge. Dette skyldes bl.a. piggdekkslitasjen, som gir betydelig redusert levetid på dekkene og at vi har forholdsvis lav gjennomsnitts dekkealder, ca. 8 år på riks- og fylkesvegnettet. Forventet levetid på nye belegninger er 16 år. Det kommunale vegnettet har trolig høyere gjennomsnitts dekkealder. Redusert piggdekkslitasje og begrensede midler til asfaltering vil trolig føre til at gjennomsnittsalderen til vegdekkene øker, og dermed vil aldringsproblematikken bli mer synlig. Aldringen skjer hovedsakelig i bindemidlet, selv om også f.eks. forvitring av tilslag kan regnes som en form for aldring. Et aldret asfaltdekke fremstår som tørt, magert og sprøtt, og har lett for å sprekke opp (krakelere). Ekstrem korttidsaldring ved for høy blandetemperatur eller feil innstilt brenner i tørketrommelen (trommelblandeverk) kan føre til ”brent” bindemiddel, som har dårlig bindingsevne. Betydelig langtidsaldring kan forekomme i asfaltdekker med høyt hulrom (drensasfalt og myk drensasfalt, myk asfalt eller asfaltgrusbetong med høyt hulrom. Tradisjonell oppskrift for å redusere langtidsaldringen er tykk bitumenfilm (høyt bindemiddelinnhold) og lavt hulrom i dekket. Bruk av hydratkalk påstås å kunne redusere aldring (er ikke/lite brukt i Norge). Vedheft/vannfølsomhet: I vårt krevende klima blir dårlig bestandighet/vedheft ofte synlig allerede det første året etter legging. Mye av de kunnskapene vi har fått er gjennom skadeutredninger – der man søker å finne årsaker til dårlig dekkekvalitet. Den kritiske fasen er gjerne mildværsperioder 19 om vinteren eller våren da den våte asfalten etter frysing/tining har svekket Påkjenningene fra piggdekk og mange steder lastebilkjetting bidrar til at dette tøffeste perioden for vegdekkene. Som regel slites asfaltdekket ovenfra og ned. sjelden at vi ser at øvre bærelag/bindlag har vedheftssvikt. Årsaker til vedheft/vannfølsomhet pga. materialer kan være: styrke. er den Det er dårlig - dårlig vedheft til grovtilslaget (> 4 mm). Enkelte bergarter/mineraler har dårligere vedheft til bitumen enn andre. Det kan være sure (kvartsholdige) bergarter, porfyrer, anorthositter mv. - dårlig vedheft/vannfølsomhet i finstoffdelen (0-4 mm) pga. mineralogi eller høyt innhold av svake korn/glimmer. Omvandlingsprodukter kan førekomma. - Dårlig vedheft til bindemidlet f.eks. ved bytte av bitumen.. - Manglende eller utilstrekkelig vedheftningsmiddel. 3.2.2.3 Proporsjonering (bindemiddelinnhold, kornkurve, hulrom, tilsetninger mv.) Mulige årsaker til skader/feil på asfalten. Aldring: Høyt hulrom og lavt bindemiddelinnhold Vedheft/vannfølsomhet: - For lavt bindemiddelinnhold - Høyt hulrom i massen - Høyt hulrom i mørteldelen (blir sjelden undersøkt) - Feil dosering av vedheftningsmiddel 3.2.2.4 Produksjon/utførelse - Behandling/lagring av råvarer - Blandeverk (innstillinger, ”riktig” blanding) - Transport/utlegging (unngå separasjoner, avkjøling av masse) - Riktig klebing - Riktig utførte skjøter - Valsing (god komprimering, riktig hulrom, ”tette toppen”) 3.2.2.5 Øvrige påkjenninger (klima, piggdekk/kjetting, salting) I områder med kystklima og mye nedbør må en ofte legge asfalt under ugunstige værforhold. Noe høyere bindemiddelinnhold og bruk av vedheftningsmiddel (amin) skal 20 kompensere for dette. Slitasje fra piggdekk og kjetting gjør at også dekker med lavt hulrom får vannskader, da slitasjen åpner for vannintrengning i dekket og bidrar til å mykne opp/slite bort mørtel. Det er ikke dokumentert at salting (med natriumklorid) virker direkte oppløsende på asfalten. Mer bar asfalt og mer våt asfalt gjør at saltede veger slites noe mer enn usaltede. Overgang fra usaltet til saltet veg gir økt eksponeringen av den bare asfalten. Det kan hende at dekket (f.eks myk asfalt) må oppgraderes til et sterkere (asfaltgrusbetong) for å tåle dette. Smeltevann pga. salting som trenger ned i hulrom i asfalten kan bidra til frostsprengning. 3.2.3 Krav til bestandighet i vegnormaler I Håndbok 018 – Vegbygging (1999) stilles følgende krav:” For alle dekketyper gjelder det at materialenes vedheftningsegenskaper skal dokumenteres eller garanteres”. I den reviderte Håndbok 018 (2004) blir ordlyden endret til: ”Relevante tekniske egenskaper skal garanteres”, der Bestandighet relatert til klima (temperatur, nedbør etc.) er en av de gitte egenskapene. Håndbok 018 stiller generelle krav til bindemidler, steinmaterialer og tilsetningsstoffer (vedheftningsmidler), som er relevante for bestandighet. Det stilles også krav til at utførelsen av asfalten skal være korrekt utført. 3.2.4 Eksempel på skadesaker og utredninger Med en tidshorisont på vel 20 år tilbake i tid har det vært en del skadesaker å lære av. Det kan være fra feltforsøk med nye dekketyper der man har tatt en kalkulert risiko, eller det kan være reklamasjoner der dekket ikke har holdt akseptabel kvalitet. En må regne med at det ikke alle skadesaker blir rapportert eller får en egen skadeutredning; jobben kan være for liten til at det har noen hensikt eller man blir raskt enige om skadeoppgjør. Dekkefeil som høyt hulrom eller lavt bindemiddelinnhold håndteres som ordinære reklamasjoner. For de spesielle problemene vil jeg tro at det er både i byggherrens og entreprenørens interesse å avklare årsaker til dårlig bestandighet, at relevante prøvingsmetoder blir benyttet til dette, og at en finner fram til egnede proporsjoneringsmetoder. I de følgende eksempler er ikke kaldblandede masser tatt med da de har spesielle problemstillinger (forsøksdekker mv.). 3.2.4.1 Problem med mykasfalt a) Borprøver av Ma 8000-16 tatt ut april 1988. Borprøver fra godt dekke var fast, mens borprøver fra dårlig dekke var løse og hang dårlig sammen. Mikroskopering viste at de dårlige prøvene hadde dårlig bindemiddelomhylling på grov- og finfraksjon. Aminindikatortest (Bromfenolblåløsning) ga svak fargereaksjon på dårlig masse og sterkere fargereaksjon på god masse. Koketest skilte mellom god og dårlig masse. Det ble konkludert med at dårlig vedheft pga. utilstrekkelig amintilsetning var årsak til dekkeskadene. 21 b) Borprøver av dårlig MDa 6000-16 tatt ut 1988. Omhyllingen syntes å være god. Koketest ga noe blakking. Gjenvunnet bindemiddel hadde normal viskositet, ca 11000 mm2/s. Kunne ikke forklare årsaken til dårlig dekke. c) Masseprøve av Ma 6000-16 fra 1996 som hadde fått omfattende skader. I vann fløt det opp oljefilm av massen, det var oljelukt. Koketest uten og med ny porsjon amintilsetning indikerte utilstrekkelig amintilsetning. d) Masseprøve av Ma 6000-16 fra 1988. På mange jobber fra et spesielt asfaltverk var det store dekkeskader på mykasfalten. Mørtelen var svært løs og ble lett vasket ut. Det var betydelig steinslipp. Skadeutredningen viste at det var sammensatte årsaker til dårlig kvalitet: dårlig egnet finstoff fra knuseverket, høy fuktighet i finstoff, dårlig fungerende amindosering i trommelblandeverket, aminet var ikke velegnet til halvvarm produksjon. Overgang til mer egnet amin, forbedring av asfaltverket, skifte til annen og bedre finstoffkvalitet bidro til tilfredsstillende asfaltkvalitet. e) Masseprøve av Ma 6000-16 tatt fra veg 2000. Dekket holdt på å gå i oppløsning – var som grøt på vegen. Prøven virket tørr og løs og hadde liten bindingsevne. Det var ikke noe feil på det anvendte bindemidlet. Det var noe lavt bindemiddelinnhold i forhold til kornkurven. Glimmerinnholdet i 0,125-0,250 mm fraksjonen var på 38 % (visuelt bestemt). Koketest på prøve uten og med ny tilsetning av amin viste at ny dose amin ga klar forbedring av vedheft (god vedheft). Mistanke om utilstrekkelig amintilsetning i massen. 3.2.4.2 Problem med varmasfalt (Agb og Ab) a) Ab-dekker med kvartsdioritt i Bergensområdet 1986. En rekke jobber med kvartsdioritt i grovtilslaget eller med 100 % kvartsdioritt, hadde dårlig holdbarhet. Det hadde vært ekstremt mange regnværsdager i leggesesongen. Hulrom og bindemiddelinnhold var stort sett innenfor krav. Det ble ikke benyttet vedheftningsmiddel i massene. Skadeutredningen viste at det var benyttet bitumen med lavt og høyt syretall (Middle East og Venezuela). Laboratorieprøvingen viste at uten amin hadde begge bitumentyper for dårlig vedheft (høyt syretall var noe bedre) mot kvartsdioritt. Begge bitumentyper ga godt resultat med amintilsetning. Bruk av natursand i 0-4 mm sorteringen ble anbefalt. Et resultat av skadeutredningen var at det deretter skulle kreves tilsetning av vedheftningsmiddel til kvartsdioritt og andre kvartsholdige tilslag. b) I Ab-dekker med anorthositt (kraftigt omvandlad har det siden 1960-70 tallet vært foreskrevet tilsetning av 0,5 % varmebestandig amin for å unngå dekkeskader (Anorthositt – kraftigt omvandlad, basisk bergart (gabbro). Omvandlade bergarter gir ofte problem.) En spesiell skadesak bør nevnes. I 1987 sesongen benyttet entreprenøren et aminprodukt som fungerte godt nok i bitumen med lavt syretall, men utilfredsstillende i bitumen med høyt syretall. I 1987 benyttet entreprenøren venezuela-bitumen med høyt syretall tilsatt det aktuelle aminet uten å være klar over vedheften ikke ville bli god. Dette førte til at nesten hele årsproduksjonen av Ab-masser med anorthositt fikk dårlig vedheft. Også Ab-dekker med lavt hulrom og høyt bindemiddelinnhold fikk store skader. Det ble en stor reklamasjonssak. Etter denne skadesaken ble det ved typegodkjenning av aminprodukter alltid benyttet referansebitumen med høyt syretall for å unngå at svake aminprodukter kom på markedet. Det aktuelle amin-produktet forsvant fra markedet. 22 c) Agb 16 masser fra stasjonært trommelblandeverk 1988. Mange produksjoner med dårlig kvalitet til tross for amintilsetning. Mørtelen var svært løs og ble lett vasket ut. Det var betydelig steinslipp. Skadeutredningen viste at det var sammensatte årsaker til dårlig kvalitet: dårlig egnet finstoff fra knuseverket, høy fuktighet i finstoff, dårlig fungerende amindosering i trommelblandeverket. Forbedring av asfaltverket, skifte til annen og bedre finstoffkvalitet bidro til tilfredsstillende asfaltkvalitet. Etter noen år dukket det likevel opp nye skadesaker på masser levert fra dette verket. En geologisk utredning vurderte finstoffet (0-2 mm knust fjell) som lite egnet da det innholdt mye finstoff, med mineraler som biotittglimmer, pyroksen og amfibol. I tillegg ble finstoffet lagret utendørs og fikk dermed høyt vanninnhold som tørketrommelen ikke klarte å fjerne helt. I tørketrommelen dannet finstoffet klumper som ikke tok til seg nok bitumen. Finstoffklumpene ble svakhetspunkter i den ferdige massen. Etter at en gikk over til en annen og bedre egnet finstoffkvalitet og sørget for bedre lagringsbetingelser, ble problemet løst. d) Ab 16 masser med rombeporfyr/syenittporfyr lagt 1990. Pukken kom fra et nytt fjelltak og det ble ikke benyttet vedheftningsmidler i massen. Laboratorieprøving viste at tilslaget hadde svært dårlig vedheft uten vedheftningsmiddel. Det ble observert steinslipp og åpne partier over hele strekningen. Året etter ble det lagt masse med og uten amintilsetning det ble utført spaltestrekkprøving med/uten vannmetning (ITSR) på borprøver vedheftningstall henholdsvis uten og med amin var 67 % og 78 %. Det brukes i dag alltid vedheftningsmiddel til dette tilslaget. e) Ab og Agb masser med sure gneiser og granitter lagt i 1990. Tilslaget hadde dårlig vedheft men entreperenøren brukte ikke vedheftningsmiddel. Dekket fikk fort åpne og grove partier og steinslipp, mye bortslitt i hjulspor. Stor reklamasjon, i ettertid brukes vedheftningsmiddel til det aktuelle tilslaget. f) Ab 11 masse med kvartsittholdig tilslag lagt 1998, bindemiddel B180. Produsert i stasjonært asfaltverk. Dekke lagt på dager med lett regnvær var mer skadeutsatt enn dekke lagt på finværsdager. Koketest av borprøve (30 %) ga dårligere resultat en forventet. Hulrom i massen lå stort sett innenfor krav. Entreprenøren hevder at de ikke hadde hatt bestandighetsproblem med denne massen tidligere (med Agb). Ved nærmere vurdering av analyseresultatene kom man til at massen var mer en Agb (lavt bindemiddelinnhold) enn en Ab og at massen ble lagt på en relativt høyttrafikkert veg, som også ble saltet om vinteren. Konklusjon: vedheftningsmiddel benyttes til det aktuelle tilslaget. g) Agb dekker produsert i egen regi med lokale materialer, delvis fra linja (vegskjæringer mv.), i mobilt trommelblandeverk 1998-1999. Vedheften til massen var ikke undersøkt på forhånd (det ble ikke brukt amin). Det ble etter hvert stor skader på deler av produksjonen. Grovtilslaget inneholdt kvarts (krever vedheftningsmiddel). Mørteldelen var svak (inneholdt bl.a. kvarts, feltspat og glimmer (ca. 20 % i finsandfraksjonen). Kalkfiller ble ikke brukt. Det var noe svakt steinmateriale (klasse 2-5). Det var noen ganger uregelmessighet i asfaltproduksjonen (høyt vanninnhold i grus, snø/is i lagerhaug, separasjoner). Lavt bindemiddelinnhold i massen forekom. Etter 3-4 år måtte flere parseller legges over med nytt dekke. 23 3.2.5 Prøvingsmetoder for bestandighet 3.2.5.1 Aldring Aldringsegenskaper til massen blir vanligvis ikke undersøkt. På bindemidlet utføres TFOT, RTFOT og ved behov PAV test. 3.2.5.2 Vedheft/vannfølsomhet Vegvesenet har både som byggherre og som produsent i egenregi av oljegrus, myk asfalt og varmasfalt i mange år hatt en oppfølging av bindemiddel, steinmaterialer og vedheftingsmidler også med tanke på vedheft/vannfølsomhet. Etter at Produksjonsavdelingen i vegvesenet ble utskilt som eget selskap i 2003 er oppfølgingen trappet ned for vegvesenet sin del. En rask oversikt over hva som blir undersøkt for varme produksjoner er gitt nedenfor . Steinmaterialer (grovt): Behov for vedheftningsmiddel vurderes etter laboratorieprøving med rulleflaskemetoden. Petrografisk karakterisering utføres. Steinmaterialer (fint): Vannfølsomhet undersøkes vanligvis med en koketest (fram til 1990 ble også Riedel koketest benyttet). Ved behov undersøkes glimmerinnhold i en visuell vurdering. Bindemiddel/vedheftningsmidler: Effekt og dosering av vedheftningsmiddel vurderes med rulleflaskemetoden. Asfaltblanding: Undersøkelse av vannfølsomhet med spaltestrekkprøving (ITSR) gjøres hvis det er spesielt ønske om det. Koketest utføres også ved behov. Cantabro-test på vannlagrede asfaltprøver ser ut til å gi ”fornuftige” verdier, men er foreløpig lite brukt. 3.3 Erfarenheter från Finland Finland har likartade beständighetsrelaterade problem som de övriga nordiska länderna. Eventuellt är problemen något mindre på grund av ett ur beständighetsperspektiv bättre klimat i Finland än i de andra nordiska länderna. Skador på grund av dåligt stenmaterial, felaktig sammansättning och bristfällig produktionsteknik uppkommer regelbundet men ingen statistik över dessa problem finns tillgänglig. På senare tid har det förekommit skador vid de longitudinella skarvarna, men skador orsakade av separationer numera är sällsynta. En del beständighetsskador kan härledas till det faktum att tunna beläggningar läggs ut under kalla perioder (tidig vår och sen höst). På flygfälten har slamförsegling användts i stor utsträckning som underhållsmetod, men mängden slamförsegling har minskat under senare år. 24 3.4 Flyplassdekker (norske erfaringer) 3.4.1 Bakgrunn I 1991 startet Luftfartsverket i Norge et forsknings- og utviklingsprosjekt med et klart siktemål; å utvikle og ta i bruk asfalttyper som gir mer motstandsdyktige dekker, lavere vedlikeholdsutgifter og lengre levetider (lavere levetidskostnader). Prosjektet omfattet i perioden 1991-1997 flere ulike undersøkelser; • Innhenting av generell kunnskap om aldring av asfalt (kompetanseoppbygging). Herunder litteratursøk og litteraturundersøkelser, gjennomgang av rapporter fra SHRP (Strategic Highway Research Program) m.m. • Kartlegging av aldrings- og forvitringsmekanismer under norske forhold. Her inngikk erfaringsinnsamling gjennom prøvetakinger og analyser av asfaltdekker fra ulike flyplasser, med forskjellige klimatiske forhold. Et utvalg flyplasser ble også valgt ut for å følges opp periodisk, for å se på aldringsutviklingen på nylagte dekker. • Undersøkelser av ulike bindemidlers og asfaltmaterialers langtidsegenskaper i laboratorium. Sentralt her stod akselererte aldringsforsøk på asfaltdekker ved bruk av værometer (klimasimulator). Luftfartsverket var også en pådriver i utprøvingen av den nye asfaltteknologien utviklet i SHRP, hvor nettopp akselerert aldring av bindemidler er en sentral del. Beskrivelsene av og resultatene fra disse prosjektene finnes i egne separate rapporter (jfr. litteraturlisten). 3.4.2 Utvikling av skader på asfaltdekker Før eller senere vil det oppstå skader på et asfaltdekke. Disse skadene kan beskrives både ut fra visuell opptreden og bakenforliggende årsak. F eks kan man snakke om både langsgående sprekker og telesprekker, om tverrsprekker og lavtemperatursprekker, om krakelering og utmatting. På samme måte kan det være et terminologisk spørsmål om et dekke oppviser uttørking, steinslipp, forvitring eller aldring. Noen typiske dekkeskader på norske flyplasser er vist på bildene 8 – 11. 25 Bilde 8 Aldring og forvitring er et vanlig problem på flyplasser Bilde 9 Deformasjoner i dekket kan oppstå pga flyenes store hjultrykk 26 Bilde 10 Store deformasjoner/setninger er alvorlige, spesielt fordi de gir stående vann på banen (mulige vannplaningsfeller) Bilde 11 På flyplasser med svært lave vintertemperaturer kan tverrsprekker over rullebanen være et problem (lavtemperaturoppsprekking) 27 Hva som er de viktigste egenskapene til et asfaltdekke vil variere alt etter hvor dekket ligger, hvilken funksjon det skal ha, hvilke belastninger det vil få osv. På en rullebane vil man f eks måtte fokusere spesielt på friksjon, jfr. tabell 1. TABELL 1 Viktige funksjonsegenskaper til asfaltdekker på norske flyplasser (prioritert rekkefølge) Egenskaper Resultat ved manglende funksjon (skadeutvikling) 1 Friksjon Fin/glatt overflatestruktur (polering, akkumulerte mangelfull avrenning (deformasjoner, dårlig geometri) 2 Klimabestandighet/ Steinløsning, forvitring, oppsprekking (spesielt ved lave temperaturer) forurensninger), aldringsmotstand 3 Stabilitet Deformasjoner, spor, setninger 4 Utmattingsmotstand Oppsprekking (pga gjentatte trafikkbelastninger) Et grunnleggende faktum er at et asfaltdekke forandrer egenskaper over tid. Mekanismene i denne prosessen er kompliserte. Asfaltdekkene påvirkes av et stort antall nedbrytingsfaktorer som sammen og hver for seg direkte innvirker på dekkets levetid. Dette kan gi seg utslag i at samme type dekke kan få forskjellige skadeutviklinger innenfor en og samme flyplass. Aldringsmekanismene er nærmere drøftet i eget avsnitt (kap 4) 3.4.3 Aldring på norske flyplasser, erfaringsinnsamling 3.4.3.1 Generelt En tilstandskartlegging av stamruteflyplassene i Norge tidlig på 1990-tallet avdekket at dekketilstanden på flere flyplasser begynte å bli dårlig, og at det krevdes intensivert dekkefornyelse i forhold til det som på det tidspunkt var ventet og planlagt. Det ble antatt at store deler av den negative utviklingen måtte skyldes klimatiske forhold, da selve trafikkbelastningene var moderate på de fleste flyplassene. For å prøve å få et bedre bilde på hva som faktisk skjer med asfaltdekkene på norske flyplasser, hvilke faktorer som har størst betydning osv ble det startet et feltoppfølgingsprosjekt. Aktiviteten på dette prosjektet var todelt: Èn undersøkelse gikk på gamle dekker for å prøve å se hva som kjennetegnet gode/dårlige dekker, og hvilke faktorer som mest syntes å påvirke tilstanden over tid. Den andre studien gikk på oppfølging av nylagte dekker for å prøve å kvantifisere aldringsutviklingen i ulike deler av landet og på ulike dekketyper i kyst- og innlandsklima. 28 3.4.3.2 Erfaringer med gamle dekker Det ble tatt ut og analysert prøver fra flyplasser med ulike klimatiske forhold; fra kystklima med milde vintre (Kristiansund, Molde) til innlandsklima med kalde vintre (Røros, Fagernes). Likeledes fra sør (Kristiansand) til nord (Tromsø, Kirkenes). De fleste prøvene ble hentet fra rullebaner der det var foretatt rilling, men det var også prøver fra taksebaner og skulderpartier som ikke var rillet. De fleste prøvene var Ab11masser med bindemiddel B180. Prøvenes alder (eksponeringstid i felt) varierte fra 2 til 27 år. Karakteristiske trekk Ved uttak ble prøvene vurdert mhp alder, skadetyper, skadeomfang og (forventet) levetid. Prøvenes “forventede levetid” ble subjektivt vurdert ved å sammenholde dekkealder og dekketilstand; - dårlig tilstand i forhold til alder, antatt levetid < 15 år akseptabel tilstand i forhold til alder, antatt levetid 15-20 år god tilstand i forhold til alder, antatt levetid > 20 år Skadeutviklingen var ved prøveuttak i stor grad dominert av uttørking og forvitring. Men oppsprekking var også et synlig alvorlig problem, da spesielt på innlandsflyplassene. Sammenligning målte materialegenskaper og tilstand Målte egenskaper for dekkeprøvene omfattet styrke-/stivhetsegenskaper (indirekte strekkforsøk og Marshallforsøk på borprøver), bindemiddelinnhold, hulrom og bindemiddelstivhet. Det var ikke lett å påvise noen klar korrelasjon mellom de målte enkeltparametrene og dekketilstanden. Men noen tendenser kunne man se: • De visuelt sett beste prøvene (i forhold til alder) hadde alle relativt høyt bindemiddelinnhold, moderat til lavt hulrom, relativt høy bruddtøyning ved indirekte strekk (god fleksibilitet), og også relativt mykt bindemiddel i forhold til alderen. Den eldste prøven (fra Tromsø) hadde forbausende lite synlig forvitring. Denne prøven var karakterisert med lavt hulrom (2,8 %), høyt bindemiddelinnhold (6,5 %) og svært mykt bindemiddel i forhold til alderen (pen 89). • Prøvene med estimert levetid 15-20 år (“akseptabelt”) hadde hulrom mindre enn 5 % og minimum 5 % bindemiddel. • De minst forvitringsbestandige dekkene hadde høyt hulrom og/eller liten styrke og (delvis) lavt bindemiddelinnhold. • Prøvene hvor oppsprekking syntes å være kritisk skadetype låg i klimaområder med langvarige kuldeperioder. Prøver fra Fagernes med utgangsbindemiddel B85 hadde ved prøveuttak pen 23. Med så stivt bindemiddel kombinert med lave temperaturer er oppsprekkingsproblemene forståelige. Samlet vurdering 29 Disse undersøkelsene av eldre flyplassdekker i Norge har gitt en god del verdifulle erfaringer. Prøveomfanget skulle gjerne vært større, men på basis av det foreliggende material er følgende karakteristiske hovedtrekk funnet: • Forvitringsbestandige asfaltdekker bør ha høyt bindemiddelinnhold og lavt hulrom. (For Ab-dekker tilsier dette minst 5,5 % bindemiddel og maksimalt 4,5 % hulrom.) • Det synes klart at dekker med relativt myke utgangsbindemidler (penetrasjon > B180) står seg best både mot forvitring og oppsprekking. • Spesielt pga hulrommets betydning vil åpne, separerte partier få skader langt tidligere enn tette dekker. Dette underbygger viktigheten av å tilstrebe homogenitet ved produksjon og utlegging av asfaltdekker. 3.4.3.3 Erfaringer med nylagte dekker I arbeidet med å sikre seg best mulige bestandige flyplassdekker ønsker man seg fortsatt mer kunnskap rundt en del spørsmål; hvor raskt skjer egentlig aldringen under norske klimaforhold, hvor mye betyr korttidsaldringen, hva skjer ved forskjellige massesammensetninger osv. Ut fra dette ble det i 1993 satt i gang et prosjekt med å følge opp noen nylagte dekker mhp langtidsaldring og tilstandsutvikling. Også her valgte man ut flyplasser med ulike klimaforhold og i ulike landsdeler (Oslo/Gardermoen, Molde, Evenes, Banak). For hver av disse rullebanene ble det satt opp et “langtidsprogram” med periodisk tilstandsregistrering og prøveuttak for materialtesting: - Overflatetilstand (skadeutvikling, ruhet/friksjon) Dekkeegenskaper (hulrom, densitet, strekkfasthet, lastfordelingskoeffisient) Bindemiddelegenskaper (penetrasjon, viskositet, mykningspunkt) Gjenvinning og testing av bindemiddel er gjort i ulike lag i dekkene (0-10 mm, 10-20 mm, 20-30 mm). Disse undersøkelsene ble også brukt for å sammenligne den reelle aldringen på norske flyplasser med laboratoriealdring (Rolling Thin Film Oven test RTFOT og Pressure Ageing Vessel PAV), jfr Aurstad/Andersen 1999 Foreløpige konklusjoner: • På alle dekkene er det påvist generell herding/aldring av bindemidlet i tiden etter utlegging. • Det er markante forskjeller mellom ulike dybdenivå i asfaltdekkene. Aldringen skjer tydelig mye raskere i toppen i forhold til lenger nede i dekket. Eksempel: Lag 1 Gardermoen (0-10 mm) har endret penetrasjon fra pen 180 (originalt) til pen 40 etter bare 6 år i felt, mens lag 3 (dvs >20 mm fra toppen) er fortsatt som nylagt. • Aldringen på dekker med PmB ser ut til å følge en flatere/mer gunstig utvikling. • Erfaringer labaldring-feltaldring: Sammenligning av feltprøver og PAV-resultater tyder på at PAV-prosedyren slik den er gitt i SHRP tilsvarer bare 2-3 års feltaldring for det øverste 10 mm av dekket. Når man også tar med lagene lenger ned (> 20 mm) synes imidlertid PAV-prosedyren samlet sett å kunne tilsvare 7-8 års felteksponering under norske forhold. Dette gjelder Ab-dekker med standard bindemiddel B180, se figur 15. 30 Deler av dette oppfølgingsprosjektet pågår fortsatt (til ut 2004). 180 Original value 160 140 o Penetration value @ 25 C (0,1 mm) 200 120 100 RTFOT-value Second layer (10-20 mm) 80 60 PAV-value 40 Top layer (0-10 mm) 20 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Pavement age (years) Figur 15 Sammenligning av laboratoriealdret bitumen B180 med gjenvunnet bindemiddel fra norske flyplassdekker (Ab og Ska) med bitumen B180 3.4.4 Storskala aldringsforsøk i laboratorium 3.4.4.1 Utstyr/metode Det finnes flere metoder for å foreta en akselerert aldring av asfalt. Tradisjonelle metoder som f.eks. Thin Film Oven Test og Rolling Thin Film Oven Test simulerer korttidsaldingen (aldring knyttet til produksjonsprosessen). Nyere metoder finnes som også kan simulere langtidsaldringen over tid ute på vegen/flyplassen (eksempelvis trykkaldring PAV). Felles for disse metodene er imidlertid at de begrenser seg til kun å gjelde bindemidlet. Det mangler gode standardiserte laboratoriemetoder som simulerer langtidsaldring av asfaltmasser. Ved Norges Byggforskningsinstitutt (NBI) i Trondheim har man utviklet et "værometer" som benyttes til å studere ulike klimatiske faktorers innvirkning på takbelegninger, deriblant også ulike typer bituminøse belegg. Påkjenningene i værometer har vist seg å korrelere rimelig bra med erfaringer fra felt (seks måneder i værometeret har vist seg å påføre takbelegninger en aldring som tilsvarer 8-10 års ute-eksponering). Luftfartsverket har vært en pådriver for å bruke denne metoden på asfaltdekker for å få bedre kjennskap til og kontroll over den totale tilstandsutviklingen over tid. Værometeret er konstruert for å kunne påføre følgende klimatiske påkjenninger: - Varmestråling Ultrafiolett stråling Nedbør Kulde Hver av disse klimafaktorene kan justeres mhp varighet, mengde og intensitet. 31 Ved valg av program for asfalttestingen tok man utgangspunkt i NBIs erfaringer med undersøkelser av bituminøse takbelegninger. Man satte sammen en døgnsyklus med kombinasjon av IR og UV-stråling, vannspray og frysing. Total aldringsperiode var på 24 uker. For mer utfyllende informasjon, se Aurstad/Andersen (1997, 1999). Figur 16 Prinsippskisse av takværometer (vertikalt snitt) Figur 17 Asfaltprøvenes overflatetemperatur gjennom en døgnsyklus 32 Bilde 12 Foto tatt inne i værometeret under forsøk. Lampene i taket avgir IR- og UVstråling, og man ser dysene for vannpåføring som stikker fram mellom lysrørene 3.4.4.2 Utførte forsøk Forsøkene utføres på kappede asfaltprøver med størrelse 450x450x50 mm. Værometeret gir rom for totalt 25 prøver i hvert forsøk. Luftfartsverket har gjennomført i alt tre store forsøksrunder med testing av prøver i dette værometeret: Forsøk I: Standard Ab11 (1991-1992) 24 uker Forsøket tok utgangspunkt i utgangspunkt i det som tradisjonelt har vært "standardmassen" på norske flyplasser, en Ab11 med B180. Man produserte prøver i lab hvor man varierte bindemiddelinnhold (4-7 %), type bindemiddel (umodifisert polymermodifisert) og prøvde også med og uten tilsetting av cellulosefiber. Forsøk II: Andre massetyper (1993) 24 uker Her gikk man videre fra forsøk I. Man begrenset variasjonene i bindemiddel-innhold, men testet ut flere massesammensetninger (skjellettasfalt og drensasfalt) i tillegg til Abmasser. Hoveddelen av prøvene ble også her blandet og produsert i lab, men man inkluderte en del prøver tatt ut fra felt (bl a med tynndekker og slurry seals). Forsøk III: Avisings-midler (1998) 12 uker Dette forsøket gikk primært ut på å undersøke effekter av ulike avisingskjemikalier. Prøver fra 4 forskjellige flyplassdekker ble saget ut og eksponert for ulike kjemikalier. Diverse teknisk/elektrisk utstyr ble også eksponert for de samme både kjemiske og klimatiske påkjenningene. 33 3.4.4.3 Resultater Evaluering av forsøkene ble gjort ved a) b) c) Visuell vurdering og oppfølging underveis Endringer i styrkeegenskaper (testing av kjerneprøver før og etter aldring) Endring i bindemiddel (gjenvinning og testing av bindemiddel) Forsøkene er inngående presentert og drøftet i egne rapporter, her gjengis bare noen hovedpunkter: • Korttidsaldringen (under blanding og komprimering) er i stor grad avhengig av bindemiddelinnholdet. Endringer i masseegenskaper og bindemiddelegenskaper er størst ved lave bindemiddelinnhold og avtar med økende bindemiddelinnhold. • Den gunstige effekten av høyt bindemiddelinnhold for korttidsaldringen synes ikke å ha tilsvarende stor betydning for langtidsaldringen. Økning av bindemiddel-innholdet utover optimalt bindemiddelinnhold har ingen påviselig gunstig effekt for langtidsaldringen av tette massetyper. • Massetyper som Ska og Da virker mer utsatt for langtidsaldring enn Ab-massene. Dette har sammenheng med stor lufttilgang (høyt hulrom for Da-masser) og stort eksponert overflateareal (grov makrostruktur). • Tilsetting av cellulosefiber har en indirekte gunstig effekt på både kort- og langtidsaldringen. Fibertilsettingen gjør det mulig å øke bindemiddelinnholdet betraktelig uten at det oppstår problemer med blødninger i asfaltmassen. Bruk av polymermodifisert bindemiddel har også en tilsvarende gunstig effekt. • Prøvene med polymermodifisert bindemiddel syntes klart mindre utsatt for aldring enn umodifiserte prøver. (Her inngikk bare én hovedtype polymer, noen generell konklusjon for PmB er derfor vanskelig å gi.) • Myke bindemidler vil generelt bidra til lengre dekkelevetid ved at det tar lengre tid før "kritisk" bindemiddelstivhet inntreffer. Valg av bindemiddel (type og mengde) må imidlertid vurderes opp mot hensynet til deformasjonsbestandighet. Sammenligning av aldringsmetoder: - Korttidsalding: Blandeprosedyren benyttet ved tillaging værometerprøvene såg ut til å gi en mer skånsom aldring enn RTFOT på bindemiddelet alene. Langtidsaldring: Motsatt; aldringen i værometerforsøket ga en vesentlig større aldringspåkjenning enn trykkaldring med PAV. I sum: Den totale aldringspåkjenningen (korttidsaldring + langtidsaldring) var i størrelsesorden den samme for RTFOT + PAV-aldring som for laboratorieblanding med påfølgende værometeraldring. Konklusjon: Værometerforsøk bør derfor være en interessant testmetode; her opererer man med reelle asfaltprøver/reell asfaltmasse og man har rom for prøveuttak m m for mer detaljerte studier etter forsøk. 34 4 Beständighetsfaktorer 4.1 Vatten Av olika funktionella egenskaper hos asfaltbeläggning förefaller vattenkänsligheten vara den mest svårfångade för en relevant laboratorieprovning och modellering för dimensionering (Molenaar 1999). Vattenkänslighet har studerats sedan början av förra seklet. Förhållandena är dock så komplicerade att senare studier på mikroskopisk nivå inte lyckats förklara processerna trots tillgång till avancerade analysmetoder. Man brukar skilja mellan renodlad stripping och förlust av kohesion hos asfaltmassan. McGennis m. fl. (1984) anser att bitumenet kan uppmjukas i blandning med vissa filler som ger dålig vidhäftning. Bristande beständighet yttrar sig ofta som stensläpp eller sönderfallande beläggning men även andra skadetyper förekommer, såsom sprickor, ofta i form av krackelering eller spårbildning, jfr Lottman och Firth (1989), Krutz och Stroup-Gardinier ( ), Hicks (1991). Beständighetsproblem förekommer vid olika klimatbetingelser även om klimat med flera frys-töcykler (även användning av halkbekämpningsmedel) eller med höga temperaturer och fuktighet anses särskilt ogynnsamt. En allmän uppfattning är att problem med dålig vattenkänslighet mer beror på stenmaterialet än på bitumenet, men även bitumen av olika ursprung och kvalitet brukar rangordnas i bättre eller sämre m.a.p. vattenkänslighet i kontakt med stenmaterialet. Komplexiteten illustreras av Huang et al (2003) där rangordningen av vidhäftningen mellan olika kombinationer av sten och bitumen både beror på både sten och bindemedel. där den synliga vidhäftningen i ett dopptest både beror på stenmaterialet Termen stripping kan enligt Asphalt Institute (1987) bero på följande processer: • Emusifiering (en invers emulsion uppkommer) • ”Detachment” (bitumenet släpper från stenytan) • ”Displacement” (fukt söker sig in under bitumenet genom svagheter i bitumenet) • ”Film rupture” (brott i bindemedlet beroende på trafikpåkänningar) • Portryck (trafik-, men också klimatbetingat) • ”Hydraulic scouring” (vatten pressas vid överfarter in i slitlagret under däcket och sugs sedan ut bakom. Gäller främst för slitlager). Terrel och Al-Swalimi (1993) ger följande faktorer som påverkar vidhäftningen: • Ytspänning hos bitumen och sten • Kemisk sammansättning hos bitumen och sten • Bitumenets viskositet 35 • Stenmaterialets yttextur, porositet och renhet • Vattenkvot i stenmaterial och temperatur vid blandning med bitumen Terrel och Al-Swalimi en föreslår förekomst av en ”pessimal hålrumshalt” i asfaltbetong som är särskilt ogynnsam från vidhäftningssynpunkt. Man menar att stripping sker vid ett hålrum på 7-13%; ett lägre hålrum innebär en tät massa, medan vid högre hålrum kan vatten dräneras från beläggningen. Detta kan vara korrekt vid asfaltbetong av ”normal” beskaffenhet. Praktiska erfarenheter visar dock att beständighetsproblem kan förekomma såväl vid lägre hålrum (t ex skelettasfalt) som högre (dränasfalt). Enligt Scerocman m. fl. (1986) är asfaltbetong med ett hålrum på 2-3% tät medan vid högre värde ån 6% vatten kan tränga in i beläggningen. Bär- och bindlager är i regel känsligare för stripping än slitlager (Parker och Gharaybeh 1988). 4.2 Kemikalier Kemikalier och lösningsmedel kan ha en förödande effekt på asfaltbeläggningar. Lösningmedel såsom flygfotogen kan t.ex mjuka upp beläggningar och försämra vidhäftningen mellan sten och bitumen, med stora säkerhetsproblem på flygfält som följd. Avisningsvätskor har också orsakat stora problem vid ett par nordiska flygfält genom åren. Det finska projektet JÄPÄ (2003-2005) har som mål att • Påvisa hur olika avisningsmedel påverkar olika typer av beläggningar. • Kontrollera och verifiera eventuella skadliga reaktioner mellan avisningsmedel och asfaltbeläggningar. • Formulera riktlinjer beläggningar beständighetsproblem. och avisningsmedel för att undvika Preliminära slutsatser är: • att man med dagens avisningsmedel inte har påvisat, med gaskromatografi, några reaktioner med bitumen. • att somliga skador som man sett på en del flygfält troligen beror på bränslespill. • att mastix blir styvare och får en högre mjukpunkt (mätt med dynamisk mekanisk analys) när den lagras i vatten eller avvisningsmedel. • att avisningsmedlen eventuellt fungerar som emulgatorer • att dubbelkonditionering i vatten och avisningsmedel ger kraftigt utslag på asfaltbeläggningars mekaniska egenskaper. 4.3 Stenmaterial Vanliga kategorier som brukar diskuteras i samband med hur stenmaterialet påverkar beständigheten och då speciellt vattenkänsligheten är: 36 • Sura respektive basiska stenmaterial • Hydrofila respektive hydrofoba material • Ytladdning och ytenergi • Kemisk sammansättning • Mineralogisk sammansättning / Bergartsklassificering • Ytstruktur • Struktur på mineraler Många av ovanstående katergorier hänger tätt samman med varandra. T.ex. beror surhetsgraden på den mineralogiska sammansättningen som til viss del bestäms av berarten etc. Nedan följer några exempel på hur man i litteraturen relaterat beständighet till egenskaper hos stenmaterialet enligt ovanstående kategorier 4.3.1 Sura respektive basiska stenmaterial Det är väl känt att bergarter som är sura (i detta sammanhang rika på kiselsyra) är mer problematiska än bergarter som är basiska och innehåller ringa mängd kiselsyra (exempelvis basalt, diabas men också kalksten). De basiska bergarterna innehåller även tungmetaller (främst järn och magnesium) som befrämjar god vidhäftning. Exempelvis har man i Ontario, Kanada (Fromm m. fl. 1965) konstaterat att strippingproblem är vanliga i norra delen av delstaten där sura bergarter som granit används men sällsynta i den södra delen där basiska bergarter föreligger. I Finland har man även funnit att graniter och granodioriter är särskilt strippingsbenägna (Pylkkänen och Kuula-Väisänen 1990). Kennedy m fl (1984) nämner att graniter och ryoliter utgör problemmaterial i Texas. Kandahl (1992, 2001) anser att stripping inte kan helt uteslutas även vid basiska bergarter, men att processen då tar längre tid. Enligt försök av Hovdland och Jørgensen (1987) i Norge passar bitumen med lågt syratal för sura, hydrofila bergarter medan bitumen med högt syratal är bättre för basiska bergarter. Mest undersökningar av strippingproblem har gjorts i USA. Hicks (1991) har således inventerat problemen i de olika delstaterna med hjälp av en omfattande enkätundersökning. Han fann i princip att alla möjliga typer av stenmaterial kan ge upphov till dålig beständighet hos asfaltbeläggning. De från vidhäftningssynpunkt bästa bergarterna (som är av ”basisk” natur) ger dock inte upphov till de svåraste problemen. 4.3.2 Hydrofila respektive hydrofoba material Begrepp som hydrofila och hydrofoba bergarter är inte entydiga, enligt Sæther (1947) kan således vittrade ytor av en hydrofila bergarter – såsom fallet i naturgrus – exempelvis ha fått hydrofoba egenskaper beroende på att en utfällning skett av järnhydroxid i grusförekomsten. En enkel bergartsklassificering, som grundar sig på de hydrofila/hydrofoba egenskaperna, låter sig således inte göras beroende på att flera andra faktorer är avgörande. Woodside m fl 37 (1996) har således påvisat genom nettoadsorptionsmetoden att kvarts med släta ytor har dålig vidhäftning, medan siltsten, som också till största delen består av kvarts, är bra. I detta fall har siltstenen en finskrovlig yttextur och dessutom viss porositet. En slät, glasig och samtidigt hydrofil yta är inte gynnsam från vidhäftningsynpunkt. Höbeda (1991) har visat att på sådana ytor har även vidhäftningsmedel av amintyp dålig effekt. 4.3.3 Ytladdning och ytenergi En erfarenhet är att mineral, som har höga negativa ytladdningar, också är de mest benägna till stripping, i detta fall försök enligt koktest. Ytenergin hos färskt krossade stenmaterial avtar med tiden och stabiliserar sig varvid vidhäftningsegenskaper förbättras. Detta är av betydelse för asfaltemulsion (Myre 2000) men även för varmblandad massa. Harders och Nösler (2003) har indirekt mätt ytenergin genom att bestämma metylenblåabsorption för två stenmaterial, norit och kalksten. Prov har lagrats utomhus upp till 120 dygn och utsatts för väderlek. Försök har gjorts enligt Hamburgmetoden (Immersion Wheel-Tracking). Man fann att ”åldrade” stenytor gav mindre spårbildning än ”färska”, speciellt för norit och med bitumen 60/70. För polymerbitumen var skillnaderna små. Någon vattenkänslighet kunde dock inte konstateras, förmodligen beroende på att båda stenmaterialen är basiska och hydrofoba. 4.3.4 Kemisk sammansättning Litteraturen som behandlar vidhäftningen mellan sten och bitumen är omfattande även om djuplodande studier på ”mikroskopisk nivå” är sällsynta (se t. ex. Rice 1957, Ponalho och Wieden 1982). Från nordisk sida kan man t ex hänvisa till Sæther (1947) i Norge och Peltonen (1992) i Finland. Peltonen (1992) relaterade kemisk sammansättning hos ett antal stenmaterial till resultat från rullflaskförsök och fann att innehåll av Mg, Ca och Fe förbättrar vidhäftningen medan innehåll av hög halt Na, K, Si eller Al har negativ effekt på vidhäftning. Även Pylkkänen och Kuula-Väisänen (1990) har relaterat kemisk sammansättning till vidhäftningen hos några finska stenmaterial enligt tre tester (Hallbergs metod, ITSR och rullflaskförsök). Man fann att kalcium- och järnoxider har en gynnsam effekt, medan hög halt av kiselsyra är till nackdel. 4.3.5 Mineralogisk sammansättning Det har framkommit vid olika undersökningar (se nedan) att graniter, som är rika på kalifältspat men också muskovitglimmer (då även sericit), kan vara särskilt problematiska från vidhäftningssynpunkt. I Danmark har man antagit att tillsättning av ljust stenmaterial (kalcinerad, bränd flinta som har släta, glatta ytor) för bättre ljusreflektionsegenskaper har gett slitlager med försämrat vidhäftning (Thagesen 1984). Undersökningar av plan- och tunnslip från asfaltbeläggning, gjorda av Eriksen (1996), har dock visat att så inte är fallet utan att snarare granit utgör den svaga komponenten när det gäller stripping. Särskilt gäller detta för bergarter som har hög halt av alkalirika mineral. Höbeda och Chytla (1999) har gjort försök med provkroppar av AG 16 med fem olika stenmaterial har också visat att vissa graniter kan ge särskilt dålig vidhäftning. Detta 38 kommer fram särskilt väl vid en speciell skärpt förkonditionering, innebärande lagring, först i mättad saltlösning och sedan i destillerat vatten (”osmotisk påkänning”) samt slutligen 10 stycken frys-töväxlingscykler. 4.3.6 Porositet Pylkkänen och Kuula-Väisänen (1990) visade att absorption av vattenånga och specifik yta (hos malda bergarter) relaterar till vidhäftningsegenskaperna hos asfaltsbetong. Bergarter som har extremt glatta ytor eller är starkt porösa används knappast i Norden. En viss porositet kan dock förbättra vidhäftning. Effekter av dessa faktorer tas upp i andra state-of-the-art rapporter. Porösa stenmaterial är svåra att torka och vid tillverkning av asfaltmassa kan fukt vara kvar i porer och förhindra insugningen av bitumen och därmed försämra den ”mekaniska” vidhäftningen. 4.4 Filler 4.4.1 Aktiva filler (mineraliska vidhäftningsförbättrare). Med aktiva filler avses här mineraliska tillsatsmedel/filler som reagerar med fuktighet. Användningen av aktiva filler i asfalt har en lång historia. Holmes (1939) beskriver att de hydrofila egenskaperna hos stenmaterial kan förbättras genom en ytmodifiering med cement, släckt kalk eller besläktade mineraliska produkter. I praktiken finns alltid lite fuktighet i asfaltmassan eller denna kan komma in i utlagd massa som inte är helt tät. Är stenmaterialet då hydrofilt kan detta resultera i asfaltmassa med försämrad beständighet. Holmes nämner att släckt kalk använts i patenterade produkter redan i början av det förra seklet men det är osäkert om den har tillsatts för att förbättra vidhäftningen. Kalkhydrat och cement har i vissa situationer haft en positiv effekt på vattenkänsligheten. Hurvida det är befogat att regelmässigt kräva modifiering med aktiva filler är dock fortfarande en öppen fråga. Funktionen hos kalkhydrat och cement som vidhäftningsförbättrare. För att aktiva filler som släckt kalk eller cement ska kunna verka i asfaltmassan krävs närvaro av fuktighet. Det är väl känt att även torkade stenmaterial innehåller hårt bundna vattenmolekyler jmfr. exempelvis Stuart (1990). Denna restfukt kan drivas bort först vid en mycket höga temperaturer. Fukt kan även tillföras genom en diffusion genom asfaltfilmerna eller genom sprickor och blåsor i bitumenhinnan (snarare är det fråga om bitumenbruk i asfaltmassa). Ponalho och Wieden (1982) menar att vidhäftningsegenskaperna hos stenmaterial egentligen bestäms av en tunn vattenfilm, med de lösta salterna på mineralytorna, och även av pH-värdet. Det är sannolikt att denna vattenfilm reagerar med cementkornen som också är fallet med släckt kalk. Cement ger dock också upphov till bl. a. trikalcium- och dikalciumhydrater samt man får också en fysikalisk förändring genom utfällningen av dessa hydrat. De bilda också ett nätverk med fina kristallnålar i själva bitumenbruket och denna ”armering” bidrar till ökad styvhet. Kemiska ytreaktioner är av stor betydelse för vidhäftningsförbättring med aktiva filler och graden av intensitet hos reaktionerna kan mätas upp i mikrokalorimeter när cement och 39 bitumen blandas. Ishai (1984) har gjort sådana försök med släckt kalk och några inte aktiva filler. Markant värmeutveckling erhölls i det första fallet. Det är väl känt att egenskaperna hos stenmaterialet är av större betydelse på vidhäftningen än hos bitumenet. Fysikalisk-kemiska processer i mineralytor måste beaktas. Jonutbyte är en viktig orsak, den negativa inverkan av alkalijoner har beskrivits av Riedel (1933, 1934), Scott (1977), Ponalho och Wieden (1982) samt indirekt även av Tarrer (1996). Däremot har jordalkalijoner en gynnsam effekt och kalcium tillförs genom cement och ersätter då alkalijoner som annars, med anjoniska beståndsdelar från det sura bitumenet, ger upphov till vattenlösliga tvålar. Med kalcium bildas det däremot icke vattenlösliga föreningar. Vissa metaller har en likartad effekt och vissa metallsalter har även använts för att förbättra vidhäftningen i asfaltbeläggning. Egna försök (Höbeda och Chytla 1999) har bekräftat att graniter med hög halt av kalifältspat ger mycket dålig vidhäftning hos AG-beläggning, sämre än med kvartsit. Mineraliska tillsatser som cement, släckt kalk eller finmalen hyttsand har dock mycket positiv effekter. Scott (1977) är också inne på andra mekanismer, ett högt pH-värde erhålls således med alkalijoner och gör kiselsyran löslig. Här kan klinkerkorn och kalk reagera med kiselsyran, en reaktion som närmast kan jämföras med en pozzolaneffekt. En annan reaktion som Scott nämner är negativa ytladdningar på mineralytor ger repulsiva effekter med anjonerna i bitumenet. Med hjälp av cement och besläktade substanser får man dock positiva ytladdningar och därmed också god vidhäftning. Enligt White (1999) ger släckt kalk bättre resultat än sådana medel som utgörs av kemikalier i vätskeform. Både den torra och våta indirekta draghållfastheten ökade medan flytande vidhäftningsmedel gav försämringar. Därför bör man inte bara kontrollera vidhäftningstal utan även nivån av hållfastheterna. 4.4.1.1 Cement Inte mycket är skrivet om cement som vidhäftningsförbättrare i jämförelse med släckt kalk. Möjligen är orsaken den att cement i äldre asfaltteknisk litteratur fått ryktet att vara en normalfiller snarare än ett medel för att förbättra vidhäftning. En orsak att cement har haft svårt att konkurrera med släckt kalk är förmodligen den att man utomlands ofta haft problem med stenmaterial som är vittrade med ett lerigt finmaterial. Tillgång till kalk krävs för att inaktivera lermineralen och den kalk som bildas vid hydration av cement inte alltid räcker till. Vid svenska förhållanden är det sällan som en förekomst av lermineral utgör problemet utan snarare de hydrofila stenmaterialen. För en ytmodifiering av exempelvis kalifältspat krävs det en viss, tydligen inte alltför hög koncentratrion av kalkjoner i vattenfilmen på mineralytor. Morris (i diskussion till Maupin 1982) anser att cement är en mindre variabel, mer lätthanterlig och tillgänglig produkt än släckt kalk. Av den anledningen har man ibland använt sig av 2% Portlandcement i stället för släckt kalk för att förbättra vidhäftning. Coplanz m. fl. (1987) har undersökt effekten av såväl två flytande tillsatsmedel som släckt kalk och Portlandcement i Nevada, USA. Släckt kalk tillsattes, dels torrt vid blandningen, dels förbehandlades stenmaterialet med kalkmjölk (”lime slurry”). Huvudvikten lades vid laboratorieundersökningar, men även provsträckor lades på en väg på hög höjd och kallt klimat. Man använde sig av stenmaterial som bestod av krossat flodgrus, men också inblandning av vittrad granit studerades. Närmare information ges dock inte. Bitumenhalten 40 var 6-6,5 % och hålrummet 8,4-10,9 %, d.v.s. ganska högt för asfaltbetong. Laboratorieförsök gjordes enligt modifierat Lottmanförfarande, inkluderande en fryscykel. Man observerade att en blandning med 1 vikt-% Portlandcement var något styvare än övriga blandningar. Vid läggningen av provsträckor visade sig att flytande vidhäftningsmedel gav en massa som var instabil vid läggningen (”tender mix”). Enligt laboratorieförsöken gav varken cement eller släckt kalk som tillsattes torrt en bra förbättring av vidhäftningen, till skillnad från förbehandling av stenmaterialet med kalkmjölk. Inte heller flytande kemikalier hade god effekt. Orsaken kan vara att den vittrade graniten innehöll lermineral, men även en annan asfaltmassa som endast innehöll flodgrus gav likartat resultat. Provsträckorna var oskadade enligt inspektion. Efter ca två år lade man ett nytt slitlager bestående av dränerande asfaltbetong. Man använde sig därvid av 1 vikt-% Portlandcement för vidhäftningsförbättring. Stuart (1990) behandlar vidhäftningsproblematiken i USA och nämner att förutom släckt kalk kan även Portlandcement användas som vidhäftningsförbättring men att detta är ovanligt. Han omnämner Jiminez undersökningar (jfr nedan). Hicks (1991) har via enkäter inventerad problem med vidhäftning i olika delstater i USA, men tar endast upp släckt eller osläckt kalk som mineraliskt tillsatsmedel. Vid en närmare granskning av bilagorna framgår det dock att man i Arizona använt sig av en förbehandling med cement. Schmidt (1974) vid Chevron Oil i USA har studerat styvhetmodulen hos asfaltbetong som funktion av både temperatur och konditionering, med och utan cement (3 % tillsats). Studien har gjorts över ett stort temperaturintervall, även under fryspunkten. Provkropparna har testats dels torrt, dels efter konditionering genom vakuummättning och frys-töcykler, ett fåtal och 50 stycken. Det framgår att vid låga temperaturer har provkropparna, som tagit upp vatten högst styvhet, medan effekten blir motsatt ovanför fryspunkten. Styvhetsmodulen nedsätts med ökande temperatur och vidhäftningstal. Cement ger en påtaglig vidhäftningsbefrämjande effekt. Cawsey och Wong (1991) beskriver inverkan av olika tillsatsmedel på egenskaperna hos asfaltmassa. Både cement och släckt kalk anses förbättra motståndskraften mot plastisk deformation och adhesion, däremot inte anti-stripping properties (?). Inverkan av de olika medlen på fyra bergarter i ganska öppen asfaltbetong rangordnas enligt ”immersion wheeltracking test”. Försök har gjorts både såväl 30oC som 0oC, sådana försök vid låg temperatur är ovanliga. Släckt kalk var effektivast, dock inte för kvartsit där cement gav bäst effekt. Ytterligare resultat med olika vidhäftningsmedel, bl. a. Portlandcement, ges av Khedawi (1992). Skillnaderna är inte alltför stora. Ramaswamy och Aziz (1983) har studerat olika filler i asfaltbetong genom att vattenlagra olika lång tid vid 40oC och bestämma nedsättningen av indirekt draghållfasthet resp. Marshallstabilitet. Cement gav störst motståndskraft medan släckt kalk var sämre. Orsaken är förmodligen en överdosering av den mycket fina kalken. Gilmore m. fl. (1984) har funnit att enbart en tillsats av 1 eller 2 % cement inte hade tillräckligt bra egenskaper i asfaltbetong innehållande basalt + natursand, däremot en kombination av 1 % cement + 0,5 % amin. Gilmore m. fl (1985) har senare studerat effekten av olika tillsatsmedel, bl. a. Portlandcement, och fann att den i en halt på 1 % inte 41 hade sämre effekt än släckt kalk. Kombinationen av 0,5 % släckt kalk och 0,25 % amin gav dock bäst effekt. Akili (1993) har studerat asfaltbeläggning med tillsats av 1 eller 2 % cement resp. släckt kalk. Stenmaterialet var tydligen vittrat (lågt sandekvivalentvärde). I detta fall erhölls inte oväntat bäst resultat med släckt kalk. Jiminez (1990) har undersökt effekten av olika tillsatsmedel på tre stenmaterial från Arizona. Släckt kalk och Portlandcement, båda i halter på 1,5 %, studerades som mineraliska tillsatsmaterial, dessutom silan och aminförening som flytande tillsatsmedel. Till en vidhäftningsbefrämjande behandling räknas även en tvättning av stenmaterialet. Undersökningen är något svåröverskådlig eftersom man samtidigt också har bedömt lämpligheten hos tre testmetoder, nämligen vattenkänslighet genom ”immersion compression test”, indirekt draghållfasthet och Jiminez egen ”double-punsch test”. Den senare inkluderar en förkonditionering med pulserande vattentryck. Man ger dels hållfastheter i vått tillstånd, dels vidhäftningstal. Resultaten rangordnas i tre grupper och varierar både med stenmaterial och med testmetod. Portlandcement gav bäst resultat. Silan tenderade att vara något bättre än släckt kalk. Jiminez anser att hans egen testmetod har bäst precision men att provningen av indirekt dragprovning ger störst utslag. Ytförbättring av stenmaterial (”coating”) med cement Holmes (1939) har påpekat att hydrofila stenmaterial kan förbättras genom en ytmodifiering med cement före blandningen av asfaltmassa i asfaltverk. Tekniken har senare tagits upp i Kuwait, inte bara beroende på problem med vidhäftning utan också med rundade instabila eller porösa, bitumensugande stenmaterial (Giurgis m. fl. 1982). Ett w/c-tal på 0,2 har visat sig lämplig och en formel ges för beräkning av cementhalt från kornstorleksfördelningen hos stenmaterialet. En tillsats av 4 % cement är vanlig. Det förbehandlade stenmaterialet lagras 2 dygn i upplag före användning. Tekniken har studerats i USA både på laboratorium och i fält, I Idaho har mycket snarlik CEMPHALT utvecklats med förbättrade funktionsegenskaper i alla avseenden (Bayyomey 1992). I Texas har man dock konstaterat ganska varierande resultat vid försök på laboratorium och i fält med olika stenmaterial (Button 1992). Huvudproblemet var att cementhinnan så lätt nöttes bort vid hanteringen och upp till 95% cement kunde gå förlorad. Tekniken har tagits upp i England för att förbättra vidhäftning och stabilitet hos rundade, sekundära naturmaterial. Positiva resultat redovisas från laboratoriet Al Nageim (2000). Denna teknik är knappast aktuell vid nordiska förhållanden. 4.4.1.2 Släckt kalk En mycket omfattande litteratur behandlar vidhäftningsförbättring med hjälp av släckt kalk. Enligt Holmes (1939) började man med inblandning redan i början på det förra seklet i patenterade asfaltbeläggningar men det är oklart om avsikten var att förbättra vidhäftningen. Släckt kalk förbättrar kohesionen hos bindemedlet och fungerar särskilt effektivt med tjära. Släckt kalk har i något fall studerats i laboratoriet som filler för att öka stabiliteten hos beläggningen. I Indien har Chari och Jacob (1984) funnit att 5 vikt-% (i massan) krävs för att få maximal statisk hållfasthet och 7% för fullgott utmattningsmotstånd. Inga studier med vatten redovisas dock och samma sak gäller för en studie av Shahour och Saloukeh (1992) 42 där man bl. a. visat att bitumenets mjukpunkt ökar och penetrationen minskar vid en tillsats av släckt kalk. Det är dock känt att en överdosering, mer än ca 2 vikt-% av massavikten, försämrar egenskaperna hos asfaltbeläggning (jfr nedan). Stora delar av USA har problem med dålig stenmaterialkvalitet. Eager (1964) beskriver således svårigheter i västra USA och speciellt i Klippiga bergen. Stenmaterialen som användes kom ofta från vägskärningar är vittrade, omvandlade och har ett plastiskt finmaterial. Inblandning av släckt kalk är därför en nödvändighet. Kalken reagerar med lermineral och en pozzolanverkan uppstår, förutom modifieringen av den hydrofila stenytan (Pickering m. fl. 1991). Ibland förseglas ytan av den utlagda asfaltbetongen med ytbehandling för att skydda mot vatteninträngning, men detta kan få negativa effekter om fukten kommer underifrån. Eager säger att på den tiden sådana problem var okända i de östra delarna av USA där förutsättningarna beträffande stenmaterial är gynnsammare. I Kalifornien har Checheni m. fl. (1975) studerat släckt kalk som tillsats i form av slurry. Man har haft problem med stenmaterial som gett upphov till svällning och sönderfall av asfaltbeläggning. Man ger inte närmare information om stenmaterialen, men det har varit fråga om innehåll av svällande lermineral i höga halter. Morris redogör i en diskussion av Maupin (1982) för erfarenheter från 1960-talet i USA. Släckt kalk (2 vikt-%) har använts i form av en slurry men också osläckt kalk. Också portlandcement har använts som alternativ. Flytande kemikalier har inte fungerat tillfredställande vid aktuella förhållanden. I USA används ofta trumblandningsverk och då kommer asfaltmassan att innehålla restfuktighet som dock kan inaktiveras av släckt kalk, Kim m. fl. 1985. Pickering m. fl. (1991) har studerat vidhäftningsförbättring med släckt kalk och några flytande kemikalier av ”ny generation”. Endast släckt kalk anses ge tillförlitliga resultat med de studerade stenmaterialen. Dharmaray (1999) från Indien beskriver vidhäftningsförbättring med släckt kalk och drar en parallell till stabilisering av leriga jordarter. Stripping beror på två orsaker, nämligen a) fuktighet som förtränger bitumenfilmen och b) förekomst av lermineral. I fall a) behövs ett medel som underlättar vätning och i fall b) en tillsats som inaktiverar skadliga beståndsdelar. Släckt kalk är basisk och neutraliserar de sura mineralytorna varvid icke vattenlösliga reaktionsprodukter bildas som förbättrar vidhäftningen. Förutom kemisk modifiering av stenytan av kalken bildas det med fuktighet även fina kristallnålar som ger kohesion, på samma sätt som med cement. Schmidt och Graf (1972) har löst ut bitumenet från en provkropp av asfaltbetong och konstaterar att den fortfarande håller ihop genom kalkbindningarna. Tarrer (1990, 1996) och hans medarbetare har vid Auburn University har inom ett SHRP projekt studerat vidhäftningsprocesser. Han har funnit att tillsatsmedel i form av flytande kemikalier förstörs vid transport och tvättas ut från asfaltbeläggningen med tiden och massan är därmed inte beständig på lång sikt. Dessutom förlorar kemikalierna sin verkan vid höga pH-värden. Däremot är bindningen som uppstår med kalk oberoende av pHvärdet. Tarrer har utvecklat en modifierad vidhäftningstest med strängare konditionering. En ”chemical stressing” cykel har införts före frys-töcykeln av provkroppen som sedan testats med avseende på indirekt draghållfasthet. Med den första behandlingen testas enligt Tarrer 43 styrkan hos de kemiska bindningarna, med den senare de fysikaliska. Man menar sig ha fått en god relation mellan testresultaten och de undersökta stenmaterialens funktion vid vägförhållanden. Tarrer´s resultat har inte beaktats i USA, möjligen beroende på kommersiella intressen. I Europa har intresset för släckt kalk länge varit vacklande. I Västtyskland varnar Schubauer (1962) t o m för användning eftersom man fått skador på en väg. Några närmare detaljer ges inte, men förmodligen har den mycket finkorniga kalken använts som filler i alltför hög halt. Även Weber (1984) i Schweiz varnar för släckt kalk och framförallt för osläckt kalk i filler beroende på den svällning som uppkommer vid hydratiseringen. Senare fillerundersökning i Tyskland (Schellenberger 1999, 2000) har dock visar att en kontrollerad tillsats av släckt kalk till egenfiller, som innehåller svällande lermineral, har en positiv inverkan. Lermineralen inaktiveras och kalken har även en åldringshämmande effekt på bitumenet. På senare år har det skett ett ökat samarbete mellan Europa och USA med teknologiöverföring i båda riktningar. Artiklar om användning av släckt kalk har dykt upp i främst fransk och tysk fackpress (Metzger 1997, Sainton m. fl. 1999, Cramer m. fl. 2001). Man har inte enbart intresserat sig för förbättring av vidhäftningsegenskaper. Sainton har således funnit att släckt kalk också ger förbättrade högtemperaturegenskaper. Man kan, om bitumenet innehåller 20 vikt-% släckt kalk, gå upp en temperaturklass - enligt SHRP:s bitumenklassificering - beträffande motståndskraften mot plastisk deformation. Eftersom förstyvningen av bitumenet beror på förekomst av mycket fina, ”armerande” korn påverkas inte lågtemperaturegenskaper hos asfaltbeläggningen negativt. Optimal dosering av släckt kalk för motståndskraft mot utmattning anses vara 10-12,5% i bitumenes vikt. Åldringshämmande effekt på bitumen har påvisats, enligt Hopman m. fl. med 10-30%. Försök gjorda på KTH tyder även på trend till gynnsam effekt av släckt kalk på bitumenåldring (Johansson och Isacsson 1998, Isacssson och Johansson 1999). I Europa har släckt kalk också tillförts för att kunna minska på halten av polymer i modifierat bitumen till asfaltbeläggningar. Allt mer slitlager läggs numera som tunnskiktbeläggningar och då behövs polymermodifierat bitumen för hållbarhet. I Tyskland har t o m Cramer m. fl. (2001) funnit att släckt kalk är lika effektiv som en polymer av typ A (elastomer) något som f. n. studeras genom försök i provsträckor. Vid vissa undersökningar utanför Europa, t. ex. Won Ho (1995) i Singapore? har man funnit att släckt kalk särskilt väl passar ihop med polymermodifierade bitumen. Flytande tillsatsmedel gjorde däremot att både mjukpunkt och viskositet blev lägre hos bindemedlet. I Holland har släckt kalk blandats in i kalkstensfiller för att aktivera denna (Verhasselt 1999, Hopman m. fl. 1999). Släckt kalk betecknas som en ”multipurpose asphalt modifier” av Lesaur och Little (1999). På det högtrafikerade vägnätet i Holland används endast dränasfalt och en tillsats av aktivt filler ökar enligt Hopman m. fl. livslängden hos beläggningen med 30-50 %. Man har dock samtidigt funnit att effekten av släckt kalk är modest vid beläggningar med så låga hålrum som 2-2,5 %. I Danmark (Mortensen 1998) har firman Pankas använt sig av en kombination av släckt kalk och amin. Man har kommit fram till att en slitlagerbeläggning som endast innehöll kalkstensfiller en livslängd på 8-10 år. Tillsattes amin, vann man ytterligare 1-2 år samt med släckt kalk + amin 3-5 år. Avgörande är dock hålrummet i beläggningen och den bör inte överstiga 5 volymprocent. Beläggningar, som uppnått 20 års livslängd, hade alltid lägre hålrum än 5 %. 44 Laboratorieförsök har gjorts av Höbeda (1999, 2001) med några ”rena”, d. v. s. icke lerhaltiga stenmaterial har gett ganska likvärdiga resultat med släckt kalk, Portlandcement och finmald hyttsand. Amin har inte haft samma goda effekt vid en specialkonditionering som försökt efterlikna vinterförhållanden med salt och frys-töväxling. Effekten är stenmaterialberoende. De mineraliska tillsatsmedlen har blandats in i halter på 2 viktprocent. Noteras bör att kvartsit (en extremt hydrofil bergart) hade bättre vidhäftningsegenskaper än två graniter. Egenfiller har annars använts. Wolf och Richtberg (2001) föreslår användning av osläckt kalk som filler i asfaltbeläggning från en annan synvinkel, nämligen för att få energibesparing vid tillverkning av asfaltmassa. Vattnet i fuktigt stenmaterial reagerar då för släckning av kalken och värmeenergi frigörs. Samtidigt så fungerar den bildade släckta kalken som vidhäftningsförbättrare. Kemiskfysikaliska frågeställningar diskuteras, bl. a. vissa problem med svällning när kalken släcks. Man räknar dock med att vid en tillsättning av 1,5 vikt-% osläckt kalk så binds 0,43 vikt-% fukt på kemisk väg. Man räknar med en temperaturhöjning på 15°C och inbesparing av 10 % eldningsolja. 4.4.2 Fint stenmaterial och filler Den viktigaste parametern som styr finandelens inverkan på asfaltmassan är mängden och hålrumshalten i densamma (Heukelom). Förmodligen har man tagit alltför litet hänsyn till finmaterialegenskaper vid studier av beständighet hos asfaltbeläggning. Bristande beständighet kan även bero på förekomst av olämpliga mineral i stenmjöl och egenfiller (Enligt SS-EN 1343 utgör material <2 mm ”fine aggregate” och vid >10% ”fines” (<0,063 mm) i denna ”fine aggregate” räknas även finmaterialet som filler. Vid en halt av ”fines” >3% måste dock dess egenskaper bedömas). Finmaterial kan ha benägenhet att hålla fuktighet och vara en orsak till beständighetsproblem. Kandahl (2001) nämner att stripping inte har varit ett stort problem i den nordöstra delen av USA trots att stenmaterial av olika sammansättning och ofta av sur beskaffenhet används (Detta beror förmodligen på att inlandsis eliminerat vittrad bergrund samt stenmjöl och filler är därmed inte kraftigt förorenad av sekundära mineral som utgör vittringsprodukter. Eager (1964) beskriver svåra strippingproblem i Klippiga Bergen av USA och menar att detta till stor del beror på torrt klimat som ”konserverat” vittrat berg. I fuktigare klimat bryts dåligt beständiga bergartskomponenter lättare ned. I Kalifornien har svällande lermineral tidigare vållat svällning och nedbrytning av asfaltbeläggning som berott på förekomst av svällande lermineral (Zube och Cechentini 1965). Det förekommer en test för ”harmful fines”, SS-EN 933-9, Annex A, metylenblåabsorption, i SS-EN 13043, men erfarenheterna är ringa av denna franska metod. Testen är främst till för att påvisa förekomst av svällande lermineral. En mycket likartad test har dock undersökts i USA, skillnaden är främst den att provning utförts på material <0,075 mm i stället på material <0,125 mm såsom föreskrivs i europastandard. Kandahl m. fl. (1998) har påvisat samband med vattenkänsligheten hos asfaltbetong (AASHTO T 283, en metod besläktad med FAS Metod 446) samt Aschenberger och Zamora (1995) ger erfarenheter av beläggningars hållbarhet i praktiken vid förhållandena i Oregon. I båda fallen har metylenblåabsorption relaterat till vattenkänslighet hos asfaltmassa. 45 I Tyskland, men även Österrike och Schweiz, har man bedömt vattenkänslighet genom svällningsförsök på provkropp beroende på att svällande lermineral funnits i finmaterialet. Man har också använt sig av tester på asfaltbruk, t. ex. våtnötning, hållfasthetsnedsättning och svällning. Sådana undersökningar har tagits upp i Sverige (Ulmgren 2003). I Norden har dock inlandsisen avlägsnat vittrad bergrund och skadliga lermineral påträffas främst i tektoniskt stört berg (ofta förkastninszoner). I Sverige har det visats att samband föreligger mellan halten av fina glimmerkorn i berg från täkter belägna inom Region Väst, VV, och svällningen av provkropp vid testning enligt FAS 449-98 (H. Thorén 2002, opubl. mat.). Enligt denna metod förkastas prov som sväller alltför mycket och därmed riskerar man också att sortera bort resultat erhållna med särskilt glimmerrika material. Stenmaterial som produceras i verk har många gånger vidhäftande finmaterial medan i laboratoriet tvättas ofta sten som ska testas. Ytbeläggningar försvårar vätningen av bitumen. I Norge har Bergan (1992) gjort en studie av vilken verkan vidhäftande finmaterial kan ha på vidhäftning. Hon fann att basiska bergarter producerar mer finmaterial än sura vid krossning. Innehåll av svällande lermineral som smectit och klinozoisit försämrar vidhäftningen. Dessa mineral härstammar ofta från sprickor och krosszoner i bergtäkten. Enligt Balgunaim (1992) förbättrar tvättning vidhäftningen särskilt vid dåliga stenmaterial och bitumenhalten kan sänkas. Ett fall av dålig beständighet hos asfaltbeläggning har konstaterats I Sverige, vid besök i bergtäkten observerades att stenar ofta var täckta med vidhäftande finmaterial, som vid röntgenanalys visade sig bestå av sericit, en mycket finkornig ljus glimmer (Höbeda, opubl. mat 2001). Detta finmaterial härstammade från sprickor och slag i berget. I detta fall gav europatesterna för finmaterialkvalitet inga utslag. Återvinning av asfaltbeläggning är regel numera. Stenmaterialet kan därvid vara överdraget mer eller mindre med bitumen. DeKold och Amirkhanian (1992) har funnit att inblandning av återvunnet, strippingskadat stenmaterial (granulat?) gav massa med bättre beständighet. Scott (1992) har använt sig av upp till 60% återvunnet material i asfaltbetong. Vid så höga halter ökar hålrummet och vidhäftningsmedel behövs i regel. Betydelsen av filleregenskaper I Sverige är det vanligt att använda sig av egenfiller i asfaltverken och speciella fillertester utförs sällan. Skelettasfalt kräver dock mycket filler och för denna massatyp tillsätts i regel kalkstensfiller. Detta utgör dock inget krav enligt ATB VÄG 2002 eller TVbel2002. För några tiotal år sedan användes knappast egenfiller eftersom de fina partiklarna släpptes ut med rökgaserna från asfaltverken. Kalkstensfiller (”köpfiller”) tillsattes därför. Miljökrav har dock medfört att egenfiller numera fångas in i asfaltverken och tillsätts som regel asfaltmassan. Användningen av kalkstensfiller har därmed minskat. Filler som innehåller bladiga mineral (skiktsilikater såsom glimmer, klorit och lermineral) mer bitumenkrävande och förstyvande på bitumen än filler som består av mera massiva korn, såsom är fallet vid kalkstensfiller, men också filler bestående av kvarts och fältspatmineral. I slutet på 70-talet och början av 80-talet förekom det debatter i Sverige (Sjöblom 1982), men även internationellt (NCHRP 1983, Kandahl och Rickards 2001) om att det skett en 46 försämring av bitumenkvalitet som förorsakat sämre hållbarhet hos asfaltbeläggningar. Detta har dock inte kunnat påvisas genom några rutinmässiga bitumentester. Orsaker till försämringen antogs ha varit förändrad processteknik i oljeraffinaderierna, men också ökad användning av egenfiller (enligt amerikansk terminologi betecknad ”dust”, i europeisk ”fines” enligt SS-EN 13043). Flera fillerundersökningar har även gjorts i laboratoriet, dock utan att man kunnat påvisa några negativa effekter av egenfiller i asfaltbetong. Undersökningarna gjordes dock enligt rutinmässiga tester av filler, men även av asfaltmassa och i det senare fallet med avseende på styvhet och stabilitet, mera sällan på beständighet. Med begreppet beständighet avses såväl vattenkänslighet som benägenhet till bitumenåldring. Ofta har inte heller laboratoriestudierna varit väl förankrade i praktiska erfarenheter från vägförhållanden. En ökad kubisering av berg för att få bättre kulkvarnsvärde innebär samtidigt negativa konsekvenser, mer stenmjöl bildas och därvid anrikas företrädesvis de sämre, mjuka och vattenkänsliga mineralkomponenterna (Schellenberger, m. fl. 2000). En hård kubisering innebär även allt mer rundad sten, med sämre stabilitet hos beläggningen som följd. En anrikning av de sämre mineralbeståndsdelarna sker även i den egenfiller som fångas upp från rökgaserna. I Tyskland har man på senare år kunnat notera ökande problem med beständigheten hos asfaltbeläggningar, något som till viss del tillskrivs nedsättningen av bitumenhalt för att minska på benägenheten till spårbildning (genom plastisk deformation). Låg bitumenhalt innebär samtidigt att filleregenskaperna får större vikt. Undersökningar har genomförts i Tyskland, med filler från en del bergtäkter i drift och därmed inte några extremt dåliga stenmaterial. Resultaten redovisas av Schellenberger, m. fl. (2000) och Schellenberger (2002). Man har funnit att den filler som fångas in från rökgaserna, generellt är av sämre beskaffenhet än mald filler av samma bergart och detta beroende på innehållet av vissa sekundära mineral som är porösa, har stor specifik yta och därmed är bitumensugande. Klorit, som har bildats sekundärt av primära mörka mineral, utgör enligt Shellenberger (2002) en särskilt dålig beståndsdel. Malda filler tillverkas däremot av ”bra” berg. Metylenblåvärdena hos de i Tyskland undersökta fillrena var låga och halten av svällande lermineral därmed låg. Det anses viktigt att man kontrollerar egenfiller genom röntgendiffraktion för att få en uppfattning om eventuell förekomst av olika lermineral, men även andra olämpliga beståndsdelar som klorit, sericit mm. Schellenberger avråder från en alltför omfattande användning av egenfiller i asfaltmassa, speciellt i bindlager, men även i slitlager som har högre hålrum än 4 %. Det sägs vara viktigt att bestämma vattenkänsligheten hos provkroppar och då vid ett hålrum som ligger mellan 5 och 7 %. Tillsats av kalkstensfiller och särskilt av släckt kalk rekommenderas för att inaktivera de vattenkänsliga beståndsdelarna i filler, främst lermineralen. Rudert och Ritter (1983) menar att vid användning av kalkstensfiller uppkommer det inga ogynnsamma svällningsreaktioner från de lermineral som finns i egenfiller. Vid andra undersökningar har man däremot kommit fram till att kalkstensfiller måste betraktas som en inaktiv beståndsdel, medan släckt kalk utövar en vidhäftningsbefrämjande verkan och kan betecknas som en aktiv filler. I schweizisk standard för filler SN 670 135 finns krav på halter av dåliga beståndsdelar i filler. 47 Det saknas dock tillförlitliga metoder för att bestämma dessa halter och även tillräckliga kunskaper om den inverkan som dåliga fillerbeståndsdelar utövar främst på bitumenåldringen. Av den anledningen har ett schweiziskt forskningsprojekt utannonserats (Strasse und Verkehr nr 4, 2002) för att ta fram metodik för bedömning av fillerkvalitet med avseende på innehåll av klorit och fina glimmermineral, såsom sericit, förutom lermineral. Man anser att en sådan fillertest saknas i den europeiska preliminära produktstandarden för stenmaterial till asfaltbeläggning SS-EN 13043 (jfr nedan). Schellenberger (2002) rekommenderar att filler ska testas med röntgendiffraktion vartannat år vid rutinmässig kvalitetsövervakning, men bättre analysmetodik än vad som numera används efterlyses. (En del av testerna som finns i SS-EN 13043 kan förmodligen, rätt använda, på ett indirekt sätt avslöja olämpligt filler). Franska försök, gjorda av Campanac (1981), där olika rena lermineral tillsatts fillern i asfaltbetong. Det framgår att lermineral som illit (besläktat med sericit) har stort inflytande på vattenkänslighet, bestämd på asfaltbetong genom enaxiell provtryckning av provkropp enligt Duriezmetod. Illit har inte hög metylenblåabsprption. Det förefaller dock av de europeiska erfarenheterna att döma som om metylenblåtest inte räcker till för en bedömning av filler, innehållande andra skadliga beståndsdelar som klorit, sericit och icke svällande lermineral. Detta har även bekräftats vid en undersökning utförd av Höbeda (2001, opubl. mat.) 4.5 Åldringsfaktorer Bitumen in asphalt pavements are exposed to ageing processes during storage, mixing, transport and paving, as well as in service life. During the different stages, ageing conditions and mechanisms may vary considerably. Of several mechanisms for bitumen ageing, the following four are among the most important: • Reaction with atmospheric oxygen. • Evaporation of volatiles. • Phase separation in connection to porous aggregates, exudation. • Physical hardening due to altering the molecular configuration. Short term ageing, which takes place during mixing and laying of bituminous materials, is mainly related to oxidation and evaporation. Long term ageing, which occurs during service, is mainly related to oxidation and physical hardening. When using porous aggregate, absorption of certain oily components into the aggregate leads to exudation (phase separation) and a corresponding bitumen hardening (Johansson 1998) Oxidative ageing is an irreversible chemical reaction between components of bitumen and atmospheric oxygen, and can occur during mixing, laying and service. Johansson (1998) states that oxidation is a chemical process, and that the ageing that results from oxidation is a function of the composition of the original bitumen. Further, Johanson refers that the 48 inherent reactivity of generic fractions in bitumen with oxygen was reported as: asphaltenes > polar aromatics (resins) > aromatics > saturates. In SHRP (Branthaver et al 1993) it is claimed that the major products of bitumen oxidation resulting from oxygen incorporation are carbonyl and sulfoxide chemical functionalities. The stiffening of bitumen that occurs upon oxidation is a result of increased structuring caused by an increased amount of polar molecules. In SHRP it is also concluded that the temperature of the oxidation reaction of bitumen is a very important factor that determines the rate of oxidation, the amount of oxidation, and the resulting stiffness of the bitumen. Ageing tests conducted at temperatures substantially higher than service temperatures can produce oxidation and stiffening in some bitumen that may not be representative of the ageing that occurs at field conditions. An important conclusion from SHRP is that an ageing test used to predict long-term durability of bitumen or asphalt pavements must take into consideration the climate to which the pavement will be exposed. Other mechanisms affecting bitumen ageing and performance are evaporation, exudation and physical hardening. In addition, several other mechanisms could affect the bitumen properties in varying degree. An overview of important factors affecting bitumen properties is given in Table 1. 49 Influence by Occurs Effects Time Heat Oxygen 1. Oxidation (in dark) X X X 2. Photioxidation (direct light) X X X 3. Volatilization X X 4. Photooxidation (reflected light) X X 5. Photo chemical (direct light) X 6. Sunlight B&G Rays At Surface X X X X X X X X X X X X X X X 7. Polymerization X X X X 8. Development of an internal structure (ageing) (thixotropy) X X X 9. Exudation of oil (syneresis) X X 10. Changes by nuclear energy X X 11. Action of water X X 12. Absorption by solid X X X 13. Adsorption of components at solid surface X X X 14. Chemical reactions or catalytic effects at interface X X X X 15. Microbiological deterioration X X X X Photo chemical (reflected light) Table 1 X In Mass X X X X X X X X X Mechanisms affecting bitumen ageing and performance (Bell 89) The circumstances under which hardening occurs varies considerably. The conditions where hardening occurs could be divided into: Hardening during production and laying. / Hardening of bitumen on the road. In Figure 18 the ageing of bitumen during mixing, subsequently during storage, transportation and application and finally in service are shown. 50 Figure 18 Ageing of bitumen during mixing, subsequently transportation and application and finally in service (Whiteoak 1990). during storage, Hardening during service. In (Whiteoak 1990) it is claimed that the main factor which influences bitumen hardening on the road is the void content of the mix. Figure 19 shows the in-situ bitumen properties of five year old asphalt concrete with void contents ranging from 3 % to 12 %. At void content less than 3-4 % very little hardening in service has occurred. Figure 19 The effect of void content on the hardening of bitumen on the road (Whiteoak 1990). 51 Ageing and chemistry It is concluded several places in the literature (Edwards 1997, Corbett & Schweyer 1981) that the chemical composition of bitumen varies with crude, distillation and conditions after production. Corbett and Schweyer (1981) claim that in the world today, about 260 crudes may be used or are suitable for manufacturing bitumen. An example of the differences in composition of bitumen from different crudes is shown in Figure 20. Yaw et al (1989) claim that it is generally not enough to judge a bitumen solely on the basis of the quantity of a particular fraction. Figure 20 Differences in composition of bitumen from different crudes (Corbett and Schweyer, 1981). 52 Figure 21 Compositional changes in a bitumen during age hardening (Corbett and Schweyer, 1981). Corbett and Schweyer (1981) have further studied the compositional changes during age hardening. In Figure 21, a significant reduction in Naphthene-aromatics with age can be seen. A conclusion from this study is that age hardening is a result of a change in the bitumen composition in which the naphthene-aromatics are converted to polar-aromatics and they in turn to asphaltenes. These changes create increase in viscosity and a lowering of penetration. As earlier mentioned, an important ageing mechanism is oxidation. Several places in the literature (Robertson 1991, Jones 1992, Edwards 1997, Petersen et al 1994) oxidation is described to take place where heteroatoms (N, O and S) and chemical active hydrogen atoms are available. Polar groups such as hydroxyl, carbonyl and carboxyl are created. This in turn contributes to additional molecular associations. Johansson (1998) mentions the carbonyl (C=O) formation as an important result of bitumen oxidation. It is claimed that the oxygen atom augments the polarity of the molecules containing carbonyl functionalities and thus enhances the intermolecular forces that build up the stiffness of the bitumen. Johansson et al (1996) refers that bitumen oxidation may in part be catalyzed by the naturally occurring metal complexes that also are found in most bitumens. Johansson at al further claim that the most abundant metal complexes found in bitumens are those of vanadium and nickel. In SHRP (Jones1992) it is argued that the production of polar materials during ageing is not in itself sufficient to cause major changes in the physical properties of the bitumen. It is claimed that the production of polar materials must generate molecules that are amphoteric (the bitumen molecule has both an acid and a base group on the same molecule) in nature to result in significant physical property changes. Molecules with two or more active sites per 53 molecule are illustrated in Figure 22. The dot indicates a site where oxidation can take place, and the asterisk indicates an oxidized atom. Figure 22 Bitumen with multiple active sites (Jones 1992). The effect of associated and solvent materials on pavement performance is shown in Figure 23. Figure 23 Relationship of molecule type to performance (Jones 1992). In Jones (1992) it was concluded that the nonpolar molecules play two critical roles in bitumen: The nonpolar solvent makes a critical contribution to the low-temperature properties of the pavement. The onset of low-temperature cracking in pavements is virtually independent of any other variable in the pavement system. At low temperatures the nonpolar bitumen molecules align themselves, resulting in shrinkage of the bitumen volume. This shrinkage takes place without crystallisation, and will cause thermal cracking if it is too severe. It is 54 primarily a function of the molecular weight, but the shape of the molecules is also important, hindering collapse and retarding low-temperature cracking. Figure 24 illustrates the relationship between bitumen chemistry and pavement performance. Figure 24 Relationship of chemistry to pavement performance (Jones 1992). Ageing and rheology Bitumen has historically been graded by specifications based on consistency values at one or just a few temperatures. Penetration measurements at 25°C and viscosity measurements at higher temperatures (for example 60°C and 135°C) have often been used. Bahia and Anderson claims that to evaluate the effect of ageing, it is necessary to measure the visco-elastic properties, before and after ageing, across the temperature or loading time spectrum usually occurring in the field. Dependency on time of loading or temperature implies that a single ageing index measurement at one temperature or loading time cannot be assumed to be applicable to estimate changes at other times or temperatures. For example, one ageing index using viscosity at 60°C cannot be used to estimate the rheological changes at low-temperatures where cracking is critical. Johansson (1998) refers that the magnitude of the viscosity or stiffness increase in ageing depends on bitumen type, severity and method of ageing, as well as evaluation conditions (e.g. temperature). The change, which appears during rheological testing, becomes less evident at lower temperatures or higher frequencies. This is referred to be a consequense of the fact that ageing has little effect on the glassy modulus, which in shear is approximately 1 GPa for most unmodified paving bitumens. Johansson further refers that field ageing, measured in terms of viscosity, is highly dependent on climate and correlates fairly well with daily minimum temperature. 55 Aurstad & Andersen (1997) has studied ageing of asphalt pavements on Norwegian airfields. Mix tests and tests on recovered binders have been performed on field samples and samples aged in a laboratory “wheatherometer” test. In the artificial wheatherometerageing, several parameters were varied in search of more ageing resistant asphalt mixes: • Aggregate grading • Penetration grade in binder • Binder content • Additives (polymer, fiber) • Density, void content. One conclusion from the testing on field samples is: Long term pavement performance is depended on binder content and void content. Critical values for long time performance seems to be minimum 5,5 percent binder content and 4,5 percent void content. The workability of the asphalt mix is also of great importance. Homogeneity and smooth surface structure also is of importance. Laying and compaction will also affect the pavement properties. Other conclusions from the studies by Aurstad and Andersen are: • The performance life of asphalt pavements on Norwegian airfields is dependent on climatic exposures. • Ageing of the binder is the most critical factor for long-term pavement performance. Due to ageing, the pavements become stiffer and more brittle. This contributes to development of the most typical pavement distress in Norway; stripping and cracking. • Several mechanisms contribute to ageing. During production and laying a significant ageing occurs. Material properties and climatic conditions will affect the ageing rate over the pavement life. • Interesting results have been found using the “weatheromether”. It is necessary with further investigations to correlate results from weatheromether-testing to field conditions. • To develop better long-term performance properties for asphalt pavements on airfields it is necessary to develop binder specifications and mix-design procedures and production and laying guidelines. Santucci et al (1981) refer to a study (a study by California Department of Transportation) of the hardening of three Californian bitumens at four geographically different exposure sites. In this study it was found that all the bitumens are affected by the percent of air voids in the mix, with less hardening in samples with the lower voids, especially the 4 percent void range. The study also showed that bitumen hardening progressed from the top of the cores to the bottom with the greatest effect in the top 13-mm slice, which was general twice 56 the viscosity of bitumens recovered from the next lower 13 mm. Santucci et al further refer that aggregate type did not seem to influence bitumen hardening after two years’ exposure. Another conclusion from the study was that the most severe bitumen hardening took place at the desert site. Significantly less hardening was observed in bitumens from cores exposed at the mountain and coastal sites. Harvei and Tsai (1997) have studied how long term oven ageing affects on the fatigue properties and initial stiffness of asphalt concrete. The primary objective was to evaluate the effects of long-term oven ageing, air-void content and binder content on initial stiffness and pavement fatigue life, for typical California asphalt concrete mixes. After mixing, the uncompacted, loose mix was subjected to four hours of short-term oven ageing at 135oC in a forced-draft oven. Long-term ageing of beams was performed using a forced-draft oven at 85 oC. Long-term ageing was performed for 0, 3 and 6 days. Harvei and Tsai (1997) concluded that increase in stiffness caused by long-term ageing, as simulated using longterm oven ageing, is not always detrimental to pavement fatigue life. They further conclude that the effect of long-term ageing on pavement fatigue life depends upon type of bitumen, aggregate type, pavement structure i.e. thick versus thin, and air-void content. Höbeda (1998) refers to experiences from Denmark on pavements with age over 20 year. These pavements can be characterised by the following factors; good quality aggregates and bitumen, strong adhesion, use of hydrated lime and amine, optimal mixing time and temperature at mixing. The void content was always less than 5 percent. Jacobsen and Wågberg (1995) also mention the void content to be an important factor in the hardening of the binder. 4.6 Effekter av tillsatser Tillsatsmedel för att förbättra bitumen och asfaltsegenskaper kan delas upp i fibrer, polymerer och vidhäftningsmedel, kolväten och aktiva filler. Filler behandlas utförligt i kap. 4.3. Fibrer tillsätts i huvudsak för att kunna öka bitumenhalten utan risk för bindemedelsavrinning (Fahlström, 1995). De högre bindemedelshalterna som därigenom kan erhållas i ABS och ABD beläggningar ger ett förbättrat skydd mot vatten och åldring. Polymerer tillsätts i allmänhet för att förbättra bindemedlets reologiska egenskaper / utöka det funktionella temperaturintervallet för bindemedlet. Därmed förbättras ofta också beläggningens beständighet. Varje produkt har sina karaktäristiska egenskaper när det gäller t.ex. åldring (Lu 1997) och vidhäftning mot olika stenmaterial så en generell slutsats om hur polymerer påverkar beständigheten kan inte dras. Vidhäftningsmedel i form av t.ex. fettaminer är ytaktiva ämnen som tillsätts för att skapa en god bindning mellan bitumen och stenmaterial. Molekylerna i vidhäftningsmedeln består av en mer bitumenlöslig del och en del som kan interagera mot stenytorna. Vanliga vidhäftningsmedel är olika fettaminer, men amidoaminer och imidozoliner förekommer också. Aktiva vidhäftningsmedel har en förmåga att tränga undan eventuellt vatten som finns bundet till stenytan. Att tillsatsmedlen minskar vattenkänsligheten för nya beläggningar är klart men om de har en bestående inverkan på beständigheten råder det delade meningar om. Om man har ett stenmaterial och bitumen med goda vidhäftningsegenskaper mot varandra behövs det normalt inte vidhäftningsmedel i varmblandade asfaltsprodukter, för kalla produkter såsom ytbehandlingar utgör de däremot ofta ett måste. 57 4.7 Temperaturvariationer Risken för uppkomst av temperatursprickor i asfaltbeläggning är beroende på bitumentyp och klimatinverkan. Utmärkande för temperatursprickor är regelbundet återkommande sprickor tvär över vägens bredd. Längsgående sprickor i spårkant kan också uppstadskomma av sammansatt effekt från termiska och trafikbelastnings påkänningar. Kraven mot förekomsten av temperatursprickor är val av bitumen hårdhet med hänsyn till klimatförhållanden. Metoden för brytpunkt Fraass vid låg temperatur anses vara bra för bestämning av beläggningars motstånd mot temperatursprickor. Reologiska metoder, bl a.i SHRP programmet, har rekommenderats för uppskattning av uppkomsten av temperatursprickor i fält. Försök med provning av draghållfasthet hos asfaltprovkroppar har också använts för bestämning av resistens mot temperatursprickor. Temperatursprickor bildas när dragspänningen, på grund att beläggningens kontraktion vid fallande temperaturer, överskrider beläggningens draghållfasthet. Om bruket i beläggningen kan relaxera de spänningar som uppkommer på grund av kontraktionen överskrids inte den kritiska dragspänningen. Förutom de temperatursprickor som uppkommer på grund av att dragspänningen vid ett enstaka tillfälle överskrider draghållfastheten hos beläggningen kan upprepade temperatursvängningar, eventuellt i kombination med trafiklaster, ge utmattningsbrott. Självklart, är denna typ av beständighetsproblem vanligare i de kallare regionerna. 5. Testmetoder Det finns ett stort antal metoder utvecklade för att utvärdera vattenkänsligheten hos asfaltmassor och asfaltbeläggningar. Syftet med testerna har varierat mellan att få en uppfattning om den allmänna kompatibiliteten mellan ett visst stenmaterial och ett visst bitumen vid närvaro av vatten, till att klassificera beläggningars vattenkänslighet. Studier som visar på korrelationerna mellan resultaten från testmetoderna och beläggningars livslängd under fältförhållanden är relativt sällsynta. Testmetoderna kan delas upp i tester på asfaltmassor tester på asfaltbeläggningar. Den första kategorin kan vidare delas upp i statiska tester respektive dynamiska tester, d.v.s. tester med olika typer av mekanisk omrörning. Resultatet från tester på asfaltsmassa uttrycks vanligen som bindemedlets täckningsgrad på stenmaterialet. Tester på beläggningar utförs vanligen i två faser dels en konditioneringsfas där provet t.ex. blötläggs, vattenmättas, utsätts för frystö cykler etc. och dels en evalueringsfas där mekaniska egenskaper bestäms och jämförs med icke konditionerade provkroppar. De flesta av dessa testmetoder kan också tillämpas med andra vätskor än rent vatten, t.ex. saltlösningar och avisningsvätskor. För testmetoder som syftar till att bestämma de fundamentala storheterna rörande vidhäftning och kohesion vid närvaro av vätskor hänvisas till avsnitt 8. 5.1 Testmetoder på asfaltmassor Dessa tester syftar till att ge en allmän uppfattning om vidhäftningen mellan stemmaterialet och bindemedlet i närvaro vatten, se t.ex. Bahia 2003. En del av testerna har också använts i regelverk för att selektera ut mindre lämpliga kombinationer av sten och rent bitumen, eller för att påvisa behovet av vidhäftningsmedel. Vid tillsats av vidhäftningsmedel försvinner som regel skillnaderna mellan bra och dåliga kombinationer sten/bitumen Höbeda 1991. 58 5.1.1 Statiska dopptester Till de statiska dopptesterna hör ASTM D1664 där 100g aggregat mellan 9,5-6,3 mm blandas med bitumen för att sedan få sätta sig i två timmar. Därefter tillsätts 400g vatten och blandningen får stå i 16 till 18 timmar vid 25 C. Täckningsgraden bedöms och om den är mindre än 95% anses materialet vara vattenkänsligt. En variant på metoden finns beskriven i Whiteoak 1991, där stenmaterialet är 14 mm och lagringsfasen sträcker sig över två dygn. I båda fallen är reproducerbarheten låg och korrelationen med fälterfarenheter ibland motsägelsefull. Det är viktigt att påpeka att endast en fraktion av stenmaterialet undersöks. Det är tveksamt om vattenkänsligheten på lång sikt verkligen fångas med metoderna, Terrel & Shute 89. Fler statiska testmetoder finns beskrivna i Majidzadeh & Brovold 1968, bl.a. Lee test, Oberbach test och Holmes test. Testerna skiljer sig inte åt i princip utan snarare i det detaljerade utförandet. I koktest enligt Ancona blandas 60g sten (5,6-9,5mm) med 3g bitumen vid 105 C i en 600ml bägare. Därefter tillsätts 200 g vatten och blandningen får stå i 15 minuter. Bägaren placeras i en större bägare med kokande vatten och får stå där i 30 minuter så att temperaturjämvikt ställer in sig (ca 98 C). Efteråt kyls provet till rumstemperatur och täckningsgraden på stenmaterialet bedöms efter det att vattnet avlägsnats. Bedömningen från fem experter som inte skiljer sig åt i sina bedömningar med mer än 5% utgör analyssvaret. Adsorption och desorption av bitumen på aggregat kan undersökas med metoder som beskrivs av Curtis et al 1993 och Voskuilen et al. 1996. I SHRP nettoadsorptionsmetod mäter man dels hur mycket bitumen (löst i toluen) som adsorberas till stenmaterialet och dels hur mycket av det adsorberade bituminet som desorberas när vatten tillsätts till blandningen. Den kvarvarande fraktionen bitumen som är adsorberat till stenfraktionen efter tillsats av vatten kallas nettoadsorptionen. I testet, modifierat enligt Walsh et al. 1996, blandas 140ml bitumen/toluen-lösning (0,6g/L) med 50g av fraktionen som passerar 4,75mm sikten eller en mer specifik stenfraktion. Blandningen skakas i 6 timmar därefter tillsätts 0,58ml vatten och blandningen skakas i ytterligare 8 timmar. Prov tas ut från bitumen/toluen-lösningen före tillsatts av stenfraktionen, efter tillsats av stenfraktionen och efter tillsatts av vatten. Absorbansen mäts med en spektrofotomer på de uttagna proven som blir ett direkt mått på hur mycket bitumen som finns i lösningen efter de olika momenten. Om nettoadsorptionen är mindre än 70 % klassas materialen som mindre kompatibla. Är nettoadsorptionen mer än 90% klassas materialen som kompatibla enligt Kennedy et al. 1994. 5.1.2 Dynamiska dopptester I denna typ av test har man för in ett moment av mekanisk omrörning av provet. Utvärderingen av provresultatet varierar från att visuell inspektion av täckningsgraden vid olika tidpunkter, till spektofotometrisk haltbestämning av mängden bitumen i lösning. I rullflaskmetoden, prEN 12697-11, blandar man först stenfraktioen 5,6-8mm med bitumen så att en cirka 0,1mm tjock bindemedelshinna bildas (510 g sten plus 18 g bitumen). De klädda stenarna får sätta sig under natten. Tre satser om 150g bitumenklädd sten placeras i 250 ml flaskor, tillsammans med 5 gradigt vatten (den låga temperaturen förhindrar sammanklumpning av stenarna) och får sedan rotera med 40 varv per minut i totalt 3 dygn vid rumstemperatur. Täckningsgraden bedöms efter 5, 24, 48 och 72 timmar av tre oberoende observatörer och ett medelvärde av deras bedömningar görs. 59 Reproducerbarheten av testet har visat sig vara beroende av färgen på stenarna. Mörkare material är mer svårbedömda än ljusa. I koktest enligt ASTM D3625, placerar man 2-300g asfaltsmaterial (ensgraderat eller graderat enligt specifikation) i kokande vatten i en minut. Efter kokning dekanteras vattnet av och ersätts med kallt vatten. Täckningsgraden bedöms visuellt. Varianter på metoden inkluderar 10 minuters kokning, tre omrörningar med glasstav under kokfasen, torkning av materialet efter testet. Den omrörning som sker av det kokande vattnet gör att metoden kan klassificeras som dynamisk. Både repeterbarheten och reproducerbarheten har rapporterats vara låg och korrelationen med fältförhållanden har varit dålig, Aschenberger et al. 1995, Kandahl 1992. En variant på koktestet har utvecklats i Belgien 1991, Choquet & Verhasselt 1993. För att komma bort från den subjektiva visuella bedömningen av täckningsgraden gör man istället en kalibreringskurva. Från titreringsexperiment där man mäter halten reagens i förhållande till fraktionerna av bitumenklädda stenar, som man känner, får man en kalibreringskurva. Efter kokfasen av provet testas det torkade provet enligt samma titreringsförfarande, och täckningsgraden kan bestämmas utifrån kalibreringskurvan. Ultraljudsbad kan också åstadkomma en mekanisk agitering som underlättar stripping processen. I försök av Vourinen och Valtonen, 1999, täcktes en polerad sten med ett ca 0,12mm tjock bitumenhinna och placerades i ett ultraljudsbad. Den kavitering som ultraljudet åstadkommer i vattnet hjälper till att lösgöra bitumen från stenytan. Täckningsgraden bedöms efter testet antingen visuellt eller genom att väga provet. 5.2 Testmetoder för provkroppar av asfaltbeläggningar 5.2.1 Test utan simulerad trafikpåkänning Det finns ett stort antal metoder för att undersöka asfaltbeläggningars beständighet mot vatten, kemikalier och temperatursvängningar. De flesta av testmetoderna gör en jämförelse av någon mekanisk egenskap, t.ex. indirekta draghållfastheten hos beläggningen, före respektive efter en konditioneringsfas. Syftet med testmetoderna kan variera. För en del tester är syfte att utsätta beläggningen för sådan miljöpåverkan som den utsätts för i fält. I sådana test utförs konditioneringsfasen så att den ska efterlikna den miljö som beläggningen ska utsättas för. Problemet med dessa test är ofta att man inte får någon större skillnad i testet mellan beläggningar som man av fälterfarenhet vet att de fungerar dåligt respektive bra. Ett annat syfte med testen har varit att man vill kunna särskilja erfarenhetsmässigt bra och dåliga beläggningar från varandra och därigenom kunna testa en beläggning med okänd motståndskraft mot miljöpåverkan för att kunna avgöra om den kommer att hålla i fält. Konditioneringsfasen i dessa test blir ofta ganska brutala och kanske inte helt verklighetsförankrade men de ger ofta tydliga utslag mellan beläggningar med respektive utan vidhäftningsmedel. Blir konditioneringsfasen tillräckligt tuff kan även mycket bra beläggningar att falla sönder. I test av den senare typen försöker man därför bestämma en gräns för hur mycket den mekaniska egenskapen får nedsättas i samband med testet för att man ska betrakta beläggningen som beständig. Någon kvantitativt mått på hur mycket två ”godkända” beläggningar skiljer sig åt i livslängd går inte att utläsa med metoderna. D.v.s. någon beständighetsdimensionering är inte möjlig med majoriteten av de metoder som har prövats. 60 Beläggningarna som testas kan antingen utgöras av laboratorietillverkade provkroppar enligt angivna metoder, ofta packade till ett specifikt hålrum eller till ett spann av hålrum, i andra fall kan borrkärnor testas. I några fall testas provkroppar av endast en fraktion av stenmaterialet. I testerna kan konditioneringsfasen innehålla olika moment såsom: Lagring i vatten under viss tid och vid angiven temperatur; vakuummättning av provkropparna vid angivet undertryck, tid och temperatur; Frys-tö cykler; lagring i saltlösning/avisningslösning under viss tid och temperatur. Ofta kombineras flera olika moment under konditioneringsfasen. Vilket har till följd att det kan vara svårt att exakt avgöra vad som orsakat försämringen i de mätta egenskaperna. Provningen som utförs efter konditioneringsfasen kan vara: Visuell inspektion av sprickbildning, mätning av avnötning eller svällning, kompressibilitet, indirekt draghållfasthet, draghållfasthet, elasticitetsmodul, Marshallstabilitet etc. . I Lottmans test (NCHRP 246) är provkropparna tillverkade enligt Marshallmetoden till den förväntade hålrummet på vägen (3-5%), eller borrkärnor från vägen. Provkropparna är 102mm i diameter och 64mm höga. Två olika konditioneringar görs dels med bara vatten och dels med vatten plus en frystö cykel. Konditioneringen i vatten består av att kropparna vattenmättas under vacuum (660 mmHg)under 30 minuter. Frystö cykeln består av att placera den vattenmättade provkroppen i frysen inlindad i plast under 15 timmar (-18 C) för att sedan placeras i varmt vatten (60 C) i 24 timmar. Innan de mekaniska testerna utförs, temperaturjämviktas kropparna efter båda typer av konditionering i 3 timmar i 25 gradigt vatten. Efter konditionering testas både konditionerade och torra provkroppars indirekta elasticitetsmodul och indirekta draghållfasthet. Kvoten mellan vått och torrt värde för respektive test beräknas (vidhäftningstal). Ett vidhäftningstal för draghållfastheten på minst 0,7 rekommenderas som gräns för vattenbeständig beläggning enligt Lottman 1982 och Maupin 1982. Tunnicliff & Root´s test 1984, (ASTM D4867-88), hade mildare konditionering än Lottman men samtidigt ett högre hålrum i provkropparna. Hålrummet hölls till 6-8%. Vattenkonditioneringen skedde under 508mmHg undertryck under 5 minuter. Provkropparna ska därefter vara vattenmättade till 55-80%. Provkroppar som innehöll mer vatten utesluts. Därefter lagras provkropparna i 24 timmar i 60 gradigt vatten för att slutligen jämviktas under vatten i tre timmar till 25 C. Indirekta draghållfastheten och vidhäftningstalet bestäms. En vattenbeständig beläggning bör ha ett vidhäftningstal på mer än 0,7-0,8. En syntes av ovanstående metoder finns i AASHTO T 283, som också kallas modifierad Lottman test. Detta test är det som nu ingår i Superpave-specifikationen. Borrkärnor eller gyratoriskt packade provkroppar med en diameter av 152mm kan användas enligt metoden, så även beläggningar med större stenstorlek kan testas. Marshall provkroppar och 100mm provkroppar packade med gyratorisk utrustning kan också användas eftersom de visat sig ge likvärdiga resultat för draghållfasthet och elasticitetsmodul enligt NCHRP 9-13, se ref. Nytillverkade provkroppar ska härdas i 4 dygn innan konditioneringen. Hålrummet ska vara 6-8%. Vattenmättnaden ska ske vid 508 mmHg undertryck i 5 min så att vattenmättnadsgraden blir 55-80%. Proven får sedan dra i vatten i 30 minuter innan en frystö cykel utförs med 16 timmar i -18 C, följt av 24 timmar i 60 gradigt vatten. Temperaturjämviktning sker i tre timmar i 25 gradigt vatten. Draghållfastheten och 61 vidhäftningstalet bestäms. Enligt Superpave-specifikationen ska vidhäftningstalet vara mer än 0,8 för en vattenbeständig beläggning. Höbeda, 1999, har utvecklat en variant på konditioneringsförfarandet, vinterkonditionering, som innefattar vakuummättning i koncentrerad saltlösning, 2 dygns blötläggning i saltlagen och därefter 2 dygns lagring i vatten. Slutligen utförs 7 frystö cykler mellan -20 C och 20C med 12 timmar vid varje temperatur. Konditioneringsförfarandet syftar till att simulera extrema vinterförhållanden för saltade vägar. Konditioneringen med saltlag/vatten förväntas ge en osmotisk sprängverkan om dels saltlag stängts in i hålrummen, och dels om mastixen kan verka som ett semipermeabelt membran. De provkroppar som överlevt konditioneringen testas för elasticitetsmodul och indirekt draghållfasthet. I LFV-metod 2-98/prEN 12697-41 är avsett för att studera inverkan av avisningsvätskor på asfaltbeläggningar. Provkropparna kan vara laboratorietillverkade, eller vara borrkärnor. Stålstämplar med en diameter av 50mm limmas fast på ena sidan. Vakuummättning i avisningsvätska sker vid 55 mmHg i 3 timmar. Därefter lagras provkroppen i avisningsvätskan i 70 dygn (+- 30 minuter) vid 40 C. Efter konditioneringen torkas provkropparna av och draghållfastheten testas inom ett dygn. Förhållandet mellan draghållfastheterna för lagrade och icke konditionerade provkroppar bör vara mer än 0,7 för att beläggningen ska anses som beständig mot avisningsvätskan, enligt myndighetskrav i Norden. Ett kompressionstest under vatten finns specificerat i ASTM D1075 och är ganska vanligt förekommande. I testet jämförs tryckhållfastheten för provkroppar som fått dra i vatten jämfört med torra provkroppar. Provkropparna har ca 6 % hålrum. De torra provkropparna får härda 4 timmar innan tryckhållfastheten testas. De andra provkropparna konditioneras i vatten antingen 4 dygn vid 49 C, eller i ett dygn vid 60 C. Provkropparna temperaturjämviktas under vatten i 3 timmar innan tryckhållfasthen mäts. En kvot på tryckhållfastheten på minst 0,75 har rekommenderats (Aschenbrener et al. 1995). En del försök med provkroppar med uppenbar tendens till stripping har trots detta uppvisat en kvot nära 1, Kandahl 1995. I Frankrike har Duriez test (NFP 98-251-1) används under lång tid för att avgöra vattenkänsligheten hos beläggningsmaterial, Corte & Serfass 2000. I testet jämförs kompressionmotståndet för vattenlagrade provkroppar med torra dito. De våta provkropparna har vattenlagras i 7 dagar vid 18 C innan kompressionstestet. Ytterligare ett test som använts en hel del är Marshall stabilitet, AASHTO T245. I detta fall jämför man Marshall stabiliteten för och efter konditionering. Konditioneringsfasen varierar mellan olika myndigheter, Höbeda 1991, Terrel och Shute 89. Ett exempel på konditionering är att vakuummätta 1 timme för att sedan lagra i ett dygn vid 60 C. En bibehållen Marshallstabilitet på 0,7 av den ursprungliga stabiliteten är ett vanligt krav. Vändskakmetoden är ett test för att studera kompatibiliteten mellan finandelen och bindemedelet. Metoden har studerat av Ulmgren 2003. 350g av graderat material från fraktionen 0-2mm blandas till en specifik kornkurva och blandas med 24,5g bitumen. Briketter med en diameter på 30mm och en höjd av ca 27mm pressas ihop i en statisk press. Efter lagring vakuummättas och vattenlagras briketterna för att slutligen läggas i en delvis vattenfylld cylinder. Cylindern vänds 3600 gånger. Briketterna vägs efter testet och den bibehållna vikten blir ett mått på kompatibiliteten. Testet har visat betydligt bättre 62 reproducerbarhet än t.ex. ASHTOO T283 och är värdefullt test eftersom finfraktionen ibland har en annan sammansättning än grovfraktionen. Cantabro testet som är ett nötningsförsök i Los Angelestrumma som körs utan stålkulor (Woodside och Woodward 1997). Testet har anpassats för testning av vattenkänslighet genom att ha vatten i utrustningen eller genom att testa vattenlagrade provkroppar. Tidigare har våtnötning av asfaltprovkroppar i Devaltrumma använts för samma ändamål av Swanberg och Hindermann (1949). Texas frys-tö test är ett också ett test som där en fraktion används vid tillverknig av provkropparna, Plancher et al 1980. Provkropparna med en diameter av 14mm och en höjd av 19mm tillverkas genom statisk pressning av fraktionen som passerar 0,85mm sikten men fastnar på 0,5mm sikten, och bitumen som tillsätts i ett 5% överskott från det optimala värdet. Med ett ensgraderat material blir sammanfogningen mellan stenarna mindre. Efter härning i tre dagar placeras briketten på en pedestal nedsänkt i vatten. Man utsätter sedan provet för frystöcykler(-12 C i 15 timmar, 23 C i 45 minuter, 49 C i 9 timmar) till dess att provet spricker. Klarar provet mer än 20 cykler betraktas sten/bitumen kombinationen som vattenbeständig. Prov som klarar mindre än 10 cykler bedöms som vattenkänsliga. 5.2.2 Test med simulerad trafikpåkänning Försök i provvägsmaskin Surrogattest till dyra försök i provvägar är försök i cirkulär provvägsmaskin med simulerad trafik. Sådana studier har t.ex. gjorts av t. ex. Holmes (1939), Mack (1941) och Isacsson (1989). Det går dock att inte efterlikna effekt av växlande klimat och trafikbelastning på ett riktigt bra sätt genom en accelererad provning och tidsfaktorn saknas. Försök att i laboratoriet efterlikna trafikpåkänning Försök att efterlikna den vattentryck som uppkommer i porerna av en beläggning har gjorts av en del forskare. T. ex. Nielsen (1986) och Charif (1976) arbetar i laboratoriet medan Jiminez (1989) har tagit fram en portabel fältutrustning. Isacsson (1989) har efterliknat trafikbelastning genom att utsätta cylindriska provkroppar för trafik i provvägsmaskin under varmvattenkonditionering. Den i SHRP projektet utvecklade ECS metoden innebär lastväxling av provkropp (en modifierad treaxialtest) i konditionerat tillstånd. Redan Majidzadeh och Stander (1969) har gjort den typen av försök. Spårbildningstest med vatten (”immersion wheeltracking test”, IWT). På senare år har en nygammal test, IWT, väckt allt större intresse. Med hjälp av denna efterliknas trafikpåkänningen och andra faktorer som medverkar till stripping. Det är även väl känt att spårbildning kan hänga ihop med dålig beständighet hos lager under slitlagret (Krutz och Stroup-Gardiner 1990). Metoden utvecklades i England och beskrivs av Lee och Nicholas redan 1936 och senare av Mathews och Colwill (1962). Man utsätter en provplatta för överfarter i vattenbad (normalt vid 40oC) tills provet kollapsar och spårbildningen tilltar våldsamt. Noteras bör att IWT test påverkas i hög grad av faktorer som stenmaterialets kornform och ev. förekomst av välrundad natursand. 63 IWT testen kan kritiseras för att den samtidigt ger utslag för motståndskraft mot plastisk deformation som beständighet. Man kan utföra jämförande tester både i torrt och vått tillstånd men sådan metodik blir tidsödande. I Tyskland har den s. k. Hamburgmetoden kommit till användning i vissa delstater (Drüschner 1999) och även blivit preliminär europastandard (i detta sammanhang dock inte för bedömning av vattenkänslighet). En vattenkänslig massa får en kraftigt ökad deformation från en inflektionspunkt. En variant av försöket, med hårdgummihjul, används i Danmark. Hamburgtesten har även under 1990-talet tagits upp av vissa laboratorier i USA för bedömning av beständighet. Aschenbrenner (1995) har funnit att stenmaterialegenskaper är avgörande för stripping och att en korttidsåldring av asfaltmassan före tillverkning av provplatta förbättrar försöket. Han har funnit en god relation till vägförhållandena i Colorado. Fransk wheel-tracking utrustning har även byggts om i USA för att man ska kunna testa beläggningen under vatten (Terrel m. fl. 1993) och tillförlitligare resultat än med AASHTO T 283 har erhållits. Även inhemska testvarianter har utvecklats i USA och ofta kan även cylindriska provkroppar testas, t ex med APA (Asphalt Pavement Analyzer). Cross m. fl (2000) och Cross och Voth (2001) anser att metoden är tillförlitligare än AASHTO T 283. Den s. k. ERSA (Evaluation of Rutting and Stripping) beskrivs av Hall och Williams (2000). Man fann bl. a. att gyratoriskt packade provkroppar gav påtagligt bättre resultat än borrkärnor, något som måste beaktas vid bedömning av beständighet. Även White (1999) har funnit att den s. k. Purwheel metoden ger bättre och tydligare utslag än AASHTO T 283. Man anser att skillnaden i spårbildning mellan våtprovning/värme och torrprovning/värme ger motståndskraften mot stripping. Sprickanvisad wheeltracking Wheeltracking brukar oftast använads för att studera stabilitet hos beläggningar men kan också användas för att studera utmattningsmotstånd. Vid metoden låter man en glipa i underlaget utgöra en sprickanvisning enligt figur 25. Med töjninggivare kan man följa sprickinitieringen och propageringen genom beläggningen. 64 Asphalt slab Plywood 20 mm 10 mm gap Rubber 40 shore Plywoodbox Figur 25. Sprickanvisad wheeltracking. 5.3 Validering av testmetoder för beständighet hos asfalt och asfaltmassor. Litteraturen som behandlar testning av vattenkänslighet är omfattande och ett flertal metoder har utvecklats men endast ett fåtal har validerats till verkliga vägförhållanden i tillräckligt hög grad. Vidhäftningssvikt kan bero på många olika orsaker som samverkar. En del tester kan betraktas som enkla index tester (bra eller dålig) medan vid andra tester hållfasthet eller styvhetsmodul provas eller t o m trafikbelastning efterliknas. Det är inte lätt att bestämma förekomst av stripping och ofta syns den inte alls i undre lager. Andra skadetyper som spårbildning och utmattning (sprickor) kan vara kopplade till dålig beständighet. Lottman (1982) och Maupin (1999) har gjort försök att prediktera graden av stripping i vägar genom att ta upp borrkärnor och jämföra resultat från laboratorieprovningar av dessa med ursprungligen erhållna vidhäftningstal. Maupin har inte haft ursprungsvärden utan värmt upp borrkärnor för att tillverka ”fräscha” prov genom Marshallpackning, därför att testmetoden är avsedd för laboratorietillverkade provkroppar. Hicks (1991) har relaterat hur väl de olika testerna förutsäger förekomst av strippingproblem hos asfaltmassor från olika delstater i USA (olika delstater har dock ofta sina egna metoder eller varianter av en testmetod). AASHTO T 283 (mod. Lottman) anses vara mest lämpad, Tunnicliff och Root metoden något mindre. (Den senare metoden utförs vid lägre vattenmättnadsgrad och utan en frys-töcykel). Ingen metod är dock helt tillförlitlig. En speciell studie har gjorts av Kiggundu och Roberts (1988, 1989) som genom att söka uppgifter i litteratur beträffande förekomst av vägskador och sedan försökt relatera resultaten (bra eller dålig) till olika testmetoder. Man jämförde tre testmetoder, nämligen TSR (både Lottman och Tunnicliff - Root varianter), test av tryckhållfasthet (immersioncompression test), koktest och Nevada Dynamic Strip Method. Den senare metoden är besläktad med Cantabrian Test, man våtnöter nämligen provkroppar 1000 varv (33 varv/min) vid 5oC. Man har inventerat befintlig litteratur beträffande hur väl metoderna 65 relaterat med skador respektive oskadad beläggning. Man varnar dock för stor osäkerhet i undersökningen beroende på strippingens komplexa natur, svårigheter att bedöma om en väg är skadad eller oskadad m. fl. Även beläggningstyp och ingående material har varierat. Man fann följande ”success ratio” för testerna: Lottman 76,1% Tunnicliff-Root 66,7% Immersion-compression 46,6% Koktest 57,9% Nevada Dynamic Test 36,4% Tester som grundar sig på indirekt draghållfasthet ger således de bästa resultaten, speciellt enligt det strängaste konditioneringssättet. Den dynamiska våtnötningen som skett i Devaltrumma ger sämst resultat. I Norge har nettoadsorptionmetoden test studerats av Ruud m. fl (1997). Metoden ansågs inte helt tillfredställande och modifieringar föreslås. Jørgensen (2001, 2002) har studerat koktest och rullflasktest. Förstnämnd metod hade dålig precision medan den senare ansågs mer lovande, även om precisionen hos metoden måste kontrolleras kontinuerligt genom ringanalyser mm. Man konstaterar vidare att de allra sämsta och bästa stenmaterialen avseende vidhäftning kan urskiljas men metoderna skiljer inte mellan stenmaterial som betecknas intermediära. Bahia och Ahmed (1999) samt Maupin (1999) har inte fått samband mellan fältresultat och testresultat från AASHTO T 283. Kandahl och Richards (2001) anser även att ”klassiska” tester som AASHTO 283 inte relaterar till den stripping som sker i vägen. Mathews m. fl (1965) har relaterat resultat från bl. a. den brittiska immersionwheeltrackingtesten mot tiden för uppkommen stripping i provväg med engelsk asfaltbetong, utförd med ett antal stenmaterial. Samma asfaltmassor och stenmaterial studerades under sammanlagt 6 år som slitlager i provsträckor. Graden av stripping bedömdes okulärt. En god överensstämmelse erhölls, dock med ett undantag, hyttsten som gav bra vägbeläggning sönderföll snabbt vid IWT försöket av icke känd anledning. Cawsey m. fl. (1988) har undersökt inverkan av temperatur vid det engelska försöket och fann en liten skillnad vid 30 och 40oC, medan provet sönderföll snabbt vid 50oC. Inverkan av hjullast studerades men var inte alls lika stor som av temperatur. Dessutom gjordes försök med saltlösningar och man fann att en plötslig kollaps av beläggningsprovet kunde erhållas med en 10%-ig lösning av NaHCO3. Tester utvecklade inom SHRP projektet i USA. De testmetoder som tagits fram i den stora amerikanska Strategic Highway Program (SHRP) har inte visat sig praktiskt användbara. Främst är det fråga om nettoadsorptionsmetoden (Net Absorption Test) och ECS (Enviromental Conditioning System). Den senare tas upp av t. ex. Al-Swalimi och Terrel (1993). Man föreskriver därför AASHTO T 283 för proportionering enligt Superpave (D’Angelo ). Ruud (1995) ger en översikt av vidhäftningstester gjorda inom SHRP projektet. I praktiken har man ofta börjat 66 testa enligt någon ”immersion wheel tracking” försök vid olika delstatsmyndigheter eftersom en praktisk och tydlig metod efterfrågas. Preliminära europametoder Två testmetoder av nordiskt ursprung har utvecklats av CEN TC 227, Road Materials, nämligen: Rullflaskförsök, prEN 12697-11, Test methods for hot mix asphalt – Part 11: Determination of the compatibility between aggregate and bitumen prEN 12697-12. Nedsättning av indirekt draghållfasthet, Test methods for hot mix asphalt – Part 12: Determination of the water sensitivity of bituminous specimens. Den senare grundar sig huvudsakligen på FAS Metod 449-98. Testtemperaturen vid själva hållfasthetsprovningen är dock 25°C. En annan variant av test för indirekt draghållfasthet, på en massa av öppen sammansättning, har tidigare undersökts av NVF utskott 33 (1983, 1985). Renken (2003) kritiserar båda förslagen, vid rullflaskförsök bedöms bitumentäckningen visuellt (av två oavhängiga bedömare) och vid det andra försöket definieras inte packningsinsatsen och hållfasthetsbestämningen utförs vid alltför hög temperatur. Kombination av flera tester. Cawsey (1990) har kombinerat resultaten av några olika tester för att få fram den s. k. ”Stripping Potential Index”, SPI, nämligen: SPI = STT+TBT/DIT varvid SIT = ”dopptest”, static immersion test (HMSO 1962) TBT = Texas boiling test DIT = Dynamic immersion test (närbesläktad med rullfalaskförsök). Man fann ett icke linjärt samband med resultat från Immersion Wheeltracking Test. Kim m. fl. (1985) har funnit att vidhäftningen är starkt kopplat till stenmaterial och hålrumshalt. Man ger en Conditioning Effectiveness Factor som grundar sig på bestämningar av styvhetsmodul, initial dragtöjning vid utmattningsförsök och hålrumshalt som karakteriserar stenmaterialkvalitet och konditionering. Lottman m. fl. (1974) har jämfört tillståndet beträffande stripping med nedsättningen av indirekt draghållfasthet och styvhetsmodul hos borrkärnor, tagna från observationssträckor, med resultat på samma asfaltmassor som utsatts för olika konditionering på laboratorium. Enligt denna undersökning är en varmkonditionering vid 60oC tillräcklig oberoende på klimat. 67 Lottman m. fl. (1990) har senare försökt prediktera permanent deformation som beror på vattenkänslighet. Våt och torrt modulvärde används bl. a. för indata. I vissa fall kan dock utmattning ske snarare än spårbildning (Lottman och Firth 1989). Provvägsförsök för att studera stripping är sällsynta. Mathews m. fl. (1965) beskriver dock en engelsk provväg med tung trafik. Sexton olika stenmaterial jämfördes i en öppen engelsk typ av asfaltbetong (bitumen macadam) som slitlager. Strippingen från tagna vägprover bedömdes visuellt efter sex år eller dessförinnan om materialet inte uppnådde denna ålder. Resultaten från fem laboratorieförsöken relaterades med bedömning av prov tagna från vägen, de senare resultaten enligt en skala från 0-4. Den bästa relationen erhölls med resultaten från ”immersion-wheeltracking” test, dock fick man - av inte angiven anledning alltför dåligt resultat endast i laboratoriet med hyttsten som stenmaterial, eventuellt kan den porösa slaggen ha krossats ned under hjulet. Shasnidar m. fl. (2001) har studerat Superpave provsträckor som bärlager och som referens dessutom en standardmassa som var proportionerad enligt Arizonas vägmyndigheter. Vidhäftningsförbättrande medel (cement) har endast använts i standardmassan. Superpavemassorna var inte bra och alltför högt hålrum konstaterades, något som hade medfört vatteninträngning i beläggningslagret. Av studerade laboratorietester gav främst Hamburg wheel-tracking test utslag med Superpavemassorna. Indirekt dragförsök enligt AASHTO T 283 gav inte helt entydiga resultat. Allen och Terrel (1994) har studerat tolv observationssträckor, lagda 1990, för validering av ECS metoden som är utvecklad av SHRP. En viss överensstämmelse konstaterades både med ECS och Immersion Wheeltracking metod. Observationstiden var dock alltför kort för säkra slutsatser. Vanligare än provvägsförsök är redogörelser för skadeutredningar. Kandahl och Richards (2001) ger således exempel från Pennsylvania och Oklahoma, USA, men också South Wales, Australien. Prov togs från vägen utan någon vattentillförsel och det konstaterades att de strippade lagren var vattenmättade. Hålrummen var i regel höga, upp till 8%. Lagren var otillräckligt dränerade och tung trafik utövade en pumpeffekt. Man efterlyser en tillförlitlig testmetod, där provet är vattenmättat och trafikeffekten simuleras. Konventionella försök som går ut på indirekt draghållfasthet räcker inte till enligt undersökarna. Immersion Wheel-tracking test, ECS eller Jimenez dynamiska test bedöms dock ha potential för framtiden. Aschenbrenner m. fl. (1995) har valt ut beläggningar i Colorado som krävt olika grad av underhåll och som bedömts bero på stripping. Man tog dock inte ut borrkärnor utan letade reda på de stenmaterial och bitumen som hade använts vid företagen. Nya provkroppar gjordes för laboratorietestning. AASHTO T 283 skilde mellan de allra sämsta och bästa stenmaterialen men var annars ganska okänslig. Koktest bedömdes som alltför hård och orealistisk. ECS fungerade dåligt och metoden anses i behov av vidareutveckling. Hamburg wheel-tracking fungerade väl, men måste bättre anpassas till de rådande klimatförhållandena i Colorado. I delar av delstaten är föreskriven testtemperatur (50oC) alltför hård och tyskt krav på maximal spårdjup vid testning anses också som alltför strängt. Stuart (1986) har studerat asfaltmassor med känd beständighet från praktiken på laboratorium och funnit en viss överensstämmelse med sådana tester som går ut på bestämning av indirekt draghållfasthet. 68 Busching m. fl. (1986) beskriver en inventering av strippingskador i Syd Carolina. Beläggningslager under slitlager av dränasfalt var mest utsatta. Dräneringen visar sig mycket viktig och öppna slitlager har fungerat dåligt. Användning av vidhäftningsbefrämjande medel rekommenderas. Av studerade testmetoder rekommenderas främst indirekt dragförsök enligt Tunnicliff-Root. 5.4 Beständighetstester för bindemedel. Several laboratory methods have been used in the quantitative determination of bitumen ageing at various stages of the production process as well as in service. Bitumen display changes in mechanical and chemical characteristics when subjected to ageing. Either a chemical analysis or rheological test may evaluate ageing. Chemical analyses The main aim of these tests is to determine the changes in bitumen composition, and in turn to identify the ageing mechanisms as well as the relationship between chemical composition and physical changes. A description of two of these types of analytic methods is given in the following. Infrared spectroscopy is by Algelt et al (1994) described as relatively inexpensive, simple and fast. Although it is ordinarily used for the identification of single compounds, it can measure distribution of several structural and functional groups in a sample. For bitumens the identification of functional groups, ketone and sulphoxide, before and after ageing is done using infrared spectroscopy. Size exclusion chromatography (SEC) or gel permeation chromatography (GPC), is the separation method according to Algelt et al (1994) which comes closest to differentiating by molecule weight only, almost unaffected by chemical composition. Actually, it separates by molecular size. Simulated aging Thin Film Oven Test (TFOT) (EN 12607-2) TFOT simulates the ageing occurring in bitumen during mixing, transportation and laying. During this test, bitumen is exposed to a temperature of 163°C for 5 hours. Rolling Thin Film Oven Test (RTFOT) (EN 12607-1) RTFOT simulates, as TFOT, the ageing occurring in bitumen during mixing, transportation and laying. During this test bitumen is exposed to a temperature of 163°C for 75 minutes, when rotating in a bottle and injection of hot air every 3 – 4 seconds. The pressure ageing vessel (PAV) is an ageing procedure proposed by the SHRP to simulate long-term field oxidative ageing of bitumens (Bahia & Anderson) It is concluded that temperature can be used effectively to accelerate ageing in the PAV and that the binder thickness and time of exposure are important factors that need to be carefully controlled. Bahia and Anderson states that the SHRP A-002A project concluded with three main findings: 69 There exists no reliable simple procedure for characterising in-service, long-term, ageing behaviour of bitumens. There are factors other than bitumen composition that may affect ageing rates of bitumens in the field, among which temperature is of most importance. Ageing should be evaluated by considering not the amount of change in properties (ageing indices), but by considering important properties of bitumens measured, after ageing, at critical temperatures prevailing in the field. Bahia and Anderson have shown that the effect of ageing temperature on rate of ageing is bitumen-specific in the lab, as can be seen in Figure 25. This is also claimed to be the situation in the field. Figure 25 Effect of PAV temperature (90-110°C) on measured G* at 45°C and 10 rad/s for four SHRP bitumens (Bahia & Anderson) Bahia and Anderson also point at the important finding that can be drawn from Figure 25, the general trend of the effect of temperature on the ageing level. The dependency of ageing on temperature is different among bitumens, but all bitumens age more with increasing temperature. As an alternative method to PAV, for laboratory ageing of larger quantities of binder, the RCAT, Rotating Cylinder Ageing Test, has been developed at the Belgian Road Research Center. The test has some advantages compared to PAV, except the larger quantities aged in the test. E.g. the method is dynamic – the material is continuously mixed and the test is performed at intermediate temperatures (85°C) and at ambient pressure. 70 6. Krav förknippade med beständighet 6.1 Vattenkänslighet Stensläpp och förvittring från beläggningsytor är den mest kända skadan som kopplas till beständigheten i Norden, men även bärighetsrelaterade skador från lager under slitlager är kända. Temperatursprickor förekommer också i de nordligaste delarna. En direkt orsak till stensläpp från beläggningsytor är nedsatt adhesion mellan sten och bitumen samt nedsatt kohesion hos bitumenet. Stensläpp från asfaltbeläggningar påverkas av många faktorer, t.ex. stenmaterial, bitumen, hålrumshalt, fukt, trafik mm. Kraven i specifikationer vid proportionering, val av material och komponenternas egenskaper är till största delen för att minska risken för dålig beständighet. Under senare år har de funktionella egenskaperna varit mest intressanta att användas i specifikationerna för asfaltbeläggningar för uppmuntring av funktionsentreprenader. Vidhäftning hos asfaltbeläggningar undersöks bl.a. genom bestämning av hållfasthet hos asfaltprovkroppar före och efter konditionering. Vidhäftningstalet definieras av förhållandet i procent mellan draghållfastheten hos vattenkonditionerade prov och draghållfastheten hos torrlagrade prov (FAS Metod 446-95). 6.2 Krav på stenmaterial I tidigare specifikation, VÄG-94 fanns krav på material större än 0,063mm. Om hög glimmerhalt förekommer, speciellt i fraktioner < 4 mm, bör provning sker med avseende på vattenkänslighet hos massabeläggning. Vidhäftningstalet skulle vara > 50 procent. Liknande krav förekommer när halt 0,002/0,063 är > 10 procent. I VÄG-94 infördes krav på vidhäftningstal på massabeläggning. Provningen skulle utföras med material från avsedd täkt i den massa inom entreprenaden som normalt har den största hålrumshalten. Provningen rekommenderads en gång per år för varje använd materialtäkt. Vidhäftningen enligt FAS 446 skulle vara större än 50 procent. På utlagda bitumenbundna lager fanns krav på stenlossning som bestämdes genom okulärbesiktning. Teknisk Beskrivning Väg (TBVbel 98 och TBVbelÅA 98) var avsedda att användas som komplement till VÄG 94 vid upphandling av beläggningsobjekt under 1998. Kraven skärptes genom att all provning utförs på borrkärnor och vidhäftningstalet ska vara större än 70 procent. Vid bindlagret var kravet dock större än 75 procent. Dessa krav på vidhäftningstalet har höjts till > 75 procent i ATB VÄG 2003. Vid återvinningsmassa var kravet på vidhäftningstalet >50 för bärlager och > 60 för slitlager för kalltillverkade och halvvarmat tillverkade massor enligt TBV 98. I ATB VÄG har dessa krav höjts till 60 respektive 70 procent för halvvarma återvinningsmassor. Motsvarande krav finns på emulsionsbeläggningar också. I handboken för återvinning av asfalt (Vägverket publikation 2000:93) rekommenderas undersökning av återvunnet bindemedel eller bestämning av vidhäftningstal vid beständighetsskador. 71 I Fortifikationsverket specifikationer (Asfaltöverbyggnader på flygfält, allmän teknisk beskrivning – Rapport 1996:12) krävs att Vidhäftningstalet på borrkärnor skall överstiga 85 procent. In Finland several requirements for aggregates are set by the Finnish Asphalt Specifications 2000. There are separate requirements for purity, weathering, grading, particle shape, strength, adhesion and fines. The requirements for adhesion and fines regulate the specific surfarce are, water adsorption capacity together with amount of fines and quality of separately added fines. Specific surface area is normally limited to ≤ 5 m2/g. Only in special cases this area can vary between 5 - 7.5 m2/g. Materials having fines with specific surface area more than 7.5 m2/g are not allowed. Aggregate's water adsorption capacity per unit surface area must be ≤ 10 mg/m2. For asphalt mixtures the water sensitivity requirements are summarised below. Table. Water sensitivity requirements for asphalt mixtures /Finnish Asphalt Specifications 2000/. Property Asphalt type Requirement (PANK 4301) Indirect tensile strength ratio for PA 11 mix AC, SMA ≥ 60 % Indirect tensile strength ratio with the proportioned mix AC, SMA ≥ 80 % Indirect tensile strength ratio with the proportioned mix SA-B ≥ 60 % MYR adhesion value SA-V ≤ 2,0 g (PANK 4304) Krav på vidhäftningstal i Sverige är baserade på tidigare undersökningar och skadeutredningar (VTI Notat 81-94, Notat 27-96, Notat 40-96, Notat 49-96, Notat 57-98, Utlåtande 686-2000 ………). Vidhäftningstal varierar ofta mellan 60 upptill 100 procent hos nytillverkade beläggningar. Tendensen är att resultaten beror på hålrumshalt och stenmaterial. Användning av vidhäftningsmedel samt vissa polymerer kan förbättra vidhäftningen. Vid ett antal skadeutredningar har vattenskadade beläggningar visat normalt vidhäftningstal under 75%. Slutsatserna är att krav på 75 % kan uppnås med en viss försiktighet vid proportionering och utan någon större ansats på tillverkning av resistenta beläggningar mot vatteninverkan. Viman et al (Notat 54-98) har redovisat i en ringanalys om vattenkänslighet att kravet på 75% kan uppnås även hos beläggningar med hög hålrum. Holmqvist (Peabxxxx) visade att vidhäftningstal kan höjas till större än 90% hos beläggningar som har sämre vidhäftning (ca. 70% vidhäftningstal) genom användning av tillsatser. Nackdelen med draghållfasthet parametern vid bestämning av vattenkänslighet är att vidhäftningstalet kan bli större än 100 % och testet är förstörande efter varje 72 draghållfasthets bestämning. Det innebär att man behöver många prov vid bestämning av talet. I konditioneringsmetoden enligt FAS Metod 446 saknas frys- och töcyklar som är nödvändigt för simulering av vinterförhållanden i norden. 6.3 Åldring Bitumen som bindemedel i asfaltbeläggning påverkas av klimatet och omgivningens faktorer under produktionen. Beläggningens åldring beskrivs i två etapper nämligen korttidsåldring och långtidsåldring. Korttidsåldring sker under tillverkning och utläggning av asfaltmassa, där temperaturen är hög och oxidation är avgörande faktor. Vid långtidsåldring åldras bitumenet under beläggningens livslängd. Kraven som är förknippade med åldring är i huvudsak val av bitumentyp med hänsyn till klimatförhållanden. Den högsta respektive lägsta temperaturer som förväntas i området styr valet av bitumentyp i en beläggning. Under senare tid har funnits testmetoder i syfte att beskriva den långtidsåldring som inträffar i fält. Principen är att ett bitumenprov utsätts accelererad åldring genom lagring under förhöjd temperatur med ventilation och med eller utan tryck, såsom TFOT, RTFOT, PAV. Detta skulle motsvara 5 till 10 år på vägen, dock validering saknas, snarare avser metoden en utvärdering av det relativa motståndet hos olika typ av bitumen till åldring genom oxidation. Några krav med avseende på långtidsåldring finns för närvarande inte i den europeiska bitumen specifikationen. 6.4 Lågtemperatursprickor Det finns inga uttryckliga krav på beläggningars resistens mot temperatursprickor. Kraven ligger istället i bitumen specifikationen i form av nationella tilläggskrav krav på Fraass brytpunkt. Man väljer bindemedel till beläggningen baserat på bl.a. typen av beläggning, trafikklassen och klimatet. 6.5 Kemikaliebeständighet Krav på beständighet mot lösningsmedel ställs ibland på beläggningar som ska läggas på parkeringsdäck, bensinstationer och dylikt. På flygplatser med sina extra höga krav på att inte stensläpp får förekomma, ställs krav på bl.a. (flygplansavisningsmedel) och banavisningsmedel. Det svenska luftfartsverket ställer t.ex. krav på att draghållfasthetskvoten mellan torra asfaltsprovkroppar och provkroppar som förvarats i avisningsmedlet, inte får understiga 0,5. 7. Fundamentala studier av vidhäftning Beläggningars vattenkänslighet kan delas upp i en rad olika delar. Vi har dels de rent fysikaliska faktorerna som t.ex. motverkar materialtransport i systemet dels finns det termodynamiska faktorer som styr jämviktsläget i systemet. Båda kan vara av avgörande betydelse. En tät beläggning eller en beläggning med en tät yta skyddar gränsytan mellan 73 bitumen och bruk från vatten. Tjockare bindemedelsfilmer och mer trögflytande bindemedel/mastix ger mer skyddad beläggning. De fysikaliska faktorerna styrs av proportioneringen, packningen och de viskoelastiska egenskaperna hos materialet. De termodynamiska faktorerna däremot anger nivåerna för jämviktsläget mellan de olika möjliga tillstånden. Att direkt bestämma den fundamentala (termodynamiska) adhesionen mellan sten och bitumen är extremt besvärligt. Vanligen brukar man nöja sig med att bestämma ytspänningen hos bindemedlet och ytenergin stenmaterialet. Dessa mått säger endast något om materialens inneboende gentemot vakuum. Cheng et al 2002, har utvecklat metoder för att mer i detalj dela upp och mäta ytspänningens och ytenergins olika komponenter. Genom att mäta kontaktvinkeln mellan bitumen och olika lösningsmedel med välkända ytegenskaper kan komponenterna i bindemedlets ytspänning bestämmas. På motsvarande sätt kan man bestämma stenmaterialets ytenergikomponenter genom att mäta hur olika gaser adsorberas till stenmaterialet. Från dessa två uppsättningar av ytenergikomponenter kan adsorbtionen mellan materialen beräknas och jämföras med t.ex ett system där vatten eller andra lösningar också är närvarande. Metoderna som presenterats av Cheng et al 2002, verkar vara en framkomlig väg för att bestämma den fundamentala adhesionen mellan sten och bitumen samt hur adhesionen och kohesionen påverkas om vatten eller andra ämnen tillförs systemet. 8. Beständighetsdimensionering Beständigheten, framförallt med avseende på vatten, hos en beläggning beror som påtalats i de tidigare avsnitten på en rad olika faktorer. Stenmaterial, finmaterial, tillsatsmedel, bitumen, etc har betydelse för beständigheten. Som visats i kap. 3 så beror mycket av slutproduktens beständighet på hur väl man har lyckats med proportioneringen och utförandet. Båda dessa faktorer styr luft och vatten tillträdet. En beläggning med för lite bruk och för mycket hålrum ger vattnet en chans att tränga in mellan sten och bitumen eller till att ”tvätta” bort bruket. En riktigt proportionerad massa som packats väl är mycket mer förlåtande till sin natur. Som påpekats tidigare är det ofta en kombination av flera omständigheter som ger beständighetsproblem. En viktig faktor som inte belysts närmare på grund av brist på relevanta testmetoder är hålrumsfördelningen. För två beläggningar med samma hålrumshalt är det rimligt att anta beläggningarna får olika beständighetsegenskaper om hålrumsfördelningen skiljer sig åt markant, t.ex. genom att den ena har ett mer finmaskigt eventuellt sammanhängande hålrum och den andra ett grövre hålrum. För att kunna göra ett allvarligt försök till att dimensionera med avseende på beständighet behöver man dels veta hur frekventa de tillstånd är som nedsätter beständigheten och dels hur den aktuella beläggningen påverkas av detta tillstånd. Man måste ha mått på hur ofta beläggningslagret är utsatt för t.ex. fukt, eller hur temperaturen varierar, hur ofta beläggningen saltas, etc. samtidigt som man måste veta hur t.ex avnötningstakten eller utmattningsmotståndet påverkas vid det aktuella tillståndet för just denna beläggning. 74 9. Kunskapsbehov Litteraturstudien har visat att det har gjorts stora ansträngningar genom åren att hitta testmetoder som på ett relevant sätt beskriver beläggningars beständighet. Många metoder försöker efterlikna en aspekt av problematiken t.ex. vidhäftningsproblematiken men inte andra. Valideringen av metoderna mot fälterfarenheter har oftast lett till relativt svaga samband, säkerligen till stor del beroende på komplexiteten hos problemet, med många olika faktorer som påverkar resultatet samtidigt. Bristande beständighet leder till att alla typer av skador blir mer frekventa. Det kan därför vara svårt att avgöra hur mycket av skadan som kan relateras till bristande beständighet. Detta problem blir ännu mer accentuerat när man ska försöka dimensionera efter beständighetsnedsättande faktorer. En mycket stor brist är avsaknaden på omfattande och relevanta fältförsök som designats för att studera beständighetsegenskaper. Fältförsöken har varit för få och för ensidigt och ofullständig karaktäriserade. För att inte enbart belysa någon enstaka effekt för en viss typ av beläggning behöver man omfattande försök där man både varierar sammansättningen, klimatfaktorer och t.ex. olika underhållsåtgärder. För att föra området framåt kan man gå tillväga på olika sätt beroende på om det är ett bärlager bindlager eller ett slitlager som ska karaktäriseras med avseende på beständighet. För slitlager är det bästa att göra ”fönsterförsök” där man lägger in olika slitlager med olika egenskaper på olika platser med olika frekvens av de beständighetsnedsättande faktorerna. För bärlager och bindlager som är svårare att studera i fält kan det vara lämpligare att studera t.ex. hur utmattningsmotståndet påverkas av vatten genom att göra laboratorieförsök med wheeltracking. Parallellt med båda försöken bör man studera materialegenskaperna och asfaltsegenskaperna enligt de laboratoriemetoder som man tror kan korreleras till fältförsöken eller wheeltrackingförsöken. Detta för att få en direkt koppling mellan laboratorieförsök och fältförsök/wheeltracking. Följande aktiviteter och delprojekt föreslås för ett Nordiskt beständighetsprojektet: • Fältförsök på slitlager med fönsterteknik. Identiska slitlagerplattor med olika sammansättning, proportionerad och packade på olika sätt, placeras ut i olika regioner i de nordiska länderna. Platserna karaktäriseras noggrant med avseende på trafik och klimatfaktorer. Plattornas materialförluster och spårprofiler följs upp och ytkaraktäristik följs upp. I slutet studeras också hur bindemedlet har förändrats med tiden • Plattor, identiska med ovanstående, samt materialen i plattorna studeras med avseende på ett flertal laboratoriemetoder och konditioneringsförfaranden såsom Emodul, vändskak, ytenergi/ytspänning, etc. • Utmattningsmotstånd med hjälp av sprickanvisad wheeltracking för olika bärlager vid närvaro av vatten. Målsättningen är att kunna beskriva hur beständigheten förändras med avseende på klimat, sammansättning, packning etc för slit och bärlager och hur beständigheten kan prövas med enkla laboratoriemetoder. Med denna kunskap ska man kunna sätta relevanta beständighetskrav på beläggningsprodukter utifrån de lokala förhållandena, samt kunna dimensionera med avseende på beständighet. 75 Referenser Abbot, F, P, Graig, W, G, Determination of age hardeneing tendencies and water susceptibility of paving asphalt by the sonic method. HRB Bullentin 270, 1960. Ajery, G, D, Choi, Y-K, State of the art report on moisture sensitivity test methods for bituminous pavement materials. Road Materials and Pavement design, Vol 3, No 4, 2002 Ajour, A-M, Le probleme de l´adhesivite liants hydrocarbones – Granulats. Problem of the bond between bituminous binders and aggregates (in French). RILEM Cahier BM/no 3/1979. Akili, W, Role of two mineral fillers in a sand-bitumen mixture. Highways and Road Construction, September 1975. Akili, W, The effect of moisture on laboratory-prepared asphalt mixtures. Journal of Testing and Evaluation, Vol. 21, 1993, s. 73-83. Akoulich, A, Examples of using electro-physical effects for increasing the quality of bituminous concrete. VTI Notat V 227, 1993. Al Nageim, H, Upgrading low quality aggregates for use in bituminous mixtures. Highways & Transportation, November 2000, s. 20-22. Allen, W, L, Terrel, R, L, Field evaluation of the environmental conditioning system. National Research Council, SHRP_A-396, 1994. Al-Suhaibani, A, m. fl. Effect of filler type and content on properties of asphalt concrete mixes. ASTM STP 1147, s. 108-130. Al-Swalimi, S, m. fl. Development and evaluation of test system to induce and monitor moisture damage to asphalt concrete mixtures. Transportation Research Record 1353, 1992. Andersen, E, Samarbeidsprosjektet Ny Asfaltteknologi - Sluttrapport SINTEF Rapport STF22 A98462. Arand, W, Prognostizierung des Haftverhaltens von Asphalten mittels Spaltzugfestigkeit. Asphalt No 6, 1998. Aschenberger, T, B, McGennis, R, B, Investigation of AASHTO T 283 to predict the stripping performance of pavements in Colorado. Transportation Research record 1469, 1994. Aschenberger, T, McGennis, R, B, & Terrel R. L. Comparison of Several Moisture Suceptibility Tests to Pavements of Known Field Performance. Proc. Asphalt Paving Technologists, 64, 163-196, 1995. Aschenbrener, T, McGennis, R, Terrel, R, L, Comparision Several Moisture Suceptibility Tests to Pavements of Known Field Performance. Proc. Ass. of Asphalt Paving Technologists, 64, 1995. Aschenbrenner, T, Evaluation of the Hamburg wheel-tracking device to predict moisture damage in hot mix asphalt. Transportation Research Record 1492 ….. Aschenbrenner, T, m. fl. Comparision of several moisture susceptibility tests to pavements of known field performance. Asphalt Paving Technologists, 1995. Aschenbrenner, T, Zamora, R, Evaluation of specialised tests för aggregates used in hot mixture asphalt pavements in Colorado. Transportation Research Record 1486, 1995. Asphalt Institute. Cause and prevention of stripping in asphalt pavements. Educational Series No 10 (ES-10), 1987. Aurstad, J, Andersen, E, Aldring av asfaltdekker på flyplasser. Samlerapport SINTEF Rapport STF22 A97520. 1997. Aurstad, J, Andersen, E, Comparisons of laboratory ageing methods for bituminous binders to field ageing on Norwegian airfield pavements Proceedings Eurobitume Workshop Luxembourg 1999, SINTEF Rapport STF22 S99454. Bagampadde, U, m. fl. Fundamentals of stripping in bituminous pavements. State-of-the-Art. KTH Research Report. Trita-VT AR 03:01, 2003. Bahia, H, Ahmand; S,. Evaluation and correlation of lab and field tensile strength ratio (TSR) procedures and values in assessing the stripping potential of asphalt mixes. WI/SPR-10-99; WisDOT Study # 95-04; Final Report (endast Summary), 1999. Baihia, H, U, Anderson, D, A, The pressure ageing vessel (PAV): A test to simulate rheological changes due to field ageing. Physical properties of asphalt cement binders, STP 1241. ASTM, PCN: 04-0122410-08 Balgunaim, F, A, Improving adhesion characteristics of bituminous mixes by washing dust-contaminated coarse aggregate. Transportation Research Record 1323, 1992. Bayomy, F, H, Developement and analysis of cement coated aggregates for asphalt mixtures. ASTM STP, 1992, s. 19-34. BBA-Hapas. Water sensitivity test for thin surfacings. Information från TRL 1999. Beckendahl, H, Nösler, I, Einfluss des Haftverhaltens zwischen Mineralstoff und Bitumen auf die Asphaltqualität. Strasse+Autobahn, Nr 1, 1999. Belgian Road Research Center, Boiling Water Stripping Test on Coarse Aggregate Coated with Binder. Operating procedure, ME 65/91, 1991. Bergan, M, Undersökelse av stövets inverkan på vedheften mellom bergartskorn og bitumen. Hovedoppgave i ingeniörgeologi. NTH 1992. Bierhalter, W, Füller-Bindemittel-Fehlergrenzen, Bitumen, Heft 2, Feb. 1938, s. 43-60. Branthaver, J, F, Petersen, J, C, Robertson, R, E, Duvall, J, J, Kim, S, S, Harnsberger, P, M, Mill, T, Ensley, E, K, Barbour, F, A, Schabron, J, F, Binder characterization and evaluation, Volume 2. SHRP-A-368, Washington D.C. 1993. Brizka, V, m. fl. Effective identification of moisture sensitivity in asphalt. AAPA Proc 2000. Brown, L, R; Pabst, G, S, Marcev, J, R, The Contribution of Micro-organisms to Stripping and the Ability of an Organofunctional Silane to Prevent Stripping. AAPT-Proceedings, vol. 59, p. 360, 1990. 76 Busching, H, W, m, fl, An investigation of stripping in asphalt concrete in South Carolina, FHWA-SC-86.02, 1986. Button, J, E, Jagadam, V, Cement coating marginal aggregates for use in asphalt pavements. Texas Transportation Institute, Research Report 1253-1F, 1992. Campanac, R, La nocitvité des fines argileuses au regard des performances d´un enrobé au chaude. Bullentin Liaison des Ponts et Chausees 111, Jan –feb. 1981. Cawsey, D, C, Improvement of bitumen-aggregate adhesion by the use of additives, Int. Symposium, Chemistry of Bitumens, Rome 1991. Cawsey, D, C, m. fl, Laboratory testing of macadam. Highways and Transportation, June 1988. Cawsey, D, C, Predicting the performance of crushed rock aggregates in highway wering courses. 6th International IAEG Congres, Rotterdam 1990. Chari, S, R, Influence of lime and stone dust fillers on fatique properties of bituminous concrete mixes. Indian Road Congress, Research Bullentin, 23, 1983, s. 19-23. Charif, K, E, Mechanisches Verhalten von Asphaltprobekörpern nach dynamischer Beatspruchung in Gegenwart von Wasser. Karlsruhe Universität. Fakultät fur Bauingenieur – und Vermessungwesen. Dissertation. Karlsruhe 1976. Cheng, D, Little, D, N, Lytton, R, L, Holste, J, C, Surface Energy Measurement of Asphalt and its Application to Predicting Fattigue and Healing in Asphalt Mixtures, TRRB, 2002. Choquet, F, S, & Verhasselt, A, F, An Objective Method of Measuring Bitumen Aggregate Adhesion. Proc. 5th Eurobitume Congress, Vol 1A, 1.61, Stockholm, 1993. Choubane, B, Effects of water saturation level on resistance of compacted hot-mix asphalt samples to moisture induced damage. Transportation Research Record 1723, 2000. Christensen, I, F, Bärighetens beroende av asfaltbeläggningens vidhäftningsegenskaper. Skånska Cementgjuteriet, Väglaboratoriet, Lomma, opubl. rapport 1977. Coblanz, J, S, Newcomb, D, E, Water sensitivity test methods for asphalt concrete mixtures: A laboratory comparision. Transportation Research Record 1171, 1988. Coplanz, J, S, m. fl. Antistrip additives: Background for a field study. Transportation Research Record 1115, 1987. Cramer, P, m. fl. Kalkhydrat. Eine Alternative zur Modifizierung des Bindemittels. Asphalt, Heft 6, 2001. Cross, S, A, Effects of sample preconditioning on asphalt pavement analyzer wet rut depths. Proc. Mid-Continent Symposium 2000. Cross, S, A, Effects of sample preconditioning on asphalt pavement analyzer (APA) wet rut depths, TRB 80th Annual Meeting, Paper No 01-0392. D´Angelo, J, T 283 test being tailored to Superpave. Roads & Bridges, July 1998. Daoud, O, E, K, Factors affecting coating of aggregates with Portland Cement, TRR 872, 1983. Daoud, O, E, K, Properties of cement-modified asphalt mixtures. Australian Road Research, Vol 12, No 2, 1982. DeKold; Shawn P Amirkhanian, S, P, Amirkhanian, S, N, Reuse of moisture-damaged asphaltic concrete pavements. Transportation Research Record 1337, 79-88 Dharrmaaj, S, J, P, Use of lime in bituminous mixtures for road construction, Indian Highways, January 1999. Drüscher, L, Spurbildungsprüfung. Bitumen Nr 4, 1999. Dukatz, E, L, The effect of air voids on the tensile strength ratio. Asphalt paving Technology 1987. Eager, W, L, Effect of moisture on bituminous pavement in Rocky Mountain areas. Highway Research Record 51, 1964. Eager, W, L, Effect of moisture on bituminous pavements in Rocky Mountain Areas. Public Roads, August 1964. Edwards, Y, Said, S, Höbeda, P, och Viman, L, Polymermodifierade slitlagerbeläggningar på Arlanda Ramp Rudolf. VTI Notat 73-1999. Edwards, Y, VTI notat Emery, J, Seddik, H, Moisture damage of asphalt pavements and antistripping additives: Causes, identification, testing and mitigation. Transportation Association of Canada 1997. Eriksen, K, Giver lyst tilslag nedsat holdbarhet af asfaltbelægninger? Dansk Vejtidskrift Nr 6/7, 1996. Fahlström, S, Tillsatsmedel, FAS asfaltbok, s 134-139, 1995. Field, F, Evaluation of anti-stripping additives for asphaltic concrete mixes. Effectiveness and recommendation usage. Canadian Technical Asphalt Association, Proceedings 23rd Annual Conference, 1977. Ford, M, C, Quantitative evaluation of stripping by the surface reaction test. Transportation Research Record 515, 1974. Fromm, H, J, m. fl. The indidence of stripping and cracking of bituminous pavements in Onrario, Department of Highways, Ontario, Report No 109, 1965. Fromm, H, J, The mechanics of asphalt stripping from aggregate surfaces Ontario Ministry of Transportation and Communication. RR 190; 1974. Fwa, T, F, Water-induced distress in flexible pavement in a tropical climate. Transportation Research Record 1121, 1987. Gietz, R, H, Lamb, D, R, Effects of filler composition on binder viscosity and mix stability, HRR 256, 1975. Gilmore, D, W, m. fl. Use of indirect tension measurements to examine the effect of additives on asphalt concrete durability, Proc. AAPT 1984, s. 495-524. 77 Giurgis, H, R, Asphalt concrete mixtures made with cement-coated aggregates, Transportation Research Record 843, 1982, s. 80-85. Goldbeck, A, T, Immersion-compression tests compared with laboratory traffic tests on bituminous concrete. Symposium on Durability of bituminous materials. ASTM Special Publication Nr 94, 1949. Gonzale Lakehal, S, Pratl, M, N, Prüfung der Wasserempfindlichkeit von Heissmischfundationsschichten. EMPA, Forschungsautrag 27/98, 2000. Goudron, J-L, m. fl. Effect of compaction methods on methods on mechanical properties of bituminous mixtures (SPECOMPACT). Unpublished report, contract SMT4-PL97-1469, November 24, 1999. Guericke, R & Höppel, H-E, ARBIT-Untersuchungsprogramm 1998/99 an 36 Bindemitteln. Bitumen 1/01, Hamburg 2001. Hall, K, D, Williams, S, G, Effects of specimen configuration and compaction method on rutting and stripping behaviour in asphalt concrete wheel-tracking tests. TRB Meeting 2000. Harders, O, Nösler, I, Einfluss der Oberflächenaktivität von Mineralstoffen auf das Gebrauchsverhalten von Walzasphalt. Bitumen Nr 1, 2003. Herrman, P, Die Frage der Haftfestigkeit von Gestein und Bituminösen Bindemittel, wie Bitumen und Teer und ihre Bedeutung für die Praxis. Asphalt und Teerbautechnik, Nr 44, 1935. Heukelom, W, The role of filler in biumnous mixes. Shell bitumen reprint no. 17. Hicks, R, G, Moisture damage in asphaltic concrete, NCHRP, Synthesis of Highway Praxis 175, 1991. Hiernaux, R, Détermination de la tenue à l´eau des enrobes. Expérience d`exactitude de l`essai Duriez. Bullentin des Laboratories des Ponts et Chaussées -228- Septemre-Octobre 2000-Nt 4335, 2000. Höbeda P. "Orsaker till beläggningsskador på E4, Grännabacken till gräns av E-län”. VTI notat 49-1996 Höbeda P. ”Undersökning av beläggningsskador på F21, Kallax”. VTI notat 35-1998 Höbeda P. ”Undersökning av vägskador på väg E18, delen Köping - Arboga”. VTI notat 15-1999 Höbeda, P, A new test for assesing the durability of asphalt mixtures for severe winter conditions. The International Journal of Pavement Engineering & Asphalt Technology. Vol 2, Issue 1, May 2001, s. 39-60. Höbeda, P, Beständighet av asfaltbetong. En litteraturstudie av materialtekniska faktorer som påverkar vatten- och frostbeständighet hos massabeläggning samt möjliga testmetoder. VTI Notat V 151, 1991. Höbeda, P, Carlsson, H, Hermelin, K, Hornwall, F, och Viman, L, Undersökning av vägskador på väg E18, delen KöpingArboga. VTI Notat 15-1999. Höbeda, P, Chytla, J, Undersökning av beständigheten hos AG 16 enligt ny metod och effekt av vidhäftningbefrämjande tillsatser. VTI Notat 54-1999. Höbeda, P, Orsaker till beläggningsskador på E4, Grännabacken till gräns av E-län. Några tidigare erfarenheter av bergkvalitet i bergöverbyggnad och tillstånd hos asfaltsbetong. VTI Notat 49-1996. Höbeda, P, Vattenkänslighet hos asfaltbeläggning. VTI Notat 35-1998. Holmes, A, Evaluating the adhesive properties of asphalt. ASTM, Bull. Int. Assoc. Testing Mat. 1939. Hopman, P, C, m. fl. Active filler as asphalt modifier. Use of modified bituminous binders, special binders and bitumens with additives in road pavements. LCPC, Guide Technique, Roads No 303, 1999. Hovland, I, D, Norske steinmaterialers hefteegenskaper. Hovedoppgave i ngenjörsgeologi. Norges Tekniske Högskole. Veglaboratoriet. Internrapport nr 1313, 1987. Huang, S, Branthaver, J, F, Robertson, R, E, The influence of aggregate on moisture susceptibility in terms of asphalt – aggregate interactions. Proc. 6th Int. Rilem Symp. 177, 2003. Hudec, P, Amchong, F, Improving aggregate quality by chemical treatment. Aggregates – Raw Materials Giant, ed. G. Lüttig, Erlangen 1994. Isacsson, U, Asfaltbeläggningars vattenkänslighet. Inledande laboratorieundersökningar av trafikens inverkan på strippingprocessen. VTI Notat V 117, 1989. Isacsson, U, Bituminösa beläggningars vattenbeständighet – en kort redogörelse för svenska forskningserfarenheter. VTI Notat 21, 1987. Isacsson, U, Johansson, L, Laboratory investigations of hydrated lime as bitumen ageing inhibitor. 7th Conference on Asphalt Pavements for Southern Africa, 1999. Isacsson, U, Kan tillsats av cement öka asfaltbeläggningars livslängd? Svensk Vägtidning nr 2, 1991. Isacsson, U, Vidhäftning i bituminösa beläggningar. En litteraturutredning. VTI Meddelande nr 6, 1976. Ishai, I, Neschi, S, Laboratory evaluation of moisture damage to bituminous mixtures by long-term hot immersion. Transportation Research Record 1171, 1988. Ishai, I, Selected aggregate properties significantly affect the behaviour of bituminous mixtures, Bull. Int. Assoc. Eng. Geol. No 30, 1984. Jacobson T. "Skadeutredning, ABS-beläggning". VTI notat 5-1998 Jacobson T. och Höbeda P. "Skadeutredning E4, delen Gränna - länsgränsen, E-län". VTI notat 40-1996 och 49-1996 Jacobson T. och Hornwall F. ”Skadeutredning – väg U553, Dingtuna” VTI notat 42-1999 Jacobson T. och Hornwall F. ”Skadeutredning. E4, Tranarpsbron” VTI notat 57-1998 Jacobson T. och Hornwall F. ”Undersökning av beläggningsskador – E18, Töcksfors och Storgatan, Kil” VTI notat 48-1999 78 Jacobson T. och Hornwall F. ”Utredning av beläggningsskador på skelettasfalt (ABS 16) - Bärbyleden, Uppsala. Väg C740, Tierp” VTI notat 39-2000 Jacobson T. och Hornwall F. ”Utredning om vägskador på E20 Vretstorp (Sandstubbetorp) sydväst om Örebro” VTI notat 422000 Jacobson, T, Höbeda, P, Frostbeständighet hos asfaltbeläggning. VTI Notat 45-1995. Jacobson, T, och Hornwall, F, Undersökning av beläggningsskador, E18 Töcksfors (ABS11) och Storgatan i Kil (ABT16). VTI Notat 47-1999. Jacobson, T, och Hornwall, F, Utredning av vägskador på E20 vid Vretstorp (Sandstubbetorp) sydväst om Örebro. VTI Notat 42-2000. Jacobson, T, Skadeutredning E4, delen Gränna- länsgränsen E-län. VTI Notat 40-1996. Jacobson, T, Skadeutredning, ABS-beläggningar. VTI Notat 5-1998. Jacobson, T, Skadeutredning, E4 Tranarpsbron. VTI Notat 57-1998. Jacobson. T. och Hornwall. F. Utredning av beläggningsskador på skelettasfalt (ABS16), Bärbyleden Uppsala och väg C740 Tierp. VTI Notat 39-2000. James, A, D, The benefits of using ordinary Portland cement in solvent free dense graded bituminous emulsion mixtures, Proc. 2nd Int. Conf. Road & Airfield Pavement Technology, Singapore 1995. Jansson, L, Beständiga beläggningar, Etapp 1, SBUF-projekt 0025, , Skanska 2003. Jansson, L, Förbättring av utmattningsegenskaper. SBUF-rapport 0071, Skanska 2002. Jimenez, R, A, Field control test for debonding of asphaltic concrete. Transportation Research Record 1228, 1989. Jiminez, R, A, Methods and treatments to control debonding. Proc. AAPT, 1990, s. 93-137. Johansson, L, S, Bitumen Ageing and Hydrated Lime.Thesis. TRITA-IP-FR 98-38, 1998 Johansson, L, S, Isacsson, U, Effect of filler on low temperature physical hardening of bitumen. Construction and Building Materials, 12, 1998, s. 463-470. Jönsson, P-O, Portlandcement som vidhäftningsbefrämjande medel i asfalt. Litteraturundersökning. Resultat från laboratorieoch provvägsförsök. SKANSKA, Asfalttekniskt Centrum i Farsta, december 1994. Jørgensen, T, PROKAS Prosjektrapport nr 5: Bestandighet - Ringanalyse vedheft Internrapport nr 2198 Vegdirektoratet 2001. Jörgensen, T, PROKAS. Bestandighet-Ringanalys vedheft. Projektrapport Nr 5. Jørgensen, T, Testing adhesion between bitumen and aggregate with the Rolling Bottle Test and the Boiling Test. BCRA’02 conference, Lisboa 2002. Jørgensen, T, Testing of adhesion between bitumen and aggregate with the rolling bottle test and the boiling test. Conf. Bearing capacity of Roads, Railways and Airfields, 2002. Junker, J, P, Haftfestigkeit bituminöser Bindemittel am Gestein. Eidgenössische Materialprűfungs- und Versuchsanstalt. Forschungsarbeit Nr 4/73, 1981. Kalabinska, M, Wedrychowski, W, Activation of aggregate – bitumen composits by using of electromagnetic field. Eurasphalt & Eurobitume Congres 1996. Kallas, B, F, A study of mineral fillers in asphalt paving mixtures. Asphalt Technology, Proc. AAPT, vol 30, 1961, s. 493-528. Kandahl P, S, Rickards, I, J, Premature failure of asphalt overlays from stripping: Case histories. Asphalt Paving Technology 2001, Vol. 70, 2001. Kandahl, P, S, Evaluation of baghouse fines in bituminous paving mixtures, Asphalt Technology, Proc. AAPT, 1981. Kandahl, P, S, Field and laboratory investigations of stripping in asphalt pavements: State of the art report. Transportation Research Record 1454, 1994. Kandahl, P, s, Moisture susceptibility of HMA mixes: Identification of problem and recommended solutions. NCAT Report No 92-1, 1992 Kandahl, P, S, Rickards, I, J, Premature failure of asphalr overlays from stripping: Case histories, Asphalt Paving Technology, vol. 70, 2001. Kandahl, P,S, Characterization tests for mineral fillers related to performance of asphalt paving mixtures. Transportation Research Record 1638, 1998. Kandhal, P, S, Lynn, C, Y, Parker, F, Tests for Plastic Fines in Aggregates Related to Stripping in Asphalt Paving Mixtures. AAPT-Proceedings, vol. 67, 1998. Kaufmann, J, Studer, W, Schadenmechanismen bei der Frost-Taubespruchung von Beton, EMPA, Eidgenössische Materialprüfungsanstalt, Forschungsauftrag 81/95, 2000. Kennedy, T, W, et al. Superior performing asphalt pavements (Superpave): The product of the SHRP asphalt research program, SHRP-A-410, Whashington, 1994. Kennedy, T, W, Huber, Effect of mixing temperature and stockpile moisture on asphalt mixtures. Transportation Research record 1034, 1985. Kennedy, T, W, m. fl. Investigation of moisture damage to asphalt concrete and the effect of field performace – a case study. Transportation Research record 911, 1984. Kennedy, T, W, Prevention of water damage in asphalt mixtures, ASTM STP 899, 1985, s. 119-133. Khedawi, T, S, Utilization of the indirect tensile test to evaluate the effectiveness of addditives on moisture sensitivity of asphalt concrete mixtures. Indian Highways, August 1992, s. 31-37. 79 Khosla, N, P, Evaluation of moisture susceptibility of asphalt mixtures. Transportation Research Record 1728, 2000. Kiggundu, B, M, Roberts, F, L, Stripping in HMA mixtures: State of the art and critical rewiew of test metods. NCAT Report 882, 1988. Kiggundu, B, M, Roberts, F, L, The success/failure of methods used to predict stripping propensy in the performance of bituminous pavement mixtures. Transportation Research Board, 68th Annual Meeting, Paper No 880238, 1989. Kim, N, m fl, Effect of moisture on low-temperature asphalt mixture properties and thermal-cracking performance of pavements. Transportation Research Record 1454, 1994. Krutz, N, C, Stroup-Gardiner, M, Relationship between permanent deformation of asphalt concrete and moisture sensitivity. Transportation Research Record 1259, 1990. Lakehal S, G, Partl, M,N,, Prüfung der Wasserempfindligkeit von Heissmischfundationsschichten. EMPA rapp. nr. 201333, Dübendorf 2000. Lasalle, H, J, Evaluation of adhesive-properties of bituminous-aggregate systems by ultrasonics. RILEM Symposium Testing of Bitumen and Bituminous Materials, 1975. Lee, A, R, Nicholas, J, H, Adhesion in the construction and maintenance of roads. Journal of the Society of Chemical Industry, London, Vol 55; 1936. Lerfald, B, O, A study of ageing and degradation of asphalt pavements on low volume roads. Dr.ing-avhandling, NTNU, Trondheim,2000-49 Little, D, N, Effect of hydrated lime on the rheology, fracture and aging of bitumes and on the performance of asphalt mixtures. Use of modified bituminous binders, special bitumens and bitumens with additives in road pavements. LCPC Guide Technique, Roads No 303, 1999. Lottaman- R, P, Predicting moisure-induced damage to asphaltic concrete: Field evaluation. NCHRP Report 246, 1982. Lottman, R, P, Brejc, S, Moisture damage cutoff ratio specifications for asphalt concrete. Transportation Research Record 1269, 1990. Lottman, R, P, Frith, D, J, Predicting of moisture on wheelpath rutting in asphalt concrete 1228, 1989. Lottman, R, P, Johnson, D, L, Pressure induced stripping in asphaltic concrete. Highway Research Record 515, 1970. Lottman, R, P, Methods of predicting and controlling moisture damage in asphalt concrete. Transportation Record 1171 Lu, X, On polymer modified road bitumens, Thesis, TRITA-IP FR 97-30, 1997. Mack, C, Study of bituminous mixtures on road-testing machines. Journ. Soc. Chemical Industry vol 60, May 1941. Majidzadeh, K, & Brovold, F, N, State of the art: Effect of water on Bitumen-Aggregate Mixtures, Highway Research Board, Special Report 98, 1968. Majizadeh, K, Brovold, F, N, State of the art: Effect of water on bitumen-aggregate mixtures. HRB Special Report 98, 1968. Majizadeh, K, E, Stander, R, R, Effect of water on behaviour of sand-asphalt mixtures under repeated loading. Highway Research Record 273, 1969. Malmquist, E, Funktionsprovning av asfaltbeläggningar genom optimerad packning. SBUF rapport 11215, Skanska 2003. Matero, A, m. fl. Utveckling av enkla testmetoder för att studera stripping mellan bitumen och sten. Slutrapport. Ytkemiska Institutet, Projektnummer 1677, 1997. Mathews, D, H, Adhesion tests for bituminous materials. J. appl. Chem., 15, September 1965. Mathews, D, H, Colwill, D, M, The immersion wheel-tracking test. J. appl. Chem. 12, November 1962. Maupin, G, W, Assessment of stripped pavement. Transportation Research Record.1228 ?++ Maupin, G, W, jr. Evaluation of stripping in Virginia`s pavements. Transportation Research Record 1681, 1999. Maupin, G, W, The use of anti-stripping additives in Virginia, Asphalt Paving Technology, Proc. AAPT, vol. 51, 1982. McCann, M, Sebaaly, P, A quantative evaluation of stripping potential in hot mix asphalt using ultrasonic energy for moisture accelerated conditioning. TRB, 80th Annual Meeting, Paper No 01-0521, 2001. McGennis; R, B, Stripping and moisture damage in ashalt mixtures. Center for transportation Research. The Universty of Texas at Austin, Research Report 253-1, 1984. Metzger, M, Einsatz von Kalkhydrat im Asphaltstrassenbau, Asphalt nr. 4, 1996, s. 27-29. Mogawer, W, S, m. fl, An evaluation of effects of deicing properties of asphalt mixtures. Transportation research Record 1228, 1982. Mohamed, E, H, H, m. fl. Influence of construction-induced cracks on asphalt concrete resistance to moisture damage. Transportation Research recode 1343, 1992. Molenaar, J, M, M, Model performance requirements for bituminous binders in Netherlands, Eurobitumene Workshop 99 – Performance related properties for bituminous binders, Luxembourg 1999. Mortensen, U, Inlägg vid VTI expertseminarium, Beständiga beläggningar, VTI Notat 36-1998. Myre, J The use of cold bitumen stabilized base course mixes in Norway. Norwegian Public Roads administration, Norway. NCHRP, Paving with asphalt cements produced in the 1980´s. National Cooperative Highway Research Program Report 269, 1983. Nielsen, E, Impulsvandlagring af asfaltprövelegmer. Asfaltindustriens Vejforskningslaboratorium, Rapport Nr 102, 1992. Nösler, I, Beckendahl, H, Prüfung des Haftverhaltens zwischen Mineralstoff und Bitumen. Strasse + Autobahn No 7, 2000. NVF Förbundsutskottmötet i Reykjavik, Utskott, 33-asfaltbeläggningar, Rapport Nr 2:1979, s. 2-6. 80 NVF, Förbundsutskottsmötet, i Savonlinna, Utskott 33-asfaltbeläggningar, 9-11 juni, 1987. NVF. Utskott 33, Asfaltbeläggningar. Laboratoriemetoder för bedömning av bituminösa beläggningars vattenkänslighet – inflytandet av olika försöksparametrar. Bindemedelskommién. Rapport nr 11:1983. NVF. Utskott 33, Asfaltbeläggningar. Nye vedheftningsmetoder, Nordisk Vegteknisk Forbund, Utvalg 33 – Asfaltbeläggningar. Rapport nr 4- 1985. Pan, C, White, T, D, Evaluation of stripping for asphalt concrete mixtures using accelerated testing methods. Transportation Research Record 1630, 1998. PANK (Finnish Pavement Technology Advisory Council), Finnish Asphalt Specifications 2000, Helsinki 2000. Parker, F, Gharaybeh, F, A, Evaluation of tests to assess stripping potential of asphalt concrete mixtures. Transportation Research Record 1171, 1988. Parker, F, West, R, C, Effects of residual aggregate moisture on stripping potential of asphalt concrete mixtures. Transportation Research Record 1337, 1992. Parker; F, Gharayybeh, F, A, Evaluation of indirect tensile tests for assessing stripping of Alabama asphalt concrete mixtures. Transportation Research Record 1115, 1987. Pauls, J, T, Goode, J, F, Further developments and application of the immersion-compression test. Public Roads, Vol. 25, N 6, 1948. Peltonen, P, Road aggregate choice based on silicate quality and bitumen adhesion. Journal of Transportation Engineering, Vol. 118, No 1, 1992 Peltonen, P, Rovaniemen ja Oulun lentokenttien vaurioselvitys. Tutkimusraportti Nro RTE4121/01. Julkaisematon. (About deicing items, In Finnish) Persson, P, Resultats spridning vid analys av asfaltbeläggningars vattenkänslighet. SBUF projekt 11159, Skanska 2002. Pickering, K, m.fl. Evaluation of new generation of antistripping additives, Transportation Reserch Record 1342, 1991. Ping, W, V, Kennedy, T, W, Effects of multiple freeze-thaw cyles on long term performance of asphaltic concrete treated with antistripping agents. 7th Conference of the Road Engineering Association of Asia and Australasia, Praceedings, Volume 2, Singapore 1992. Plancher, H, Miayke, G, Venable, R, C, Petersen, J, C, A Simple Laboratory Test To Indicate the Suceptibility of AsphaltAggregate Mixtures to Moisture Damage During Repeated Freeze-Thaw Cycling. 25th Annual Canadian Technical Asphalt Association 1955-1980, 1980. Ponalho, J, Wieden, P, Entwicklung einer Methode zur Bestimmung der Oberflächenrauhigkeit von Mineralkörnern, Bundesministerium f. Bauten u. Technik, Strassenforschung, Heft 27, 1982. Powers, T, C, Resistance to weathering – freezing and thawing. ASTM STP 169, 1955. Pylkkänen, K, P, K, Kuula-Väisänen, P, H, Adhesion between bitumen and aggregate. 6th International IAEG Congress, Rotterdam, 1990. Pylkkänen, K, Water sensitivity of asphalt pavements. 2. Aggregates and additives. ASTO Conference 6-7 March 1991, Espoo 1991. Ramanathan, K, m. l. An ultrasonic technique for the measurement of adhesion of asphalt to aggregate. J. Adhesion Science Technology, Vol. 5, 1991. Ramaswamy, S, D, Aziz, M, A, An assessment of effect of filler on the stripping of bituminous mix, 4th Conf. Road Engineering Association of Asia and Australasia, Jakarta, 1983, s. 159-170. Renken, P, Haftung zwichen Bitumen und Gesteinskörnungen – ein Statusbericht. Bitumen, Heft 1, 2003. Renken, P, Untersuchungen zum Haftverhalten zwischen Bindemittel und Gestein. Asphaltstrassentagung, Berlin, 1991. Renken, P, Untersuchungen zum Haftverhalten zwischen Bindemittel und Gestein. Strasse und Autobahn 1/92, 1992. Rice, J, M, Relationship of aggregate characteristics to the effect of water on bituminous paving mixtures. ASTM STP 240, 1958. Riedel, W, Über die Ursachen der Haftfestigkeit, Asphalt- und Teer, Strassenbautechnik, Nr 11, 1934. Ruck, R, Stand der Untersuchungen von Füllern und Füller-Bitumen-Gemischen im in- und Ausland, s. 226-238. Rudert, V, Ritter, H-J, Mineralogische und Petrografische Kriterien zur Beurteilung von Gesteinsmehlen für den bituminösen Strassenbau und Verwandte Gebiete. Forschungsgemeinschaft der deutscher Kalkindustrie, Forschungsbericht Nr 2, 1983. Ruud O, E, Bull Øwre M, et al., Modifisert Net Adsorption Test - En vedheftningsundersøkelse. AEF Servicekontoret, intern rapport, Høvik 1997. Ruud, O, E, Vedheftning SHRP, Asfaltentreprenörers forening, Rapport Nr 1, 1995. Ruud, O, m fl., Rapport fra prosjektgruppen ”Proporsjonering” NVF Utvalg 33, juni 1999. Ruud, O, Proporsjonering - Del 3: Dokumentasjon av egenskaper AEF Internrapport november 1998. Ruud; O, E, m. fl. Modifisert NET adsorption test. Asfaltentreprenörernes Forening, Servicekontoret, Intern Rapport, Mars 1997. Saarela, A, Asphalt Pavements Design. The Finnish asphalt pavement research programme ASTO 1987-1993. Espoo 1993. Sæther, E, Om vedheftning mellom bituminöse bindemidler og steinmaterialer. Meddelelser fra Vegdirektören, Nr 1, 1948. Said, S, Funktionsegenskaper hos asfaltbeläggningar, flygfältsbanor vid F. VTI Notat 27-1996. Said, S, och Carlsson, H, Alternativa bitumenbundna bärlager – provsträckor på E 18 Köping. VTI Notat 52-1999. Sainton, A, Modification du bitumen et des enrobes bitumineux par ajout de chaux hydrateé, RGRA No 770, Feb. 1999. 81 Santucci L, E, The effects of moisture and compaction on the quality of asphalt pavements. Proc. Asphalt Paving Technologists 1985. Scerocman, J, A, Preventation of moisture damage in asphalt concrete pavement. Proceedings 30th Annual Conference of the Canadian Technical Asphalt Association ??? Scerocman, J, A, The effect of multiple freeze-thaw cycle conditioning on the moisture damage in asphalt concrete mixtures. Proc. Asphalt Paving Technology 1986. Schellenberg, K, Aggressive Wässer auf Fahrbahnbelägen. Bitunen Nr 1, 1977. Schellenberg, K, Eulitz, H-J, Verbesserung von Asphalteigenschaften durch Einsatz von Kalkhydrat. Bitumen nr 1, 1999, s. 2-8. Schellenberg, W, M. fl. Untersuchungen zur Qualität von Füllern und Edelbrechsanden Strasse und Autobahn nr 10, 2000, s. 650-660. Schellenberger, K, Schellenberger; P, Die Wirkung von Kalksteinsmehl in Asphalt. Strasse + Autobahn, Nr 5, 2003. Schellenberger, W. Beurteilung der Eignung unterschiedlicher Füller für den Asphaltstrassenbau. Bitumen, Heft 1, 2002. Schmidt, J, Scniering, A, Haftfestigkeit bituminöser Bindemittel auf Mineralstoffen bei hydrodynamischer Beantspruchung und deren Prufung mit Ultraschall. Strasse und Autobahn, Nr 12, 1971. Schmidt, R, J, Effect of temperature, freeze-thaw and various moisture conditions on the resilient modulus of asphalt-treated mixes. Transportation Research Record No 515, 1974, s. 27-39. Schmidt, R, J, Graf, P, D, The effect of water on the resilient modulus of asphalt treated mixes, Asphalt Technology, Proc. AAPT, 1972. Schuhbauer, A, Über die Erfahrungen mit Füllern verschiedener Herkunft beim Bau von Asphaltdecken und Asphalttragschihten, Bitumen nr 9, 1962, s. 239-243. Scott, A, N, m. fl. Ètude des mécanismes d´adhesion et des enrobages des bitumes routiers. Bullentin Liaison Laboratoires Ponts et Chaussées. Special V, Dec. 1977. Scott, J, A, N, Adhesion and disbonding mechanisms of asphalt used in highway construction and maintenance. Asphalt Technology, Proc. AAPT, 1978 s.19-48. Scott, J, L, M, Stripping effects of reclaimed asphalt concrete in recycled asphalt concrete hot mixes. Saskatschewan Highways and Transportation. Agreement NO: APT 9201, 1992. Shahrour, M, A, Saloukeh, G, Effect of a quality and quantity of locally produced filer on asphaltic mixtures in Dubai, Proc. ASTM STP 1147, 1992, s. 187-208. Shashidnar, N, m. fl. Forensic analysis of Arizona`s US-93 Superpave sections. Transportation Research Board, 80th Annual Meeting, Paper No. 01-03345, 2001. Shatwani, S, R, Premature asphalt concrete pavement distress caused by moisture -induced damage. Transportation Research Record 1417 ?++ Shinata, S, S, Effect of groundwater rise on the performance of flexible pavements in Jeddah. Proc. 3rd IRF Middle East Regional Meeting, Vol. 1, 1988. Shoubane, B. Effects of different water saturation levels on the resistance of compacted HMA samples to moisture induced damage. 2000 TRB Annual Meeting, Paper no 00-1241. Sjöblom, S, Skador hos vägbeläggningar av asfaltbetong. Svenska Byggnadsentreprenörföreningen, Rapport 33, 1982. Slyngstad, T, Filler i bituminöse vegdekker. Institutt for Veg- og Jernbanebyggning. Meddelelse nr. 15, Norges Tekniske Högskole, 1977. Solheim, O, Aurstad, J, Andersen, E, Bestandighet av asfalt på norske flyplasser – Erfaringsinnsamling. SINTEF Rapport STF61 F93012. Strasse und Verkehr, No 4, 2002. Bases pour une actualisation des normes suisses SN 670 135 (fillers pour enrobés bitumineux) et SN 670 850 (teneur en minéraux argileux). Stuart, K, D, Evaluation of ASTM test method 4867, effect of moisture on asphalt concrete paving mixtures. FHWA-RD-97-098, 1998 (endast Summary). Stuart, K, D, Evaluation of procedures used to predict moisture damage to asphalt mixtures. FWA-A/R/D/-86/090-019, 1986 Stuart, K, D, Moisure damage in asphalt mixtures. A state-of –the-art-report. Publication No FHWA-A-RD-90-019 (1990). Swanberg, J, H, Hindermann, W, L, The use of an abrasion test as a measure of durability of bituminous mixtures. ASTM, Special Publication No. 94, 1949. Tarrer, R, Use of hydrated lime to reduce hardeneing and stripping in asphalt mixes. Center of Aggregate Research, 4th Annual Symposium, Atlanta 1996. Taylor, M, A, Khosla, P, Stripping of asphalt pavements: State of the art. Transportation Research Record 911, 1983. Terrel, R, L & Shute, J, W, Summary report on water sensitivity. SHRP-/IR-89-003, Washington 1989. Terrel, R, L, Al-Swalimi, S, Role of pessimum voids concept in understanding moisture damage to asphalt concrete mixtures. Transportation Research Record 1386, 1993. Terrel, R, L, Scholz, T,V, et al., Validation of binder properties used to predict water sensitivity of asphalt mixtures. AAPTProceedings, vol. 62, 1993. Thagesen, B, M, Holdbarhetsproblemer med asfaltbeton. Dansk Vejtidskrift nr 9, 1984. The National Cooperative Highway Research Project 9-13, Report 444. Compatibility of a Test for Moisture-induced Damage with Superpave Volumetric Mix Design, 1999. 82 Tiepäällysteen formiaatin kestävyys: Kirjallisuuskatsaus ja laboratoriokokeet. Tiehallinnon selvityksiä 24/2002. Tiehallinto, Helsinki 2002. (About deicing items, In Finnish) Tunnicliff, D, G, Binding effects of mineral fillers. Asphalt Technology. Proc. AAPT, vol. 36, 1967, s.114-155. Tunnicliff, D, G, Performance of Antistripping Additives. AAPT-Proceedings, vol. 66, 1997. Ulmgren, N, Finmaterialets betydelse för beständigheten hos asfaltbeläggningar. Erfarenheter av ny analysmetod, vändskakapparat, och ringanalys. NCC Roads Sverige. 2002. Uzarowski, L, Emery, J, Use of the ashpalt pavement analyzer for asphalr design evaluation. Proc. Canadian Technical Asphalt Association 45, 2000, s. 382-400. Viman, L, Asfaltsbeläggning-bindlager, Laboratorieprovning för bestämning av vidhäftnings- och beständighetsegenskaper samt stabilitet. VTI Utlåtande 672. Viman, L, Bindlagerbeläggning – Lerbosund, Laboratorieprovning för bestämning av beständighetsegenskaper hos ABsbeläggning. VTI Utlåtande 687. Viman, L, Dränasfaltsbeläggning, Laboratorieprovning för bestämning av vidhäftnings- och beständighetsegenskaper. VTI Utlåtande 666. Viman, L, Eriksson, L och Svensson, C, Ringanalys 1998, Vattenkänslighet genom pressdragprovning. VTI Notat 54-1998. Viman, L, Slitagerbeläggning – Åbromotet, Laboratorieprovning för bestämning av beständighetsegenskaper hos ABSbeläggning. VTI Utlåtande 686. Viman, L, Vattenkänslighet hos asfaltbeläggningar, Ringanalys på metoden för bestämning av vidhäftningstal genom pressdragprovning (enl. CEN-förslag). VTI Notat 81-1994. Vuorinen, M, A New ultrasonic method for measuring stripping resistance of bitumen on aggregate. Licentiate work. Helsinki university of technology. Espoo 1993. Vuorinen, M, Hartikainen, O-P, A new ultrasonic method for measuring stripping resistance of bitumen on aggregate. Road Materials and Pavement Design, Vol. 2-No 3, 2001. Vuorinen, M, J, & Valtonen, J, P, A new ultrasound method for measuring the resistance to stripping. Proc Eurobitume Workshop 99, paper 23, Luxembourg, 1999. Wågberg, L-G, Simonsson, B, Utredning av orsaken till uppkomna beläggningsskador 1982/83 på väg E4 delen TiftRappestad I Östergötlands län. Opubl. mat. Walsh, G, Jamieson, I, Thorton, J, O´Mahony, M, A Modified SHRP Net Adsorption Test, Proc. 1:th Euroasphalt & Eurobitume Congress, 4.069, Strasbourg, 1996. Warden, W. B, Evaluation of mineral fillers in terms of practical pavement performance. Asphalt Technology, Proc. AAPT, vol. 28, 1959. Weber, J, Probleme bei der Verwendung von Füllern im bituminösen Strassenbau, Strasse und Verkehr, No 9, 1980, s. 378383. White, T, D, Conditions for stripping using accelerated testing. INDOT Division of Research, Technical Summary, FWA/IN/JTRP-97/13, HPR 2086, 1999. Whiteoak, C, D, Shell Bitumen Handbook, Surrey, UK, 1990. Wolf, G, Richtberg, C, Energiebesparung durch Branntkalkzugabe, Asphalt, Heft 7, 2001. Woodside, A, R, Woodward, W, D, H, Use of the Cantabro test to rapidly predict the performance of bituminous mixtures. Performance and Durability of Bituminous Materials, Leeds 1997. Yen, T, F, Chilingarian, G, V. eds., Asphaltenes and Asphalt. 2. Developments in Petroleum Science. 40 B. ch. 14, Chemical Composition of Asphalt as related to Asphalt Durability, Amsterdam 2000. Yoon, H, H, Tarrer, A, R, Effect of aggregate properties on stripping. Transportation Research Record 1171, s 37-43, 1988. 83