Beständighet hos asfaltbeläggningar

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:
ƒ
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.
ƒ
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).
ƒ
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