Klebing mellom asfaltlag

Transkript

1 Via Nordica 2016 FoU innen belegningsbransjen Norsk bidrag Klebing mellom asfaltlag Wenche Hovin Sentrallaboratoriet Trondheim Statens vegvesen

2 Bakgrunn Prosjektet ble gjennomført i forbindelse med Statens vegvesens FoU-program, Varige Veger, Overordnet mål: Lengre levetid på veger og vegdekker Behov for optimalisering av krav og forbedring av byggherrekontrollen for klebing og heft mellom asfaltlag

3 Klebing mellom asfaltlag Undersøkelsene ble utført i perioden Prosjektets omfang: 1. Et litteraturstudie for klebing og heft mellom asfaltdekker 2. Undersøkelse av forholdene rundt klebingen i Norge 3. Utprøving av en funksjonsrelatert testmetoden for bindingsstyrke mellom to asfaltlag

4 Litteraturstudiet viste at: Skjærbindingsstyrke (SBT) er den mest realistiske og mest brukte testmetoden for bindingsstyrke mellom to asfaltlag. Bindingsstyrke avhenger av type og mengde klebemiddel, underlagets egenskaper og kompakteringen av det nye laget. Testtemperatur har stor effekt på målt bindingsstyrke. Bindingsstyrken avtar når temperaturen øker, noe som tyder på at bindemiddelets viskositet er en av komponentene som har betydning. Hva som oppgis som optimal klebemiddelmengde varierer. Det forelå ikke tilstrekkelig datagrunnlag til å kunne anbefale en minimumsgrense for bindingsstyrke.

5 Krav til klebing og heft ved prosjektets start Godkjent klebemiddel. Minimum 0,3 l/m 2 emulsjon. Etterkontroll: Tilstrekkelig heft dersom borkjernen ikke ryker i skillet ved prøveuttak.

6 Klebeemulsjoner brukt i Norge På de kontraktene som ble undersøkt fant vi 6 ulike produkter: C50B2, 2 ulike C50B3, C52BF3, C50BP3, C50BP2 (NB: Endringer av brytningsklassene i produktstandarden (EN 13808) i 2013, skapte en del forvirring vedrørende den dokumenterte brytningshastigheten.) Alle var basert på bitumen 160/220. De to typene PmBE var lateksmodifisert. Det ble ikke registrert bruk av emulgert pmb som klebeemulsjon på norske veg.

7 Måling av mengde klebemiddel påført på veg Kontroll og krav til mengde klebemiddel påført bør baseres på mengde bindemiddel, ikke på mengde emulsjon. Ingen gjeldende CEN-metode for kontroll av mengde klebemiddel påført på veg. ASTM (2009) + avdamping av vann.

8 Klebing i Norge måling av mengde påført på veg Undersøkelser utført på 9 ulike strekninger viste at ingen av målingene lå innenfor kravet på minimum 0,30 kg emulsjon per kvadratmeter.

9 Krefter som virker i lagskille: Utklipp: Alexandra Destrée, E & E Congress 2016 Trafikkbelastning (akselerering, oppbremsing, sving) Ulik termisk bevegelse i lag av ulik materialsammensetning Andre bevegelser i vegen

10 Funksjonsrelatert testing av bindingsstyrke 3 metoder beskrevet i pren (draft 2015) Skjær-testing Shear Bond Test (SBT) Vridnings-testing Torque Bond Test (TBT) mm borkjerne - 20 C - 50 mm/min - maksimal skjærstyrke Strekk-testing Tensile Adhesion Test (TAT)

11 Shear Bond Test (SBT) iht. pren

12 Resultatet fra skjær-testen Figurene er hentet fra pren (utkast fra 2013)

13 Hvor i prøven oppstår bruddet? Adhesjonsbrudd Klebemiddelet sitter ikke fast på underlaget Brudd i selve klebemiddelet Kohesjonsbrudd I den nye massen over I laget under Ved kohesjonsbrudd er det strengt tatt ikke bindingsstyrke man har målt.

14 Utprøving av testmetode for bindingsstyrke Alle prøve er tatt ut i felt Innledende målinger Planlagte forsøk. Strekninger med ulike tekstur. Prøvefelt med 3 nivåer av mengde I tillegg prøver fra flere kontrakter i landet 270 borkjerner 32 strekninger 68 prøvefelt En prøve er i utgangspunktet gjennomsnittet fra 3 borkjerner.

15 Utprøving av testmetode for bindingsstyrke Krav til bindingsstyrke målt med SBT 0,85 MPa i Sveits og Tyskland

16 Utprøving av testmetode for bindingsstyrke Vann i bruddflata Skitt på bruddflate

17 Emulsjonen klarte ikke å bryte mot nylagt underlag Det var fortsatt vann på bruddflata etter testing 3. Utprøving av testmetode for bindingsstyrke

18 Utprøving av testmetode for bindingsstyrke

19 Bindingsstyrke som funksjon av tekstur og mengde klebemiddel Negativ korrelasjon mellom bindingsstyrke og mengde Men ikke så stor forskjell mellom verdiene

20 Bindingsstyrke som funksjon av tekstur og mengde klebemiddel Sterk negativ korrelasjon mellom bindingsstyrke og mengde Nedgangen ser ut til å flate ut

21 Bindingsstyrke som funksjon av tekstur og mengde klebemiddel Mangler prøver med laveste nivået av mengde ( ) Tok ekstra kjerner fra et sted hvor mengde påført var stor, men ikke ble målt. Tilsiktet spredning for mengde klebemiddel ble ikke oppnådd. Ingen korrelasjon mellom bindingsstyrke og mengde klebemiddel.

22 Bindingsstyrke som funksjon av tekstur og mengde klebemiddel Stor variasjon i tekstur langs strekningen. I mangel av bedre alternativ, ble prøvefeltene plassert uheldig i forhold til innpåkjøring av sideveger. Svak positiv korrelasjon mellom bindingsstyrke og mengde klebemiddel.

23 Bindingsstyrke som funksjon av tekstur og mengde klebemiddel Strekning U Frest underlag, grundig rengjort Ingen påføring av klebemiddel gav prosjektets høyeste måling av bindingsstyrke Sterk negativ korrelasjon Utflating av kurven

24 Bindingsstyrke som funksjon av tekstur og mengde klebemiddel Teksturen på underlaget har stor betydning for måleresultatet

25 Resultater for alle prøvene 30 prøver fra 10 strekninger ligger under 0,85 MPa. Prøver med bindingsstyrke under 0,65 MPa kommer hovedsakelig fra strekninger hvor det forekom nedbør eller urenheter (B, G, N, T og X), Men også enkelte prøver fra strekinger med glatt tekstur fikk bindingsstyrke under 0,65 MPa (P og S).

26 Variasjonskoeffisient, CV (standardavvik/gjennomsnitt) Bare 4 prøver har CV > 15 % Både medianen og gjennomsnittet av standardavviket for alle prøvene ligger på 0,05 MPa, og det største standardavviket ligger på 0,14 MPa.

27 Utvikling av bindingsstyrke over tid 1 år etter: Økte bindingsstyrke for alle prøver, bortsett fra èn. Mellom hjulspor på strekning G, hvor det hadde vært fuktig på vegbanen og lett duskregn under klebing og asfaltering. Flere prøveuttak er planlagt etter lengre driftstid.

28 Utprøving av SBT, som beskrevet i pren Oppsummering av resultatene Bindingsstyrken avtok når mengden klebemiddel økte både for frest underlag og underlag med glatt tekstur. (Det er kjent at store mengder kan gi glidning mellom lagene, men her er mengdene lave, < 0,25 kg/kvm) Teksturen på underlaget hadde stor betydning for målt bindingsstyrke. Klart høyest bindingsstyrke ble målt på borkjernene fra frest underlag uten påføring av klebemiddel. Lavest bindingsstyrke fikk strekninger lagt i regnvær eller med skittent underlag. Underlag med lite tekstur fikk også lav bindingsstyrke, til tross for at de var lagt under gunstige forhold.

29 Den valgte metoden var ikke optimal for kvalitetskontroll av heft mellom asfaltlag for norske vegdekker og klebeemulsjoner Prosjektet må videreføres

30 Videre arbeid Utprøving av strekktesting Det forventes at teksturen på underlaget har mindre betydning ved strekktesting Men det er en del betenkeligheter ved metoden, knyttet til glidning, testtemperaturen og at metoden er tidkrevende. Labprøver med sagde flater Andre undersøkelser har vist at også strekktesting kan gi høy bindingsstyrke uten klebemiddel. (Magnusson, 2014)

31 Videre arbeid Stivere bindemiddel i klebeemulsjonene Det relativt myke bitumenet (160/220) i norske klebeemulsjoner kan være årsaken til at såpass mange prøver fikk relativt lav bindingsstyrke. Er det hensiktsmessig å benytte stivere bindemidler? Jaskuła (2014) fant at klebeemulsjon med 160/220 gav lavere bindingsstyrke enn ingen klebing, mens 70/100 gav høyere verdier. 20 C, 50 mm/min)

32 Takk for oppmerksomheten!