TEKNAKURS VEGTEKNOLOGI - ASFALT. Trondheim, 11. mars Bjørn Ove Lerfald

Transkript

1 TEKNAKURS VEGTEKNOLOGI - ASFALT Trondheim, 11. mars Bjørn Ove Lerfald

2 AGENDA Innledning Dekketyper Bindemiddel Egenskaper Spesifikasjoner Testmetoder Tilsetningsstoffer Valg av bindemiddel mht klima

3 DEKKETS ROLLE I TRANSPORTSYSTEMET Veger og flyplasser o Dekket beskytter investeringen - strukturell betydning o Tilstanden påvirker trafikantene - store samfunnsmessige kostnader Enorm kapitalverdi Store årlige vedlikeholdskostnader o Bør planlegge fornuftig bruk av begrensede midler Kort og lang sikt 3

4 ASFALT I ET HISTORISK PERSPEKTIV Asfalt blanding av steinmaterialer og et bindemiddel Bitumen ble brukt så tidlig som ca 3800 f. Kr. til tetting av båter ble bitumen framstilt av råolje brukt til veiformål (Santa Cruz i USA) De første asfaltdekkene kom til Norge før 1. verdenskrig (gulv i meierier og bryggerier ) De første asfaltblandeverkene kom til Norge like etter De første utleggermaskinene kom til Norge i 1950.

5 ASFALT Asfalt består av: o Bindemiddel, ca 5 % o Steinmaterialer, ca 95 % o Tilsetningsstoffer Vedheft Div modifisering 5

6 ENDRING AV EGENSKAPER OVER TID 6

7 VALG AV DEKKETYPE Vegdekkets funksjon Håndbok N200 Typer egenskaper 7

8 VEGDEKKET - FUNKSJONER Beskytte konstruksjonen Gi komfortabel kjøring Godt veggrep o Framkommelighet o Trafikksikkerhet 8

9 HÅNDBOK N200 VEGBYGGING 9

10 DEKKETYPER 10

11 KRITERIER FOR VALG AV DEKKETYPE Piggdekkslitasje o ÅDT > 3000 Statiske lastpåkjenninger o Parkeringsplasser for tungtrafikk o Stillestående trafikk (busslommer, kryss, etc) Mykt fundament -> viktig med elastiske egenskaper Vegrafikkstøy o Tynndekker, drensasfalt, asfaltbetong og skjelettasfalt (med liten Dmax) Klimapåkjenning o Fortau, g/s-veger, lavtrafikkerte veger, etc Andre forhold: o Lyshet på dekket o Vannpåkjenning o Gjennvinning

12 DEKKETYPER - BRUKSOMRÅDER 12

13 DEKKETYPER - BRUKSOMRÅDER 13

14 MILJØDEKKER Vanlig tett dekke Mer overflatevann Porøse dekker Mindre overflatevann Lite sprut Bedre friksjon

15 SPESIELLE DEKKETYPER

16 OVERFLATEBEHANDLING Kostnadseffektivt vedlikeholds alternativ for lavtrafikkerte veier 16

17 LAVTEMPERATURASFALT 17

18 HISTORISK UTVIKLING 18

19 UTVIKLINGSARBEIDE UTFØRT AV SHELL OG VEIDEKKE 19

20 REDUKSJON I AVDAMPING 20

21 LTA - TEKNIKKER Skumprosesser: o WAM-foam (utviklet av Shell og Veidekke) o Green Asphalt (NCC Roads) o LMK Foam (Lemminkäinen) Tilsetting av kjemikalier Modifisering med voks (organiske tilsetningsstoffer) 21

22 LTA -PRODUKSJON

23

24 BITUMEN Naturlig forekommende benyttet tidlig som byggemateriale. Rafinering 24

25 HVILKE EGENSKAPER ER NØDVENDIG I BITUMEN TIL ASFALT? Riktig konsistens... Unngå plastisk deformasjon 25

26 RIKTIG KONSISTENS. Unngå lavtemperatursprekker (og utmatting) 26

27 LIMSTOFF - VEDHEFTNING Beholde egenskapene som et limstoff over tid. Motstå påvirkning fra vann og ev. kjemikalier 27

28 BESTANDIGHET - ALDRING 28 Begrenset forandring av egenskaper over tid

29 29 SPESIFIKASJONER OG TESTING AV BITUMEN

30 NORSKE KRAV TIL BITUMEN (EN N200) Statens Vegvesen HB018, kap

31 HVA MED MODIFISERTE BINDEMIDLER SOM PMB? Er systemet bra nok?? 31

32 POLYMERMODIFISERTE BINDEMIDLER

33 POLYMERMODIFISERTE BINDEMIDLER Hva kan oppnås vedr. deformasjon?

34 POLYMERMODIFISERTE BINDEMIDLER Hva kan oppnås vedr. slitasje?

35 POLYMERMODIFISERTE BINDEMIDLER Andre effekter: + Bedre lavtemperaturegenskaper + Bedre aldringsegenskaper + Bedre utmattingsegenskaper + Bedre kjemikaliebestandighet (f.eks mot avisingskjemikalier) + Bedre vedheftning + Mindre bindemiddelavrenning + Gir en masse som er mindre følsom for feilslag - Kostnader - Kan kreve høyere produksjons- og utleggingstemperatur - Arbeidsmiljø?

36 TILSETNINGSSTOFFER Vedheftsmidler Fiber Fillertyper Voks Andre

37 VEDHEFTSMIDLER - AMINER

38 ULIKE VEDHEFTSMIDLER ULIKE VIRKNINGER

39 FILLER Variasjon i sammensetning fremmedfiller egenfiller under produksjon kan gi skader i dekket som: Magert dekke Blødninger

40 FIBER Benyttes for å hindre avrenning av bitumen i stein- og bindemiddelrike asfaltblandinger Ska Da

41 VOKS Modifisering med voks (organiske tilsetningsstoffer) Høyere viskositet enn bitumen over smeltepunktet letter blanding Lavere viskositet enn bitumen under smeltepunktet gir bedre deformasjonsmotstand (?) Blandes med bindemiddelet 41

42 TEMPERATURER....et stadig tilbakevendende tema Bitumen V-kvaliteter (MB) 42 Lagringstemperatur Produksjons- Min Maks temperatur 50/ / / / / Lagringstemperatur Produksjons- Min Maks temperatur V V V V Basert på anbefalinger i Shell Bitumen Handbook

43 Bindemiddelstivhet BETYDNING AV PRODUKSJONSTEMPERATUR Fersk bitumen 43 Nylagt dekke Tid Mot levetidens slutt

44 Bindemiddelstivhet KONSEKVENSEN AV FOR HØY PRODUKSJONSTEMPERATUR? Maksimum tillatt stivhet 44 Fersk bitumen Nylagt asfalt 15 år Tid

45 Bindemiddelstivhet KONSEKVENSEN AV FOR HØY PRODUKSJONSTEMPERATUR? Maksimum tillatt stivhet 30 C økning i produksjonstemperatur 45 Fersk bitumen 2-3 år? Nylagt asfalt 15 år Tid

46 VALG AV BINDEMIDDEL MHT KLIMA Store variasjoner i klima Riktig valg av materialer i asfalt er viktig o Temperatur o Trafikk o Trafikkhastighet o Funksjonelle krav Kostnadsoptimalisering 46

47 STORE KLIMAVARIASJONER I NORGE Bestem maks og min lufttemperaturer

48 VALG AV BINDEMIDDEL MHT KLIMA GJØRES ETTER FØLGENDE PROSEDYRE (1) (HÅNDBOK N200, VEDLEGG 10) I) Bestemmelse av høyeste kritiske dekketemperatur, klimaklasse Den høyeste kritiske dekketemperaturen beregnes etter formelen: T max20 = (T luftmax - 0, , ) * 0,9545-0,8 hvor: T luftmax er gjennomsnittlig maksimal lufttemperatur i varmeste 7-døgns periode ( o C) er breddegrad i o T max20 er temperaturen i 20 mm dybde ( o C) 48

49 VALG AV BINDEMIDDEL FORTS.. (2): II) Bestemmelse av hardhetsgrad (penetrasjon) ut fra klimaklasse Klimaklasse, C Maksimal penetrasjonsverdi med tanke på plastisk deformasjon Penetrasjonsverdi Forutsetninger: 2 felts veg, hastighet 50 km/t Omregning fra 4 felts veg til 2 felts veg: ÅDT 2 felt = ÅDT 4 felt / 1,25 (40% i dim. felt) Omregning fra 6 felts veg til 2 felts veg: ÅDT 2 felt = ÅDT 6 felt / 1,67 (30% i dim. felt) Ved høyere hastigheter ( km/t) velg en lavere klimaklasse Ved lavere hastigheter (svært langsomtgående / stillestående trafikk) velg en høyere klimaklasse ÅDT 2 felt 49 Årsdøgntrafikk, ÅDT

50 VALG AV BINDEMIDDEL. (3): III) Kontroll av lavtemperaturegenskaper Neste skritt er å vurdere om den valgte bindemiddelgrad tilfredsstiller lavtemperaturkriteriet. Først bestemmes den laveste kritiske dekketemperatur, T min, etter formelen: T min = 0,859 * T luftmin + 1,7 Da lavtemperaturegenskapene i spesifikasjonene er basert på Fraass bruddpunkt, omregnes den kritiske dekketemperaturen til en Fraass-verdi etter følgende formel: Fraass = 0,7 * T min + 6,8 50

51 EKSEMPEL; VALG AV BINDEMIDDEL Trondheim: T luft, sommer = 26 C T luft, vinter = - 26 C 63,5 2-felts veg ÅDT = 8000 Dim. hastighet 30 km/t T max20 = (T luftmax - 0, , ) * 0,9545-0,8 = 46,3 C 51

52 Klimaklasse, C Maksimal penetrasjonsverdi med tanke på plastisk deformasjon Penetrasjonsverdi Forutsetninger: 2 felts veg, hastighet 50 km/t Omregning fra 4 felts veg til 2 felts veg: ÅDT 2 felt = ÅDT 4 felt / 1,25 (40% i dim. felt) Omregning fra 6 felts veg til 2 felts veg: ÅDT 2 felt = ÅDT 6 felt / 1,67 (30% i dim. felt) Ved høyere hastigheter ( km/t) velg en lavere klimaklasse Ved lavere hastigheter (svært langsomtgående / stillestående trafikk) velg en høyere klimaklasse ÅDT 2 felt Eks. forutsetninger: 2-felts veg ÅDT = 8000 Dim. hastighet 30 km/t T max20 = 46,3 C Årsdøgntrafikk, ÅDT 52

53 KONTROLL AV LAVTEMPERATUR T min = 0,859 * T luftmin + 1,7 = 0,859* (-26) + 1,7 = -20,6 C Fraass verdi = 0,7 * (-20,6) +6,8 = -7,6 C 53

54 54

55 DISKUSJONSOPPGAVER Hvilke kriterier er viktig å ta hensyn til valg av dekke i: o I områder med tett bebyggelse o I områder med spredt bebyggelse Hva menes med LavTemperaturAsfalt (LTA) og hvilke teknikker kan brukes ved produksjon? Hva kan være årsaken til at det oppstår blødninger i et asfaltdekke?