INNHOLDSFORTEGNELSE Innledning... 3 Generelt... 4 Trafikk... 5 Klima Materialegenskaper Dreneringsforhold Teleproblematikk...

Transkript

1

2

3 2 INNHOLDSFORTEGNELSE 1 Innledning Generelt Trafikk Generelt Ringtrykk Piggdekkslitasje Klima Generelt Asfaltmaterialer Generelt Vannpåvirkning Temperaturens påvirkning Grusdekker Materialegenskaper Dreneringsforhold Teleproblematikk Gjenbruk Tverrprofilutforming Modeller for tilstandsutvikling og dimensjonering Utbedrings-/forsterkningstiltak Generelt Asfalterte veger Erfaringer fra fylkene; Nordland, Nord- og Sør-Trøndelag Bitumenstabilisering med fres Veger på myr Grusveger Oppsummering Referanser... 55

4 3 1 Innledning Vägverket Region Mitt og Statens vegvesen med distriktsvegkontorene i Nord- og Sør-Trøndelag, samt Vegdirektoratet (Tek-T), gjennomfører i felleskap et INTERREG-prosjekt. Dette prosjektet gjennomføres i perioden og har som hovedmålsetting å legge grunnlag for et mer funksjonelt vegnett i øst-vest-retning. Vegnettet er den viktigste delen av infrastrukturen i denne regionen, og er av stor betydning for turisme- og primærnæringen. Gjennom dette prosjektet ønskes spesielt å bidra til INTERREG-prosjektets effektmål: Ökad tillgänglighet till och innom regionen, dvs. infrastruktur och undanröjande av gränshinder. I denne rapporten er det foretatt en vurdering av ulike faktorers betydning for bæreevnen. Det er også foretatt en sammenstilling av aktuelle metoder for tilstandsvurdering og metoder for oppgradering og forsterkning. Vurderingene er basert på gjennomgang av utvalgt litteratur.

5 4 2 Generelt For en vegkonstruksjon vil det være en rekke faktorer som påvirker levetiden og funksjonaliteten. Dette er ofte faktorer som i større og mindre grad samvirker og skaper komplekse utfordringer når det gjelder å forstå en vegkonstruksjons egenskaper og virkemåte. Viktige faktorer som vil kunne påvirke levetiden og funksjonen til en vegkonstruksjon er: - Trafikkbelastning - Materialegenskaper for de ulike lag i konstruksjonen - Klimatiske forhold som nedbør og temperatur - Topografiske forhold - Grunnforhold - Dimensjoneringsmetoder - Dreneringsforhold (åpen/lukket drenering) - Tverrprofilutforming Egenskapene vil også kunne endre seg mye fra en årstid til en annen.

6 5 3 Trafikk 3.1 Generelt På høytrafikkerte veger vil trafikkbelastningen være avgjørende for levetiden til en vegkonstruksjon. For et asfaltdekke på en høytrafikkert veg vil spordannelse som følge av plastiske deformasjoner og piggdekkslitasje ofte være avgjørende for når tiltak på asfaltdekke må gjennomføres. For lavtrafikkerte veger vil ofte andre forhold ha større betydning for nedbrytningen, men også her vil trafikklaster kunne påføre vegkonstruksjonen store deformasjoner og skader under ugunstige forhold. En vurdering av nedbrytningsfaktorer er gjennomført på bakgrunn av oppfølging av ulike vegstrekninger i Canada [20]. Tilgjengelige data for disse strekningene er en kombinasjon av både trafikkbelastning og klimatiske faktorer. De klimatiske effekter er fjernet ved å benytte teoretisk simulering. Følgende skadetyper er vurdert: Spordannelse (inkluderer stabilitet, slitasje og strukturell deformasjon) (Ru) Utmatting (Fa) Jevnhet (Ro) Langsgående oppsprekking utenfor hjulspor (LC) Tversgående sprekker (TC) De tre første skadetypene er antatt å skyldes en kombinasjon av trafikk- og klimabelastning. De to siste antas i hovedsak å skyldes klimatiske forhold. Simulering av spordannelse og utmatting er utført ved hjelp av Alaska Flexible Pavement Design (AKFPD) programvare. Resultatene fra simuleringen er skjematisk vist i figur 1, hvor nedbrytningen framstilles med og uten klimatisk påvirkning. Figur 1 Skjematisk illustrasjon av nedbrytning med og uten klimaeffekter [20] Basert på resultatene fra undersøkelsen er det foreslått indekser som angir andel av nedbrytningen av vegdekkene under ulike forhold som skyldes trafikk i Canada. Disse er vist i tabell 1.

7 6 Tabell 1 Foreslåtte indekser for trafikkrelatert nedbrytning av fleksible dekker i Canada [20] Lastvirkningen fra trafikklastene vil avta nedover i en vegkonstruksjon. Det er gjennomført en undersøkelse av betydningen for tykkelsen av et asfaltlag og lastvirkningen nedover i konstruksjonen [16]. Figur 2 viser hvordan trafikklastvirkningen avtar nedover i konstruksjonen avhengig av tykkelsen til bituminøse lag. Figur 2 Lastvirkning som funksjon av tykkelse av bituminøse lag og dybde i konstruksjonen [16]

8 7 Trafikkrelatert påvirkning vil også blant annet være avhengig av trafikksammensetning, maksimale trafikklaster og andel kjøretøy med piggdekk. I det følgende gis en kort omtale av ringtrykk og piggdekkslitasje. 3.2 Ringtrykk I [8] er det beskrevet en studie av effekter av systemer for tilpassing av lufttrykk i dekk. Høyt dekktrykk går liten kontaktflate mot vegen og dermed stor belastning på vegen, mens lavt luftrykk gir motsatt effekt, som vist i figur 3. Figur 3 Lastvirkning mot vegbanen med forskjellig ringtrykk [8] Et system med tilpassing av lufttrykk i dekk synes å ha positive effekter både for brukere og eiere av vegnettet. I tabell 2 er det gitt noen omtaler fra brukere, mens det i tabell 3 er vist noen erfaringer fra vegeiere.

9 Tabell 2 Vurdering av effekter for brukere [8] 8

10 9 Tabell 3 Vurdering av effekter for vegnettet [8] 3.3 Piggdekkslitasje Ved VTI i Sverige er det utviklet en prognosemodell som beskriver piggdekktrafikkens slitasje på asfaltdekker med fokus på spordannelse, tverrprofil og årskostnader [9]. I den første modellen (1997) begrenses anvendelsen til ABT (Ab-masser) og ABS (Ska-masser). I den siste versjonen, fra 2006, er modellen utvidet til å gjelde 2+1 (kjørefelt) veger og veger med ekstremt smale kjørefelt. Modellen er ikke anvendbar på drensasfalt, da disse har vist seg, foruten slitasje, også å ha problemer med at stein løsner fra overflaten og gir en akselerert spordannelse. Modellen har følgende anvendelsesområder: Teknisk og økonomisk beslutningsstøtte ved valg av dekketyper, krav til materialegenskaper osv på enkelt prosjekter. Vurdere tekniske/økonomiske effekter på vegnettsnivå avhengig av valgt strategi. Beregning av levetid før neste tiltak. Ettersom modellen skal kunne benyttes for å vurdere levetid, fram til største tillatte spordybde, kan den også benyttes som et hjelpemiddel ved planlegging og prioritering av dekketiltak. Planlegge og styre trafikken sidelengs. På veger hvor spor oppstår er det mulig å forlenge levetiden av slitelaget ved å flytte kantlinjene og dermed flytte trafikken sidevegs. Beregne hvor mye asfaltmasse som slites bort av et kjøretøy med piggdekk pr. km veg. Beregne mengde bortslitt asfaltmateriale pr 100 m veg og år. Beregne bortslitt asfaltmengde over levetiden. Beregning av årskostnader pga piggdekkslitasje. Ved å gi inn opplysninger om materialpriser kan modellen benyttes til å vurdere om det lønner seg å transportere et høykvalitet steinmaterial i stedet for å benytte et billigere steinmaterial som er tilgjengelig lokalt. Ett pedagogisk verktøy om hvordan ulike faktorer påvirker slitasjen og fordelingen over kjørefeltsbredden. Metoden består av tre deler: En modell som beregner slitasjen pr kjøretøy med piggdekk. En modell som beregner hvordan slitasjen fordeler seg over tverrprofilet. En modell som beregner årskostnader ut fra anvendt material og beregnet levetid.

11 10 I figur 4 er parametrene som inngår i den modellen som beregner slitasjen vist. Figur 4 Prognosemodell for slitasjedata [9] Som det framgår av figur 4 så er det antall vinterdøgn som er den klimatiske faktoren. I tillegg angis det om vegen er saltet. En saltet veg vil gi lengre perioder med våt og bar vegbane og vil dermed slites mer enn en veg som ikke saltes (korreksjonsfaktoren som benyttes er den samme som er angitt i VÄG 94). I figur 5 er det vist resultater etter slitasje på våte og tørre dekker i VTI sin ringbanemaskin. Figur 5 Forskjell i slitasje på våt og tørr kjørebane [9] Den andre modellen beskriver dekkets slitasjeegenskaper og de parametrene som inngår er vist i figur 6.

12 11 Figur 6 Materialdata for beregning av slitasje [9] I den tredje modellen beregnes material- og produksjonskostnader som vist i figur 7. Figur 7 Material- og produksjonskostnader [9]

13 12 4 Klima 4.1 Generelt Materialer som benyttes i vegbygging påvirkes i stor grad av klimaet de blir utsatt for. Når klimaet endrer seg vil også materialene vi bygger med endre oppførsel. I hvilken retning endringene skjer er ikke bestandig opplagt. Temperaturøkning om sommeren vil være ugunstig for asfaltmaterialer, mens temperaturøkning om vinteren vil kunne slå ut i positiv retning. Det har i lengre tid vært fokus på klimaets betydning for nedbrytning av vegnettet. Hudson og Flanagan [19] beskriver en undersøkelse hvor det er sett på effekter av trafikk og klimaforhold. Forsøksstrekninger som var lokalisert på 14 forskjellige steder i USA var undersøkt. På hvert sted er det to strekninger om har vært fulgt opp, hvor den ene har vært utsatt for trafikk, mens den andre ikke har vært åpnet for trafikk og dermed bare vært utsatt for klimapåkjenning. De viktigste miljøeffekter hevdes å være effekter av fukt og temperaturer. Fukt i vegkonstruksjonen hevdes å forårsake problemer som oksidasjon, teleproblemer, svekkelse av underliggende lag, volum endring, instabilitet og spenninger, mens temperaturendringer forårsaker spenningsendringer i dekket som følge av sammentrekninger og utvidelser. Bruk av dårlige materialer og dårlig kvalitetskontroll under produksjon hevdes også å være en viktig årsak til redusert levetid av et dekke. Det framheves to trender fra undersøkelsen: Skadeutviklingen er større på strekninger med trafikk Det var skadeutvikling på strekninger som ikke var trafikkert, men effekten av klimapåvirkning er forskjellig mellom ulike klimaregioner. En viktig konklusjon er at nedbrytningseffekten er proporsjonal med tøffere klimaområder (med frost og fryse/tine sykluser). Matter og Farouki [11] beskriver en undersøkelse hvor det er sett på effekten av temperatur, fuktighet og deres variasjoner over året. Det er fulgt opp en del vegstrekninger som representerer forskjellige vegkonstruksjoner. I disse er det plassert temperaturfølere og fuktighetsmålere i forskjellige lag. Meteorologiske data ble samlet inn fra nærliggende stasjoner. Strekningene ble fulgt opp med månedlige målinger. Konklusjonene fra undersøkelsen er blant annet: Det er signifikante sesongmessige variasjoner i vegenes bæreevne. Disse hevdes å skyldes temperaturvariasjoner og fuktighetsendringer i de ulike lag. Mens fuktighetsinnholdet i undergrunnen var antatt å være relativt konstant, så ble det funnet at det var relativt store variasjoner i fuktighetsnivået i vegkonstruksjonen, noe som påvirket styrken til konstruksjonen i betydelig grad. Effekten av sesongmessige variasjoner varierte mellom vegstrekninger. Effekten av temperatur og fuktighet kunne i flere tilfeller virke i motsatt retning. I [1] hevdes det at klima er ikke en viktig parameter i det norske dimensjoneringssystemet beskrevet i Håndbok 018 [27]. Materialvalg og bestemmelse av lagtykkelser er uavhengig av klimaforskjeller mellom landsdeler med unntak av frostdimensjoneringen som bestemmes ved hjelp av kommunevise tabeller med frostmengde og middeltemperatur. Det er også et sterkt fokus på globale klimaendringer. I [1] er det satt opp en vurdering av hvilke effekter klimaendringer har på ulike vegbyggingsmaterialer, se tabell 4.

14 13 Tabell 4 Hv ordan ulike vegbyggingsmaterialer blir påvirket av klim aendringer [1] Asfaltdekker Grusdekker Stabiliserte bærelag Mildere vintre Lavtemp.- Kortere frosset sprekker sesong Varmere somre Deformasjoner Støvproblemer Deformasjoner Bæreevne O ftere teleløsning Sprekker Framkommelighet Flere fryse/tine vekslinger Bestandighet Mer nedbør B estandighet Økt havvannstand M er vind Flom Piggdekkslitasje Mindre snødekke Økt grunnvannstand Økt salting Piggdekkslitasje Oppbløtning Erosjon av overflate Spor Ubundne Forsterknings U ndergrunn bærelag lag Telehiving Telehiving Telehiving Bæreevne Bæreevne Bæreevne Bæreevne Kan ha betydning lokalt enkelte steder der grunnvannstanden øker pga. økt havvannstand Kan påvirke broer, skiltportaler og lignende Kan ha stor betydning lokalt med utvasking av materialer ol. Liten betydning Positiv betydning Negativ betydning Usikker betydning 4.2 Asfaltmaterialer Generelt Det hevdes at klimafaktorer er en viktig årsak til nedbrytning av vegdekker i Canada [20]. De viktigste hevdes å være temperaturforhold, fryse/tinesykluser og fuktighet. Disse faktorene hevdes også å intensivere nedbrytningen i kombinasjon med tunge trafikklaster. I [20] er det forsøkt å vurdere graden av nedbrytningen for forskjellige vegklasser og klimaforhold. De viktigste klimatiske faktorer som påvirker nedbrytningen er termisk kontraksjon og oppsprekking i bundne lag, volumendringer forårsaket av telehiv og svekket bæreevne pga teleløsning. Disse faktorene reduserer både de funksjonelle og strukturelle egenskapene til vegdekkene. Som en del av prosjektet er det gjennomført en litteraturundersøkelse om klimafaktorers betydning for nedbrytningen av veger. I tabell 5 er det vist en sammenstilling av resultatene fra denne undersøkelsen som viser hvor stor andel som skyldes klimafaktorer og hvor stor andel som skyldes trafikklaster.

15 14 Tabell 5 Sammenstilling av hvor stor andel av nedbrytningen av asfaltdekkene som skyldes klimatiske faktorer [20] Vannpåvirkning I en rapport fra VTI [12] er det undersøkt vannfølsomhet for asfaltdekker i Sverige. Her hevdes det at vannfølsomheten synes å være mest avhengig av hvilken type steinmaterial som benyttes og i mindre grad avhengig av bindemiddelet. Det finnes noen eksempel på at noen bindemidler har god vedheft mot steinmaterial som ellers kan være problematiske. For steinmaterialer har flere undersøkelser forsøkt å forklare forskjellene i vedheft ut fra materialets syre/base egenskaper, kjemisk sammensetning, mineralogisk sammensetning, overflatestruktur, overflatespenning og overflateenergi. Ingen av de eksisterende forklaringsmodellene hevdes å kunne prediktere vedheftsegenskapene.

16 15 En rask oversikt over hva som blir undersøkt for varme produksjoner i Norge oppsummeres kort som følger [12]: 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. I en svensk undersøkelse er det sett på hvordan nærvær av vann påvirker utmatningsegenskapene til to typer bærelag av bituminøse masser (AG16) [13]. Det er gjennomført utmatningsundersøkelser ved hjelp av wheel-track og parallelle undersøkelser av utvikling av stivhetsmodulen ved simulering av vinterkondisjonering. Konklusjonene i prosjektet er: 1. Stivhetsmodellen synker noe raskere for materialet som har høyere innhold av glimmer i mørtelfasen. 2. Nærvær av vann gjør at den initiale sprekkedannelsen skjer raskere enn om materialet er tørt som vist i figur Propagering av sprekken skjer raskere i nærvær av vann for massen med glimmerholdig mørtel. Figur 8 Initiell tøyning i underkant av asfaltplaten for massetype A og B (med glimmer) for tørre og våte prøver [13]

17 16 For det lavtrafikkerte vegnettet, som i mange tilfeller har bære- og forsterkningslag som er rike på finstoff, kan vi oppleve en betydelig svekkelse som konsekvens av økt tilførsel av vann. I mange tilfeller vil asfaltdekkene ha en betydelig permeabilitet på grunn av oppsprekking slik at vann kan trenge gjennom og ned i bære- og forsterkningslag [14]. I tillegg til vanntilførsel gjennom asfalten vil vann trenge inn fra sidene av vegen og bli presset/sugd inn fra grunnvannspeilet under vegen Temperaturens påvirkning Zuo, Meier og Drumm [15] beskriver en undersøkelse der det er sett på hvordan bruk av forskjellige middeltemperaturer påvirker levetidsberegningen av et asfaltdekke. Figur 9 viser skjematisk hvordan levetiden er beregnet. Figur 9 Skjematisk beregning av levetid for asfaltdekke [15] Temperaturavhengigheten for et asfaltdekke er beregnet ved bruk av sammenhengen fra 1993 AASHTO Guide for Design of Pavement Structures: Log(E AC ) = T

18 17 hvor E AC er dynamisk e-modul for asfalt i pund pr kvadrat tomme og T er temperatur i asfalten i Fahrenheit. En utmatnings- og en sporutviklingsmodell ble benyttet til å beregne levetiden av dekkene. Modellene inngår begge i den 9. utgave av The Asphalt Institute`s Thickness Design Manual og det henvises til denne for detaljer. Resultatene fra [15] viser at estimert levetid øker med lengden middeltemperaturen måles over. Modellene og parametrene benyttet i denne undersøkelsen viser at ved bruk av middeltemperatur over en måned og uniform trafikkfordeling så gir dette en overestimert levetid på 50 %. Det anbefales derfor å vurdere kostnadene ved å benytte materialer med høyere kvalitet samt å kalkulere en mer troverdig levetid. Asfaltmateriale er temperaturfølsomt. En dobling av temperaturen kan føre til en reduksjon av styrken til en 1/10-del. Store temperaturvariasjoner i løpet av ett døgn, og fra måned til måned, med samtidig temperaturgradienter i asfaltlaget gjør at en modellering av styrken til et asfaltdekke vil være komplekst. Det er utarbeidet modeller for beregning av temperaturen i et lag med asfaltert materiale, og det er estimert sammenhenger mellom stivhet og temperaturer for et typisk bituminøst materiale som vist i figur 10 [16]. Figur 10 Sammenheng mellom stivhet og temperatur for et typisk bituminøst materiale [16] 4.3 Grusdekker Norge og Sverige har et betydelig antall grusveger som utgjør en viktig del av vegnettet. Et grusdekke er et rimelig dekke og med gode materialer og lav trafikk kan grusdekke være et godt alternativ [17]. I dette kapitlet er det fokusert på selve slitelaget av grus. Grusdekker er i særlig stor grad påvirket av klimatiske forhold. De viktigste klimaparametrene som påvirker et grusdekke, og de tilhørende skadene, er beskrevet i tabell 6.

19 18 Tabell 6 Hvordan blir grusdekker påvirket av klimaparametere [1] Klimaparametere Nedbør Temperatur vinter Temperatur sommer Teleløsninger Fryse/tine vekslinger Skademekanismer Mye nedbør fører til utvasking av materiale og dannelse av ujevnheter og hull/vaskebrett. Uttørking pga lite nedbør om sommeren fører til støvproduksjon og tap av bindmateriale. Frossen veg har god bæreevne og holder seg godt. Milde vintre kombinert med mye nedbør gir rask nedbrytning av grusdekket. Høy temperatur øker tendensen til uttørking og støvproduksjon. I teleløsningsperioden vil grusveger ofte ha begrenset dreneringsevne og smeltevann vil bli stående i vegen med redusert bæreevne som resultat. I noen tilfeller blir vegen helt uframkommelig. Fryse/tine sykluser vil ha en negativ innvirkning på grusdekker. Flere slike sykluser per vinter vil øke tendensen til ujevnheter, hull og vaskebrett. Simonsen [26] har undersøkt resilientmodulen for et materiale i tint og frosset tilstand i figur 11. Figuren viser tydelig at forskjellen i stivhet målt i laboratoriet øker fra MPa til godt over 1000 MPa for et grusmateriale. Figur 11 Elastisk stivhet for materialer i frossen og tint tilstand [26]

20 19

21 20 5 Materialegenskaper En vegkonstruksjon skal ha nødvendig styrke til å bære trafikklaster samtidig som at den også skal kunne motstå klimatiske påkjenninger. Type material og materialsammensetning vil kunne ha stor betydning for vegkonstruksjonens funksjon. I en doktorgradsstudie av Uthus [21] er det gjennomført en undersøkelse som viser hvordan motstanden for et materiale med relativt mye finstoff går betydelig ned når metningsgraden øker, se figur 12. Figur 12 Motstand mot permanent deformasjon for materialer med mye finstoff [21] Figur 13 viser et eksempel på et materiale med høy andel glimmer og forholdsvis mye finstoff [21]. Som vi kan se er det en redusert stivhet for det høyeste vanninnholdet.

22 21 Figur13 Effekt av vanninnhold for en gneis med mye glimmer [21] Figur 14 viser tydelig at deformasjonsutviklingen blir betydelig større ved høyere vanninnhold for et undergrunnsmateriale med betydelig mengde finstoff. Figur 14 Effekt av vanninnhold på undergrunnsmateriale [23]

23 22 Dawson [ 22 ] har vurdert faktorer som påvirker ubundne materialer, se tabell 7. Vanninnhold trekkes fram som en meget viktig faktor som påvirker i negativ retning. Tabell 7 Viktige faktorer som påvirker ubundne materialer [22]

24 23 6 Dreneringsforhold Velfungerende drenering av vegkonstruksjonen har stor betydning for vegens bæreevne og tilstand. I Roadex-prosjektet [18] er det blant annet sett på dreneringsproblemer for veger som ligger i skjæring. Det ble imidlertid ikke funnet noen gode løsninger for dette problemet. Vanlige skader som ble observert var deformasjoner av skulder og spordannelser på vegens øvre side som vist prinsipielt i figur 15. Figur 15 Problem med drenering i skrånende terreng [19] I COST (European COoperation in the field of Scientific and Technical Research) [34] er det utført et arbeid hvor flere land i Europa har samarbeidet. I dette samarbeidet er det fokusert på: I. Vann i vegkonstruksjonen og underliggende lag. II. Vann fra overflaten og ned til grunnvannsspeilet III. Vann i vegen og grunnen mellom vegens sidekanter. I innledningen til [34] er det referert til den amerikanske ingeniøren Arthur Cedergren som uttalte; there are three things that a road requires drainage, dranage and more drainage. Til vegkonstruksjonens oppbygging kan det generelt sies at undergrunnen og de nederste ubundne lag skal ha nødvendig bæreevne for lastvirkning fra de overliggende lag slik at disse ikke deformeres for mye under lastpåvirkning fra trafikk. Ved store deformasjoner av de øvre stabiliserte lag kan dette igjen føre til utmatningsoppsprekking av disse. De øvre lag må være tykke nok slik at de kan spre lasten over de underliggende lag slik at disse ikke blir utsatt for for store spenninger. Det er også viktig at dreneringen fungerer slik at det ikke blir stående vann som vist i figur 16. Figur 16 Vann som står i underliggende lag forårsaker sviktende bæreevne og deformasjoner [34]

25 24 Vann kan trenge inn i en vegkonstruksjon på flere ulike måter, se figur 17. De mest vanlige er: Innsiging fra høyereliggende partier. Dette vil være avhengig av permeabiliteten til jordmaterialet og hydraulisk gradient. Nivået på grunnvannsspeilet. Dette vil være avhengig av de klimatiske forhold. Mye regn vil gi en heving mens lange tørkeperioder vil gi en senkning av nivået. Inntregning av vann gjennom sprekker i vegdekket. Dette kan føre til høye konsentrasjoner av vann lokalt, noe som kan føre til utvikling av store skader ved trafikkbelastning og ved fryse-/tinesykler. Infiltrering gjennom skulder. Spesielt når skuldermaterialet består av permeabelt materiale og skulderen er deformert slik at vannet ikke renner av, men blir stående i skulderpartiet. Figur 17 Oversikt over hvordan vann kan trenge inn i en vegkonstruksjon [34] Vegkonstruksjonens oppbygging vil ha betydning for sensitiviteten av vanninnholdet [34]. I Norge har vi følgende to hovedstrukturer: I. Konstruksjon av tynne bituminøse lag, som består av relativt tynne bituminøse lag i toppen over ett eller flere lag av granulære materialer. Dette er en konstruksjonsoppbygging som er vanlig på veger med relativt lite trafikk (utgjør hoveddelen av det norske vegnettet). II. Konstruksjon med tykke bituminøse lag, som består av et asfaltslitelag over ett eller flere bituminøse lag med lag av granulære lag under dette. Dette er en konstruksjonsoppbygging som benyttes på veger med høyere trafikkbelastning. Hvordan vanninnholdet påvirker de to konstruksjonene kan kort oppsummeres som følger: I. Konstruksjon av tynne bituminøse lag: I denne konstruksjonstypen er spenningene fra trafikklastene overført til de underliggende granulære lag og undergrunnen. Dette kan føre til permanente deformasjoner av disse lag. Granulære lag og undergrunnen er følsom for endringer i vanninnholdet og bæreevnen for denne konstruksjonen vil derfor kunne bli vesentlig redusert ved økning av vanninnholdet. Denne vegtypen er spesielt utsatt for kantskader hvor vannet fra dekkeoverflaten infiltreres ned i konstruksjonen fra kanten på dekket, noe som resulterer i svekket bæreevne ute ved vegkanten. Skadetyper som kan oppstå er spordeformasjoner og oppsprekking av dekket, samt sammenpressing og utglidning av skulder. Lagvis separasjon og avskalling av dekkematerialer, som vist i

26 25 figur 18 kan også forekomme. På denne konstruksjonstypen er det meget viktig med tett dekke og gode dreneringsforhold for å opprettholde bæreevnen og for å unngå skader. Figur 18 Separasjon av lag og avskalling av dekkemateriale (utvikling av slaghull) [34] II. Konstruksjon av tykke bituminøse lag: Denne konstruksjonen er vesentlig stivere enn den med tynne bituminøse lag. Det betyr at de bituminøse lag opptar det meste av spenningene og at relativt små spenninger blir overført til de underliggende granulære lag. Vannfølsomheten og risikoen for deformasjoner i de granulære lag er derfor vesenlig mindre i denne konstruksjonstypen. De viktigste skadeårsakene er oppsprekking pga trafikkinduserte spenninger og bevegelser pga av lave temperaturer og temperaturendringer. Når sprekker oppstår i de bituminøse lag så vil vann infiltrere ned i konstruksjonen og føre til en akselerering av nedbrytningen som følge av svekkelse av de underliggende lag og avskalling av materialer i sprekkekanten. Det er derfor viktig at vedlikeholdstiltak utføres når slike skader oppstår. I en undersøkelse utført ved VTI i Sverige (Wiman, L.) [35] ble en vegkonstruksjon testet ved bruk av HVS-NORDIC. Utstyret er vist i figur 19 og resultatene fra undersøkelsen er vist i figur 20.

27 26 Figur 19 HVS-NORDIC utstyr ved VTI i Sverige [35] Testen ble utført på en konstruksjon med et 49 mm tykt asfaltdekke, bitumenstabilisert bærelag med tykkelse 89 mm over et sandlag med tykkelse 2,5 m. Som figur 20 viser, er deformasjons gradienten etter passeringer 0.88 mm/ lastpassering. Lasten ble så økt fra 60 kn til 80 kn og dekktrykket ble økt fra 800 kpa til 1000 kpa. Deformasjonsgradienten økt noe etter dette men bare til 1,03 mm/ lastpassering. Det ble så tilsatt vann til sandlaget. Vannnivået ble satt til 300 mm under toppen av sandlaget (det høyeste tillatt nivå i hht Svenske spesifikasjoner ved bygging av ny veg). Lasten ble samtidig satt tilbake til 60 kn og dekktrykket redusert til 800 kpa. Deformasjonsgradienten økte nå til 4,16 mm/ lastpassering og de første sprekker i asfaltdekket ble observert. Figur 20 Effekt av vann på sporutvikling i en vegkonstruksjon i Sverige [35] Ι [34] oppsummeres det med at et velfungerende dreneringssystem er avgjørende for å oppnå lang levetid på en vegkonstruksjon.

28 27 7 Teleproblematikk Telehiving og vannmetting i den påfølgende vårløsningen er et stort problem for mange av de lavtrafikkerte veger i Norden. Flere tunge studier er blitt gjennomført innen dette fagfeltet: Berntsen, 1993 [24], Hermansson, 2002 [25], Simonsen, 1999 [26] og Erlingsson et al., 2003 [14]. Telehiving er avhengig av frost, telefarlige materialer og tilgang på fritt vann. Håndbok 018 [27] setter krav til materialene slik at disse ikke skal være telefarlige, men mye av det eksisterende vegnettet har trolig bære- og forsterkningslag som er rike på finstoff og som gir betydelig telehiving. I [18] hevdes det at teleløsningsproblemer på grusveger er ett av de største problemene man har på vegnettet i Skandinavia fordi dette i verste fall kan føre til at veger kan bli stengt i lengre perioder. Årsaken til dette problemet hevdes å være en blanding av dårlig og frostfølsomt materiale, dårlig dreneringssystem og dårlig konstruksjonsstruktur. Virkningen av telehiving på vegens jevnhet uttrykt ved hjelp av IRI er i figur 21 dokumentert gjennom målinger gjort på en japansk motorveg i nærheten av Hokaido [28]. Som figur 21 viser så er IRI-verdien betydelig større om vinteren der vegen ligger i skjæring. Figur 21 Forskjell i IRI mellom sommer og vinter for en motorveg ved Hokaido [28] Oppbyggingen av telehiv er prinsipielt vist i figur 22.

29 28 Figur 22 Dannelse av islinser i en vegkonstruksjon [34] Når frosset vann i granulære lag tiner om våren vil det dannes et overskudd av vann som ofte ikke blir drenert vekk fordi underliggende lag er frosset. Dette vil føre til en betydelig svekkelse av konstruksjonens bæreevne med påfølgende skader og deformasjoner. I [18] hevdes det at en sentral faktor som bidrar til deformasjonene er høyt poretrykk i vegbyggingsmaterialet som forårsakes av dynamiske trafikklaster, noe som reduserer effektiv spenning mellom steinpartiklene. Økte vedlikeholdskostnader som følge av skader i teleløsningen er blitt estimert til 25 % av det totale vedlikeholdsbudsjettet i Sverige [26]. Figur 23 og figur 24 viser eksempler på skademekanismer som kan oppstå i teleløsningen

30 29 Figur 23 Skademekanisme i teleløsning med vannfølsom og telefarlig undergrunn [26] Figur 24 Skademekanisme ved teleløsning og vannfølsomt bærelag [26] I Norge har Berntsen [24] beregnet bæreevne i teleløsningen for stamveger basert på oppgravningsregisteret. Figur 25 viser at det er en betydelig andel av vegnettet som har lavere bæreevne enn 6 tonn.

31 30 Figur 25 Kritisk teleløsningsbæreevne fra bæreevneregisteret for utvalgte stamveger i tre fylker [24] Til tross for en betydelig reduksjon i bæreevnen ble det på bakgrunn av BUAB-prosjektet besluttet å oppheve telerestriksjonene på hoveddelen av det offentlige vegnettet. Materialer endrer egenskaper igjennom året. Stivhetsegenskaper til granulære materialer er skjematisk vist i figur 26. [29] Figur 26 Skjematisk oversikt over stivhetene til granulære materialer over året [34]

32 31 8 Gjenbruk Statens vegvesen har gjennomført et prosjekt med gjenbruk av ubundet asfaltgranulat [5]. I dette prosjektet er det benyttet gjenvunnet materialer i rene forsøksstrekninger og i permanente vegkonstruksjoner og disse er fulgt opp med spormåling, densitetsmåling, måling med fallodd og/eller platebelastningsmålinger. Resultatene viser at de resirkulerte materialer fungerer minst like bra som jomfruelige materialer når de legges ut riktig mhp lagtykkelser, vanning og valsing. I Statens vegvesen sitt gjenbruksprosjekt ble det etablert en forsøksstrekning på E6 i Melhus [36] hvor følgende materialer ble undersøkt: Gjenbruksbetong (sprengstein i forsterkningslag er erstattet av knust gjenbruksbetong) Gjenbruksasfalt brukt som forkiling/avretting på toppen av nedre bærelag) Asfaltdekke med granulert bilgummi (tilsatt inntil 3 % gummipulver) Skumglass (benyttet til skråningsdrenering og frostisolasjon). Resultatene fra [36] kan oppsummeres som følger: Gjenbruksbetong: Målinger utført i laboratoriet viser at materialet har gode mekaniske egenskaper. Falloddsmålinger utført i felt viser at strekningene med gjenbruksbetong er langt sterkere enn ordinær overbygning, som også framgår av figur 27. Figur 27 Resultater falloddsmålinger deformasjoner for hver enkelt geofon [36] Gjenbruksasfalt: Følgende erfaringer oppsummeres etter bruk av gjenbruksasfalt til forkiling og avretting: Den gir ekstra styrke i vegoverbygningen. Øker lastfordelingskoeffisienten for nedre bærelag og reduserer dermed kravet til tykkelse av øvre bærelag. Beskytter nedre bærelag av sortert pukk i anleggsperioden.

33 32 Gir et godt anleggsdekke, som vist i figur 28. Reduserer støvplager fra anlegget. Figur 28 Gjenbruksasfalt brukt til forkiling og avretting av nedre bærelag [36] Asfaltdekke med granulert bilgummi: Konklusjonen fra denne undersøkelsen er at bruk av gummigranulat i asfaltdekker vil kunne være et interessant alternativ i områder hvor man normalt vil velge polymermodifiserte bindemidler. Skumglass: Når det gjelder skumglasspølser brukt som skråningsdrenering så konkluderes det som følger; drenspølser med skumglass HASOPOR har ført til bedret overflatestabilitet i strekningen nordøst for Hofstadkulverten, der utstrømmende vann over store deler av skjæringen var hovedproblemet. Derimot, i strekningen sør for kulverten har skumglasspølsene trolig hatt en marginal effekt og oppnådd skråningsstabilitet tilskrives den utførte plastringen. Figur 29 viser etablering av skumglasspølsene.

34 33 Figur 29 Skumglasspølser brukt som skråningsdrenering [36] For å sammenligne skumglass, brukt som frostisolasjonsmateriale ble det etablert forsøkstrekninger av ulike materialer som vist i figur 30. Temperaturprofiler er vist i figur 31. Figur 30 Forsøkstrekning med bruk av ulike materialer for frostisolasjon [36]

35 34 Figur 31 Temperaturprofil, tre frostisolasjonsmaterialer [36] Som det framgår av figur 31 så har skumglass sammenlignbar isolasjonsevne med XPS for de benyttede tykkelser.

36 35 9 Tverrprofilutforming Utformingen av vegens tverrprofil vil ha stor betydning for vegkonstruksjonens evne til å oppta trafikklaster. Spesielt vil vegens totale bredde, med innspenning fra skulder, og helning på skulder være viktige parametere. Kjørefeltenes bredde vil også påvirke kjøremønsteret. Ved smale veger vil spesielt tungtrafikk måtte kjøre langt ut mot skulderen i møtesituasjoner, noe som kan føre til deformasjoner av skulder med påfølgende oppsprekking av asfaltdekke. Store deler av det norske vegnettet (ca 90 % av det norske vegnettet [38]) består av tofeltsveger med totalt kjørefeltbredde på 5-6 meter og skulderbredde < 0,5 meter. I en studie utført av Lerfald [37] er det foretatt en skadekartlegging i felt på tilfeldig utvalgte vegstrekninger av denne vegtypen. Her går det fram at 11 % av de registrerte strekninger har kantskader som i hovedsak hevdes å skyldes for smal skulder. Et eksempel på skade ved skulderkant er vist i figur 32. Figur 32 Skader ved skulderkant Aksnes [38] har gjennomført en studie av lastrespons og bæreevne ut mot skulderkant. Her ble betydningen av helning på skulder undersøkt. Det ble utført falloddsmålinger og platebelastningsforsøk i punkter og med helning på skulder som vist i figur 33. Relativ bæreevne etter falloddsmålinger er vist i figur 34 for de ulike skulderhelninger, mens permanente deformasjoner etter platebelastningsforsøk er vist i figur 35.

37 36 Figur 33 Lokalisering av målepunkter og skulderhelninger [38] Figur 34 Relativ bæreevne basert på falloddsmålinger [38]

38 37 Figur 35 Permanente deformasjoner etter platebelastning [38] Som det framgår av figurene 34 og 35 så er kanteffekten redusert betraktelig når man kommer i en avstand av ca 1 meter fra skulderkant. Helningen på skulderen synes å ha liten betydning for resultatene. I [38] konkluderes det med at bredden på skulder bør være minimum 0,75 1,0 meter. Vedlikehold av tverrprofilutformingen vil også ha betydning for vegens bæreevne. I figur 36 er det vist prinsipielt hvordan manglende vedlikehold av fall på skulder kan forårsake sviktende bæreevne og skader ute ved skulder. Figur 36 Manglende vedlikehold av fall på skulder [38]

39 38 10 Modeller for tilstandsutvikling og dimensjonering De fleste land har empiriske dimensjoneringssystemer for materialvalg og oppbygging [30]. De lokale klimaforholdene er stort sett indirekte tatt hensyn til, men inngår i liten grad i selve dimensjoneringen. Det norske dimensjoneringssystemet er empirisk på den måten at tidligere erfaringer med vegbygging har blitt systematisert i et enkelt katalogsystem der en ut fra trafikkmengde og grunnforhold kan velge mellom noen aktuelle konstruksjoner som erfaringsmessig har gitt gode resultater [1]. I en undersøkelse utført i Sverige [13] påpekes det at en fordel med å skille mellom nedbrytning som skyldes trafikklaster og nedbrytning som skyldes miljøfaktorer (klima) er at for nedbrytning som skyldes trafikk forefinnes en del modeller som gjør at vegen kan dimensjoneres for den forventede trafikkbelastning. Nedbrytning som skyldes miljøfaktorer har man imidlertid ikke analytiske metoder eller modeller for, bare noen metoder som kan vurdere om et vegbyggingsmaterial er bestandig eller ikke. I et nordisk prosjekt (NordFoU project Pavement Performance Models) [31] har det innledningsvis vært arbeidet for å framskaffe en oversikt over tilstandsutviklingsmodeller for vegdekker. Viktige konklusjoner fra denne undersøkelsen er: Tilstansutviklingsmodeller som er utviklet for et område kan ikke direkte overføres til andre. En god tilstandsutviklingsmodell for vegdekker er pr. i dag ikke utviklet. De fleste Nordiske land benytter enkle tilstandsutviklingsmodeller som er basert på lineær ekstrapolasjon av historiske data. De er ikke egnet til å beskrive tilstandsutviklingen over tid. Sverige og Danmark har noe mer avanserte modeller enn Norge i sine designsystemer. Til tross for at det er utført et omfattende arbeide så hevdes det at det ikke er mulig å foreta nøyaktige og riktige prognoser for dekkelevetider. Dette hevdes å være vanskelig fordi det er så mange faktorer som påvirker nedbrytningen, noe som er visualisert i figur 37.

40 39 Figur 37 Prinsippskisse som viser kompleksiteten av faktorer som påvirker nedbrytningen av et vegdekke [31] Tre aktuelle modelltyper nevnes i [31]; empiriske modeller, mekanistisk-empiriske modeller og statistiske modeller. I NordFoU-prosjektet [31] er det videre gjennomført en kartlegging av bruken av tilstandsutviklingsmodeller i de Nordiske land. Denne viser at alle landene har enkle modeller som var basert på lineære historiske data i sine systemer (PMS). Sverige og Danmark har implementert mer avanserte mekanistiske-empiriske modeller, mens Finland har implementert en statistisk nedbrytningsmodell i sine dimensjoneringssystemer. I tabell 8 er det gitt en beskrivelse av de nedbrytningsmodeller som benyttes og om modellene tar i betraktning klimafaktorer.

41 40 Tabell 8 Beskrivelse av nedbrytningsmodeller benyttet i de Nordiske land [31] I Sverige benyttes et program som heter PMS Objekt 2000, som både kan benyttes til nybygging og rehabilitering av eksisterende konstruksj oner. I dette programmet gis det inn data for klimatiske perioder (vinter, teleløsning, som mer og høst). I tillegg has det i Sverige en modell for beregning av telehiv [1]. Implementering av eksisterende mekanistis ke-empiriske modeller krever omfattende kalibrering. Tilgang på data om materialer, klima, trafikk og data for eksisterende konstruksjoner er nødvendig. Hansson [32] har arbeidet med å utvikle modeller og måleteknikker for å forstå fukttransport og varmetransport i en vegkonstruksjon lokalisert i et kaldt klima. Det er blant annet mulig å kunne studere vanninfiltrasjon gjennom sprekker i asfalten. De simuleringer som var utført viste at små sprekker kan føre til stor infiltrasjon av regnvann gjennom asfalten og videre ned i vegkonstruksjonen.

42 41 11 Utbedrings-/forsterkningstiltak 11.1 Generelt Erfaringer fra tilstandsanalyser av veger [18], i Sverige og Finland, som i utgangspunktet ble vurdert som totalt nedbrutt og krevde totalrehabilitering, viste seg at alvorlig nedbrytning av vegen utgjorde bare 30 % av strekningen, mens 70 % av strekningen fortsatt var i relativt god tilstand. Dette viser betydningen og effekten av god tilstandsregistrering før rehabiliteringstiltak gjennomføres. I [18] er det gitt en kort beskrivelse av best practice forsterkningsmetoder. Disse er kort omtalt i tabell 9. Tabell 9 Best practice metoder omtalt i Roadex-prosjektet [18] Metode Overflatebehandling Bitumenstabilisering Stålarmering Anvendelse Benyttes som dekkevedlikehold på lavtrafikkerte veger når begynnende nedbrytning observeres. Tetter begynnende sprekker og hindrer vann å trenge ned i konstruksjonen samtidig som overflaten har gode friksjonsegenskaper. Et argument mot denne metoden er at den er følsom mht værforhold. Stabilisering av øverste del av vegkonstruksjonen ved bruk av skumbitumen eller emulsjon. En fordel med denne metoden er forsterkningen av ubundet materiale som i mange tilfeller inneholder mye finstoff og er følsom for permanente deformasjoner. Teststrekninger i Norge, Sverige og Finland viste at metoden gav jevn vegoverflate og fungerte godt. Dersom vegen har smal skulder kan metoden gi oppsprekking og deformasjoner. Dårlig drenering kunne også føre til skader på det stabiliserte laget. Metoden bør ikke brukes på strekninger med ujevnt telehiv. Metoden er mest benyttet til å forhinder langsgående sprekker i et asfaltdekke, men er også benyttet for å forsterke svake vegkonstruksjoner som ligger på myr. Stålnettet er enten plassert i asfaltdekket eller i ubundet bærelag. Erfaringene viser at metoden fungerer bra dersom installeringsprosedyrene følges nøye.

43 42 På 90-tallet ble det i Norge gjennomført et prosjekt i Telemark, Asfaltutviklingsprosjektet i Telemark [4]. Hovedformålet med dette prosjektet var å forbedre bæreevnen og utvikle funksjonelle og rimelige slitedekker og vedlikeholdsmetoder, fortrinnsvis ved å bruke lokale ressurser og kalde teknikker. Prosjektet hadde følgende delprosjekter: 1. Planleggingsverktøy for forsterkning: 2. Laboratoriemetoder 3. Bindemiddelsystemer 4. Maskinteknisk utvikling Ut fra de utfordringer som inngår i INTERREG-prosjektet er det sett nærmere på: Planleggingsverktøy for forsterkning. Ved utbedring ved bruk av dypstabilisering kan innholdet av stor stein skape problemer. Det ble benyttet georadar for å undersøke om dette var en aktuell metode til å kartlegge store steiner før tiltak. Dette viste seg å være en lovende metode. På en strekning ble det lokalisert stein og steinansamlinger som var av en slik størrelse at det ville skapt problemer for en eventuell dypstabilisering. Oppgravingen som ble utført umiddelbart etter målingene bekreftet at det var riktig i de fleste tilfeller, se eksempel i figur 38. Figur 38 Resultater etter georadarmålinger for identifikasjon av stein i bærelag, pilene viser stein som ble funnet [4] 11.2 Asfalterte veger Erfaringer fra fylkene; Nordland, Nord- og Sør-Trøndelag Statens vegvesen har gjennom flere år hatt referanse-/forsøksstrekninger rundt om i Norge. På d isse strekningene er det gjennomført omfattende registreringer og målinger. Systematiseringen av resul tatene fra disse har imidlertid vært noe mangelfull. I 2006 ble det gjennomført en gjennomgang av et utvalg av disse strekningene [2]. Registrerte data ble gjennomgått fra et utvalg av strekningene fra Nordland, Nord-Trøndelag og Sør-Trøndelag. I tabell 10 er det satt opp en oversikt over forsterkningstiltak som er gjennomgått. Det er også gitt en kort vurdering av resultatene etter oppfølgingen av tiltakene.

44 43 Tabell 10 Sammenstilling av resultater etter forsterkning (oppdrag 202) [2] Fylke Ref. nr. Tiltak Resultater, kommentarer Dypfresing/ Ingen målbar forbedring av bæreevne målt med Bitumenstabilisering. Dynaflect Dypfresing/ Ingen målbar forbedring av bæreevne målt med Bitumenstabilisering. Dynaflect og Benkelmannsbjelke. Det er ikke merkbare forskjeller mellom strekninger som er forsterket og de som ikke er det Bærelag av penetrert Målinger med Dynaflect og Benkelmannsbjelke gav en pukk + dekke av økning i bæreevne på hhv 1,2 og 2,9 tonn. oljegrus Bærelag av penetrert En strekning forsterket med Pp (10 cm) mens andre ble pukk. forsterket med bærelag av knust grus (15 cm). Strekning med knust grus viser en helårs bæreevne på 10 tonn, mens strekningen med Pp har helårsbæreevne på 8 tonn. Befaring tyder på at strekningen med Pp har bedre drenerende egenskaper. Strekningen med Pp har også mindre spor og sprekkeskader Bærelag av Forsterkning med skumgrus og Ma 16 har fungert godt. skumgrus (Sg 22) Små variasjoner i bæreevne. Noen kantsprekker p.g.a. (lagtykkelse før dårlig kantinnspenning. Gjennomsnittlig komprimering var helårsbæreevne er målt til 10,3 tonn. Gjennomsnittlig 6 cm). lastfordelingsevne på 2,47 (borprøver) Bærelag av Helårsbæreevnen varierer en del over strekningen, og skumgrus (Sg 22) ligger i størrelsesorden 6 12 tonn. (lagtykkelse før komprimering var 6 cm) Åpen emulsjonsgrus. Etter skadekartlegging er det registrert få skader. De skader som er registrert er langsgående sprekker som skyldes breddeutvidelse. Det angis også at grøfteskråningene er for bratte. Bæreevnen for strekningen varierer noe, og ligger i hovedsak mellom 8 og 11 tonn Tett emulsjonsgrus. Sommerbæreevnen ligger rundt 8 tonn Bærelag av Gja. Sommerbæreevnen er målt flere ganger i 1994 og varierte i snitt fra 9,3 til 13,3 tonn. Det er foretatt en vurdering av behovet for justering av målt bæreevne avh. av temperaturen i dekket. Det er kommet fram til følgende formel: BE Korri gert = BE * 1/(1,29 0,0145*T) Bærelag av forkilt Helårsbæreevnen ligger over 11,5 tonn. 7 år etter tiltak pukk (10 cm fraksjon er det registrert få skader på strekningen mm, forkiling SØR-TRØNDELAG LAG NORD-TRØNDE av mm) Bærelag av penetrert pukk (10 cm) fraksjon mm, bindemiddel BE70R, mengde 2,8 kg/m 2. Bæreevnen (vår) i ytre spor varierer fra 12,3 til 20,0 tonn. Det er registrert få dekkeskader.

45 44 NORDLAND Bitumenstabilisert bærelag (Ottadekke + grus stabilisert med emulsjon i tykkelse 10 cm) Bitumenstabilisert bærelag (Ottadekke + grus stabilisert med emulsjon i tykkelse 10 cm). Bæreevnemålinger viser raskt fall i bæreevne. Tilstandsregistrering viser også en forringelse. Spesielt registreres hjulspor og sprekker i ytre spor. Bæreevnemålinger viser relativt lav bæreevne, i størrelsesorden 4 6 tonn på venstre side. Tilstandsregistreringer viser rask forringelse av vegbanen, med krakeleringer og setninger som de dominerende skadetyper Bitumenstabilisering med fres Statens vegvesen har sammenfattet erfaringer som er gjort med bitumenstabilisering av bærelag med fres i flere fylker i Norge [7]. Denne metoden hevdes i utgangspunktet å være godt egnet til utbedring og forsterkning av mye av det lavtrafikkerte vegnettet i Norge. Metoden egner seg best der en har et dårlig og tynt dekke som kan freses sammen med bærelaget. Med denne teknikken kan en forbedre stabiliteten til bærelagsmassen og binde finstoffet slik at materialet blir mindre vannømfintlig. Ved utførelsen har værforholdene relativt stor betydning for resultatet. Det kan gjerne være lett regn ved selve fresingen, men det er en fordel med en god varmeperiode etter fresing. Tungt utstyr for kompaktering er viktig. To-trinns utførelse med tørrfresing og oppretting først, før en freser på nytt og tilsetter bindemiddel har gitt gode resultater der forholdene har ligget til rette for det. Bitumenstabilisering av bærelag med fres er en enkel metode for oppgradering av veger med svakt bærelag. Det er imidlertid en "grov" metode hvor det på grunn av variasjoner i utgangsmaterialet, værforhold, etc vil være større variasjoner i resultatet enn ved produksjon i verk. Bitumenstabiliseringen av bærelag med fres kan gjøres på flere måter [7]: På veger som har tilstrekkelig bæreevne fra før er fresing og anrikning av dekket aktuelt i stedet for oppretting. På veger med vannømfintlige bærelag, som er stabile utenom teleløsningsperioden og nedbørsrike perioder, er fresing/dypstabilisering spesielt aktuelt da bindemiddelet binder opp finstoff slik at vannømfintligheten reduseres. Når vegen har ustabilt bærelag også utenfor kritiske perioder er det aktuelt med fresing, tilsettin g av pukk og dypstabilisering. Dette er aktuelt på steder med grusbærelag med dårlig kornfordelingskurve og liten andel knuste materialer. Tiltaket gir også bidrag til styrkeindeksen i de tilfeller materialer lenger ned i vegkroppen er årsak til problemene. Pukken som tilsettes bør ha en stor andel knust materiale. Sement kan tilsettes på steder der det ikke har vært problemer med setninger eller tele. Figurene 39, 40 og 41 viser prinsippskisser av noen aktuelle metoder for hvordan bitumenstabilisering av bærelag med fres kan utføres.

46 45 Figur 39 Dekkefornying uten behov for forsterkning [7] Figur 40 Bitumenstabilisering med fres på veg med behov for forsterkning [7] Figur 41 Bitumenstabilisering med fres av gammelt dekke, bærelag og tilførte masser. Utført på veg med behov for forsterkning [7] I [7] gis det følgende oppsummering av metoden: Metoden er best egnet der bærelaget er ustabilt og vannømfintlig (finstoffinnhold 8-20 %). Stabili sering av ensgradert sand og elvegrus med lite finstoff gir vanligvis liten effekt. Stabilisering med lite bindemiddel (mindre enn 3 %) har ikke vært vellykket og kan betraktes som nesten bortkastet. I enkelte tilfeller kan det være problemer med å få tilstrekkelig fordeling av bindemidlet. Ofte er det så liten kohesjon i massen at det kan være problemer å få tatt ut borprøver (spesielt i starten når massen er fersk). Til tross for dette rapporteres det oftest at tilstandsutviklingen er god, men det kan være problemer med initialspor.

47 46 Grøfting før stabilisering har stor betydning for resultatet. Det kan i mange tilfeller være vanskelig på forhånd å vurdere om en veg er egnet til stabilisering eller ikke fordi en mangler tilstrekkelig dokumentasjon på lagoppbygging materialer (stor stein?) etc. Georadar kan ha et potensiale til å bli et nyttig redskap for dette. Tilstandsutviklingen på veger hvor det er utført fresing med bitumenstabilisering rapporteres i de fleste tilfeller å være god, og en oppnår merkbar forbedring i forhold til tidligere. Med denne teknikken får en i tillegg til å oppgradere bærelaget også rettet opp profilet på vegen. En unngår å bygge opp vegen slik at den blir smalere eller at det oppstår behov for breddeutvidelse. Ofte vil dette være en metode som er godt egnet til utbedring og forsterkning av mye av det lavtrafikkerte vegnettet i Norge. Berntsen [39] har sammenstilt effekter av bitumenstabilisering i Norge og resultatene fra dette arbeidet er vist i figur Økt levetid i forhold til opprinnelig levetid Bit.stab. 19 Bit.stab. 16/17 Bit.stab. 4/6 Bit.+ Gja 10 års levetid etter forst Levetid FØR forsterkning Figur 42 Effekt av bitumenstabilisering i ulike fylker i Norge (4 = Hedemark, 6 = Buskerud, 16 = Sør-Trøndelag, 17 = Nord-Trøndelag og 19 = Troms) [39]