TEKNAKURS VEGTEKNOLOGI - ASFALT Trondheim, 11. mars 2015. Bjørn Ove Lerfald
AGENDA Innledning Dekketyper Bindemiddel Egenskaper Spesifikasjoner Testmetoder Tilsetningsstoffer Valg av bindemiddel mht klima
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
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. 1868 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 1930. De første utleggermaskinene kom til Norge i 1950.
ASFALT Asfalt består av: o Bindemiddel, ca 5 % o Steinmaterialer, ca 95 % o Tilsetningsstoffer Vedheft Div modifisering 5
ENDRING AV EGENSKAPER OVER TID 6
VALG AV DEKKETYPE Vegdekkets funksjon Håndbok N200 Typer egenskaper 7
VEGDEKKET - FUNKSJONER Beskytte konstruksjonen Gi komfortabel kjøring Godt veggrep o Framkommelighet o Trafikksikkerhet 8
HÅNDBOK N200 VEGBYGGING 9
DEKKETYPER 10
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
DEKKETYPER - BRUKSOMRÅDER 12
DEKKETYPER - BRUKSOMRÅDER 13
MILJØDEKKER Vanlig tett dekke Mer overflatevann Porøse dekker Mindre overflatevann Lite sprut Bedre friksjon
SPESIELLE DEKKETYPER
OVERFLATEBEHANDLING Kostnadseffektivt vedlikeholds alternativ for lavtrafikkerte veier 16
LAVTEMPERATURASFALT 17
HISTORISK UTVIKLING 18
UTVIKLINGSARBEIDE UTFØRT AV SHELL OG VEIDEKKE 19
REDUKSJON I AVDAMPING 20
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
LTA -PRODUKSJON 22 12.03.2015
BITUMEN Naturlig forekommende benyttet tidlig som byggemateriale. Rafinering 24
HVILKE EGENSKAPER ER NØDVENDIG I BITUMEN TIL ASFALT? Riktig konsistens... Unngå plastisk deformasjon 25
RIKTIG KONSISTENS. Unngå lavtemperatursprekker (og utmatting) 26
LIMSTOFF - VEDHEFTNING Beholde egenskapene som et limstoff over tid. Motstå påvirkning fra vann og ev. kjemikalier 27
BESTANDIGHET - ALDRING 28 Begrenset forandring av egenskaper over tid
29 SPESIFIKASJONER OG TESTING AV BITUMEN
NORSKE KRAV TIL BITUMEN (EN 12591 + N200) Statens Vegvesen HB018, kap 622.1 30
HVA MED MODIFISERTE BINDEMIDLER SOM PMB? Er systemet bra nok?? 31
POLYMERMODIFISERTE BINDEMIDLER
POLYMERMODIFISERTE BINDEMIDLER Hva kan oppnås vedr. deformasjon?
POLYMERMODIFISERTE BINDEMIDLER Hva kan oppnås vedr. slitasje?
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?
TILSETNINGSSTOFFER Vedheftsmidler Fiber Fillertyper Voks Andre
VEDHEFTSMIDLER - AMINER
ULIKE VEDHEFTSMIDLER ULIKE VIRKNINGER 38 12.03.2015
FILLER Variasjon i sammensetning fremmedfiller egenfiller under produksjon kan gi skader i dekket som: Magert dekke Blødninger
FIBER Benyttes for å hindre avrenning av bitumen i stein- og bindemiddelrike asfaltblandinger Ska Da
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
TEMPERATURER....et stadig tilbakevendende tema Bitumen V-kvaliteter (MB) 42 Lagringstemperatur Produksjons- Min Maks temperatur 50/70 135 175 155 70/100 130 170 150 100/150 125 165 145 160/220 120 160 140 330/430 110 150 130 Lagringstemperatur Produksjons- Min Maks temperatur V1500 80 130 105 V3000 85 135 110 V6000 90 140 115 V12000 95 145 120 Basert på anbefalinger i Shell Bitumen Handbook
Bindemiddelstivhet BETYDNING AV PRODUKSJONSTEMPERATUR Fersk bitumen 43 Nylagt dekke Tid Mot levetidens slutt
Bindemiddelstivhet KONSEKVENSEN AV FOR HØY PRODUKSJONSTEMPERATUR? Maksimum tillatt stivhet 44 Fersk bitumen Nylagt asfalt 15 år Tid
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
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
STORE KLIMAVARIASJONER I NORGE Bestem maks og min lufttemperaturer
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 - 0,0055 2 + 0,15 + 36) * 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
VALG AV BINDEMIDDEL FORTS.. (2): II) Bestemmelse av hardhetsgrad (penetrasjon) ut fra klimaklasse Klimaklasse, C Maksimal penetrasjonsverdi med tanke på plastisk deformasjon 40 46 52 58 Penetrasjonsverdi 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 0 5000 10000 15000 20000 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 0 2000 4000 6000 8000 10000 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 (90-100 km/t) velg en lavere klimaklasse Ved lavere hastigheter (svært langsomtgående / stillestående trafikk) velg en høyere klimaklasse ÅDT 2 felt 49 Årsdøgntrafikk, ÅDT
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
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 - 0,0055 2 + 0,15 + 36) * 0,9545-0,8 = 46,3 C 51
Klimaklasse, C Maksimal penetrasjonsverdi med tanke på plastisk deformasjon 40 46 52 58 Penetrasjonsverdi 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 0 5000 10000 15000 20000 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 0 2000 4000 6000 8000 10000 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 (90-100 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
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
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?