Undersökning av mekanisk nedbrytning av obundna material vid tung trafik under

Undersökning av mekanisk nedbrytning av obundna material vid tung trafik under

VTI rapport 800

Utgivningsår 2013 www.vti.se/publikationer

Undersökning av mekanisk nedbrytning av obundna material vid tung trafik under byggnation av vägar

HVS (Heavy Vehicle Simulator) tester av olika typer bergmaterial

Fredrik Hellman

Karin Appelquist

Håkan Arvidsson

Linus Brander

Utgivare:

581 95 Linköping

Publikation:

VTI rapport 800

Utgivningsår: Projektnummer:

2013

60937

Dnr:

2009/0571-29

Projektnamn:

Energieffektivt utnyttjande av bergmaterial i väglinjen

Uppdragsgivare:

Trafikverket

Författare:

Fredrik Hellman, Håkan Arvidsson, (VTI), Karin

Appelquist and Linus Brander (CBI)

Titel:

Undersökning av mekanisk nedbrytning av obundna material vid tung trafik under byggnation av vägar –

HVS (Heavy vehicle Simulator) tester av olika typer bergmaterial

Referat

I Sverige bestäms bergkvalité i huvudsak med mekaniska analyser såsom Kulkvarn, Mikrodeval (MDE) och Los Angeles (LA) tester. En av frågeställningarna i detta projekt är huruvida dessa tester är tillräckliga för att bestämma bergmaterialkvalitet. HVS:en (Heavy Vehicle Simulator) är en fordonssimulator i full skala som kan undersöka nedbrytning och deformation av vägkonstruktioner.

Vägen kan testas för en stor väldefinierad trafikbelastning under en kort tid. I detta projekt har nedbrytningen och spårdjupsutvecklingen av obundna bärlager studerats.

Resultaten från denna undersökning visar att:

Inget tydligt samband mellan bergmaterial (bärlager) med höga LA värden eller höga MDE värden och stor spårdjupsutveckling kunde påvisas.

Mineralogin på bergmaterialet påverkar spårdjupsutvecklingen på de testade vägytorna.

Resultatet visar att kompakteringen krossar ner ballastkornen.

Det finns ett visst samband mellan graden av denna nedkrossning och bergartens LA-värde och MDE.

Viss nedkrossning ger ökad stabilitet och mindre spårdjupsutveckling på de obundna trafikerade lagren.

De konstaterade resultaten står i kontrast till nuvarande praxis inom vägbyggnation i Sverige, där man utgår från att material med låga LA-värden ger mindre spårdjup än material med höga LA-värden.

Testerna är utförda under konstanta relativt torra förhållanden vilket gör att testen inte tar hänsyn till fuktens inverkan på nedbrytning och spårdjupsutveckling.

Nyckelord:

Heavy Vehicle Simulator, petrografi, rock, mikrostruktur, Kulkvarn, Microdeval, Los Angeles

ISSN:

0347-6030

Språk:

Svenska

Antal sidor:

68

Publisher:

SE-581 95 Linköping Sweden

Publication:

VTI rapport 800

Published:

2013

Projectcode:

60937

Dnr:

2009/0571-29

Project:

Energy efficient use of rock material along road

Sponsor:

Swedish Transport Administration

Author:

Fredrik Hellman, Håkan Arvidsson, (VTI), Karin

Appelquist and Linus Brander (CBI)

Title:

Investigation of mechanical deterioration of unbound materials due to heavy traffic during construction of roads - an HVS (Heavy vehicle Simulator) test of different types of rock material

Abstract

In Sweden the rock qualities are based on mechanical analyses such as the Studded Tyre Test,

Microdeval and Los Angeles Tests. One of the issues in this project is whether these tests are sufficient to determine the rock quality. The Heavy Vehicle Simulator (HVS) is a vehicle simulator at full scale in which the degradation of a road can be accelerated; the road can be exposed to large well defined traffic loads during a short time. In this project, the degradation and rutting of unbound base course have been studied.

The results show that:

No clear relationship between rocks with high LA values or high MDE values with rutting development.

The mineralogy of the rock material affects the rutting development.

There is some correlation between the degree of the crushing and LA value

Some crushing provides increased stability and less rut depth development of trafficked base layers.

The confirmed results are in contrast to the current practice in road construction in Sweden, which suggest that materials with low LA values give lower rutting than materials with high LA values. The tests are performed under dry conditions which gives that the tests are not considering the impact of moisture on rutting and deterioration mechanism.

Keywords:

Heavy Vehicle Simulator, petrology, rock, microstructure, studded tyre, Microdeval, Los Angeles

ISSN:

0347-6030

Language:

Swedish

No of pages:

68

Förord

Projektet ”Energieffektivt utnyttjande av vägmaterial i väglinjen” startade 2009 som ett samarbetsprojekt mellan Fredrik Hellman VTI, och Urban Åkesson CBI på initiativ av

Karl-Johan Loorents, Trafikverket. Projektet är finansierat av Trafikverket. Ansvarig för projektet inom Trafikverket är Klas Hermelin. Senare under projektets gång bytte Urban

Åkesson arbetsgivare till Trafikverket. Samarbetspartners på CBI blev då Karin

Appelquist och Linus Brander. Projektet omfattar tre delar där framtagandet av en petrografisk metod är första delen. Den delen är redovisad i VTI rapport 714, 2011.

Andra delen omfattar utvärdering av MWD-teknik (Measure While Drilling) och leds av Karin Appelquist, CBI och redovisas separat.

Denna rapport omfattar den tredje delen av projektet och fokuserar på obundna lagers förmåga att klara tung byggtrafik. Olika bergmaterial har testats genom HVS (Heavy

Vehicle Simulator). Nedkrossning och mikrostruktur har studerats. HVS-resultaten och bergarternas mikrostruktur har utvärderats med den framtagna petrografiska metoden.

Genom att kombinera försöksupplägg och material med ett annat Trafikverksprojekt

”Jämförelse mellan mekaniska egenskaper och nedbrytning av hjullast” (Håkan

Arvidsson), har upplägget av de dyra HVS-testerna kunnat effektiviseras. CBI (Karin

Appelquist och Linus Brander) har ansvarat för undersökning av analys av bergmaterialets nedkrossningsgrad medan VTI ansvarat för utförande av HVS-test, petrografi och utvärdering. Håkan Arvidsson har också aktivt bidragit i projektet med analyser och utvärdering

Tomas Halldin (VTI) och Romuald Banek (VTI) har bidragit med praktiskt arbete med

HVS och innovativa idéer vid framtagandet av provtagningskoppar. Roland Jacobsson

(VTI) har tillverkat provkopparna. Ett stort tack!

Linköping november 2013

Fredrik Hellman

Projektledare

VTI rapport 800

Foto: Håkan Arvidsson och Karin Apelquist

Kvalitetsgranskning

Extern peer review har genomförts 19 augusti 2013 av Urban Åkesson, Trafikverket.

Fredrik Hellman har genomfört justeringar av slutligt rapportmanus. Projektledarens närmaste chef, Björn Kalman, har därefter granskat och godkänt publikationen för publicering 29 oktober 2013.

Quality review

External peer review was performed on 19 August 2013 by Urban Åkesson, Swedish

Transport Administration. Fredrik Hellman has made alterations to the final manuscript of the report. The research director of the project manager, Björn Kalman, examined and approved the report for publication on 19 October 2013.

VTI rapport 800

Innehållsförteckning

Sammanfattning ................................................................................................. 5

Summary ............................................................................................................ 7

1 Inledning .................................................................................................. 9

2 Metodik .................................................................................................. 10

2.1

Material .................................................................................................. 10

2.2

HVS-försök ............................................................................................ 10

2.3

Provtagning av ostörda prover ............................................................... 13

2.4

Mikroskoperingsanalys .......................................................................... 14

3 Resultat .................................................................................................. 15

3.1

HVS-prover, nedkrossningsgrad ............................................................ 15

3.2

Petrografisk analys ................................................................................ 20

4 Diskussion ............................................................................................. 22

4.1

Spårdjup och bergmaterialkvalité ........................................................... 22

4.2

Bergmaterial krossas av tung trafik ........................................................ 24

5 Slutsatser ............................................................................................... 26

Referenser........................................................................................................ 27

Bilaga 1: Resultat från petrografisk analys

Bilaga 2: Figur kornfog från VTI rapport 714

Bilaga 3: Bilder av planslipen som användes för analys av nedkrossning av in

situ prover

VTI rapport 800

VTI rapport 800

Undersökning av mekanisk nedbrytning av obundna material vid tung trafik under byggnation av vägar – HVS (Heavy vehicle Simulator) tester av olika typer bergmaterial

av Fredrik Hellman, Karin Appelquist (CBI), Håkan Arvidsson och Linus Brander

(CBI)

VTI, Statens väg- och transportforskningsinstitut

581 95 Linköping

Sammanfattning

Bergmaterial är en av de viktigaste komponenterna i byggandet av nya vägar. Under byggandet utsätts de olika obundna lagren för mekanisk stress orsakad av t.ex. packning och tung byggtrafik. I Sverige bestäms bergkvalité i huvudsak med mekaniska analyser såsom Kulkvarn, Mikrodeval (MDE) och Los Angeles (LA) tester. En av frågeställningarna i detta projekt är huruvida dessa tester är tillräckliga för att bestämma bergmaterialkvalitet.

HVS:en (Heavy Vehicle Simulator) är en fordonssimulator i full skala som kan undersöka nedbrytning och deformation av vägkonstruktioner. Vägen kan testas för en stor väldefinierad trafikbelastning under en kort tid. I detta projekt har nedbrytningen och spårdjupsutvecklingen av obundna bärlager studerats. Totalt har nio olika bergmaterial provats. För att kunna studera materialen så ostörda som möjligt har speciella provcylindrar tillverkats. Materialet har efter provning kunnat tas upp ur konstruktionen utan att störa lagring och packning i proverna. Nedkrossning och mikrostruktur har studerats före och efter att proverna utsatts för den simulerade byggtrafiken (dvs. HVSprovningen). Spårdjupsutvecklingen i HVS-försöket har kopplats till nedkrossning och uppmätta mekaniska egenskaperna (LA och MDE). Även bergmaterialens petrografiska egenskaper som mineralogi, kornstorlek (kristallstorlek), kornfog och mineralorientering har karaktäriserats och kopplats till resultaten.

Resultaten från denna undersökning visar att:

Inget tydligt samband mellan bergmaterial (bärlager) med höga LA värden eller höga MDE värden och stor spårdjupsutveckling kunde påvisas.

Mineralogin på bergmaterialet påverkar spårdjupsutvecklingen på de testade vägytorna. o

Högre halt av kvarts och plagioklas ger större spårdjupsutveckling. o

Högre halt av kalifältspat, glimmer och amfibol ger mindre spårdjupsutveckling

Resultatet visar att kompakteringen krossar ner ballastkornen. Det finns ett visst samband mellan graden av denna nedkrossning och bergartens LA-värde och

MDE.

Resultaten indikerar vikten av att anpassa kornkurvan till egenskaperna på bergmaterialet. Viss nedkrossning ger ökad stabilitet och mindre spårdjupsutveckling på de obundna trafikerade lagren. Det är möjligt att vissa ”dåliga” material kan användas med bra resultat genom att justera kornkurvan så att en viss nedkrossning vid kompakteringen kan tillåtas.

VTI rapport 800 5

De konstaterade resultaten står i kontrast till nuvarande praxis inom vägbyggnation i

Sverige, där man utgår från att material med låga LA värden ger mindre spårdjup än material med höga LA värden. Testerna är utförda under konstanta relativt torra förhållanden vilket gör att testen inte tar hänsyn till fuktens inverkan på nedbrytning och spårdjupsutveckling. Fler försök under fuktiga förhållanden bör utföras för att undersöka hur fukt påverkar nedbrytning och spårbildning. Även möjligheten att hitta samband mellan enkla laboratorietester och känslighet att orsaka spårdjupsutveckling i vägkonstruktioner bör undersökas.

6 VTI rapport 800

Investigation of mechanical deterioration of unbound materials due to heavy traffic during construction of roads - an HVS (Heavy vehicle Simulator) test of different types of rock material

by Fredrik Hellman, Karin Appelquist (CBI), Håkan Arvidsson and Linus Brander

(CBI)

Swedish National Road and Transport Research Institute (VTI)

SE-581 95 Linköping Sweden

Summary

Rock material is one of the most important components in the construction of new roads. During the construction the different unbound layer are subject to for example compaction and heavy construction traffic. In Sweden the rock qualities are mainly based on mechanical analyses such as the Studded Tyre Test, Microdeval and Los

Angeles Tests. One of the issues in this project is whether these tests are sufficient to determine the rock quality.

The Heavy Vehicle Simulator (HVS) is a vehicle simulator at full scale in which the degradation of a road can be accelerated; the road can be exposed to large well defined traffic loads during a short time. In this project, the degradation and rutting of unbound base course have been studied. A total of nine different rock materials have been tested.

In order to study materials as undisturbed as possible, special test cylinders have been used. The test cylinder permits the material to be removed from the structure without disturbing internal structure of the samples. Crushing and microstructure have been studied before and after the samples were subjected to the simulated heavy construction traffic (HVS-test). Rutting development during the HVS-test has been tested against crushing and measured mechanical properties (LA and MDE) of the rock material. Even rock material petrographic properties such as mineralogy, grain size (crystal size), type of grain boundary and mineral orientation have been characterized and linked to the results.

The results show that:

No clear relationship between rocks with high LA values or high MDE values with rutting development of the HVS-test could be identified.

The mineralogy of the rock material affects the rutting development of the tested road surfaces. o

Higher content of quartz and plagioclase provides greater rutting development. o

Higher content of K-feldspar, mica and amphibole give less rutting development

The results show that compaction crushes down aggregate grains. There is some correlation between the degree of the crushing and LA-value and MDE of the rock material.

The results indicates the importance of adjusting the sieve curve to the properties of the rock material. Some crushing provides increased stability and less rut depth development of trafficked base layers. It is possible that some

"weak" material can be used with good results by adjusting the grain curve so that certain crushing during the compaction may be allowed.

VTI rapport 800 7

The confirmed results are in contrast to the current practice in road construction in

Sweden, which suggest that materials with low LA-values give lower rutting than materials with high LA-values. The tests are performed under relatively dry conditions which gives that the tests are not considering the impact of moisture on rutting and deterioration mechanism. More tests are needed to investigate the impact of moisture.

The possibility to find correlation between simple laboratory tests and rock materials sensitivity to cause rutting in road constructions should be investigated.

8 VTI rapport 800

1 Inledning

Bergmaterial är en av de viktigaste komponenterna i byggandet av nya vägar. Under byggandet utsätts de olika obundna lagren för mekanisk stress som t.ex. packning och tung byggtrafik. Bergmaterialet måste klara dessa processer och bör inte avsevärt försämras, fragmenteras eller krossas under byggnationen. I den färdiga vägen ska de

även kunna hantera de designade trafiklasterna. I Sverige bestäms bergkvalité i huvudsak med mekaniska analyser såsom Kulkvarn-, Mikrodeval- (MDE) och Los

Angeles- (LA) tester. En av frågeställningarna i detta projekt är huruvida dessa tester är tillräckliga för att bestämma bergmaterialkvalitet.

HVS:en (Heavy Vehicle Simulator) är en fordonssimulator i full skala där nedbrytningen av en väg kan accelereras, vägen kan utsättas för en stor trafikbelastning under en kort tid. HVS:en har ett hjul som kan simulera överfarter av tung byggtrafik under kontrollerade förhållanden. I detta försök har 25000 överfarter (standardaxlar) gjorts.

Spårdjupsutvecklingen i respektive bergmaterial har studerats. Detaljerad redovisning av resultaten finns i Arvidsson (2011) och Arvidsson och Hellman (2013). Försöken delades upp i två försöksomgångar där fem material i varje omgång testades. Totalt har nio olika bergmaterial provats (referensmaterialet provades två gånger).

Denna undersökning syftar till att studera hur bergmaterial komprimeras och i vilken omfattning granitiska material med olika mekaniska egenskaper krossas ner under lasten av byggtrafik. För att kunna studera materialet så ostört som möjligt har speciella provcylindrar tillverkats. Materialet har sedan kunnat tas upp ur konstruktionen utan att störa lagring och packning i proverna. Proverna har gjutits in i epoxy och sedan studerats under mikroskop. Mikrostruktur har studerats före och efter att proverna utsatts för den simulerade byggtrafiken (dvs. HVS-provningen) på så vis har de olika ballastmaterialens nedkrossningsgrad observerats. Spårdjupsutvecklingen i HVSförsöken och uppmätta mekaniska egenskaper har sedan kopplats till uppmätt nedkrossning av ballast i de epoxiingjutna proverna. Även bergmaterialens petrografiska egenskaper som mineralogi, kornstorlek (kristallstorlek), kornfog och mineralorientering har karaktäriserats och kopplats till HVS-resultaten och bergmekaniska egenskaper.

VTI rapport 800 9

2 Metodik

Nedan beskrivs material, försöksprocedur, provtagning och analysmetodik.

2.1 Material

Material, provberedning, val av kornkurva samt HVS-körning beskrivs mer detalj i

Arvidsson (2011). Tabell 1 ger information om använda beteckningar och mekaniska analyser för bergarterna

Tabell 1. Material och mekaniska egenskaper, LA-Los Angeles, MDE-Micrdeval,

Fl-Flisighetsindex, p-densitet (g/cm3)

Beteckning på bergmaterial

H

V

S

F

K

N

E6

T

St

LA

36

28

21

38

34

62

44

29

27

M

DE

8

16

5

9

10

38

11

18

9

FI

14

21

27

17

16

7

10

16

13

Ρ g/cm

3

2,63

2,80

2,64

2,64

2,69

3,15

2,63

2,74

2,74

2.2 HVS-försök

För att effektivisera testet delades HVS:ens köryta in i sex stycken, 1x1 m stora ”fack”

(Figur 1) med 8 cm djup. De olika bergmaterialen fylldes i fem av facken enligt proceduren nedan. Det sjätte facket användes för de speciella provkopparna som analyserats i denna undersökning. Placeringen av provkopparna visas i Figur 2 och provkopparnas funktion visas i Figur 3. Varje bergmaterial representeras av två provkoppar, en som belastas av HVS-hjulet och en som är placerad utanför spåret.

Försöket delades in i två omgångar med fem material i varje omgång. S var med som referensmaterial båda gångerna. Förutsättningarna hölls så lika som möjligt mellan testomgångarna. Spårdjupet mättes med laser efter varje 5 000 överfarter. En extra mätning gjordes vid 23 000 överfarter innan hastigheten ökades i slutet. Totalt belastades testytorna med 25 000 överfarter med HVS-hjulet.

Kort beskrivning av preparering av testade ytor:

1. Utläggning av material, laboratoriesiktat och överensstämmande med kornkurva

(Figur 1).

2. Packning med vält, 8 överfarter (Figur 1B)

3. Extra vattning och packning 8 släta överfarter + 4 med påslagen vibro

4. Förbelastning och packning med HVS-hjulet (Figur 1C)

5. Huvudförsök 25000 överfarter (Tabell 2, Figur 1D)

10 VTI rapport 800

Spårdjupsutveckling från de två försöksomgångarna presenteras i Tabell 3. Mer detaljer om HVS-försöket redovisas i Arvidsson (2011) och Arvidsson och Hellman (2013).

Tabell 2. HVS-försök/förutsättningar

Förbelastning

Singelhjul, 30 kN

Ringtryck, 800 kPa

Hastighet, 4 km/tim

Lufttemperatur

Belastning i båda riktningarna

Antal belastningar, 540 (10 vändor)

Jämn fördelning i tvärled + 25 cm, 4 passager i varje position/vända.

Huvudförsöket

Överfart 0–23 000:

Singelhjul, 60 kN

Ringtryck, 800 kPa

Hastighet, 6 km/tim

Lufttemperatur

Belastning i båda riktningarna

Normalfördelning i tvärled + 15 cm,

6, 12, 18, 24, 18, 12, 6 passager (24 passager i centrumläget och 6 i ytterlägena).

Överfart 23 000–25 000:

Singelhjul, 60 kN

Ringtryck, 800 kPa

Hastighet, 8 km/tim

Lufttemperatur

Belastning i båda riktningarna

Endast i ”centrumläget”.

Tabell 3 Spårdjupsutvecklingen från HVS-försöken

Omgång

2

1

Bergmaterial Spårdjupsutveckling (mm)

LA

M

DE

Antal överfarter

K

F

S

V

H

St 27

S (2) 21

T

E6

N

29

44

62

34

38

21

28

36

0 5 000

10 0 4,3

9 0 4,9

5 0 7,0

16 0 4,4

8 0 7,9

9 0 7,2

5 0 12,7

18 0 11,3

11 0 12,2

38 0 7,7

10 000

7,8

13,7

12,1

13,1

7,9

4,8

7,1

10,5

9,7

17,1

15 000

8,2

14,1

12,4

13,7

7,9

5,9

7,8

11,9

10,7

17,4

20 000

8,2

14,5

12,6

13,9

8,0

6,9

9,2

12,1

10,3

18,3

23 000

8,7

14,7

13,2

14,1

8,0

7,5

9,8

12,3

10,3

18,2

25 000

9,1

15,1

13,6

14,6

8,1

7,9

10,1

12,2

11,1

18,1

VTI rapport 800 11

A B

C

D

Figur 1. Förberedelser av HVS- försök. Gul och röd markering visar gräns för trafikering med HVS hjulet. A: Utläggning av material B: Kompaktering med vält C:

Förbelastning med HVS D: Närbild på HVS-hjul.

Figur 2 Provernas placering under de två testtillfällena. Varje materialprov finns både utanför (Kant) och i HVS-hjulets spår (Spår).

12 VTI rapport 800

A

B

C

D

Figur 3. Funktion av provkopp. De använda kopparna var i svart teflonplast. A: Består av två delar som passar i varandra B: Fullt utfällt läge C: Max infällt läge D: Prov efter kompaktering.

2.3 Provtagning av ostörda prover

Syftet med analysen är att studera i detalj hur materialet kompakteras och i vilken omfattning granitiska material med olika mekaniska egenskaper krossas ner under lasten av byggtrafik (i försöken simulerat av HVS-hjulet). Proverna för mikroanalys lades i provkoppar (Figur 3) i en egen del av provsträckan. Detta gjordes för att inte störa den

övriga provningen samt för att underlätta att ta ostörda prover. Syftet med placeringen av provkopparna är att materialet i dessa ska kunna komprimeras på samma sätt som resten av provvägen, så att de representerar ett verkligt snitt i vägen. De ska samtidigt lätt kunna grävas upp utan att de förstörs. Exempel hur provkoppen fungerar ges i Figur

3. Provkoppen har diameter 100 mm. I Figur 3A visas att provkoppen består av två delar som passar i varandra och i Figur 3B visas koppen i utfällt läge. Koppen har möjlighet att tryckas ihop som visas i Figur 3 C. I utfällt läge fylls koppen med provmaterialet och grävs ner i en del av provsträckan.

De tio materialen placerades i provkoppar i HVS-spåret och vid sidan av spåret (kant).

Alla kopparna komprimerades enligt ovan beskrivna provprocedur. Provkopparna i spåret blev utsatta för 25 000 överfarter enligt huvudförsöket medan de utanför spåret enbart blev utsatta för packning och förbelastning. Ingen av provkopparna komprimerades till ändläget.

Efter att HVS-provningen avslutats grävdes provkropparna försiktigt upp (Figur 4) för att prepareras för mikroskoperingsundersökning.

VTI rapport 800 13

A

B

Figur 4. Bilderna visar; A. proverna efter körning, B. upptagning av ett av proverna.

2.4 Mikroskoperingsanalys

2.4.1 Planslip på material från HVS-provning

Provkropparna transporterades till CBI Betonginstitutet och göts in i fluorescerande epoxi. Därefter sågades planslip (tvärsnitt) fram, vars ytor penslades med ytterligare fluorescerande epoxi och polerades så att tvärsnitten kunde studeras mer noggrant. Den fluorescerande epoxin tränger ned i sprickor samt mellan kornen, vilket förstärker sprickbilden. Proverna analyserades sedan under ett Nikon SMZ-2B stereomikroskop med tio gångers förstoring i långvågigt ultraviolett (UV) ljus.

2.4.2 Bergartspetrografi

Bitar av de grövsta delarna av bergmaterialet skickades till Minoprep för tunnslipsframställning. Proverna studerades och petrografisk analys utfördes.

Petrografiska analysen har gjorts på stuffer tagna från den grövsta fraktionen.

Tunnslipen är tillverkade så att snitten är tagna tvärs foliationen. Resultatet av petrografiska analysen ges i bilaga 1. Analysprocedur följer VTI rapport 714.

14 VTI rapport 800

60

50

40

30

20

10

0

100

90

80

70

3 Resultat

Nedan beskrivs resultaten från de epoxiingjutna planslipen. Dessa representerar in situtvärsnitt av de obundna materialen före och efter belastning. Resultaten visar i vilken omfattning granitiska material (bärlager) med olika mekaniska egenskaper krossas ner under lasten av byggtrafik. Byggtrafik och tung trafik simuleras genom belastning av

HVS-hjulet som beskrivs ovan. Varje provmaterial har sedan undersökts med avseende på petrografi, dvs. mineralogi, kornstorlek (kristallstorlek), kornfog och mineralorientering.

3.1 HVS-prover, nedkrossningsgrad

Resultat från stereomikroskopieringsanalysen visas i Tabell 4. Prover utan belastning av

HVS-Hjulet betecknas Kant och prover som har belastats betecknas Spår. Diagrammen i Figur 5, Figur 6 och Figur 7 visar en jämförelse mellan provernas resultat. Bilder av planslipen presenteras i Bilaga 3.

Alla korn större än 2 mm räknades och delades in i (Tabell 4):

antal krossade korn

krossprodukter

totala antalet korn i provet (där krossprodukter inte räknas in).

Exempel på hur bedömningen gjorts visas i Figur 8 och Figur 9. Krossprodukter räknas som antal delar från ett och samma korn, vilka suttit samman, men som nu åtskiljs av en eller flera öppna sprickor. Dessa behöver inte synas i vanligt ljus, men kan ses i UV-ljus i stereomikroskop med upp till tio gångers förstoring. Kvoten mellan krossprodukter och antal krossade korn (Figur 7) visar ett mått på hur benäget materialet är att krossas ner.

S

LA21

K

LA34

H

LA36

F

LA38

V

LA28

E6

LA44

St

LA27

N

LA62

S(2)

LA21

T

LA29

MDE5 MDE10 MDE8 MDE9 MDE10 MDE11 MDE9 MDE38 MDE5 MDE18

Kant Spår

Figur 5. Diagrammet visar antal krossade korn >2 mm i prover utanför (Kant) och i

HVS-spåret (Spår). LA- och MDE-värden är markerade under täktbeteckningen.

VTI rapport 800 15

600

500

400

300

200

100

0

S

LA21

K

LA34

H

LA36

F

LA38

V

LA28

E6

LA44

St

LA27

N

LA62

S(2)

LA21

T

LA29

MDE5 MDE10 MDE8 MDE9 MDE10 MDE11 MDE9 MDE38 MDE5 MDE18

Kant Spår

Figur 6. Diagrammet visar antal krossprodukter (se text) i prover utanför (Kant) och i

HVS-spåret (Spår). LA- och MDE-värden är markerade under täktbeteckningen.

12,0

10,0

8,0

6,0

4,0

2,0

0,0

S

LA21

K

LA34

H

LA36

F

LA38

V

LA28

E6

LA44

St

LA27

N

LA62

S(2)

LA21

T

LA29

MDE5 MDE10 MDE8 MDE9 MDE10 MDE11 MDE9 MDE38 MDE5 MDE18 kant Spår

Figur 7 Diagrammet visar kvoten av antal krossprodukter genom antal krossade korn

>2 mm i prover utanför (Kant) och i HVS-spåret (Spår). LA- och MDE-värden är markerade under täktbeteckningen.

16 VTI rapport 800

Figur 8. Närbild från Figur 16 (F, spår). Två korn vilka har 5 respektive 3

krossprodukter.

Figur 9. Närbild av Figur 17 (H, kant). Ett korn med 28 krossprodukter.

VTI rapport 800 17

Tabell 4 Resultat från analys av planslipen från HVS-körningen. Proverna kommer dels från kanten av provytan och dels från spåret där HVS-hjulet trafikerat ytan.

Prov

S-kant

S-spår

K-kant

K-spår

H-kant

H-spår

F-kant

F-spår

V-kant

V-spår

E6-kant

E6

E6-spår

F

V

St-kant

St-spår

N-kant

St

N

N-spår

S(2)kant

S(2)spår

T-kant

S

T-spår

T

Bergmaterial Totalt antal korn

Antal krossade korn

> 2 mm

Täkt LA MDE >2 mm (analyserade med stereolupp)

S 21 5 166 49

189 72

K 34 10 117

169

56

80

H 36 8 112 44

38 9

28 16

44 11

27 9

62 38

156

158

169

149

129

177

130

293

254

227

200

21

29

5

18

191

223

272

207

72

75

91

59

72

35

39

53

49

63

53

22

42

65

60

Antal krossprodukter

(inkl. flisor)

276

428

470

271

294

120

307

219

484

507

235

172

303

273

416

220

65

159

255

409

Krossprod/ antal krossade korn

3,8

5,7

5,2

4,6

4,1

3,4

7,9

4,1

9,9

8,0

4,4

3,5

4,2

4,9

5,2

5,0

3,0

3,8

3,9

6,8

18 VTI rapport 800

Tabell 5 Resultat från petrografisk analys (se även Bilaga 1).

K

N

E6

T

St

H

V

S

F

Granit

Gnejs, granit

Granit

Granit

Granit

%

32

%

30

%

35

%

3

% %

0,3

22 16 30 17 10

36 27 25 11

30 41 22 6

25 38 21 15

1,2

0,6

%

0,3

Gnejs Amfibolit 14 4

Granit 29 36

13

30

6

5

Gnejs, Granit 32 13 20 28

Kvartsmonzonit 11 35 35 9 9

50 7

0,6

5

1,0

6

4

Medel Max

2,2

0,8

0,6

0,9

1,7

0,7

2,7

0,7

2,4

6,9

5,3

3,7

2,7

8,4

3,1

4,3

2

2

3

3

2

1

13,9 2

2

12,9 2

1,07 1

1,14 2

1,04 1

1,56 4

1,13 2

1,21 2

1,17 2

1,46 3

1,17 2

1. Enligt Bilaga 2

2. Enligt VTI rapport 714

VTI rapport 800 19

3.2 Petrografisk analys

Resultaten från den utförda petrografiska analysen finns beskrivna för varje prov i

Bilaga 1. Resultaten är sammanställda i Tabell 5 så att parametrarna kan jämföras med varandra. De parametrar som analyserats kan påverka bergarternas mekaniska egenskaper. Bergarterna har analyserats med avseende på mineralogi, kornstorlek

(kristallstorlek), kornfog och mineralorientering (foliationsgrad FIX enligt Åkesson et al. 2003; Hellman et al 2010).

Mineralogin spelar en avgörande roll för bergartens hårdhet och därmed dess nötnings- och krossningsmotstånd. Exempel på hårda mineral är kvarts, plagioklas och K-fältspat.

Kvarts har hårdhet 7 på Mohs 10-gradiga skala, medan kalifältspat och plagioklas har hårdhet 6–6,5. De flesta av de undersökta bergarterna domineras av dessa tre mineral och har granitisk sammansättning (klassificering enligt Streckeissen, 1976). Prov St. klassas som en kvartsmonzonit då den har lågt kvartsinnehåll. Prov N klassificeras som en amfibolit p.g.a. av det höga amfibol innehållet. Amfibol är något mjukare än kvarts och fältspat och har hårdhet 5–6. Prov N har också mycket högt innehåll av opaka mineral.

En annan viktig mineralogisk parameter är spalbarheten vilket påverkar bergartens benägenhet att spricka och fragmenteras. Glimmermineralen har mycket stor spaltbarhet i en riktning vilket gör att bergarter med mycket glimmer lätt spricker upp, speciellt om glimmermineralen är orienterade i samma riktning bergarten. Prov T har mycket högt innehåll av glimmer (muskovit, biotit och klorit) och kan därför lätt spricka sönder.

Även plagioklas och K-fältspat har en viss spaltbarhet. Om plagioklasen är seritiserad

(delvis omvandling till mycket finkornig glimmer) minskar spaltbarheten och den blir mindre benägen att spricka upp.

Kornstorlek har en stor inverkan på hur lätt ett bergmaterial spricker sönder. Generellt kan man säga att finkorniga bergarter har bättre mekaniska egenskaper än grovkorniga

även om undantag finns, t.ex. om bergarten är kraftigt förskiffrad. Mätning av kornstorleken på mineralen som bygger upp bergarterna ger att prov K, H, St och E6 är de mest grovkorniga och kan betecknas som medel- till grovkorniga (Figur 10). Resterande bergarter är fin- till medelkorniga (Figur 10).

Hur väl kristallerna i bergarten är sammanväxta har också betydelse för hur lätt bergarten spricker upp. Visuell bedömning av kornfogarna ger ett mått på sammanväxningsgraden och bedömningen har skett enligt Bilaga 2. Detta ger att bergarterna har en sammanväxningsgrad som varierar mellan 2 och 3. Prov N har mycket dålig sammanväxningsgrad och klassas som 1 på skalan.

20 VTI rapport 800

Kornstorleksfördelning

100%

90%

80%

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

0%

0 2

K

4 6

Maxdiameter (mm)

F H N

8

S V E6 T

Figur 10. Kornstorlek på mineralen i bergarterna enligt VTI rapport 714.

St

10

VTI rapport 800 21

4 Diskussion

Nedan ges information och tolkning av spårdjupsdata från HVS-försök utförda på obundna material. Tolkningen baseras på materialets petrografi och mikrostruktur.

Resultaten är jämförda med vanliga mekaniska analyser på respektive bergmaterial.

4.1 Spårdjup och bergmaterialkvalité

Det mest uppenbara sambandet som förväntades från försöken var att bergmaterial med höga LA-värden och höga MDE-värden skulle ge stora spårdjup. Man kan tydligt se i

Figur 11 att något tydligt samband inte finns. Faktum är att inga av de materialparametrar som anges i Tabell 1 korrelerar med den uppkomna spårdjupsutvecklingen.

Uppenbarligen är det andra parametrar som är viktigare vid uppkomst av spår i obundna bärlager under de torra förhållanden försöket utfördes. Det är uppenbart att mineralogin spelar en viktig roll när det gäller hur obundna material packas. I den petrografiska analysen av materialen har mineralinnehållet i de olika bergmaterialen kvantifierats.

Alla bergmaterial i testet utom prov N är granitoider dvs. domineras av mineralen kvarts, plagioklas och kalifältspat. Prov N är en amfibolit och domineras av mineralen amfibol och plagioklas. De två mineral som har enskilt störst korrelation med spårdjupsutvecklingen är kvarts och plagioklas. Om innehållet av dessa två mineral summeras får man en relativt tydlig korrelation med spårbildningen från HVS-körningarna (Figur 12).

Tar man dessutom bort bergmaterial N förbättras korrelationen ytterligare. Det är troligt att friktionen mellan partiklarna har en stor betydelse för stabiliteten och den uppkomna spårdjupsutvecklingen. Det är möjligt att mineralen kvarts och plagioklas försämrar den interna friktionen i materialen. Denna friktion skulle bland annat kunna påverkas av kornform och ytstrukturen på kvarts och plagioklas. Detta skulle i sin tur kunna påverka materialens möjlighet att packas på ett bra sätt.

Det finns också ett samband mellan spårdjup och mineralinnehålet av kalifältspat, glimmer och amfibol (Figur 13). Ett högt innehåll av dessa mineral ger liten spårdjupsutveckling. Vi har inte kunnat påvisa några andra starka samband mellan de andra uppmätta petrografiska parametrarna i materialet. Kornform och ytstruktur på mineralen har inte utförts och kan möjligen ha ett samband med resultaten. Glimmer har flakiga korn, amfibol är ofta nålformade och plagioklas är ofta flakiga och elongerade.

Detta bör i framtiden undersökas.

En annan viktig faktor som inte studerats i denna studie är inverkan av fuktighet. Det är känt att fukt i kombination med höga halter av glimmer ger försämrad bärighet (t.ex.

Ekblad och Isacsson, 2008).

Arvidsson och Hellman (2013) har jämfört siktkurvor på det använda bergmaterialet före och efter HVS-testerna, och de ser att finmaterial andelen (0,063–0,25 mm) ökar i proverna. Intressant att notera är att de prover med störst finmaterialökning är de prover där spårdjupsutvecklingen är minst. Dessa resultat föreslår att en viss nedkrossning vid kompaktering av materialet är gynnsamt för stabiliteten och minskar spårbildningen.

Kanske behöver bergmaterial med mycket kvarts och plagioklas mer packningsenergi för att krossas ner och god stabilitet ska uppnås. Resultaten indikerar också vikten av att anpassa kornkurvan till egenskaperna på bergmaterialet. Resultatet i denna undersökning indikerar att de kravnivåer som Trafikverket har på bergmaterial där LA och MDE

är viktiga värden kanske inte riktigt ger den information som man är intresserad av. Det studerade materialet är dock litet och det krävs fler analyser för att säkerställa dessa resultat. Det är möjligt att vissa ”dåliga” material kan användas med bra resultat genom att justera kornkurvan så att en viss nedkrossning vid kompakteringen kan tillåtas. Det

22 VTI rapport 800

20

18

16

14

12

10

8

6

4

2

0

0,0% finns med dagens kravnivåer en möjlighet att man diskvalificerar material som i många fall kan vara användbara.

Det bör dock poängteras att dessa försök gjorts vid ganska torra förhållanden.

Fuktigheten har inte varierats. Erfarenhetsmässigt vet man att fuktigheten har stor betydelse för stabiliteten.

20

18

16

14

12

10

8

6

4

2

0

0 10 20

R² = 0,1584

30 40

LA & MDE

R² = 0,0787

50 60 70

MDE

LA

Figur 11. Sambandet mellan LA (Los Angeles respektive MDE (Micro Deval) och den uppkomna spårdjupsutvecklingen i HVS-försöken.

10,0% 20,0% 30,0% 40,0%

Kvarts + Plagioklas

R² = 0,64

50,0% 60,0% 70,0%

Figur 12. Samband mellan spårdjup och mineral innehåll av kvarts och plagioklas.

VTI rapport 800 23

20

18

16

14

12

10

8

6

4

2

0

0,0%

R² = 0,80

10,0% 20,0% 30,0% 40,0% 50,0% 60,0% 70,0%

K-fältspat + Glimmer + Amfibol

Figur 13. Samband mellan spårdjup och mineralinnehåll av kalifältspat, glimmer och amfibol.

4.2 Bergmaterial krossas av tung trafik

Analyserade planslip representerar in situ tvärsnitt från konstruktionen. Genom att studera hur de olika bergmaterialen krossas under HVS-körningen kan man få en uppfattning om vad som sker i bärlagret vid belastning av byggtrafik.

Vid jämförelse av resultat mellan samma bergart i HVS-spåret och HVS-kant (utanför

HVS-spåret) är inte resultaten entydiga. Många av proverna från HVS-spåret har en mindre andel krossade korn än proverna utanför spåret, (Figur 5). Orsaken till detta är oklar men skulle kunna bero på omlagring och svårigheter att skilja ett krossat korn från en flisa separerad från moderkornet. De krossade kornen faller isär i mindre bitar och separeras under deformation i HVS-spåret eller försvinner som damm. Korn som under packningen krossades har nu omlagrats och kan inte längre identifieras som krossade korn och inte heller som krossprodukter till större korn. I något fall kan möjligen resultatet förklaras med att materialet inte är homogent i de två proverna (t.ex. prov N där spår-provet har fler granitiska korn uppblandade med amfiboliten, medan kantprovet nästan helt utgörs av fragmenteringsbenägen amfibolit). Även kornstorleksfördelningen

är till synes olika i proverna (se Bilaga 3).

Antalet krossprodukter är dock större i proverna från HVS-spåret utom i ett fall (Figur

6), vilket innebär att de kornen krossas i fler bitar i spåret. Detta tyder på att HVS-hjulet påverkar nedkrossning i viss omfattning. Kvoten mellan antalet krossprodukter och antalet krossade korn är ett indirekt mått på nedkrossningen av materialet, men inte heller här är resultaten entydiga (Figur 7) om man jämför proverna i spåret respektive kanten. Svårigheten i denna jämförelse är sannolikt som tidigare beskrivits att proverna från HVS-spåret omlagras under testen och gör denna jämförelse svår.

Figur 14 och Figur 15 visar på ett visst samband mellan mekaniska analyser (LA och

MDE) och andelen krossproduker/antal krossade korn för proverna utanför spåret.

Däremot finns inget sådant samband för proverna i HVS-spåret. Resultatet indikerar att kompakteringen inducerar sprickor och orsakar en viss nedkrossning av ballastkornen och att det finns ett samband mellan graden av denna krossning och bergartens LA-

(Figur 14) samt MDE-värde (Figur 15). Denna korrelation saknas dock för proverna

24 VTI rapport 800

från HVS-spåret, vilket kan förklaras med en kraftigare nedkrossning, omlagring och borttransport av finare material i form av exempelvis damm.

12,0

10,0

8,0

6,0

R² = 0,67

R² = 0,00

Prover i kant

Prover i spår

Linjär (Prover i kant)

Linjär (Prover i spår)

4,0

2,0

0,0

0 10 20 30

LA-tal

40 50 60 70

Figur 14. Korrelation mellan krossning av ballast och LA värde. De blå punkterna är från kanten (endast vält) och de röda från HVS-spåret

12,0

10,0

8,0

6,0

R² = 0,6304

4,0

2,0

R² = 0,0003

Prover i kant

Prover i spår

Linjär (Prover i kant)

Linjär (Prover i spår)

0,0

0 10 20

MDE-tal

30 40

Figur 15. Korrelation mellan krossning av ballast och MDE värde. De blå punkterna är från kanten (endast vält) och de röda från HVS-spåret.

VTI rapport 800 25

5 Slutsatser

Resultaten från denna undersökning, som syftar till att undersöka tung byggtrafiks inverkan på obundna bärlagermaterial, kan sammanfattas enligt nedan:

Inget tydligt samband mellan bergmaterial (bärlager) med höga LA värden och höga MDE värden och stora spårdjup kunde påvisas.

Mineralogin på bergmaterialet påverkar spårdjupsutvecklingen på de testade bergmaterialen. o

Högt innehåll av kvarts och plagioklas ger större spårdjupsutveckling. o

Högt innehåll av kalifältspat, glimmer och amfibol ger mindre spårdjupsutveckling

Resultatet visar att kompakteringen krossar ner ballastkornen. Det finns ett visst samband mellan graden av denna nedkrossning och bergartens LA-värde och

MDE.

Viss nedkrossning ger ökad stabilitet och mindre spårdjupsutveckling i de obundna trafikerade lagren.

Resultaten indikerar också vikten av att anpassa kornkurvan till egenskaperna på bergmaterialet. Det är möjligt att vissa ”dåliga” material kan användas med bra resultat genom att justera kornkurvan så att en viss nedkrossning vid kompakteringen kan tillåtas.

De konstaterade resultaten står i kontrast till nuvarande praxis inom vägbyggnation i

Sverige, där man utgår från att material med låga LA värden ger mindre spårdjup än material med höga LA värden. Testerna är utförda under konstanta relativt torra förhållanden vilket gör att testen inte tar hänsyn till fuktens inverkan på nedbrytning och spårdjupsutveckling. Fler försök under fuktiga förhållanden bör utföras för att undersöka hur fukt påverkar nedbrytning och spårbildning. Även möjligheten att hitta samband mellan enkla laboratorietester och känslighet för snabb spårdjupsutveckling bör undersökas.

26 VTI rapport 800

Referenser

Arvidsson, H. (2011). Jämförelse mellan Los Angeles-värde och nedbrytning från

hjullast. VTI notat 4-2011 ( www.vti.se/publikationer )

Arvidsson, H. och Hellman, F. (2013). Jämförelse mellan mekaniska egenskaper och

nedbrytning av hjullast, del 2. VTI notat 29-2013

Ekblad J. och Isacsson U. (2008). Influence of water and mica content on resilient

properties of coarse granular materials. International Journal of Pavement Engineering,

9:3, 215-227

Hellman F., Åkesson U. och Eliasson T. (2010). Kvantitativ petrografisk analys av

bergmaterial – en metodbeskrivning. VTI rapport 714. ( www.vti.se/publikationer )

Streckeisen A. (1976). To each plutonic rock its proper name. Earth Science reviews.

Vol 12. 1-33.

Åkesson, U., Stigh, J., Lindqvist, J.E., Göransson, M. (2003). The influence of foliation

on the fragility of granitic rocks, image analysis and quantitative microscopy.

Engineering Geology 68: 275-288.

VTI rapport 800 27

VTI rapport 800

Bilaga 1

Sida 1 (27)

Resultat från petrografisk analys

Tunnslipsundersökning av bergmaterial

Provmärkning

Bergartsbeskrivning

Bergtäkt H, 1 och 2

Det analyserade provet är en röd ganska homogen granit. Bilden motsvarar den bit som används för tillverkning av tunnslip.

VTI rapport 800

Bilaga 1

Sida 2 (27)

Mineral vol%

Punkträkning

Sekundära omvandlinga

T.ex. klorit, sericit lermineral

Kornstorlek och kornstorleksfördelning

Mineral

Kvarts

Kalifältspat

Plagioklas

Biotit

Klorit

Epidot/Zoisit

Opaka mineral

Övrigt

Totalt

antal

97

105

118

9

+

1

+

330

H 1

volym %

29,4

31,8

35,8

2,7

0,3

100

antal

100

81

101

6

5

2

2

297

H 2

volym %

33,7

27,3

34,0

2,0

+

0,7

0,7

100

Delvis kloritiserad biotit. Plagioklasen är bara något seritiserad.

Medelkornstorlek 2,24 mm

Max 6,94 mm

Min 0,48 mm

Kornform och

Kornfog

Provet består av i huvudsak anhedrala korn och bildar relativt jämnkornig mikrostruktur.

Kornfog varierar mellan 1 och 2 (se figur i bilaga 2).

VTI rapport 800

Bilaga 1

Sida 3 (27)

Foliation Foliation grad 1 (FIX = 1,07)

Inga kontinuerliga foliationsplan orsakade av glimmer påträffade.

Mikrosprickor

Relativt få korngränssprickor

VTI rapport 800

Bilaga 1

Sida 4 (27)

Tunnslipsundersökning av bergmaterial

Provmärkning

Bergartsbeskrivning

Bergtäkt V, 1 och 2

Det analyserade provet är en grå ganska homogen gnejsig granit.

Enstaka rosa fältspater. Bilden motsvarar den bit som används för tillverkning av tunnslip.

VTI rapport 800

Bilaga 1

Sida 5 (27)

Mineral vol%

Punkträkning

Sekundära omvandlingar

T.ex. klorit, sericit lermineral

Kornstorlek och kornstorleksfördelning

Mineral V 1

antal volym %

Kvarts

Kalifältspat

Plagioklas

Biotit

Amfibol

Epidot/Zoisit

Klorit

Opaka mineral

Övrigt

Totalt

57

8

+

+

53

76

58

31

4

287

19,9

18,5

26,5

20,2

10,8

2,8

1,4

Anm. Övriga mineral är främst titanit och kalcit. antal

78

47

114

45

30

17

+

2

+

333

V 2

volym %

23,4

14,1

34,2

13,5

9,0

5,1

0,6

Något kloritiserad biotit. Plagioklasen är bitvis mycket seritiserad.

Medelkornstorlek 0,79 mm

Max 5,31 mm

Min 0,10 mm

VTI rapport 800

Provet består av i huvudsak anhedrala korn och bildar relativt jämnkornig mikrostruktur. Kornfog 3 (se figur i bilaga 2).

Bilaga 1

Sida 6 (27)

Foliation Foliation grad 4 (FIX = 1,56)

Kontinuerliga foliationsplan av glimmer.

Mikrosprickor

Relativt få korngränssprickor

VTI rapport 800

Bilaga 1

Sida 7 (27)

Tunnslipsundersökning av bergmaterial

Provmärkning

Bergartsbeskrivning

Bergtäkt F, 1 och 2

Det analyserade provet är en röd ganska homogen granit. Bilden motsvarar den bit som används för tillverkning av tunnslip

VTI rapport 800

Bilaga 1

Sida 8 (27)

Mineral vol%

Punkträkning

Sekundära omvandlingar

T.ex. klorit, sericit lermineral

Kornstorlek och kornstorleksfördelning

Mineral F 1 F 2

antal volym % antal volym %

Kvarts

Kalifältspat

Plagioklas

Biotit

Klorit

Epidot/Zoisit

Opaka mineral

Övrigt

Totalt

80

+

2

124

42

5

3

256

31,3

48,4

16,4

2,0

1,2

0,8

96

106

89

26

3

+

3

325

29,5

32,6

27,4

8,0

0,9

1,5

Anm. Ibland svårt att skilja kalifältspat från plagioklas då tvillingbildning ibland inte är tydlig. Halva slip 2 har gott om biotit se bild (ljusa delen).

Något kloritiserad biotit. Plagioklasen är bara något seritiserad.

Medelkornstorlek 0,94 mm

Max 2,69 mm

Min 1,14 mm

Kornform och

Kornfog

Provet består av i huvudsak anhedrala korn och bildar relativt jämnkornig mikrostruktur.

Kornfog 2 (se figur i bilaga 2).

VTI rapport 800

Bilaga 1

Sida 9 (27)

Foliation Foliation grad 2 (FIX = 1,14)

Inga kontinuerliga foliationsplan orsakade av glimmer påträffade.

Mikrosprickor

Få transgranulära sprickor och korngränssprickor

VTI rapport 800

Bilaga 1

Sida 10 (27)

Tunnslipsundersökning av bergmaterial

Provmärkning

Bergartsbeskrivning

Bergtäkt S, 1 och 2

Det analyserade provet är en grå till rosa ganska homogen granit.

Bilden motsvarar den bit som används för tillverkning av tunnslip

VTI rapport 800

Bilaga 1

Sida 11 (27)

Mineral vol%

Punkträkning

Sekundära omvandlingar

T.ex. klorit, sericit lermineral

Kornstorlek och kornstorleksfördelning

Mineral

Kvarts

Kalifältspat

Plagioklas

Biotit

Muskovit

Klorit

Amfibol

Opaka mineral

Övrigt

Totalt

antal

109

93

+

+

70

19

21

+

312

S 1

volym %

34,9

29,8

22,4

6,1

6,7

antal

118

75

+

+

87

16

15

+

311

S 2

volym %

37,9

24,1

28,0

4,8

5,1

Delvis kloritiserad biotit. Plagioklasen är bara något seritiserad.

Medelkornstorlek 0,55 mm

Max 3,74 mm

Min 0,11 mm

Kornform och

Kornfog

Provet består av i huvudsak anhedrala korn och bildar en oregelbunden jämnkornig till något ojämnkornig mikrostruktur.

Kornfog varierar mellan 2 och 3 (se figur i bilaga 2).

VTI rapport 800

Bilaga 1

Sida 12 (27)

Foliation Foliation grad 1 (FIX = 1,04)

Inga kontinuerliga foliationsplan orsakade av glimmer påträffade.

Mikrosprickor

Mycket få korngränssprickor.

VTI rapport 800

Bilaga 1

Sida 13 (27)

Tunnslipsundersökning av bergmaterial

Provmärkning

Bergartsbeskrivning

Bergtäkt K, 1 och 2

Det analyserade provet är en grå ganska homogen granit. Bilden motsvarar den bit som används för tillverkning av tunnslip.

VTI rapport 800

Bilaga 1

Sida 14 (27)

Mineral vol%

Punkträkning

Sekundära omvandlingar

T.ex. klorit, sericit lermineral

Kornstorlek och kornstorleksfördelning

Mineral

Kvarts

Kalifältspat

Plagioklas

Biotit

Muskovit

Klorit

Opaka mineral

Övrigt

Totalt

Anm. Grovkornig biotit antal

93

124

62

41

5

1

2

328

K 1

volym %

28,4

37,8

18,9

12,5

1,5

0,3

0,6

Något kloritiserad biotit. Plagioklasen är bitvis seritiserad.

Medelkornstorlek 1,66 mm

Max 8,35 mm

Min 0,10 mm

antal

58

99

58

31

12

+

+

258

K 2

volym %

22,5

38,4

22,5

12,0

4,7

+

+

Kornform och

Kornfog

Provet består av i huvudsak anhedrala korn och bildar relativt jämnkornig mikrostruktur.

Kornfog 2 (se figur i bilaga 2).

VTI rapport 800

Bilaga 1

Sida 15 (27)

Foliation Foliation grad 2 (FIX = 1,13)

Inga kontinuerliga foliationsplan orsakade av glimmer påträffade.

Mikrosprickor

Relativt få korngränssprickor. Några transgranulära sprickor.

VTI rapport 800

Bilaga 1

Sida 16 (27)

Tunnslipsundersökning av bergmaterial

Provmärkning

Bergartsbeskrivning

Bergtäkt, N 1 och 2

Det analyserade provet är en svart amfibolit som bitvis är bandad med ljus fältspat. Inslag av granat finns i delar av provet. Bilden motsvarar den bit som används för tillverkning av tunnslip.

VTI rapport 800

Bilaga 1

Sida 17 (27)

Mineral vol%

Punkträkning

Sekundära omvandlingar

T.ex. klorit, sericit lermineral

Kornstorlek och kornstorleksfördelning

Mineral

Kvarts

Kalifältspat

Plagioklas

Biotit

Amfibol

Granat

Klorit

Opaka mineral

Övrigt

Totalt

Anm. antal

37

15

50

17

148

28

-

21

-

316

N 1

volym %

11,7

4,7

15,8

5,4

46,8

8,9

6,6

Plagioklasen är nästan inte alls seritiserad.

Medelkornstorlek 0,74 mm

Max 3,14 mm

Min 0,14 mm

antal

47

11

28

21

147

2

-

22

-

278

N 2

volym %

16,9

4,0

10,1

7,6

52,9

0,7

6,6

Kornform och

Kornfog

Provet består av i bitvis av runda granoblastiska korn och bildar relativt jämnkornig mikrostruktur. I många fall bildar kristallerna närmast perfekta trippelpunkter. Kornfog 1 (se figur i bilaga 2).

VTI rapport 800

Bilaga 1

Sida 18 (27)

Foliation Foliationsgrad 2 (FIX = 1,21)

Mikrosprickor

Foliationsgraden blir låg för att bergarten är omkristalliserad och påverkas främst av biotiternas långsträckta form. Den synliga foliationen utgörs av ljus bandning bestående av främst omkristalliserad plagioklas och mörk bandning av främst amfibol ibland med inslag av granat.

Få korngränssprickor.

Kombinerad fluorscens och polarisationsmikroskopbild som visar förekomsten av mikrosprickor i provet. Bildytan motsvarar 2,8 x 2,1 mm.

VTI rapport 800

VTI rapport 800

Bilaga 1

Sida 19 (27)

Tunnslipsundersökning av bergmaterial

Provmärkning

Bergartsbeskrivning

E6 prov 1 och 2

Bohusgranit tagen vid vägbygge E6 Det analyserade provet är en homogen medelkornig ljust rosa monzogranit. Bilden motsvarar den bit som används för tillverkning av tunnslip.

Bilaga 1

Sida 20 (27)

Mineral vol%

Punkträkning

Sekundära omvandlingar

T.ex. klorit, sericit lermineral

Kornstorlek och kornstorleksfördelning

Mineral

Kvarts

Kalifältspat

Plagioklas

Biotit

Muskovit

Klorit

Opaka mineral

Övrigt

Totalt

Anm. antal

101

108

2

99

10

2

6

328

E6 1

volym %

30,8

32,9

30,2

3,0

0,6

1,8

0,6

antal

92

130

2

97

3

1

9

334

E6 2

volym %

27,5

38,9

29,0

0,9

0,3

2,7

0,6

Biotiten är något kloritiserad. Plagioklasen är något seritiserad.

Medelkornstorlek 2,69 mm

Max 13,93 mm

Min 0,38 mm

Kornform och

Kornfog

Provet består av i huvudsak subhedrala korn och bildar ojämnkornig mikrostruktur med några större kristaller främst kalifältspater. Med främst raka kornfogar. Kornfog bedöms till 2 (se figur i bilaga 2).

VTI rapport 800

Bilaga 1

Sida 21 (27)

Foliation Foliationsgrad 2 (FIX = 1,17)

Bergarten har en liten mineralfoliation. Generellt ger bergarten ett massformigt intryck och har inga observerade kontinuerliga foliationsplan.

Mikrosprickor

Relativt många korngränssprickor

VTI rapport 800

Bilaga 1

Sida 22 (27)

Tunnslipsundersökning av bergmaterial

Provmärkning

Bergartsbeskrivning

Bergtäkt T, prov 1 och 2

Provet består av finkornig mörk till ljust grå gnejsig granitisk bergart.

Bergarten är bandad av ljusa och mörka partier. Provet består av krossat material det är därför svårt att bedöma fältmässiga relationer.

VTI rapport 800

Bilaga 1

Sida 23 (27)

Mineral vol%

Punkträkning

Sekundära omvandlingar

T.ex. klorit, sericit lermineral

Kornstorlek och kornstorleksfördelning

Mineral T 1

Kvarts

Kalifältspat

Plagioklas

Biotit

Muskovit

Klorit

Opaka mineral

Epidot/Zoisit

Övriga

Totalt

antal

116

59

74

89

13

+

+

351

Anm. En av bitarna annorlunda med zoisit volym %

33,0

16,8

21,1

25,4

3,7

antal

84

26

+

33

49

52

2

19

265

T 2

volym %

31,7

9,8

18,5

19,6

0,8

7,2

12,5

Biotiten är något kloritiserad. Plagioklasen är något seritiserad.

Medelkornstorlek 0,70 mm

Max 4,31 mm

Min 0,14 mm

Kornform och

Kornfog

Provet består av i huvudsak anhedrala korn och bildar relativt jämnkornig mikrostruktur. Med främst relativt raka kornfogar.

Kornfog bedöms till 2 (se figur i bilaga 2).

VTI rapport 800

Bilaga 1

Sida 24 (27)

Foliation Foliationsgrad 3 (FIX = 1,46)

Bergarten har betydande mineralfoliation. Generellt ger bergarten ett gnejsigt och folierat intryck. Kontinuerliga foliationsplan bestående av biotit är vanliga.

Mikrosprickor

Få korngränssprickor Några trangranulära

VTI rapport 800

VTI rapport 800

Bilaga 1

Sida 25 (27)

Tunnslipsundersökning av bergmaterial

Provmärkning

Bergartsbeskrivning

Bergtäkt St prov 1 och 2

Provet består av medel till grovkornig grå och rosa granitisk bergart.

Bergarten är massformig och homogen med stora fältspater.

Bilaga 1

Sida 26 (27)

Mineral vol%

Punkträkning

Sekundära omvandlingar

T.ex. klorit, sericit lermineral

Kornstorlek och kornstorleksfördelning

Mineral

Kvarts

Kalifältspat

Plagioklas

Biotit

Klorit

Opaka mineral

Amfibol

Titanit

Totalt

Anm. antal

34

92

103

27

+

2

37

1

296

S 1

volym %

11,5

31,1

34,8

9,1

0,7

12,5

0,3

antal

25

101

91

25

+

1

16

+

260

S 2

volym %

9,6

38,8

35,0

9,6

0,4

6,2

Biotiten är något kloritiserad. Plagioklasen är seritiserad.

Medelkornstorlek 2,41 mm

Max 12,88 mm

Min 0,40 mm

Kornform och

Kornfog

Provet består av i huvudsak anhedrala till subhedrala korn och bildar relativt ojämnkornig mikrostruktur med några större kristaller bestående främst av kalifältspat. Bergarten har främst relativt raka kornfogar.

Kornfog bedöms till 2 (se figur i bilaga 2).

VTI rapport 800

Bilaga 1

Sida 27 (27)

Foliation Foliationsgrad 2 (FIX = 1,17)

Bergarten har en liten mineralfoliation. Generellt ger bergarten ett massivt och intryck. Kontinuerliga foliationsplan har inte observerats.

Mikrosprickor

Få korngränssprickor några transgranulär sprickor

VTI rapport 800

Bilaga 2

Sida 1 (1)

Figur kornfog från VTI rapport 714

VTI rapport 800

Bilaga 3

Sida 1 (10)

Bilder av planslipen som användes för analys av nedkrossning av in situ prover

A

B

Figur 8

Figur 16. Kombinerade fluorescens- och normalljusbilder av prov F (A) från kanten och (B) från HVS-spåret. Planslip i A ca 11,5x7 cm och i B ca 11x8 cm.

VTI rapport 800

A

Bilaga 3

Sida 2 (10)

Figur 9

Figur

9

B

Figur 17 Kombinerade fluorescens- och normalljusbilder av prov H (A) från kanten och

(B) från HVS-spåret. Planslip i A ca 11x7 cm och i B ca 11x7,5 cm.

VTI rapport 800

A

Bilaga 3

Sida 3 (10)

B

Figur 18. Kombinerade fluorescens- och normalljusbilder av prov K (A) från kanten och (B) från HVS-spåret. Planslip i A ca 11,5x7,5 cm och i B ca 11x8 cm.

VTI rapport 800

A

Bilaga 3

Sida 4 (10)

B

Figur 19 Kombinerade fluorescens- och normalljusbilder av prov S (A) från kanten och

(B) från HVS-spåret. Planslip i A ca 11x8 cm och i B ca 11,5x8 cm.

VTI rapport 800

A

Bilaga 3

Sida 5 (10)

B

Figur 20. Kombinerade fluorescens- och normalljusbilder av prov V (A) från kanten och (B) från HVS-spåret. Planslip i A ca 11x7 cm och i B ca 11x8 cm.

VTI rapport 800

A

B

Bilaga 3

Sida 6 (10)

Figur 21. Kombinerade fluorescens- och normalljusbilder av prov E6 (A) från kanten och (B) från HVS-spåret. Planslip i A ca 11x7 cm och i B ca 11x8 cm

VTI rapport 800

B

A

Bilaga 3

Sida 7 (10)

Figur 22. Kombinerade fluorescens- och normalljusbilder av prov St. (A) från kanten och (B) från HVS-spåret. Planslip i A ca 11x7 cm och i B ca 11x8 cm

VTI rapport 800

A

B

Bilaga 3

Sida 8 (10)

Figur 23. Kombinerade fluorescens- och normalljusbilder av prov N (A) från kanten och (B) från HVS-spåret. Planslip i A ca 11x7 cm och i B ca 11x8 cm

VTI rapport 800

A

B

Bilaga 3

Sida 9 (10)

Figur 24. Kombinerade fluorescens- och normalljusbilder av prov S (2) (A) från kanten och (B) från HVS-spåret. Planslip i A ca 11x7 cm och i B ca 11x8 cm.

VTI rapport 800

A

B

Bilaga 3

Sida 10 (10)

Figur 25. Kombinerade fluorescens- och normalljusbilder av prov T (A) från kanten och

(B) från HVS-spåret. Planslip i A ca 11x7 cm och i B ca 11x8 cm.

VTI rapport 800

www.vti.se [email protected]

VTI, Statens väg- och transportforskningsinstitut, är ett oberoende och internationellt framstående forskningsinstitut inom transportsektorn.

Huvuduppgiften är att bedriva forskning och utveckling kring infrastruktur, trafik och transporter. Kvalitetssystemet och miljöledningssystemet är

ISO-certifierat enligt ISO 9001 respektive 14001. Vissa provningsmetoder är dessutom ackrediterade av Swedac. VTI har omkring 200 medarbetare och finns i Linköping (huvudkontor), Stockholm, Göteborg, Borlänge och Lund.

The Swedish National Road and Transport Research Institute (VTI), is an independent and internationally prominent research institute in the transport sector. Its principal task is to conduct research and development related to infrastructure, traffic and transport. The institute holds the quality management systems certificate ISO 9001 and the environmental management systems certificate ISO 14001. Some of its test methods are also certified by Swedac. VTI has about 200 employees and is located in

Linköping (head office), Stockholm, Gothenburg, Borlänge and Lund.

HUVUDKONTOR/HEAD OFFICE

LINKÖPING

POST/MAIL

SE-581 95 LINKÖPING

TEL

+46(0)13 20 40 00 www.vti.se

BORLÄNGE

POST/MAIL

BOX 92

SE-721 29 BORLÄNGE

TEL

+46(0)243 446 860 www.vti.se

STOCKHOLM

POST/MAIL

BOX 55685

SE-102 15 STOCKHOLM

TEL

+46(0)8 555 770 20 www.vti.se

GÖTEBORG

POST/MAIL

BOX 8072

SE-402 78 GÖTEBORG

TEL

+46(0)31 750 26 00 www.vti.se

LUND

POST/MAIL

Medicon Village

SE-223 81 LUND

TEL

+46(0)46 540 75 00 www.vti.se

Was this manual useful for you? yes no
Thank you for your participation!

* Your assessment is very important for improving the work of artificial intelligence, which forms the content of this project

Related manuals