VTI:s studie om stabilisering av grusslitlager under olika klimatförutsättningar

Dina Kuttah, senior forskare på VTI, har på uppdrag av Trafikverket utvärderat stabiliseringsmedel för underhållsåtgärder på grusslitlager med hjälp av klimatsimulering i laboratorium. I sin rapport redovisar hon resultaten och ger sina rekommendationer.

Syftet med studien var att undersöka effekterna av olika stabiliseringsmedel på grusslitlager. Fem olika icke-traditionella stabiliseringsmedel testades för att undersöka hur de kan förbättra grusslitlagrets egenskaper.

Enzymbaserade stabiliseringsmedel behöver en viss mängd lera föra att fungera tillfredsställande, i studien användes tio procent tillsatt lera av lämplig typ för de prover som skulle stabiliseras med enzymer. Deformationsegenskaper testades i sju olika serier, med eller utan lera, samt med eller utan stabiliseringsmedel. För att undersöka deformationsegenskaperna vid olika klimatscenarier utsattes slitlagret för både frys-tö-cykler och vattenmättnings- och torkningscykler. Scenarierna utfördes som simuleringar i VTI:s väglaboratorium. Stabiliseringsmetoderna som användes var ren lera, socker- och stärkelsebaserade damm-bindemedel Dust/Blokr (DBSB), biobaserad polymer Lignin, polymerbaserad esoliTSS, lera med enzymbaserade Road Stabilizer (RS) och lera med enzymbaserade TerraZyme (TZ). Ostabiliserat grusslitlager användes som referensmaterial. Experimentet utfördes i huvudsak i tre faser: utan klimatsimulering, med tio frys-tö-cykler och med fem vattenmättnings- och torkningscykler.

Stabilisering utan klimatsimulering

Resultaten i studien visar att grusslitlager utan klimatsimulering och stabiliserade med esoliTSS hade 13 procent mindre deformationer, det vill säga en bättre stabilitet än utan klimatsimulering. För prover stabiliserade med DBSB minskade deformationerna med 11 procent.

Stabilisering efter tio frys-tö-cykler

Varje frys-tö-cykel bestod av en temperaturcykel från +20 °C till -17,5 °C under 24 timmar i klimatskåp. Grusslitlager med esoliTSS hade bäst prestanda efter de tio frys-tö-cyklerna. För denna blandning minskade deformationen, det vill säga stabiliteten ökade med 11 procent jämfört med obehandlat grusslitlager. Även grusslitlager med lera stabiliserade med RS eller TZ minskade deformationerna. Stabiliseringsmedlet DBSB var det enda som var känsligt för frys-tö-cykler och visade en sämre stabilitet och en ökning av deformationerna med 18,4 procent jämfört med obehandlat grusslitlager.

Stabilisering efter fem vattenmättnings- och torkningscykler

Varje vattenmättnings- och torkningscykel bestod i att proverna placerades i en vattentank i fyra timmar och sedan i torkugn i 40 °C i 20 timmar. När alla prover exponerats för vattenmättnings- och torkningscykler, presterade prover med EsoliTSS och lignin bäst. Ökningen av stabiliteten för dessa prover var cirka 11 procent jämfört med obehandlade grusslitlagerprover som exponerades för samma antal vattenmättnings- och torkningscykler. Prover som behandlades med DBSB visade en ökning av stabiliteten med omkring 23 procent. De andra proverna visade en förbättring av stabiliteten efter exponering för vattenmättnings- och torkningscykler.

Grusslitlagerprover som var exponerade för vattenmättnings- och torkningscykler samt stabiliserade med lera och RS samt med lera och TZ visade 43 procent respektive 42 procent minskning av deformationer, jämfört med motsvarande grusslitlagerprover med tillsatt lera utan stabiliseringsmedel.

Rekommendationer

Rekommendationen är att i första hand använda enzymbaserade stabilisatorer för att stabilisera grusslitlager som ursprungligen innehåller betydande mängd lera och uppvisar viss plasticitet. Detta kan inkludera grusslitlager från moräntäkter. För grusslitlager som härrör från bergkrosstäkter är det inte värt att tillsätta lera till det och sedan stabilisera det med enzymbaserade stabilisatorer. Baserat på resultaten från studien är rekommendationen att använda esoliTSS som stabiliseringsmedel för grusslitlager från bergkrosstäkter. Studien indikerar även att det inte kan rekommenderas att använda DBSB som stabiliseringsmedel. Användning av DBSB som stabiliseringsmedel kan leda till ytterligare deformationer till vägavsnitten.

– Generellt sett bör försiktighet övervägas vid applicering av stabiliseringsmedel och även damm-bindemedel. För bredare användning av något nytt stabiliseringsmedel eller dammbindningsmedel i vägbyggen och underhåll, är det viktigt att förstå mer om deras effekt på vägmaterialens egenskaper. Detta skulle kunna ge användbara insikter för deras praktiska storskaliga tillämpningar, säger Dina Kuttah, senior forskare på VTI.

Laboratory assessment of gravel wearing course stabilization under various climate conditions (2022 Digitala Vetenskapliga Arkivet DiVA) Länk till annan webbplats.