Egenskaper for grove ubundne granulære materialer benyttet i vegbygging

Hovedmålet for forskningsarbeidet er å beskrive egenskapene til grove ubundne granulære materialer, dvs. ulike typer steinmaterialer, som benyttes i vegbygging for optimalisering av vegkroppens egenskaper. For de grove steinmaterialene foreligger det i dag begrenset detaljkunnskap om styrkeegenskaper under de forhold som opptrer i en vegkropp under belastning fra tungtrafikken. De grove materialene utgjør vegkroppens fundament, som er helt avgjørende for hvordan vegkroppen tåler trafikklasten og hvor raskt de ulike skademekanismene, som tøyninger og deformasjoner bryter ned lagene som vegen er bygd opp av. For å beskrive disse egenskapene vil det derfor gjennomføres laboratorieforsøk med treaksialprøving som gjennom 300 000 lastpåkjenninger gir en etterligning av den trafikkbelastningen materialene i vegen utsettes for. I tillegg er det planlagt å gjennomføre forsøk på et testområde i felt med å bearbeide grunnen og legge ut ett lag av grove steinmaterialer med maskiner og teknikker slik det gjøres i «regulær» vegbygging. Videre vil det gjennomføres målinger og registreringer av styrkeegenskaper, lagtykkelser og materialprøver på eksisterende veg. Resultater fra de ulike forsøkene skal analyseres og beskrives hver for seg, men sammenstillingen vil også være av stor verdi for å si noe om snittverdier og hvor stor variasjon vi kan forvente i styrkeegenskapene til grove steinmaterialer. Med mer detaljert kunnskap om grove steinmaterialer vil analyser knyttet til vegdimensjonering være mer pålitelige. Optimaliseringen av vegens oppbygging vil gi en større gevinst gjennom simulering av nedbrytningen av vegkroppen og dermed bedre estimat for levetidskostnadene. Til sammen gir dette et bedre beslutningsgrunnlag for mer effektiv bruk av ressurser. Gjennomførte laboratorieforsøk Det er gjennomført forsøk for å analysere styrkeegenskapene til samfengte og åpengraderte steinmaterialer i sorteringen 0-63 mm med bruk av treaksiale lastpåkjenninger. Fag Som en del av utdannelsesløpet er det gjennomført fag om vegdimensjonering, bærekraft innen bygg og anlegg, samt produksjon og bruk av tilslagsmaterialer. Oppgaver Som en del av fagene er det utarbeidet en rapport om analyse av vegdimensjonering i PMS Object og MMOPP (svensk og dansk dimensjoneringssystem) med vegprosjektet E6 Kolomoen-Moelv som casestudie. Det er utarbeidet en rapport vedrørende bruk av Los Angeles og Micro-Deval som testmetoder for tilslagsmaterialer og påbegynt et paper om frostberegninger i perioden 2071-2100. Videre er det også utarbeidet og holdt en forelesning på NTNU i bruk av tilslagsmaterialer i vegbygging.

Statens vegvesen utvikler et nytt mekanisk-empirisk dimensjoneringssystem for vegoverbygning. NTNU er samarbeidspartner og ViaNova er engasjert som rådgiver for utviklingsarbeidet. I den forbindelse er det store behov for å kartlegge materialegenskaper for ulike materialer benyttet i vegbygging. Det er flere utfordringer knyttet til å gjennomføre laboratorieundersøkelser av sorteringer med kornstørrelser større en 63 mm. Den systematiske testingen av styrkeegenskaper til grovere sorteringer i laboratorium har dermed vært svært begrenset frem til nå. For å kunne implementere et mekanisk-empirisk system i dimensjonering av norske veger er det av den grunn helt nødvendig å samle og analysere data som beskriver egenskapene til de grove ubundne granulære materialene. Forholdene og oppbyggingen under «regulær» vegbygging vil avvike fra laboratorieforsøk og testområder bygd opp for eksperimenter. En ferdig opparbeidet veg vil utsettes for store variasjoner i temperatur, fuktighet og andre miljøparametere som påvirker vegkroppen. Maskineriet og teknikker som benyttes i laboratorium vil også være ulikt det som brukes i vegbygging. Resultater fra laboratorieforsøk og testområder skal derfor sammenlignes med målinger gjennomført på eksisterende veg av kjent oppbygning. Med en slik kalibrering av resultater vil et fremtidig dimensjoneringssystem bedre kunne estimere forventede egenskaper til granulære ubundne lag i ferdig opparbeidet veg. Sorteringene 0/90 og 22/125 er de mest aktuelle materialene. Det er aktuelt å utføre tester på en ideell og en mer ensartet gradering innenfor kravene. I Sverige er sorteringen 0/90 mye benyttet, mens det i Norge har vært mest vanlig å bruke sorteringen 22/125 i dette laget. Basert på innsamlede data fra målinger og forsøk på ulike sorteringer av grove granulære materialer vil spenningssituasjonen bli analysert og modellert.