Asphaltbetongblandning

11.6.1.2 Distorsion

Distorsion i vägbanan är ett resultat av instabilitet i asfaltblandningen, rörelser eller svagheter i den granulära basen eller underlaget, och dessutom kan vissa typer av distorsion åtföljas av sprickor i vägbanan. Förvrängning av beläggningen kan ta sig många former, men spårbildning och skottning är de vanligaste.

Spårbildning (bildandet av kanaliserade fördjupningar, spår) uppstår i hjulspåren på en beläggningsyta. Spår är ett allvarligt problem eftersom spåren bidrar till en grov köryta och kan fyllas med vatten vid regn- eller snöoväder, vilket sedan kan leda till att fordon som färdas på vägen hamnar i vattenplaning och förlorar kontrollen.

Rutting (ofta kallad permanent deformation) är en vanlig form av störningar i flexibla beläggningar och orsakas när (lastade eller tunga) lastbilsdäck rör sig över en asfalt-betongbeläggning, beläggningen böjs ut en mycket liten mängd. Dessa böjningar varierar från mycket mindre än en tiondels millimeter i kallt väder – när beläggningen och underlaget är mycket styvt – till en millimeter eller mer i varmt väder – när beläggningsytan är varm och mycket mjuk. Om blandningens elasticitetsmodul är tillräcklig tenderar trottoaren att fjädras tillbaka till sitt ursprungliga läge när lastbilsdäcket passerar över en viss punkt på trottoaren. Ofta återhämtar sig dock inte trottoarytan helt och hållet och lämnar en mycket liten (men inte obetydlig) permanent deformation av trottoaren i hjulbanan. Efter att många hjullaster har passerat över beläggningen – antalet hjullaster varierar med beläggningens kvalitet – kan spårbildningen bli betydande och leda till kraftigt spårade beläggningar med ett djup på minst 20 mm (0,75 tum). Spårdjup på cirka 10 mm eller mer anses vanligtvis vara överdrivet och utgöra en betydande säkerhetsrisk.

Spår i vägbanans undergrund orsakas av konsolidering eller förskjutning av material på grund av upprepad trafikbelastning. I allvarliga fall kan upphöjning på utsidan av spåret uppstå. Denna typ av fel uppstår i basen eller underlaget till följd av överdrivna spänningar, fuktinfiltration eller ett grundläggande konstruktionsfel. Det kan därför uppträda som en fördjupning i hjulbanan eller som upphöjning längs spårets sidor. Spår uppstår normalt när en vägbeläggning är nybyggd och blir minimala när asfaltbindemedlet hårdnar och åldras. Spår orsakas också av lastbilar som transporterar tunga laster på däck med kraftigt förhöjt lufttryck på beläggningar som inte är konstruerade för att tåla den typen av påfrestningar. Dessa blandningar hade för hög asfalthalt, för hög finhalt, runda och slätstrukna aggregat och för mjuk asfalt. Förbättringar av förfarandena för utformning av blandningar, specifikationer och testning av aggregat och PG-bindemedel har avsevärt minskat problemen med spårbildning.

För det sista är spårbildning vanligare på sommaren när förhöjda temperaturer mjukar upp asfaltcementet. På asfaltbeläggningar med kallblandning (CMA) kan bristande luftning eller härdning av emulsionen resultera i en mjuk blandning som ger spårbildning. Detta är särskilt ett problem när kallblandad asfalt byggs sent på året. Andra relaterade former av permanent deformation är skottning och wash boarding.

Skottning (wellor, wash boarding) är en form av plastisk deformation som resulterar i vågor över beläggningsytan. De uppstår typiskt när det finns stora horisontella påfrestningar där trafiken startar och stannar, vid nedfarter där fordon bromsar, vid korsningar och i skarpa horisontella kurvor. Vågar orsakas vanligtvis av för mycket asfalt eller av att man använder en mycket mjuk asfalt i blandningen.

Skovning uppstår vanligtvis i korsningar när fordon stannar och utövar en sidokraft på den varma blandningens yta, vilket gör att den deformeras överdrivet mycket över asfalten, i stället för inom hjulspåren. Wash boarding är ett liknande fenomen, men i detta fall sker deformationen i form av en serie stora krusningar över beläggningsytan. Spårbildning, skottning och spolning kan vara resultatet av permanent deformation i vilken del av vägbanan som helst – underlaget, det granulära underlaget eller något av de bundna lagren. Överdriven permanent deformation i ett eller flera av de bundna lagren är resultatet av en asfaltbetongblandning som saknar styrka och styvhet vid höga temperaturer. Flera problem med blandningens utformning, t.ex. att välja ett asfaltbindemedel som är för mjukt för det givna klimatet och den givna trafiknivån, kan göra den mottaglig för spårbildning och andra former av permanent deformation.

Desintegration är den upplösning av en vägbeläggning som börjar med förlusten av de fina aggregatpartiklarna från vägbeläggningsytan och som fortskrider till bildandet av gropar. Det är den progressiva nedåtgående skadan i de lägre lagren av beläggningen som resulterar i stora bitar av obundna fragment. Detta brott kan vara ett resultat av utmattningsbelastning då enorma gropar bildas på vägbanan när fragmenten lossnar i trafiken. De olika typerna av sönderfall av beläggningar är raveling/väder, delaminering, strippning och gropar.

Raveling (vädring) är den progressiva förlusten av aggregat från beläggningsytan. Raveling är en av de komplikationer som uppstår till följd av stripping. Det kan beskrivas som den progressiva förlusten av ytmaterial genom vittring eller ytslipning. Det börjar när fina aggregat lossnar från asfaltcementet och lämnar små grova fläckar på beläggningsytan, som ökar när större aggregatpartiklar lossnar från beläggningsytan. I takt med att det fortskrider lossnar större aggregatpartiklar på grund av bristen på stöd från omgivande finkorniga partiklar. Trafiken påskyndar raveling i hjulbanorna. Vädring sker över hela beläggningsytan, även i de områden där det inte förekommer trafik. Det krävs vanligtvis både vatten och trafik för att orsaka omfattande ravelbildning. Råvarbildning orsakas av höga lufttätheter i varm asfalt på grund av dålig komprimering eller sen säsongsbeläggning. Dessutom kan en mager asfaltblandning (för lite asfalt) eller överhettning av asfalten i asfaltsanläggningen (vilket leder till att en aggregatrelaterad bindemedelsstrukturering störs) också leda till ravelbildning. Ravling uppstår också när däck lossar aggregatpartiklar från ytan på en asfaltbeläggning med varm blandning. Många av de faktorer som bidrar till dålig utmattningsbeständighet kommer också att bidra till raveling, inklusive låga halter av asfaltbindemedel och dålig komprimering på fältet. Eftersom beläggningsytan utsätts för vatten från regn och snö kan dålig fuktbeständighet också påskynda ravelbildning i varmblandade beläggningar.

Stripping är den gradvisa förlusten av vidhäftning mellan asfaltfilmen och aggregatytan, vilket leder till att den varma asfaltblandningen förlorar sin integritet. Därför blir beläggningen känslig för olika former av fel genom att den förlorar sin strukturella styvhet. Faktorer som bidrar till avskalning är bl.a. vatten på vägbanan med hög trafikbelastning, hög temperatur, aggregatens och bindemedlets beskaffenhet och dålig komprimering. Avrivning kan leda till andra former av skador som sprickbildning och spårbildning.

Vatten rinner inte lätt genom asfaltbeläggningar som har byggts noggrant och effektivt, men det rinner mycket långsamt även genom väl komprimerat material. Vatten kan arbeta sig fram mellan aggregatytorna och asfaltbindemedlet i en blandning och försvaga eller till och med helt förstöra bindningen mellan dessa två material (strippning). Fuktskador kan uppstå snabbt när det finns vatten under en beläggning, t.ex. när beläggningar byggs över dåligt dränerade områden och inte är korrekt utformade eller konstruerade för att avlägsna vatten från beläggningsstrukturen. Faktum är att tillfällig exponering för vatten kan orsaka fuktskador i asfaltblandningar på grund av felaktig utformning eller felaktig konstruktion eller användning av dåliga material.

De fysikalisk-kemiska processer som kontrollerar fuktskador är komplexa såtillvida att olika kombinationer av asfaltbindemedel och aggregat kommer att uppvisa mycket varierande grader av motståndskraft mot fuktskador. Det är faktiskt svårt att förutsäga fuktbeständigheten hos en viss kombination av asfalt och aggregat, även om asfaltblandningar som tillverkas med aggregat som innehåller en hög andel kiseldioxid (t.ex. sandsten, kvartsit, chert och vissa typer av granit) tenderar att vara mer känsliga för fuktskador. Korrekt konstruktion, särskilt noggrann komprimering, kan bidra till att minska permeabiliteten hos asfaltbeläggningar med varmblandning och därmed avsevärt minska (eller till och med mildra) sannolikheten för fuktskador. Anti-stripping-tillsatser kan tillsättas till asfaltblandningar för att förbättra fuktbeständigheten – hydratkalk är en av de vanligaste och mest effektiva av dessa tillsatser.

Fuktbeständigheten hos asfaltblandningar med varmblandning kan utvärderas (ofta kallad Lottman-proceduren). I detta test kompakteras sex cylindriska provkroppar av varm asfaltblandning i laboratoriet. Tre av dessa utsätts för konditionering – vakuummättnad, frysning och upptining – medan de andra tre inte konditioneras. Båda uppsättningarna provkroppar testas sedan med det indirekta spänningstestet. Den procentuella andelen hållfasthet som bibehålls efter konditionering kallas draghållfasthetskvoten och är en indikation på fuktbeständigheten hos den aktuella blandningen. Många vägmyndigheter kräver en minsta draghållfasthetskvot på 70-80 % för varmblandade asfaltblandningar, men man måste komma ihåg att data från denna provningsmetod inte alltid är 100 % tillförlitliga och endast kan ge en ungefärlig indikation på blandningens motståndskraft mot fuktinträngning och skador.

Delaminering är den lokaliserade förlusten av hela tjockleken på ett beläggningsskikt och orsakas av avsaknaden av bindning mellan beläggningsskiktet och den ursprungliga beläggningen. Återigen är det vatten som är orsaken, särskilt när vatteninträngning sker mellan två lager av beläggningen. Delaminering är dock vanligtvis begränsad till hjulbanan och det tar flera år efter beläggningen innan den blir ett allvarligt problem, men när den väl har uppstått är vägbanan svår att laga. Rengöring av den gamla ytan och applicering av en asfaltemulsion som tackcoat (ett tunt lager asfalt som används vid konstruktion eller omläggning av vägar och motorvägar) bidrar till att lindra problemet och är särskilt användbart när överlagringens tjocklek är 50 mm (två tum) eller mindre.

Hålgropar är skålformade hål i olika storlekar i en vägbeläggning som uppstår till följd av lokalt sönderfall under trafik. De orsakar felaktig hjulinriktning och kan börja med en liten spricka som släpper in vatten och försvagar vägens underlag, eller ett litet område med ravelering som går på hela djupet, eller så kan ett helt gäng gropar uppstå över en natt i ett område med krokodilsprickor på en tunn vägbeläggning. Dålig jordmån, dålig dränering, för tunn asfaltyta, dålig packning och dåligt underhåll av vägbanan kan alla leda till att gropar bildas.