1. No category

STATENS
VÄGIN STITUT
STO CKHO LM
MEDDELANDE 7 4
KÖLDSPRICKOR I GJUTASFALT
Cracks in Mastic Pavements due
to Low Temperatures
AV
STEN HALLBERG
och
NILS LINDHOLM
STATENS
VÄGINSTITUT
STOCKHOLM
MEDDELANDE 7 4
KÖLDSPRICKOR I GJUTASFALT
Cracks in Mastic Pavements due
to Low Temperatures
AY
STEN HALLBERG
och
NILS LINDHOLM
STOCKHOLM
IVAR
H 1 GGSTRÖMS
I947
BOKTRYCKERI
471631
A. B.
IN N E H Å L L S F Ö R T E C K N IN G
T able of contents
J
Sid.
Page
Köldsprickor i gjutasfalt .......................................................................................
Cracks in mastic pavements due to low temperatures.
7
Allmän beskrivning av försöksm etodiken............................................................
General description of test procedure.
7
D etaljbeskrivning........................................................................................................
Description in detail.
8
Provkroppen ....................................................................................................................
8
Test specimen.
Utrustning för kylning av provet jämte temperaturm ätn ing.............................
10
Method for refrigerating and measuring of temperature.
Resultat och diskussion av gjorda fö r s ö k ............................................................
Results and discussion of tests.
11
Försök med normala gjutasfaltrecept .....................................................................
11
Tests with normal mastic asphalt.
Försök med olika bindemedel ...................................................................................
12
Tests with different binders.
Försök med olika fillerslag .......................................................................................
13
T ests with different fillers.
Försök med olika makadamsorter ..........................................................................
13
Tests with aggregates with different geological composition.
Summary
......................................................................................................................
17
I F Ö R E L I G G A N D E P U B L I K A T I O N lämnas en redogörelse för de preliminära
resultaten från en undersökning av sprickbenägenheten hos gjutasfalt vid extremt
låga temperaturer. Undersökningen har föranletts av att bituminösa belägg­
ningar i flera fall spruckit sönder under de kalla vintrarna 1942 och 1943.
Därvid var det ej blott gjutasfalt utan även andra slag av bituminösa belägg­
ningar, som sprucko. Att undersökningen i första hand utförts med gjutasfalt
beror dels på att sprickbildningen varit särskilt markant för denna beläggningstyp och dels på att gjutasfalt ur provningssynpunkt är särskilt enkel att arbeta
med. Den kan nämligen formas till provkroppar genom gjutning och behöver
icke komprimeras genom vältning eller på annat sätt. Provningsmetoden, som
använts, är emellertid användbar även för komprimeringsmassor.
Undersökningarna, som ännu äro på ett preliminärt stadium, ha hittills väsent­
ligen avsett att pröva lämpligheten av provningsmetoden, som, så vitt känt, är ny.
Uppslaget till denna har lämnats av avdelningschef S. Hallberg, som även ut­
arbetat försöksmetodiken. Undersökningen har utförts av fil. mag. N . Lindholm
i samråd med och under ledning av laboratoriechef H. Arnfelt.
K Ö L D SP R IC K O R I GJUTASFALT
U n d e r D E K A L L A V I N T R A R N A 1942— 1943 uppstodo på många håll
sprickor i gjutasfaltbeläggningarna. Sprickorna voro uppenbarligen krympsprickor, vilket tyder på att gjutasfalt vid låg temperatur förlorar sina plastiska egen­
skaper i så hög grad, att den spricker.
Undersökningar utförda av Hallberg och A rnfelt1 1942 ha visat att vägbeläggningar, till följd av värmeutstrålning och till följd av att kall luft flyter ned
i svackor, kunde antaga temperaturer, som ligga avsevärt under de av meteorologerna registrerade lufttemperaturerna. Författarna hålla för sannolikt, att en
beläggningstemperatur ned till — 50° C kan förekomma i vårt land.
I syfte att studera hur gjutasfalten förhåller sig i avseende på sprickbildning
vid sådan extremt låg temperatur påbörjades sommaren 1944 en serie frysförsök.
Dessa försök ha med vissa uppehåll pågått tills nu (april 1 947 ), och avsikten är,
att de skola fortsättas. Här kommer därför endast att lämnas en redogörelse för
den använda försöksmetodiken och för de preliminära resultat, som hittills
vunnits.
Allmän beskrivning av försöksmetodiken.
T ill en början beredde det vissa svårigheter att finna en lämplig försöksmetodik
samt att konstruera en för ändamålet lämplig apparatur. N är en asfaltbelägg­
ning på vägen avkyles, krymper den. Denna krympning kan ske fritt i vertikal
led, men är i allmänhet hindrad i horisontal led. Därigenom uppstå horisontala
dragspänningar i beläggningen. Då en tillräckligt låg temperatur uppnåtts, blir
massan stel och dragspänningarna så stora, att massans brotthållfasthet överskrides, vilket har till följd, att beläggningen spricker.
Vid laboratorieförsöken gällde det att söka efterlikna dessa förhållanden.
Provkroppen utgjordes av en rmg av gjutasfalt, som anbragtes kring en fast kärna
av ett material, som icke eller obetydligt ändrade sin volym vid temperatur­
ändring. Lämpligast för detta ändamål hade varit kvarts eller invar, vilka mate­
rial dock ej ha kunnat anskaffas. I stället har porslin använts till kärnan. Pors­
linet har låg utvidgningskoefficient: 3 X io ~ 6, medan gjutasfaltens2 är 37 X io —6.
1 S. H allberg och H . A rnfelt: »Temperaturer vintertid hos bituminösa beläggningar», Svenska
Vägföreningens T idskrift nr 4 1942.
2 Gjutasfaltens här angivna utvidgningskoefficient är ett medelvärde av olika bestämningar
enligt uppgifter i Tätigkeitsbericht (1930) från »Das Technische Untersuchungsamt der Stadt
Berlin». Det lägsta värdet var 26 X 10 —6 och det högsta 46 X 10 —6.
Fig. i. Provkroppen gjuten omkring en porslins­
cylinder och belagd med zinkspiral.
Fig. i . Test specimen o f mastic, m oulded round
ceramic core. T h e surface o f the specimen is
coated with a spiral layer o f sprayed zinc, which
forms a conductor fo r the electric current indi­
cating the cracking o f the surface.
Provkropp och kärna avkylas i en värmeisolerad låda med kolsyreis. Kärnan,
som undergår liten volymändring, hindrar härvid asfaltringen att krympa i
diameterns riktning. I stället sker krympningen tangentiellt. Vid en viss tem­
peratur spricker provkroppen till följd av de dragspänningar, som uppstå i
densamma. Tidpunkten för sprickningen anges av en ringklocka som ger signal,
då en elektrisk ström, som ledes runt provkroppens yta, brytes. Sprickningstemperaturen avläses då med tillhjälp av ett termoelement, vars ena lödställe
befinner sig inuti provkroppen.
De uppträdande dragspänningarna i beläggningsmassan äro tydligen en funk­
tion av skillnaden mellan gjutasfaltens och porslinets värmeutvidgningskoefflcienter. Ju mindre denna skillnad är, desto långsammare öka spänningarna under i
övrigt lika förhållanden. Om det funnes en gjutasfalt, som hade lika låg ut­
vidgningskoefficient som porslinet, skulle denna aldrig spricka, hur långt den än
avkyldes, enär skillnaden mellan utvidgningskoefficienterna i detta fall vore = o.
Kärnmaterialets utvidgningskoefficient inverkar alltså på sprickningstemperaturen. De med porslinskärna erhållna sprickningstemperaturerna äro därför inga
absoluta mått på gjutasfaltens sprickbenägenhet. Däremot kunna de med relativt
stor tillförlitlighet användas för att ange ordningsföljden mellan olika gjutasfaltmassor. Om en massa spricker tidigare än en annan vid detta prov, är det sanno­
likt att den också i praktiken kommer att spricka tidigare.
a) Provkroppen.
D etalj beskrivning.
Provkroppen utgöres av en ring av beläggningsmassa, 5.5 cm bred och 2.5 cm
tjock, gjuten omkring en porslinscylinder med 7.5 cm höjd och 10 cm diameter,
fig. 1. Ringen gjutes kring porslinskärnan i en järnform enligt fig. 2.
För att man skall kunna registrera, när sprickor uppstå i ringens yta, göres
denna ledande för elektrisk ström på följande sätt. På vardera sidan av ringen
anordnas i kanten kontakter för anslutning av ledningar. Dessa kontakter bestå
av S-formiga mässingsbleck, som värmas och tryckas fast i asfalten. I den yta,
Fig. 2. Form av järn för tillverkning av
provkroppen. M att i mm.
Fig. 2. Iron mould fo r casting the mastic
specimen.
Fig. 3. Schematisk bild av kyllådan med
provkropp. M ått i cm.
Fig. 3. Diagram of refrigerator box with the
test specimen.
som kommer att ligga mot den buktiga delen av ringen, finnes i mässingsblecket
ett hål, genom vilket en spik är trädd så, att spikskallen ligger an mot ringen
och den spetsiga delen sticker rätt ut från densamma. På den yta av mässings­
blecket, som skjuter ut från provkroppen är fastlödd en 15 å 20 cm lång emaljisolerad koppartråd. Ledande förbindelse mellan de två mässingsblecken erhålles
genom att belägga ytan av ringen med en spiral av zink. Zinken sprutas på
ringen med metallspruta. Spiralen erhålles därvid sålunda, att man runt ytan
lindar ett band, som fästes vid de ur blecken uppskjutande spikarna. Vid sprut­
ningen lägger sig ett zinkskikt över hela den besprutade ytan, men fäster blott
vid ringen på de ställen, som icke äro täckta av bandet. Det har vållat svårig­
heter att finna ett lämpligt band. Bl. a. får zinklagret icke slitas loss från
ringen, när bandet avlägsnas. En tunnväggig gummislang av 3 eller 4 mm dia­
meter har visat sig vara lämpligast. — För att minska risken för eventuella
brott på det ledande zinkskiktet bör provkroppens yta vara så jämn som
möjligt. För att erhålla denna jämna yta kan man lämpligen svarva provkroppen
före zinkbesprutningen, vilket går bra i en vanlig järnsvarv.
Fig. 4. Kopplingsschema.
Fig. 4. Diagram o f electrical circuit.
b) Utrustning för kylning av provet jämte temperaturmätning.
Gjutasfaltringen avkyles i en med isoflex1 mycket väl värmeisolerad låda
(fig. 3). Sedan provkroppen placerats i lådan, fylles och packas kolsyreis i den
yttre burken (se fig. 3). Nedkylningshastigheten har betydelse, eftersom det här
är fråga om en plastisk flytning. För att jämförelse mellan olika försöksserier
skall vara möjlig måste den hållas konstant. Vid försöken var kylhastigheten
ungefär från + 200 till — 600 på 6 timmar.
Temperaturen i provkroppen under försöket avlästes med tillhjälp av ett
termoelement, vars ena lödställe befann sig i provkroppen i ett borrat hål. Det
andra lödstället var placerat i sprit, som avkyldes med kolsyreis till så låg tem­
peratur, att utslaget på en känslig galvanometer blev noll. Spritens temperatur
avlästes med pentantermometer.
De båda ledningstrådarna från kontaktställena kopplades in i strömkretsen
till en ringklocka, som var så konstruerad, att den ringde, då strömkretsen bröts,
d. v. s. då zinkbandet på provkroppen brast. Ringklockans koppling fram går
av fig. 4.
1 Isoflex = värmeisolering, bestående av flera lager veckad aluminerad cellofan.
Det kunde dock någon gång hända, att strömmen icke bröts, trots att provkroppen sprack. Detta visade sig bero på att sprickan var så smal, att zinken
byggde ledande bryggor över brottstället. Denna olägenhet kunde emellertid
elimineras nästan helt och hållet genom att göra zinkskiktet tunt och linda gummi­
bandet tätt, så att zinkränderna blevo smala.
Förutom genom ringklockanordningen har man även en möjlighet att kontrol­
lera sprickningen genom att mäta det elektriska ledningsmotståndet i zinken. Un­
der kylningen minskas detsamma kontinuerligt och varierar vanligen från 2.5 —
1.5 Q för att stiga till ett mycket högt värde, då brott uppstår.
Dessutom har man möjlighet att efter försökets avslutande kontrollera, om
någon spricka uppstått. Sprickan öppnar sig nämligen småningom, så att den
följande dag är flera mm bred. Denna vidgning av sprickan inträffar, även om
provkroppen under lagringen ligger i vanlig rumstemperatur.
Resultat och diskussion av gjorda försök.
Försök med normala gjutasfaltrecept.
De första försöken gjordes med gjutasfalt, framställd enligt följande recept:1
Recept 1.
Recept 2.
Trinidadasfalt ......................
6.5 %
Mexikansk a s f a l t ..................
5.8 %
Kalkstensfiller från Ruteverken på G o tla n d ............... 19.5 %
Sand 0— 2 mm .................... 36.3 %
Makadam 4— 10 m m ........... 31-9 %
Trinidadasfalt ......................
Mexikansk asfalt ..................
8.2 %
6 .0 %
Rutefiller, samma i recept 1 20.8 %
Sand 0— 2 m m ...................... 40.0 %
Makadam 4— 8 mm ........... 25.0 %
Bindemedlet bestod sålunda av en blandning av trinidadasfalt och mexikansk
oljeasfalt. Oljeasfaltens penetration var 50— 70 och dess mjukpunkt enligt kula
och ringmetoden 520 C. För oljeasfalt + trinidadasfalt var mjukpunkten 7 1 0 C
i recept 1 och 7 5 0 C i recept 2. Sanden var ås-sand, medan makadamen bestod
av stockholmsgranit.
Resultaten framgå av tabell I.
Tabell 1.
T y p av massa
G jutasfalt enligt recept 1 ...........
G jutasfalt enligt recept 2 ...........
Spricktemperatur
39 °,
34 °,
” 39 °,
— 39 °.
-
“
“
38 °,
35 °,
37 °,
-
39 °,
41 °,
37 °,
”
32 °,
38 °,
~
-
35 °,
38 °,
-4 2 °, ~
- 37 °.
-38 °, -38 °, -
1 Sand- och makadammängden beräknad för spec, vikt = 2,65.
37 °,
37 °,
-3 6 °,
-3 8 °, -3 8 °,
Fig. 5. Försöksapparaturen i sin helhet.
Fig. j . Test apparatus assembled.
Som synes variera resultaten inom relativt snäva gränser, varför man med
fog kan påstå, att spricktemperaturen för de olika provkropparna i allmänhet
har varit ungefär densamma, eller lika med medelvärdet — 38°.
Försök med olika bindemedel.
Nu inställde sig frågan, om man genom att använda ett annat bindemedel
kunde åstadkomma en förändring av spricktemperaturen. För att klarlägga
denna fråga tillverkades en serie provkroppar bestående av olika asfaltsorter
men utan tillsats av filler, sand och makadam., På dessa prov kunde man inte
spruta zink, enär ytan uppmjukades av den värme, som utvecklas vid sprutningen.
Registrering av spricktemperaturen kunde därför ej ske på elektrisk väg, utan
man fick nöja sig med att genom okulärbesiktning konstatera, när sprickor uppkommo. Detta var ganska svårt, varför rätt stor spridning erhölls för den av­
lästa spricktemperaturen. Resultaten av dessa försök framgå ur tabell II.
Tabell 11.
A sfalt
M juk­
punkt en­
ligt kula
och ring
Bryt­
punkt
enligt
Fraass
_
Penetra­
tion
52°
— I 3°
2°
0
18
60
Trinidadasfalt S. V . 1079 ca . . . . ca 90°
En blandning av mexikansk och
Trinidadasfalt S. V . 1078 + S. V.
7 i°
I 079 1 ...................................
25 % gilsonite + 75 °/o mexikansk
asfalt ...............................................
—
Blåst asfalt S. V . 6 4 8 3 ....................
63°
+ 20°
0
Gilsonite S. V . 1 9 6 0 .........................
Rumänsk asfalt S. V . 1973 ...........
Mexikansk asfalt S. V . 2 3 2 ...........
ca 150°
6o°
1 Samma blandningsförhållande som i recept 1.
+
+
8°
—
—
— 20°
30
52
Spricktem peratur
O
ca 0
— 1 o°, —
- 19°, —
— 27 °, —
— 35 °, —
“
-
12°
24°, — 3 1°,
29°
27°, — 20°
35 °,
— 2 5°, —
30 °
36 °,
45 °,
—
~
30 °
40 °,
38 °
-
Tabellen visar — som är att vänta — mycket stor skillnad i spricktempera­
turerna för olika asfalter. Gilsoniten spricker sålunda redan vid o ° C , medan
vissa andra asfaltsorter först spricka vid — 40° C. Något direkt, enkelt sam­
band mellan de vanliga metoderna att bestämma bindemedlens konsistens och
spricktemperaturen har icke kunnat konstateras. Spricktemperaturen synes alltså
icke variera lagbundet med vare sig penetration, mjukpunkt eller brytpunkt.
Mycket talar också för att något sådant samband ej skall finnas. Sprickbildningen
kan bero av materialegenskaper, som äro oberoende av konsistensen.
Försök med olika fillerslag.
Nu inriktades försöken på att undersöka, hur filler inverkar på sprickbenägen­
heten hos bindemedlet. Dels provades kalkstensfiller, som hade kompakt korn­
form, dels provades asbestfiller, som var trådig.
T vå provkroppar av en massa innehållande 38 % mexikansk asfalt S. V. 232
och 62 % kalkstensfiller, som blandats i en emulsionsblandare, sprucko vid resp.
— 30° och — 3 7 0. En blandning av 80 % mexikansk asfalt S. V. 232 + 10 %
asbestfiber + 1 0 % asbestmjöl sprack först vid en temperatur av — 57 0. Samma
sprickningstemperatur erhölls om i stället för den mexikanska asfalten användes
blåst asfalt.
Asbest visade sig alltså vara en substans, som åstadkom en sänkning av sprick­
temperaturen. Den kraftiga ökningen av motståndsförmågan mot sprickning
beror sannolikt på att den fibrösa asbesten verkar som armering i massan.
I hopp om att göra gjutasfalt resistent mot köld inblandades i den vanliga
gjutasfalten 5 % asbestfiber. Med hänsyn till den fibrösa strukturen var detta
en stor mängd. Det visade sig egendomligt nog, att ingen förbättring kunde
åstadkommas genom asbesttillsatsen. Den erhållna massan sprack alltjämt vid
— 38°. I detta fall hade asbestfibern alltså ingen inverkan.
Vid de på sid. 1 1 beskrivna försöken visade den blåsta asfalten SV 6483 den
största hållfastheten mot köld (se tab. II). Försök gjordes därefter med en gjutasfaltmassa enligt recept 1, i vilken den mexikanska asfalten var ersatt med blåst
asfalt (SV 6483). Dessutom innehöll massan 5 % asbestfiber. A v massan göts två
provkroppar, vilka båda sprucko vid — 38°.
Varken utbyte av bindemedel eller tillsats av asbest i gjutasfalten kunde sålunda
öka dess hållbarhet vid avkylning.
Försök med olika makadamsorter.
Vid flera av de hittills utförda undersökningarna hade man observerat, att den
uppkomna sprickan gått tvärs igenom de makadamstenar, som befinna sig i
ringens brottyta (fig. 6). Att sprickan går rakt igenom stenarna och ej runt dem,
följande deras yta, tyder på, att, dels vidhäftningen mellan bindemedlet och sten­
materialet är så stor, att den överstiger stenens hållfasthet och, dels på att bruket
har större hållfasthet än stenen. Detta gav anledning förmoda, att makadamen
var den svagaste beståndsdelen av massan. Vid samtliga hittills refererade försök
hade makadamen bestått av stockholmsgranit.
Fig. 6. Brottytan av en provkropp med
granit som stenmaterial. Lägg märke till
huru stenarna slitits itu.
Fig. 7.
kvartsit
stenarna
har gått
Brottytan av en provkropp med
som stenmaterial. I detta fall ha
icke slitits sönder, utan sprickan
runt dem.
Fig. 6. Surface o f rupture o f a mastic spe­
cimen containing granite chippings. Observe
that the stones are cracked.
Fig. y. Surface o f rupture o f the mastic spe­
cimen containing quartzite chippings. In this
case the stones have not cracked, instead the
rupture passes round the stones.
I syfte att klarlägga om bergarten i makadamen kunde vara av betydelse för
sprickbenägenheten, utfördes försök med gjutasfaltmassor, som alla tillverkades
enligt recept i, men med makadam framställd av olika bergarter:
IS
Sprödhetstal S
30
37
36
-<i- 00 0
66
65
OO
4i
40
S. V. 2594 granit ........................................................
S. V. 2 2 17 diabas ........................................................
S. V . 2686 kalifältspat från Margretelunds fältspatgruva ...................................................................
S. V. 2687 kvarts från Resarö .............................
S. V. 2688 finkornig diorit från Resarö ...........
Sprödhets­
tal vid
f = 1,3 5
Flisighetstal f
63
67
34
Resultaten av frysförsöken framgå av tabell IV .
Tabell IV .
Stenmaterial
Bergartens
sprödhetstal
för f = i,3 s
S. V. 2594 granit ................
37
S. V. 2 2 17 d ia b a s ................
37
»
»
»
S. V. 2686 kalifältspat . . .
67
»
»
I
II
S. V . 2688 finkornig diorit
34
»
»
I sprack vid — 59°
II kylt till
— 6o° utan att spricka
S. V. 2687 k v a r t s ................
—
»
»
I »
»
— 64° »
II sprack vid — 62°.
Förhållande vid kylning1
Delprov I sprack vid — 34°
»
II
»
» — 35°
I kylt till
II »
»
III »
»
»
»
»
»
—-55° utan att spricka
— 66° »
»
»
— 58° »
»
•—- 49°
— 62°
»
»
»
»
»
»
»
»
Resultaten i tabellen äro överraskande så till vida, att t. ex. fältspat och kvarts,
som ha ett sprödhetstal på resp. 67 och 63 vid f = 1.35, icke spricka genom
köldens inverkan, medan däremot god granit med ett sprödhetstal på 37 spricker
redan vid — 3 5 0. Därav måste man draga den slutsatsen, att stenmaterialets
sprödhetstal icke är utslagsgivande för sprickningen genom köldens inverkan,
utan sprickningen måste bero på andra orsaker. Granit består av de tre mineralen
kvarts, fältspat och glimmer. Det kan tänkas, att i graniten uppstår så stora
inre spänningar till följd av de olika mineralens olika utvidgningskoefficienter, att
graniten icke tål de tillsatsspänningar, som uppstå, när provkroppens krympning
förhindras. Om däremot krympningen får ske fritt, uppstå inga sprickor i gjut­
asfalt innehållande granitmakadam. Försök ha nämligen visat, att en gjutasfaltring utan porslinskärna ävensom en massiv gjutasfaltcylinder icke spricker vid
avkylning ned till — 600 C. Ej heller spricka stycken av granit vid avkylning till
samma temperatur.
1 Jäm fö r även värdena 1 tabell 1 för granit.
Försöken tyda på, att granit har speciella egenskaper, som oförmånligt inverka
på gjutasfaltens hållfasthet vid mycket låga temperaturer. I sådana fall, då gjut­
asfalten kan förväntas bli utsatt för stark avkylning, synes makadam av annat
slag böra användas t. ex. diorit eller diabas. Gjutasfalt innehållande dessa sten­
material hade en sprickningstemperatur som var lägre än — 550.
Enär vid dessa laboratorieförsök mycket hårdare betingelser rådde än ute i
naturen, torde en gjutasfalt, som tål en sådan nedkylning, i praktiken vara
resistent mot köldens inverkan. Den kritiska temperaturen är med säkerhet
lägre för en beläggningsmassa lagd på vägen än för en massa gjuten omkring en
porslinscylinder, som endast medger krympning i obetydlig grad.
Provningsmetoden har hittills endast använts för gjutasfalt. I något modifierad
form kan den emellertid användas även för andra typer av beläggningar, t. ex.
sådana som komprimeras genom vältning.1 Skall därvid en jämförelse göras mellan
olika typer av beläggningsmassor, som, kunna ha olika stor värmeutvidgningskoefficient, blir det ofrånkomligt att ersätta porslinskärnan med ett material,
som har värmeutvidgningskoefficienten noll, t. ex. invar eller kvarts.
1 För tillverkningen av provkroppar av komprimeringsmassor fordras en särskild form. En
sådan har tillverkats och prövats med gott resultat.
SUMMARY
T h , s PU BLICATIO N contains the preliminary results of tests conducted on
mastic pavements at low temperatures. During the severe winters of 1942 and
1943 in many places in Sweden the bituminous pavements cracked apparently
owing to their shrinkage at the low temperatures prevailing.
Some observations on existing roads1 showed that bituminous pavements will
cool down several degrees below the air temperature registered by current meteo­
rological methods. This excess cooling of the pavement is due partly to the
radiation of heat from the earth’s surface, which radiation is considerable if the
sky is clear, as it often is on frosty nights in Sweden. Tests on pavements on cold,
clear nights showed that actually about eight centigrade undertemperature may
be met with owing to the loss of heat through the heat radiation. The excess
cooling is also partly due to the flow of cold air to depressions in the earth’s
surface. Thus, if the meteorogically registered air temperature is about — 3 5 0 C,
pavement temperatures of about — 500 C can be met with.
Cracks have been observed in all types of bituminous pavements. However, the
cracks in mastic pavements were specially conspicuous. It was for that reason
that mastic was chosen for the first test series on pavements at low temperatures.
Some difficulties were encountered in the planning of a suitable test procedure
that imitates the actual conditions met with if a pavement is cooled down on the
road. On cooling, the pavement shrinks. The shrinkage is restrained more or less
in the horizontal directions. This restraint to shrinkage causes stresses, which may
become so great that cracking occurs as the pavements gradually becomes rigid
and internal flow is impeded.
These conditions were to be imitated. After some trials the following procedure
was selected. The mix to be tested was moulded into a ring around a core, made
of ceramic material with a low temperature coefficient (Fig. 1 and 2). The
mastic ring and the ceramic core were cooled down with solid carbon dioxide
in a refrigerator box (Fig. 3). As the core restrained the contraction of the
mastic ring, the ring cracked when a certain temperature was reached. The
moment of cracking was registered electrically (Fig. 4). A weak electric current
was led through a spiral of zink, sprayed on to the outer cylindric surface of the
mastic ring. When cracking occurred, this current was interrupted, and an electric
bell sounded. It may be emphasized that the crack temperature thus found is not
the same under all conditions. It depends on the rapidity of cooling as well as
on the difference between the temperature coefficient of the mastic and that of
the ceramic core.
1 S. H allberg and H . Arnfeldt. The winter temperature of bituminous pavements. (Report
written in Swedish.) Svenska vägföreningens tidskrift. 1942 page 88.
Test results.
The series number i was made with mastic of normal composition as used on
roads (page 10). This mastic contained a mixture o f Trinidad and Mexican bitu­
men, limestone fillers, river sand of glacial origin and chippings of granitic rock
from the neighbourhood of Stockholm. Table i shows that the crack tempera­
tures obtained were reasonably constant at about — 38° C.
The test series number 2 was carried out with pure bitumens of different
origins and consistencies. Test results (table 2) show that there is a difference
between the crack temperatures for different bitumens. The lowest crack tempera­
ture was obtained with a blown bitumen SV 6483. N o relation, however, can
be found between the crack temperatures and the test values obtained by the
conventional methods of measuring the consistency.
The purpose of the test series number 3 was to study the influence of the
mineral dust in the binder. Two types of fillers were tested: limestone filler with
particles of compact shape and fibrous asbestos filler. A mixture of 62 % of
limestone filler and 38 % of Mexican bitumen gave crack temperatures of — 30°
unto — 3 7 0 C, as compared with the crack temperature o f pure bitumen of — 19 °
unto — 290 C. I f 20 per cent of asbestos was mixed with 80 per cent of the same
bitumen, the crack temperature was only — 57 0 C. Thus asbestos seems to be a
material that can diminish the crack temperature compared with that of pure
bitumen most effectively. However, the tests with fillers have been rather few in
number and should be continued before definite conclusions can be drawn.
Test series number 4. Some tests were also carried out with a mastic con­
taining asbestos, but no reduction of the crack temperature could be observed.
Neither was any reduction obtained when the Mexican bitumen of the normal
mix was replaced whith the the blown bitumen of specially low crack tempera­
ture S V 6483. This tallies with the observations about the cause of the cracking of
mastic found at test series No 5.
In the series number 5 the influence of the mineral of the chippings in the mastic
was studied. During several of the earlier tests it was observed that the cracks
went directly through the stones situated in the surface of rupture of the mastic.
This indicates that the strength of the granite chippings was less than the strength
of the asphaltic mortar. Some tests were performed with chippings of different
rocks, granite, diabase, diorite and felspar.
The brittleness and flakiness constants of the above aggregates are found in
table 3. Table 4 shows the crack temperatures obtained with mixes containing
the different mineral chippings. The results were somewhat surprising. Mastic
containing felspar and quartz chippings — materials that are rather brittle accord­
ing to the brittleness test — did not crack when cooled down to temperatures of
about — 50°C or more, whilst mastic containing sound granite chippings cracked
already at a temperature of — 3 5 0 C. The cause of this difference in behaviour
has not been explained: it may be that in granite great internal stresses are set up,.
as a result of the different thermal expansions of the three components, quartz,
mica and felspar. Thus the resistance to additional stresses is weakened in granite.
These additional stresses are met with, if a mastic pavement is cooled down under
such conditions that contraction is restrained as the case with a ring of mastic
surrounding a ceramic core being cooled to a low temperature. Without ceramic
core a mastic ring may be cooled to at least — 600 C without cracking.
The tests indicate that granite chippings — at least those investigated — have
special properties that have an unfavourable influence on the strength of mastic
at very low temperatures. In cases when mastic pavements may be subjected to
severe cooling, chippings of other minerals than granite should be used, for
instance diorite or diabase.
So far the tests have only reached the preliminary stages. In a somewhat
modified form the test procedure may be employed also for such types of mixes
as are compacted by compression or rolling. However, if different types of
mixes are to be compared by this method, instead of the ceramic core used
hitherto it will be necessary to use a core of some material that has a temperature
coefficient that is smaller than that of porcelain, for instance invar or fused silica.
Otherwise the results will be misleading.
8.4. 1947
F Ö R T E C K N IN G
Ö VER
PUBLIKATIONER FRÅN SVENSKAVÄGINSTITUTET
OCH STATENS VÄGINSTITUT
Me d d el an d en
Sven ska
1.
.
V ä g in s titu te t.
Förslag till vägnomenklatur. Del I. Allmänna benämningar samt speciella benäm­
ningar för undersöknings- och utsättningsarbeten, terrasserings- och beklädnadsarbeten, konstarbeten, vägmaskiner och redskap samtvägmärken.(Utgånget)
1925
2. Protokoll från det av Svenska Väginstitutet anordnade diskussionsmötet i tjälfrå­
gan i Luleå den 5 och 6 oktober 1925. (Utgånget) ........................................................
1926
3. Erfarenheter från Svenska Väginstitutets trafikräkningar åren 1924— 1925, av
E. N ordendahl. (Utgånget) .......................................................................................................
1926
4. Del I. Erfarenheter från trafikräkningar i Gävleborgs län år 1925. Trafikens fö r­
delning å vägnätets olika delar, trafikmängder m. m.
Del II. Några erfarenheter rörande användbarheten av masugnsslagg för vägändamål, av E. Nordendahl.
Del III. Vägbeläggningar av silikatbehandlad makadam. (Utgånget) ....................
1927
5. Klorkalcium och sulfitlut som dammbindnings- och vägförbättringsmedel. En
handledning i användningen av dessa medel, av A. Lagergréen, E. N ordendahl
och N . Wibeck. (Utgånget, se medd. 14 ) ..........................................................................
1927
6. Automobiltrafikens inverkan på byggnaders bestånd med hänsyn särskilt till bil­
ringarnas beskaffenhet och fordonens hastighet. (Utgånget).
Bilaga: H. Kreiiger: Vibrationsmätningar i Norrköping 19 2 6 ......................................
1927
7. Om motorfordons rörelse, speciellt i avseende på dess samband med vågbildning­
en å vägar, av G. Blurn. (U tgånget)......................................................................................
l 9z7
8. Metoder för och resultat av bergartsprovningar för vägändamål, av R. Schlyter.
(Utgånget) .......................................................................................................................................
1928
9. Provvägen vid Braunschweig. (U tgånget)..........................................................................
1928
10. Gatu- och vägbeläggningars slirighet, av E. N ordendahl. (U tgånget).........................
1928
11 .
Förslag till vägnomenklatur. Del II. Vägbyggnadsmaterial av jord- och bergarter.
(Utgånget) ......................................................................................................................................
1928
12. Uppmätning av ojämnheten hos vägars körbanor med s. k. skrovlighetsmätare, av
E. Nordendahl. (Utgånget) .....................................................................................................
I 929
[3. Tjälproblemets grundfrågor. Sammanfattning av de viktigaste resultaten av pågå­
ende undersökningar. I. A v G. Beskow. (U tgånget)........................................................
1 929
14.
Klorkalcium och sulfitlut som dammbindnings- och vägförbättringsmedel. En
handledning i användningen av dessa medel. Andra omarbetade upplagan
1929
1 f. Dräneringens betydelse för vägarnas tjälförhållanden. Sammanfattning av de v ik ­
tigaste resultaten av pågående undersökningar. II. A v G. Beskow. (Utgånget) . . . .
1929
16.
Iakttagelser trån en studieresa i bil genom Danmark och norra Tyskland, av
E. N ordendahl ..............................................................................................................................
1929
ly. Provväg vid Kristianstad mellan Ringelikors och västra Göinge härads gräns på
vägen Kristianstad-Hässleholm ...............................................................................................
18.
Vågbildning å vägar. Corrugations on road surfaces. Bidrag till utredning om or­
sakerna till vågbildning å vägarna, av Fr. Enblom och G. B lu m .....................
1929
19.
Provvägen i G ävle på västra utfartsvägen
20.
Vägstudier i Danmark år 1929, av N . v. M a t e r n ...............................................
............................................................
1929
1929
1930
21. De geologiska faktorernas betydelse för vägarnas tjälförhållanden, av G. Beskow.
(Utgånget) ......................................................................................................................................
1930
22.
Erfarenheter från provvägarna år 1929, av N . v. Matern. (Utgånget) ...............
1930
23.
Svenska Väginstitutets trafikräkningar år 1929, av N . v. Matern ........................
1930
24.
Om vägarnas bärighet vid vattenövermättning, av G. Beskow. (Utgånget) ...........
1930
25.
Om jordarternas kapillaritet, av G. Beskow (Utgånget) ..............................................
1930
16.
Om isolcringsåtgärder mot tjälskott och tjälskjutning, av G. Beskow. (Utgånget)
1930
27. Några undersökningar rörande klorkalcium, klormagnesium och sulfitlut och de­
ras lämplighet som dammbindningsmedel av G. Beskow och N . v. Matern. (Utg.)
1930
28.
Bidrag till frågan om högklassiga vägbeläggningar i Sverige, av N .
1930
29.
Provvägen vid Kalm ar. The experimental Road at Kalm ar, av N . v. M atern. . . .
v. Matern
30. Om vägarnas allmänna ytuppmjukning i tjällossningen. Softening of Roads in
Spring, av G. B esko w ..............................................................................................................
31.
19 31
19 31
Vägstudier i Förenta Staterna 1930. Road Studies in the United States of America
1930, av T . B iide, G. H öckert, N . L id v a ll, N . v. Matern, A. Valsinger och E. P.
W r e t lin d ..........................................................................................................................................
19 31
32. Om indränkning och ytbehandling. Grouting and Surface Treatment, av N . v.
Matern ..............................................................................................................................................
1931
33. Erfarenheter från provvägarna år 1930. Experiences from the Test Roads 1930,
av Fr. Schutz ...............................................................................................................................
19 31
34.
1931
A sfalt och tjära för vägändamål. Asphalt and T ar for Road Purposes...................
35. Undersökningar rörande bromslängden för bilar vid olika väglag. Investigations
into braking Distances for Motor Cars under different Road Conditions, av G.
Andersson och E. Lundeberg
.....................................................................................
19 31
36. Om användning av vägtjära utomlands. The Use c f Road Tars Abroad, av S.
H a llb e r g ...........................................................................................................................................
1932
37. Om korrugeringen och dess motarbetande. Corrugation on G ravel Roads and its
Counteraction, av G. Beskow ............................................................................................
1932
38. Avnötningsmätningar på vägbeläggningar. Measurements o f W ear on Pavements,
av N . v. Matern och Fr. Schutz ............................................................................................
1932
39. Utredningar rörande motorfordonsbeståndet i Sverige. A Statistical Survey of M o­
tor Vehicles in Sweden, av 19 3 1 års väg- och bro sa k k u n n iga ......................................
1932
40. Provning av betong vid betongvägar medelst provbalkar. Testing of Concrete for
Concrete Roads on Beams, av C. Forssell .....................................................
1933
41. Tjälens betydelse för vägbeläggningar. Influence of Frost Action in the Subgrade
on Pavements, av G. Beskow ................................................................................................
1933
42.
1934
Provvägen vid Borås. The experimental Road at Borås, av N . v. M a t e r n
43. Utredning angående lämpligheten av betongrör till vägtrummor. Investigations
about Concrete Pipes for Road Culverts, av 19 3 1 års väg- och brosakkunniga. .
1934
44. Teknisk-ekonomiska utredningar rörande vägväsendet. Vägar. Technical-Economical Researches into Road Construction and Transport in Sweden, av 19 3 1 års
väg- och brosakkunniga. (Utgånget) .................................................................................
1934
Statens Väginstitut.
45. Arbetsbeskrivningar för bituminösa vägbeläggningar. Standard Specifications for
Bituminous Pavements, utgivna av K . Väg- och Vattenbyggnadsstyrelsen. (Utgänget)
1935
46. Enkla bituminösa vägbeläggningar på grusvägar. Low Cost Bituminous Roads, av
N . v. Matern och S. H allberg ................................................................................................
1935
47.
1935
Provvägen på Lidingön. The Lidingö T a r Pavement Test Road, av M. Rahlén . .
48. Tjälbildningen och tjällyftningen med särskild hänsyn till vägar och järnvägar.
Soil Freezing and Frost Heaving, av G. B e s k o w ............................................................
49.
*93 5
Förhandlingar vid nordiska vägtekniska mötet i Stockholm år 1935. Proceedings
of the Scandinavian Road Technical Meeting at Stockholm 19 3 5 .............................
1936
50. Provvägen på Blackebergsvägen. Test Road on the Blackeberg Road near Stock­
holm ..................................................................................................................................................
1936
51.
Försök med dammbindningsmedel på Enebyvägen i Stockholm 1934. Tests with
Dust-laying Agents on the Eneby Road near Stockholm 1934, av S. H allberg . . . .
1936
52.
Ytbehandling av grusvägar enligt Värmdömetoden. Experiences with double Sur­
face Treatments on G ravel Roads, av A. S. O delberg ...............................................
1936
53.
Försök med dammbindningsmedel på Eneby vägen i Stockholm 1936. Tests with
Dust-laying Agents on the Eneby Road near Stockholm 1936 ..................................
1936
Erfarenheter från statens väginstituts materialkontroll under åren 1935 och 1936.
Testing of Road M aterials during 1935 and 1936. Report from the Swedish State
Road Institute ..............................................................................................................................
1937
54.
Undersökningar rörande stenkrossar. Some Investigations about
56.
Utredning rörande bilbeskattningen. Road Technical Views on
Motor Taxation,
av N . v. Matern och G. Kullberg .......................................................................................
1938
.
Crushers
1937
55.
57. Fallkilen. A new Method for Determining the Bearing C apacity of Soils and
G ravel Roads, av F. R e n g m a rk ................................................................................................
1938
58. Arbetsbeskrivningar för vägbeläggningar. Standard Specifications for Pavements.
(Utgånget) .......................................................................................................................................
1939
59. Undersökningar rörande tunna betongbeläggningar på bärkraftig underbädd.
Vibrobetong och Holterbetong. Some Investigations about Thin Concrete Pave­
ments on Subgrade with Good Bearing, av N . v. Matern, H. R öhfors och G.
Wästlund ........................................................................................................................................
1939
60. Faktorer som inverka på bituminösa beläggningars vattenbeständighet. The Resi­
stance of Bituminous Pavements to Water, av S. H a llb e r g ...........................................
1939
61. Gatstensprovvägen Sanna— Hinsholmen. Sett Paving Test Road Sanna— Hinsholmen, av A. H jelm ér .............................................................................................................
1941
62. Jämnhetsmätningar på vägbeläggningar. Measurements of the Unevennesses of
Road Surfacings av N . v. Matern och G. K u ll b e r g ........................................................
19 4 1
63. Snabb bestämning av bitumenhalten i vägbeläggningar. Rapid Determination of
the Bitumen Content in Pavements, av H. A rn felt ........................................................
1942
64. Arbetsbeskrivning för byggnad och underhåll av slitlager av grus. Specifications
for G ravel Roads, utgivna av K . Väg- och V attenbyggnadsstyrelsen .........................
1942
65. Försök med pågrus. Tests with Chippings, av N . v. Matern och A. H jelm ér . . . .
1943
66. Skador på betongvägar uppkomna genom saltbehandling vintertid. Damage on
Concrete Pavements by Wintertime Salt Treatment av H . A rn felt
.............
1943
6y.
Några undersökningar av snöskärmar. Some Investigations as to Snow Fences av
S. H allberg .............................................................................................................................
I943
68. Undersökningar rörande konsistens hos betong. Investigations as to Consistency
of Concrete Mixtures av N. v. Matern och N . O d e m a r k ..............................................
1944
69. Statens väginstituts provvägsmaskin. The Road Machine of the State Road
Institute av G. Kullberg ...........................................................................................................
^944
70. Ett långtidsprov på betongrör. Iakttagelser på en tioårig provledning i aggressivt
myrvatten. A Long-time Test on Concrete Pipes. Observations on a Ten Years
Old Pipe-line in Aggressive M oorland Water, av H jalm ar G r a n h o lm ....................
1944
7 1. Sambandet mellan viskositet och temperatur för bituminösa bindemedel i grafisk
framställning. Graphical Representation of Viscosity of Bituminous Substances
as a Function of Temperature av S. H allberg .................................................................
1945
72. Statens väginstituts inventeringar av naturliga vägmaterialförekomster (»Grus­
inventeringar») 19 33— 1944. Investigations into N atural Deposits of G ravel and
other Material for Roads in Sweden 19 3 3 — 1944 av F. R e n g m a r k .............................
1945
73. Undersökning av avnötning hos smågatsten i provvägsmaskinen år 1945. Investi­
gations into the Wear of Sett Pavings carried out with the Road Machine in 1945
av O. G a b rie lso n ...........................................................................................................................
I 947
R a p p o r t e r .
1.
Erfarenheter från provvägen vid Bålsta under åren 1932 och 19 33, av N . v.
Matern och S. H a llb e r g ..................... ..................................................................................
2.
Vägbeläggningar
3.
Vägbeläggningar
på landsbygdensallmänna
vägar iSverige den1januari 1935
(Utgången) ...............................................................................................................................
19 35
4.
H yvelblandning på kustvägen norr om K alm ar år 1935, av N . v. Matern . . . .
1936
5.
Vägbeläggningar på
landsbygdens allmänna vägar i
Sverige den 1 januari 19 36
1936
pålandsbygdensallmänna
19 33
vägar iSverige den1januari19 34 1934
6.
Vägbeläggningar på
landsbygdens allmänna vägar i
Sverige den 1 januari 19 3 7
19 37
7.
Vägbeläggningar på
landsbygdens allmänna vägar i
Sverige den 1 januari 1938
1938
8.
Vägbeläggningar
pålandsbygdensallmänna
vägar iSverige den1januari19 39 1939
9. Maskinblandning av grusvägbana Södra Äsbo 19 38— 1939, av G. Beskow.
(Utgången) ...............................................................................................................................
Vägbeläggningar på
11.
Möjligheter till ökad användning av sulfitlut i Sverige .............................................
1940
12.
Bomullsväv som inlägg i bituminösa beläggningar av S. H allberg och A . H jelm ér
1941
13 .
Vägbeläggningar på landsbygdens allmänna vägar i Sverige den 1 januari 19 41
1941
14.
N ågra undersökningar av sulfitlut, av H . A rn felt .....................................................
1941
15.
landsbygdens allmänna vägar i
Sverige den 1 januari 1940
1939
10.
P r o w ä g med olika pågrus vid Derome i Hallands län av A. H jelm ér och B.
.................................................................................................................................
Liljeqvist
16. Avnötningsmätningar på smågatstensbeläggningar
1940
1941
.....................................................
1941
Vägbeläggningar på landsbygdens allmänna vägar i Sverige den 1 januari 1943.
(Utgånget) ......................................................................................................................................
1943
18. Möjligheter att använda hård rumänsk asfalt till vägbeläggningar av S. H allberg
1943
19. Förslag till enhetlig benämning av bituminösa bindemedel. Uniform Classification
of Bituminous Products According to their Temperatures at a Viscosity of 500
centistokes av S. H a llb e r g .........................................................................................................
1 94 5
17.
Stockholm 1947 Ivar Hsggströms Boktryckeri A, B.