Stenfyldte fuger Vejteknisk Institut Eksternt notat

Transkript

1 Stenfyldte fuger Vejteknisk Institut Eksternt notat

2 Vejdirektoratet Vejteknisk Institut Elisagårdsvej 5 Postboks 235 Telefon: Telefax: Titel Stenfyldte fuger Forfatter Vibeke Wegan Foto Vibeke Wegan Dato Maj 2003 Udgiver Vejdirektoratet, Vejteknisk Institut Tryk Elektronisk ISBNnet ISSN Eftertryk i uddrag er tilladt med kildeangivelse. Trykte publikationer kan købes hos: Schultz Information Telefon Herstedvang 4 Telefax Albertslund schultz@schultz.dk

3 Stenfyldte fuger Vibeke Wegan Vejteknisk Institut Eksternt notat

4

5 Indholdsfortegnelse Sammenfatning... 5 Forord Inspektion Stenfyldte fuger fra Tarco Stenfyldte fuger fra Icopal Samlet vurdering Fuldskalaforsøg Felt 1 og 3; Phønix Felt 2 og 4; Tarco Felt 5, 6, 7 og 8; Icopal Opfølgning på forsøgsfelter Laboratorieforsøg Materialer Texas Boiling Test Trækprøve af stenfyldt fuge Sporkøringsforsøg Anbefaling Konklusion...59 Litteraturliste...61 Bilag Bilag 1 Fugemasse fra Phønix, Revnemastix Bilag 2 Fugemasse fra Tarco, Tarcomastiks Bilag 3 Fugemasse fra Icopal, Asfix 320 Bilag 4 Fugemasse fra Icopal, Asfix 319 Bilag 5 Grunder fra Phønix, Cariphalte CP Bilag 6 Grunder fra Tarco Bilag 7 Grunder fra Icopal, Cariphalte CP Bilag 8 Stenmateriale fra Phønix, Vikan Kross Bilag 9 Stenmateriale fra Tarco, Kvartsit Bilag 10 Stenmateriale fra Tarco, Vikan Bilag 11 Stenmateriale fra Tarco, Stålslagge Bilag 12 Stenmateriale fra Icopal, Bilag 13 Specifikation Stone Mastiks Joint, Phønix Vej Bilag 14 Specifikation Tarcomastiks, findes ikke Bilag 15 Specifikation Asfix 320 (Guma) Bilag 16 Specifikation Asfix 319 Bilag 17 Sporkøringsforsøg af stenfyldt fuge 3

6 4

7 Sammenfatning Dette eksterne notat indeholder resultatet af et vejregelforberedende arbejde, der skal anvendes i forbindelse med revision af Almindelige arbejdsbeskrivelser, AAB afsnit 11. Brobelægninger. Det vejregelforberedende arbejde, der omhandler problematikker omkring stenfyldte fuger, har været opdelt i tre faser: 1) Inspektion af eksisterende stenfyldte fuger 2) Fuldskala forsøg 3) Laboratorieforsøg Ved inspektion af stenfyldte fuger, kan der ses flere forskellige nedbrydnings mekanismer. Stenmaterialet løsnes fra overfladen af fugen, stenmaterialet ligger løst nede i fugen, fugemassen revner, hvis den er for hård, fugemassen trækkes ud over den tilstødende asfaltbelægning, hvis den er for blød, fugen sporkøres eller fugen slipper den tilstødende asfaltbelægning. Indledende inspektion af eksisterende stenfyldte fuger i 1998 viste, at den overvejende fejl ved fugerne var, at stenmaterialet nede i fugen havde løsnet sig fra fugemassen, hvilket på sigt resulterer i en utæt fuge. Da dette fænomen var mest udtalt i køresporene, må det konstateres, at vedhæftningen mellem fugemasse og stenmateriale svækkes ved akslernes dynamiske belastning. Efterfølgende er et fuldskalaforsøg udført på en motorvejsbærende bro, hvor 7 typer stenfyldt fuge er udlagt og løbende inspiceret. De indgående materialer er karakteriseret og udførelsesbetingelserne registreret. På baggrund af erfaringer fra fuldskalaforsøget sammen med leverandørernes erfaringer fra praksis, er der udviklet en prøvningsmetode, der i laboratoriet har været i stand til at simulere akslernes dynamiske belastning og genskabe de skader, der er set i praksis. Erfaringer fra fuldskalaforsøget vil sammen med resultaterne fra laboratorieforsøgene danne et godt grundlag ved den kommende revidering af Vejreglerne. 5

8 Forord I 1986 og igen i 1990 gennemførte firmaet Axel Nielsen as for Vejdirektoratet et stort eftersyn af sammenlagt 120 stenfyldte fuger. Fugerne var dels egentlige dilatationsfuger (ca. 35 %) og dels fuger ved broender over sætningsplader (ca. 45 %). De resterende fuger var op mod stål eller beton. Eftersynene konkluderede, at de stenfyldte fugers levetid ikke ville overstige 6 til 7 år. Alle fugeleverandører oplyste dog, at de efter 1986 havde forbedret fugemassen og arbejdsudførelsen, hvorfor der kunne forventes en yderligere levetid. De hyppigste skader, der blev observeret ved eftersynene, var fugtindtrængning i fugen fra omgivende asfaltbelægning samt fugeslip og grove revner langs asfaltkanter. I forbindelse med revisionen af Almindelig arbejdsbeskrivelse, AAB afsnit 11. Brobelægninger, indførtes der i 1994 krav til fugemasser til stenfyldte fuger, og der fremkom hermed en ny generation af fugemasser. I august 1997 fremsender Tarco Vej A/S og Phønix et brev til Projektgruppe 4, hvori de foreslår, at disse vejreglekrav til fugemasse til stenfyldte fuger midlertidigt suspenderes. Leverandørerne mener, at vejregelkravene medfører et for elastisk materiale og at vedhæftningen mellem sten og fugemasse ødelægges efter gentagne trafikbelastninger. Projektgruppe 4 svarer, at de ikke ønsker en suspension, men at de gerne vil se nærmere på problemet. I praksis indløber der endvidere oplysninger fra flere forskellige sider om, at der er set flere skader på de stenfyldte fuger med slip mellem sten og fugemasse. Disse skader kan skyldes forkert arbejdsudførelse, som for eksempel for kold fugemasse, for kolde eller snavsede sten, flækkede sten, komprimering eller manglende omhylning af øverste lag sten. Skaderne kan også skyldes forkerte materialer, forkert materiale kombination eller forkerte materialekrav. Disse informationer medfører, at Vejteknisk Institut i 1998 iværksætter et forskningsprojekt med det primære formål, at udvikle en prøvningsmetode til bestemmelse af vedhæftning mellem sten og fugemasse også gerne efter vand- og/eller dynamiske belastninger. Projektet er opdelt i tre faser: (1) Inspektion af eksisterende stenfyldte fuger (2) Fuldskala forsøg, forskellige typer af stenfyldte fuger fulgt under og efter udlægning (3) Laboratorieforsøg De enkelte faser rapporteres i de efterfølgende 3 afsnit. 6

9 1. Inspektion I starten af 1998 foretog Vejkteknisk Institut sammen med leverandørerne en inspektion af flere eksisterende stenfyldte fuger. De stenfyldte fuger havde en alder på 1 til 7 år og var alle, med udtagelse af en, udlagt på broer med moderat eller tung trafik. Ved inspektionen blev den stenfyldte fugemasse vurderet visuelt og vedhæftningen mellem stenmaterialet og fugemassen blev vurderet ved at "pille" i den stenfyldte fuge med en kniv. Yderligere blev der udtaget borekerner af den stenfyldte fuge, som efterfølgende blev vurderet i laboratoriet. Vejteknisk Institut inspicerede stenfyldte fuger dels med Tarco Vej A/S og dels med Icopal a/s. A/S Phønix blev også opfordret til at deltage i inspektionen, men fandt ingen egnede emner. De inspicerede fuger var alle kun udført i slidlaget. Der er ikke indhentet oplysninger om, hvorvidt de stenfyldte fuger var udbudt som en type D (til dilatationsfuger) eller type E (til revnereparationer, belægningsafslutninger mod mekaniske fuger eller broender (ved korte broer)). 1.1 Stenfyldte fuger fra Tarco Fra Tarco Vej A/S blev der inspiceret tre typer af stenfyldte fuger. Type 1 er fremstillet med en fugemasse, der i første omgang forventedes at overholde Vejreglernes materialekrav. Type 2 er en gammel fugemasse fremstillet med gummimel og type 3 er fremstillet med en ny type fugemasse, som ikke overholder Vejreglernes krav, men som Tarco Vej A/S selv mener, har bedre funktionsegenskaber. Denne sidste type fugemasse er dog ikke den type fugemasse, som Tarco Vej A/S mener, bør anvendes fremover, det vil sige efter Generelle udførelsesbetingelser Ved udførelse af stenfyldte fuger opvarmer Tarco Vej A/S fugemassen til en temperatur mellem 150 og 180ºC afhængig af typen af fugemassen. Stenmaterialet opvarmes til mellem 150 og 170ºC. Stenmaterialet er vasket, enskornet og normalt ikke coated Type 1: Bro , Ejbygade, Odense Den inspicerede stenfyldte fuge er udført i En forundersøgelse af en batch af fugemassen i forbindelse med en eventuel typegodkendelse viste, at fugemassen overholdt Vejreglernes krav. Fugen på Ejbygade blev derfor udført som en prøveudlægning, men efterfølgende identifikation af fugemassen viste, at fugemassen ikke kunne overholde Vejreglernes materialekrav til strækkelighed. Analysedata for fugemassen kan ses i tabel 1.1. Det anvendte stenmateriale er Kvartsit. 7

10 Tabel 1.1. Analysedata af fugemassen fra bro , Ejbygade. Egenskab Enhed Vejregelkrav type D VI analysedata Tarco analysedata Blødhedspunkt Wilhelmi ºC - 97,5 - Blødhedspunkt k og r ºC Penetration, 100 g, 5 s, 25ºC 1/10 mm Indtryksdybde, 35ºC 1/10 mm < Strækkelighed, -20ºC - max. kraft - ved % forlængelse - forlængelse total MPa % % 0, , Ved den visuelle bedømmelse af den stenfyldte fuges overflade kunne der ikke ses løse sten. Enkelte sten kunne ses i overfladen, men de var dækkede af fugemassen. Der var ingen sporkøring af fugen, men to steder var fugemassen trukket ud over asfaltbelægningen (figur 1.1 og 1.2). Figur 1.1 Stenfyldt fuge fra Ejbygade. Der kan ikke ses sporkøring, men fugemassen er to steder trukket ud over asfaltbelægningen. Tarco forklarer, at dette skyldes en periode med trafikomlægning, hvor køretøjer op til et nærliggende lyskryds har holdt stille på fugemassen i en særdeles varm periode. 8

11 Figur 1.2 Nærbillede af den stenfyldte fuge. Der blev udtaget to borekerner, en i det tunge spor og en fra cykelstien. Det kunne på stedet iagttages, at fugemassen ikke havde nogen vedhæftning til stenmaterialet i kernen udtaget i det tunge spor, stenene faldt ud af fugen uden modstand. Stenene var helt lyse og rene i de 4 cm's dybde der kunne iagttages ned i fugen (figur 1.3). (Tarco havde på baggrund af andre erfaringer med denne type fugemasse forudsagt dette problem). I kernen udtaget fra cykelstien kunne stenene også let adskilles fra fugemassen. Stenene var dog ikke helt hvide, som stenene fra det tunge spor, men overfladen var lidt mørkere, indicerende en lidt bedre vedhæftning. Figur 1.3 Borekerne udtaget af den stenfyldte fuge i det tunge spor. I bunden af hullet kan der ses helt lyse og rene sten. 9

12 I II Figur 1.4 Borekerner af den stenfyldte fuge. I er fra det tunge spor og II er fra cykelstien. I begge kerner kan stenene let adskilles fra fugemassen. De udtagne kerner blev efterfølgende i laboratoriet skåret i ca. 2 cm tykke skiver. Stenene blev herefter manuelt adskilt fra fugemassen og vedhæftningen blev vurderet efter en skala fra 1 til 3, hvor 1 er dårlig vedhæftning og 3 er god vedhæftning. Resterende fugemasse på stenoverfladerne blev vurderet visuelt og endvidere blev fugemassen ekstraheret fra stenoverfladerne og fugemasse procenten udregnet og opgivet som "fugemasse rest". På den resterende fugemasse er der bestemt bitumendata. Resultaterne er samlet nedenfor: Tabel 1.2 Resultater fra undersøgelse af borekerner udtaget fra fuge fra Ejbygade. Borekerne I, tungt spor Borekerne II, cykelsti Vedhæftning 1 2 % fugemasse på stenoverflader < 5 % 25 % "Fugemasse rest" 0,4% 3,8% Wilhelmi, ºC 93,5 93,0 Penetration, 1/10 mm PI 6,2 6,2 Foto, kerne Foto, skiver 10

13 1.1.3 Type 2: Bro 3108, Åsumvej, Odense Efter Tarco Vej A/S's oplysninger er den inspicerede stenfyldte fuge udført i Fugemassen er en gammel type, fremstillet med gummimel. Stenmaterialet er Dalby granit. Analysedata fra Tarco Vej A/S på den anvendte fugemasse kan ses i tabel 1.3. I tabellen er der yderligere medtaget analysedata på en formentlig tilsvarende fugemasse undersøgt af Vejteknisk Institut i Tabel 1.3 Analysedata af fugemasse fra bro 3108, Åsumvej samt analysedata udført af VI på en formentlig tilsvarende batch fra Egenskab Enhed Vejregelkrav type D VI analysedata SV Blødhedspunkt Wilhelmi ºC - 66,5 Tarco's analysedata Blødhedspunkt k og r ºC Penetration, 100 g, 5 s, 25ºC 1/10 mm Indtryksdybde, 35ºC 1/10 mm < Kugleflydeprøvning, 45ºC - efter 1 time - efter 24 timer ,1-5,0 1,6 11,0 - - Ved den visuelle bedømmelse af den stenfyldte fuges overflade kunne der ikke konstateres sporkøring, fritliggende sten eller fugemasse trukket ud over asfaltbelægningen i betydeligt omfang (figur 1.5). Figur 1.5 Stenfyldt fuge på bro 3108, Åsumvej, Odense. Den stenfyldte fuge er 7 år gammel og uden synlige fejl. 11

14 I den stenfyldte fuge i sildebenet, det vil sige et utraffikeret sted, blev der udtaget en borekerne (figur 1.6). Ved udtagningen blev det bedømt, at stenene havde god vedhæftning til fugemassen. Figur 1.6 Borekerne udtaget fra den stenfyldte fuge. Stenene har god vedhæftning til fugemassen. Den udtagne kerne blev efterfølgende i laboratoriet skåret i ca. 2 cm tykke skiver. Stenene blev herefter manuelt adskilt fra fugemassen og vedhæftningen blev vurderet efter en skala fra 1 til 3, hvor 1 er dårlig vedhæftning og 3 er god vedhæftning. Resterende fugemasse på stenoverfladerne blev vurderet visuelt. Der var ikke en tilstrækkelig mængde sten til at fugemassen kunne ekstraheres fra stenoverfladerne, og der var ikke en tilstrækkelig mængde af fugemasse til bestemmelse af bitumendata. Resultaterne er samlet nedenfor: Tabel 1.4 Resultater fra undersøgelse af borekerne udtaget fra fuge fra Åsumvej. Borekerne III, sildeben Vedhæftning 3 % fugemasse på stenoverflader - Foto, kerne Foto, skive FUGE ASFALT 12

15 1.1.4 Type 3: Forsøgsfuge i Fjeldsted Tarco Vej A/S har ved sit fabriksanlæg i Fjeldsted i 1997 etableret en stenfyldt fuge i en vejbelægning som en forsøgsstrækning. Fugemassen er en ny type, som Tarco Vej A/S har udviklet og selv mener, har gode funktionsegenskaber, blandt andet på baggrund af stenfyldte fuger udført i Polen. Fugemassen forventes ikke at kunne overholde Vejreglernes krav. Stenmaterialet er Kvartsit. Analysedata for fugemassen kan ses i tabel 1.5. Tabel 1.5 Analysedata af fugemassen fra forsøgsfuge i Fjeldsted. Egenskab Enhed Vejregelkrav type D Tarco analysedata Blødhedspunkt k og r ºC - 73 Penetration, 100 g, 5 s, 25ºC 1/10 mm - 96 Indtryksdybde, 35ºC 1/10 mm < Visuel bedømmelse af den udførte fuge, som dog var under 1 år gammel, viste ingen sporkøring, fritliggende sten eller fugemasse trukket ud over asfaltbelægningen. Der blev forsøgt at udtaget en borekerne, men dette lykkedes ikke. Ved forsøget blev det dog vurderet, at fugemassen havde god vedhæftning til stenmaterialet. 1.2 Stenfyldte fuger fra Icopal Fra Icopal a/s blev der inspiceret fire stenfyldte fuger i en alder fra 1 til 3 år. Icopal har oplyst, at alle fugerne er udført med Asfix 320, som sandsynligvis overholder Vejreglernes materialekrav, da Vejteknisk Institut har undersøgt dette i 1995 og Det er oplyst, at stenmaterialet er Durasplit i alle fugerne Generelle udførelsesbetingelser Ved udførelse af stenfyldte fuger opvarmer Icopal a/s fugemassen til en temperatur på ca.180ºc. Stenmaterialet opvarmes i tvangsblander med gasflamme i midten og coates til sidst i tvangsblanderen med fugemassen. Stenmaterialet er vasket og tørret inden opvarmning. Fugemassen føres generelt 3-5 cm ud over asfaltbelægningen Bro 368-x, Horsensvej, Nr. Snede Den inspicerede stenfyldte fuge er efter oplysning fra Icopal a/s udført i Der er ingen tilgængelige undersøgelser på fugemassen, men Vejteknisk Institut har i 1995 undersøgt en batch Asfix, der kan formodes at have tilsvarende egenskaber, som fugemassen anvendt på Horsensvej. Resultaterne kan ses i tabel

16 Tabel 1.6 Analysedata fra VI på en batch Asfix fra Egenskab Enhed Vejregelkrav, type D VI analysedata SV Blødhedspunkt Wilhelmi ºC - 93 Penetration, 100 g, 5 s, 25ºC 1/10 mm - 83 Indtryksdybde, 35ºC 1/10 mm < Kugleflydeprøvning, 45ºC - efter 1 time - efter 24 timer Strækkelighed, -20ºC - max. kraft - ved % forlængelse - forlængelse total - - MPa % % - 1,1-5,0 0, ,1 1,2 0, > 180 Ved den visuelle bedømmelse af den stenfyldte fuges overflade kunne der ikke ses løse sten. Der kunne ikke konstateres sporkøring af fugen eller fugemasse trukket ud over asfaltbelægningen i betydeligt omfang (figur 1.7). Figur 1.7 Stenfyldt fuge fra Horsensvej. Der kan ikke ses sporkøring eller løse sten. Der blev udtaget en borekerne af den stenfyldte fuge. Der kunne på stedet iagttages, at fugemassen havde god vedhæftning til stenmaterialet. Stenene kunne næsten ikke pilles ud af kanterne i borekernen. Stenene var helt sorte og flere steder sad der større ansamlinger af fugemasse. 14

17 Borekernen blev efterfølgende i laboratoriet skåret i ca. 2 cm tykke skiver. Stenene blev herefter manuelt adskilt fra fugemassen og vedhæftningen blev vurderet efter en skala fra 1 til 3, hvor 1 er dårlig vedhæftning og 3 er god vedhæftning. Resterende fugemasse på stenoverfladerne blev vurderet visuelt og endvidere blev fugemassen ekstraheret fra stenoverfladerne og fugemasse procenten udregnet og opgivet som "fugemasse rest". På den resterende fugemasse er der bestemt bitumendata. Resultaterne er samlet nedenfor: Tabel 1.7 Resultater fra undersøgelse af borekerne udtaget fra fuge fra Horsensvej. Borekerne IV Vedhæftning 3 % fugemasse på stenoverflader 20% "Fugemasse rest" 2,9% Wilhelmi, ºC 94,0 Penetration, 1/10 mm 60 PI 6,5 Foto, kerne Foto, skiver Bro 539-x, Silkeborgvej, Nr. Snede Den inspicerede stenfyldte fuge er efter oplysning fra Icopal a/s udført i Der er ingen tilgængelige undersøgelser på fugemassen. Ved den visuelle bedømmelse af den stenfyldte fuges overflade kunne der ses enkelte lyse sten i overfladen, som dog havde virkelig god vedhæftning til fugemassen, de kunne næsten ikke pilles ud ved hjælp af en kniv. Der var ingen sporkøring af fugen eller fugemasse trukket ud over asfaltbelægningen i betydeligt omfang (figur 1.8). 15

18 Figur 1.8 Stenfyldt fuge fra Silkeborgvej. Der kan ikke ses sporkøring. Der blev udtaget en borekerne af den stenfyldte fuge. Der kunne på stedet iagttages, at fugemassen havde god vedhæftning til stenmaterialet. Stenene kunne kun med stor stædighed pilles ud af kanterne i borekernen. Der hang lange tråde af fugemasse fast på stenoverfladerne indtil brud. Stenene var helt sorte og flere steder sad der større ansamlinger af fugemasse. Den udtagne kerne blev efterfølgende i laboratoriet skåret i ca. 2 cm tykke skiver. Stenene blev herefter manuelt adskilt fra fugemassen og vedhæftningen blev vurderet efter en skala fra 1 til 3, hvor 1 er dårlig vedhæftning og 3 er god vedhæftning. Resterende fugemasse på stenoverfladerne blev vurderet visuelt og endvidere blev fugemassen ekstraheret fra stenoverfladerne og fugemasse procenten udregnet og opgivet som "fugemasse rest". På den resterende fugemasse er der bestemt bitumendata. Resultaterne er samlet i tabel 1.8: 16

19 Tabel 1.8 Resultater fra undersøgelse af borekerne udtaget fra fuge fra Silkeborgvej. Borekerne V Vedhæftning 2 % fugemasse på stenoverflader 10% "Fugemasse rest" 1,4% Wilhelmi, ºC 92,0 Penetration, 1/10 mm 59 PI 6,3 Foto, kerne Foto, skiver Bro 546-x, Rask Mølle Den inspicerede stenfyldte fuge er efter oplysning fra Icopal a/s udført i Der er ingen tilgængelige undersøgelser på fugemassen. Ved den visuelle bedømmelse af den stenfyldte fuges overflade kunne der ikke ses løse sten. Enkelte sten kunne ses i overfladen, men de var dækkede af fugemassen. Der var ingen sporkøring af fugen eller fugemasse trukket ud over asfaltbelægningen i betydeligt omfang (figur 1.9). 17

20 Figur 1.9 Stenfyldt fuge fra Rask Mølle. Der kan ikke ses sporkøring. Der blev udtaget en borekerne af den stenfyldte fuge. Der kunne på stedet iagttages, at fugemassen havde god vedhæftning til stenmaterialet. Stenene kunne kun med stor stædighed pilles ud af kanterne i borekernen. Der hang lange fugemasse tråde fast på stenoverfladerne indtil brud. Stenene var helt sorte og flere steder sad der større ansamlinger af fugemasse (ca. 50%). Den udtagne kerne blev efterfølgende i laboratoriet skåret i ca. 2 cm tykke skiver. Stenene blev herefter manuelt adskilt fra fugemassen og vedhæftningen blev vurderet efter en skala fra 1 til 3, hvor 1 er dårlig vedhæftning og 3 er god vedhæftning. Resterende fugemasse på stenoverfladerne blev vurderet visuelt og endvidere blev fugemassen ekstraheret fra stenoverfladerne og fugemasse procenten udregnet og opgivet som "fugemasse rest". På den resterende fugemasse er der bestemt bitumendata. Resultaterne er samlet i tabel 1.9: 18

21 Tabel 1.9 Resultater fra undersøgelse af borekerne udtaget fra fuge fra Rask Mølle. Borekerne VI Vedhæftning 3 % fugemasse på stenoverflader 99 % "Fugemasse rest" 8,9 % Wilhelmi, ºC 83,5 Penetration, 1/10 mm 54 PI 5,0 Foto, kerne Foto, skiver Bro 60-x, Hatting Den inspicerede stenfyldte fuge er efter oplysning fra Icopal a/s udført i Der er ingen tilgængelige undersøgelser på fugemassen. Ved den visuelle bedømmelse af den stenfyldte fuges overflade kunne der ikke ses løse sten. Der var ingen sporkøring af fugen eller fugemasse trukket ud over asfaltbelægningen i et betydeligt omfang. Forsøg på at udtage en sten fra overfladen mislykkedes, da den sad for godt fast. Der blev ikke udtaget borekerner af den stenfyldte fuge. 19

22 1.3 Samlet vurdering Den udførte inspektion har den alvorlige mangel, at det ikke har været muligt at finde stenfyldte fuger, hvor det med sikkerhed vides, at fugemassen overholder Vejreglernes krav. Undersøgelsen kan derfor ikke bruges til at afvise Vejreglernes krav. På den anden side viser undersøgelsen også, at en fugemasse ikke nødvendigvis skal overholde vejreglernes krav for at fungere tilfredsstillende. Fugernes bevægelse kendes endvidere ikke og det vides ikke, om fugen er udbudt og udført som type E eller D, men det antages, at der er anvendt type D. En fugemasse fra Tarco Vej A/S vides med sikkerhed ikke at overholde Vejreglernes krav (fugemassen fra Ejbygade). Fugemassen afviger primært fra Vejreglernes krav ved ikke at kunne overholde de elastiske egenskaber. Fugen udført med denne fugemasse har dårlige egenskaber, da fugemassen har meget dårlig vedhæftning til stenmaterialet, specielt i det tunge spor. Inspektionen af denne fuge støtter Tarco Vej A/S's hypotese om, at trafikkens påvirkninger kan forværre vedhæftningen mellem stenmaterialet og fugemassen, da der er bedre vedhæftning mellem stenene og fugemassen i cykelstien end på kørebanen. Inspektionen kan dog ikke bruges til at påvise, at Vejreglernes krav medfører denne dårlige vedhæftning. På de to fuger udført med fugemasser fra Tarco Vej A/S (fra Åsumvej og fra Fjeldsted), der formodes ikke at kunne overholde Vejreglernes krav, blev der ved inspektionen ikke konstateret fejl. Den ene fuge havde en alder på 7 år, den anden var under 1 år. De udførte fuger med fugemasser fra Icopal a/s havde ingen fejl og god vedhæftning mellem stenmaterialet og fugemassen, men alderen var kun henholdsvis 3, 1, 1 og 3 år. Det formodes, at alle fugemasser ved udførelsen kunne overholde Vejreglernes krav, men dette er desværre ikke eftervist. Resultaterne fra de undersøgte borekerner fra de stenfyldte fuger er samlet nedenfor. Om fugerne overholder Vejreglernes krav, er der gættet på ud fra undersøgelse af fugemasser med det samme navn og produceret i det samme år (med undtagelse af fugen fra Ejbygade). Tabel 1.10 Resultater fra undersøgte borekerner fra 5 forskellige fuger. Fuge Alder år Overholdelse af Vejregelkrav Vedhæftning Ejbygade, I 3 Nej 1 Ejbygade, II 3 Nej 2 Åsumvej 7 (nej) 3 Horsensvej 3 (ja) 3 Silkeborgvej 1 (ja) 2 Rask Mølle 1 (ja) 3 20

23 Ved inspektionen af stenfyldte fuger udført af firmaet Axel Nielsen as i 1985, var en af de hyppigt konstaterede skader slip langs fugekanterne. Denne form for skade blev ikke iagttaget på de 7 fuger, der er inspiceret i Samlet har inspektionen givet det indtryk, at det er muligt at udføre gode holdbare stenfyldte fuger med fugemasse, der overholder Vejreglernes krav. Inspektionen har dog også vist, at det er muligt at udføre en holdbar stenfyldt fuge, uden fugemassen overholder Vejreglernes krav. 21

24 2. Fuldskalaforsøg For at få et bedre grundlag til at vurdere Vejreglernes krav til stenfyldte fuger, inviterede Vejdirektoratet i 1999 tre fuge leverandører (Icopal a/s, A/S Phønix og Tarco Vej A/S) til at udføre et antal stenfyldte fuger, som leverandørerne selv havde interesse i. Fugerne blev udført på bro , en motorvejsbro over Ødisvej syd for Kolding med det primære formål, at følge fugernes funktionsegenskaber. Der blev udført 7 forskellige fuger med meget forskellige materialer samt efter forskellige principper for arbejdsudførelsen. I de efterfølgende afsnit beskrives arbejdsudførelsen for hver af de udførte fuger og de indgående materialer er karakteriseret efter de metoder der kræves i henhold til Vejreglerne, afsnit 11, Brobelægning. På broen er der en stenfyldt fuge i hver ende. I nordgående retning er der fire felter, to i hver ende af broen i henholdsvis det lette og det tunge spor. I sydgående retning er der også fire felter, to i hver ende af broen men kun i det tunge spor. Forsøgsfelternes placering er illustreret i nedenstående figur. Felterne er nummereret i den rækkefølge de er udført. Sydgående retning Nordgående retning Nødspor Tungt spor Midt Let spor Tungt spor Felt 5: Felt 6: Felt 3: Felt 1: F: Icopal Asfix 320-DK F: Icopal Asfix 320-DK F: Phønix Stone Mastic Joint S: Durasplit 16/22 S: Durasplit 16/22 S: Vikan cross 16/32 G: Cariphalte G: Cariphalte G: Cariphalte CP (DK) Omhyllede sten Ikke omhyllede sten Ikke omhyllede sten Felt 8: Felt 7: Felt 4: F: Icopal Asfix 319 F: Icopal Asfix 319 F: Tarcomastiks S: Durasplit 16/22 S: Durasplit 16/22 S: Kvartsit 11/16 G: Cariphalte G: Cariphalte G: Forsøg Omhyllede sten Ikke omhyllede sten Ikke omhyllede sten Nødspor Felt 2: F: Tarcomastiks S: Stålslagge 11/16 G: Forsøg Ikke omhyllede sten Figur 2.1 Oversigt over forsøgsfelter med stenfyldt fuge på bro , underføring af Ødisvej syd for Kolding. F = Fugemasse, S = Stenmateriale og G = Grunder. Alle udsparinger blev fræset af A/S Phønix. Fugerne har en bredde på ca. 51 cm og en dybde på 5 til 5,5 cm. I det efterfølgende beskrives arbejdsudførelsen af de enkelte fuger nøje. De indgående materialer er karakteriseret og sammenlignet med de reference materialer, der indgår i 22

25 laboratorieforsøgene, der sigter mod at finde en metode til vurdering af vedhæftning mellem fugemasse og stenmateriale. 2.1 Felt 1 og 3; Phønix Felt 1 og 3 er udført med de samme materialer efter de samme udførelsesbetingelser. Felt 1 blev udført den 26. april 1999 medens felt 3 blev udført den 3. maj Den eneste forskel på felt 1 og 3 er, at i felt 3 blev 2. lag fugemasse udlagt pletvis Beskrivelse af udførelsen (felt 1) Udsparingen blev renset ved at blæse med luft, dernæst blev sider og bund spulet med vand og herefter tørret med jet blaster. Phønix valgte ikke at fræse en revneanviser i bunden af udsparingen. Siderne og bunden af udsparingen samt ca. 5 cm af asfaltens overflade blev grundet med Cariphalte i en mængde, så overfladen netop var våd. Grunderen blev påført med sprøjteflaske. Der blev ikke udlagt en klæbebryder i bunden af udsparingen. Alle siderne i udsparingen blev først påført et lag fugemasse med kræmmerhus, efter fugemassen var opvarmet i kedel med oliekappe. (Fugemassens temperaturkriterier er ºC ). Første lag fugemasse blev herefter udlagt i ca.1 cm tykkelse. Temperaturen af dette lag blev målt til 166ºC. Umiddelbart herefter blev der med skovl fordelt et lag sten, der blev målt til at have en temperatur på 164ºC. (Stenmaterialets temperaturkriterier er ºC). Stenene var Vikan Kross i fraktionen 16/24, de blev opvarmet i cementblander med en gasflamme i midten. Stenene var ikke vaskede forud for opvarmningen og de blev ikke omhyllet af fugemasse inden de blev udlagt. Stenmateriale og fugemasse blev homogeniseret med en rive. Umiddelbart herefter blev 2. lag fugemasse hældt ud (ca. 1 cm tykkelse) og 2. lag sten spredt med skovl i en lille overhøjde i forhold til asfaltens overside. Stenene blev komprimeret med "pladevibrator" til fugemassen kunne skimtes gennem stenene og til stenene var i niveau med asfaltens overside. 3. lag fugemasse blev hældt ud over stenene. Efterfølgende fik kanter og asfaltoversiden (i ca. 2 cm bredde) et lag fugemasse. Fugen blev ikke udført i hele længden men i to etaper. Efter ca. 1 time blev hele overfladen af fugen opvarmet med gasflamme for at fjerne ujævnheder samt små luftblærer. Efterfølgende foto viser eksempler fra udførelsen af fugen Beskrivelse af udførelsen (felt 3) Udførelsen i felt 3 var stort set som i felt 1. Den anvendte fugemasse havde dog et andet batch nummer end i felt 1, og fugemassens temperatur blev ved første lags udlæggelse målt til 146ºC. (Temperaturkriteriet er ºC). Temperaturen af første lag sten blev målt til 153ºC, (Temperaturkriteriet er ºC) og blev stampet med rive. 23

26 Efter fugen i felt 3 var afkølet i ca. 1 time, blev der hamret tre bolte ned i fugen. Afstanden mellem boltene blev målt, og det er hermed muligt at følge fugens bevægelser. Boltenes placering er illustreret nedenfor. 13,5 cm Felt 3 25 cm 25 cm Figur 2.2 Bolte er hamret ned i fugen i felt 3, således at der er mulighed for at følge fugens bevægelser Foto fra udførelsen Foto 2.1 Udsparingen jet-blastes efter den har været spulet med vand. Foto 2.2 Sider, bund og ca. 5 cm af asfaltens overflade fik påført grunder med sprøjteflaske i en mængde, så overfladen netop er våd. 24

27 Foto 2.3 Siderne i udsparingen får påført fugemasse med kræmmerhus. Foto 2.4 Opvarmede sten spredes i første lag fugemasse. Foto 2.5 Sten og fugemasse homogeniseres ved hjælp af rive. Foto 2.6 Andet lag sten komprimeres med pladevibrator til niveau med asfaltens overside. Foto 2.7 Tredje lag fugemasse hældes ud over stenene og ca. 2 cm ud over asfaltens oversiden. Foto 2.8 Hele overfladen af fugen opvarmes med gasflamme for at fjerne ujævnheder samt små luftblærer Vurdering af udførelsen Ved udførelsen af felt 3 blev temperaturen af fugemassen målt til 146 C, hvor temperatur kriteriet i databladet er 160 til 180 C. Det skal dog oplyses, at de udførende fra Phønix troede, at temperatur kriteriet var 140 til 170 C. 25

28 Ved udførelsen af begge felter var temperaturen af stenmaterialet, de gange den blev målt, lavere end specificeret af Phønix. Stenene var ikke vaskede og det kunne iagttages, at stenene støvede under udførelsen, når de blev skovlet ned i fugen. I bilag 8 kan sigtekurven ses for stenmaterialet udtaget under udførelsen af henholdsvis felt 1 og 3. Stenmaterialet udtaget ved felt 1 (SV 99098) indeholder meget fint materiale (ved 1 mm er der 1,6 % gennemfald), hvilket viser, at stenene har været støvede. Udførelsen af fugen afviger endvidere fra Vejreglernes udførelseskrav idet, at øverste lag sten ikke er omhyllet med fugemasse inden udlægning. Endvidere er fugemassen ikke ført 50 mm men kun 20 mm ud over den tilstødende slidlagsbelægning (AAB side 11-83) Materiale karakteristika Karakteristika på de indgående materialer kan ses i bilag 1, 5 og 8. Phønix specifikation kan ses i bilag 13. Fugemassen udtaget ved udførelsen af felt 1 og 3 vurderes til at have tilsvarende egenskaber som referenceprøven af Phønix Revnemastix, der er anvendt i de efterfølgende laboratorieforsøg. Det er eftervist, at denne fugemasse ikke overholder Vejreglernes krav til fugemasse type D for strækkelighed ved -20 C (bilag 1). Den er for hård og har en for lille forlængelse ved -20 C. Stenmaterialet blev ved udførelsen oplyst at være i fraktionen 16/32, men i henhold til sigtekurven af stenmaterialet, bør stenmaterialet karakteriseres som 16/22 (bilag 8). 2.2 Felt 2 og 4; Tarco Felt 2 og 4 blev udført efter de samme udførelsesbetingelser og med samme materialer med undtagelse af stenmaterialet. I felt 2 blev der anvendt stålslagge og i felt 4 blev der anvendt Kvartsit. Felt 2 er udført den 26. april 1999, medens felt 4 er udført den 3. maj Beskrivelse af udførelsen (felt 2) Udsparingen blev først sandblæst og derefter blæst med trykluft for at fjerne sandet. Der blev herefter skåret en revneanviser i midten af udsparingen i en dybde på ca. 5 cm og en tykkelse på ca. 3 mm. Udsparingen blev sandblæst igen og sandet fjernet med trykluft. Der blev løst udlagt strimler af bitumenplade på overfladen af asfalten langs kanterne af udsparingen, således at grunder og fugemasse ved senere påføring ikke overlapper asfaltsiderne. Udsparingens sider samt ca. 5 cm af bunden ud fra udsparingens sider fik påført grunder med pensel (navn = forsøg), i en mængde så overfladerne netop blev våde. Der blev lagt en klæbebrydende folie (26 cm bred) ud over den skårne revneanviser i bunden af udsparingen. Klæbebryderen blev ikke fastgjort. 26 Et tyndt lag fugemasse (ca. 0,5 cm tykt) blev herefter fordelt med en skraber i bunden af udsparingen. Udsparingens sider fik ikke særskilt påført fugemasse. Fugemassen,

29 med navnet Tarcomastiks, var forud opvarmet i kedel med oliekappe. Temperaturen af første lag fugemasse blev målt til 158ºC. Fugemassens temperaturkriterier er ºC. Umiddelbart herefter blev der med skovl spredt et lag sten. Temperaturkriteriet for stenmaterialet er ºC, men temperaturen af stenene blev desværre ikke målt på grund af tidspres. Stenene var Stålslagge i fraktionen 11/16, de var efter oplysning ikke vaskede, men renset med luft. Stenene blev forud for anvendelsen opvarmet i varmekasse (opvarmet ved at blæse varm luft gennem stenmaterialet). Stenene var ikke omhyllet af fugemasse. Andet lag fugemasse, andet lag sten, tredje lag fugemasse, tredje lag sten (meget tyndt), fjerde lag fugemasse og fjerde lag sten blev udlagt på lignende måde som de første lag. Fjerde lag sten var dog tykkere (1-2 x stenstørrelsen) og blev efter en fordeling med hånd, tromlet med metal tromle (75 kg, 35 cm bred, Ø= 27 cm). Tromlen var smurt med "asfalt slip", hvorfor stenoverfladen herefter blev brændt med gasbrænder på overfladen, for at fjerne eventuelle rester af "asfalt slip". Denne afbrænding havde endvidere det formål at opvarme stenmaterialet. Femte lag fugemasse blev herefter udlagt og tagpappet på overfladen af asfaltsiderne taget væk ved hjælp af en gasbrænder. Overfladen af hele fugen blev til sidst opvarmet med gasbrænder for at fjerne lufthuller og ujævnheder og endvidere "løb" fugemassen til asfaltkanten, hvorved små hulrum blev udfyldt. Medens fugemassen stadig var varm (ca. 50ºC), blev fugen afstrøet med kvartssand Beskrivelse af udførelse (felt 4) Udførelsen i felt 4 var stort set som i felt 2. Det anvendte stenmateriale var dog Kvartsit i fraktionen 11/16, og var efter oplysning vasket én gang inden opvarmning. Første lag sten blev målt til at have en temperatur på 150ºC. (Temperaturkriterie ºC) Foto fra udførelsen Foto 2.9 Udsparingen bliver sandblæst og blæst med trykluft for at fjerne sandet. Foto 2.10 Revneanviser i 5 cm dybde bliver skåret. 27

30 Foto 2.11 Strimler af bitumenplade er lagt løst på overfladen af asfalten, således at grunder og fugemasse ikke overlapper asfaltsiderne. Klæbebrydende folie er lagt løst over revneanviseren. Foto 2.12 Et tyndt lag fugemasse fordeles med en skraber i bunden af udsparingen. Udsparingens sider fik ikke særskilt påført fugemasse. Foto 2.13 Sten opvarmet i varmekasse transporteres i trillebør. (Der kan ses støv fra stenene). Foto 2.14 Et lag sten bliver spredt med skovl. Foto 2.15 Der kan ses støv fra stenmaterialet mellem stenene. Foto 2.16 Fjerde lag sten tromles med metal tromle smurt med "asfalt slip". 28

31 Foto 2.17 Stenoverfladen brændes med gasbrænder for at fjerne rester af "asfalt slip" og for at opvarme stenmaterialet. Foto 2.18 Tagpap på overfladen af asfaltsiderne tages væk ved hjælp af gasbrænder Vurdering af udførelsen Under udførelsen kunne det ses, at stålslaggerne udlagt i felt 2 støvede ved transport fra varmekasse til trillebør og fra trillebør til fugen. I bilag 11 kan sigtekurven for stålslaggen ses, hvoraf det fremgår at stålslaggen indeholder meget fint materiale (ved 1 mm er der 0,4 % gennemfald). Foto 2.15 viser et område med for meget fint materiale. Trods det var oplyst, at Kvartsiten udlagt i felt 4 var vasket inden opvarmning, fremgår det af bilag 9, at stenmaterialet indeholder for meget fint materiale til at kunne defineres til at være renvasket. Udførelsen afviger fra Vejreglernes krav ved at fugemassen ikke stryges op ad udsparingens sider (AAB side 11-82). Endvidere er det øverste lag sten ikke omhyllet med fugemasse inden udlægning og fugemassen er ikke ført 50 mm ud over den tilstødende slidlagsbelægning (AAB side 11-83) Materiale karakteristika Karakteristika på de indgående materialer kan ses i bilag 2, 6, 9 og 11. Fugemassen udtaget under udførelsen af felt 2 og 4 har samme batch nummer som referenceprøven af "Ny fugemasse Tarco". Det er vurderet, at de udtagne prøver har tilsvarende egenskaber som referenceprøven, der er anvendt ved de efterfølgende laboratorieforsøg. Denne prøve overholder ikke Vejreglernes krav til strækkelighed ved -20 C for fugemasse type D. Den er for hård og har for lille brudforlængelse ved -20 C. Fraktionen af Kvartsiten skulle efter oplysning være 11/16, men det aktuelle stenmateriale indeholder da for mange overkorn. Der skal mindst være 90 % gennemfald på 16 mm, men der er kun 85 % gennemfald. Fraktionen må derfor betegnes som en 11/22. 29

32 2.3 Felt 5, 6, 7 og 8; Icopal Felt 5 og 6 er udført med de samme materialer og efter samme udførelsesbetingelser med den ene forskel, at i felt 5 er stenmaterialet omhyllet med fugemasse inden udlægning og i felt 6 er stenene ikke omhyllet inden udlægning. Felt 5 består af nødsporet og det halve af det tunge spor, medens felt 6 består af de yderste 2 m af det tunge spor. Felt 7 og 8 er udført efter de samme udførelsesbetingelser som for felt 5 og 6 med den ene forskel, at der er anvendt en anden type fugemasse. Fugemassen i felt 7 og 8 er mere sej sammenlignet med fugemassen i felt 5 og 6. I felt 7 er stenene ikke omhyllet inden udlægning medens stenmaterialet er omhyllet med fugemassen inden udlægning i felt 8. Felt 7 består af de yderste 2 m af det tunge spor medens felt 8 består af nødsporet og det halve af det tunge spor. Alle felter er udført 6. maj Generel beskrivelse af udførelsen (alle felter) Udsparingen blev renset med trykluft. Der blev herefter savet en revneanviser i bunden af udsparingen med en dybde på ca. 2 cm og en bredde på ca. 0,5 cm. Udsparingen blev igen renset med trykluft, sandblæst, renset med trykluft og til sidst med gasbrænder. Hele udsparingen, sider og bund, samt ca. 5 cm af asfalt oversiden langs hele fugen blev grundet med Cariphalte. Grunderen blev påført med sprøjte i et jævnt lag. Der blev udlagt tape på overfladen af asfalten langs udsparingens kanter, så ca. 5 cm af asfaltens overflade fra kanten var fri. Fugemassen, der forud var opvarmet i kedel med oliekappe til 160ºC, blev herefter udlagt på den lodrette kant af udsparingen og ca. 5 cm af oversiden af slidlaget. (Fugemassens temperaturkriterier er ºC). Der blev herefter løst udlagt en 15 cm bred klæbebryder i bunden af udsparingen over revneanviseren. Klæbebryderen blev fastgjort ved at udlægge striber af fugemasse på tværs af klæbebryderens længde. Herefter blev hele bunden af udsparingen fyldt med det første lag fugemasse (temperatur 160ºC), som blev fordelt med tragt og pensel. For at udjævne ujævnheder blev fugemasselaget opvarmet med gasflamme. Det første lag fugemasse kølede herefter af (ca. 20 min) samtidigt med, at stenmaterialet blev opvarmet i cementblander med indbygget elektrisk opvarmning samt gasflamme i midten. Stenmaterialet var Durasplit i fraktionen 16/32. (Temperaturkriteriet for stenmaterialet er ºC ). Stenmaterialet var efter oplysning vasket inden opvarmning Beskrivelse af udførelse (felt 5 (½ tungt spor + nødspor)) Den anvendte fugemasse var Asfix 320-DK. 30 Under opvarmning af stenmaterialet blev der overført varm fugemasse til cementblanderen, således at stenmaterialet i løbet af ½ til 1 minut blev omhyllet af fugemassen. De omhyllede sten med en temperatur > 165 C, blev fyldt i fugen i ét lag med ca. 1,5 cm i overhøjde og herefter komprimeret med metalbræt og skovl. Andet lag fuge-

33 masse (temperatur 170ºC) blev herefter udlagt, til fugens overflade flugtede med den eksisterende asfaltoverside. Oversiden af fugen blev efterfølgende opvarmet med jetblaster/gasflamme for at fjerne indesluttet luft. Efter at fugen havde sat sig i ca. 1 time, efterfyldtes den med et tredje lag fugemasse, ca. 0,5 cm tykt. Overfladen af fugen blev igen opvarmet med gasflamme. Efter fugen har afkølet et kvarter, afstrøes oversiden af fugen med stål skærver (sand størrelse) Beskrivelse af udførelsen (felt 6 (½ tungt spor)) Den anvendte fugemasse var Asfix 320-DK. Da opvarmningen af de ikke omhyllede sten foregik i samme cementblander som de omhyllede, blev det første hold sten kasseret på grund af, at overskydende fugemasse i blanderen havde sat sig på dem. Andet hold sten blev benyttet. Efter at stenene var opvarmet til over 170 C, blev de hældt oven på første lag fugemasse. Umiddelbart efter at stenene var blevet komprimeret med bræt og skovl, blev andet lag fugemasse udlagt med en temperatur på 170ºC. Som følge af fugemassens nedsivning mellem stenmaterialet, opstod der bobler på overfladen. Fugen fik lov at stå til intensiteten af bobler aftog. Herefter blev overfladen opvarmet med gasflamme for at fjerne indesluttet luft og for at opnå en glat overflade. Fugen blev, som i felt 5, efterfyldt med et tredje lag fugemasse (temperatur 170ºC) så overfladen flugtede med asfaltens overside og efterfølgende afstrøet med stål skærver Beskrivelse af udførelsen (felt 7 (½ tungt spor)) Som for felt 6 men den anvendte fugemasse var Asfix 319. Temperaturen af fugemasse blev i alle lag målt til ca. 180ºC. (Fugemassens temperaturkriterier er ºC). Temperaturen af stenmaterialet blev målt til > 200ºC (Temperaturkriteriet for stenmaterialet er ºC ) Beskrivelse af udførelsen (felt 8 (½ tungt spor + nødspor)) Som for felt 5 men den anvendte fugemasse var Asfix 319 og temperaturen af stenmaterialet blev målt til > 200ºC (Temperaturkriteriet for stenmaterialet er ºC ) Foto fra udførelsen Efterfølgende foto viser eksempler fra udførelsen. 31

34 Foto 2.19 Revneanviser saves i bunden af udsparingen med en dybde på ca. 2 cm og en bredde på ca. 0,5 cm. Foto 2.20 Fugemasse hældes ud på ca. 5 cm af oversiden af slidlaget og den lodrette kant. Foto 2.21 Tapen fjernes. Foto 2.22 Klæbebryder udlægges løst i bunden af udsparingen over revneanviseren. Foto 2.23 Bunden af udsparingen fyldes med første lag fugemasse, der fordeles med pensel. Foto 2.24 Stenmaterialet opvarmes i cementblander med indbygget elektrisk opvarmning samt gasflamme i midten. 32

35 Foto 2.25 De omhyllede sten fyldes i fugen i ét lag. Foto 2.26 Temperaturen af de omhyllede sten blev målt til > 200 C. Foto 2.27 Stenmaterialet komprimeres med metalbræt. Foto 2.28 Andet lag fugemasse udlægges så den flugter med overfladen af asfaltoverside. Foto 2.29 Fugen efterfyldes med et tredje lag fugemasse. Foto 2.30 Fugen afstrøes. 33

36 2.3.7 Vurdering af udførelsen Udførelsen af alle 4 fuger følger Vejreglernes krav til udførelse Materiale karakteristika Karakteristika på de indgående materialer kan ses i bilag 3, 4, 7 og 12. Fugemassen udtaget under udførelsen af felt 5 og 6 vurderes til at have tilsvarende egenskaber som referenceprøven af Asfix 320, der er anvendt ved de efterfølgende laboratorieforsøg. Det er eftervist, at denne fugemasse overholder vejreglernes krav til fugemasse type D. Fugemassen udtaget under udførelsen af felt 7 og 8 overholder Vejreglernes krav til fugemasse type D, og indgår i projektet som en referenceprøve. Det var oplyst, at stenmaterialet skulle være Durasplit i fraktionen 16/32. I henhold til sigtekurven af stenmaterialet, bør stenmaterialet karakteriseres som 16/22 (bilag 12). Dette er også den stenstørrelse Icopal normalt anvender. 34

37 2.4 Opfølgning på forsøgsfelter juni 1999 Allerede den 24. juni 1999, altså ca. 1 ½ måned efter udførelsen, måtte den stenfyldte fuge i felt 7 og 8 udskiftes. Fugen var stærkt sporkørt og asfalten slået i stykker op imod fugen (se foto 2.34 til 2.36). Da fugen blev taget op kunne det konstateres, at mange af stenene ikke havde nogen vedhæftning til fugemassen. Mange sten var helt hvide uden fugemasse på overfladen (se foto 2.37 og 2.38). Der var ikke forskel på felt 7 og 8, der var udført med og uden omhyllede sten. Felt 7 og 8 blev udfyldt med samme materialer som i felt 5 og 6, men udgår af forsøget, da fugeudsparingen ikke længere er intakt. Der var ingen synlige fejl på de resterende forsøgsfelter (foto 2.31 til 2.33). Foto 2.31 Felt 1 og 3, 24/ (Phønix). Foto 2.32 Felt 2 og 4, 24/ (Tarco). Foto 2.33 Felt 5 og 6, 24/ (Icopal). Foto 2.34 Felt 7 og 8, 24/ (Icopal). 35

38 Foto 2.35 Felt 7, 24/ (Icopal). Foto 2.36 Felt 8, 24/ (Icopal). Foto 2.37 Felt 7 og 8, 24/ (Icopal). Foto 2.38 Bagsiden af fugen fra felt 7 og 8, 24/ (Icopal). Mange løse sten april og 26. oktober 2000 I foråret 2000 var der kommet kraftige mærker i sporene i alle forsøgsfelter i den nordgående retning. Mærkerne skyldes, at vejbelægningen var vandspulet for at opnå bedre friktion i køresporene. Ved en fejl var spulingen ikke stoppet ved overkørsel af de stenfyldte fuger. I felt 1 og 3 kunne sporene fra vandspulingen tydeligt ses som cirkulære riller i overfladen (foto 2.39 og 2.40), medens overfladen i felt 1 og 4 var meget ru (stor teksturdybde) med mange stenoverflader uden fugemasse (foto 2.41 og 2.42). 36

39 Foto 2.39 Felt 1 og 3, 7/ (Phønix). Foto 2.40 Felt 1, 7/ (Phønix), cirkulære riller i overfladen fra vandspuling. Foto 2.41 Felt 2 og 4, 7/ (Tarco). Foto 2.42 Felt 2, 7/ (Tarco), meget ru overflade med stenoverflader uden fugemasse. I oktober 2000 blev forsøgsfelterne igen inspiceret visuelt. Mærkerne der i april var konstateret i den nordgående retning var nu helt væk. I felt 1 og 3 var overfladen helt glat og sort, da fugemassen dækker 99 % af stenene (foto 2.43). I felt 2 er overfladen ensartet og mere ru. I overfladen kunne der stadig konstateres mange stenoverflader uden fugemasse, men dette var ens i hele fugebredden og altså ikke et resultat fra vandspulingen (foto 2.44). Det må konstateres, at skaderne i overfladen af begge fuger er selv-helet efter den varme periode i sommermånederne. Der kunne i 2000 ikke konstateres skader i fugen i felt 5 og 6 (foto 2.45). 37

40 Foto 2.43 Felt 1, 26/ (Phønix), overfladen af fugen er selv-helet efter vandspuling. Foto 2.44 Felt 2, 26/ (Tarco), ensartet overflade, der er selv-helet efter vandspuling. Foto 2.45 Felt 5, 26/ (Icopal). Ingen synlige skader maj 2001 I maj 2001 blev der udført en kontrolinspektion af alle forsøgsfelterne, der da havde en alder på ca. 2 år. Foruden visuel kontrol blev der udtaget 12 borekerner fra forsøgsfelterne. 1 borekerne fra hvert felt i køresporet og 2 til 3 fra hvert felt ca. midt i samlingen asfalt-fuge. Kernernes placering og nummerering er illustreret i figuren nedenfor. Kernerne er nummereret i den rækkefølge, de er udtaget. 38

41 Nordgående retning Tungt spor Midt Let spor Tungt spor Felt 6: Felt 3: Felt 1: Nødspor Felt 5: Nødspor F: Icopal Asfix 320-DK S: Durasplit 16/22 G: Cariphalte Omhyllede sten 11 F: Icopal Asfix 320-DK F: Phønix Stone Mastic Joint S: Durasplit 16/22 G: Cariphalte Ikke omhyllede sten 8 S: Vikan cross 16/32 G: Cariphalte CP (DK) Ikke omhyllede sten Felt 4: Felt 2: Sydgående retning Figur 2.3 Oversigt over opborede kerner. F: Tarcomastiks S: Kvartsit 11/16 G: Forsøg Ikke omhyllede sten 4 F: Tarcomastiks 1 S: Stålslagge 11/16 G: Forsøg Ikke omhyllede sten 3 2 De opborede kerner udtaget i fugen er efterfølgende i laboratoriet skåret i ca. 2 cm tykke skiver. Stenene er herefter manuelt adskilt fra fugemassen og vedhæftningen vurderet efter en skala fra 1 til 3, hvor 1 er dårlig vedhæftning og 3 er god vedhæftning. Resterende fugemasse på stenoverfladerne er vurderet visuelt og endvidere er fugemassen ekstraheret fra stenoverfladerne og fugemasse procenten udregnet og opgivet som "fugemasse rest". På den resterende fugemasse er der bestemt bitumendata. Kernerne udtaget i samling asfalt-fuge er testet i henhold til Schweizisk norm (ref. 1), hvor asfalt-fuge trækkes fra hinanden ved -20 C med en hastighed på 10 mm/min, hvorefter den maksimale vedhæftningsstyrke bestemmes. Resultaterne er samlet i efterfølgende afsnit under hver leverandør. 39

42 2.4.4 Felt 1 og 3 A/S Phønix Foto 2.46 Felt 1 og 3, 29. maj God vedhæftning til fugesiderne. Foto 2.47 Nærbillede af felt 1. Stenoverflader uden fugemasse. Foto 2.48 Nærbillede af felt 1. Foto 2.49 Felt 1 og 3 efter opboring. Fugemassen er ikke trukket ud over asfaltbelægningen og den har god vedhæftning til asfaltsiderne. Der er kun lille sporkøring i det tunge og det lette spor. Sten uden fugemasse på overfladen kan ses specielt i sporene. Fugemassen kan ikke adskilles fra stenene i overfladen. Fra kernen udtaget i fugen faldt en sten ud uden fugemasse og de resterende sten kan adskilles fra fugemassen. Dette var ikke muligt i kernerne udtaget i samlingen asfalt-fuge. De opborede kerner kan ses i de efterfølgende fotos. 40

43 Foto 2.50 Kerne 5 fra felt 1. Foto 2.51 Kerne 6 fra felt 1 (samling asfalt-fuge). Foto 2.52 Kerne 7 fra felt 1 (samling asfalt-fuge). Tabel 2.1 Resultater fra undersøgelse af borekerne udtaget fra felt 1 i fugen. Borekerne 5 Vedhæftning 3 % fugemasse på stenoverflader 95 % "Fugemasse rest" 19 % Wilhelmi, ºC 70,5 (67,2) Penetration, 1/10 mm 25 (29) PI 1,3 (1,1) Værdierne i parentes er data bestemt umiddelbart efter udlægning i Tabel 2.2 Resultater fra undersøgelse af borekerner udtaget fra felt 1 i samling. Borekerne 6 Borekerne 7 Vedhæftning, N/mm 2 1,8 1,7 41

44 2.4.5 Felt 2 og 4: Tarco Vej A/S Foto 2.53 Felt 2 og 4, 29. maj God vedhæftning til fugesiderne. Foto 2.54 Nærbillede af felt 4. Dybe revner i fugemassen. Foto 2.55 Felt 2 og 4 efter opboring af kerner. Fugemassen er ikke trukket ud over asfaltbelægningen og den har god vedhæftning til asfaltsiderne. Der er kun lille sporkøring i det tunge og det lette spor. Mange sten uden fugemasse kan ses specielt i sporene i begge felter. I feltet med kvartsit er der dybe revner i fugemassen (se foto 2.54). Fugemassen kan pilles fra stenene i overfladen på ca. 50% af kvartsitstenene, men i feltet med stålslagge, kan fugemassen ikke pilles af. 42

45 Foto af de opborede kerner kan ses i de efterfølgende foto. Foto 2.56 Kerne 1 fra felt 2 (stålslagge). Foto 2.57 Kerne 2 fra felt 2 (samling asfalt-fuge). Foto 2.58 Kerne 3 fra felt 2 (samling asfalt-fuge). Foto 2.59 Kerne 4 fra felt 4 (kvartsit). Tabel 2.3 Resultater fra undersøgelse af borekerner udtaget fra felt 2 og 4 i fugen. Borekerne 1 (stålslagge) Borekerne 4 (kvartsit) Vedhæftning 2,5 2 % fugemasse på stenoverflader 100 % 100 % "Fugemasse rest" 15 % 19 % Wilhelmi, ºC 82,0 (76,9) 86,0 (77,8) Penetration, 1/10 mm 43 (49) 45 (50) PI 4,2 (3,8) 4,8 (4,0) Værdierne i parentes er data bestemt umiddelbart efter udlægning Tabel 2.4 Resultater fra undersøgelse af borekerner udtaget fra felt 2 i samling. Borekerne 2 Borekerne 3 Vedhæftning, N/mm 2 1,8 1,7 43

46 2.4.6 Felt 5 og 6 Icopal a/s Foto 2.60 Felt 5 og 6, 29. maj Foto 2.61 Nærbillede af felt 5 (udført med omhyllede sten). Foto 2.62 Hul fra opboret kerne i samling asfalt - fuge i felt 5. Foto 2.63 Felt 5 og 6 efter opboring af kerner. Fugemassen er ikke trukket ud over asfaltbelægningen og har god vedhæftning til asfaltsiderne. Der er kun lille sporkøring. Sten uden fugemasse kan kun ses i sporene, der er et tykt lag fugemasse på den resterende del af fugen. Fugemassen kan pilles fra stenene i overfladen i den omhyllede og ikke omhyllede del af fugen. De opborede kerner kan ses på de efterfølgende fotos. 44

47 Foto 2.64 Kerne 8 fra felt 6 (udført med ikke omhyllede sten). Foto 2.65 Kerne 9 fra felt 5 (samling asfalt-fuge). Foto 2.66 Kerne 11 fra felt 5 (udført med omhyllede sten). Foto 2.67 Kerne 12 fra felt 5 (samling asfalt-fuge). Foto 2.68 Kerne 10 fra felt 5 (samling asfalt-fuge). Asfalten er knust under optagning og kan derfor ikke anvendes ved vedhæftningsforsøg. 45

48 Tabel 2.5 Resultater fra undersøgelse af borekerner udtaget fra felt 5 og 6 i fugen. Borekerne 8 (ikke omhyllede sten) Borekerne 11 (omhyllede sten) Vedhæftning 3 3 % fugemasse på stenoverflader 95 % 100 % "Fugemasse rest" 7 % 6 % Wilhelmi, ºC 92,0 (92,0) 91,0 (92,0) Penetration, 1/10 mm 57 (61) 57 (61) PI 6,0 (6,4) 6,1 (6,4) Værdierne i parentes er data bestemt umiddelbart efter udlægning i Tabel 2.6 Resultater fra undersøgelse af borekerner udtaget fra felt 5 i samling. Borekerne 9 Borekerne 12 Vedhæftning, N/mm 2 1,6 1, Samlet vurdering af forsøgsfelter Ved vurderingen af de udførte forsøgsfelter skal de forhold, fugerne har været udsat for, tages i betragtning. Fugerne har været udsat for meget stærk og tung trafik men ikke stor bevægelse (henholdsvis træk eller sammenpresning af fugen). Dette er ikke overraskende, da fugerne var projekteret som stenfyldt fuge type E og ikke type D. Erfaringerne med de udførte fuger kan derfor, direkte for type E, være til stor nytte ved den kommende revision af Vejreglerne for stenfyldte fuger. Indirekte kan erfaringerne også anvendes for type D, vedrørende den kraftige dynamiske påvirkning fugerne har fået fra trafikken, der kan føre til dårlig vedhæftning mellem stenmaterialet og fugemassen. Det store træk, der kan komme i egentlige dilationsfuger, hvor stenfyldt fuge type D skal anvendes, har derimod ikke indgået i forsøget. Det er generelt vurderet, at forsøgsfelt 1 til 6 alle har en tilfredsstillende kvalitet 2 år efter udførelsen. Forsøgsfelt 7 og 8, der kun havde en levetid på ca. 1 ½ måned, har ikke en tilfredsstillende kvalitet, med er taget med i de efterfølgende laboratorieforsøg for at teste en materialesammensætning, hvor der er konstateret dårlig vedhæftning mellem sten og fugemasse under rigtige driftforhold. Alle systemer, med undtagelse af forsøgsfelt 7 og 8, har god mekanisk stabilitet. Der er meget lidt sporkøring i fugerne og de er ikke trukket ud over kørebanen. Vedhæftningen mellem fugen og det tilstødende asfaltslidlag har vist sig at være god. Der er ingen slip af fugen op imod asfalten. Vedhæftningsstyrken mellem fuge og asfalt er på samme niveau i alle systemer og er i gennemsnit i laboratoriet målt ved -20ºC til 1,7 N/mm². I Schweiz har man erfaring med, at vedhæftningen skal ligge på omkring 1,88 N/mm² for egentlige dilatationsfuger. 46

49 Umiddelbart efter udtagning af borekernerne i forsøgsfelterne, blev det vurderet, at vedhæftningen mellem stenmaterialet og fugemassen er tilfredsstillende i forsøgsfelt 1 til 6. Der er ikke signifikant forskel på vedhæftningen mellem stenmateriale og fugemasse i de forskellige fugetyper. Det er derimod vurderet, at fugemassen fra Tarco har bedre vedhæftning til stålslaggen sammenlignet med stenmaterialet af kvartsit. Ved den efterfølgende vurdering i laboratoriet, er vedhæftningen mellem sten og fugemasse subjektivt vurderet til en lavere karakter for stenmaterialerne og fugemassen fra Tarco sammenlignet med de andre systemer. Da stenmaterialet er dækket 100 % af fugemasse, er dette ikke et udtryk for en dårligere vedhæftning, med et udtryk for trækstyrken af fugemassen. Der bør følges op på, hvorvidt vedhæftningen stadig er tilfredsstillende 5 til 7 år efter udførelsen eller om vedhæftningsstyrken er for nedadgående. I forsøgsfelt 7 og 8 er vedhæftningen mellem stenmaterialet og fugemassen subjektivt vurderet til 1 (dårlig vedhæftning), da stenene faldt ud af fugen 1½ måned efter udførelsen. Det skal bemærkes, at fugemasserne fra Phønix og Tarco er hærdet en del under driften. Der er målt en ændring i blødhedspunktet på op til 8 C mellem den udførte fuge (det vil sige lige efter udførelsen af fugen) og på fugen efter 2 års drift. Hvis denne hærdning af fugemassen fortsætter med samme hastighed, vil fugen hurtigt blive hård og sprød, resulterende i revner i fugemassen og eventuelt også dårligere vedhæftning til stenmaterialet. Der bør i de kommende år følges op på, hvorvidt denne hærdning er aftaget eller fortsætter. Ved forsøgsfelt 1 til 4 (Phønix og Tarco) er der for fugemasserne observeret en uventet god evne til at hele revner/riller, der er påført fugerne ved en vandspuling. Revnerne/rillerne blev påført fugerne i foråret og blev hurtigt fyldt med mudder og vejsnavs. Efter den varme sommerperiode var revnerne/rillerne totalt lukkede/helet. Tabel 2.7 Sammenlignende vurdering af forsøgsfelt 1 til 6. Forsøgsfelt Fugemasse Phønix Revnemastiks Tarcomastiks Icopal Asfix 320 Sten Vikan Kross Stålslagge Kvartsit Durasplit + Durasplit - Vedhæftning sten/fugemasse 3 2, % fugemasse på stenoverflader Hærdning, blødhedspunkt 3,3 5,1 8,2 0-1 Hærdning, penetration Vedhæftning asfalt/fuge, N/mm 2 1,8 1,8 1,7 1,6 1,5 47

50 3. Laboratorieforsøg I laboratoriet er der gennemført en række forsøg med det primære formål at udvikle en prøvningsmetode til bestemmelse af vedhæftningen mellem sten og fugemasse. Der er udført forsøg for at bestemme initial vedhæftningen, men også for at bestemme vedhæftningen efter fugen er påvirket af vand og dynamiske belastninger, der skal simulere trafikkens påvirkninger. Mange stenmaterialer er hydrofile, hvilket betyder, at de let dækkes af en vandfilm. Bitumen, der derimod er hydrofobisk, kan ikke hæfte mod vand. En vandfilm eller støv på stenmaterialet vil betyde, at fugemassen ikke kan få ordentlig kontakt med stenmaterialet, hvilket også vanskeliggøres af fugemassens relative høje viskositet. For at opnå god vedhæftning mellem stenmaterialet og fugemassen er det derfor vigtigt, at stenmaterialet er tørt og rent, samt at fugemassen har en passende viskositet. Følgende forsøg er afprøvet for at vurdere vedhæftningen mellem fugemasse og stenmateriale. Forsøgene beskrives nærmere i de efterfølgende afsnit: 1. Texas Boiling Test (initial vedhæftning) 2. Trækprøve af stenfyldt fuge (initial vedhæftning) 3. Sporkøringsforsøg (vedhæftning efter dynamisk belastning) 3.1 Materialer Ved forsøgene er der dels anvendt referencematerialer fra Icopal as, Phønix og Tarco og dels materialer udtaget i forbindelse med udførelsen af forsøgsbroen over Ødisvej syd for Kolding. Dette har gjort det muligt at sammenligne resultaterne fra forsøgene med erfaringerne fra forsøgsbroen, hvor fugerne er naturligt påvirket. Der er ved et enkelt forsøg anvendt et stenmateriale indhentet ved et andet anlægsarbejde. Skema 3.1 Fugemasser. SV Tarco gammel, batch SV Tarco ny, batch SV Icopal, Asfix 320, ingen batch nr. SV Phønix revnemastiks, batch SV Icopal, Asfix 319, ingen batch nr. SV 99093* Ny fugemasse Tarco, samme batch som SV SV 99103* Ny fugemasse Tarco, samme batch som SV SV 99096* Phønix revnemastiks, batch SV 99106* Phønix revnemastiks, batch SV 99108* Icopal, Asfix 319, batch 12/10/98 SV 99109* Icopal, Asfix 320, batch 20/02/98 * Udtaget under udlægning på Ødisvej 48

51 Skema 3.2 Stenmaterialer. SV SV SV SV SV SV SV 99095* SV 99105* SV 99098* SV 99111* SV * Kvartsit 12/18, Tarco Vikan 11/16, Tarco Stålslagge 11/16, Tarco Durasplit 16/32, Icopal Vikan, Phønix Råsjö Kvartsit Stålslagge 11/16, Tarco Kvartsit 11/16, Tarco Vikan Kross 16/32, Phønix Durasplit 16/32, Icopal Durasplit 16/32 coated med Asfix 319, Icopal SV * Durasplit 16/32 coated med Asfix 320, Icopal * Udtaget under udlægning på Ødisvej Skema 3.3 Grundere. SV Grunder, Tarco SV Guma 10-30, Icopal, batch SV 99097* Cariphalte, Phønix, batch SV 99104* Grunder, Tarco, batch SV 99107* Cariphalte, Phønix, batch SV * Cariphalte, Icopal, batch 98/969 * Udtaget under udlægning på Ødisvej 3.2 Texas Boiling Test Prøvningsmetoden anvendes normalt til at vurdere asfaltmaterialers vandfølsomhed. Asfaltmaterialet koges under omrøring i 10 minutter i destilleret vand. Når vandet er afkølet til stuetemperatur, hældes vandet fra og asfaltmaterialet placeres på et håndklæde eller lignende, hvorefter omhylningen af stenmaterialet visuelt vurderes i procent af mindst to personer. Metoden er beskrevet i reference 2. For at vurdere fugemassens vedhæftning til stenmaterialet er 400 g stenmateriale blandet med 3 vægt-% fugemasse i 3 til 5 minutter. For at vurdere udførelsesbetingelsernes indflydelse på vedhæftningen er der anvendt høj og lav temperatur af materialerne og der er anvendt henholdsvis vasket og uvasket stenmateriale. Omhylningsgraden er dels vurderet visuelt men også beregnet ved at bestemme forholdet mellem målt vægt-% fugemasse på stenmaterialet før og efter koge testen. Indledningsvis blev to fugemasser fra Tarco afprøvet (Tarco gammel og Tarco ny), da Tarco i praksis havde konstateret henholdsvis dårlig og god vedhæftning mellem stenmaterialet og fugemassen. Resultaterne fremgår af skema 3.4 og er afbildet i figur

52 Skema 3.4 Gammel og ny fugemasse fra Tarco afprøvet på tre typer sten. Fugemasse Stenmateriale Fugemasse Temperatur C Kvartsit Tarco gammel SV Tarco ny SV SV Vikan SV Stålslagge SV Kvartsit SV Vikan SV Stålslagge SV Stenmateriale Temperatur C Omhylning Aflæst % Omhylning Beregnet vægt-% % Kvartsit Gammel Vikan Gammel Stålslagge Gammel Kvartsit Ny Vikan Ny Stålslagge Ny Aflæst Beregnet Figur 3.1 Vedhæftning mellem gammel og ny fugemasse fra Tarco til 3 typer stenmateriale vurderet efter Texas Boiling Test. Resultaterne fra forsøget viser, at den gamle fugemasse har bedre vedhæftning til stenmaterialet af henholdsvis Kvartsit og Vikan, sammenlignet med den nye fugemasse. Vedhæftningen til stålslagge er stort set den samme for den gamle og nye fugemasse. Dette resultat stemmer ikke overens med de erfaringer Tarco har haft i praksis. Texas Boiling Test er endvidere prøvet på den kombination af fugemasse og stenmateriale, der ved forsøgsudlægningen på broen over Ødisvej efter 1 ½ måned viste dårlig vedhæftning mellem fugemassen og stenmaterialet (stenene faldt ud af fugen). Der er endvidere anvendt andre stenmaterialer for at afprøve om dette skulle give et bedre resultat. Resultaterne fremgår af skema

53 Skema 3.5 Vedhæftning mellem Asfix 319 og forskelligt stenmateriale. Fugemasse Stenmateriale Fugemasse Temperatur, C Durasplit SV Stålslagge SV Råsjö Kvartsit SV Icopal, Asfix 319 SV Durasplit SV Uvasket Durasplit SV Stålslagge SV Råsjö Kvartsit SV Stenmateriale Temperatur, C Omhylning Aflæst, % Omhylning Beregnet, vægt-% Resultaterne fra forsøget viser, at der er forholdsvis god vedhæftning mellem fugemassen og alle stenmaterialerne. Dette stemmer ikke overens med erfaringerne fra praksis, hvor fugemassen havde dårlig vedhæftning til Durasplit ved forsøgsbroen udført over Ødisvej. Da resultaterne fra begge forsøgsserier ikke kan relateres til erfaringer fra praksis, er det vurderet, at prøvningsmetoden ikke er egnet til at forudsige vedhæftningen mellem fugemasse og stenmateriale under realistiske drift forhold. 3.3 Trækprøve af stenfyldt fuge Der er udført tre typer af trækprøvning af stenfyldt fuge. Ved et forsøg er der anvendt en prøveopbygning som ved det normale strækkelighedsforsøg. Stenmaterialet er lagt mellem to betonlegemer der er grundet med tilhørende grunder, hvorefter fugemassen er hældt ned over stenmaterialet, resulterende i en stenfyldt fuge med dimensionen 25 x 50 x 50 mm. Trækprøvningen er foretaget ved -10 C med en trækhastighed på 3 mm/h. Ved andet forsøg er fugemassen støbt ned i tuber med en diameter på 30 mm, der er fyldt op af stenmateriale. Prøverne er trukket ved 10 C med en hastighed på 50 mm/min. I tredje forsøg er fugemassen støbt ud i aluminiumbakker med dimensionen 3,5 x 7 x 20 cm fyldt med stenmateriale. Prøveemnerne er trukket ved stuetemperatur. 51

54 Ved alle trækprøvninger løsnedes stenmaterialet fra fugemassen, men lå inde i fugemassen i små hulrum. Trækkurven er jævn og støt stigende, hvorfor der på kurven ikke kan konstateres, hvornår fugemassen slipper stenmaterialet. Trækkurven er alene et udtryk for trækstyrken af fugemassen og det er derfor vurderet, at metoden ikke kan anvendes til at vurdere vedhæftningen mellem fugemasse og stenmateriale. 3.4 Sporkøringsforsøg Sporkøringsforsøg i lille sporkøringsapparat anvendes normalt til at vurdere et asfaltmateriales modstand mod sporkøring. Ved forsøget fremstilles en prøveplade af asfaltmaterialet på 50 x 50 cm. Prøvepladen neddyppes i termostateret vand og overkøres med et gummihjul (bredde = 12 cm), der er belastet med 10 lodder, resulterende i et fladetryk på ca. 110 N/cm² pr. overkørsel. Gummihjulet kører i samme spor med en hastighed på 0,75 s/passage (svarende til 4,5 km/h). Prøvepladen belastes normalt med passager, hvorefter sporkøringsdybden måles. Prøvningsmetoden er beskrevet i pr. SV , forsøgsopstillingen kan ses i figur 3.2. Sporkøringsforsøget er anvendt på stenfyldt fuge opbygget mellem to stykker asfalt, resulterende i en stenfyldt fuge med en bredde på ca. 15 cm, en dybde på 6 cm og en længde på ca. 20 cm. Opbygningen kan ses på figur 3.3. Forsøgets formål er at efterligne de dynamiske påvirkninger trafikkens passage påfører en stenfyldt fuge, da denne mekanisme på længere sigt vurderes til at være en af hovedårsagerne til, at vedhæftningen mellem fugemasse og stenmateriale nedbrydes. vandspejl Figur 3.2 Forsøgsopstilling til sporkøringsforsøg. 52

55 Figur 3.3 Fremstilling af prøveplade til sporkøringsforsøg af stenfyldt fuge. Stenene er i denne fremstilling coated inden fugemassen hældes ud for at udfylde alle hulrum mellem stenmaterialet. Det blev hurtigt konstateret, at 10 lodder på sporkøringsapparatets vægtstang gav en for kraftig deformering af fugen (sporkøring). Fugen blev kraftigt deformeret på grund af at materialet blev flyttet, hvorved forsøgets formål ikke blev opfyldt. Ved at nedsætte belastningen til 6 lodder (resulterende i en kraft på ca. 530 kp), blev sporkøringen betydeligt mindre, hvorved hjulets gentagne passager har mulighed for at simulere fugemassens træk og tilbagetrækning på stenmaterialets overflade, der finder sted, når trafikken passerer en stenfyldt fuge. Sporkøringsforsøgene er ikke udført med hele prøvepladen neddyppet i vand, men med overrisling af vand for at mindske vandsprøjt i laboratoriet. For at vurdere vedhæftningen mellem fugemassen og stenmaterialet, er fugen umiddelbart efter sporkøringsforsøget inspiceret i overfladen. Fugen er herefter skåret over på tværs og et af stykkerne igen skåret over på midten. De tre stykker fuge er inspiceret og stenmaterialet søgt pillet ud af fugen. Vedhæftningen af fugemassen til stenmaterialet er herefter karakteriseret ved en skala fra 0 til 5, hvor 0 = løse rene sten i hele dybden af fugen og 5 = uændret. Fra forsøgsudlægningen på broen over Ødisvej, viste de reale betingelser, at fugen, bestående af kombinationen af Asfix 319 og Durasplit stenmateriale, var nedbrudt allerede efter 1 ½ måned (stenene faldt rene ud af fugen). Erfaringer fra inspektionen af eksisterende fuger samt erfaringer fra Tarco er, at Tarco's nye fugemasse har bedre vedhæftning til stenmateriale sammenlignet med den gamle fugemasse. Disse resultater skulle gerne genfindes efter sporkøringsforsøgene, for at prøvningsmetoden har opfyldt sit formål. 53

56 De første sporkøringsforsøg er udført med det for sporkøringsapparatet normale gummihjul, eventuelt sprøjtet med teflon spray for at forhindre at fugemassen klister til hjulet. Resultaterne kan ses i skemaet nedenfor. Skema 3.6 Sporkøringsforsøg med gummihjul. Fugemasse Sten Karakter Overkørsler Asfix 319 SV Asfix 319* SV Phønix* SV Ny Tarco SV Ny Tarco* SV Ny Tarco* SV Gammel Tarco SV Durasplit SV Durasplit* SV Vikan* SV Stålslagge SV Kvartsit* SV Vikan SV Stålslagge SV * Materiale udtaget under udlægning på Ødisvej Resultaterne fra sporkøringsforsøgene med gummihjul viser, at fugen fremstillet med Astix 319, har dårligere holdbarhed sammenlignet med de andre fuger. Stenmaterialet er løst og helt ren for fugemasse i en dybde af 2,5 cm (se figur 3.4). Der er ikke forskel på holdbarheden af de resterende fuger, hvorfor der altså ikke kan differentieres mellem Tarco s nye og gamle fugemasse. Der kan altså kun forventes at finde de virkelige dårlige fuger ved dette forsøg, hvorfor det er vurderet, at forsøget ikke fuldt ud opfylder sit formål. Figur 3.4 Stenfyldt fuge fremstillet af Astix 319, hvor der i realiteten ved forsøget på Ødisvej er der observeret dårlig vedhæftning mellem fugemasse og stenmateriale. Stenmaterialet ligger løst i fugen og er helt rene efter sporkøringsforsøget (gummi hjul, ca overkørsler). For at undersøge om sporkøringsforsøget kunne udføres hurtigere og endvidere fuldt ud opfylde sit formål, blev der udført sporkøringsforsøg med et hårdere hjul. Hjulet er fremstillet af Delrin med en bredde på 120 mm (forhandles under navnet NON frick). 54

57 Resultaterne fra disse forsøg er samlet i skema 3.7 (bemærk at antallet af overkørsler ikke er ens). Skema 3.7 Sporkøringsforsøg med Delrin hjul. Fugemasse Sten Karakter Overkørsler Asfix 319* SV Asfix 319* SV Asfix 320* SV Phønix * SV Gammel Tarco SV Durasplit coated* SV Durasplit coated* SV Durasplit coated* SV Vikan* SV Kvartsit SV * Materiale udtaget under udlægning på Ødisvej Resultaterne fra sporkøringsforsøgene med Delrin hjulet viser, at fugen fra Ødisvej med dårlig holdbarhed, (Asfix 319 i kombination med Durasplit) er nedbrudt efter halvdelen af overkørslerne sammenlignet med sporkøringsforsøget med gummihjul. Endvidere bliver Tarco s gamle fugemasse også vurderet til at have dårlig vedhæftning til stenmaterialet. Erfaringerne fra praksis er derfor genfundet. Trods dette er der ikke fuld tilfredshed med forsøget, da fugen fremstillet med materialer fra Phønix ikke kunne testes til overkørsler. Fugen blev deformeret på midten (en vulst voksede frem), hvorved hjulet ved ca overkørsler ikke længere kunne bevæges, uden sporkøringsapparatet tog skade. Et blødere hjul blev derfor afprøvet. Hjulet er fremstillet af plast og belagt med 15 mm tyk oliebestandigt gummi med en hårdhed på 70. Resultaterne fremgår af skema

58 Skema 3.8 Sporkøringsforsøg med plast hjul belagt med gummi. Fugemasse Sten Karakter Overkørsler Asfix 319 SV Asfix 319 SV Asfix 319* SV Asfix 320 SV Phønix* SV Ny Tarco* SV Ny Tarco* SV Ny Tarco* SV Gammel Tarco SV Durasplit SV Durasplit SV Durasplit* SV Durasplit SV Vikan* SV Kvartsit* SV Vikan SV Stålslagge* SV Kvartsit SV Gammel Tarco Stålslagge SV SV * Materiale udtaget under udlægning på Ødisvej Resultaterne fra sporkøringsforsøgene med det gummi belagte plast hjul viser, at fugen fra Ødisvej med dårlig holdbarhed, (Asfix 319 i kombination med Durasplit) er nedbrudt betydeligt efter overkørsler. To gentagelser af sporkøringsforsøget med tilsvarende materialer viser det samme resultat. Tarco s gamle fugemasse er også vurderet til at have dårlig vedhæftning til to typer stenmateriale. Den nye fugemasse er vurderet til at have god vedhæftning til tre typer stenmateriale, hvor vedhæftningen er bedst mod stålslagge. Disse vurderinger stemmer overens med Tarco s erfaringer. Samlet er det vurderet, at sporkøringsforsøgene med det gummi belagte hjul med overkørsler efterligner de nedbrydnings fænomener, der er set i praksis. Erfaringerne fra praksis er genfundet ved forsøgene. 3.5 Anbefaling Af de tre prøvningsmetoder der er anvendt til at vurdere vedhæftningen mellem fugemasse og stenmateriale, er det kun resultaterne fra sporkøringsforsøget, der kan henføres til erfaringer fra praksis. Det anbefales, at denne prøvningsmetode indføres ved typegodkendelse af stenfyldte fuger type D (egentlige dilatationsfuger) og type E (til broender m.v.). Da prøvningen ikke udføres for at vurdere en eventuel sporkøring af 56

59 fugen, men for at vurdere om fugemassens vedhæftning svækkes ved trafikkens passage, er metoden omdøbt til Stenfyldt fuges modstand mod trafikpassage (Vedhæftning mellem fugemasse og stenmateriale). Udkast til prøvningsmetoden kan ses i bilag 17. Den Schweiziske prøvningsmetode, der er beskrevet og anvendt i afsnit 2.4: Opfølgning på forsøgsfelter, der bestemmer vedhæftningen mellem fugen og tilstødende asfaltbelægning, er vurderet til at være en velegnet metode. I praksis ses der ofte slip af fugen op mod asfaltmaterialet (se eksempel i figur 3.5, der er et tilfældigt eksempel), resulterende i en utæt fuge. Det anbefales, at prøvningsmetoden ved den næste revision af Vejreglerne indføres ved typegodkendelse af stenfyldte fuger type D (egentlige dilatationsfuger). Prøvningsmetoden kræver opborede kerner, der kan tages i de prøveplader, der fremstilles til sporkøringsforsøget. Det bør overvejes om kernerne skal udsættes for en simuleret ældning, for at resultatet kan forventes at genfindes i praksis. Figur 3.5 Stenfyldt fuge der har sluppet op imod asfaltbelægningen, resulterende i en utæt fugekonstruktion. (Fugen indgår ikke i forsøget men er tilfældigt udvalgt). 57

60 58

61 4. Konklusion Efter inspektion af eksisterende fuger samt efter en prøveudlægning af forskellige typer stenfyldt fuge er konklusionen, at stenfyldt fuge kan udføres med god holdbarhed og god kørselskomfort. Inspektionen udført i 1998, hvor fugerne havde en alder på 1 til 7 år, viste dog, at stenmaterialet i nogle typer fuge havde mere eller mindre dårlig vedhæftning til fugemassen. Det ville være relevant i 2003 at udføre inspektion af de samme fuger, der så vil have en alder på 6 til 12 år, for at revurdere fugernes holdbarhed. Prøveudlægningen udført i 1999 viste, at en type fugemasse havde ualmindelig dårlig vedhæftning til stenmaterialet efter en kort driftsperiode. Ved kontrolophugning af de resterende fuger 2 år efter udførelsen, er det konkluderet, at vedhæftning mellem fugemasse og stenmateriale er tilfredsstillende. For to typer fugemasse blev der dog konstateret forholdsvis stor hærdning af bindemidlet. Det anbefales, at der udføres endnu en kontrolophugning i 2004, hvor fugerne da vil have en alder på 5 år. Ved sammenligning med leverandørernes erfaringer fra praksis samt erfaringer fra prøveudlægningen, er der udviklet en prøvningsmetode, der forventes at kunne forudsige, om vedhæftningen mellem fugemasse og stenmateriale er tilfredsstillende eller om den kan forventes at svækkes med tiden. Prøvningsmetoden er et sporkøringsforsøg, hvor en stenfyldt fuge er opbygget mellem to stykker asfalt, resulterende i en stenfyldt fuge med en bredde på ca. 15 cm, en dybde på 6 cm og en længde på ca. 20 cm. Denne prøvepladen er under forsøget halvt neddyppet i vand og overrisles med vand på overfladen, for at holde temperaturen nede. Prøvepladen overkøres med et hjul belagt med gummi (hårdhed 70), der belastes med en kraft på ca. 530 kp. Gummihjulet kører i samme spor med en hastighed på 0,75 s/passage (svarende til 4,5 km/h) med i alt passager. Dette sporkøringsforsøg har været i stand til at efterligne de nedbrydningstendenser, der er set i praksis. Prøvningsmetode til bestemmelse af vedhæftning mellem stenfyldt fuge og den tilstødende asfaltbelægning er endvidere afprøvet på borekerner udtaget fra prøveudlægningen. To år efter prøveudlægningen er der konstateret god vedhæftning mellem fugerne og det tilstødende asfaltmateriale, hvorfor en minimumsværdi for prøvningsmetoden nu er kendt. Begge metoder foreslås indført ved typegodkendelsesproceduren for stenfyldt fuge. Erfaringer fra fuldskalaforsøget sammen med karakteriseringen af de indgående materialer, registrering af udførelsesbetingelserne, samt laboratorieafprøvning af fugerne forventes at danne et godt grundlag ved den kommende revidering af Vejreglerne for stenfyldt fuge. EOTA (European Organisation for Technical Approvals) har godkendt et mandat til ekspansions fuger til broer (EOTA for Expansion Joints for Road Bridges). En arbejdsgruppen er nedsat til at udarbejde specifikationer og prøvnings- 59

62 60 metoder, der skal bruges til en teknisk vurdering af, om et fugesystem opfylder byggevaredirektivets 6 væsentlige krav. Prøvningsmetoder fra denne arbejdsgruppe bør også indgå ved den kommende revidering af Vejreglerne for stenfyldte fuger.

63 Litteraturliste Ref. 1: Praktische Aspekte der Systemwirkung von Gussasphalt im Brückenbau, Sivotha Hean und Manfred N. Partl, Bitumen, heft 4, Ref. 2: Evaluating Moisture Susceptibility of Asphalt Mixtures Using the Texas Boiling Test, Thomas W. Kennedy, Freddy L. Roberts and Kang W. Lee, Transportation Research Record

64 62

65 Bilag Bilag 1 Fugemasse fra Phønix, Revnemastix Bilag 2 Fugemasse fra Tarco, Tarcomastiks Bilag 3 Fugemasse fra Icopal, Asfix 320 Bilag 4 Fugemasse fra Icopal, Asfix 319 Bilag 5 Grunder fra Phønix, Cariphalte CP Bilag 6 Grunder fra Tarco Bilag 7 Grunder fra Icopal, Cariphalte CP Bilag 8 Stenmateriale fra Phønix, Vikan Kross Bilag 9 Stenmateriale fra Tarco, Kvartsit Bilag 10 Stenmateriale fra Tarco, Vikan Bilag 11 Stenmateriale fra Tarco, Stålslagge Bilag 12 Stenmateriale fra Icopal, Bilag 13 Specifikation Stone Mastiks Joint, Phønix Vej Bilag 14 Specifikation Tarcomastiks, findes ikke Bilag 15 Specifikation Asfix 320 (Guma) Bilag 16 Specifikation Asfix 319 Bilag 17 Sporkøringsforsøg af stenfyldt fuge 3

66 Vejteknisk Institut Laboratoriedata Bilag 1 Fugemasse fra Phønix, Revnemastix Egenskaber Enhed Krav til type D Reference batch SV Ødisvej, Felt 1 batch SV Ødisvej, Felt 3 batch SV Udstøbningstemperatur C Blødhedspunkt Wilhelmi C 69,6 67,2 71,4 Penetration, 100g, 5s, 25 C 1/10 mm Penetrationsindex +1,3 +1,1 +1,7 Densitet g/cm³ 1,20 Askeindhold vægt-% 22,7 Materiale < 0,075 mm i aske vægt-% 95,6 Talkumstabilitet g/m² < 10 3 Indtryksdybde, 35 C 1/10 mm < Kugleflydeprøvning, 24 timer 1,1 5,0 mangler Strækkelighed, -20 C - max. Spænding i klæbefladen MPa 0,80 1,39 - ved % forlængelse % > forlængelse, total % > 15 3 Polymerstruktur IR-Spekter, SV99179

67 Vejteknisk Institut Laboratoriedata Bilag 2 Fugemasse fra Tarco, Tarcomastiks Egenskaber Enhed Krav til type D Reference batch SV Ødisvej, Felt 2 batch SV Ødisvej, Felt 4 batch SV Udstøbningstemperatur C Blødhedspunkt Wilhelmi C 74,0 76,9 77,8 Penetration, 100g, 5s, 25 C 1/10 mm Penetrationsindex +3,3 +3,8 +4,0 Densitet g/cm³ 1,02 1,02 Askeindhold vægt-% 0,1 Materiale < 0,075 mm i aske vægt-% 93,2 Talkumstabilitet g/m² < 10 1 Indtryksdybde, 35 C 1/10 mm < Kugleflydeprøvning, 24 timer 1,1 5,0 2,3 Strækkelighed, -20 C - max. Spænding i klæbefladen MPa 0,80 1,04 - ved % forlængelse % > forlængelse, total % > 15 1 Polymerstruktur IR-Spekter, SV98443

68 Vejteknisk Institut Laboratoriedata Bilag 3 Fugemasse fra Icopal, Asfix 320 Egenskaber Enhed Krav til type D Reference SV Ødisvej, Felt batch 20/02/98 41 SV Udstøbningstemperatur C Blødhedspunkt Wilhelmi C Penetration, 100g, 5s, 25 C 1/10 mm Penetrationsindex +6,6 +6,4 Densitet g/cm³ 1,12 1,12 Askeindhold vægt-% 16,5 17,8 Materiale < 0,075 mm i aske vægt-% 78,4 85,3 Talkumstabilitet g/m² < Indtryksdybde, 35 C 1/10 mm < Kugleflydeprøvning, 24 timer 1,1 5,0 1,2 1,3 Strækkelighed, -20 C - max. Spænding i klæbefladen MPa 0,80 0,49 0,54 - ved % forlængelse % > forlængelse, total % > 15 > 180 > 180 Polymerstruktur IR-Spekter SV SV 98459

69 Vejteknisk Institut Laboratoriedata Bilag 4 Fugemasse fra Icopal, Asfix 319 Egenskaber Enhed Krav til type D Ødisvej, Felt batch 12/10 /98 18 SV Udstøbningstemperatur C 180 Blødhedspunkt Wilhelmi C 115½ Penetration, 100g, 5s, 25 C 1/10 mm 56 Penetrationsindex +8,3 Densitet g/cm³ 1,14 Askeindhold vægt-% 18,9 Materiale < 0,075 mm i aske vægt-% 98,4 Talkumstabilitet g/m² < 10 9 Indtryksdybde, 35 C 1/10 mm < 40 4 Kugleflydeprøvning, 24 timer 1,1 5,0 mangler Strækkelighed, -20 C - max. Spænding i klæbefladen MPa 0,80 0,27 - ved % forlængelse % > forlængelse, total % > 15 > 180 Polymerstruktur IR-Spekter, SV99108

70 Vejteknisk Institut Laboratoriedata Bilag 5 Grunder fra Phønix, Cariphalte CP Egenskaber Enhed Krav * Ødisvej, Felt 1 batch SV Ødisvej, Felt 3 batch SV Homogenitet Homogen Homogen Homogen Viskositet, Engler E 4 2,7 2,9 Optørringstid h 3 Tørstofindhold Vægt-% * Krav efter AAB Betonbroer, december 1994 IR-Spekter

71 Vejteknisk Institut Laboratoriedata Bilag 6 Grunder fra Tarco Egenskaber Enhed Krav * SV Ødisvej, Felt 2 batch SV Ødisvej, Felt 4 batch SV Homogenitet Homogen Homogen Homogen Homogen Viskositet, Engler E 4 11,9 1,9 1.9 Optørringstid h 3 0,2 Tørstofindhold Vægt-% 49,5 * Krav efter AAB Betonbroer, december 1994 IR-Spekter

72 Vejteknisk Institut Laboratoriedata Bilag 7 Grunder fra Icopal, Cariphalte CP Egenskaber Enhed Krav * Reference batch SV Ødisvej, Felt 5-8 batch 98/696 SV Homogenitet Homogen Homogen Homogen Viskositet, Engler E 4 3,6 2,4 Optørringstid h 3 0,1 0,1 Tørstofindhold Vægt-% 13,9 14,0 * Krav efter AAB Betonbroer, december 1994 IR-Spekter

73 Vejteknisk Institut Laboratoriedata Bilag 8 Stenmateriale fra Phønix, Vikan Kross Egenskaber Enhed Krav * Reference SV Ødisvej, Felt 1 SV Ødisvej, Felt 3 SV Stendensitet g/cm³ Homogen 2,765 2,775 2,783 Flisethed, fraktion 16/22,4 1,40 1,36 1,46 Sprødhedstal, fraktion 16/22, Kornform, % kubiske % * Krav efter AAB Betonbroer, december 1994 Sigteanalyse SV SV SV 99180

74 Vejteknisk Institut Laboratoriedata Bilag 9 Stenmateriale fra Tarco, Kvartsit Egenskaber Enhed Krav * Reference SV Ødisvej, Felt 4 SV Stendensitet g/cm³ Homogen 2,653 2,653 Flisethed, fraktion 16/22,4 1,40 1,23 Sprødhedstal, fraktion 16/22, Kornform, % kubiske % 98 * Krav efter AAB Betonbroer, december 1994 Sigteanalyse SV SV 99105

75 Vejteknisk Institut Laboratoriedata Bilag 10 Stenmateriale fra Tarco, Vikan Egenskaber Enhed Krav * Reference SV Stendensitet g/cm³ 2,765 Flisethed, fraktion 16/22,4 1,40 1,36 Sprødhedstal, fraktion 16/22, Kornform, % kubiske % 99 * Krav efter AAB Betonbroer, december 1994 Sigteanalyse SV 98445

76 Vejteknisk Institut Laboratoriedata Bilag 11 Stenmateriale fra Tarco, Stålslagge Egenskaber Enhed Krav * Reference SV Ødisvej, Felt 2 SV Stendensitet g/cm³ 3,711 3,676 Flisethed, fraktion 16/22,4 1,40 1,33 Sprødhedstal, fraktion 16/22, Kornform, % kubiske % 98 * Krav efter AAB Betonbroer, december 1994 Sigteanalyse SV SV 99095

77 Vejteknisk Institut Laboratoriedata Bilag 12 Stenmateriale fra Icopal, Durasplit Egenskaber Enhed Krav * Reference SV Ødisvej, Felt SV Stendensitet g/cm³ 2,779 2,790 Flisethed, fraktion 16/22,4 1,40 1,31 1,46 Sprødhedstal, fraktion 16/22, Kornform, % kubiske % * Krav efter AAB Betonbroer, december 1994 Sigteanalyse SV SV 99111

78 Bilag 13

79 Specifikation Tarcomastiks, findes ikke Bilag 14

80 Bilag 15

81 Bilag 16