Temperaturer i vejbefæstelser

Transkript

1 Temperaturer i vejbefæstelser Vejteknisk Institut Eksternt notat

2 Vejdirektoratet Vejteknisk Institut Elisagårdsvej Roskilde Telefon: Telefax: e-post: [email protected] hjemmeside: Titel: Temperaturer i vejbefæstelser Forfatter: Susanne Baltzer, Brian Henriksen, Ole Fog Foto: Jørn Raaberg Dato: December 2000 Copyright: Vejdirektoratet Tryk: Elektronisk Udgiver: Vejdirektoratet, Vejteknisk Institut ISBN: ISSN: Eftertryk i uddrag er tilladt med kildeangivelse

3 Temperaturer i vejbefæstelser Susanne Baltzer Brian Henriksen Ole Fog Vejteknisk Institut Eksternt notat

4 2 2

5 Indhold Indhold... 3 Summary... 5 Sammenfatning... 6 Indledning... 7 Måleteknik... 8 Beskrivelse af målestationerne... 9 Målestationen ved Fløng... 9 Uddrag af temperaturmålingerne Målestationen ved Nakskov Målestationen ved Skælskør Målestationen ved Ringsted Referenceliste

6 4

7 Summary A large number of temperature measurements have been carried out in Denmark in road constructions. This report describes temperature measurements from four measuring stations in Fløng, Nakskov, Skælskør and Ringsted. The temperatures have been collected in the period from 1991 to The highest temperature registered was 47.7 C. This temperature was registered at a depth of 20 mm in an asphalt layer. The lowest temperature registered was C, right at the top of the surface of the asphalt. The lowest temperature measured in an asphalt layer is C, measured at a depth of 10 mm. The greatest temperature variations are found in the top of a road pavement. In the summer, the asphalt temperature at a depth of mm can be up to 20 C warmer than the air temperature, whereas the temperature right on the road surface follows the air temperature. On the other hand in winter, the temperature at a depth of mm is the same as the air temperature, whereas the temperature at the surface is cooled a further 5 C. The changes in temperature at the top of an asphalt layer are slowly transmitted to the bottom, in the way that the temperature in the depth of 250 mm reaches its maximum 6-8 hours after the temperature at the top has reached its maximum. The temperature at the bottom of a road construction, in the natural soil, is - as expected - very stable. There are hardly any variations during the course of a day, but throughout the year, there can be temperature variations from a couple of degrees frost to C. One of the test sections mentioned in the report has a pavement consisting of 200 mm concrete covered by an asphalt layer. Concrete has a greater ability to conduct heat than asphalt and the temperature variations in the top of the layer ought therefore be transferred faster to the bottom than in an asphalt layer of corresponding thickness. However, this hardly shows in practice. The concrete layer in this report behaves in the same way as an asphalt pavement from a temperature point of view because of the asphalt layer which has been placed on top. The temperature registrations from all measuring stations mentioned in this report are stored on a CD (Internal note 82) and can be requested from the Danish Road Institutes library, [email protected]. 5

8 Sammenfatning I Danmark har man gennem en årrække udført et stort antal målinger af temperaturen i vejbefæstelser. Denne rapport beskriver temperaturmålinger opsamlet fra fire målestationer i henholdsvis Fløng, Nakskov, Skælskør og Ringsted. Temperaturerne er opsamlet fra 1991 til Den højeste temperatur der er registreret er 47,7 C. Denne temperatur er målt i 20 mm dybde i et asfaltlag. Den laveste temperatur der blev registreret var -17,1 C, der er registreret helt på overfladen af asfalten. Den laveste temperatur målt i asfaltlaget er -10,9 C, målt i 10 mm dybde. Det er i toppen af en vejbefæstelse at de store temperaturudsving findes. Om sommeren kan asfalttemperaturen i mm dybde blive op til 20 C varmere end lufttemperaturen, mens temperaturen helt på asfaltens overside rimeligvis følger luftens temperatur. Om vinteren derimod, følger temperaturen i mm dybde lufttemperaturen, medens temperaturen på asfaltens overflade afkøles yderligere ca. 5 C. Temperaturbevægelserne i asfaltens top transmitteres langsomt ned igennem befæstelsen, sådan at temperaturen i 250 mm dybde når sit maksimum 6-8 timer efter temperaturen i toppen. Temperaturen helt i bunden af en befæstelse, i råjorden, er som ventet meget stabil. Her kan der knapt spores temperaturændringer i løbet af et døgn, men på årsbasis kan temperaturen alligevel svinge fra et par minusgrader til C. En af forsøgsstrækningerne nævnt i rapporten har en belægning bestående af 200 mm beton dækket af et asfaltslidlag. Beton har en højere varmeledningsevne end asfalt, og temperaturændringerne i toppen af laget burde derfor transmitteres hurtigere til bunden end i et asfaltlag af tilsvarende tykkelse. Det er dog svært at se i praksis. Betonbelægningen i denne rapport opfører sig temperaturmæssigt som en asfaltbelægning grundet den samme sorte overflade. Temperaturregistreringer fra alle temperaturmålestationerne omtalt i denne rapport er lagret på CD (Internt notat 82) og kan rekvireres ved henvendelse til Vejsektorens fagbibliotek, [email protected]. 6

9 Indledning Temperaturen i et asfaltlag har afgørende indflydelse på vejens styrke og holdbarhed. Det er derfor vigtigt at kende de typiske temperaturforhold i asfalten, for eksempel når laboratorieforsøg under realistiske forhold skal udføres, eller udenlandske metoder skal tilpasses danske forhold. Vejdirektoratet har på flere forsøgsstrækninger registreret temperaturen i belægningen over en årrække. Denne rapport er en præsentation af disse temperaturmålinger, og giver derved svar på spørgsmål som: Hvor høj og hvor lav kan temperaturen blive i asfalten eller vejens øvrige lag? og Hvordan varierer temperaturen over et døgn henholdsvis et år? Rapporten omtaler fire forsøgsstrækninger; Fløng, Nakskov, Skælskør og Ringsted, der hver især har forskellig belægningstykkelse, er opbygget af forskellige materialer og måler temperaturen i forskellige lag. Forsøgsstrækningerne supplerer derfor hinanden godt i at give et udførligt billede af temperaturbevægelser i vejbefæstelser. De fire befæstelsers karakteristika er kort nævnt herunder: Fløng: 320 mm (senere 360 mm) asfaltbelægning. Temperaturen måltes i 7 (9) dybder i asfaltlaget. Også overfladetemperaturen er registreret for at vurdere om overfladetemperaturen er forskellig i forskellige kørebaner eller kørespor. Nakskov: 130 mm asfaltbelægning. Temperaturen måles i 7 dybder i asfaltlaget. Skælskør: Temperaturen måles i hvert lag i en befæstelse bestående af asfalt, stabilt grus og bundsikringssand lagt på råjord. Ringsted: 200 mm betonbelægning dækket af 40 mm asfaltslidlag. Temperaturen måles i asfalt og i tre dybder i betonen. Ringsted Skælskør Fløng Første afsnit i rapporten beskriver teknikken anvendt til temperaturmålingerne. Dernæst gennemgås temperaturmålingerne for de enkelte strækninger. For hver strækning vises typiske døgn- og årsrytmer, og der gives en oversigt over højeste og laveste temperaturer registreret i måleperioden. Nakskov Figur 1. Temperaturmålestationernes beliggenhed. 7

10 Måleteknik Temperaturer i alle målestationer nævnt i denne rapport, er målt ved hjælp af termotråd (nikkel-chrom-nikkel). Kun måden termotråden er placeret i belægningen varierer. I Fløng og Nakskov blev temperaturfølerne placeret i en opboret asfaltkerne, hvori der blev skåret en rille i hele kernens længde. I bunden af rillen blev der boret små huller ind mod kernens centerlinie, termotråden blev stukket ind og fæstnet med silikone. "Termokernen" er vist i figur 2. Asfaltkernen blev igen placeret i sit hul i asfalten og omstøbt med epoxy-tjære. Ledningerne blev ført ud i rabatten i en rille i asfalten og dækket af koldasfalt. Figur 2. Termokerne med følere forbundet til dataopsamlings-udstyr. Følerne i forsøgsstrækningerne ved Skælskør og Ringsted blev først placeret i de rigtige dybder i et plastrør, hvor selve ledningsspidsen blev ført igennem til ydersiden. Der blev dernæst boret et hul i forsøgsbelægningen i samme størrelse som plastrøret, røret kunne skubbes ned på plads, efterfyldes med sand og lukkes med en "prop" af bitumen. 8

11 Beskrivelse af målestationerne Målestationen ved Fløng Målestationen ved Fløng blev etableret i nødsporet på Holbæk-motorvejen (M11) i vestgående retning, lige før tilkørslen fra Fløng. Målestationen blev oprettet i foråret 1993 i forbindelse med et projekt der skulle sammenholde asfaltlagets temperatur og Elasticitetsmodul, for at give grundlag for en temperaturkorrektions-procedure. Målingerne sluttede i februar 1999 ved at en bilist påkørte og total-beskadigede målestationen som derefter ikke blev genetableret. Temperaturfølerne ligger stadig i belægningen, hvorimod alt det øvrige udstyr er fjernet. Oprindelig blev målestationen etableret med otte temperaturfølere. Senere er først to, derefter seks følere tilføjet. Nedenstående beskrivelse af temperaturfølernes placering er derfor delt i tre afsnit. Forår 1993 til 19. oktober 1995 Stationen oprettes og der placeres syv temperaturfølere i asfaltlaget og en ved måleskabet til at måle luftens temperatur. Figur 3 viser de enkelte temperaturføleres placering i asfaltlaget. 10 mm 34 mm 64 mm 94 mm 34 mm AB 60 mm GABI 150 mm 210 mm 230 mm GABII 265 mm Figur 3. Temperaturfølernes placering, Fløng forår 1993 til 24. august Den 24. august 1995 inddrages nødsporet ved Fløng til ekstra kørebane, og der udlægges 40 mm asfaltbeton (AB) på den eksisterende belægning. Følerne lå i sporet under udlægningen og derfor kan udlægningen tydeligt spores. Figur 4 viser temperaturen i belægningen i dagene omkring den 24. august Under udlægningen kommer temperaturen i den øverste del af den eksisterende asfalt op over 50 C. 9

12 Efter udlægningen falder temperaturerne, dels pga. den lavere lufttemperatur, og dels fordi følerne nu er placeret 40 mm dybere i belægningen. Temperatur :00 20-aug :00 21-aug :00 23-aug :00 24-aug- 95 Tid 01:00 26-aug :00 27-aug mm 34 mm 64 mm 94 mm 150 mm 210 mm 265 mm Luft Figur 4. Belægningstemperaturer i Fløng i dagene omkring asfaltudlægning. Yderligere to temperaturfølere, 19 oktober 1995 Efter udlægningen af de 40 mm AB, placeres der yderligere to temperaturfølere i belægningen for igen at kunne følge temperaturbevægelserne helt i toppen af asfalten. Temperaturfølernes placering er vist i figur mm 40 mm 50 mm 74 mm 104 mm 134 mm 40 mm AB 34 mm AB 60 mm GABI 190 mm 250 mm 230 mm GABII 305 mm Figur 5. Temperaturfølernes placering, Fløng 19. oktober 1995 til 4. februar

13 Overfladetemperaturen i forskellige kørespor Udfra et ønske om at undersøge om overfladetemperaturen er forskellig afhængig af hvor på vognbanen der måles, placeredes yderligere seks følere i belægningen den 29. november Figur 6 viser at de seks følere placeres i henholdsvis højre kørespor, og mellem højre og venstre kørespor, i samtlige motorvejens tre vognbaner. Figuren viser også de nye føleres placering i forhold til punktet (betegnet ARC1) hvor temperaturerne måles i dybden. 3/2 3/1 2/2 2/1 1/2 1/1 ARCI Overfladetemp. Lagtemp. VI Lufttemperatur 2m over vej 2. Overhalingsbane 1. Overhalingsbane Langsom bane Nødspor Rabat 4m 4m 4m 3,8m 10m Signaturer: Temperatur føler Figur 6. Skitse over placeringen af vejoverflade-temperaturfølerne. Desværre var de sidste kanaler på dataopsamlingsapparatet ustabile. Datakanalen hvori temperaturen målt i 305 mm dybde registreredes, undlod at virke i det øjeblik overfladetemperaturerne begyndte at blive opsamlet (29. november 1996). Under kvalitetskontrol af data er adskillige registreringer af overfladetemperaturerne fjernet pga. urealistiske værdier eller meget svingende forløb. Essensen af de opsamlede data er vist i det følgende. 11

14 Uddrag af temperaturmålingerne Figur 7 viser døgnrytmen på den varmeste dag der er registreret i asfaltlaget. Temperaturen i toppen af asfaltlaget stiger hurtigt i løbet af en solskinsdag, hvorimod det tager lang tid før varmen i toppen transmitteres til bunden af det tykke asfaltlag. Figuren viser at der er en forsinkelse på ca. 6 timer mellem maksimum temperaturen nås i toppen og bunden af asfaltlaget. Asfaltbelægningen i Fløng er usædvanlig tyk; forskellen mellem øverste og nederste føler i figur 7 er 240 mm. I langt de fleste asfaltbelægninger vil forsinkelsen på maksimum værdier i toppen og bunden af laget være mindre, idet asfalttykkelsen er mindre. Typiske tendenser på sommerdage er at kurveforløbet på asfaltens overfladetemperatur i høj grad følger luftens temperatur, dog med en lille forsinkelse. Ofte er overfladetemperaturen et par grader lavere end luftens temperatur. Derimod kan temperaturen i det øverste af asfaltlaget blive betydelig højere end lufttemperaturen. I eksemplet i figur 7 er temperaturen i 10 mm dybde dog kun ca. 5 C højere end lufttemperaturen i løbet af dagens varmeste timer :00 02:00 04:00 06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 00:00 02:00 04:00 Temperatur 10 mm 40 mm 50 mm 74 mm 104 mm 134 mm 190 mm 250 mm Luft Overflade Tid Figur 7. Døgnrytme på en sommerdag. Fløng 23. juli Døgnet med den koldeste vinternat der er registreret er vist i figur 8. Her ses det at overfladetemperaturen kan blive ca. 5 C lavere end lufttemperaturen, hvorimod temperaturen i asfalten holder sig varmere end lufttemperaturen. 12

15 5 10 mm Temperatur mm 50 mm 74 mm 104 mm 134 mm 190 mm 250 mm Luft -20 Overflade 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 00:00 02:00 04:00 06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 Tid Figur 8. Døgnrytme med kold vinternat. Fløng 15. februar En typisk årsrytme i henholdsvis toppen og bunden af belægningen ser ud som vist i figur 9. Som ventet er der betydeligt mere udsving på temperaturen i toppen af asfaltlaget end i bunden. På figur 9 ses flere "huller" i årsrytmen. Det er perioder, hvor der ikke er registreret data. 50 Temperatur mm 250 mm jan feb mar apr maj jun jul aug sep okt nov dec Tid Figur 9. Eksempel på årsrytme. Temperatur målt i 10 og 250 mm dybde. Fløng. Det kan være interessant at vide hvor høj og hvor lav temperaturen kan blive i asfaltlaget. Tabel 1 og 2 giver maksimum og minimum temperaturen registreret i belægningen i Fløng i perioderne 13. juni 1993 til 24. august 1995 og 19. oktober 1995 til 13

16 Føler placering målingerne afsluttedes i Tabel 3 viser maksimum og minimum overfladetemperaturer. Som nævnt viser figurerne 5 og 6 et af de varmeste henholdsvis koldeste døgn der er registreret. Maksimum og minimum værdier for disse figurer findes i tabel 2. Tabel 1. Maksimum og minimum temperaturer i Fløng 13. juni 1993 til 24. august Asfalt temperatur Maksimum temperatur Dato og tid 10 mm 46,9 30. juli :01 34 mm 44,6 14. juli :34 64 mm 42,2 14. juli :34 94 mm 40,0 14. juli : mm 37,0 27: juli : mm 34,6 29. juli : mm 33,4 29. juli :18 Maks. luft temp. samme dag Asfalt temperatur Minimum temperatur Dato og tid 33,0-8,5 18. feb :14 34,4-7,9 18. feb :14 34,4-7,3 18. feb :14 34,4-6,5 18. feb :14 33,9-5,3 18. feb :14 31,4-4,1 18. feb :14 31,4-3,3 18. feb :14 Min. luft temp. samme nat -8,5-8,5-8,5-8,5-8,5-8,5-8,5 14

17 Føler placering Tabel 2. Maksimum og minimum temperaturer i Fløng 19. oktober 1995 til 4. februar Asfalt temperatur Maksimum temperatur Dato og tid 10 mm 44,7 22. juli :14 40 mm 40,9 22. juli :14 50 mm 39,2 22. juli :24 74 mm 37,4 22. juli : mm 35,9 22. juli : mm 34,5 22. juli : mm 32,3 22. juli : mm 30,4 22. juli : mm 26,6 26. juli :19 Maks. luft temp. samme dag Asfalt temperatur Minimum temperatur Dato og tid 37,2-10,9 28. jan :45 37,2-9,1 28. jan :45 37,2-8,5 28. jan :45 37,2-8,1 28. jan :45 37,2-7,6 28. jan :45 37,2-7,1 28. jan :45 37,2-5,9 28. jan :45 37,2-4,5 28. jan :45 25,2-3,8 10. feb :45 Min. luft temp. samme nat -12,9-12,9-12,9-12,9-12,9-12,9-12,9-12,9-7,1 15

18 Føler placering (jvf. figur 6) Overflade temperatur Tabel 3. Overfladetemperaturer i Fløng 15. januar 1997 til 4.februar Maksimum temperatur Dato og tid 1/1 34,8 10. juli :56 1/2 34,5 21. juli :44 2/1 37,7 10. juli :56 2/2 40,4 10. juli :56 3/1 42,7 10. juli :06 3/2 36,9 10. juli :06 Maks. luft temp. samme dag Overflade temperatur Minimum temperatur Dato og tid 34,2-17,1 29. jan :48 34,8-17,0 29. jan :48 34,2-16,3 21. dec :31 34,2-14,8 21. dec :31 34,2-15,8 31. jan :54 34,2-15,0 21. dec :31 Min. luft temp. samme nat -11,6-11,6-10,7-10,7-10,9-10,7 For at belyse om der er en forskel på temperaturen i de forskellige spor er der lavet en statistisk bedømmelse på overfladetemperaturerne opsamlet i forskellige kørebaner og spor (t-test; parvis dobbelt stikprøve for middelværdi). Kun data for perioden 24. januar 1997 til 12. marts 1997 er anvendt til bedømmelsen, da der mangler datapunkter i øvrige måleserier. Temperaturen i højre hjulspor og mellem sporene er sammenlignet for hver vognbane for at se om der er en forskel der skyldes hjulpåvirkning. For hver vognbane er der en statistisk signifikant forskel på temperaturen i de to spor, men det er ikke altid det samme spor der er det varmeste. I vognbane 1 og 3 er temperaturen i køresporet varmest, mens temperaturen imellem sporene er varmest i vognbane 2. Middelværdien af temperaturen i højre kørespor og imellem sporene er brugt som udgangspunkt for at bedømme om temperaturen er forskellig i de tre vognbaner; Der er ingen forskel på middeltemperaturen i de tre vognbaner. 16

19 Målestationen ved Nakskov Målestationen på hovedlandevej 133 ved Nakskov blev oprettet i forbindelse med opstart af SHRP-LTPP 1 -strækningerne i 1993 i Danmark, og er således beliggende i en af disse. Målingerne begyndte 21. oktober 1993, og der måles stadig (december 2000). Måledata til denne rapport begrænser sig til 28. december Der er i måleperioden ikke sket nogen ændringer i asfaltlagtykkelsen, så der er gennem hele perioden målt med 8 temperaturfølere som angivet i figur mm 20 mm 35 mm 45 mm 60 mm 40 mm AB 90 mm GABI 125 mm Figur 10. Temperaturfølernes placering; Nakskov. Figur 11 viser en typisk døgnrytme. Som også vist i afsnittet om Fløng kan temperaturen i den øverste del af asfalten blive betydelig højere end lufttemperaturen, her ca. 15 C. Igen ses en forsinkelse mellem maksimum temperaturerne nås i toppen henholdsvis bunden af asfaltlaget. På grund af den mindre asfaltlagtykkelse er forsinkelsen i Nakskov på kun 2-3 timer mod de ca. 6 timer i Fløng. Den samme forsinkelse i temperaturpåvirkningen ses naturligvis også om vinteren jævnførende figur 12. I dette eksempel er temperaturen i asfalten lavere end lufttemperaturen, men det drejer sig kun om 1-2 C. 1 Nordisk opfølgning på det amerikanske forskningsprogram Strategic Highway Research Program - Long Term Pavement Performance. 17

20 Temperatur mm 20 mm 35 mm 45 mm 60 mm 90 mm 125 mm 02:00 06:00 10:00 14:00 18:00 22:00 02:00 06:00 Luft Tid Figur 11. Døgnrytme på sommerdag; Nakskov d. 21 juli :00 14:00 18:00 22:00 02:00 06:00 10:00 14:00 18:00 Temperatur 10 mm 20 mm 35 mm 45 mm 60 mm 90 mm 125 mm Luft Tid Figur 12. Døgnrytme over vinternat; Nakskov d. 12. januar Tabel 4 viser maksimum og minimum temperaturerne som registreret på forsøgsstrækningen ved Nakskov. Det bemærkes at asfalttemperaturen i 10 mm dybde bliver helt op til 20 C varmere end lufttemperaturen på det varmeste døgn registreret. 18

21 Føler placering Tabel 4. Maksimum og minimum temperaturer i Nakskov 21. oktober 1993 til 28. december Asfalt temperatur Maksimum temperatur Dato og tid 10 mm 47,2 12. juli :47 20 mm 45,4 12. juli :47 35 mm 43,0 12. juli :47 45 mm 41,8 12. juli :47 60 mm 40,2 29. juli :45 90 mm 39,1 12. juli : mm 37,4 29. juli :45 Maks. luft temp. samme dag Asfalt temperatur Minimum temperatur Dato og tid 27,7-10,6 31. dec :09 27,7-10,3 31. dec :09 27,7-9,9 31. dec :09 27,7-9,7 31. dec :09 29,6-9,5 31. dec :09 27,7-8,8 31. dec :09 29,6-8,2 31. dec :09 Min. luft temp. samme nat -10,4-10,4-10,4-10,4-10,4-10,4-10,4 19

22 Målestationen ved Skælskør For at skaffe viden om forbrændingsslaggers egnethed som ubundet bundsikringsgrus på strækninger med tung trafik, blev der i foråret og sommeren 1993 etableret en prøvestrækning på Skælskør omfartsvej, Ladebovej. Harboe bryggeri ligger for enden af Ladebovej, og transporter til og fra bryggeriet sker ad denne vej. Den ca. to kilometer lange forsøgsstrækning blev opdelt i fire felter. Felt 1-3 blev bygget med bundsikringslag af slagge fra henholdsvis Vestforbrændingen, KAVO og Amagerforbrændingen, mens felt 4 blev bygget med almindeligt bundsikringssand. Figur 13 viser en oversigt over forsøgsstrækningen, og viser samtidig at der blev etableret to temperaturmålestationer kaldet 1230 og 1800 (stationsnummeret angiver strækningens kilometrering). Hver målestation registrerede temperaturen i to forsøgsfelter. Temperaturfølere - plan Rabat Venstre Højre Rabat 3,00m 3,50m 3,50m 3,00m 2,00m 1,50m 2,00m Målestation no. 4 ST 1820 Temperaturdata ST 1800 Målestation no. 3 ST 1780 Temperaturdata Trafikdata Målestation no. 2 Målestation no. 1 ST 1240 ST 1230 ST 1210 Figur 13. Placering af målestationer på forsøgsstrækningen i Skælskør. 20

23 50 mm 30 mm AB 110 mm GAB 220 mm 200 mm Stabilt Grus 370 mm 300 mm Sand 570 mm Råjord 820 mm Figur 14. Temperaturfølernes placering i befæstelsen ved Skælskør. I alle fire målepunkter, måles temperaturen i fem forskellige dybder, ikke kun i asfaltlaget, men i hele befæstelsen. Figur 14 viser de enkelte føleres placering. Udover temperaturen i befæstelsen, måles lufttemperaturen ved hver målestation. Målingerne startede d. 11. oktober 1993 og sluttede d. 31. december Som angivet i figuren, blev der i løbet af måleperioden (sandsynligvis 27. september 1994) lagt et 3 cm slidlag af asfaltbeton på forsøgsstrækningen. Figur 15 og 16 viser temperatur-døgnrytmen i den traditionelt opbyggede del af forsøgsstrækningen for henholdsvis en sommer og en vinterdag. Asfaltlaget følger udsvingene i luftens temperatur. Som også vist for målestationen ved Fløng og Nakskov, bliver temperaturen i det øverste af asfaltlaget hurtigt C højere end luftens temperatur på en varm sommerdag, mens asfalt temperaturen nogenlunde følger luftens temperatur om vinteren (her 2 C lavere). Temperaturen i stabilt gruslaget svinger også i løbet af et døgn, dog ikke meget om vinteren. Generelt i datasættet ser det ud til at temperaturen i stabilt gruset topper med en forsinkelse på ca. 6 timer i forhold til lufttemperaturen. I de dybere liggende lag, specielt i råjorden, er der stort set ingen temperaturændringer at spore i løbet af et døgn. Det er der dog hvis man ser på årsrytmen for temperaturen i befæstelsen, som vist i figur 17. Her ses det at temperaturen i råjorden svinger fra ca. 0 til 25 C over et år. "Hullet" i årsrytmen i figur 17 repræsenterer en periode hvor der ikke er målt temperaturer. 21

24 Temperatur Asfalt SG BS-top BS-bund råjord Luft 00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 00:00 04:00 08:00 Tid Figur 15. Sommerdøgnrytme: Skælskør 3. juni :00 18:00 22:00 02:00 06:00 10:00 14:00 18:00 Temperatur Asfalt SG BS-top BS-bund råjord Luft Tid Figur 16. Vinterdøgnrytme: Skælskør 7. januar

25 Temperatur Asfalt SG BS-top BS-bund råjord jan feb mar apr maj jun jul aug sep okt nov dec Tid Figur 17. Årsrytme for temperaturerne i befæstelsen ved Skælskør Tabel 4 giver maksimum og minimum værdier for temperaturen registreret i de forskellige lag i den traditionelt opbyggede befæstelse. Føler placering Tabel 5. Maksimum og minimum temperaturer i Skælskør 11. oktober 1993 til 31. december Temperatur Maksimum temperatur Dato og tid Asfalt * 47,7 12. juli :06 SG 38,0 28. juli :06 BS-top 34,2 28. juli :06 BS-bund 29,5 27. juli :06 råjord 27,9 2. aug :06 Maks. luft temp. samme dag Temperatur Minimum temperatur Dato og tid 28,0-8,8 31. dec :51 30,5-4,9 31. dec :51 30,5-5,4 12. jan :17 30,5-3,4 16. feb :52 30,1-2,3 16. feb :52 Min. luft temp. samme nat -11,0-11,0-11,0 *) Indtil 27. september 1994 sad føleren i en dybde af 20 mm. Den 27. september blev der lagt slidlag ud, og føleren var nu placeret i ca. 50 mm dybde. -1,4-1,4 23

26 Målestationen ved Ringsted Som en del af det EU-støttede projekt ECOPAVE, blev der i august 1991 udlagt en 400 m lang prøvestrækning af beton med støbeasfaltslidlag i det vestgående spor på motorvej M20 ved Ringsted. Projektets formål var at udvikle en ny og billigere belægningstype, som i modsætning til traditionelle betonbelægninger var fugefri. Temperaturbevægelserne skulle i stedet optages i et revnesystem som etableres efter udlægningen, i det konkrete tilfælde ved brug af sprængtråd. For at overvåge revnebevægelserne blev der installeret transducere ved en del af disse revner. Disse målinger blev suppleret med temperaturmålinger ved top, midte og bund af det 20 cm tykke betonlag. Der blev ligeledes målt temperaturer i toppen af slidlaget. Følernes placering og befæstelsesopbygningen er vist i figur mm 40 mm Støbeasfalt 90 mm 140 mm 200 mm ECOPAVE beton 230 mm 290 mm 250 mm Knust beton 470 mm 350 mm Stabilt grus Figur 18. Følernes placering i betonbefæstelsen på M20 ved Ringsted. Temperaturene i top og bund af betonen er dobbeltregistreret. I denne rapport bruges middeltemperaturen af de to registreringer i samme dybde. Temperaturmålingerne ved Ringsted begyndte 10. oktober 1991 og sluttede 25. november Figur 19 og 20 viser døgnrytmen i en betonbelægning på henholdsvis et sommer og et vinterdøgn. Om sommeren følger temperaturen bevægelserne i lufttemperaturen, dog er temperaturen i asfalten ca. 10 C højere end lufttemperaturen, som set i de øvrige belægninger. Varmen fra asfalten forplanter sig i betonen med en forsinkelse på ca. 1 time i betonens top og ca. 6 timer til bunden. Vinterrytmen i et betonlag svarer også til 24

27 vinterrytmen i et asfaltlag. Luft- og asfalttemperatur følges ad, mens temperaturen i betonens underside (230 mm nede) kun bevæger sig et par grader i løbet af dagen. Varmeledningsevnen for beton er en smule højere end varmeledningsevnen for asfalt; 1,6-2,1 W/m C for almindelig hærdnet beton, mod 0,8 W/m C for asfalt. Derfor burde varmen fra det sorte slidlag transmitteres hurtigere ned gennem beton end gennem et tykt asfaltlag. Denne forskel er dog svær at registrere i praksis. Temperatur Asfalt-10 mm Beton-top Beton-midt Beton-bund Luft 00:00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 03:00 06:00 Tid Figur 19. Sommerdøgnrytme. Betonbelægningen ved Ringsted 12. juli Temperatur :00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 Asfalt-10 mm Beton-top Beton-midt Beton-bund Luft Tid Figur 20. Vinterdøgnrytme. Betonbelægningen ved Ringsted januar

28 Føler placering Temperatur Tabel 6. Maksimum og minimum temperaturer i betonbelægningen. Maksimum temperatur Dato og tid Asfalt-top 45,6 14. juli :06 Beton-top 41,3 14. juli :06 Beton-midt 36,2 30. juni :16 Beton-bund 32,3 28. juli :06 Maks. luft temp. samme dag Temperatur Minimum temperatur Dato og tid 33,0-10,0 4. jan :45 33,0-8,6 4. jan :45 32,8-6,5 5. jan :45 33,5-4,1 5. jan :45 Min. luft temp. samme nat -8,9-8,9-7,5-7,5 26

29 Referenceliste Nakskov og Fløng Baltzer S., Ertman-Larsen H.J.,Jansen J.M., Lukanen E.O. and Stubstad R.N., 1994 Notat 248, 1994, Vejteknisk Institut, Vejdirektoratet. "The 4 th International Conference on the Bearing Capacity of Roads and Airfields" Paper presented for the 4th International Conference on the Bearing Capacity of Roads and Airfields, Minneapolis, Minnesota, USA. Baltzer S., Ertman-Larsen H.J., Lukanen E.O. and Stubstad R.N., 1998 "Calculation of AC Layer Temperatures from FWD Field Data" Paper Presented for the BCRA Conference and Proceedings, Trondheim, Norway. Ringsted Trafalgar House Technologi Ltd Transport Research Laboratory Dansk Beton Teknik A/S Aalborg Portland A/S Danish Road Institute, dec 1992 "Brite ECOPAVE Project", Final Technical report, RI1B-254/P Skælskør Karsten Ludvigsen, 1995 "Anvendelse af ubundne slagger fra affaldsforbrænding som vejbygningsmateriale" Projektrapport udarbejdet af AFATEK A/S. 27

30 28

31 Notater/Notes - Eksterne notater/technical notes Nr /No År/Year 239/93 Handlingsplan for 1993 (Ledergruppen) 240/93 Alternative materialer i vejbygning 2-4 juni 1992, Rotterdam Slutrapport, dansk udgave (Knud A Pihl) 241/93 Korrelation mellem Bumpmetertal og IRI-værdier (Bent K Larsen, B Roland Jensen) 242/93 Kemisk svind projektet Fase II (Kirsten Eriksen, Hanne Strunge) 243/93 Polymermodificerede bitumenplader til broisolering Sammenlignende undersøgelse mellem Danmark og Sverige (Vibeke Wegan, Ylva Colldin) 244/93 Optical Methods for the Evaluation of Asphalt Concrete and Polymer-Modified Bituminious Binders (Kirsten Eriksen, Vibeke Wegan) 245/93 Microscopical Analysis of Asphalt-Aggregate Mixtures Related to Pavement Performance (Kirsten Eriksen) 246/94 Belægningsvedligeholdelse Dataindsamling, vedligeholdelsessystemer og raparationsmetoder SPRINT Workshop, 8-10 marts 1994, Barcelona Slutrapport, dansk udgave (Carsten Bredahl Nielsen, H J Ertman Larsen) 247/94 Belægningsvedligeholdelse Dataindsamling, vedligeholdelsessystemer og reparationsmetoder, i Danmark, statusrapport (Carsten Bredahl Nielsen) 248/94 The 4th International Conference on the Bearing Capacity of Roads and Airfields Kongresindlæg (S Baltzer, J M Jansen, R N Stubstad, E O Lukanen, H J Ertman Larsen) 249/94 Bearing Capacity and Water Part II: Measured Responce (Jørgen Krarup) 250/94 Third International Conference on Managing Pavements San Antonio, Texas, USA May 22-26, 1994 Kongresindlæg (H J Ertman Larsen, Bjarne Schmidt, Rikke Rysgård, Susanne Baltzer, Jan M Jansen) 251/95 Handlingsplan for 1995 (Ledergruppen) 252/95 Fourth SPRINT Workshop, exhibition and technical visit on Technology transfer and innovation in road construction Road construction materials - Production, Testing, Certification: the European Standardisation 7-9 June 1995, Copenhagen 253/95 Bearing Capacity and Water Part III: Measured Pavement Performance (Jørgen Krarup) 254/95 Final Workshop proceedings Fourth SPRINT Workshop, exhibition and technical visit on Technology transfer and innovation in road construction Road construction materials - Production, Testing, Certifikaktion: the European Standardisation 7-9 june 1995, Copenhagen 255/95 Forsøgsstrækninger på koldasfalt på hldv 119 (Carsten Bredahl Nielsen) 256/95 Staged pavement design, a Danish construction practice (Jan M Jansen) 257/95 Certificatordning for materialer til fugtisolering af betonbroer (Vibeke Wegan) 258/96 Vejteknisk Instituts Handlingsplan for1996 (Ledergruppen) 1/96 Bindemidler til OB Resultater efter 10 års brug på hldv 119, Skovvejen (Hans Christian Korsgaard, Carsten Bredahl Nielsen) 2/96 Testing GPS equipment for use on Road Data surveying vehicles (Henrik Vad Jensen, Poul Nørgård) 3/96 Blistring i membraner til broisolering Laboratorieprojekt (Finn Thøgersen) 4/96 Slagge fra affaldsforbrænding kan anvendes i anlægssektoren (Knud A Pihl, Jens Ludvig Sørensen) 5/96 Ringanalyse for gyrokompaktor (Anders Kargo) 6/97 Vejteknisk Instituts Handlingsplan for 1997 (Ledergruppen) 7/97 Vejsektorens forbrug af råstoffer (Per Ahrentzen, Flemming Berg) 8/98 Fællesafprøvning af diverse asfalttyper i forbindelse med revision af vejregel for varmblandet asfalt (Jørn Raaberg, Ole Grann Andersson, Jan-Ole Nielsen, Asfaltindistrien) 9/99 Måling af asfaltbelægningers tekstur i relation til friktion (Bjarne Schmidt) 10/00 Tilstandsvurdering af udvalgte kunststofbelægninger Rapport (Jeanne Rosenberg) 11/00 Temperaturer i vejbefæstelser (Susanne Baltzer, Brian Henriksen, Ole Fog)

32 Vejdirektoratet Niels Juels Gade 13 Postboks København K Telefon: Telefax: Vejdirektoratet Elisagårdsvej 5 Postboks Roskilde Telefon: Telefax: Vejdirektoratet Thomas Helsteds Vej 11 Postboks Skanderborg Telefon: Telefax: e-post: [email protected] Internet: