Så sänks spårbildningstakten
Ett nytt verktyg för prognos av slitlager har gjort det möjligt för Nynas att kvantifiera fördelen med att använda polymermodifierat bitumen (PMB) i asfaltbeläggningar. Minskad spårbildning innebär mindre underhållsbehov.
PEDRO spår om spåren
PEDRO – en förkortning av “PErmanent Deformation of asphalt layers for ROads” – är en modell som kan användas som ett verktyg för att förutsäga prestanda rörande spårbildning hos asfaltbeläggningar. Modellen har utvecklats vid Statens väg- och transportforskningsinstitut, VTI, och används i ett gemensamt projekt inom det strategiska innovationsprogrammet InfraSweden2030.
Till skillnad från andra liknande modeller använder PEDRO två olika komponenter – volymminskning (densitetsökning) orsakad av efterpackning och formförändring på grund av skjuvning – för att prediktera spårbildning i bundna lager.
De materialegenskaper som används som indata i PEDRO-modellen inkluderar asfaltens viskositet vid maximal fasvinkel. Tack vare det kunde Nynas team kvantifiera effekten av nya material, såsom polymermodifierat bitumen.
Spårbildning i asfaltbeläggningar är ett allvarligt trafiksäkerhetsproblem och en av de främsta anledningarna till underhållsarbete. Spåren orsakas främst av upprepat slitage till följd av trafik, och asfaltens egenskaper påverkar graden av spårbildning.
— Det gäller framför allt vid hög temperatur och belastning under relativt lång tid då asfaltblandningens viskositet dominerar dess egenskaper, förklarar Xiaohu Lu, Senior Technical Specialist hos Nynas.
Xiaohu Lu och hans kollegor har studerat hur användningen av polymermodifierat bitumen (PMB) kan förbättra förmågan att motstå spårbildning i asfaltbeläggningar.
— Vi har utfört laboratorieundersökningar av olika asfaltblandningar gjorda med konventionell bitumen (70/100) som referens och PMB (Nypol 76-28) för att studera motståndskraften mot permanent deformation. Testning av hjulspår användes för att utvärdera en tät asfaltbetong (ABT11) vid 60 °C.
Forskarna kunde visa att beträffande motstånd mot spårbildning uppvisade asfalten med PMB nästan tio gånger bättre prestanda än den med referensbindemedlet.
För att undersöka asfaltproverna vidare utförde forskarna tester av dynamisk skjuvmodul vid en rad olika temperaturer och belastningsfrekvenser. Testerna gjorde det möjligt att bestämma asfaltmaterialens viskositet vid maximal fasvinkel.
Denna viskositetsdata används sedan som materialegenskapsdata i ett nyligen framtaget verktyg som kan förutsäga hur spårbildningen hos en asfaltsbeläggning kan se ut (se faktaruta).
— Vi såg att asfaltmaterialet med polymermodifierat bindemedel hade drygt 20 % högre viskositet än den med bindemedel som inte modifierats, säger Xiaohu Lu.
Xiaohu Lu
Lu började på Nynas 2002. Han kom då närmast från en docenttjänst på KTH i Stockholm där han tidigare doktorerade inom området vägteknik. I sin roll som Senior Technical Specialist leder Xiaohu Lu flera av Nynas FoU-projekt inom bitumen och bituminösa material.
Den ökade viskositeten ökar asfaltmaterialets motståndskraft mot spårbildning.
— Genom att införa våra resultat i prognosmodellen kunde vi förutsäga att en vägsträcka med PMB uppvisar cirka 20 % mindre deformation jämfört med en sträcka belagd med bindemedel som inte modifierats.
Det innebär med andra ord att om en vägsträcka med PMB behöver underhållas efter 20 års användning, så kommer en referensvägsträcka med asfalt gjord med konventionellt bindemedel att behöva underhåll fyra år tidigare, efter cirka 16 års användning.
— Det är en väsentlig skillnad, konstaterar Xiaohu Lu. Och det är inte bara en kostnadsfråga, utan det ger även fördelar för miljön eftersom det främjar en mer hållbar användning av material och energi.
