Artikel Separationseffekter vid kompaktering av obundna material

Branschen bör bibehålla fokus på ballastkvalité och säkerställning av så jämn storleksfördelning i obundna lager som möjligt. Segregerings- och separationseffekter kan ha en påtaglig inverkan på obundna lagers styvhet och bärighet, enligt projektet.

I det här projektet har en unik datamängd tagits fram till nytta för framtida vidareutveckling och validering av simuleringar med metoden kallad Diskret elementmetod (DEM) utöver de resultaten som framkommer i projektets slutrapport.

Experimenten visar påtaglig effekt av storleksfördelning för bergmaterial och kompakteringsprestanda. Resultatet ligger i linje med tidigare erfarenhet i branschen, dock har sannolikt inte så noggranna fullskaliga tester genomförts innan där just segregeringseffekter (bortfall av finmaterial) studeras och kvantifieras, enligt projektet.

Jämförelsen och valideringen mellan experiment och simulering visar goda resultat och överenstämmelse. Under utvecklingen har ytterligare förbättringsåtgärder och detaljer identifierats som sannolikt kommer förbättra predikteringsförmågan ytterligare.

Projektresultaten tyder på att branschen bör bibehålla fokus på ballastkvalité och säkerställning av så jämn storleksfördelning i obundna lager som möjligt. Projektet visar att segregerings- och separationseffekter kan ha en mycket påtaglig inverkan på obundna lagers styvhet och bärighet, enligt projektet.

Syfte

Syftet var att studera kompaktering av obundna bergmaterial genom experiment samt genom partikelbaserad simulering. Målet är dels att utveckla ett data-set för validering av simuleringsmodeller, dels att denna data och analys kan ge ökad förståelse gällande effekten av segregerade material på kompakteringsprestanda.

Bakgrund

Kompaktering av obundna bergmaterial är av central betydelse vid produktion av vägar och infrastruktur. Vägkroppens struktur, hållfasthet och livslängd är beroende av  ackningsegenskaperna i de olika obundna och bundna lager som utför en modern vägkonstruktion.

De nedbrytningseffekter av vägkroppen som driver behovet av underhållsåtgärder, så som permanent deformation av bitumen lager eller olika typer av springbildning, är direkt kopplade till underliggande lagers packning och styvhet.

Därför är det av såväl kostnads- som miljöskäl viktigt att öka prestanda och minska variansen för de obundna lagren. För att möjliggöra förbättring krävs effektiva metoder för att dels ge ökad grundläggande förståelse, dels för att utvärdera effekten av en potentiell förbättringsåtgärd. 

Digitalisering genom avancerad modellering och simulering är en naturlig väg framåt. Den dominerande metoden för att simulera system av partiklar, i det här fallet bergmaterial eller jord, är diskreta element-metoden (DEM).

Fraunhofer-Chalmers Centre för industrimatematik bedriver forskning och utveckling på området DEM inom olika applikationsområden där partikelsystem är av central betydelse.

NCC Industry AB har sökt och fått delfinansiering från Svenska Byggbranschens Utvecklingsfond för projektets genomförande.