Frost protection of roads

Abstract

Telehiv er forskyvelsen av jordoverflate som forårsakes av dannelsen av islinser i bære - og forsterkningslagene. Når frosten når telefarlig undergrunn vil vann bli sugd opp nedenfra ved hjelp av kapillært poresug gjennom frostsikringslaget hvis dette ikke er tilstrekkelig isolert. Vannet vil så fryse og danne horisontale islinser som kan bli flere centimere tykke. Denne utvidelsen er det ikke plass til og dermed oppstår forskyvelsen av overflaten. Ujevnhetene i vegbanen fører til forringet kjørekomfort og økte kostnader i form av større slitasje på bil og veg.

Mangelen på naturlig tilslag har ført til at Norge nå bruker sprengstein som bygningsmasteriale. I Norge brukes telefarlighetklassifiseringssystemet til Statens Vegvesen og inndeler telefarlighet etter andelen finstoff, dvs. materiale med diameter < 0,065 mm. Lokale pukkverk sitter på store mengder sprengstein som ikke kan utnyttes fordi de klassifiseres som telefarlige. Dette fører til store kostnader.

En mulig måte å benytte sprengstein i frostsikringslaget er ved hjelp av tilsetningsstoffer for å redusere frostfølsomheten. Frosthevetester av ubehandlede - og behandlede prøver fra flere pukkverk ble utført ved NTNU. Tilsetningsstoffene som ble testet var Dustex og en blanding av Terrasil og Zycobond. Vertikalt hiv, frostdybde og verdier for segregeringspotensialet ble beregnet for hver av prøvene.

Frost heave is cracking of the road surface due to formation of ice lenses in base and subbase layers. Water enters these two layers through the subgrade layer if this is not sufficiently isolated. Because of capillary suction, the amount of water migrating upwards is related to the amount of fines in the soil.

Scarcity of natural aggregates are forcing countries to use crushed rock aggregates to construct roads to ensure layers of appropriate specifications. Local quarries are left with a large amount of crushed rock aggregates that do not fulfil criteria set by the Norwegian Public Road Administration regarding the content of fines (0-4mm). The problem of storage, disposed and lack of opportunity cost is large for local quarries.

A possible way to utilise crushed rock aggregates in a frost protection layer is by using additives to reduce the frost-susceptibility. Frost heave tests of untreated - and treated - samples from several quarries were performed at NTNU. Additives tested were Dustex and a mixture of Terrasil and Zycobond. Frost heave, frost penetration depth and segregation potential values were calculated for each of the samples.