Studie av metylenblå- og sandekvivalentmetoden for materialer til asfalttilslag

Abstract

Kvalitetskontroll av steinmateriale som skal brukes til vegformål er helt essensielt for å kunne sikre levetiden til vegen. I Norge i dag stilles det ikke spesifikke krav for tilslag til asfaltmørtel og dette gir en usikkerhet til hvorvidt vegbyggingsmaterialet holder tilfredsstillende kvalitet i de fineste fraksjonene. Målet i denne oppgaven er å undersøke hvorvidt metylenblå- og sandekvivalentmetoden er egnet som testmetoder for tilslag til asfaltmørtel, og om disse kan brukes til å vurdere kvaliteten på materialet. Det er sett på hvilke materialegenskaper som påvirker testene, spesielt med tanke på glimmer. For sandekvivalentmetoden er det også undersøkt hvorvidt testene lar seg gjennomføre med mer finstoff enn hva den europeiske standarden tillater.

For undersøkelse av metodene er en rekke metylenblå- og sandekvivalenttester gjennomført på 19 ulike materialer. Materialene er hentet inn fra ulike deler av Norge og består for det meste av steinmaterialer som brukes til vegbygging. For de ulike materialene er det undersøkt densitet, flisighet, kornkurve, abrasive egenskaper og glimmerinnhold. Glimmerinnholdet er undersøkt med både XRD og ved glimmertelling.

Den amerikanske og europeiske standarden for sandekvivalenmetoden viser seg å ha betydelige avvik. Dette gjør at resultatet påvirkes av hvilken standard som er brukt, som igjen gjør det vanskelig å sammenlikne resultater fra tester hvor ulike standarder er benyttet. Avvikene i standardene går på preparering av materialet, prøvemengde, tillatt finstoffinnhold og setningstid. Begge standardene har sine svakheter, og det anbefales å endre standardene slik at resultatene etter testing er sammenliknbare. Det er til slutt i oppgaven foreslått hvordan standardene kan tilpasses testing av asfalttilslag.

For materialene er det i hovedsak sandekvivalentmetoden som har gitt resultater som kan arbeides videre med. Resultatene viser at finstoffinnholdet og glimmerinnholdet er av faktorene som i størst grad påvirker resultatet av metoden. Det viser seg at testene lar seg gjennomføre med mer finstoffinnhold enn hva den europeiske standarden tillater, men at sandekvivalentverdien da må justeres med finstoffinnholdet til prøven. Sandekvivalenttesten er også sensitiv til variasjoner i glimmerinnhold, hvor økende glimmerinnhold gir en lavere sandekvivalentverdi. Likevel tyder resultatene på at metoden ikke kan erstatte glimmertelling som metode for mengdebestemmelse av glimmer. Dette er fordi flere andre faktorer påvirker resultatet av testen, som gjør at metoden ikke nøyaktig kan bestemme glimmerinnholdet i prøvene.

Testene gjennomført på metylenblåmetoden har ikke gitt resultater som kan brukes til å konkludere med hvordan metoden kan forbedres, eller hvilke materialegenskaper som påvirker resultatet. Metoden er i sin helhet vurdert som svært operatøravhengig siden resultatet fra testen er en visuell vurdering av blåfarge på et filtrerpapir. Resultatene fra testene viser at samtlige materialer har lav metylenblåverdi, og ingen overskrider det strengeste kravet som stilles til denne typen materialer. Denne dårlige variasjonen i materialene gjør at eventuelle trender er vanskelig å finne.

Quality control of stone material to be used for road purposes is absolutely essential in order to ensure the service life of the road. In Norway today, there are no specific requirements for aggregates for asphalt mortar and this gives an uncertainty as to whether the road construction material maintains satisfactory quality in the finest fractions. The aim of this thesis is to investigate whether the methylene blue and sand equivalent method is suitable as test methods for asphalt mortar aggregates, and whether these can be used to assess the quality of the material. It has been looked at which material properties affect the tests, especially with regard to mica. For the sand equivalent method, it has also been investigated whether the tests can be carried out with more fines than what the European standard allows.

To investigate the methods, several methylene blue and sand equivalent tests have been carried out on 19 different materials. The materials are sourced from different parts of Norway and mostly consist of stone materials used for road construction. For the various materials the density, chipping, grain curve, abrasive properties and mica content have been investigated. The mica content is examined with both XRD and by mica counting.

The American and European standards for the sand equivalent method proves to have significant deviations. This means that the result is significantly affected by which standard is used, which in turn makes it difficult to compare results from tests where different standards have been used. The deviations in the standards are preparation of the material, amount of sample, permitted fines content and setting time. Both standards have their weaknesses, and it is recommended to change the standards so that the results after testing are comparable. Finally, the thesis proposes how the standards can be adapted to testing of road aggregates.

For the materials, it is mainly the sand equivalent method that has given results that can be worked on further. The results show that the fines content and mica content are among the factors that most influence the result of the sand equivalent method. It turns out that the tests can be carried out with more fines content than what the European standard allows, but that the sand equivalent value must then be adjusted with the fines content of the sample. The sand equivalent test is also sensitive to variations in mica content, where increasing mica content gives a lower sand equivalent value. Nevertheless, the results suggest that the method cannot replace mica counting as a method for quantifying mica. This is because several other factors affect the result of the test, which means that the method cannot accurately determine the mica content of the samples.

The tests performed on methylene blue method have not given results that can be used to conclude how the methods can be improved or which material properties affect the result. The method as a whole is considered to be very operator-dependent since the result of the test is a visual assessment of the blue color on a filter paper. The results from the tests show that all materials tested have a low methylene blue value, and no one exceeds the strictest requirement for this type of material. This poor variation in the materials makes any trends difficult to find.