Projekt BVFF - publicerade
 
BVFF nummer: 
2014-066
Projekttitel 
Tjällossningsegenskaper för överbyggnadsdimensionering
Projektledare/Kontaktperson 
Tommy Edeskär
Telefon 
0920-493065
Utförarorganisation 
LTU
Medutförare 
VTI (ej medtalad)
Bakgrund 
Trafikverkets tjälfarlighetsklassificering av obundna material utgår från tjällyftningskapaciteten vilket är ett relativt bra mått på hur tjälaktivt ett material. Ur tjällossningssynpunkt ger tjällyftningskapaciteten en indikation på potentiellt vattenöverskott i konstruktionen men mindre ledning av hur dräneringen av detta vattenöverskott under belastning fungerar. Ett stort vattenöverskott med god dränering kan utgöra ett mindre problem än ett litet vattenöverskott med obefintligt dränering ur bärighetsnedsättningsperspektiv. Det saknas idag undersökningar på obundna material för att ta tjällossningsförlopp map dränering vid tex dimensionering.
Sammanfattning 
Dagens tjäldimensioneringssystem utgår från tjällyftning som dimensioneringskriterium. Tjällyftning påverkar komforten på vägarna och bidrar till uppsprickning av beläggning. Ur nedbrytningssynpunkt är bärighetsnedsättning på grund av tjällossning en större fråga. Tjällyftningen beräknas objektspecifikt med hjälp av lokal/regional temperaturdata från VViS-stationer men nedsatt bärighet pga tjällossning enbart genom en justering av styvhetsmoduler baserat på objektets klimatzon.
Hur allvarlig bärighetsnedsättningen för ett vägobjekt blir under tjällossningen beror dels på materialet i överbyggnaden men även till stor del av tö-förloppet som är temperaturberoende. I ett område där töförloppet går sakta kommer bärighetsnedsättningen att bli mindre jämfört med ett område där förloppet går snabbt om förutsättningarna i övrigt är lika. På konstruktionsnivå beror bärighetsnedsättningen på hur mycket vatten som frigörs i konstruktionen och i vilken mån det kan dräneras undan.
Detta projekt syftar till utveckla ett system för bedömning av bärighetsnedsättning vid vägdimensionering och konsekvensanalys. Den termiska modellen baseras på VViS-data som samlas in under töperioden. För att bedöma bärighetsnedsättningen beräknas mängden frigjort vatten i konstruktionen i relation till dräneringsförutsättningarna. För att göra detta måste en modell utvecklas som dels uppskattar hur mycket vatten konstruktionen innehåller i fruset tillstånd och hur det frigörs vid töförhållanden samt hur den hydrauliska konduktiviteten (permeabiliteten) förändras vid tö. Detta studeras i huvudsak i laboratorieförsök. Baserat på detta klassificeras konstruktionens påverkan av tjällossning i ett index-system. I fältstudier kommer modellen att verifieras med fallviktsmätningar och instrumentering. I modellen kommer klimatscenarioanalyser att genomföras för att se hur förväntade klimatförändringar kan komma att påverka ett antal vägsträckor.
Förväntat resultat 
Projektet förväntas resultera i en modell som kan implementeras i Trafikverkets dimensioneringsmodell PMS-Objekt eller användas fristående för strategiska frågor. I arbetet ingår att ta fram materialdata för översiktliga analyser samt anvisningar för att ta fram objektspecifika data vid projektering.
Ur ett vetenskapligt perspektiv är det intressant att försöka relatera mängden frigjort vatten kopplat till dränering under töförhållanden. Ansatser har gjorts för att beskriva dessa skeenden var för sig men inte som en samlad modell för klassificering av bärighetsnedsättning.
Vetenskapligt resulterar projektet i 3-5 vetenskapliga artiklar och en doktorsavhandling.
Plan för resultatspridning och implementering 
Modellen kan användas dels internt för strategisk planering eller implementeras i Trafikverkets dimensioneringssystem PMS-objekt helt eller delvis. En delvis implementering innebär att enbart tjällossningsperiodens längd bestäms genom analys av VViS-data. En full implementering innebär att även konstruktionens dräneringsförmåga uppskattas under den beräknade tjällossningsperioden. Implementeringen innebär att en metodbeskrivning behöver tas fram för bestämning av materialegenskaper i laboratorieförsök eller på annat sätt och eventuellt en komplettering av materialdata i tekniska dokument. Detta kan lämpligen ske som tillägg till tjällyftningsegenskaper.
Resultaten sprids genom i)de vetenskapliga publikationer som genereras i projektet , ii) genom BVFF och dess nätverk och iii) genom samverkan med Trafikverket.
Tidsramar 
Projektet drivs i form av ett doktorandprojekt och löper under 5 år. Projektet påbörjas i januari 2014 och förväntas avslutas i december 2018. Nedan anges en grov tidplan:
2014; litteraturstudie, laboratorieförsök, materialkarakterisering
2015; laboratorieförsök, materialkarakterisering, modellering av laboratorieförsök
2016; laboratorieförsök, modellering-labförsök, lic. examen
2017; laboratorieförsök, termisk modell baserat på VViS, utbyte med Kanada, fältstudier
2018; laboratorieförsök, modellering-fältstudier och klimatscenarioanalys, implementering, disputation