4 Stenmaterial

En viktig teknisk-fysikalisk egenskap utgör spaltbarheten i form av genomgångar med plana ytor och bestämda riktningar (bild 1) som betingas av kristallgittrets uppbyggnad. Mer eller mindre utpräglad spaltbarhet karakteriserar de flesta mineral utom kvarts. Glimmer (i form av både ljus muskovit och mörk biotit) spaltar extremt lätt i en enda riktning och kan i grovkornig utbildning utgöra en svaghet i bergarter (jfr bild IVb). Glimmer utgör ett problemmaterial från vägteknisk synpunkt. Hållfastheten nedsätts i regel med tilltagande kornstorlek hos mineralen, bland annat beroende på att spaltbarheten då lättare kan göra sig gällande och bilda sprickanvisningar i bergarter. Dessutom har mineralet beroende på uppsprickningen bitumensugande egenskaper. Kvarts har visserligen ingen regelbunden spaltning, men utgör ett sprött mineral och får inte vara alltför grovkornigt utbildat. Kalifältspater, som förekommer t ex i graniter, tenderar gärna att vara grovkorniga och eftersom de har två spaltningsriktningar utgör mineralen en försvagning av bergarten. Bland annat kalkrik fältspat (plagioklas), som förekommer i basiska bergarter, kan ibland ha förstärkts genom kristallisation av armerande, sekundära småmineral (jfr nedan).

En annan mycket viktig mineralegenskap, som också betingas av kristallgittrets uppbyggnad, är hårdheten. Det mjukaste och hårdaste mineralet, grafit respektive diamant, består kemiskt sett båda av kol, men har helt olika uppbyggnad av kristallgittret. Mineralhårdheten ges vanligen som rephårdhet i en 10-gradig skala, även om andra system också förekommer (tabell 2).

Tabell 2 Hårdhetsskala för mineral enligt Moh (mineralen med hårdheter 3, 6 och 7 förekommer som väsentliga beståndsdelar i bergarter)

Det är väl känt att kvartsrika bergarter har bra slitstyrka medan glimmerrika bergarter och kalksten är dåliga i det avseendet.

Densiteten hos de vanligaste bergartsbildande mineralen varierar från ca 2,65 kg/dm³ för kvarts och kali­fältspat till drygt 3 kg/dm³ hos mörka, järn- och magne­siumrika mineral som amfiboler och pyroxener. Låga korndensiteter än 2,60 kg/dm³ för bergarter indikerar ett poröst material.

Mineralen utgör inte byggstenar i bergarter med helt konstanta egenskaper utan påverkas av faktorer som mineralens storlek, sammansättning, men också av deras defor­ma­tionstillstånd m.m. Spänningar i berggrunden kan nämligen ha försegat mineral genom att ha deformerat kristallgittret, stört spaltningsförmågan och ”svetsat” ihop mineralen i bergarten. Detta syns särskilt väl i en nära monomineral bergart (metamorf kalksten) i bild Ia och Ib. (Samma typ av försegning karakteriserar för övrigt stål efter valsning). Försvagningar i form av sprick­bildningar kan i andra fall ha uppkommit i mineralen genom deformationer. Dessutom kan många mineral (med undantag av kvarts) ha omvandlats i berggrunden genom s.k. hydrotermal inverkan av gaser och lösningar, ofta redan i samband med bildandet men också i senare skeden.

4.1.4 Bergartsaspekter

Man skiljer mellan eruptiva (magmatiska), sedimentära och metamorfa bergarter. Eruptivbergarterna har i princip bildats genom utkristallisation av mineraler från bergartssmälta (magma). Har detta skett på stort djup så får man djupbergarter med ganska grovkorniga mineral genom den långsamma avkylningen. Om bergartssmältan däremot gjutits ut på jordytan, i samband med vulkanisk aktivitet, får man en hastig avkylning och dålig mineralutbildning samt ytbergarter bildas. Ofta kan ganska stora strömineral finnas i en mycket finkornig och t o m glasig mellanmassa. Håligheter, ofta i form av sfäriska gasavtryck, kan finnas i unga vulkaniska bergarter. Stelnar smältan som gångar i andra, äldre bergarter får man gångbergarter (tabell 3). Eruptivbergarter kan bilda såväl vidsträckta massiv som smala gångar i andra bergarter.

Ur kemisk-mineralogisk synpunkt är halten kiselsyra av avgörande betydelse för klassificering av bergarter. Vid hög halt av kiselsyra får man således som djupbergart granit och vid låg halt gabbro. Mellanled och varianter med olika bergartsnamn förekommer. Motsvarande ytbergarter är ryolit och basalt, medan gångbergarterna motsvaras av pegmatit och diabas. Porfyr kan räknas till både yt- och gångbergarter. Uttrycket porfyr anger egentligen inte bildningssättet och sammansättingen utan endast att strökorn förekommer i en mycket finkornig mellanmassa. Porfyrer är täta och inte porösa såsom ofta fallet med yngre ytbergarter. Bild 2 visar klassificeringen av bergarter enligt mineralogisk och kemisk sammansättning.

Tabell 3. Klassificering av eruptivbergarter.

 

En inom vägteknisk litteratur ofta använd kemisk klassificering av bergarter är enligt ”surhetsgrad”, som grundar sig på total halt av SiO2 (kiselsyra), se tabell 3. ”Sura” bergarter innehåller, enligt bild 2, främst kvarts och alkalifältspat, de ”basiska” domineras däremot av kalkrik plagioklasfältspat samt järn- och magnesiumrika mineral. Observeras bör att denna klassificering inte har något att göra med syra-basegenskaper i kemisk mening, ett malet pulver av en ”sur” bergart med alkalifältspat kan således ge ett högt pH-värde i vatten. Vägtekniskt sett så är ”surhetsgraden” främst av betydelse för vidhäftningen till bitumen i närvaro av vatten, men det finns också vissa kopplingar till hållfasthets- och nötningsegen-skaper. ”Sura” bergarter karakteriseras av låg, de ”basiska”, med hög halt av järn och magnesium samt hög densitet. ”Basiska” bergarter kan vara ganska mjuka men är sega. Omvandling till sekundära mineral (jfr nedan) är inte ovanlig.

Sedimentära bergarter bildas genom erosion och transport av äldre bergarter, avlagring av de lösgjorda fragmenten och senare cementering. De avsätts som regel i vattenmiljö och sortering sker alltefter variationerna i strömningshastighet. Grus ger konglomerat, sand ger sandsten och lera ger lerskiffer efter det att kompaktering skett genom trycket av överlagrande bergarter och cementering gett upphov till bergarter. Även skalfragment och kemiska utfällningar kan ingå i sedimentära bergarter och kalkstenen utgör exempel.
Sedimentära bergarter är i ostört tillstånd horisontellt lagrade och snabba växlingar är vanliga i vertikalled. Senare tektonik kan ha gett upphov till veckningar, förkastningar och överskjutningar som stört den ursprungliga lagringen.

Sedimentära bergarter är sällan aktuella i beläggningssammanhang i Sverige. Ett undantag är dock sandsten i Skåne som har cementerats till en kvartsitliknande bergart. Utomlands utgör däremot sedimentära bergarter, speciellt kalksten och sandsten, viktiga vägmaterial. Förutsättningen är då bra beständighet, något som kräver specialanalyser. Det förekommer därför speciella testmetoder för beständighet (jfr nedan). En tumregel är att ju äldre geologisk formation som bergarten kommer ifrån, desto bättre är de vägtekniska egenskaperna eftersom förfastningsgraden ökar och porositeten minskar.

Metamorfa bergarter har bildats genom metamorfos av andra bergarter och kan ha påverkats i flera omgångar. En omkristallisation kan ha skett genom ändrade temperatur- och tryckförhållanden.

Tabell 4 ger exempel på metamorfa bergarter, bildade från olika ursprungs-bergarter.

Tabell 4. Ursprungsbergart och bildad metamorf bergart.

Även lösningar och gaser kan förorsaka s.k. hydrotermala omvand¬lingar, men räknas inte alltid som metamorfos i egentlig mening på grund av de rådande, låga tryck- och temperaturförhållandena.

Metamorfos kan innebära både förändringar av bergartstextur och mineralnybildningar. Vid övervägande värmepåkänning får man kontaktmetamorfos. En granitsmälta, som tränger in i en äldre bergart, kan lokalt omvandla denna och t ex kan hornfels bildas av en lerskifferbergart på detta sätt. Förekomsterna av kontaktmetamorfa bergarter är dock av begränsad om¬fattning och variabla på grund av den ganska lokala upp¬värmningen. Vanligare och av betydligt större utbredning är bergarter som påverkats av regionalmetamorfos. Bergarter¬na har då omvandlats på stort djup och under högt tryck samt ofta i samband med bergkedjebildning.

Vid riktat tryck får man en orientering av mineral, något som t ex är karakteristiskt för gnejs. Ibland används termen ortognejs för att beteckna ett eruptivt och paragnejs ett sedimentärt ursprung. Ensidigt tryck ger upphov till förskiffring med skiviga mineral, främst glimmer, tryck från två håll däremot till stänglighet hos mineralen. Blir glimmerhalten hög, som ofta fallet i samband med skjuvpåkänningar, bildas glimmerskiffer. Mineralet förekommer här i parallellorienterade, sammanhängande skikt och bergarten får riktningsberoende egenskaper (anisotropi), jfr bild 3.

Metamorfos kan således både förstärka och försvaga bergarter. Hård hornfels kan således bildas av mjuk lerskiffer. Har däremot övervägande mineraldeformationer skett, innebär detta i regel en försegning och därmed kvalitetsförbättring. Spaltbarheten kan försämras och korngränser utsuddas som enligt exemplen i bild I och II (se bilagan). Nykristallisation av vissa sekundära småmineral i grövre korn kan också ge en armering åt lättspaltande, primära mineral. Har däremot omkristallisation dominerat, kan en bergart med odeformerade, dåligt sammanväxta mineral ha bildats. En diabas med god sammanväxning av mineral kan t ex omvandlas till amfibolit med dålig kornfogning. Bildning av glimmer innebär en försämring, särskilt om de orienterade mineralen ansamlats till separata skikt och denna förskiffring föranleder brottbildningar. Mycket kraftigt nedmalda, men sammanläkta bergarter kallas för myloniter. Dessa kan vara slitstarka men variera en hel del och lämpar sig därmed föga som beläggningsmaterial. Orienterade skikt av glimmer m. fl. sekundära mineral kan ha bildats utefter planparallella förskiffringsplan.
Bild IIa visar en granit som har enkla och raka kornfogar samt bild IIb en bergart som utsatts för påkänningar i berggrunden varvid mineral som kvarts krossats ned men läkts ihop och fältspaten kommit att bilda ofta rundade, större korn (porfyrisk textur). En avsevärd förbättring av slitstyrkan har då erhållits. Bild IIIa ger exempel på diabas (gångbergart) med väl sammanväxta mineral och bild IIIb en bergart av samma kemiska sammansättning, amfibolit med svag kornfogning, som bildats genom omkristallisation och under mineralnybildning. Diabas har god hållfasthet, amfibolit däremot dålig. Bild IVa ger exempel på en bergart med finkornig glimmer, som inte bildar markerade avlossningsplan, medan bild IVb illustrerar hur grovkornig glimmer, som orienterat sig skiktvis, bildat svagheter i bergarten.

Det inbördes sambandet mellan eruptiva, sedimentära och metamorfa bergarter kan åskådliggöras genom den s.k. bergartscykeln (bild 4). Bergarterna glider in i varandra utan några skarpa övergångar. Granit kan såväl ha bildats genom utkristallisation från en ”sur” magma som genom uppsmältning av en sedimentär bergart och omkristallisation. Kemiska förändringar kan samtidigt ha ägt rum genom utbyte av element.

4.1.5 Omvandling och vittring

Bergarter, bildade i en viss miljö med avseende på temperatur och tryck, kan vara instabila till sin sammansättning om förutsättningarna förändras, t ex överlagrande bergarter borteroderas. Genom att utsättas för gaser och lösningar, ofta vid ganska låga tryck- och temperaturförhållanden, kan sådana hydrotermala mineralomvandlingar ske som inte räknas till egentlig metamorfos. I vissa fall kan en omvandling till finkorniga sekundära mineral ha en gynnsam effekt, men vanligare är att de sekundära mineralen, som i regel är vattenhaltiga, mjuka och ofta glimmerliknande eller fibrösa, verkar försvagande samt kan t o m ge upphov till vittringsbenägna bergarter. Fältspat omvandlas således till mycket finkornig, glimmerliknande sericit, medan primära mineral som olivin, pyroxen och amfibol i basiska bergarter särskilt lätt omvandlas till sekundära mineral som klorit, serpentin, talk, olika lermineral m.m. Dessa sekundära mineral ger väsentligt försämrad beständighet, speciellt om lermineral förekommer. Svällande lermineral som smectit ger särskilt lätt upphov till sönderfall vid vätning och torkning samt frysning och upptining. Speciell testning behövs vid den typen av bergarter.

Bild Va ger ett exempel på begynnande omvandling till sekundära mineral. Bergarter, som innehåller sekundära mineral, bildar även ett vidhäftande damm vid krossning, något som kan försämra bindningen med bitumen. Bild Vb ger ett exempel på ett lerigt, sönderfallande finmaterial. Omvandlingar påträffas vid svenska förhållanden främst i tektoniska störningszoner såsom förkastningar. Malmfyndigheter har ofta bildats i sådana zoner och gruvberg bör därför undersökas särskilt noga. Omvandlingsprodukter är ofta lokaliserade till svaghetszoner (krosszoner), bildade i samband med skjuvpåkänningar i berggrunden. Vägskador har uppkommit när bergmaterial från tektoniska störningszoner använts, i asfaltbeläggning och i obundna lager.

Vittring, förorsakad av atmosfärilier, utgör en mer ytlig företeelse än den ovan beskrivna, mer djupgående omvandlingen. ”Basiska” bergarter, d v s sådana som är rika på järn- och magnesiumrika mineral, är lättvittrande, speciellt om de redan delvis är omvandlade till sekundära mineral av dålig beständighet. Omvandlingen till sekundära, vattenhaltiga mineral reducerar densiteten och kan indirekt användas som mått på omvandlingsgrad. Vid svenska förhållanden har inlandsisen bortskaffat vittrat ytberg och den kemiska vittring, som uppkommit efter isavsmältningen, är ganska försumbar (även om inverkan av påverkat ytberg alltid måste beaktas vid provtagning). Utländska förhållanden beskrivs i ett separat kapitel. Kalksten löses upp av sur nederbörd, men för vägförhållanden alltför lång tid. Bergarten är dessutom sällan aktuell i beläggningssammanhang i Sverige.

Vid beredning av sorteringar till asfaltbeläggning kommer de sämsta bergartskomponenterna att anrikas i finballasten. Dåliga asfaltbeläggningar beror i många fall på förekomst av sekundära vittringsprodukter och glimmer (som också kan ha bildats av andra mineral). Nya testmetoder som sandekvivalent och metylenblåabsorption (jfr nedan) kan ge vägledning, men reagerar inte på förekomst av glimmer i form av biotit och muskovit, såvida dessa inte har börjat brytas ned vidare till vittringsprodukter som lermineral. Hård kubiseringskrossning för bättre kulkvarnsvärde bidrar ofta till en dålig ”finmaterialkvalitet”

4.1.6 Allmänt om berggrund och dess strukturer

I ballastsammanhang är det av betydelse att känna till både bergarterna och de strukturer i berggrunden som påverkar både stenmaterialkvalitet och brytningsförhållanden. Berggrunden har påverkats av spänningar och deformationer under sin geologiska historia, med kontinentalrörelser och tillhörande bergartsbildande processer (tektonik). Förutom variationer i bergarter kan exempelvis förskiffringszoner och förkastningar störa en jämn produktion. En mycket påtaglig tektonisk företeelse utgör t ex sjön Vätternförkastningen som ligger i en förkastningszon och dåligt bergmaterial kan påträffas på både öst- och västsidan av sjön. Specialundersökningar måste ofta till i sådana sammanhang eftersom bergartskvaliteten kan växla kraftigt. Vägskador har uppstått när stenmaterial tagits från täkter i förkastningszoner.

Vid avsvalning av en bergartsmälta eller genom spänningsavlastning i berggrunden (den senare uppkommen när de överlagrande bergarterna borteroderats), kan förklyftning och slag (horisontella ”bottnar”) uppkomma. Vissa bergarter har speciella riktningar med särskilt god klyvbarhet, något som är viktigt att känna till vid brytningen av stenämnen för vidare bearbetning till byggnads- och dekorationssten.

Slitstarka, hårda bergarter som t ex kvartsit och porfyr är i regel mycket sprickiga eftersom dessa reagerar sprött vid spänningar i berggrunden (rupturell deformation). Mjuka bergarter reagerar däremot genom plastisk deformation och kan bilda mjuka veck med låg sprickfrekvens. Bergmekaniskt sett kan således mycket hårda bergarter vara sämre än mjuka under förutsättning av att de senare är homogena.

4.1.7 Berggrunden i Sverige från Vägteknisk synpunkt

De bergarter, som påträffas i Sverige, utgör rötterna av sedan länge nederoderade bergskedjor. Detta s k urberg har bildats på stort djup och utgör ca 70 % av berggrunden. Man kan urskilja de äldsta sedimentära och vulkaniska bergarterna, omvandlade till t ex ådergnejs resp. leptit, som genomträngts av granitkroppar, både av äldre och yngre generationer. Ibland har en mer omfattande metamorfos ägt rum varvid ursprungliga bergartskännetecken gått totalt förlorade. Det urberg, som på grovt förenklade geologiska kartor som i bild 5 kan ha samma beteckning, men helt olika sammansättning, textur och egenskaper. En komplex uppbyggnad, med olika generationer av bergarter som är inlagrade i varandra, är ganska vanlig.

För att rätt tolka geologiska kartor behövs det förutom god geologisk kunskap även erfarenhet av funktionen hos vägbyggnadsmaterial. Inverkan av olika petrografiska parametrar hos bergarter som kornstorlek, kornfogning, kornstorleksfördelning hos mineralen mm, kan variera vid sidan av mineralsammansättning och påverkar egenskaperna som vägmaterial. T ex är äldre granit ofta försegad genom deformation och är då i allmänhet av bättre beskaffenhet än yngre granit. Bohusgranit är mekaniskt svag på grund av sin odeformerade textur, även om den varit attraktiv som lättbruten gatsten. Ett stort område med äldre, omkristalliserad bergart, s k västsvensk gnejs, har en karakteristisk, svag kornfogning. Stora områden med grovkornig, yngre granit finns t ex i Norrlands inland. Glimmerhalten kan vara hög i gnejs av sedimentärt ursprung, ofta utbildad i form av ådergnejs (ibland kallad metagnejs) i Mellansverige och Norrlands kustland. Hög glimmerhalt utgör ett huvudproblem beroende på mineralets spaltbarhet som ger försvagning (jfr Bilaga med färgfoton).

Man har på senare år i alltför hög omfattning fokuserat stenmaterialegenskaper till slitstyrka och försummat stenmaterialets betydelse på beständighet hos asfaltbeläggning. Berggrunden i Sverige är av ”sur” karaktär (med hög halt av kiselsyra) och dessutom har det visat sig att bergarter med mineral som har hög alkalihalt (främst kalifältspat) ger en dålig vidhäftning till bitumen i närvaro av fuktighet samt benägenhet till ”stripping”. Saltlösning från halkbekämpning kan i kombination med trafikbelastning ge sönderfall på kort tid om ogynnsamma förutsättningar föreligger (Höbeda 2001). Detta gäller särskilt för granitiska bergarter med hög halt av kalifältspat men också för muskovitglimmer. Vidhäftningsbefrämjande tillsatser har god effekt i sådana fall (jfr kapitel 6 om tillsatsmedel).

I beläggningssammanhang är porfyrer av särskilt stort intresse på grund av sin goda slitstyrka. Dalaporfyrer är mest välkända och har störst utbredning och är mer homogena än porfyrerna t ex i Småland, som ofta är förskiffrade. Porfyrer påträffas även på andra håll som mer spridda förekomster. Tyvärr är de slitstarkare bergmaterialen ofta dåligt lokaliserade i förhållande till behoven. På senare år har dessutom observerats att slitstark porfyr kan poleras och ge en beläggning som har låg friktion i fuktig väderlek. Detta gäller dock särskilt utsatta lägen främst i tätorter, t ex i kurvor, sträckor där fordon bromsar in m.m. Man har t.o.m. varit tvungen att använda sig av utländska specialutrustningar för att rugga upp porfyrytorna och återställa nödvändig mikrotextur (Höbeda 1999, Jacobson och Hornwall 2001). Fräsning av beläggningsyta har även utförts men ger upphov till större slitage än specialutrustningar.

Diabaser och grönstenar (metamorfa basiska bergarter) påträffas som gångar och kroppar av olika storlek i äldre bergarter. Sådana bergarter används föga i Sverige på grund av icke fullgod slitstyrka, hög korndensitet och mörk färg. De benämns ofta ”svart granit” som byggnads- och dekorationssten. De förekommer ofta i andra bergarter som smala gångar som kan vara tektoniskt krossade genom rörelserna i berggrunden. Basiska bergarter kan ha i tektoniskt störda zoner ha bildat svällera (smectit m.m.) och asfaltbeläggning eller obundna lager med dålig beständighet kan erhållas.

Kvartsiter har god slitstyrka men samtidigt viss sprödhet. De är eftertraktade till slitlager på grund av sin ljushet. Den kvartsit som används i Sverige har olika ursprung. Dalslandskvartsit tillhör de yngre beståndsdelarna i urberget, medan skånsk kvartsit egentligen är en starkt sammankittad sandsten, yngre än urberget. En del av den jämtländska kvartsiten utgör beståndsdel av fjällkedjan. Dessutom finns det spridda kvartsitförekomster inom urberget. Man kan här även nämna Dalasandsten, som i regel inte har en god slitstyrka.

Kvartsiter och porfyrer har ofta utsatts för spänningar i samband med tektonik och kan innehålla mikrosprickor, ofta läkta sådana. Förekomst och frekvens av sådana sprickor begränsar produktionen av byggnadssten eller grova sorteringar eftersom brottbildningarna följer svagheter vid krossningsstegen.

Sedimentära bergarter (fossilförande och yngre än urberget) påträffas i Skåne, Gotland, Öland, Östergötland, Västergötland, Närke, Jämtland och längs fjällranden, jfr bild 5. Ofta har mjuka bergarter skyddats mot erosion av omgivande hård berggrund i nedsänkta lägen. Rester av sedimentära bergarter kan även påträffas i urberget. Endast Skånesandsten, som är en hård (kvartsitisk) och föga porös bergart, är av betydelse i beläggningssammanhang. Kalksten mals dock ned till filler och ingår på så sätt ofta i asfaltmassa.

Fjällkedjan (jfr bild 5) är bildad senare än urberget. Den har en mycket komplicerad uppbyggnad med starkt metamorfa bergarter, ofta av sedimentärt ursprung. Skiffermaterial av olika metamorfosgrad (lerskiffer, fyllit, glimmerskiffer) förekommer, liksom till grönstenar och amfibolit omvandlade vulkaniska bergarter m m. Dessa bildar ett system av s k skollor i form av mäktiga bergskivor, som skjutits ut över varandra och över underliggande äldre berggrund i väst-ostlig riktning. Det är svårt att finna bra stenmaterial i fjälltrakterna.

Resurserna av bergmaterial är praktiskt taget obegränsade i Sverige och detta gäller egentligen också för de slitstarkaste stenmaterialen som t ex porfyrer och kvartsiter. En helt annan sak är att förekomsterna ofta är belägna i naturskyddade eller bebyggda områden, eller också otillgängligt lokaliserade. Det kan dock vara svårt att få tag på berg som ger slitstark beläggning i stora delar av Sverige, t ex inom det västsvenska gnejsområdet eller delar av Mellansverige och södra Norrland. En del existerande bergtäkter anlades också på den tiden då det inte fanns några krav på nötningsmotstånd. Det är dock angeläget att lokala material används på bästa sätt för att undvika långa, energikrävande och miljöförstörande transporter. Riktigt slitstarkt stenmaterial bör därför användas endast i slitlagret och kan t o m ibland ha sämre lämplighet än ”lokalmaterial” i andra väglager (släta, glatta ytor ger försämrad inre friktion i massan). Erfarenheterna av ett minskat dubbslitage (Jacobson 1994) möjliggör även bättre utnyttjande av lokala stenmaterial.

4.1.8 Isälvslagringar (naturgrus)

Sverige är egentligen gynnat av rikliga tillgångar på naturgrus, men grusbristområden föreligger och grusutvinning försvåras i tättbebyggda områden. Användningen av naturgrus är ganska försumbar för asfaltbeläggningar. Bergkross blir allt viktigare på bekostnad av naturgruset och detta speciellt för asfaltbeläggningar där krossmaterial ger bättre stabilitet än krossat naturgrus som har en del mer eller mindre rundade ytor (hård ”kubiseringskrossning” av berg kan dock ge stenmaterial med avrundade ytor och därmed egenskaper som grusmaterial!). Skatt på naturgrus har införts för att gynna produktionen av bergkross.

År 2011 var den totala ballastproduktionen 79 milj. ton varav 65 milj. ton utgjordes av krossat berg och 13 milj. ton av naturgrus. I vissa regioner, t ex i Göteborgs- och Malmöområdena dominerar bergkross helt. Inventeringar av tillgångar på naturgrus i Sverige har utförts och det visar sig att dessa är ganska ojämnt fördelade. Isälvsavlagringar är även ofta svåra att exploatera på grund av motstående intressen som bebyggelse, vattenförsörjning, friluftsliv, landskapsbild m.m., och detta även i områden med rikliga förekoms­ter.

Inlandsisen som avlagrat de glaciala jordarterna har rört sig i ungefärligen nord-sydlig i södra och sydostlig riktning i norra Sverige utanför fjällkedjan. Den har brutit upp berggrunden och dragit med de lösbrutna fragmenten. Vid avsmältningen bildades moräner som utgör den helt dominerande jordarten och vars sammansättning beror på berggrundens hårdhet och sprickighet, men också på avsättningsförhållandena. Materialet är oftast korttransporterat och kornen ganska kantiga. Det är dåligt sorterat, d.v.s. kan samtidigt ofta innehålla både grova block och ler. Morän av grusiga typer har lokalt utnyttjats till vägändamål, speciellt för grusslitlager. Förekomsterna har dock ringa mäktigheter och är i regel alltför inhomogena för att vara av betydelse i kvalificerade beläggningssammanhang.

Isälvar med hastigt strömmande vatten bildades av smältvatten och dessa har tagit med sig bergartsfragment, som brutits loss från berggrunden som transporterats långa sträckor. När vattnets hastighet avtog vid isranden, avlagrades fragmenten som isälvsavlagringar innehållande främst grus och sand. Gruskornen är mer eller mindre avrundade. Finare partiklar, t ex silt och ler, transporterades längre sträckor och avlagrades i lugnt vatten (hav eller issjöar) som lersediment. Isälvsavlagringarna är således ganska väl sorterade, d v s de innehåller inte de grövsta och finaste beståndsdelarna samtidigt, såsom är fallet i morän. Beroende på variationerna i strömningshastighet och avsättningsförhållandena kan isälvsavlagringar vara mer eller mindre inhomogena. Grus kan således innehålla sandiga partier och lokalt kan t o m lerinslag förekomma.

Isälvsavlagringarna förekommer i form av rullstensåsar, deltan och israndbildningar, de senare av mer obestämd form än åsarna. Isälvsavlagringar kan ha bildats över eller under den högsta kustlinjen, vilket ger olika karaktär åt förekomsterna. Den högsta kustlinjen (gränsen för den forna havsnivån) har materialen inte påverkats i issjöar eller hav i samband med isavsmältningen och materialet kan vara dåligt sorterat. Svallgrusavlagringar, som dock är av ringa mäktighet, kan ha bildats under den högsta kustlinjen. Grusavlagringarna har ofta en alltför sandig sammansättning från vägmaterialsynpunkt.

Bergartssammansättningen i naturgruset reflekterar berggrundens sammansättning som inlandsisens rört sig över. Om exempelvis porfyrisk berggrund föreligger, kan gruset anrikas på denna hårda bergart såsom fallet är i delar av Dalarna, men även så långt söderut som Stockholmstrakten. Rundningen av partiklar ger förbättrad partikelhållfasthet. Har isen däremot rört sig över sedimentär berggrund, får man en anrikning av t ex svag lerskiffer, sandsten m m i gruset i isrörelseriktningen. Efter någon mils transport i isälven brukar dock sådana svaga bergartsfragment ha brutits ned. Generellt kan därför sägas att transporten i isälven brutit ned svaga komponenter och materialet blivit anrikat på de starkaste. De västsvenska gnejsområdena karakteriseras dock genomgående av dåligt naturgrus beroende på den över ett stort område helt dominerande bergartens karakteristiska, dåliga kornfogning.

Isälvsavlagringarna är ganska typiska för Skandinavien från europeisk horisont sett. På kontinenten och i England utnyttjar man i stället avlagringar, lokaliserade till omgivningar av nuvarande floder. Ibland tar man materialet från äldre terrasser som floden successivt grävt sig ned igenom eller också från flodbotten. Grus och sand utvinns dessutom från havet i ganska stor omfattning.

4.1.9 Rest- och återvinningsprodukter

Återvinning av asfaltbeläggning behandlas i kapitel 16 i Asfaltboken och tas inte upp här. Utomlands används metallurgiska slagger och ibland andra restprodukter till beläggningsändamål. I SS-EN 13043 ”Ballast till vägar flygfält och andra trafikerade ytor” tas endast massugnsslagg och stålslagger upp som produkter helt likställda med naturmaterial. Detta gäller även för övriga europeiska produktstandarder för stenmaterial. Några specialtester för slagg förekommer.

Restprodukter är subventionerade skattemässigt i vissa länder vid användning i byggnadssammanhang. Deponering kan vara förbjuden eller också mycket kostnadskrävande. I England har skatt införts på all ballastutvinning, bl a för att befrämja återvinning. Man har i USA försökt genom lagstiftning tvinga fram en viss inblandning av restprodukter i asfaltmassa. Rivet däcksgummi, och i vissa delstater även glaskross, utgör exempel. Risker för misslyckanden ökar dock alltid med antalet nya komponenter i asfaltmassan. Flygaska används som filler i en del länder, ibland i blandning med andra fillerkomponenter (jfr avsnitt om europastandardisering).

Mycken försöksverksamhet pågår i olika länder för att utnyttja diverse återvinningsmaterial i asfaltbeläggning. Det är alltid lättare att utnyttja ”udda” produkter i undre lager än i slitlagret. Man måste också beakta att många återvinningsprodukter kan ha bitumensugande förmåga, t ex krossad betong, eller också dålig vidhäftning, t ex krossat glas.

4.1.10 Jämförelse med utländska förutsättningar från geologisk och materialteknisk synpunkt

Från vägteknisk synpunkt är förhållandena i Sverige gynnsamma eftersom sedimentära bergarter, som ofta är svaga och porösa, spelar en helt underordnad roll. Vittrat berg har vidare bortskaffats genom inlandsisen som istället ”levererat” isälvsavlagringar som tidigare lätt kunnat exploateras. Det minskande dubbslitaget har även gjort att de allra slitstarkaste stenmaterialen inte behöver användas annat än till verkligen högtrafikerade vägar. Vad som kan vara problematiskt från asfaltteknisk synpunkt är den ”sura” berggrunden, övervägande av granitisk sammansättning, som kan ge upphov till problem med dålig beständighet hos asfaltmassa, såvida åtgärder inte vidtas, t ex inblandning av lämpliga tillsatsmedel. Hög glimmerhalt finns i många områden, t ex i Västsverige (bl. a. Göteborgstrakten) och södra Norrlands kustregioner. Tektoniskt påverkat berg kan även lokalt påträffas i täkter, t ex i delar av Skåne och i Vätternförkastningen.

Förutsättningarna att utvinna stenmaterial är däremot dåliga i många länder och sedimen-tära bergarter, men också restprodukter, kommer till användning i asfaltbeläggningar i hög omfattning. I USA utgörs således ca 70 % av allt krossmaterial av kalksten. Situationen är likartad i flera östersjöländer som Baltikum, Polen och norra Tyskland. Möjligheter till svensk stenexport är således goda från kustnära förekomster, även om konkurrensen är hård. S. k. ”superquarries”, med årsproduktioner på flera miljoner ton, har etablerats vid kusten, t ex i Skottland. Förutsättningarna för stenexport är också särskilt gynnsamma i norska fjordar.

I många länder, som inte haft en sen nedisning, har man en djupgående vittringsskorpa. Speciellt om berggrunden utgörs av basiska bergarter som basalt, men också diabas, kan höga halter av omvandlingsprodukter förekomma. Vittring angriper främst efter spricksystem där vatten kan tränga ned. Utländsk facklitteratur behandlar ofta problem som närmast är att hänföra till omvandlat berg och många lokala, ofta ”udda” testmetoder har också utvecklats. Några sådana tester har också blivit europastandarder.

Vad som karakteriserar svenska berggrundsförhållanden är att det ofta går att producera stenmaterial från bergskärningar i väglinjen och från sidotag, om inte till asfaltbeläggning, så i varje fall till obundna material. Detta är mindre vanligt på kontinenten och de brittiska öarna, där materialet i regel kommer från stora, etablerade täkter, ofta belägna i vulkaniska, basiska bergarter, t ex basalt. Granit och gnejs är mindre vanliga och aktuella varianter av ung geologisk ålder är ofta ganska spröda. Det är mycket ovanligt att man använder sig av sprängsten från olika byggen som råvara till krossprodukter, såsom t ex är fallet i Stockholmsregionen. Ett varierande råmaterial ställer dock stora krav på kvalitetskontroll.

Dubbslitaget vintertid innebär att synen på stenmaterial till massabeläggning är annorlunda än på kontinenten och på brittiska öarna. Nötningsmotstånd och hållfasthet är egenskaper som inte alltid går ”hand i hand”. För att spara på produktionskostnaderna undviker man ibland särskilt hårt berg, som sliter på utrustningen. En av orsakerna till dubbförbud i vissa länder, t ex Tyskland och delstater i Kanada och USA har sannolikt varit alltför dålig slitstyrka hos stenmaterialet. På senare tid har dock poleringsproblem konstaterats med högklassig porfyr på högtrafikerade gator, speciellt i Stockholm men också i Norge och särskilt på infarterna till större städer.

Nationella traditioner och olika provningsmetoder bidrar till olikheterna i synsätt på stenmaterialkvalitet, även om skillnader i använda massatyper också kan bidra till detta. Det torde vara få byggnadsmaterial där så många och ofta besläktade testmetoder utvecklats för en viss egenskap samt detta även i närbelägna länder med likartade förutsättningar. Detta har starkt försvårat arbetet med att ta fram gemensamma europastandarder. En diskussion av testmetoder ges i slutet av avsnitt 4.1.

Om man i Sverige prioriterar slitstyrkan hos stenmaterial, så värderar man t ex i Tyskland främst slaghållfastheten (d v s segheten). Man har stora täkter i basaltbergarter, en bergart som inte innehåller kvarts och därmed inte har fullgott nötningsmotstånd, men är mycket sega på grund av finkornigheten. Någon nötningsmetod finns inte. Basalter är ofta omvandlade och man använder sig därför av en del specialtester för bedömning. De stränga kraven på slaghållfasthet har ibland överraskat svenska producenter. Svenskt berg, speciellt om det är kvartsrikt och inte helt finkornigt, kan ge krossprodukter som inte klarar de tyska kraven.

Situationen är till viss del likartad i Frankrike. Det finns visserligen ett nötningsprov med vatten, men testen är ej till endast för stenmaterial i beläggningar utan också för obundna lager. Svenska stenmaterial har i regel lätt att klara denna test. Kraven på hållfasthet (Los Angelestal) är däremot stränga och endast finkorniga svenska bergarter uppfyller dessa.

I England värderar man stenmaterialets motståndskraft mot trafikpolering och därmed väggreppet i vått tillstånd särskilt högt. Resultatet från poleringsförsök avgör i första hand om en användning är möjlig i slitlager för högtrafikerade vägar. Poleringsresistenta stenmaterial har dock i regel samtidigt dåliga mekaniska egenskaper. Motsättningar har märkts inom arbetet med europastandarder (j f r speciellt avsnitt) beroende på olika synsätt vad som är en bra beläggningssten. Vissa stenmaterial, som inte klarar krav på slitstyrka vid svenska förhållanden, kan ha gott poleringsmotstånd. Det är svårt att förena god slitstyrka med poleringsresistens för naturmaterial. Av den anledningen förekommer en viss användning av porös lättballast i slitlager i vissa europeiska länder och delstater av USA.

I brist på förekomster av stenmaterial händer det att man i sydligare länder utnyttjar sig av för svenska förhållanden exotiska material som svaga sedimentära bergarter, koraller, snäckskal m m. Proportioneringen av asfaltmassan måste då anpassas beroende på avvikande kornform, asfaltabsorption m m.

4.1.11 Etablering av berg- och grustäkter

Det faller utanför ramen av detta arbete att i detalj beskriva lagstiftning och procedurer i samband med etableringen av täkter utan hänvisning görs till branschbladsfakta från Naturvårdsverket (SNV 1992). Hultqvist (2000) beskriver i korthet svensk lagstiftning, miljöbalken och vad som krävs för täkttillstånd. Detta arbete har bekostats av en täktavgift på tillståndsgiven volym. Länsstyrelserna har tagit fram översiktligt inventeringsmaterial som kan användas som underlag för mer detaljerade undersökningar. Uppgifterna insamlas av SGU och utdrag kan erhållas mot en avgift. SGU har även på senare år börjat ge ut speciella kartor, visande bergartskvalitet, i anslutning till storstäder med stor byggverksamhet. Efterbehandlingsplan för täkt måste finnas. Nedlagda täkter kan utnyttjas för etablering av industrier och bostäder, friluftsliv, konstgjorda sjöar m.m.

4.1.12 Undersökningar av ballastförekomster

En detaljinventering av förekomster måste skötas av sakkunnig personal och endast geologisk kunskap räcker inte till utan branschkännedom är nödvändig. Europastandarden för petrografisk analys, SS-EN 933-3 går främst ut på bergartsbenämningar och ganska lite på lämplighet hos bergmaterial. Vid bergförekomster är provsprängningar och kärn-borrningar aktuella. Det är mycket svårt att i laboratoriet framställa ett stenmaterial som är representativt för den produkt som senare kommer att produceras. Även produktionsframställt stenmaterial från en viss täkt är ingen entydig produkt, kvaliteten påverkas av åtgärder som antalet krossningssteg m. m (se avsnitt 4.2).

I samband med inventering av täkter karteras de förekommande bergarterna, men också deras sprickighet m. m. Vissa problem föreligger att testa utsprängt eller med slägga provtaget, ytligt berg som kan ha angripits av främst fysikalisk vittring. Testresultaten behöver därmed inte vara representativa för djupare beläget berg. Bedömning av sprängsten från förundersökningar för bergtäkter kräver särskild uppmärksamhet. Det är svårt att i laboratoriet efterlikna det material som senare kommer att produceras i verk. Det är viktigt att också laboratoriekrossningen sker i steg och vid varierande spaltöppning (det senaste steget är anpassat för att ge en optimal produkt av analysfraktionen).
De i samband med bergundersökningar uttagna bergartsbitarna eller borrkärnorna undersöks okulärt med avseende på ungefärlig mineralsammansättning, kornstorlek, strukturer som förskiffring, vittringstillstånd (förekomst av ytvittring kan försvåra karakterisering av djupare beläget berg) m.m. Svag kornfogning brukar kännetecknas av ”sockerbitsytor” på brottytor eftersom sprickorna främst följer kornfogar och mer sällan går genom mineralen. Ofta kan mer än en enda bergart finnas i en förekomst och då bör de både bedömas och ofta även testas separat efter sortering. ”Jordigt”, matt utseende utan ”kristallglans” hos mineralen kan tyda på kvalitetsnedsättande omvandlingar. Sådana bergartsmaterial kan ofta repas av stålspets.

Vid undersökningar av tunnslip i mikroskop måste man ta hänsyn till att sådana representerar endast ett fåtal cm² av bergarten. Det är därför mycket svårt att ge kvantitativa och representativa besked, t ex beträffande glimmerhalt, något som tidigare varit aktuellt i samband med beläggningssten. Dessutom beror glimmerns skadlighet, förutom av halten, även av mineralets kornstorlek, orientering och fördelning i bergarten. Förekommer mineralet ansamlat till täta skikt så bildas det avlossningsytor. Glimmerrika bergarter kan ha bra slaghållfasthet om de är finkorniga, däremot är i sådana fall nötningsmotståndet dåligt. Glimmer och andra svaga mineral anrikas i stenmjölet och egenfillret vid krossning och kan ge problem vid framställningen av asfaltmassa (jfr bildbilaga med färgbilder).

Vid undersökning av naturgrus undersöks halterna av de olika bergartskomponenterna och särskilt innehållet av ”svagt material”. Genom att repa materialet med stålspets kan man urskilja svaga, sedimentära eller vittrade bergarter.

Nödvändigheten av produktionstekniska åtgärder (avsnitt 4.2) för bra kvalitet kan också bedömas i samband med en riktigt utförd petrografisk undersökning. I vissa fall, särskilt vid inhomogent berg, kan således kulkvarnsvärdet förbättras genom ”kubiseringskrossning”. Man måste dock beakta att det stenmjöl som bildas av omvandlade bergarter, kommer att innehålla mineral som kan ge upphov till en potentiellt vattenkänslig asfaltmassa. Egenfillret kan också vara olämpligt. Riskerna är särskilt stora i tektoniskt påverkat berg, t ex inom förskiffringszoner. Utbyte av egenfiller eller tillsats av aktiva filler kan vara nödvändigt. En petrografisk undersökning kan också upplysa om nödvändigheten att utföra specialtester vid tveksamma stenmaterial, t ex angående beständighet, men också för att förklara eventuella oväntade avvikelser i testvärden.

4.1.13 Stenmaterial till asfaltbeläggningar enligt SS-EN 13043, Ballast till vägar, flygfält och andra trafikerade ytor

Europastandarder (EN) är till för att undanröja tekniska handelshinder i Europas inre marknad. EU arbetar med direktiv och enligt Byggproduktförordning från 2011 ställs väsentliga, grundläggande produktkrav (hållfasthet och stabilitet, brandskydd, hälsa, hygien och miljö) som helt eller delvis måste uppfyllas för en standardiserad produkt, framtagen på ett EU mandat. En sådan produkt kan CE märkas. En annan väg att föra fram nya, innovativa produkter med CE märkning är genom europeiska typgodkännanden, s k ETA. Påpekas bör att CE märkning inte säkerställer nödvändig kvalitet utan varje land måste kunna välja relevanta krav med hänsyn till klimat, trafik m. fl. förutsättningar. Testmetoder ges i regel i form av menyer i produktstandarder. I den tättbefolkade, kontinentala Europa är gränsöverskridande transporter av stenmaterial vanliga. I Sverige är det vissa företag, ofta med kustnära täkter, som har specialiserat sig på export av stenmaterial.

Europastandarder för tester, men också för produkter, tas enligt EU uppdrag fram av det europeiska standardiseringsorganet CEN där även EFTA-länderna är medlemmar. För stenmaterial bedrivs arbetet av CEN TC 154 Aggregates med en svensk spegelkommitté TK 35 Ballast. CEN tar dock även fram standarder som inte är mandaterade och nämnas bör att dessa såväl som de mandaterade gäller som europastandarder enligt Upphandlingsdirektivet. Europastandarderna måste användas för all offentlig upphandling ovanför ett visst tröskelvärde.

Produktstandarden ställer krav på sorteringar och inte på kornstorleksfördelningen hos färdigblandad asfaltmassa. Den måste därför kompletteras med de mandaterade produktstandarder för olika asfaltbeläggningar som utarbetas av CEN/TC 227 Road Materials. Standarden innehåller även krav på filler som utomlands ofta framställs i speciella fabriker.

I produktstandarden ska i princip varje land ha möjlighet att känna igen och välja de egenskaper med motsvarande testmetoder som anses relevanta vid de rådande klimat- och trafikförhållandena. Avsikten har varit att ha en funktionsrelaterad test för varje egenskap men detta har inte visat sig vara möjligt. Efter fem år görs en översyn av de gällande standarderna och nödvändiga förändringar genomförs.

Omfattningen av provningen beror på användningsområdet. Kraven i standarden på olika egenskaper anges som kategorier (klasser) i ett menysystem varvid exempelvis kategori AN14 (A= Aggregate och N= Nordic) innebär att kulkvarnsvärdet ska vara lika med eller mindre än 14. Om ett värde ligger utanför specificerade kategorier används deklarerade värden och när en egenskap inte behöver undersökas specificeras ”inga krav”. Det finns en hel del tester som inte är aktuella vid svenska förhållanden.

Försök till en beskrivning av innehållet i senaste upplaga av SS-EN 13043 görs nedan och ett försök att beskriva konsekvenserna för svensk ballastindustri i nästföljande kapitel.

Under rubriken definitioner och beteckningar anges bl. a. sorteringar genom minsta (d) och största (D) siktar som d/D. Enligt definitionen i denna produktstandard är grov ballast större eller lika med 2,0 mm och fin ballast 0,063- 2,0 mm varvid halten < 0,063 mm är låg. Filler är ett material där den mesta delen passerar 0,063 mm maskvidd. Man skiljer mellan ”fines”, som härstammar från sorteringar, samt ”filler aggregate” som utgör ”riktigt” filler (jfr nedan för ytterligare fillertermer). Dessutom tar standarden upp samtagen ballast som utgör ett välgraderat material, d v s består av både grov och fin ballast, men är alltför dåligt definierat för att kunna användas i högklassiga asfaltmassor.

Under rubriken Geometriska Egenskaper ges följande siktar för att definiera sorteringar (gäller också för övriga produktstandarder):

– Grundserie: 0: 1: 2: 4: 8: 16: 31,5 (32) : 63: 125

– Grundserie + Serie 1: 0: 1: 2: 4: 5,6 (5) :8: 11,2 (11): 16: 22,4 (22): 31,5 (32): 45: 63: 90

– Grundserie + Serie 2: 0: 1: 2: 4: 6,3:8: 10: 12,5 (12): 14: 16: 20: 31,5 (32): 40: 63 Värden inom parentes används för att beteckna sorteringar.

Värden inom parentes kan användas vid förenklad beskrivning av sorteringar, dock inte som analyssiktar. För speciell slutanvändning till tankbeläggningar kan även maskvidd 2,8 mm användas inom Serie 2. Maskvidder ≥ 4 mm ska vara stansade med kvadratiska hål. Trådsiktar ska ha en öppningsstorlek mindre än 4mm.

Standarden tar upp kategorier för över- och underkorn för fin och grov ballast, men även för samtagen ballast. Sorteringarna kontrolleras dessutom genom att ange intervall och toleranser för levererade sorteringar. Det finns möjlighet att välja kategorin ”inga krav”. För fin ballast och samtagen ballast ställs krav på tolerans hos levererat material på maskvidder D < 8mm (för samtagen ballast), D/2 och 0,063 mm med D≤ 8mm, men man kan välja ”inga krav”.

Halten av finmaterial < 0,063 mm i sorteringarna ges i sex kategorier både för grov och fin ballast. Halten i fin ballast kan vara hög (upp till 22%) beroende på att man för vissa beläggningar behöver en hög halt av finmaterial. ”Kvaliteten” hos finmaterialet anges i fyra kategorier enligt test av metylenblåabsorption, MBf, (jfr nedan) som utförs på prov 0-0,125 mm. Observeras bör att tester av metylenblåabsorption enligt andra produktstandarder utförs på prov 0-2,0 mm och kallas då för MB. Testning av ”finmaterialkvalitet” har tidigare behandlats av Höbeda och Viman (1981).

Kornformen hos grov ballast kan mätas enligt tre metoder, flisighetsindex (nio kategorier), LT-index (åtta kategorier) och krossytegrad (sju kategorier). Kornformen, men också texturen hos fin ballast mäts genom flödestest (fem kategorier). Det finns också en flödestest för grov ballast i standarden, men den åberopas inte i föreliggande produktstandard.

Under rubriken fysikaliska egenskaper tas tester för hållfasthet upp, Los Angelestal (åtta kategorier) med tyskt fallhammarförsök (sex kategorier) som alternativ metod. Två egentliga nötningsmetoder finns medtagna, dels micro-Deval och det hårdare, men närbesläktade kulkvarnsförsöket, som endast utförs när dubbslitage förekommer på beläggningen (i båda fallen sju kategorier). Hit hör också poleringstest (sju kategorier) och med detta ett speciellt nötningsförsök AAV (Aggregate Abrasion Value, som är besläktat med slipvärde) som endast utförs i kombination med en poleringsundersökning (fem kategorier). Korndensitet och vattenabsorption och skrymdensitet vid lös fyllnad följer sedan. Vattenabsorptionen används som en första indikation på frostbeständighet (jfr nedan). Dessa värden deklareras.

Under rubriken ”Beständighet” tas sedan frys-töförsök med vatten och saltsprängning genom vätning och torkning med mättad magnesiumsulfatlösning, båda två i fem kategorier. Under frostbeständighetskrav finns en fotnot att frys-töväxlingen kan behöva utföras i svag saltlösning. Då gäller inte ställda krav i tabellerna. Testning av beständighet är komplicerad och av den anledningen finns en del råd i den inte normativa Bilagan A. Test för ”Sonnenbrand” hos basalt (koktest följd av hållfasthetsprovning) är aktuell endast vid tyska förhållanden. Koktest för stålslagg ges också. Även motståndskraft mot upphettning finns men testas sällan. Vidhäftningen till bitumen kan vid behov testas med metod SS-EN 12697-11. Detta värde deklareras.

Rubriken ”Kemiska Krav” ställer krav på halter lätta, organiska beståndsdelar (virke, kol mm, något som är föga aktuellt vid svenska förhållanden). Specialtester finns sedan för hyttsten och stålslagg, men också ett sätt att bereda prov för lakförsök och någon fillertest.

Under rubriken ”Krav på filler” finns det ytterligare tester för filler eftersom man ofta använder sig av specialfiller i andra länder. Graderingen bestäms genom luftstrålesiktning. Lerförorening i filler och speciellt eventuell förekomst av svällande lermineral, kontrolleras genom metylenblåabsorption, MBf (fyra kategorier). Vattenkvot (<1vikt-%) och korndensitet (värdet deklareras) följer sedan. Fillerns förstyvande verkan på bitumen mäts indirekt genom hålrumshalt enligt Rigdenpackning eller delta kula och ring metod (fem kategorier vardera). Bitumental är en mätmetod som gäller vid tillsatsfiller, dvs. ”köpfiller” (fem kategorier). Vid denna test används vatten som ”surrogat” för bitumen. Krav på vattenlöslighet (tre kategorier) används t ex vid flygaska. Halten karbonat (fyra kategorier) gäller vid ”köpfiller” bestående av kalksten. Halten kalciumhydroxid (fem kategorier) gäller vid blandfiller, filler där släckt kalk blandats in som en kemiskt aktiv komponent.

Eftersom filler i vissa länder tillverkas i speciella anläggningar, ger man också metoder som kan användas för egenkontroll av produktion, nämligen Bitumental, glödgningsförlust för flygaska, korndensitet hos tillsatsfiller, skrymdensitet efter sedimentering i fotogen och specifik yta enligt Blaine. Dessa värden deklareras och spridningsområdet anges.

Bilaga B utgör en normativ bilaga för ”Factory Production Control” där bl. a. minsta testfrekvenser anges vid produktion. Nytt för den senaste upplagan är Bilaga ZA där procedurer för fastställande av överensstämmelse beskrivs, med och utan tredjepartskontroll. Typprovning måste inledningsvis utföras om en ny förekomst öppnas eller om råmaterialet ändras väsentligt i täkten. Exempel ges sedan hur en CE märkning av ballast och filler går till.

För översiktens skull ges en lista över testerna såsom de tabellerats av CEN TC 154, Aggregates, Subcommitte 6, som varit ansvarig för framtagning av testmetoder (Dokument från augusti 2000). Rubriceringen stämmer dock inte helt överens med produktstandarden för stenmaterial till asfaltbeläggningar. Några teststandarder saknas. Särskilt viktigt är det att följa standarderna för provtagning och neddelning som båda utgör grunden för korrekta analyser:

SS-EN 932 Generella egenskaper
SS-EN 932-1 Metoder för provtagning
SS-EN 932-2 Neddelning av laboratorieprov
SS-EN 932-3 Petrografisk analys, förenklad metod
SS-EN 932-5 Allmän utrustning och kalibrering
(SS-EN 932-6 Definition av repeterbarhet och reproducerbarhet, ej slutfört)

SS-EN 933 Geometriska egenskaper, bestämning av:
SS-EN 933-1 Siktningsanalys
SS-EN 933-2 Siktöppningars nominella storlek
SS-EN 933-3 Flisighetsindex
SS-EN 933-4 ”Shape index” (LT index)
SS-EN 933-5 Krossytegrad
SS-EN 933-6 Flödeskoefficient för grov och fin ballast
SS-EN 933-7 Innehåll av hårda skal (snäckor, musslor mm)
SS-EN 933-8 Sandekvivalent (för finballast SS-EN 933-9 Metylenblåabsorption (för finmaterial <0,125 mm)
SS-EN 933-10 Kornstorleksfördelning hos filler (luftstrålesiktning)

SS EN 1097 Mekaniska och fysikaliska egenskaper, bestämning av:
SS-EN 1097-1 Bestämning av Nötningsmotstånd (micro-Deval)
SS-EN 1097-2 Bestämning av motstånd mot fragmentering (Los Angeles)
SS-EN 1097-3 Skrymdensitet och hålrum (även sedimentation av filler i fotogen, Bilaga B)
SS-EN 1097-4 Hålrumshalt hos filler (enligt Rigdenpackning)
SS-EN 1097-5 Vattenkvot i ventilerat värmeskåp
SS-EN 1097-6 Korndensitet och vattenabsorption
SS-EN 1097-7 Korndensitet hos filler med hjälp av pyknometer
SS-EN 1097-8 Poleringsvärde (PSV) och även AAV (nötning på slipskiva) enligt Bilaga A
SS-EN 1097-9 Motstånd mot nötning av dubbdäck

SS-EN 1367 Beständighetsegenskaper, bestämning av:
SS-EN 1367-1 Frostbeständighet genom frys – töprovning
SS-EN 1367-2 Magnesiumsulfat (beständighet mot saltvittring)
SS-EN 1367-3 Koktest för Sonnenbrand (endast aktuell med en del tyska basalter)
SS-EN 1367-5 Termisk beständighet (mot hög temperatur i torktrumma)

SS-EN 1744 Kemiska egenskaper
SS-1744-1. Mestadels är det här frågan om tester för betongballast, men också specialtester för masugnsslagg (hyttsten) och stålslagg. Halten av lätta, organiska beståndsdelar ges i fyra kategorier. En test för vattenkänslighet för filler har inte klarat en första nationell omröstning. Någon fillertest påträffas här, bl. a. glödgningsförlust, halt vattenlösligt material och halt av fri kalk (av betydelse för vissa filler, men också stålslagg).
SS-EN 1744-3. Tillredning av eluat för lakförsök
SS-EN 1744-4. Vattenkänslighet hos filler

SS-EN 13179 Fillertester
I första hand är det fråga om ytterligare kompletterande fillertester för köpfiller, ibland specialfiller bestående av flera komponenter:
SS-EN 13179-1 ”Delta ring and ball test” (kula och ringförsök på filler-bitumenblandning)
SS-EN 13179-2 Bitumental (van der Baan test, penetration på filler-vattenblandning)

Fillertester från andra CEN Tekniska Kommittéer
SS-EN 196-6 Specifik yta enligt Blaine
SS-EN 196-21 Minsta halt av karbonat (för kalkstensfiller)
SS-EN 459-2 Minsta halt av kalciumhydroxid (för kemiskt ”aktiva” filler)

4.1.14 Konsekvenser av europastandarder för svenska förhållanden

Stora länder som Tyskland, Frankrike och Storbritannien har utövat påtryckningar för att få sina viktigare nationella testmetoder som europastandarder. Det finns en tredje nötningsmetod Aggregate Abrasion Value, torrnötning på slipskiva som vid slipvärdesmetoden, men den utförs endast i kombination med poleringsförsök. Micro-Deval-metoden, som är ett våtnötningsförsök, har visat sig vara alltför strängt för mot de mest poleringsresistenta stenmaterialen som framförallt används i England och Irland. Man har dock upptäckt att dessa svaga stenmaterial fungerar dåligt i moderna beläggningar som ofta har hög stenhalt och ibland också högt hålrum.

Poleringsförsök har inte ansetts nödvändiga i Sverige beroende på dubbdäckens uppruggande verkan på stenytorna. På senare år har man dock kunnat konstatera låg friktion på mycket slitstarka beläggningar av skelettyp i tätortstrafik eller på infarter, speciellt i Stockholmstrakten. Endast mycket slitstark porfyr har gett upphov till sådana problem. Poleringsförsöket SS-EN 1097-8 är föga lämpligt för bedömning av svenska ”hårdberg” eftersom det är utvecklat för mjukare och mer löskorniga bergarter. Förmodligen kommer försöket också att revideras i andra generationens europastandard.

Hållfastheten testas enligt den internationellt välkända Los Angelesmetoden SS-EN 1097-2. Micro-Devalmetoden (besläktad med ”nordiskt” kulkvarnsförsök) har franskt ursprung, men används numera även i vissa delstater av USA och Kanada. Den ger en indikation av slitstyrka och även beständighet eftersom våtnötning utförs. Vid inhomogena bergarter föreligger dock risk att de dåliga mineralkomponenterna anrikas i stenmjöl och egenfiller. Tester av ”finmaterialkvalitet” enligt metylenblåabsorption utgör då ett viktigt komplement. Sandekvivalenttest föreskrivs inte i den europeiska produktstandarden, men är av värde för en snabb bedömning av finballast och den föreskrivs således i USA enligt Superpavekonceptet. Tyvärr saknas en bra metod för bestämning av glimmerhalt. I äldre schweizisk standard har krav på glimmerhalt påträffats, nämligen 0 % glimmer grövre än 3 mm och maximalt 2 % finare glimmer för en slitlagerbeläggning. Värdena verkar orealistiskt stränga. I Georgia, USA, tillåter man däremot upp till 35 % fri glimmer i finfraktionen (Höbeda 2001) Man kan bestämma halter av fri glimmer i fina fraktioner > 0,063 mm under ett stereomikroskop men detta tas inte upp i standard för petrografisk beskrivning (SS-EN 932-2). För kornstorlekar större än ca 1 mm kommer dock blandkorn att förekomma och försvåra undersökningen. (Höbeda glimmerforskning 2003.)

Flisighetsindex (SS-EN 933-3) utförs på alla analysfraktioner som är större än 4 mm. Flisighetsindex är lika med den totala mängden material genom spaltsiktar i förhållande till total provmängd i analysfraktioner d/D > 4 mm. I metoden ”LT-index” (SS-EN 933-4) bestäms halten partiklar med längd/tjockleksförhållande > 3. Som regel är samma korn både flisiga och stängliga samt att det föreligger ett samband mellan metoderna, även om undantag finns.

”Krossytegraden” (SS-EN 933-5) sorterar partiklarna i fyra klasser. Helt krossade partiklar ska minst 90 % utgöras av krossytor, medan ett krossat material ska ha minst 50 % krossad yta. En helt rundad partikel ska ha minst 90 % rundad yta och rundad partikel 50 % eller mindre andel krossad yta.

För fin ballast förekommer det en flödeskoefficient (SS-EN 933-6) enligt principen för timglas, väl rundade partiklar flyter lättare än kantiga, flisiga och stängliga. Speciellt en förekomst av flakig glimmer bromsar flödet. Närbesläktade tester används i USA, t ex för ”Superpaveasfalt”. En flödesmetod av franskt ursprung finns även för grov ballast finns i samma teststandard, men tas inte upp i produktstandarden. Flödestester tar hänsyn inte bara till kornformen utan i hög grad även yttexturen som är en viktig egenskap för asfaltbeläggning.

Svenskt stenmaterial är i hög grad beständigt mot vittring. Berg från tektoniskt störda zoner eller sedimentärt berg som innehåller lermineral kan dock ställa till med problem. Beständigheten bedöms enligt produktstandarden först genom att mäta vattenabsorptionen och ballasten anses som beständig om vattenabsorptionen (24 timmar vid atmosfärstryck) understiger 1 %. Bedömning av beständighet genom vattenabsorption är dock otillförlitlig eftersom många bergarter suger vatten under mycket lång tid och svällande lermineral kan också förhindra vattenupptagning enligt metoden. Om vattenabsorptionen är högre än någon av nämnda värden testas beständigheten antigen enligt frys-töväxling i vatten (tysk metod) eller enligt magnesiumsulfattest (saltsprängning genom vätning och torkning), en metod av amerikansk-brittiskt ursprung. Erfarenheter vid VTI visade dock att frys-töförsök med vatten hade mycket ringa effekt för stenmaterial som sönderföll i praktiken, i beläggningsyta. Ett försök med 1 % saltlösning gav dock mycket markant effekt. Senare har också en Nordtestmetod utvecklats (Nordtest Metod NT Build 485-11, frost resistance test using 1 % NaCl). Magnesiumsulfattest ger utslag för dåligt beständiga bergarter och det finns en viss relation till frys-töförsöket med svag saltlösning. Stenmaterial, som har dålig beständighet, är som regel inhomogena och det är därför mycket viktigt att man dessutom testar ”finmaterialkvaliteten” (se kommentarer till Micro-Devaltest). En metod för bestämning av glimmerhalt skulle även behövas. Förekomst av vittrad glimmer framkommer genom SS-EN 933-8 och SS-EN 933-9.

En ganska udda provning, koktest för ”Sonnenbrand basalt”, används endast i Tyskland för vissa bergartersvarianter som är omvandlade. I Tyskland används inte våtnötningsförsök av typ Micro-Deval och förmodligen hade man fått dåliga värden också enligt en sådan test. En annan testmetod av tyskt ursprung är bedömning av motståndskraften mot upphettning, ”thermal shock” (nedsättning av slaghållfasthet efter 3 minuter vid 700°C). Avsikten är därvid att efterlikna den termiska påkänning som stenmaterialet utsätts för vid upphettningen i torktrumma vid varmblandning av asfaltmassa. Försök, som tidigare gjorts vid VTI men även på andra håll, tyder dock på att endast mycket dåliga stenmaterial, som skulle bli underkända också enligt andra, enklare metoder, kommer att påverkas genom upphettningen. Bestämning av bitumenhalten genom upphettning av massaprov i specialugn är också ett exempel på en termisk påkänning, visserligen vid lägre temperatur men under en längre tid.

Förutom problemen med testmetoderna är en annan svårighet att de olika produktstandarderna är dåligt harmoniserade med varandra. Detta ger upphov till oklarheter och ballastproducenter måste då ha mer sorteringar i upplag än vad som vore nödvändigt.

Precisionen hos testmetoder
En stor undersökning har gjorts av precisionen hos 19 europastandarder varvid ett 50-tal laboratorier från olika länder deltagit, dock inte alla med samma tester (Ballman m. fl. 2000). En variationskoefficient på högst 8% ansågs som acceptabel. Det var inte fråga om en slutgiltig bestämning av precisionsdata eftersom många av laboratorierna inte var vana vid metoderna, som inte heller alltid förelåg i sin slutgiltiga form. Man kan dock konstatera att bäst precision hade metoder för fysikaliska och mekaniska egenskaper (korndensitet, hållfasthet, nötning och polering). Kornformstester låg sämre till och då särskilt ”krossytegraden” (som också innebär en subjektiv bedömning av enskilda partiklar). Sämst resultat hade tester för beständighet, frys-tö och magnesiumsulfattest (möjligen har man medvetet testat särskilt inhomogena stenmaterial av dålig beskaffenhet). Även tester för ”finmaterialkvalitet” hade dålig precision, något som delvis kan bero på att provmängderna är mycket små och stenmaterialen inhomogena.

4.1.15 Något om ”renhet”, finmaterialkvalitet och filler

Stenmaterialet ska vara fritt från främmande beståndsdelar, t ex av organiskt ursprung (träbitar m.m.), men också från ”mjuka” och vittrade partiklar. Graden av ”renhet” kan bestämmas i samband med en petrografisk analys varvid också ”mjuka” partiklar kan definieras som sådana som lätt repas av en stålspets. Partiklar av vittrade och omvandlade bergarter kan brytas ned till ett skadligt finmaterial.

Innehåller fin ballast (d v s 0,063- 2 mm) lägre halt än 3 vikt-% finmaterial < 0,063 mm och inga problem med materialet är kända från tidigare användning, behövs ingen provning. Ligger halten däremot mellan 3 och 10 vikt-% bestäms ”finmaterialkvaliteten” genom metylenblåabsorptionen, MBf. Vid en högre halt än 10 vikt-% måste dessutom de speciella kraven för filler (”filler aggregate”) uppfyllas. Detta kommer sannolikt att vålla en hel del missförstånd när den europeiska produktstandarden implementerats.

Finmaterialets renhet eller ”kvalitet” är av stor betydelse och har ofta underskattats i Sverige. Vid krossning och särskilt hård kubisering kommer de sämre mineralbeståndsdelarna att anrikas i stenmjölet och egenfillret. Dålig finmaterialkvalitet kan erhållas av vittrat eller starkt omvandlat berg vid krossning och ibland också vid grusavlagringar, t ex hög glimmerhalt eller också innehåll av sedimentära bergarter, speciellt lerskiffer, lerig kalksten m m. För asfaltballast har test av metylenblåabsorption standardiserats för asfaltballast (SS-EN 933-9). Försöket görs dock på material 0-0,125 mm enligt Bilaga A i teststandarden och inte på 0-2 mm som enligt de övriga ballaststandarderna. I USA använder man sig av sandekvivalent (ASTM D2419) enligt Superpave, men metylenblåabsorptionen har visat en god relation till beständigheten hos asfaltbeläggning.

En massabeläggning helt utan filler saknar stabilitet och har mycket dålig beständighet på grund av att bitumenet åldras och därmed försprödas. Fillrets funktion är dels att fylla ut hålrummen i stenskelettet och nedsätta hålrummet till en önskvärd nivå, dels att förstyva bitumenet och därmed också ge ett stabilitetsbidrag åt asfaltmassan. Uppfattningarna går isär om vilken filleregenskap som är viktigast och detta har delvis att göra med hur fint fillret är. Extremt fina filler kommer således att mer utgöra del av bindemedlet, grövre däremot mer av stenskelettet. Gränsen mellan filler och tillsatser har också suddats ut allt mer på senare år genom att man i vissa fall tillsätter komponenter som oorganiska eller organiska fibrer, men ibland också naturliga eller syntetiska ”mikrofiller” i låga halter till asfaltmassan (jfr kapitel 6 i denna Handbok). Tillsatser är regel i special-beläggningar med hög stenhalt och ibland hög hålrumshalt, d v s skelett- och dränasfalt, för att förhindra bitumenavrinning vid tillverkning samt för att öka tjockleken hos bitumenfilmerna eller snarare bitumenbruket. Därmed förbättras också beläggningarnas vattenbeständighet och motståndskraft mot åldring.

För några årtionden sedan avsågs med filler en mald produkt, vanligen av kalksten, s k ”köpfiller”. Krav på minskade utsläpp har dock medfört att man blivit tvungen att ta hand om stendamm från beredning och rena rökgaserna från asfaltverken med hjälp av cykloner eller spärr(pås)filter. Det har därför blivit ekonomiskt fördelaktigt att blanda in detta svårdeponerade, s k ”egenfiller”, i asfaltmassan och användningen av ”köpfiller” har därför starkt gått tillbaka.

Kalkstensfiller är välgraderat och homogent samt ger ett ”tätande” filler med en tämligen ringa bitumenbindande förmåga, något som också innebär ringa förstyvning av bitumenet. ”Egenfiller” kan vara hålrumsrikare och mer förstyvande. Om det förekommer flisiga korn som glimmer och lermineral i riklig halt, ökar den förstyvande förmågan påtagligt. Filler som avskiljs i spärrfilter kan vara mycket finkornigt och har då ha en negativ inverkan på bitumenet och asfaltmassan (i realiteten erhålls därmed en skenbar ökning av bitumenhalten och ökad känslighet för plastisk deformation).

En debatt förekom främst på 1970- och 80-talen huruvida övergången till ”egenfiller” i asfaltverken – vid sidan av vissa andra faktorer i samband med framställningen av bitumenet – har försämrat massakvaliteten. Ett flertal undersökningar har gjorts i olika länder och en allmän uppfattning är att ”egenfiller” går att använda såvida det inte är extremt grovt eller fint (jfr t ex NAPA 1999). Det är dock viktigt att filleregenskaperna inte blir alltför varierande och vid byte av fillersort måste massan i regel proportioneras om. Vid dålig ”fillerkvalitet” (men också förekomst av stenmaterial med dålig vidhäftning) bör man överväga kalkstensfiller eller kemiskt aktiva filler som förbättrar vidhäftning.

Synen på filler är ganska varierande i olika länder. I ett land utan egna bergförekomster som Holland framställer man således filler industriellt och använder sig då i stor omfattning av olika finkorniga restprodukter som flygaska och t o m svårdeponerad sop-förbränningsaska. För att få användbara filler måste man dock tillsätta kalkstensmjöl, släckt kalk mm samt utföra specialtester av den typ som föreskrivs för ”filler aggregate” i SS-EN 13043.

Från bergartssynpunkt är inverkan av filler ganska annorlunda än inverkan av grovt stenmaterial, eftersom ytegenskaperna hos fina korn blir mycket avgörande i stället för de mekaniska egenskaperna. Det anses således allmänt att kalksten ger ett ”basiskt” filler som befrämjar god vattenbeständighet, till skillnad från t ex sådana filler som härstammar från fältspat-kvartsrika, ”sura” bergarter. Asfaltbeläggning försämras även vid förekomst av vattenkänsliga, sekundära mineral, främst lermineral i fillret, även om upphettningen i torktrumma förmodligen kan minska vattenkänsligheten genom en termisk ”inaktivering”.

Specialfiller som släckt kalk, cement eller mald hyttsand används ibland för att förbättra vidhäftningen (jfr kapitel 6). Släckt kalk är dock så finkornig att den får användas endast i en ringa halt (1-2 %). Utomlands blandar man ibland in sådana komponenter i fabrikstillverkade filler. Användning av aktiva filler är särskilt motiverade i lagren under slitlagret som har högre hålrum och lägre bitumenhalt och därmed har sämre beständighet (Höbeda 2001). Det har hävdats att kalkstensfiller har en gynnsam och åldringshämmande effekt på bitumen, något som påvisats för släckt kalk som nedsätter oxidationen av bitumen.

4.1.16 Kvalitetssäkring, certifiering och ackreditering

Det är viktigt att kontrollera råmaterialet i täkten under produktion och vid leverans. Kontroll av råmaterialet i täkt och produktionskontroll tas upp i SS-EN 13043 som normativ Bilaga B, ”Produktionskontroll”. Provtagning och neddelning behandlas i teststandarderna 932-1 och 932-2. Många större ballastleverantörers kvalitetssystem är numera certifierade enligt SS-ISO 9000 serien och miljöcertifiering enligt SS-ISO 14001 har även börjat förekomma. Kvalitetssäkring behandlas i särskilt kapitel 16 i denna Handbok.

Påpekas bör dock att varken certifiering och ackreditering utgör någon garanti för att en produkt av hög kvalitet alltid levereras. Vid bergmaterial, som växlar snabbt eller har egenskaper som avviker från svensk ”normalberggrund”, kan problem i vissa fall uppstå. Det är inte säkert att man alltid kontrollerar relevanta egenskaper eller använder sig av rätt testmetoder.

 

4.2 Framställning

4.2.1 Borrning och sprängning

I bergtäkter är det fråga om pallsprängning, något som innebär borrning av stående hål (något lutande mot vertikalplanet). Borrhålen måste utföras med god precision för gott resultat, bl a bra styckefall. Försättning, hålavstånd, spec. laddning (kg sprängämne/m³ berg), sprängämnestyp, tändplan m m påverkar styckefall, risk för kast m m. Håldiametern ökar i princip med pallhöjden (20 m och mer är inte ovanligt i bergtäkter).

Borrhålen laddas kraftigast i botten (bottenladdning) där berget är mest inspänt, mindre ovanför bottendelen (pipladdning), medan ovandelen fylls med t ex sand. Tändplanen är av stor betydelse för styckefall, stenkast och yttre miljöpåverkan m m. Intervallsprängning innebär att hålraderna sprängs loss stegvis med en viss intervalltid. Tändplanen varieras med hänsyn till styckefall, geologiska faktorer, yttre miljöpåverkan m m. Vid produktionssprängning används numera i regel pumpbara sprängämnen (bulk-sprängämnen) på grund av enkelhet och god ekonomi.
Förutsättningen för etablering av bergtäkter är i regel gynnsamma i Sverige på grund av den ofta goda bergkvaliteten och den ofta ringa tjockleken hos det jordtäcke som först måste avlägsnas. Bergförekomsten måste vara väl kartlagd eftersom bergartens eller bergarternas karaktär och variationer, men också spricksystemen (deras frekvens, orientering etc), bestämmer val av utrustning för de skilda fragmenteringsstegen (borrning, sprängning och krossning). Man får en uppfattning om i vilken riktning brytningen bör gå fram, t ex beroende på inslag av dåligt berg eller risker för en instabil pallvägg. Bergtäkt bör även lokaliseras och brytas så att ”naturliga” ridåer skapas mot störningar i landskapsbild, men också så att skydd mot buller erhålls. Förutsättningarna beror på terrängläget och en skogsridå kan ibland behöva planteras. Vibrationer och bullerstörningar måste minimeras.
För att ta loss berg för krossning behövs vid svenska förhållanden borrning och sprängning. Det är mer ekonomiskt att spränga än att krossa och styckefallet bör därför anpassas så att ett minimum av skut, som måste slås eller sprängas sönder, uppstår. God kännedom om förekomstens geologi är därför nödvändig för att optimera borr- och sprängplaner. Svårsprängda är sega bergarter, särskilt finkorniga sådana av ”basisk” sammansättning. Spricksystemets beskaffenhet kan gynna lossbrytning, men också försvåra både borrning och sprängning. Förskiffringszoner kan även ställa till med problem eftersom glimmerskikten utövar en dämpning i det skiviga berget. Alltför sprickigt berg ”lyfts” inte vid sprängningen eftersom de bildade gaserna kan slippa undan i sprickorna.
Vid detonationen utvecklas gaser med hög temperatur och en tryckvåg bildas. Radiella sprickor uppstår runt borrhålet och ger upphov till en zon med förstört, sprickigt berg. Kan man reducera graden av uppsprickning av bergartsmaterialet minskar också produktionen av oönskat finmaterial. Vid fria ytor, som pallvägg men även sprickväggar, reflekteras tryckvågen och brott uppkommer på grund av dragspänningar. Gasens expansion ”lyfter” berget. I många fall kan det vara nödvändigt med provsprängningar för att få fram önskat resultat beträffande fragmentering, minimering av risker för stenkast m m.

4.2.2 Krossning

I en produktionsanläggning ingår krossar, siktar, matare, transportörer, silos, kraftaggregat, utrustning för dammbekämpning m.m. Många olika kombinationer är möjliga. Faktorer som bergartsbeskaffenhet, största styckestorlek, önskad kapacitet, kvalitetskrav, behov av vissa sorteringar m.m. bestämmer uppbyggnaden av anläggningen. Eftersom slutprodukten i särskilt hög grad påverkas genom krossning är detta produktionssteg värt en speciell diskussion. Kvaliteten påverkas dock av många faktorer. När det gäller halter av över- och underkorn är val och dimensionering av siktar, siktelement och masköppningar av vikt. Avvägningar måste alltid göras beträffande precision för avskiljning, kapacitet och önskad livslängd hos siktelementen.
För att få god kornform, är det nödvändigt med två till fyra krossningssteg med måttliga nedkrossningsförhållanden. Två krossteg räcker för produktion av järnvägsballast. Tre behövs för grov asfalt medan fyra erfordras för finare asfaltfraktioner. Beroende på typen av bergmaterial kan detta variera.
En förenklad principskiss visas i bild B.

Krosstillverkare kan testa bergmaterialets krossbarhet och nötande förmåga enligt specialtester, som ger ett arbetsindex och ett slitageindex (som förmodligen också relaterar till de provningsmetoder som används för att testa producerat stenmaterial). Kvartshaltiga bergarter av den typ som används i slitlager sliter starkt. Om bergarten är av god hållfasthet, kan slitaget minska genom att specialstålet i krossarna härdas vid deformation. Med hjälp av testresultaten och parametrarna för önskad produktion, väljs krosstyper och övrig utrustning samt upprättas ett flödesschema för anläggningen. Detta avstäms med hjälp av datorberäkningar i en optimeringsprocess. En mer komplicerad anläggning krävs för stenmaterial till slitlager än till mindre kvalificerade ändamål. Slitlager ställer särskilt höga krav på kornform och mekaniska egenskaper. Vid temporära byggprojekt eller begränsade materialtillgångar kan det bli aktuellt med flyttbara anläggningar.
För bästa utbyte i fråga om sorteringar och deras kvalitet måste krossningen ske i flera steg och detta gäller speciellt för starka bergmaterial. Vid svenska förhållanden är det i regel aktuellt med en spindel- eller käftkross som förkross, spindelkross som sekundärkross och konkross som tertiärkross. Krossningen sker genom tryck i en krosskammare i dessa krosstyper. Nedkrossningsgraden begränsas av att skrymdensiteten hos krossprodukten ökar till ett packningstillstånd i delar av krosskammaren. Man använder sig även av centrifugalkrossar typ Barmac i sista krossteget, vilka slår sönder materialet och ger därmed ett annat storleksutfall. Om förutsättningarna är sådana att en konkross inte kan användas på ett optimalt sätt, kan centrifugalkrossen ge en bättre kornform beroende på bergarten. Ibland kan huvudsyftet med valet av denna krosstyp vara att krossa svaga partiklar. Krosstyperna åskådliggörs i bilderna C, D, E och F.

I samband med förkrossningen brukar man avskilja kvarbliven avtäckningsjord, vittrat material m m, Detta sker före alternativt efter förkrossen, särskilt om stenmaterialet innehåller svaga komponenter. Även de finare sorteringarna i beläggningssten produceras då av ”riktigt” berg. Vid mindre anläggningar med låg kapacitet utgörs förkrossen i regel av en käftkross, medan en spindelkross oftast är det bästa valet vid hög produktion (mer än 600 ton/tim) då den har en högre kapacitet i förhållande till sin storlek.

Sprängstenens storlek och förkrossens intagsöppning måste vara optimerade till varandra för lägsta produktionskostnad. Ett mellanlager behövs i regel efter förkrossen för att säkerställa en jämn tillförsel av material till efterkrossanläggningen.
Vid etablering i en grustäkt bortfaller i regel behovet av förkross. Matare och siktar kan vara av enklare konstruktion än vid bergkross. Huvudproblemet blir i stället att erhålla den erforderligt höga halten av krossade partiklar i bitumenbundna lager. En förutsättning är då att tillräckligt mycket grov sten förekommer i isälvsavlagringen. I sådant fall krossas lämpligen det grövsta materialet till asfaltbeläggning, medan det före krossningen bortsiktade finare, rundade och ofta sandiga materialet med fördel används till andra ändamål såsom betongballast m m.
Käftkrossar och gyratoriska krossar (dit spindel- och konkrossen hör) utsätter ingående bergartsmaterial för tryck som inducerar drag- och skjuvspänningar varvid stenarna splittras. Vid ett tidigt krossningssteg bildas ofta ganska flisiga och stängliga stycken. Förskiffrat, glimmerrikt bergartsmaterial klyvs särskilt lätt till flisiga stycken varvid avstånden mellan de brottutlösande glimmerskikten är av särskild stor betydelse för produktens kornform. Finkorniga, mycket hårda (jfr flinta som låtit sig bearbetas till eggverktyg) eller sega bergarter blir även gärna flisiga och stängliga samt kräver ökad krossningsinsats. Spröda bergarter som grovkornig granit krossas däremot mer ”kubiskt”, bl a beroende på fältspatens olika spaltningsriktningar som initierar brott.
För käftkrossar och gyratoriska krossar brukar nedkrossningsgraden vanligen vara cirka 2,5 till 3,5, men den kan variera ganska mycket. Tryckpåkänningen upprepas allt eftersom det inmatade materialet successivt rör sig ned mot krossens utloppsöppning. Krossprodukten förs sedan via transportband till nästa kross. I samband med efterkrossningen kan en del grövre material genom siktning återföras i en sluten krets till omkrossning, detta för att öka produktionen av en viss sortering samt för att begränsa största styckestorleken till nästa kross. Även kornformen kommer då att förbättras, eftersom flisiga och stängliga partiklar får nya möjligheter att brytas av. Finmaterial avlägsnas efter krossen för att inte belasta nästa krossningssteg.
Man har konstaterat både för käftkrossar och gyratoriska krossar att såväl maximalt utbyte som bästa kornform erhålls för en sortering som ligger nära krossens spaltöppning. Finare korn blir däremot allt flisigare (och stängligare), men detta gäller även för stenar som blir större än krossens spaltöppning. Det är därför viktigt att krossarna är rätt inställda för optimal produktion. En kross måste vara fullmatad samt hårt och jämnt belastad för att uträtta ett fullgott arbete. Nedkrossningen blir nämligen effektivast och kornformen bäst om partiklarna krossas mot varandra under högt tryck. Överskott av finmaterial i inmatad produkt ökar densiteten och trycket i krossen, vilket innebär förbättrad kornform på bekostnad av reduktionsgraden. Fuktigt material tenderar att få bättre kornform än torrt eftersom inmatat material inte så snabbt passerar krossen, men kapaciteten sjunker samtidigt.

Slagkrossar användes tidigare i Sverige för kubisering i slutledet, men man har gått ifrån dessa på grund av höga slitagekostnader. De svenska stenmaterialen är i regel kvartsrika och alltför slitande. Utomlands är dock slagkrossar och vissa andra krosstyper (som ej här behandlas) vanliga för mjuka bergarter. Reduktionsförhållandet är betydligt högre för slagkrossar än för andra krossar och stenen slås sönder mer efter inre svagheter. Slutprodukten blir oftast kubisk med avrundade ytor. Produktionen av i regel oönskat stenmjöl är däremot hög vid kubisering.

Centrifugalkrossen, som är en nyare maskin, skiljer sig från slagkrossen genom att det i centrum inmatade materialet vid kvarnens rotation slungas med centrifugalkraften mot en av kvarhållen stenbädd och man får fram en krossning sten mot sten (bild F). På så sätt reduceras slitaget på utrustningen.
I länder med ringa förekomst av natursand framställs ofta krossand till olika ändamål, antingen i kross av gyratorisk typ eller också centrifugalkross, monterade som separata slutsteg i anläggningen. I Tyskland pratar man om ”Edelbrechsand” när materialet krossats i mer än ett steg. I Sverige har krossand i regel fallit i överskott och ansetts som en oönskad biprodukt. Detta gäller speciellt numera när allt mer stenrika beläggningar kommer till användning.
Det krossade materialet siktas upp i önskade fraktioner genom slutsortering och förvaras i fickor eller upplag. I regel används korta fraktioner för framställning av asfaltbeläggningar och därmed minskar också risken för separation vid förvaring i upplag och hantering. I flera länder, främst USA, är det däremot vanligt med långa fraktioner, speciellt när trumblandningsverk används.
Moderna anläggningar har produktionsstyrning av sorteringarna, automatisk övervakning av flöden, matning av krossar, deras inställning, slitagegrad m m. Korrigeringar sker automatiskt vid avvikelser från inprogrammerade värden. Man experimenterar med bildanalys av produkten på transportband eller under fritt fall för att säkerställa kvaliteten hos slutprodukten.

4.2.3 Produktionsmetodens inverkan på stenmaterialkvalitet

Slutproduktens kvalitet beror dels på bergmaterialets beskaffenhet (petrografiska parametrar som förekomst av orienterade, flisiga eller stängliga mineral, storlek hos mineralen m m), dels på framställningsförfarandet. Dock är möjligheterna begränsade att förbättra ett material som är dåligt beroende på petrografiska faktorer. Bergartsmaterialet luckras upp i närheten av borrhålen vid sprängningen, speciellt efter inre svagheter, läkta mikrosprickor, spaltplan, korngränser, glimmerskikt m m. Detta innebär ökad halt av stenmjöl i slutprodukten. Från ekonomisk synpunkt är det fördelaktigt med grova hål och ganska hård sprängning som ger en bra fragmentering och därmed minskade krossningskostnader. Få undersökningar har gjorts av hur sprängningen påverkar kvaliteten hos slutprodukten. Enligt en finsk undersökning, varvid sprängämnets detonationshastighet varierats, påverkas dock slutproduktens hållfasthet (sprödhetstal) föga av sprängningsförfarandet. Undersökningar pågår också f n i Sverige och Norge för att bättre kartlägga detta förhållande.
Inverkan av krossning är desto tydligare och med varje krossningssteg förbättras i princip stenmaterialets mekaniska egenskaper (både hållfasthet och nötningsmotstånd) och kornform (bild 9a och 9b). Detta kan konstateras särskilt väl om man provar hållfastheten hos produkten vid samma referensflisighet (bild 9c).

Undersökningar, gjorda vid VTI, har visat att den förbättring av stenmaterialkvaliteten, som man kan åstadkomma genom kubiseringskrossning och som (förutom kornform och hållfasthet) resulterar i förbättrat slip- eller kulkvarnsvärde, i verkligheten motsvaras av en procentuellt likvärdig ökning av slitstyrkan hos asfaltmassan i vägen. För andra lager än slitlager kan dock extrem kubisering vara tveksam beroende på att stabiliteten hos lagret kan nedsättas och massan blir mer känslig för variationer i bitumenhalt. Krossmaterial kan då få allt mer ”naturgrusegenskaper” i massasammanhang beroende på avrundningen av kanter.
Svagheter, som t ex kan ha uppkommit i samband med sprängningen, bortgår tydligen mestadels vid krossning, samtidigt som allt mer finmaterial bildas. Detta finmaterial blir anrikat på vittringsprodukter, glimmer m m. Asfaltmassan kan därmed få försämrad kvalitet.
Det kan ibland vara fördelaktigt att sortera bort de ofta svaga och flisiga korn som produceras vid de första krossningsstegen så att dessa inte kommer med i en kvalificerad slutprodukt som ju annars utgör en blandning (jfr bild 9c). Specialförfaranden finns utvecklade för att avlägsna flisiga eller svaga partiklar från slutprodukten och används ibland utomlands. Förfarandena är ibland hämtade från malmindustrin.

4.3 Litteraturlista

Arquie G, Tourenq C (editors). Granulats. Presses de l’ecole nationale des Ponts et Chausées, Paris. 1990.

Aschenbrenner, T, Zamora, R., Comparision of specialised tests for aggregates used in hot mix pavements in Colorado. Transportation Research Record 1469, 1995.

Barksdale R D. The Aggregate Handbook, National Stone Association, Washington, D.C. 1991.

Ballman, P, m. fl. Prufen von Gesteinskörnungen fur das Bauwesen. Berichte det Bundesanstalt fur Strassenwesen, Strassenbau, Heft S 23, 2000.

FAS Metoder 1998. Metodbeskrivningar för provning av stenmaterial, bituminösa bindemedel, asfaltbeläggningar och -massa.

Gestrata. Asphalthandbuch, Wien. 1991.

Heikkilä P. Improving the quality of crushed rock aggregate. Acta Polytechnica Svandinavica. C:96, 1991

Hopman, P, C, m.fl. Active filler as asphalt modifier. Use of modified bituminous binders, special bitumens and bitumens with additives in road pavements. PIARC, Technical committee for flexible roads, Guide technique, 1999.

Hultqvist, L. Bergmaterial, LIBER AB, Stockholm

Höbeda, P, Jacobson, T, Frys-töväxlingsförsök på stenmaterial med svaga lösningar av halkbekämpningsmedel, VTI Meddelande 244, 1981.

Höbeda, P, Viman, L, Metoder för bestämning av finmaterialaktivitet i vägöverbyggnadsmaterial, VTI Meddelande 253, 1981.

Höbeda P. Europastandarder för stenmaterial till asfaltbeläggningar, VTI Notat 1-1995a.

Höbeda P. Stenmaterialets betydelse för funktionen hos asfaltbeläggning – svenska förhållanden. VTI Särtryck 238, 1995b.

Höbeda, P. Polering av stenmaterial, VTI Notat 16-1999.

Höbeda, P, Glimmer i obundna lager och asfaltbeläggning. Opubl. VTI Utlåtande, 2001

Höbeda,P. A new test for assessing the durability of asphalt mixes for severe winter conditions. The International Journal of Pavement Engineering & Asphalt Technology, Vol. 3 Issue 2, juni 2001.

Jacobson T. Undersökning av asfaltbeläggningars resistens mot dubbade däck – Försök med provplattor i vägen och VTIs provvägsmaskin. VTI Särtryck nr 224, 1994.

Jacobson, T., Hornwall, F, Polering av asfaltbeläggning. Friktionsmätningar i Stockholm 1997-2000. VTI Notat 17-2001.

Johansson H G. Geologi. Särtryck ur Handboken BYGG Geoteknik. VTI Särtryck nr 94, 1984.

Lagerblad, B, Trädgårdh, B, Ballast för betong, CBI Rapport4, 1995.

Lindström M m fl. Sveriges geologi från urtid till nutid. Studentlitteratur 1991.

Lundegårdh P H, m fl. Berg och jord i Sverige. Almqvist & Wiksell, 1967.

Miskovski K. Stenmaterialkunskap. Geoprospekt Nord AB (kompendium för GMF kurser).

NAPA, National Asphalt Pavement Association, Evaluation of baghouse fines for hot mix asphalt, Information Series 127, 1999.

Neeb P-R. Byggeråstoffer, Kartleggning, undersøkelse og bruk. Tapir, Trondheim 1992.

Pike DC (editor). Standards for Aggregates, Ellis Horwood 1990.

prEN 13043. Bituminous bound aggregates. Revised Proposal for Draft European Standard for Aggregates for Bituminous Mixtures and Surface Dressings for Roads, Airfields and other Trafficked Areas (01-02-20).

SIND 1978. Grusutredningen -74. Delrapport. Översikt av grustillgångarna och grusförsörjningssituationen i länen och de största tätortsregionerna. SIND PM 1978:1.

Smith M R, Collis L (editors). Aggregates, Sand, gravel and crushed rock aggregates for construction purposes (2nd ed), Geological Society, London 1993.

SNV. Bergtäkt, Berg- och gruskrossverk. Naturvårdsverket informerar. Maj 1992.

Statens Naturvårdsverk. Råd och Riktlinjer. Täkt – allmänna råd, 1983.

Statens Naturvårdsverk. Råd och Riktlinjer. Inventering av naturgrus och alternativa material – allmänna råd, 1983.

Sveriges Nationalatlas. Berg och Jord. Bra Böcker 1994

Våre Veger. Infartvegerna poleres. Årgång 28, nr 3, 2001, s. 36-27.

Vägverket. Materialförsörjning, Häfte 1-9, 1987 (Serie Vägverkets Publikation 1987:99).

Vägverket. ATB VÄG, kapitel F, Bitumenbundna lager. Allmän teknisk beskrivning för vägkonstruktioner (BY20A 2000:30050).

Författare

Peet Höbeda
Född 1937. Fil.lic. i mineralogi och petrologi i Stockholm 1969. Anställd vid Statens Väginstitut, sedermera Väg- och transportforskningsinstitutet, från1964 till 2001. Fil. lic.

Richard Bern
Svedala Industri AB.