NO137701B - Fremgangsm}te for forhindring av telehiv i finkornet grunn, spesielt for forhindring av frostbrudd i veier og gater - Google Patents

Description

Det er kjent at grunn som har en kronstruktur hvor mer

enn 3 vekt-$ av kornene har en diameter inntil 0,02 mm, har tendens til telehiving ved temperaturer under 0°C. Vannet mellom kornene fryser og de dannede iskorn danner i de tilgren-sende vannfylte kapillærer i de nedenfor liggende og ennå ikke frosne grunnsjikt et undertrykk som bevirker en kraftig vann-tilførsel i retning mot ispartiklene. Iskornene vokser derved hurtig videre og dette fører tilsist til telehiving og i vår-løsningen til en oppmykning av grunnen på grunn av vannanrik-ningen.

Som virksomste middel mot frostskader og telehiv har

man hittil benyttet å bytte ut den frosttruede grunnmasse -

ned til ventet frostfri dybde - med frostsikker grus , -hvilket krevet store mengder høyverdig grus.

Videre kjenner man byggesystemer hvor man dimensjo-

nerer bærelaget og/eller slitelaget så kraftig at disse hver-

ken- ødelegges av telehiving eller av oppmyking av undergrunnen under belastning. På grunn av de økede materialomkostninger (stå-lbetong - slitedekke, grunnstabilisering og liknende) blir også denne fremgangsmåten meget kostbar.

Man har også med hell forsøkt å beskytte frosttruet

grunn ved varmeisolering, mot avkjøling til under 0°C. På grunn , av den hindrede varmeutveksling mellom veidekket og grunnmasse danner det seg imidlertid isbelegg vesentlig hurtigere på slike veier eller gater enn på uisolerte dekker.

Endelig er det kjent én fremgangsmåte som forsøker å hindre den ovenfor nevnte vann-tilførsel opp til isgrensen,

ved hjelp av tetningsbaner under frostgrensen. For å hindre en

vanninnretning og -anriking i grunnmasser som er avtettet på denne måten, må den kostbare avtettingen også foretas i side-retning og oppover. Særlig den øvre tetningen som ligger kort under veidekket blir derved utsatt for store påkjenninger (mek-anisk påkjenning på grunn av trafikken og tendenser til sprøhet ved frosttemperatur).

Videre er det også allerede foreslått å forhindre vann-etterførsel nedenifra og til den øvre del av gatelegemet ved innbygning av et såkalt "kapillarbrytende sjikt" i området for frostgrensen. Dette sjikt var et grovkornet grus- og steinsjikt, f.eks. med en kornstørrelse på 4-70 mm, som var slik dimensjo-nert at sjikttykkelsen var større enn det vannet kunne stige på grunn av kapillarvirkningen. Dette grus- og steinsjikt er drenert på sidene. Allerede ved innbygningen, men ennå mer i drift blir imidlertid dette sjikt hurtig uvirksomt da inntreng-ende fine partikler opphever den kapillarbrytende virkning.

Det er nå funnet at slike i og for seg kjente kapillarbrytende sjikt beholder sin funksjonsdyktighet helt og holdent hvis de på over- og undersiden beskyttes av en vanngjennomtrengelig bane av forråtnelsessikker vevet, filtet ellet annet materiale. Derved blir det mulig å utføre det i prinsippet i og for seg kjente kapillarbrytende filtersjikt helt ned til en tykkelse på kun 10 cm uten fare for en forurensning eller til-stopping fra den tilstøtende grunnmasse. Ved innbygningen av slike tynne filtersjikt, sparer man kostbart grusmateriale idet grunnen over og under det tynne filteret må være bærekraftig, men ikke frostsikker.

Gjenstand for foreliggende oppfinnelse er i henhold til dette en fremgangsmåte for forhindring av telehiv i finkornet grunn, spesielt teleskader i veier, ved at vanntransportene i bunnkapillarene i området for frostgrensen avbrytes ved at det i området for frostgrensen innebygges et grovkornet filtersjikt

av grus og stein med en kornstørrelse på 4-70 mm og som er drenert på sidene, og fremgangsmåten karakteriseres ved at filtersjiktet beskyttes mot undergrunnen og gatelegemet ved at det på under- og oversiden anordnes en vanngjennomtrengelig og forråtningssikker bane av vevnad, filt eller flor av syntetisk fiber mot forurensning på grunn av fine partikler fra de anstøtende sjikt.

Mellomrommene mellom kornene i grus- og- steinsjiktet må være så store at rislevann ikke fastholdes i filteret ved kapillarvirkning. Denne kapillarvirkning er f.eks. beskrevet i "Soil Mechanics" (jorbunns-mekanikk) 1969, side 245-246 av T.W. Lambe

& R.V. Whitman, M.I.T. Ifølge disse angivelser har man for et materiale med kornstørrelse d^g = 0,87 mm en kapillær metnings-høyde på 6 cm.

Virkningen ifølge oppfinnelsen oppnås først når ingen kapillarer er fylt med vann over hele høyden av filtersjiktet. Dette oppnås f.eks. når man ved en korning på 4 mm innbygger

et sjikt i en høyde på minst 10 cm. Er kornstørrelsen mindre,

må sjiktet være tilsvarende større, på samme måte kan man ved større kornstørrelse nedsette sjikttykkelsen.

Dybdeplasseringen av filtersjiktet avhenger av den hers-kende frostdybde i det grunnmaterialet som er innbygget under og over filtermaterialet. Prinsippielt gjelder at filteret skal ligge under 0°C-isotermen, men i forbindelse med gode fasthets-tekniske egenskaper for de overliggende bærelag, vil en ned-trengning av frostdybden til under filtersjiktet ikke anrette skade. De dannede iskrystaller under filteret holdes innenfor ufarlige grenser på grunn av den høye belastning av bæresjikt og veidekke. Videre virker hele konstruksjonen over filteret som et utjevningsdekke både for lokale hevninger under frostperioden og under teleløsningen hvor iskrystallene smelter under filteret. I disse tilfeller er en beskyttelse av filteret med fin-poret vanngjennomtrengelig bane i vevet eller filtet form særlig viktig da den bløte grunnen ellers ville tilstoppe filter-porene.

Hvis det forekommer langsgående dreneringsrenner på sidene, bør filtersjiktet for å oppnå bedre avvanning være hvelvet og kan tilknyttes dreneringsanleggene.-Frostbeskyttelsen av veier i' henhold til oppfinnelsen

kan allerede oppnås når filtersjiktet er minst 10 cm høyt og i forbindelse med en løs utrysting av grunnmasse med minste korn-størrelse på bare 4 mm. Fortrinnsvis benyttes filterhøyder på 15 til 25 cm og et kornmateriale med en korstørrelse på 8 til 50 mm. Som vanngjennomtrengelige og forråtningssikre baner,

vil særlig materialer av termoplastiske kunststoffer som poly-vinylklorid, polyestere osv. være egnet.

På grunn av den ureaktive karakter foretrekkes særlig polyolefiner, særlig polypropylen, polyetylen og kopolymere av propylen og etylen.

I og for seg kan man bruke alle typer vevede, spunne eller filtede baner av nevnte materialer for formålet ifølge oppfinnelsen, men særlig gunstig har spinnbaner av endeløse fibre vist seg å være siden disse har høy strekkfasthet og ikke krever kjemisk binding. Det er tilstrekkelig om de enkelte steder er befestet en del ved sying.

På tegningen er oppfinnelsen belyst ved skjematiske utførelseseksempler, hvor

fig. 1 viser anordning av et filtersjikt under den ventede 0°C-isoterm, og

fig. 2 viser et tilfelle hvor 0°C-isotermen synker til under filtersjiktet.

På fig. 1 viser 1 veidekket som utføres som vanlig,

2 betegner grunnen under fil tersjiktet som må være bæresikker, men ikke frostsikker og således kan ha en tett karakter. Hvis 0°C-isotermen 3- befinner seg over filteret, er en vanntransport fra det nedre grunnsjiktet 7 ikke mulig når porene i filtersjiktet 5 ©r så store at de ikke fylles med vann på grunn av deres kapillaritet og således ikke kan funksjonere som vanntransport-bro mellom øvre grunnsjikt 2 og nedre grunnsjikt 7» Øvre bane 4 forhindrer en inntrykking av de grove filterkorn i det øvre bunnsjiktet 2 og inntrengning av fine grunnpartik-1 er fra dette sjiktet på grunn av sildrevann. Den nedre banen 6 har oppgaven å beskytte filtersjiktet 5 mot inntrykking i det nedre grunnsjiktet 7- Videre forhindrer dette laget 6 en opp-pumping av bløtgjort grunnmasse 7 hvis 0°C-isotermen 3 synker til under filterhøyden (se fig. 2).

Fig. 2g viser tilfelle hvor isotermen 3 for 0°C har sunket ned til nedre grunnsjikt 7. Mens øvre grunnsjikt 2

ved gjennomvandring av isgrensen ikke kunne oppta ytterligere vann fra nedre grunnsjikt 7 på grunn av den avbrutte vanntransport gjennom filtersjiktel 5, er det nå mulig med en vanntransport. Iskrystalldannelsen i bunnsjiktet 7 forhindres imidlertid sterkt på grunn av belastningen av veidekket 1, øvre grunnsjikt 2 og filtersjiktet 5. Videre virker" de øvre sjiktene

1, 2 og 5 som utjevningssjikt for eventuelle kraftigere lokale hevninger. I teleløsningsperioden har øvre område av nedre grunnsjikt 7 på grunn av smeltingen av de dannede ispartikler, et forhøyet vanninnhold og således lavere bæreevne. På grunn av den lastfordelende virkning av sjiktene 1, 2 og 5 forhindres imidlertid en ødeleggelse av veidekket. 1 på grunn av trafikk-belastningen under teleløsningen. Den nedre vevede, filtede eller spunnede bane 6 beskytter under dette tidsrom filtersjikt-tet mot inntrengning eller "opp-pumping" av bløtgjort grunnmate-riale 7.

For bygging av en vei med asfaltdekke på leirgrunn med høyt vanninnhold foretok man en utgraving ned til omkring 66 cm dybde. Man la ned en nålstukket polypropylenbane av endeløse fibre, med flatevekt 400 g/m 2 og rivefasthet 16 kp/cm, og dekket denne bane med et 20 cm høyt sjikt av rund-pukkstein med korn-størrelse 15 til 70 mm diameter. Pukksteinsjiktet ble dekket med en polypropylenbane av samme type som under pukksteinlaget. Derpå fylte man på 40 cm tett masse og 6 cm asfaltdekke.

Veien viste etter en vinter ingen frostskader selv om det dreier seg om en fylkesvei med stor trafikk.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte for forhindring av telehiv i finkornet grunn, spesielt for forhindring av frostbrudd i gater og veier ved avbrudd av vanntransporten i grunnkapillarene i området for frostgrensen idet det bygges inn et grovkornet filtersjikt (5) av grus og stein med en kornstørrelse på 4-70 mm og som er drenert på sidene, karakterisert ved at filtersjiktet (5) på over- og undersiden er beskyttet mot undergrunnen og det ovenforliggende veilegeme ved hjelp av vanngjennomtrengelige, forråtningssikre baner av vevnad-, filt-eller flor av syntetiske fibre (4 og 6) mot forurensning på grunn av fine partikler fra de anstøtende sjikt (2 og 7).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at filtersjiktet (5) har en tykkelse på minst 10 cm og en korndiameter på 4-50 mm.