Artikelförfattare: Johannes Quist och Klas Jareteg, Fraunhofer-Chalmers Centre, Adam Bilock, IPS Particle Technology AB och Andreas Persson, Dynapac Compaction Equipment
Vägar är uppbyggda av flera lager varav de övre är bundna med bitumen och de undre är så kallade obundna material. För att vid byggnation uppnå erforderlig livslängdsprestanda är det centralt att varje lager uppfyller krav på exempelvis styvhet. Detta görs genom vibrerande vältkompaktering i flera överfarter. I SBUF projekt 13820 har fullskaliga experiment och simulering genomförts för att studera inverkan av segregering på kompakteringsutfallet. I den här artikeln sammanfattas denna studie samt dess huvudsakliga resultat.
Kompaktering av obundna bergmaterial är av central betydelse vid produktion av vägar och annan infrastruktur. Vägkroppens struktur, hållfasthet och livslängd är beroende av packningsegenskaperna i de olika obundna och bundna lager som utgör en modern vägkonstruktion. De nedbrytningseffekter av vägkroppen som driver behovet av underhållsåtgärder, så som permanent deformation av bitumen lager eller olika typer av springbildning, är direkt kopplade till underliggande lagers packning och styvhet. Därför är det av såväl kostnads- som miljöskäl viktigt att öka prestanda och minska variansen för de obundna lagren. Digitalisering genom avancerad modellering och simulering är den naturliga vägen framåt för att uppnå signifikanta framsteg i utvecklingen av maskiner och kompakteringsprocessen. Den dominerande metoden för att simulera system av partiklar, i det här fallet bergmaterial eller jord, är diskreta element-metoden (DEM). Fraunhofer-Chalmers Centre för industrimatematik (FCC) bedriver forskning och utveckling på området DEM inom olika applikationsområden där partikel-system är av central betydelse. Sedan 2018 har projektet Digi-Road (Vinnova InfraSweden2030 diarienummer: 2018-606) bedrivits med fokus på att undersöka bland annat segregeringseffekter i de olika hanteringssteg som bergmaterialet genomgår från produktion i bergtäkten, till lastning, transport, utbredning och kompaktering. En central aktivitet i projektet har varit att genom fullskaliga experiment i industriell miljö ta fram underlag för validering av simuleringsmetoden. Syftet med delstudien som redovisas i denna artikel är att utvärdera effekten av separation (segregering) vid kompaktering samt att skapa ett data-set för validering av simuleringsmetoden. En validerad modell kan senare nyttjas för utökade parameterstudier samt process- och maskinoptimering.
