Reduktion des Prüfaufwandes zur Kontrolle der Frostempfindlichkeit von Gesteinskörnungen für ungebundene Gemische

• Forschungsstelle: ASTRA SBT
• Projektnummer: VSS2011/505
• Projekttitel Englisch: Reduction of the effort involved to the inspection of the frost sensitivity of aggregate for unbound mixtures

Schlüsselwörter (Deutsch)

Gesteinskörnungen, Frostempfindlichkeit, Frostempfindlichkeitsklassen, Feinanteil 3 M-%, Feinanteil 5 M-%, Reduktion Prüfaufwand

Schlüsselwörter (Englisch)

Natural aggregates, freezing sensitivity, fine-particle portion, reduction of testing efforts

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Die Beurteilung der Frostempfindlichkeit von Gesteinskörnungen basiert ursprünglich auf dem Feinanteil bei 0.02 mm. Die Einteilung von Gesteinskörnungen in die Frostempfindlichkeitsklassen gründet auf den Theorien von Casagrande und Terzaghi. Bis zu einem Feinanteil von 3 M-% bei der Korngrösse 0.02 mm (bei einer Maximalkorngrösse von 63 mm) werden ungebundene Gesteinskörnungen als „nicht frostempfindlich“ beurteilt.
Die wissenschaftlichen Grundlagen für die Ermittlung und Einteilung in die Frostempfindlichkeitsklassen in den Schweizer Kiessand-Normen bzw. in den aktuellen Normen über Gesteinskörnungen sind dieselben. Allerdings wurde im Laufe der letzten Revisionen der "Kies-Sand- Norm" des VSS die Korngrösse für die Beurteilung des Feinanteils von 0.02 mm auf 0.063 mm angepasst. Dies ist aus Gründen der einfacheren Messungen in den Laborprüfungen geschehen (Sieben statt Schlämmen).
Obwohl mit der Verschiebung der Beurteilungskorngrösse von 0.02 mm auf 0.063 mm auch Anpassungen am Grenzwert gemacht werden sollten, wurde der absolute Grenzwert von 3 M-% für 0.063 mm unverändert übernommen. Ein Feinanteil von 3-M-% bei 0.02 mm entspricht erfahrungsgemäss ungefähr einem Feinanteil von 5-M-% bei 0.063 mm. In einigen Regionen der Schweiz wird ein Wert von 5 M-% bei 0.063 mm toleriert.
Mit dem Forschungsprojekt soll geklärt werden, ob eine Korrelation der Feinanteile von natürlichen ungebundenen Gesteinskörnungen bei der Korngrösse 0.02 mm mit denjenigen bei 0.063 mm hergestellt werden kann.
Die gewonnen Resultate stellen eine wertvolle Grundlage für die Revision der Gesteinskörnungsnorm dar und fördern den wirtschaftlicheren Einsatz von ungebundenen Gemischen („Kiessanden“).

Kurzbeschreibung (Englisch)

The original evaluation of aggregate frost sensitivity is based on the fine-particle portion at 0.02 mm. The classification of aggregates in frost sensitivity classes is based upon the theories of Casagrande and Terzaghi. Up to a fine-particle portion of 3 M-% at a grain size of 0.02 mm (the maximum grain size being 63 mm) aggregates are evaluated as „not sensitive to frost“.
The scientific principles for the determination and classification in frost sensitivity classes in the Swiss gravel norms and/or the current norms regarding aggregates are the same. However, as part of the most recent reviews of the “gravel norm” of the VSS, the grain size was adjusted from 0.02 mm to 0.063 mm for the evaluation of the fine-particle portion. For reasons of simpler measurements this was conducted in the laboratory tests (sifting rather than elutriating).              
Despite the fact that, by way of shifting the evaluation grain size from 0.02 mm to 0.063 mm the limit value was also supposed to be adjusted, the absolute limit value of 3 M-% for 0.063 mm was adopted in an unchanged fashion. Experience shows that a fine-particle portion of 3-M-% at 0.02 mm approximately matches a fine-particle portion of 5-M-% at 0.063 mm. In some regions of Switzerland a value of 5 M-% at 0.063 mm is accepted. 
The research project wants to clarify whether a correlation can be established between the fine-particle portions of natural aggregates at a grain size of 0.02 mm with those at 0.063 mm.
The results produced in this fashion form a valuable basis for the review of aggregate norms and promote the more economical use of unbound mixtures („gravels“).

Projektziele (Deutsch)

Die Forschungsarbeit liefert für natürliche Gesteinskörnungen für ungebundene Gemische verbindliche Aussagen in wie weit der Feinanteil von 3 M-% des Siebdurchgangs bei 0.02 mm  mit dem Feinanteil von 5 M-% des Siebdurchgangs bei 0.063 mm korreliert. Darüberhinaus wird an Gemischen mit hohem Feinkornanteil die Frostempfindlichkeit mit Frostprüfungen (CBR) beurteilt.  Auf Basis dieser Untersuchungen  können die Beurteilungsgrössen und damit der Prüfaufwand von natürlichen Gesteinskörnungen für die Ermittlung der Frostempfindlichkeit angepasst werden  und die volkswirtschaftlichen Kosten beim Einsatz von Gesteinskörnungen reduziert und optimiert werden.
Die Resultate der Forschung fliessen in die Revision der Normen der ungebundene Gesteinskörnungen ein und legen die Basis für eine harmonisierte Beurteilung der Frostempfindlichkeit von ungebundenen Gemischen.

Projektziele (Englisch)

Research provides, for natural aggregates for unbound mixtures, reliable statements about the degree to which the fine-particle portion of
3 M-% of the sieve pass-through at 0.02 mm matches the fine-particle portion of 5 M-% of the sieve pass-through at 0.063 mm. Further on the frost sensitivity will be assessed with freezing tests (CBR). Based on this investigations the assessment parameters and  the effort involved in testing natural aggregates for the determination of frost sensitivity can be adopted, and the economic cost of using aggregates can be reduced and optimized.
The research results are incorporated in the review of the aggregate norms, which will be the base for a harmonized assessment of the freezing sensitivity of unbound mixtures.

Berichtsnummer (Deutsch)

1611

Berichtsnummer (Englisch)

1611