session 67 torbjörn jacobson

Stålslagg i asfaltlager – FUD-projekt i Dalarna med deltagande från Ovako, Maserfrakt, NCC, VTI och VV

• Stålslagg som ballast till asfaltapplikationer

• Erfarenheter från Danmark och Sverige

• Egenskaper hos stålslagg och slaggasfalt

• Teststräckor med slaggasfalt i Dalarna.

Torbjörn Jacobson, Vägverket, VGtav

Transportforum 2009 1

VTI notat 5-2008

Slagg – en biprodukt från järn- och stålindustrin

• EAF = Electric Arc Furnace slag, LB-ugnsslagg (ljusbågsugnsslagg)

• BOF = Basic Oxygen Furnace slag, LD-konverterslagg

• BF = Blast Furnace slag (masugnsslagg)

• Ingår i ballaststandarden, SS-EN 13043-2002 - industriellt framtagen ballast

LF = Ladle Furnace slag (Skänkugnsslagg)

AOD = Argon Oxygen Decarburization slag (konverterslagg)

FeCr = (Ferrokromslagg)

Transportforum 2009 2

EAF Electric Arc Furnace slag

Slagg 1650 °C

Stål 1650 °C

Ljusbågen 6000 °C

Effekt 65 MWStröm 60 000 A

1 Charge (128 ton stål)

Input140 ton skrot2,5 ton Kalk2,5 ton Dolomit1 ton Skummkol2 600 m3 Syrgas

Output128 ton stål14 ton EAF-slagg2 ton Stoft

Transportforum 2009 3

Lager av slagg i Smedjebacken250 000 ton

• CaO, FeO, SiO2 (70-90 %)• Mindre mängder av många metaller• Krom mest kontroversiellt (0,5 %)• Låga halter av fritt CaO och MgO• Laktester har visat att endast ringa halter av metaller läcker ut

Transportforum 2009 4

Användning av stålslagg

Används sedan länge i många länder som ballast i:• Obundna lager (bär och förstärkningslager)• Asfaltlager (slit, bind och bärlager, båda täta och öppna

beläggningar, även till ytbehandling och kall asfalt)• Sandningssand• Handböcker finns • Enligt EU-projektet SAMARIS fungerar stålslagg utmärkt

i asfaltbeläggningar• Många goda egenskaper

Transportforum 2009 5

Erfarenheter i Halmstad

ABS11 mmSlagg i 4-11 mm4 år gammalÅDT: 20 000 fordon

ABS11 mmSlagg i 4-11 mm7 år gammalÅDT: 30 000 fordon

Transportforum 2009 6

Erfarenheter i Halmstad

ABS 11 mm11 år gammalÅDT: 33 000 fordon

ABS 11 mm16 år gammalÅDT: 30 000 fordon

Transportforum 2009 7

Cirkulationsplats i Laholm

ABS 11 mm11 år gammalÅDT: 15 000

Transportforum 2009 8

Erfarenheter i Danmark

ÅDT: 50 000 fordonInblandning av ljust stenmaterial

för bättre ljusreflektion

Skelettasfalt 11 mm14 år gammal

Transportforum 2009 9

Erfarenheter i Danmark

ABT 11 mmSlagg i 0-5, 5-8 and 8-11 mmLjust stenmaterial i 8-11 mm21 år gammal

Transportforum 2009 10

Sammanfattning – studieresa (1)

• Nästan 25 års erfarenheter i Danmark och 20 års erfarenheter i Halland

• Huvudsakligen slitlager – mest i skelettasfalt men också i tät asfaltbetong

• Även bindlager och ytbehandling • Stålslagg är mest använd i grova sorteringar

(5-8, 8-11 and 11-16 mm) men ibland även i finare sorteringar (0-4 och 2-5 mm)

• Vid proportionering måste hänsyn tas till densitet och porositet

Transportforum 2009 11

Sammanfattning – studieresa (2)• God beständighet och bra mekaniska

egenskaper• Bra friktion • Sprickor ger ej stenlossning (mycket bra

vidhäftning) • Asfaltmassan är trög och tung att arbeta

manuellt med. Ger en mörk yta.• Nylagd asfalt svalnar långsammare än

konventionell asfaltmassa.

Transportforum 2009 12

Beredning av stålslagg till asfaltballast

Krossning och siktning av slagg i Danmark

Lager av slagg 0-125 mm i Danmark

Transportforum 2009 13

Beredning av stålslagg till asfaltballast• Slaggen lagras utomhus i många månader för

hydratisering (åldring) vilket minskar risken för svällning

• Manuell och magnetisk separation av metallskrot i flera steg + krossning i flera steg + kubisering + siktning till olika sorteringar, 0-4, 2-5, 5-8, 8-11 och 11-16 mm

Transportforum 2009 14

Egenskaper hos stålslagg

• Korndensitet (kg/dm3) : 3,6, - 3,8• Kulkvarnsvärde: 6 – 8• Micro-Devalvärde: 6 - 7 • Los Angelesvärde: 11 – 15• Flisighetsindex: 1 - 4• Volymbeständighet. Mycket god

Transportforum 2009 15

Egenskaper hos slaggasfalt

• Beständighet (ITSR): mycket god• Stabilitet: mycket god• Styvhetsmodul: god • Slitstyrka: god• Friktion, polering: mycket god• Bulleremission: god (reducering)

Transportforum 2009 16

Vattenkänslighet (ITSR)

• ITSR: 98-103 %• Hålrumshalt: 2,5-4,1 %• Bitumen: 100/150• Bitumenhalt: 5,6-5,8 %• CaO och MgO fungerar

som förstyvande vidhäftningsmedel

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1 2 3 4 5

Prov (nr)

Pres

sdra

ghål

lfast

het (

kPa)

Våta provTorra prov

ITSR = 98 %

Transportforum 2009 17

Styvhetsmodul och stabilitet

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

1 2 3

Prov (nr)

Styv

hets

mod

ul (M

Pa)

0100020003000400050006000700080009000

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Antal belastningar

Töjn

ing

( με)

1B

2B

3B

4B

5B

mdv

Ytporerna ger god inre friktion

ABS11 100/150

ABS11 100/150

Transportforum 2009 18

Slitstyrka (Prall) och makrotextur

• Prall (medelvärden): 31, 24 och 25

• ABS11 100/150• Kulkvarnsvärden: 6-8• Halt material >4 mm:

drygt 70 %

Makrotextur enligt sandfläcksmetoden: 1,1 mm

Transportforum 2009 19

Friktion/polering – PSV-värden

Kalksten

Porfyr, kvartsit, leptit, granit, gnejs mm

Sandsten, diabas, amfibolit mm

Stålslagg, masugnsslagg mm

Ökad friktion

Transportforum 2009 20

Bullermätning på väg 68, Horndal

Bullermätning med Close-Proximity (CPX) Metoden

• Provsträcka: ABS11 med slagg 4-11• Referens: ABS11 med vanligt ballast

Resultat: -1dBA för slaggasfalt

Transportforum 2009 21

Provsträckor i Dalarna - Smedjebacken

• Cirkulationsplats • Lagd 2005• ÅDT: 5 000 fordon• ABS11, 5,8 % bitumen• Slagg 4-11 mm• Inga skador• Ej mer frosthalka

Transportforum 2009 22

Provsträckor i Dalarna - Borlänge

• Väg 50/70• Cirkulationsplats• Lagd 2006• ÅDT: 30 000 fordon• ABS11, 5,8 % bitumen• Slagg 4-11 mm• Inga skador (ser nylagd ut)

Transportforum 2009 23

Provsträckor i Dalarna – väg 68, Horndal

• Lagd 2007• 300 m i ena riktningen• ÅDT: 3 000 fordon• ABS11, 5,8 % bitumen• Slagg 4-11 mm• Inga skador

Transportforum 2009 24

Provsträckor i Dalarna – väg 50, Grängesberg -Ludvika

• Lagd 2008• 14 km• ÅDT: 3 000 fordon• ABS11, 5,8% bitumen• 50 % slagg 4-11 + 20 %

porfyr 8-11 mm • 90 kg/m2 (32 mm)

En del industriytor + en cirkulationsplats lagda 2008

Transportforum 2009 25

Miljöaspekter• Risk för utlakning vid lagring av

ballast i upplag!• Risk för utlakning vid

användning i asfaltbeläggning!• Är slitagepartiklar från stålslagg

mer hälsofarliga än mineraler från naturliga bergarter?

• En kontakt (tillstånd) med miljömyndigheten måste tas innan EAF-slagg kan användas

• Vid deponering klassas slaggen som inert avfall

• Ett antal laktester har utförts av SGI

• I asfaltlager blir slaggen inkapslat

• Avnötningspartiklar från EAF-slagg ej mer hälsofarliga än de från grus- och bergmaterial

• Nationella riktlinjer ska följas enligt SS-EN för ballast (saknas i Sverige)

Transportforum 2009 26

Slaggasfalt (EAF-slagg) - slutsatser• Bättre egenskaper ifråga om beständighet och stabilitet

än konventionell asfalt• Bör användas där de särskilt goda egenskaperna kommer

till sin nytta (utsatta platser)• Ger en viss bullerreduktion, bra friktion• Lång hållbarhet kan ge god ekonomi• Slaggasfalt är tyngre, mörkare och mer tungarbetad än

konventionell asfalt.

Tack för uppmärksamheten!

Transportforum 2009 27