Dette kandidatspeciale omhandler problemstillingen vedrørende vand i vejkonstruktioner. Rapporten består af to artikler og en del med appendiks.
Den første artikel er et litteraturstudie der præsenterer relevante emner og problemstillinger vedrørende vand i veje. Indledningsvist fokuseres der, i litteraturstudiet, på hvorledes klimaet ændrer sig, med særlig vægt på øgede nedbørsmængder samt hvilke forventninger der er i forhold til fremtiden. Der præsenteres en teoretisk ramme for hvordan vandet kan trænge ind i konstruktionen og hvilke styrkemæssige effekter dette kan give anledning til. Flere studier, omhandlednde vandets indflydelse på ubundne materialers styrkeegenskaber, er præsenteret og det er diskuteret hvilke effekter, der bør overvejes når vejkonstruktioner udsættes for større mængder vand.
Det primære fokus er på den strukturelle bæreevne (E-modulen) af de ubundne lag. Dette er med henvisning til denne egenskabs relative store betydning for modellering af konstruktionens samlede levetid. Ved brug af modelleringsværktøjet Mathemathical Modelling Of Pavement Performance (MMOPP) (Matematisk Modellerng Af Vejkonstruktioners Ydeevne), kan levetiden betragtes ved, blandt andet, at benytte en model der beskriver E-modulens klimatiske variation med baggrund i temperaturændringer. Ingen model beskriver den strukturelle nedbrydning som konsekvens af oversvømmelse der opstår på baggrund af en ekstremregnhændelse.
Den anden artikel præsenter et feltforsøg udført ved Aalborg Universitet. Formålet med dette studie var, at undersøge en cyklus af et ændret vandspejl i en vejkonstruktion. Vandspejlet blev ændret i kontrollerede intervaller, hvilket muliggjorde, at sammenholde E-værdier og vandspejl. Pejlerør blev brugt til at bestemme vandspejlet og var placeret i samme punkter som målingerne for E-værdier.
Det er undersøgt i hvilket omfang E-modulen påvirkes og om der eventuelt kan ses en permanent reduktion af E-modulen. Forsøgene blev udført på standard materialer for vejkonstruktioner i Danmark. 30 cm bundsikringslag og 20 cm stabilgrus lag konstrueret oven på en kalkstens underbund. E-værdier er målt ved hjælp af ikke-destruktive deflektionsmålinger udført med Prima 100 minifaldlod. Testfeltet blev konstrueret med drænrør således, at det derved var muligt at hæve/sænke vandspejlet med kontrollerede niveauændringer.
Reduktionen i E-værdier for de ubundne lag vil påvirke de maksimalt tilladelige spændinger på de enkelte lag, som kan beregnes efter den danske vejregel for dimensionering af vejkonstruktioner. Dette vil medføre et accelereret nedbrydningsforløb hvis ikke der foretages de nødvendige foranstaltninger. En måde at kompensere for dette vil være at øge tykkelsen af det øverste asfalt lag og på den måde reducere spændingerne på de ubundne lag.
Hovedresultaterne fra feltforsøget:
- E-værdier af de ubundne lag udviser en lineær reduktion indtil 60% af udgangspunktet når vandspejlet når overfladeniveau.
- Samme lineær tendens kan observeres for både reduction og genvinding af styrke i takt med at vandspejlet i konstruktionen hæves/sænkes.
- Et 'tab' i E-værdi kan observeres efter én cyklus af hæve/sænke vandspejlet på ca 5 - 10 %. På baggrund af resultaterne fra feltforsøget gives der fremadrettet følgende anbefalinger
- Fremtidige ekstremregnhændelser bør overvejes i forbindelse med design og vedligehold af vejkonstruktioner.
- Dette kan opnås ved at forøge tykkelsen af det øverste (typisk asfalt lag) på vejsektioner som måtte være særlig udsat for oversvømmelser.
- Ved at opstille simple modeller for vandspejlet for standard tværprofiler udsat for oversvømmelse, vil det være muligt at estimere vandspejlet til enhver tid i løbet af en ekstremregnhændelse. Dette kan således bruges til at vurdere den tidsmæssige udstrækning hvormed bæreevnen kan forventes reduceret og dermed angive perioden for en evt. vejlukning eller indsnævring af kørebanen.