Aggregat

Aggregat är ett samlingsbegrepp för mineraliska material som sand, grus och krossad sten som används tillsammans med ett bindemedel (t.ex. vatten, bitumen, portlandcement, kalk osv.) för att bilda sammansatta material (t.ex. asfaltbetong och portlandcementbetong). I volym räknat utgör aggregat i allmänhet 92-96 procent av HMA och cirka 70-80 procent av portlandcementbetong. Aggregat används också för grund- och underlag för både flexibla och styva beläggningar.

Aggregat kan antingen vara naturliga eller tillverkade. Naturliga aggregat utvinns i allmänhet från större bergsformationer genom en öppen utgrävning (stenbrott). Den utvunna berggrunden reduceras vanligtvis till användbara storlekar genom mekanisk krossning. Tillverkade aggregat är ofta en biprodukt från andra tillverkningsindustrier.

Detta avsnitt kommer kortfattat att diskutera aggregatkällor och stenbrytning och sedan beskriva de grundläggande mineraliska, kemiska och fysikaliska egenskaperna hos aggregat som är viktigast för beläggningar och de typiska tester som används för att bestämma dessa egenskaper. Följande källa innehåller mer detaljerad information om aggregat:

Aggregatkällor

Aggregat kan komma från antingen naturliga eller tillverkade källor. Naturliga aggregat kommer från bergarter, av vilka det finns tre breda geologiska klassificeringar (Roberts, et al., 1996):

Igneous rock Dessa bergarter är huvudsakligen kristallina och bildas genom nedkylning av smält bergmaterial under jordskorpan (magma). Sedimentära bergarter Dessa bergarter bildas av avlagrat olösligt material (t.ex. rester av befintlig sten som avlagrats på botten av ett hav eller en sjö). Detta material omvandlas till sten genom värme och tryck. Sedimentära bergarter har ett skiktat utseende och klassificeras vidare utifrån det dominerande mineralet som kalkhaltigt (kalksten, krita etc.), kiselhaltigt (kerta, sandsten etc.) eller lerhaltigt (skiffer etc.). Metamorfa bergarter Dessa är magmatiska eller sedimentära bergarter som har utsatts för värme och/eller tryck som är tillräckligt stort för att förändra deras mineralstruktur så att de skiljer sig från den ursprungliga bergarten.

Hanterad sten består vanligtvis av industriella biprodukter som slagg (biprodukt från metallurgisk bearbetning – typiskt producerad vid bearbetning av stål, tenn och koppar) eller specialsten som produceras för att ha en viss fysisk egenskap som inte finns i naturlig sten (t.ex. den låga densiteten hos lättviktsaggregat).

Aggregatproduktion

Aggregat produceras i ett stenbrott eller en gruva (figur 1) vars grundläggande funktion är att omvandla in situ-sten till aggregat med specificerade egenskaper. Vanligtvis sprängs eller grävs berget från stenbrottets väggar och minskas sedan i storlek med hjälp av en serie silar och krossar. Vissa stenbrott kan också tvätta det färdiga aggregatet.

Mineraliska egenskaper

Ett aggregats mineralsammansättning bestämmer till stor del dess fysiska egenskaper och hur det beter sig som beläggningsmaterial. När man väljer en aggregatkälla kan därför kunskap om stenbrottets mineralegenskaper ge en utmärkt fingervisning om hur lämpligt det resulterande aggregatet är. Cordon (1979) ger några allmänna riktlinjer för aggregat som används i HMA.

Tabell 1. Önskvärda egenskaper hos bergarter för HMA
(från Cordon, 1979 som refereras i Roberts et al, 1996)

I allmänhet är sambanden mellan mineraliska och fysikaliska egenskaper ganska komplexa, vilket gör det svårt att exakt förutsäga hur en viss aggregatkälla kommer att uppträda enbart baserat på mineraliska egenskaper.

Kemiska egenskaper

Som relativt oviktigt för lösa aggregat är aggregatens kemiska egenskaper viktiga i ett beläggningsmaterial. I HMA kan aggregatets ytkemi avgöra hur väl ett asfaltcementbindemedel kommer att fästa på en aggregatyta. Dålig vidhäftning, vanligen kallad strippning, kan leda till förtida strukturfel. I PCC kan aggregat som innehåller reaktiva former av kiseldioxid reagera expansivt med alkalierna i cementpastan. Denna expansion kan orsaka sprickbildning, ytutsprängningar och avslagning. Observera att vissa kemiska egenskaper hos aggregat kan förändras med tiden, särskilt efter att aggregatet krossats. Ett nykrossat aggregat kan ha en annan affinitet för vatten än samma aggregat som har krossats och legat i ett lager i ett år.

Följande är typiska kemiska egenskaper som mäts för aggregat:

• Stripping
• Alkali-aggregatreaktion

Fysiska egenskaper

Aggregatets fysiska egenskaper är de mest uppenbara aggregategenskaperna och de har också den mest direkta effekten på hur ett aggregat presterar antingen som en beståndsdel i beläggningsmaterialet eller i sig självt som ett bas- eller underlagsmaterial. Vanligt uppmätta fysikaliska aggregategenskaper är (Roberts et al, 1996):

• Gradation och storlek
• Tålighet och nötningsbeständighet
• Hållbarhet och sundhet
• Partikelform och ytstruktur
• Renlighet och skadliga material
• Fuktighet
• Fuktighetshalt

Dessa är inte de enda fysikaliska egenskaperna hos aggregat, men snarare de vanligaste som mäts. De tester som används för att kvantifiera dessa egenskaper är till stor del empiriska. De fysiska egenskaperna hos ett aggregat kan förändras med tiden. Till exempel kan ett nykrossat aggregat innehålla mer damm och därmed vara mindre mottagligt för bindning med ett asfaltbindemedel

Aggregat som basmaterial

Aggregat används ofta i sig självt som obundet bas- eller underlagsmaterial. När aggregat används som sådant kännetecknas det vanligen av föregående fysiska egenskaper samt övergripande lagers styvhet. Lagrets styvhet karakteriseras av samma tester som används för att karakterisera underlagets styvhet.